CN106543583A - 可快速降解pvc材料及其制备方法和应用 - Google Patents

可快速降解pvc材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可快速降解PVC材料及其制备方法和应用，所述可快速降解PVC材料，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂100份，增塑剂20～80份，辅助增塑剂1～10份，热稳定剂1～5份，润滑剂0.1～3份，降解加速助剂A 10～60份，降解加速制剂B 10～30份；降解加速助剂A为聚羟基乙酸，降解加速制剂B为聚乳酸。本发明能满足一次性医用耗材所用PVC材料所需的物理性能、化学性能何生物相容性，在掩埋处理过程中可快速降解。摒除了传统PVC材料可能存在的刺激性、致癌性及对男性生殖系统的危害，克服了一次性医用耗材废弃物掩埋降解周期时间长、污染环境等缺点。

Description

可快速降解PVC材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及可降解PVC组合料及其制备方法。
背景技术
目前市场上一次性医用耗材普遍使用性价比较高的PVC材料，经长期临床使用发现，通常制备PVC材料所采用的增塑剂邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)存在易迁移的问题，动物试验研究表明，DEHP具有广泛的不良反应，明显表现为肝脏毒性和睾丸萎缩，采用DEHP所制备的一次性医用耗材对男性生殖性系统造成干扰，对男性胎儿、新生儿和青春发育期的男性有潜在的高危风险。
医疗垃圾属于第一类危险废弃物，废弃的一次性医用PVC制品通常和其他固体垃圾进行掩埋处理。欧洲乙烯制品委员会的试验研究证明，废弃PVC制品不容易分解，在掩埋处理过程中会有一定数量的增塑剂和稳定剂释放到土壤中，对环境造成污染。
因此，医用PVC材料的安全性及其废弃物的处理已成为继续解决的问题。
传统的降低增塑剂迁移性的方式为：1、表面交联；2、加入高分子量增塑剂等。其不足之处在于：1、操作过程复杂，实用性低；2、对医用材料的安全性带来不利影响。
现有技术通常采用改性淀粉、玉米纤维、等加速塑料降解，但是这些材料的添加会导致PVC材料强度不足、降解速度不可控，物理化学性能不能满足医用耗材的性能要求，导致该类材料不具有实际可实用性。
因此，有必要开发一种具有卫生安全性及快速降解性，又能够满足一次性医用耗材物理化学性能要求的PVC材料。
发明内容
本发明的目的是公开一种可快速降解PVC材料及其制备方法和应用，以克服上述现有技术存在的缺陷。
本发明所述的可快速降解PVC材料，包括以下重量份的原料：
优选的，所述的可快速降解PVC材料，包括以下重量份的原料：
所述的降解加速助剂A为聚羟基乙酸，数均分子量1万～20万；
所述的降解加速制剂B为聚乳酸，优选的为β晶型聚乳酸；
所述的的聚氯乙烯树脂为悬浮法聚合的超高分子量聚氯乙烯树脂，分子量为10万～18万；
所述的增塑剂为二乙酰环氧植物油酸甘油酯或异山梨醇二酯；
所述的辅助增塑剂为植物基增塑剂，优选环氧大豆油(ESO)，能够起到辅助增塑及热稳定作用，可以与钙锌稳定剂产生协效作用，保证材料在保存期内的性能不会产生显著变化；安全系数高，可以100％替代市场上普遍采用的邻苯增塑剂，并且与PVC树脂相容性好，增塑效率高，从而可以减少增塑剂的用量；
本发明所使用的热稳定剂为环保钙锌稳定剂SC-135。钙锌稳定剂能够吸收PVC降解过程中产生的氯化氢(HCl)气体，消除HCl的自动催化降解作用，置换活波、不稳定取代基。
本发明所使用的润滑剂为医用级硅油。硅油可以使润滑涂层附着在极性PVC材料的化学官能团上，在材料表面形成更为稳定坚固的涂层，也可在一定程度上抑制增塑剂的析出及迁移。
本发明所述的可快速降解PVC材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氯乙烯、增塑剂、辅助增塑剂依次加入高速混合机，低速20～60rpm加热搅拌至80～90℃后，加入热稳定剂和润滑剂，以300～500rpm运转，至温度达100～110℃后，加入降解加速助剂A和降解加速助剂B，持续搅拌至140℃放料至冷却混合机，转速30rpm。待物料温度冷却至45～60℃出料；
(2)将步骤(1)所得物料使用双螺杆挤出机进行造粒。主机转速40～100rpm，挤出机各段温度：第一段130～150℃，第二段140～160℃，第三段150～170℃，第四段160～180℃，口模145～165℃。物料经挤出机塑化风冷造粒，冷却至35～45℃即可获得所述的可快速降解PVC材料。
本发明以聚氯乙烯为主料，以二乙酰环氧植物油酸甘油酯、异山梨醇二酯为增塑剂，采用植物基增塑剂可以解决邻苯增塑剂对患者的生理抑制作用，避免一次性耗材中采用DEHP的副作用。同时采用采用聚羟基乙酸、聚乳酸作为降解加速助剂，在满足一次性耗材用PVC材料所需的物理性能、化学性能和生物性能的条件下，在掩埋处理过程中实现快速降解，符合绿色环保材料发展方向，满足消费者对卫生安全性的需求。
本发明加入了两种降解加速助剂聚羟基乙酸与聚乳酸均可起到增塑剂作用，与PVC材料相容性好，加入后不会对物理性能产生不利影响，并且两种降解加速助剂同时使用能够显著加速PVC基料的降解，其中降解加速助剂A聚羟基乙酸中所含酯基可完全降解，降解产物为羟基乙酸、草酸、二氧化碳和水，其中羟基乙酸含有羟基和羧基的特殊结构，在掩埋处理过程中，可与PVC材料中的金属阳离子(钙离子、锌离子等)通过配位键形成亲水螯合物，对细菌生长具有明显抑制作用，可以实现医用废弃物无害化处理；草酸、二氧化碳和水可直接进入土壤或被植物吸收。降解加速助剂B聚乳酸具有良好的生物相容性、抑菌性，耐热性好，在掩埋处理过程中水分会渗入所制备材料的无定型区，导致酯键断裂，PVC降解产生的盐酸也会催化聚乳酸的水解，当大部分无定型区已降解时，由晶区边缘向晶区中心逐步降解，聚乳酸可完全降解为二氧化碳和水。由于晶区降解速度较慢，所选β晶型聚乳酸能够很好的满足储存期内材料对物化性能的要求，并可在废弃物掩埋处理中实现快速降解。
本发明所制备的可快速降解PVC材料，由于采用了植物基增塑剂，规避了邻苯增塑剂的安全隐患；本发明加入的降解加速助剂可使PVC材料在有微量水分存在的条件下实现快速降解，所制备的PVC材料的物理性能、化学性能和生物性能可以完全满足《GB1559输血(液)器具用软聚氯乙烯塑料》的要求。所制备的快速降解PVC材料可以用于一次性输血、输液器具的生产。该快速降解PVC材料可以在掩埋处理过程中实现快速降解，摒除了传统PVC材料难降解、污染环境等缺点。
本发明的可快速降解PVC材料，能满足一次性医用耗材所用PVC材料所需的物理性能、化学性能何生物相容性，具有良好物理性能、化学性能、生物性能，满足卫生安全性要求，同时在掩埋处理过程中可快速降解PVC材料。可以用于制备一次性医用耗材，如输血袋、输液袋、尿液袋、腹膜透析袋、输液管等。该快速降解PVC材料可以保障一次性医用耗材的安全性，摒除了传统PVC材料可能存在的刺激性、致癌性及对男性生殖系统的危害，克服了一次性医用耗材废弃物掩埋降解周期时间长、污染环境等缺点。
具体实施方式
实施例1
配方：(重量份)
降解加速助剂A为聚羟基乙酸，数均分子量20万；
所述的降解加速制剂B为β晶型聚乳酸；
制备步骤：
(1)将PVC、增塑剂、ESO依次加入高速混合机，低速50rpm加热搅拌至90℃后热稳定剂、医用硅油，以400rpm运转，至温度达105℃后加入降解加速助剂A、B。持续搅拌至140℃放料至冷却混合机，转速35rpm。待物料温度冷却至40℃出料。
(2)将步骤(1)所得物料使用双螺杆挤出机进行造粒。主机螺杆转速70rpm，挤出机各段温度：第一段120℃，第二段130℃，第三段150℃，第四段160℃，模头温度170℃。物料经挤出机塑化风冷造粒，冷却至35～45℃即可进行包装。
实施例2
配方：(重量份)
降解加速助剂A为聚羟基乙酸，数均分子量1万；
所述的降解加速制剂B为β晶型聚乳酸；
制备方法如实施例1所述。
对比例1
制备方法如实施例1所述。
对比例2
制备方法如实施例1所述。
对以上实施例及对比例测试结果如表1、表2所示，可以看出，实施例能够满足《GB1559输血(液)器具用软聚氯乙烯塑料》的相关要求，具有实际的可使用性，降解速率快，可实现完全降解。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。
表1性能比较表
表2降解率对比

