CN115058076A - 一种抗菌抗氧化色母、塑料瓶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于塑料技术领域,公开了一种抗菌抗氧化色母、塑料瓶及其制备方法。所述色母包括如下重量份的原料:线性低密度聚乙烯60~90份,抗菌剂1~10份,抗氧剂1~10份,色粉5~30份,抗静电剂0.1~1份,分散剂0.1~1份;所述抗菌剂为纳米银和纳米硫磺的混合物。本发明的抗菌抗氧化色母,提高了色母中色粉的稳定性,且本发明的色母分散性好,不会产生纳米颗粒的团聚;使用本发明的色母经注吹成型的塑料瓶来保存药物,具有抗菌和抗氧化能力,能提高药物的保存时间。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料加工技术和药包材制造领域,特别涉及一种抗菌抗氧化色母、塑料瓶及其制备方法。
背景技术
市面上普通的塑料药瓶由瓶盖、瓶身两个部件组成,其瓶身一般都是采用聚乙烯原料,经注吹成型。而普通的塑料药瓶一旦开启使用后,因瓶内药液与空气、氧气中的细菌等微生物接触后,使得药液的有效期和药液的纯净度大幅降低,一般普通塑料药瓶一旦开启后,瓶内的药液最多只能使用30天,30天后必须丢弃。
无机抗菌剂具有长效抗菌、不产生耐药性等优点,特别是其突出的耐热性(>600~1000℃),使其近年来在塑料、化纤、陶瓷等材料领域中的应用倍受重视。无机抗菌剂一般含有金属离子成分和无机载体,通过缓释作用以提高抗菌长效性。在所有金属离子中银离子是最低抑菌浓度最小的品种之一,而且无毒无色,十分适用于制备抗菌剂,所以目前制备无机抗菌剂通常使用的是银离子及其单质和化合物。纳米银的银粒径大多在25nm左右,对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用,而且不会产生耐药性。但纳米银在不加保护剂的常规条件下,容易发生团聚而失去纳米特性、难以在有机材料中均匀分散并且极易发生氧化变色,减弱其抗菌性能。
发明内容
本发明提供了一种抗菌抗氧化色母、塑料瓶及其制备方法,用以解决现有技术中塑料瓶不具有抗氧化抗菌性能,药液容易被微生物污染从而导致药液的有效期和纯净度下降的问题。
本发明的目的之一在于提供,一种抗菌抗氧化色母,所述色母包括如下重量份的原料:
所述抗菌剂为纳米银和纳米硫磺的混合物。
根据本发明的技术方案,所述线性低密度聚乙烯的重量份可以为60~75份,也可以为70~85份,也可以为80~90份。在某个优选的实施方式中,为70份。
根据本发明的技术方案,所述抗菌剂的重量份可以为1~6份,也可以为2.5~7.5份,也可以为5.5~10份。在某个优选的实施方式中,为10份。
根据本发明的技术方案,所述抗氧剂的重量份可以为1~5.5份,也可以为3.0~8.2份,也可以为7.8~10份。在某个优选的实施方式中,为10份。
根据本发明的技术方案,所述色粉的重量份可以为5~15份,也可以为10~22份,也可以为21~30份。在某个优选的实施方式中,为10份。
根据本发明的技术方案,所述抗静电剂的重量份可以为0.1~0.4份,也可以为0.3~0.7份,也可以为0.6~1份。在某个优选的实施方式中,为0.5份。
根据本发明的技术方案,所述分散剂的重量份可以为0.1~0.4份,也可以为0.3~0.7份,也可以为0.6~1份。在某个优选的实施方式中,为0.5份。
根据本发明的技术方案,所述纳米银和纳米硫磺的质量比为(4~7):(3~6)。本发明中纳米银和纳米硫磺的质量比不能太高也不能太低,太高导致纳米银有效成分过剩,成本偏高,太低可能使得纳米银的有效成分偏低,从而导致抗菌效果不够。
优选地,所述纳米银和纳米硫磺的质量比可以为(4~5.2):(3~6),也可以为(4.5~5.8):(3~6),也可以为(5.5~7):(3~6)。在某个优选的实施方式中,为4:6、5:5、6:4、7:3。
根据本发明的技术方案,所述纳米银的粒径为10~50nm。本发明采用比表面积大的纳米级银,能在色母或塑料中充分分散均匀,使制得的塑料瓶内外表面均具有广谱抗菌效果,延长药物的有效期。
优选地,所述纳米银的粒径可以为10~30nm,也可以为20~40nm,也可以为30~50nm。在某个优选的实施方式中为50nm。
根据本发明的技术方案,所述纳米硫磺的粒径为1~100nm。本发明采用比表面积大的纳米硫磺,能在色母或塑料中充分分散均匀,使制得的塑料瓶内外表面均具有广谱抗菌效果,延长药物的有效期。
优选地,所述纳米硫磺的粒径可以为1~30nm,也可以为20~70nm,也可以为60~100nm。在某个优选的实施方式中为30nm。
