CN114851672A - 采用可生物降解输液袋专用料制备输液袋的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物降解材料技术领域，具体涉及一种采用可生物降解输液袋专用料制备输液袋的方法。所述的可生物降解输液袋专用料，由内层专用料、中间层专用料和外层专用料组成，其中：内层专用料由PBAT、PLA、防水解剂、滑石粉、纳米氧化锌制成；中间层专用料由PPC‑TPU、PPCP和MDI制成；外层专用料由PBAT、防水解剂、光稳定剂、润滑剂制成。制备方法为：1）内层专用料的制备；2）中间层专用料的制备；3）外层专用料的制备；4）输液袋的生产：将内层专用料、中间层专用料和外层专用料采用三层共挤挤出机吹塑成薄膜，然后用焊接机焊接成输液袋。本发明制备的输液袋阻隔性好，可完全生物降解；其制备方法，简单易行。

Description

采用可生物降解输液袋专用料制备输液袋的方法
技术领域
本发明属于生物降解材料技术领域，具体涉及一种采用可生物降解输液袋专用料制备输液袋的方法。
背景技术
输液，是指由静脉滴注输入体内大剂量的注射液，滴注的液体通常包装在玻璃或塑料的输液瓶或输液袋中。由于玻璃输液瓶易脱落玻璃微粒堵塞毛细血管，且成本高、易碎、重量大等，使用过程存在诸多不便，现在已经逐渐被输液袋取代。
PVC输液袋，透明度好，质地柔和，存储时间长；不易被酸、碱腐蚀；渗漏性低，对热耐受性好。并且具有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击能力，柔韧性、耐寒性、脆性、硬度、拉伸强度等都比较好。广泛应用于人和动物输液、植物输液等。但是，PVC输液袋的使用存在以下问题：阻隔性较差；不能生物降解，有可能会导致二次使用（滥用），存在一定的安全隐患；一般采用焚烧处理，一方面浪费资源，另一方面严重污染环境。
中国专利CN 108743374 A公开了一种避光可降解输液袋的制备方法，所制备的避光可降解输液袋结构包括：聚丙烯塑料层、通过热压合在所述聚丙烯塑料层内外表面的遮光膜层，所述医用遮光膜层包括的原料成分与重量份数为：植物纤维10-12份、碳纳米管35-50份、纳米氧化锌粉末6-10份、硅油15-20份、聚乙二醇25-30份、邻苯二甲酸二乙酯9-15份。所述的避光可降解输液袋具有以下优点：1）采用的植物纤维素属于生物质材料，有利于后期输液袋的回收降解；2）碳纳米管属于无机碳材料，物理化学性质稳定，适合作为遮光材料；3）制备的避光可降解输液袋同时具有优良的机械性能与印刷性能，可以用作医用输液袋。但是，其涉及的聚丙烯塑料层并不属于可降解塑料，所述的输液袋并非完全生物降解。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种采用可生物降解输液袋专用料制备输液袋的方法，采用该专用料制备的输液袋，阻隔性好，可完全生物降解，机械性能满足输液袋的要求；该方法简单易行，适合工业化生产。
本发明所述的采用可生物降解输液袋专用料制备输液袋的方法，所述的可生物降解输液袋专用料由内层专用料、中间层专用料和外层专用料组成，其中：
内层专用料由如下重量份数的原料制成：
PBAT 90份；
PLA 10份；
防水解剂 0.8-1.5份；
滑石粉 0.5-1.5份；
纳米氧化锌 2.5-5.0份；
中间层专用料由如下重量份数的原料制成：
PPC-TPU 30-60份；
PPCP 38.5-69.75份；
MDI 0.25-1.5份；
外层专用料由如下重量份数的原料制成：
PBAT 100份；
防水解剂 0.3-0.8份；
光稳定剂 0.3-0.5份；
润滑剂 0.5-1.0份。
将其用于制备输液袋时，内层专用料、中间层专用料和外层专用料的用量比例为：内层25-30%，中间层25-30%，外层40-50%。
所述的方法，包括以下步骤：
1）内层专用料的制备：
将防水解剂、滑石粉、纳米氧化锌、PBAT和PLA混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料，生产温度100-180℃；
2）中间层专用料的制备：
将PPC-TPU、PPCP、MDI混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料，生产温度100-180℃；
3）外层专用料的制备：
将防水解剂、光稳定剂、润滑剂和PBAT混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料，生产温度100-180℃；
4）输液袋的生产：
将内层专用料、中间层专用料和外层专用料采用三层共挤挤出机吹塑成薄膜，然后用焊接机焊接成输液袋，生产温度120-170℃。
其中：
所述的防水解剂为聚碳化二亚胺。
优选地，所述的聚碳化二亚胺的重均分子量为5万-30万。
所述的滑石粉的粒度大于2000目。
