CN110066456A - 一种高延展性医疗材料用树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高延展性医疗材料用树脂组合物，它主要由如下重量份的组分制成：聚丙烯70～130份，乙丙橡胶100份，白矿油70～130份，聚苯乙烯50～100份。本发明所提供的医疗材料用树脂组合物，通过调整树脂和增塑料等特定组分及其用量至一定的比例后得到的透明医用聚烯烃复合材料。该材料透明性和力学性能高、与聚丙烯材料密度接近、成本低，可以替代进口医用透明聚丙烯。

Description

一种高延展性医疗材料用树脂组合物
技术领域
本发明属于食品级聚合物领域，具体涉及一种高延展性医疗材料用树脂组合物。
背景技术
在沙特沙迦召开的2014年海湾石化和化工协会(GPCA)塑料业大会上,沙特基础工业公司医疗保健业务负责人Hery Randrianantoandro表示,受技术进步以及医药包装需求强劲增长的影响,2018年之前全球医疗保健行业用合成树脂需求将快速增长,将从2012年的400万t增加至2018年的600万t。其中,容器、导管和注射器将占据塑料树脂需求的大部分。
医用透明树脂是医疗塑料树脂的一个重要发展方向。医用透明聚丙烯由于性能优良，价格低廉等特点，目前已广泛应用于已生产完成的医疗器具制造，市场需求易很大，然而国内医用器具用PP树脂透明材料几乎全部进口国外。常规聚丙烯透明性差，生物性能不合格，不适用于医疗器具。
发明内容
本发明的目的是提供一种高延展性医疗材料用树脂组合物，它是通过调整树脂和增塑料等特定组分及其用量至一定的比例后得到的透明医用聚烯烃复合材料。该材料透明性和力学性能高、与聚丙烯材料密度接近、成本低，可以替代进口医用透明聚丙烯。
本发明的另一目的是提供一种上述医疗材料用树脂组合物的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种由上述医疗材料用树脂组合物制成的医疗聚合物器具。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种高延展性医疗材料用树脂组合物，它主要由如下重量份的组分制成：聚丙烯90～150份，乙丙橡胶100份，白矿油70～130份，聚苯乙烯50～100份。
本发明的树脂组合物可以仅由上述四种组分制成，也可以在这四种组分的基础上，进一步增加其他不影响本组合物主体性能的其他组分，例如聚乙烯、聚丙乙烯、聚氨酯、聚乳酸等，为组合物带来其他有益性能。
在一种优选方案中，本树脂组合物主要由如下重量份的组分制成：聚丙烯100～140份，乙丙橡胶100份，白矿油80～120份，聚苯乙烯60～100份。
本发明采用的聚丙烯PP、乙丙橡胶EPDM、白矿油和聚苯乙烯PS以及其他可能加入的辅助组分均为食品级化学品。优选的，聚苯乙烯的透光率在95%以上、乙丙橡胶的透光率在75%以上，聚丙烯的透光率在90%以上，聚苯乙烯采用平均粒径为1～2μm的颗粒。
本发明中聚丙烯的用量需保持在合理范围内。当聚丙烯的质量分数较低时，在高伸长区共混体系显示了类似橡胶的应力应变行为；在低伸长区别则由于体系中PP连续网络的形成而表现出明显的硬化现象；当聚丙烯的质量分数过高时，共混体系中PP为连续相。而EPDM为部分连续或非连续，此时拉伸曲线出现了典型的应力曲服点和PP拉伸过程中典型的细颈现象。
本发明所使用的乙丙橡胶为EPDM，即由乙烯、丙烯加非共扼二烯烃单体共聚而得到的三元共聚物。实验发现，本组合物中使用特定含量的EPDM，可以改善组合物的加工性、分散性、延展性和综合性能，但是EPDM超出特定范围后则会严重影响组合物的机械性能和透光性。