根据本发明的技术方案,在190℃和2.16Kg下,所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为(20~80)g/10min。本发明中的熔融指数检测方法参考《ISO1133塑料-热塑性塑料熔体质量流动速率和熔体容积流动速率的测定》中的规定。
优选地,所述熔融指数可以为(20~42)g/10min,也可以为(36~67)g/10min,也可以为(58~80)g/10min。在某个优选的实施方式中,为50g/10min。
根据本发明的技术方案,所述线性低密度聚乙烯的密度为0.90~0.95g/cc。本发明中的熔融指数检测方法参考《ISO1183非泡沫塑料密度的测定》中的规定。
优选地,所述线性低密度聚乙烯的密度可以为0.90~0.928g/cc,也可以为0.922~0.938g/cc,也可以为0.935~0.95g/cc。在某个优选的实施方式中为0.926g/cc。
根据本发明的技术方案,所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的一种或多种。本发明中,抗氧剂能够避免色粉提前或过早褪色、变色,同时防止银发生氧化变色,此外,在制备过程中对色母制品表面进行热氧保护,防止色母制品老化,提高了着色的稳定性。
优选地,所述抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。
根据本发明的技术方案,所述色粉选自钛白粉、蒽醌类化合物、酞菁类化合物、偶氮类化合物、萘环酮类化合物、氨基酮类化合物、蒽酮类化合物和喹酞酮类化合物中的一种或多种。
优选地,所述色粉为钛白粉或蒽醌类化合物。
根据本发明的技术方案,所述色粉的粒径为0.05~10μm。
优选地,所述色粉的粒径可以为0.05~0.35μm,也可以为0.3~6μm,也可以为5~10μm。在某个优选的实施方式中为。
根据本发明的技术方案,所述抗静电剂为十二烷基羟丙基二羟乙基甲基硫酸甲脂铵。具体地,为抗静电剂SH-105。
根据本发明的技术方案,所述分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
本发明的目的之二在于提供,如上文所述的色母的制备方法,包括如下步骤:
将原料按照重量份混合,挤出造粒,得到所述的色母。
根据本发明的技术方案,所述挤出造粒采用双螺杆挤出机进行挤出造粒,挤出机共分为13个加热区,每个区的温度分别为110~130℃、140~160℃、150~170℃、170~190℃、170~190℃、170~190℃、190~210℃、200~220℃、190~210℃、190~210℃、180~190℃、170~190℃和170~190℃。
优选地,13个区的温度分别为120℃、150℃、160℃、180℃、180℃、180℃、200℃、210℃、200℃、200℃、190℃、180℃和180℃。
根据本发明的技术方案,所述挤出造粒采用双螺杆挤出机进行挤出造粒,螺杆转速为300~500转/分。
本发明的目的之三在于提供,如上文所述的色母作为原料在制备塑料瓶中的用途。
本发明的目的之四在于提供,一种塑料瓶,所述塑料瓶包括如上文所述的色母和高密度聚乙烯。
根据本发明的技术方案,所述色母和高密度聚乙烯的质量比为(2~4):100。本发明中色母和高密度聚乙烯的质量比不能太高也不能太低,太高导致瓶子颜色太深,过多添加色母会浪费色母原料和成本偏高,太低导致瓶子颜色偏浅,瓶子对所装的药物起不到遮光效果,药物容易被光照分解失效。
优选地,所述色母和高密度聚乙烯的质量比为(2~3.2):100,也可以为(2.8~3.6):100,也可以为(3.3~4):100。在某个优选的实施方式中,为2:98、4:96。
根据本发明的技术方案,在190℃和2.16Kg下,所述高密度聚乙烯的熔融指数为(0.2~0.4)g/10min。本发明中的熔融指数检测方法参考《ISO1133塑料-热塑性塑料熔体质量流动速率和熔体容积流动速率的测定》中的规定。
优选地,所述熔融指数可以为(0.2~0.35)g/10min,也可以为(0.28~0.42)g/10min,也可以为(0.39~0.4)g/10min。在某个优选的实施方式中,为0.33g/10min。
根据本发明的技术方案,所述高密度聚乙烯的密度为0.90~0.96g/cm3。本发明中的密度检测方法参考《ISO1183非泡沫塑料密度的测定》中的规定。