所述的PPCP采用山东联创聚合物有限公司市售产品。
所述的PPC-TPU采用苏州坤晟生物隆解新材料有限公司市售产品，规格型号：T4。
所述的光稳定剂为光稳定剂944。
所述的润滑剂为三硬脂酸甘油酯。
本发明中，内层与输液液体接触，所以需要用防水解剂，PLA和纳米氧化锌具有防菌作用，而滑石粉主要起到开口作用。纳米氧化锌被美国食品和药物管理局认为是安全可靠的材料，由于其良好的抑菌性能，已在很多包装材料中使用。纳米氧化锌的加入可显著提高输液袋对金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌的抑菌性能。
中间层主要起水蒸气阻隔作用，采用PPC-TPU、PPCP和MDI制备而成。PPCP阻隔性比较好，但是PPCP玻璃转化温度太高，随温度降低，硬度迅速变大，材质变脆，温度低至5℃时，阻隔性变差。输液液体转运或者存储过程中一般温度较低，长期存储后其阻隔性变差。PPC-TPU单独使用难以成膜。加入MDI作为第三单体，能够使PPC-TPU、PPCP有机结合，将分子间范德华力转化为C-C化学键。PPC-TPU的混入能够保持中间层的低温阻隔性。
外层主要起到防老化的作用，保证输液袋的储存时间。
优选地，上述生产的输液袋，内层薄膜的厚度为输液袋膜厚的25-30%，中间层薄膜的厚度为输液袋膜厚的25-30%，外层薄膜的厚度为输液袋膜厚的40-50%。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明制备的输液袋材料可完全生物降解，不会对环境造成污染，符合环保大趋势。
2、本发明的输液袋不能回收使用，杜绝二次利用，防止医疗垃圾的扩散，本质上解决医疗垃圾滥用、污染。由于输液袋回收利用时需要加热到135℃以上，本发明输液袋在该温度下引起快速水解，用完后，不能回收。
3、本发明中间层采用PPC-TPU、PPCP和MDI制备而成，水蒸气阻隔性好，并且，低温下仍具有非常好的水蒸气阻隔性。
4、本发明的输液袋具有良好的机械性能，满足输液袋的使用要求。
5、本发明所述的制备方法，科学合理、简单易行，适合工业化生产。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的输液袋的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于此。
实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。
实施例中采用的原料：
所述的PBAT采用金晖兆隆高新科技股份有限公司市售产品。
所述的PLA采用泰国道达尔LX175。
所述的聚碳化二亚胺采用抗水解剂 s-9000。
所述的PPCP采用山东联创聚合物有限公司市售产品。
所述的PPC-TPU采用苏州坤晟生物隆解新材料有限公司市售产品，规格型号：T4。
所述的MDI为4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯。
所述的滑石粉的粒度大于2000目，山东阿林达科技发展有限公司市售产品。
所述的纳米氧化锌采用武汉拉那白医药化工有限公司市售产品。
实施例1
所述的可生物降解输液袋专用料，由内层专用料、中间层专用料和外层专用料组成，其中：
内层专用料由如下重量份数的原料制成：
PBAT 90份；
PLA 10份；
聚碳化二亚胺 1.1份；
滑石粉 1.0份；
纳米氧化锌 3.5份；
中间层专用料由如下重量份数的原料制成：
PPC-TPU 45份；
PPCP 54.2份；
MDI 0.8份；
外层专用料由如下重量份数的原料制成：
PBAT 100份；
聚碳化二亚胺 0.5份；
光稳定剂944 0.4份；
三硬脂酸甘油酯 0.7份。
内层专用料、中间层专用料和外层专用料的用量比例为：内层25%，中间层30%，外层45%。
其制备方法，具体步骤如下：
1）内层专用料的制备：
将聚碳化二亚胺、滑石粉、纳米氧化锌、PBAT和PLA混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料，生产温度为100、110、120、130、140、150、160、170、180、180、170、160℃。
2）中间层专用料的制备：
将PPC-TPU、PPCP、MDI混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料；生产温度为100、110、120、130、140、150、160、170、180、180、170、160℃。
3）外层专用料的制备：
将聚碳化二亚胺、光稳定剂944、三硬脂酸甘油酯和PBAT混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料，生产温度为100、110、120、130、140、150、160、170、180、180、170、160℃。