Claims (10)

1.可快速降解PVC材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
所述的降解加速助剂A为聚羟基乙酸，所述的降解加速制剂B为聚乳酸。
2.根据权利要求1所述的可快速降解PVC材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
3.根据权利要求1或2所述的可快速降解PVC材料，其特征在于，所述的聚羟基乙酸的数均分子量1万～20万；所述的聚乳酸为β晶型聚乳酸。
4.根据权利要求3所述的可快速降解PVC材料，其特征在于，所述的的聚氯乙烯树脂为悬浮法聚合的超高分子量聚氯乙烯树脂，分子量为10万～18万。
5.根据权利要求3所述的可快速降解PVC材料，其特征在于，所述的增塑剂为二乙酰环氧植物油酸甘油酯或异山梨醇二酯。
6.根据权利要求3所述的可快速降解PVC材料，其特征在于，所述的辅助增塑剂为植物基增塑剂。
7.根据权利要求3所述的可快速降解PVC材料，其特征在于，所述的热稳定剂为环保钙锌稳定剂。
8.根据权利要求3所述的可快速降解PVC材料，其特征在于，所述的润滑剂为硅油。
9.根据权利要求1～8任一项所述的可快速降解PVC材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将聚氯乙烯、增塑剂、辅助增塑剂依次加入高速混合机，低速20～60rpm加热搅拌至80～90℃后，加入热稳定剂和润滑剂，以300～500rpm运转，至温度达100～110℃后，加入降解加速助剂A和降解加速助剂B，持续搅拌至140℃放料至冷却混合机，转速30rpm。待物料温度冷却至45～60℃出料；
(2)将步骤(1)所得物料使用双螺杆挤出机进行造粒。主机转速40～100rpm，挤出机各段温度：第一段130～150℃，第二段140～160℃，第三段150～170℃，第四段160～180℃，口模145～165℃，物料经挤出机塑化风冷造粒，冷却至35～45℃即可获得所述的可快速降解PVC材料。
10.根据权利要求1～8任一项所述的可快速降解PVC材料的应用，其特征在于，用于制备一次性医用耗材。
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