优选地,所述高密度聚乙烯的密度可以为0.90~0.93g/cm3,也可以为0.928~0.941g/cm3,也可以为0.934~0.96g/cm3。在某个优选的实施方式中为0.954g/cm3。
本发明的目的之五在于提供,如上文所述的塑料瓶的制备方法,包括如下步骤:
将所述色母和高密度乙烯热熔,注塑成瓶胚,将所述瓶胚吹塑成型,脱瓶,得到所述的塑料瓶。
根据本发明的技术方案,所述热熔的温度为180~230℃。
优选地,所述热熔的温度可以为180~210℃,也可以为190~220℃,也可以为200~230℃。在某个优选的实施方式中,为220℃。
根据本发明的技术方案,所述热熔的时间为1~60s。
优选地,所述热熔的时间可以1~10s,也可以为8~30s,也可以为28~60s。在某个优选的实施方式中,为1s、30s、60s。
根据本发明的技术方案,所述脱瓶的温度为20~80℃。
优选地,所述脱瓶的温度可以为50~80℃,也可以为60~90℃,也可以为80~100℃。在某个优选的实施方式中,为20、60、80℃。
根据本发明的技术方案,所述脱瓶的时间为1~5s。
优选地,所述脱瓶的时间可以1~3s,也可以为2~4s,也可以为3~5s。在某个优选的实施方式中为,1s、3s、5s。
根据本发明的技术方案,所述吹塑成型依次通过注塑瓶坯、保压、加热吹塑、脱瓶、冷却、自动检测等工序完成。
本发明通过采用抗菌剂与抗氧剂复配技术和高分子加工成型技术,制备得到塑料瓶既能具有阻菌抗菌效果,又能延缓塑料瓶里的氧化失效使固体药丸或药液,从而提高药物的有效期。
本发明的有益效果:
本发明的抗菌抗氧化色母,通过线性低密度聚乙烯、抗菌剂、抗氧化剂、色粉、分散剂和抗静电剂进行复配,提高了色母中色粉的稳定性,色粉不容易变色,且本发明的色母分散性好,不会产生纳米颗粒的团聚。使用本发明的色母与高密度聚乙烯经注吹成型的塑料瓶,其对金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌,白色念珠菌的抑菌率高达99.5%以上;采用本发明的塑料瓶来保存药物,能延缓药物的氧化,于60℃保存120h也无絮状沉淀发生,稳定性高。
附图说明
图1显示为本发明的抗菌抗氧化色母与高密度聚乙烯混合后的扫描电镜图。
图2显示为本发明的抗菌抗氧化色母和塑料瓶的制备工艺流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前,应理解,本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案;还应当理解,本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案,而不是为了限制本发明的保护范围;在本发明说明书和权利要求书中,除非文中另外明确指出,单数形式“一个”、“一”和“这个”包括复数形式。
当实施例给出数值范围时,应理解,除非本发明另有说明,每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义,本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外,根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载,还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
图2为本发明的抗菌抗氧化色母和塑料瓶的制备工艺流程图。抗菌抗氧化色母的制备方法为:将线性低密度聚乙烯、抗菌剂、抗氧剂、色粉、抗静电剂和分散剂按照重量份混合,挤出造粒,得到色母。塑料瓶的制备方法为:将色母和高密度乙烯注吹成型,得到塑料瓶;注吹成型包括热熔,注塑成瓶胚,将瓶胚吹塑成型,脱瓶。
本申请以下实施例和对比例中,所用的双螺杆挤出机购买自南京瑞亚挤出机械制造有限公司,TSE系列挤出机;所用的注塑机购买自海天型号为HTF-X Series。
本申请以下实施例和对比例中,所用各原料组分的来源及参数见表1所示。
实施例1-4
参照表2所示的配方表,将各原料组按照配方表混合后,经双螺杆挤出机进行挤出造粒,得到抗菌抗氧化色母。
表2实施例1-4以及对比例1-4的色母的原料配方表(wt%)
参照表3所示的配方表和成型工艺,将实施例1-4得到的抗菌抗氧化色母和高密度聚乙烯热熔,在注塑机中注塑成型胚,将型胚吹塑成型,脱瓶,得到塑料瓶。对比例1-4得到的色母和高密度聚乙烯热熔,注塑成塑料瓶胚,将所述塑料瓶胚吹塑成型,脱瓶,得到塑料瓶。