4）输液袋的生产：
将内层专用料、中间层专用料和外层专用料采用三层共挤挤出机吹塑成薄膜，然后用焊接机焊接成输液袋，生产温度120、140、170、150、150℃。
内层薄膜的厚度为输液袋膜厚的25%，中间层薄膜的厚度为输液袋膜厚的30%，外层薄膜的厚度为输液袋膜厚的45%。
实施例2
所述的可生物降解输液袋专用料，由内层专用料、中间层专用料和外层专用料组成，其中：
内层专用料由如下重量份数的原料制成：
PBAT 90份；
PLA 10份；
聚碳化二亚胺 0.8份；
滑石粉 0.5份；
纳米氧化锌 2.5份；
中间层专用料由如下重量份数的原料制成：
PPC-TPU 30份；
PPCP 69.75份；
MDI 0.25份；
外层专用料由如下重量份数的原料制成：
PBAT 100份；
聚碳化二亚胺 0.3份；
光稳定剂944 0.3份；
三硬脂酸甘油酯 0.5份。
内层专用料、中间层专用料和外层专用料的用量比例为：内层25%，中间层25%，外层50%。
其制备方法，具体步骤如下：
1）内层专用料的制备：
将聚碳化二亚胺、滑石粉、纳米氧化锌、PBAT和PLA混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料，生产温度为100、120、130、140、140、150、160、170、180、180、170、160℃。
2）中间层专用料的制备：
将PPC-TPU、PPCP、MDI混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料；生产温度为100、120、130、140、140、150、160、170、180、180、170、160℃。
3）外层专用料的制备：
将聚碳化二亚胺、光稳定剂944、三硬脂酸甘油酯和PBAT混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料，生产温度为100、120、130、140、140、150、160、170、180、180、170、160℃。
4）输液袋的生产：
将内层专用料、中间层专用料和外层专用料采用三层共挤挤出机吹塑成薄膜，然后用焊接机焊接成输液袋，生产温度130、150、170、160、160℃。
内层薄膜的厚度为输液袋膜厚的25%，中间层薄膜的厚度为输液袋膜厚的25%，外层薄膜的厚度为输液袋膜厚的50%。
实施例3
所述的可生物降解输液袋专用料，由内层专用料、中间层专用料和外层专用料组成，其中：
内层专用料由如下重量份数的原料制成：
PBAT 90份；
PLA 10份；
聚碳化二亚胺 1.5份；
滑石粉 1.5份；
纳米氧化锌 5.0份；
中间层专用料由如下重量份数的原料制成：
PPC-TPU 60份；
PPCP 38.5份；
MDI 1.5份；
外层专用料由如下重量份数的原料制成：
PBAT 100份；
聚碳化二亚胺 0.8份；
光稳定剂944 0.5份；
三硬脂酸甘油酯 1.0份。
内层专用料、中间层专用料和外层专用料的用量比例为：内层30%，中间层30%，外层40%。
其制备方法，具体步骤如下：
1）内层专用料的制备：
将聚碳化二亚胺、滑石粉、纳米氧化锌、PBAT和PLA混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料，生产温度为100、110、120、130、140、150、160、170、180、180、170、160℃。
2）中间层专用料的制备：
将PPC-TPU、PPCP、MDI混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料；生产温度为100、110、120、130、140、150、160、170、180、180、170、160℃。
3）外层专用料的制备：
将聚碳化二亚胺、光稳定剂944、三硬脂酸甘油酯和PBAT混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料，生产温度为100、110、120、130、140、150、160、170、180、180、170、160℃。
4）输液袋的生产：
将内层专用料、中间层专用料和外层专用料采用三层共挤挤出机吹塑成薄膜，然后用焊接机焊接成输液袋，生产温度130、150、170、160、160℃。
内层薄膜的厚度为输液袋膜厚的30%，中间层薄膜的厚度为输液袋膜厚的30%，外层薄膜的厚度为输液袋膜厚的40%。
对比例1
所述的生物降解输液袋专用料配方如下：
PBAT 57.4份；
聚己内酯 10份；
聚乳酸 20份；
光敏剂 0.1份；
抗水解剂 0.5份；
复合生物酶 0.5份；
甲壳素 1份；
增强剂 10份；
防表面粘连剂 0.5份。
