CN106750943A - 耐伽玛辐射聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

耐伽玛辐射聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法，该聚丙烯复合材料，包括如下质量百分含量的组分：聚丙烯60‑80％、顺丁橡胶5‑25％、低密度聚乙烯5‑20％。上述聚丙烯复合材料将聚丙烯与顺丁橡胶和低密度聚乙烯进行复合，改性后的聚丙烯复合材料耐伽玛辐射能力较高(大于30KGy)。

Description

耐伽玛辐射聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是一种通用的高分子材料，具有良好的力学性能，质量轻而且成本便宜，因此其应用范围越来越广泛。从日常生活的桌椅、水杯、水盆、包装薄膜到汽车座椅、纺织服装材料等都可以用聚丙烯材料制造。
最近几十年以来，聚丙烯材料的一种新的应用领域也越来越受人们的关注和重视，即聚丙烯材料制造的一次性生物医药用塑料耗材。可以将聚丙烯材料加工成医用离心管、离心瓶、输液瓶、注射器针筒、采血管、采样杯等一次性生物医用塑料用品。其制造过程为先将聚丙烯材料注塑或吹塑成产品，然后进行包装和消毒，最后运输到客户手中。传统的消毒方式有高压蒸汽和环氧乙烷灭菌，高压蒸汽灭菌不仅对材料的质量要求很高，而且实施起来不方便，又存在高温高压的危险。环氧乙烷灭菌会导致环氧乙烷残留，残留的环氧乙烷会存在致癌的风险。因此，目前这两种消毒方式基本已经抛弃了。
目前应用最多的生物医药用耗材产品的消毒方式为伽玛射线辐射消毒，不仅作业效率高，消毒后无残留，而且成本也低，消毒方式比较安全。但是目前国内的聚丙烯材料几乎都不耐伽玛射线辐照，消毒后会使产品颜色发黄，同时产生有气味的化学物质，材料本身的力学物理性能也会发生一定程度的改变。因此，耐伽玛辐射聚丙烯材料的研制成为一个重要的研究内容。
生物医药用聚丙烯材料要求不仅耐伽玛辐射能力较高，而且要有良好的力学性能，透明度高。目前国际上有几个大公司可以生产耐伽玛辐射在30～40KGy的聚丙烯材料颗粒原料，但是价格相对比较昂贵，而且存在着严重的技术壁垒。国内目前出现了几篇通过合成和添加耐伽玛加工助剂的方式来提高国产聚丙烯的耐伽玛辐射的能力的文献和专利报道。该种技术方案中大多耐伽玛助剂的合成工艺比较复杂，而且成本也高，难以大规模推广使用。也有通过聚丙烯中添加聚乙烯和其它添加剂共混改性的方案来提高聚丙烯本料的伽玛辐射能力的技术方案，该方案中聚乙烯的添加比例高，而且添加剂的组份也比较多，这样共混前的计量、称量、预分散都比较繁琐，同时制造的聚丙烯材料的耐伽玛辐射能力还是偏低，最高不超过20KGy。
因此需要开发一种能够耐伽马辐照(大于30KGy)的聚丙烯复合材料。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种能够耐伽马辐照(大于30KGy)的聚丙烯复合材料。
具体的技术方案如下：
一种耐伽马辐射聚丙烯复合材料，包括如下质量百分含量的组分：
聚丙烯 60-80％
顺丁橡胶 5-25％
低密度聚乙烯 5-20％。
在其中一些实施例中，所述聚丙烯满足如下性能条件：拉伸强度≥20MPa，悬臂梁缺口冲击强度≥50J/m，热变形温度≥60℃，雾度≤20％。
在其中一些实施例中，所述聚丙烯选自牌号为B4901、B4902、B4908、B4808、GM160E、GM1600E、K4818、K4912、EP2X32G、HT9020M、HT9025NX或UT8012M的聚丙烯中的一种或几种。
在其中一些实施例中，所述聚丙烯选自牌号为B4908、K4912、HT9025NX或UT8012M的聚丙烯中的一种或几种。
在其中一些实施例中，所述顺丁橡胶为非充油透明顺丁橡胶。
在其中一些实施例中，所述顺丁橡胶满足如下性能条件：密度为0.91-0.94g/cm3，断裂伸长率为400-800％，回弹率为70-90％。
在其中一些实施例中，所述顺丁橡胶选自浙江传华集团的顺丁橡胶BR9000。
在其中一些实施例中，所述低密度聚乙烯满足如下性能条件：透明度≥50％，拉伸强度≥15MPa。
在其中一些实施例中，所述低密度聚乙烯选自埃克森的线性低密度聚乙烯1002KW、扬子石化巴斯夫的低密度聚乙烯1810D或茂名石化低密度聚乙烯2420K。
本发明的另一目的是提供上述耐伽玛辐射聚丙烯复合材料的制备方法。
具体的技术方案如下：
上述耐伽玛辐射聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
按所述质量百分比称取聚丙烯、顺丁橡胶和低密度聚乙烯，置于螺杆共混设备中熔融共混，挤出造粒或塑化成型，即得所述聚丙烯复合材料，其中所述螺杆共混设备中各区段温度分布为160-250℃，螺杆转速为：50-100转/分钟。
上述聚丙烯复合材料将聚丙烯与顺丁橡胶和低密度聚乙烯进行复合，改性后的聚丙烯复合材料耐伽玛辐射能力较高(大于30KGy)。其制造工艺简单可靠，而且原料来源广泛，简单易得。同时上述聚丙烯复合材料成本相对进口原料来说价格低廉，而且具有良好的力学机械性能，耐伽玛辐射能力较高(大于30KGy)，同时透明度较好，可以满足国内生物医药行业耗材的应用需求。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
本实施例一种聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
称量茂名石化聚丙烯PP-9025NX 9.00公斤，浙江传华集团的顺丁橡胶BR90003.75公斤，埃克森低密度聚乙烯1002KW 2.25公斤，然后投入到粉碎分散机中进行预分散，接着在螺杆共混设备中设置各区段温度分别为160～250℃，螺杆转速为50转/分钟进行混炼后挤出注塑成1mm厚的片材，然后送去进行30KGy的伽玛辐射测试，测试结果见表1。
