CN105367874A - 药用托盘专用的生物质复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种药用托盘专用的生物基复合材料，包括如下重量份数的成分：改性淀粉15～25；无机填料15～30；高密度聚乙烯32～47；低密度聚乙烯5～15；偶联剂0.5～1；热稳定剂1～2；润滑剂0.5～1；增白剂0.5～2；增塑剂0.5～1；抗氧剂0.1～0.3。本发明的复合材料具有良好的力学性能和使用性能，而且通过调节起始原料的配比，可以在较大范围内控制产物的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质复合材料，具体地说是一种药用托盘专用的生物质复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
目前整个医药市场用于装针剂或口服液的药用托盘，为了达到各方面的性能要求，绝大部分都是采用聚氯乙烯（PVC）塑料做成的。该材料价格低廉，力学性能较好，可成型各种托盘制品，但是在加工成型过程中会产生有毒气体和刺激性的气味。该材料的热分解温度偏低（130℃）和软化点温度（80-85℃），加工温度范围窄，对光、热的稳定性差，另外PVC材料不能生物降解，容易造成环境污染，这些缺点极大的限制了PVC的使用范围。专利201310274045.3公开了一种药用托盘用复合材料，由改性淀粉、无机填料、聚氯乙烯、增塑剂、偶联剂、稳定剂、润滑剂和抗氧剂等原料聚合制成。该专利虽然添加了部分改性淀粉，使得复合材料具有一定的降解性能，但是由于复合材料中仍然使用了PVC，使复合材料在加工过程中不可避免的会产生有毒气体和刺激性的气味，而且降解性能也有限。由于PVC这种材料固有的缺陷，使它不能完全满足整个医药托盘市场的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的药用托盘多采用PVC，存在难降解、加工过程气味难闻的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种不含PVC、用于医药包装托盘的新材料，在满足各种加工和使用性能要求的前提下，既能降低成本，又能减少石化塑料的用量，从而提升产品的环保价值。经过反复研究及论证，我们发明了一种新材料，该材料是以生物质聚乙烯（Bio-PE）为基料，再加入淀粉、聚乙烯无机填料等制成。由于Bio-PE延展性、耐低温冲击性能优异，故该材料可以做很薄的片材或薄壁制品，并且可以长时间装载药剂成品冷藏冷冻，不会出现脆化、破裂现象。最重要的是加工过程中，既没有有毒气体产生，也没有刺激性的气味，且最终的复合材料是全生物质的，具有环保减碳的重要的意义。
本发明的目的是提供一种力学性能良好，具有环保概念，且价格低廉的高分子全生物质复合材料，该材料可用于制作装药剂或口服液成品的药用托盘，它是由改性淀粉、无机填料聚乙烯和生物质聚乙烯组成的复合材料。
本发明的另一目的在于提供上述复合材料的制备方法，该方法简单有效，产率高，适合工业化生产。
本发明提供的药用托盘专用的生物基复合材料，包括如下重量份数的成分：
改性淀粉15～25；
无机填料15～30；
高密度聚乙烯32～47；
低密度聚乙烯5～15；
偶联剂0.5～1；
热稳定剂1～2；
润滑剂0.5～1；
增白剂0.5～2；
增塑剂0.5～1；
抗氧剂0.1～0.3。
其中，所述改性淀粉制备方法为：取如下重量份数的原料混合后，在110～130℃下搅拌反应制成：
原淀粉90～94；
乙烯丙烯酸共聚物2～4；
冰乙酸1～3；
聚乙二醇1～3；
硬脂酸盐1～3。
优选地，所述原淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉及小麦淀粉中的一种或其两种以上任意组合；所述硬脂酸盐为硬脂酸镁或硬脂酸锌中的一种或其两种以上任意组合。
作为优选技术方案，所述高密度聚乙烯为Bio-PE；所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙或硅灰石粉中的一种或其两种以上任意组合；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯、钛酸酯及铝钛复合偶联剂中的一种或其两种以上任意组合。
作为优选技术方案，所述的热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和钙锌复合热稳定剂中的一种或其两种以上任意组合。所述的润滑剂为硬脂酸钙和硬脂酸锌中的一种或其两种以上任意组合。所述的增白剂为钛白粉、锌钡白或白色母粒。所述的增塑剂为环氧大豆油、山梨醇、白油或聚乙二醇中的一种或其两种以上任意组合。所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂2246或抗氧剂BHT中的一种或其两种以上任意组合。
本发明还提供上述的药用托盘专用的生物基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
①按照配比取改性淀粉、无机填料、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、偶联剂、热稳定剂、润滑剂、增白剂、增塑剂和抗氧剂，在80～110℃下搅拌混合均匀，然后降温出料；
②步骤①得到的物料于挤出机中在150～200℃下反应挤出，得到粒料或者片材。
本发明能够达到以下效果：
⑴本发明是由改性淀粉、无机填料和热塑性聚合物混合制备的复合材料，为白色或白灰色固体，具有良好的力学性能，其拉伸强度20～28MPa，断裂伸长率55%～90%。弯曲强度18～25MPa，缺口冲击强度15～22kJ/m2。复合材料的使用性能良好，而且通过调节起始原料的配比，可以在较大范围内控制产物的性能。
⑵本发明制备的复合材料，由于含有大量的淀粉、Bio-PE，使得复合材料具有较高的生物碳含量，可部分代替石油资源。
⑶本发明制备的生物基复合材料，成型加工性能良好，可在普通塑料的加工设备上通过挤出、注塑、吸塑、热压、拉片等方法成型为各种各样的制品。