PBAT金晖兆隆高新科技股份有限公司，产品牌号1908。聚己内酯，深圳光华伟业股份有限公司，产品型号800C。聚乳酸，浙江海正生物材料股份有限公司，产品牌号REVODE101。光敏剂为硬脂酸铁。抗水解剂，上海朗亿科技有限公司生产，牌号为HrMax210，是一种新型、环保抗水解剂，其有效成分为碳化二胺。复合生物酶包括果胶裂解酶、纤维素酶和蛋白酶，按重量，复合配比为1:3:1。果胶裂解酶生产厂家为江西百盈生物技术有限公司，产品种类为食品级。蛋白酶生产厂家为山东腾望化工有限公司，产品型号为食品级菠萝蛋白酶。纤维素酶生产厂家为夏盛(河南)生物科技有限公司，pH值4.0-5.5。甲壳素，粒径小于5微米。增强剂为碳酸钙。防表面粘连剂为硅酮母粒，厂家为浙江凯杰塑料科技有限公司牌号为KJ-A01。
制备方法为：
1）首先将增强剂加入搅拌机，加入铝酸酯以进行表面处理，铝酸酯的加入量为0.5-1％，搅拌20分钟；搅拌速率为500转/分。
2）分别将光敏剂、抗水解剂、复合生物酶、甲壳素、防表面粘连剂加入到上述搅拌处理好的增强剂中，继续搅拌10分钟。
3）加入剩余材料，继续搅拌5分钟；搅拌速率为500转/分。
4）将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制一区90℃、二区120℃、三-五区1450℃、六-九区150℃、机头155℃，吹塑成薄膜，然后制备成输液袋。
对比例2
将实施例1中的中间层专用料替换为纯PPCP，其余不变。
对实施例1-3与对比例1-2生产的输液袋进行性能测试，测试结果见表1。
表1 性能测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
相对生物分解率（180天）的测试标准为GB/T19277.1-2011。
水蒸汽透过量的测试标准为GB T26253-2010。水蒸汽透过量为刚制备好的输液袋的测试结果。低温水蒸汽透过量为5℃储存30天后的输液袋的测试结果。
通过实施例与对比例的性能测试结果比较可以得出，本发明制备的输液袋具有非常高的相对生物分解率，阻隔性好，机械性能好。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (8)

1.一种采用可生物降解输液袋专用料制备输液袋的方法，其特征在于：所述的可生物降解输液袋专用料由内层专用料、中间层专用料和外层专用料组成，其中：
内层专用料由如下重量份数的原料制成：
PBAT 90份；
PLA 10份；
防水解剂 0.8-1.5份；
滑石粉 0.5-1.5份；
纳米氧化锌 2.5-5.0份；
中间层专用料由如下重量份数的原料制成：
PPC-TPU 30-60份；
PPCP 38.5-69.75份；
MDI 0.25-1.5份；
外层专用料由如下重量份数的原料制成：
PBAT 100份；
防水解剂 0.3-0.8份；
光稳定剂 0.3-0.5份；
润滑剂 0.5-1.0份；
内层专用料、中间层专用料和外层专用料的用量比例为：内层25-30%，中间层25-30%，外层40-50%；
所述的方法，包括以下步骤：
1）内层专用料的制备：
将防水解剂、滑石粉、纳米氧化锌、PBAT和PLA混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料；
2）中间层专用料的制备：
将PPC-TPU、PPCP、MDI混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料；
3）外层专用料的制备：
将防水解剂、光稳定剂、润滑剂和PBAT混合均匀，然后在双螺杆挤出机中熔融、塑化造粒形成专用料；
4）输液袋的生产：
将内层专用料、中间层专用料和外层专用料采用三层共挤挤出机吹塑成薄膜，然后用焊接机焊接成输液袋，生产温度为120-170℃。
2.根据权利要求1所述的采用可生物降解输液袋专用料制备输液袋的方法，其特征在于：防水解剂为聚碳化二亚胺。
3.根据权利要求2所述的采用可生物降解输液袋专用料制备输液袋的方法，其特征在于：聚碳化二亚胺的重均分子量为5万-30万。
4.根据权利要求1所述的采用可生物降解输液袋专用料制备输液袋的方法，其特征在于：滑石粉的粒度大于2000目。
5.根据权利要求1所述的采用可生物降解输液袋专用料制备输液袋的方法，其特征在于：光稳定剂为光稳定剂944。
6.根据权利要求1所述的采用可生物降解输液袋专用料制备输液袋的方法，其特征在于：润滑剂为三硬脂酸甘油酯。
7.根据权利要求1所述的采用可生物降解输液袋专用料制备输液袋的方法，其特征在于：双螺杆挤出机的生产温度为100-180℃。
8.根据权利要求1所述的采用可生物降解输液袋专用料制备输液袋的方法，其特征在于：内层薄膜的厚度为输液袋膜厚的25-30%，中间层薄膜的厚度为输液袋膜厚的25-30%，外层薄膜的厚度为输液袋膜厚的40-50%。
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