EPDM与PP在一定配比范围内与一定的加工条件下，熔融蜡混，会形成双连续相结构的热塑性互穿聚合物网络（IPN）。该结构使EPDM与PP的共混材料具有优异的力学性能，具有很好的应用价值。
作为增塑剂，本发明所使用的白矿油需要采用食品级的特种白矿油，它是一种饱和烃，可以改善聚苯乙烯PS进入PP/EPDM共混物后的分散性，能增加共混物的相容性、交联密度和拉伸强度，能改善弹性和耐寒性能，不多色，也不污染组合物。而普通石蜡油略带黄色，生产浅色、艳色以及透明制品会具有一定的局限。另外根据欧盟限制，PAHS多环苯烃属于致癌物质，不得超过3%，并于2005/19/EC和REACH（2007-06-01）生产作出规定。本组合物中白矿油的用量有较大限制，超出本发明所要求的范围时，容易造成组分迁移，并使产品极易嗅出异味。用量较小时又不具有相关性能。
本发明中的白矿油采用食品级白矿油。优选的，本发明中所采用的白矿油为盐城市恒星石油化学有限公司的HXSH合成树脂用特种白矿油，特别是CH-202、CH-501或HX-7白矿油。
组合物中添加聚苯乙烯能调节产物的刚性和模量，增加熔化流动性和黏性，增加透明性。加入PS均聚物，能补偿纯嵌段物在熔融态下的弹性曲线，而高模量PS的加入所形成的附加相能获得特殊性能（如抗变形性等）。本发明的聚苯乙烯优选采用平均粒径为1～2μm的颗粒，发明人发现，聚苯乙烯的粒径分布很重要，如果粒径的大小尺寸含量分布符合上述要求，就可以有效改善共混物的抗冲击性能，并且能产生一种形态、透明、有光泽的聚合物共混体。
本发明公开了一种高延展性医疗材料用树脂组合物的制备方法，其它包括如下步骤：
（1）先将乙丙橡胶和部分聚丙烯混合后进行混炼；
（2）再加入剩余的聚丙烯以及部分聚苯乙烯和部分白矿油继续进行混炼；
（4）然后加入剩余的聚苯乙烯和白矿油进行混炼；
（4）将步骤（3）得到的混炼产物通过双螺杆挤出机挤出。
优选的，步骤（1）中，所加入的聚丙烯占聚丙烯总质量的55～70%；混炼温度为100～150℃。
优选的，步骤（2）中，所加入的聚苯乙烯占聚苯乙烯总质量的40～60%，所加入的白矿油占白矿油总质量的55～70%；混炼温度为100～120℃。
优选的，步骤（3）中，混炼温度为150～160℃。
优选的，步骤（4）中，双螺杆挤出机的机头温度为170～200℃，模具温度为220～270℃。
步骤（1）至（3）中的混炼时间为30min～2h，混炼后的物料呈现完全熔融状态，无明显颗粒状。
本发明还提供了一种医疗聚合物器具，它由或主要由本发明的烃类树脂的医疗材料用树脂组合物制成。
本发明的有益效果：本发明所提供的医疗材料用树脂组合物，通过调整树脂和增塑料等特定组分及其用量至一定的比例后得到的透明医用聚烯烃复合材料。该材料的高延展性能使得它可以用于特殊结构的各种器具的制备。该材料透明性和力学性能高、与聚丙烯材料密度接近、成本低，可以替代进口医用透明聚丙烯。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不局限于下述各实施例。
各实施例中所采用的组分如下：
聚丙烯（PP）：香港凯宇SV256M，挤出级高透明度共聚物，符合FDA要求。
白矿油：CH-202、CH-501或HX-7白矿油。其元素组成为：C86.5%，H13.5%；分之量480-490之间，分子内C原子数26-28；多环芳烃（PCA）DMSO.wt%＜1.0；比折光度；填充指数E.I：40-45；软化力（S.P）＜40；粘度（SUS37.8℃）110-120；相对密度（15℃）0.86-0.88；硫含量＜3ppm。