⑷本发明的制备方法，通过混合和挤出两步完成，反应产率高，方法简单有效，适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明的药用托盘专用的生物基复合材料，包括如下重量份数的成分：
改性淀粉15～25；
无机填料15～30；
高密度聚乙烯32～47；
低密度聚乙烯5～15；
偶联剂0.5～1；
热稳定剂1～2；
润滑剂0.5～1；
增白剂0.5～2；
增塑剂0.5～1；
抗氧剂0.1～0.3。
其中，改性淀粉的配制为：先将原淀粉、乙烯丙烯酸共聚物、冰乙酸、聚乙二醇及硬脂酸盐一起加入到高速混合机中，在110～130℃搅拌20～35min左右，混合均匀，然后放料冷却备用，体系中的水分通过高速混合机的上盖开孔排出。其中各组分的配比如下：
①90～94份的原淀粉，如玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉及小麦淀粉中的一种或多种，是体系中的主体基料。
②2～4份的乙烯丙烯酸共聚物，是体系中的相容剂，可提高淀粉与热塑性烯烃聚合物的相容性。
③1～3份的冰乙酸，是体系中的改性剂，对淀粉中的羟基进行酯化改性。
④1～3份的聚乙二醇，是体系中的增塑剂，提高了淀粉的可塑性。
⑤1～3份的硬脂酸盐，如硬脂酸镁或硬脂酸锌中的一种或多种，是体系中的润滑剂及酯化反应促进剂。
本发明的药用托盘专用的生物基复合材料的制备方法如下：
（1）取改性淀粉、无机填料、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、偶联剂、热稳定剂、润滑剂、增白剂、增塑剂和抗氧剂，按配比加入到高速混合机中，在80～110℃搅拌6～12min，混合均匀，然后降温出料。
（2）将步骤（1）所得物料加入到平行双螺杆挤出机中，在150～200℃反应挤出，得到粒料或者片材。
本发明以下实施例中所用的Bio-PE是braskem公司生产的牌号为SHA7260的绿色HDPE，源自于用巴西甘蔗提炼生产的乙醇，具有良好的生物降解性。
实施例1：
室温下将15kg改性淀粉、25kg滑石粉、42kgBio-PE、13.5kg低密度聚乙烯、1kg钛白粉、0.8kg硬脂酸钙、1kg硬脂酸锌1kg铝酸酯、0.5kg白油、0.2kg抗氧剂1010加入到高速混合机中，在80℃搅拌12min，混合均匀，降温出料。然后将上述物料加入到双螺杆挤出机中，在155～195℃反应挤出造粒，得到的复合材料拉伸强度25.4MPa，断裂伸长率78%；弯曲强度22.4MPa，缺口冲击强度19.5kJ/m2。制作该改性淀粉的各组分重量配比：92.5%原淀粉（玉米淀粉）、2%乙烯丙烯酸共聚物、1.5%冰乙酸、2%聚乙二醇、2%硬脂酸盐（硬脂酸镁）。改性淀粉的配制方法为：先将原淀粉、乙烯丙烯酸共聚物、冰乙酸、聚乙二醇及硬脂酸盐一起加入到高速混合机中，在110～130℃搅拌20～35min左右，
实施例2～10其制备方法基本同实施例1，具体的操作过程中的参数选择见下表。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种药用托盘专用的生物基复合材料，其特征在于，包括如下重量份数的成分：
改性淀粉15～25；
无机填料15～30；
高密度聚乙烯32～47；
低密度聚乙烯5～15；
偶联剂0.5～1；
热稳定剂1～2；
润滑剂0.5～1；
增白剂0.5～2；
增塑剂0.5～1；
抗氧剂0.1～0.3。
2.根据权利要求１所述的药用托盘专用的生物基复合材料，其特征在于，所述改性淀粉制备方法为：取如下重量份数的原料混合后，在110～130℃下搅拌反应制成：
原淀粉90～94；
乙烯丙烯酸共聚物2～4；
冰乙酸1～3；
聚乙二醇1～3；
硬脂酸盐1～3。
3.根据权利要求2所述的药用托盘专用的生物基复合材料，其特征在于，所述原淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉及小麦淀粉中的一种或其两种以上任意组合；所述硬脂酸盐为硬脂酸镁或硬脂酸锌中的一种或其两种以上任意组合。
4.根据权利要求１所述的药用托盘专用的生物基复合材料，其特征在于，所述高密度聚乙烯为Bio-PE；所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙或硅灰石粉中的一种或其两种以上任意组合；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯、钛酸酯及铝钛复合偶联剂中的一种或其两种以上任意组合。
5.根据权利要求１所述的药用托盘专用的生物基复合材料，其特征在于，所述的热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和钙锌复合热稳定剂中的一种或其两种以上任意组合。
6.根据权利要求１所述的药用托盘专用的生物基复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸钙和硬脂酸锌中的一种或其两种以上任意组合。
7.根据权利要求１所述的药用托盘专用的生物基复合材料，其特征在于，所述的增白剂为钛白粉、锌钡白或白色母粒。
8.根据权利要求１所述的药用托盘专用的生物基复合材料，其特征在于，所述的增塑剂为环氧大豆油、山梨醇、白油或聚乙二醇中的一种或其两种以上任意组合。
9.根据权利要求１所述的药用托盘专用的生物基复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂2246或抗氧剂BHT中的一种或其两种以上任意组合。
10.权利要求1~9任一项所述的药用托盘专用的生物基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①按照配比取改性淀粉、无机填料、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、偶联剂、热稳定剂、润滑剂、增白剂、增塑剂和抗氧剂，在80～110℃下搅拌混合均匀，然后降温出料；
②步骤①得到的物料于挤出机中在150～200℃下反应挤出，得到粒料或者片材。
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