实施例2
本实施例一种聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
称量茂名石化聚丙烯PP-9025NX 10.50公斤，浙江传华集团的顺丁橡胶BR90003.00公斤，埃克森低密度聚乙烯1002KW 1.50公斤，然后投入到粉碎分散机中进行预分散，接着在螺杆共混设备中设置各区段温度分别为160～250℃，螺杆转速为60转/分钟进行混炼后挤出注塑成1mm厚的片材，然后送去进行30KGy的伽玛辐射测试，测试结果见表1。
实施例3
本实施例一种聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
称量茂名石化聚丙烯PP-9025NX 12.00公斤，浙江传华集团的顺丁橡胶BR90001.50公斤，埃克森低密度聚乙烯1002KW 1.50公斤，然后投入到粉碎分散机中进行预分散，接着在螺杆共混设备中设置各区段温度分别为160～250℃，螺杆转速为70转/分钟进行混炼后挤出注塑成1mm厚的片材，然后送去进行30KGy的伽玛辐射测试，测试结果见表1。
实施例4
本实施例一种聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
称量茂名石化聚丙烯PP-UT8012M 10.50公斤，浙江传华集团的顺丁橡胶BR90001.50公斤，埃克森低密度聚乙烯1002KW 3.00公斤，然后投入到粉碎分散机中进行预分散，接着在螺杆共混设备中设置各区段温度分别为160～250℃，螺杆转速为70转/分钟进行混炼后挤出注塑成1mm厚的片材，然后送去进行30KGy的伽玛辐射测试，测试结果见表1。
实施例5
本实施例一种聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
称量茂名石化聚丙烯PP-UT8012M 12.00公斤，浙江传华集团的顺丁橡胶BR90001.50公斤，茂名石化低密度聚乙烯2420K 1.50公斤，然后投入到粉碎分散机中进行预分散，接着在螺杆共混设备中设置各区段温度分别为160～250℃，螺杆转速为70转/分钟进行混炼后挤出注塑成1mm厚的片材，然后送去进行30KGy的伽玛辐射测试，测试结果见表1。
下表为实施例1-5制备的聚丙烯复合材料及原料在30KGy伽玛射线辐射后的性能。
表1
实施例 断裂拉伸强度(MPa) 透明度(％) 外观有无黄变
1 22 85 无
2 23 87 无
3 24 89 极轻微黄变
4 23 88 无
5 24 90 无
PP-9025NX 23 80 有明显黄变
PP-UT8012M 23 85 有明显黄变
由上表可以看出本发明实施例中制备得到的改性的聚丙烯复合材料基本上都可以达到耐30KGy的伽玛射线辐射剂量要求，改性后聚丙烯复合材料的力学性能没有降低，而且透明度和外观黄变性能均优于未改性前的聚丙烯材料，可以满足国内生物医药用聚丙烯耗材的需求，打破国际公司对我国耐伽玛聚丙烯材料的垄断。从改性聚丙烯材料的最终使用性能和制造成本出发，实施方案4最佳。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种耐伽玛辐射聚丙烯复合材料，其特征在于，包括如下质量百分含量的组分：
聚丙烯 60-80％
顺丁橡胶 5-25％
低密度聚乙烯 5-20％。
2.根据权利要求1所述的耐伽玛辐射聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯满足如下性能条件：拉伸强度≥20MPa，悬臂梁缺口冲击强度≥50J/m，热变形温度≥60℃，雾度≤20％。
3.根据权利要求1或2所述的耐伽玛辐射聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯选自牌号为B4901、B4902、B4908、B4808、GM160E、GM1600E、K4818、K4912、EP2X32G、HT9020M、HT9025NX或UT8012M的聚丙烯中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的耐伽玛辐射聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯选自牌号为B4908、K4912、HT9025NX或UT8012M的聚丙烯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的耐伽玛辐射聚丙烯复合材料，其特征在于，所述顺丁橡胶为非充油透明顺丁橡胶。
6.根据权利要求1或5所述的耐伽玛辐射聚丙烯复合材料，其特征在于，所述顺丁橡胶满足如下性能条件：密度为0.91-0.94g/cm3，断裂伸长率为400-800％，回弹率为70-90％。
7.根据权利要求6所述的耐伽玛辐射聚丙烯复合材料，其特征在于，所述顺丁橡胶选自浙江传华集团的顺丁橡胶BR9000。
8.根据权利要求1所述的耐伽玛辐射聚丙烯复合材料，其特征在于，所述低密度聚乙烯满足如下性能条件：透明度≥50％，拉伸强度≥15MPa。
9.根据权利要求8所述的耐伽玛辐射聚丙烯复合材料，其特征在于，所述低密度聚乙烯选自埃克森的线性低密度聚乙烯1002KW、扬子石化巴斯夫的低密度聚乙烯1810D或茂名石化低密度聚乙烯2420K。
10.权利要求1-9任一项所述的耐伽玛辐射聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按所述质量百分比称取聚丙烯、顺丁橡胶和低密度聚乙烯，置于螺杆共混设备中熔融共混，挤出造粒或塑化成型，即得所述聚丙烯复合材料，其中所述螺杆共混设备中各区段温度分布为160-250℃，螺杆转速为：50-100转/分钟。
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