乙丙橡胶(EPDM)： 美国斯泰隆3722P 。
聚苯乙烯(PS)：476L、576H或2710聚苯乙烯。
各实施例的制备方法包括如下步骤：
（1）先将乙丙橡胶和60%的聚丙烯混合后在100～150℃下进行混炼1h；
（2）再加入剩余的聚丙烯以及50%聚苯乙烯和60%白矿油继续在100～120℃下进行混炼40min；
（3）然后加入剩余的聚苯乙烯和白矿油在150～160℃下进行混炼1.2h；
（4）将步骤（3）得到的混炼产物通过双螺杆挤出机挤出，其中双螺杆挤出机的机头温度为170～200℃，模具温度为220～270℃。
实施例
采用表1中的各用量的组分（wt%），按上述方法分别制备不同的树脂组合物材料，各材料的相关性能详见相表2。
表1
表2
对比例1-3的拉伸强度均比实施例1低28%以上，月牙型撕裂强度在20 KN/M以下，NBS磨耗指数比实施列1低22%以上。对比例1和3伸长率在600%以下，对比例2的伸长率在550%以下。与实施例1相比，对比例1和3的透明度低，对比例2的透明度和光泽性均较差。

Claims (10)

1.一种高延展性医疗材料用树脂组合物，其特征在于它主要由如下重量份的组分制成：聚丙烯90～150份，乙丙橡胶100份，白矿油70～130份，聚苯乙烯50～100份。
2.根据权利要求1所述的高延展性医疗材料用树脂组合物，其特征在于它主要由如下重量份的组分制成：聚丙烯100～140份，乙丙橡胶100份，白矿油80～120份，聚苯乙烯60～100份。
3.根据权利要求1或2所述的高延展性医疗材料用树脂组合物，其特征在于所述乙丙橡胶为EPDM。
4.根据权利要求1或2所述的高延展性医疗材料用树脂组合物，其特征在于所述白矿油为HXSH合成树脂用特种白矿油。
5.根据权利要求4所述的高延展性医疗材料用树脂组合物，其特征在于所述白矿油为CH-201、CH-204或HX-8白矿油。
6.根据权利要求1或2所述的高延展性医疗材料用树脂组合物，其特征在于所述聚丙烯、乙丙橡胶、白矿油和聚苯乙烯均为食品级化学品，聚苯乙烯的透光率在95%以上、乙丙橡胶的透光率在75%以上，聚丙烯的透光率在90%以上，所述聚苯乙烯采用平均粒径为1～2μm的颗粒。
7.一种权利要求1所述的高延展性医疗材料用树脂组合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）先将乙丙橡胶和部分聚丙烯混合后进行混炼；
（2）再加入剩余的聚丙烯以及部分聚苯乙烯和部分白矿油继续进行混炼；
（3）然后加入剩余的聚苯乙烯和白矿油进行混炼；
（4）将步骤（3）得到的混炼产物通过双螺杆挤出机挤出。
8.根据权利要求6所述的高延展性医疗材料用树脂组合物的制备方法，其特征在于步骤（1）中，所加入的聚丙烯占聚丙烯总质量的55～70%；步骤（2）中，所加入的聚苯乙烯占聚苯乙烯总质量的40～60%，所加入的白矿油占白矿油总质量的55～70%。
9.根据权利要求6所述的高延展性医疗材料用树脂组合物的制备方法，其特征在于步骤（1）中，混炼温度为100～150℃；步骤（2）中，混炼温度为100～120℃；步骤（3）中，混炼温度为150～160℃；步骤（4）中，双螺杆挤出机的机头温度为170～200℃，模具温度为220～270℃。
10.一种医疗聚合物器具，其特征在于它由或主要由权利要求1所述的高延展性医疗材料用树脂组合物制成。
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