表3实施例1-4以及对比例1-4的塑料瓶的原料配方表及热熔和脱瓶温度、时间(wt%)
对比例1
本对比例1与实施例4相比,不同点在于不添加抗菌剂,仅添加抗氧化剂,其他均同实施例4一致,得到塑料瓶。
对比例2
本对比例2与实施例4相比,不同点在于仅添加纳米银,其他均同实施例4一致,得到塑料瓶。
对比例3
本对比例3与实施例4相比,不同点在于仅添加纳米硫磺,其他均同实施例4一致,得到塑料瓶。
对比例4
本对比例4与实施例4相比,不同点在于添加纳米银和纳米硫磺,而不添加抗氧化剂,其他均同实施例4一致,得到塑料瓶。
将上述实施例1-4和对比例1-4得到的塑料瓶进行抗菌性能、抗氧化性能及稳定性能的研究,具体如下:
抗菌性能研究:抗菌性能按《QB/T 2591-2003抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》标准规定的测试方法进行测试,细菌检验菌种为金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌,真菌检验菌种为白色念珠菌。抗菌性能的检测结果见表4。
抗氧化性能研究:采用1,1-二苯基-2-苦肼基(DPPH)法测定清除自由基能力。具体为:称取8.0mg的DPPH,用无水乙醇溶解并定容至200mL棕色容量瓶中,得到浓度为0.08mmol/LDPPH溶液备用。称取药物溶液1.0mL,置于实施例1-4和对比例1-4得到的塑料瓶中,加入3.0mL的DPPH溶液,室温避光反应30min,同时以无水乙醇为空白,于517nm波长处测定吸光度值(OD值),吸光度值越大,代表抗氧化能力越强。抗抗氧化性能的检测结果见表4。该药物溶液是含有氢氧化钠和亚硫酸钠和其他药性成分溶于生理盐水制得的,其中氢氧化钠的浓度为0.5wt%,亚硫酸钠的浓度为0.5wt%。每个实施例和对比例有3个重复,得到平均吸光度值。
稳定性实验:参考标准《T/CNPPA 3017-2021塑料和橡胶类药包材自身稳定性研究指南》。将药物溶液放置于实施例1-4以及对比例1-4制备获得的塑料瓶中,拧紧瓶盖,置于60℃的鼓风干燥箱中分别处理0h、12h、24h、36h、48h、60h、72h、84h、96h、108h、120h,然后取出,待药物溶液温度恢复至室温后,将底物溶液倒入透明玻璃烧杯中,在手电筒光照条件下观察底物溶液的絮状沉淀析出情况。该药物溶液是含有氢氧化钠和亚硫酸钠和其他药性成分溶于生理盐水制得的,其中氢氧化钠的浓度为0.5wt%,亚硫酸钠的浓度为0.5wt%。稳定性试验结果见表5。
冲击强度研究:依据ISO180对试样进行冲击强度的检测。
拉伸强度:依据ISO527对试样进行拉伸强度的检测。
抗静电测试:抗静电测试采用非接触式手提静电场测试仪测试静电势。抗静电试验结果见表4。
表4
从表4可知,采用本发明的抗菌抗氧化色母制备得到塑料瓶,对细菌和真菌的抑菌率均高于99.3%,优于仅仅添加纳米银的实施例2和仅仅添加纳米硫磺的实施例3;且实施例1-4的冲击强度和拉伸强度均优于对比例1-4。
从表4可知,采用本发明的抗菌抗氧化色母制备得到塑料瓶装有药物溶液后,加入DPPH反应30min后,药液溶液的OD值大于0.78;对比例1-4的OD值低于0.45,说明本发明的抗菌抗氧化色母制备得到塑料瓶能延缓药物的氧化。
从表4可知,采用本发明的抗菌抗氧化色母能提高塑料瓶的抗静电能力。
表5
A代表澄清;B-、B、B+代表微量析出;C-、C、C+代表少量析出;D代表析出较多;E代表大量析出。根据絮状沉淀出现的情况统计药物溶液的纯净度,具体为120h内A级以内的,则判定为纯净度≥99%,出现A至B+及以内的,则判定为95%≤纯净度<99%;出现B+至C+,则判定85%≤纯净度<95%;出现C至D,则判定纯净度为75%≤纯净度<85%;出现E,则判定纯净度为30%≤纯净度<75%。
从表5可知,本发明的抗菌抗氧化色母料制备的塑料瓶,储存药物后,药物在高温处理84h,均不会出现絮状沉淀析出的情况,高温处理120h时,仅部分出现微量析出。对比例1在36h时,出现少量析出;48h时,出现较多析出;108h时,大量析出。对比例2在108h时,出现少量析出;120h时,出现较多析出。对比例3在60h时,出现少量析出;96h时,出现较多析出。对比例4在36h时,就出现少量析出;48h时,出现较多析出;84h时,出现较多析出。综合,实施例1-4储存药物后,药物出现絮状沉淀的情况低于对比例1-4,且实施例1-4储存药物后纯净度高于95%,而对比例1-4的纯净度在30%-75%之间。
此外,本发明还以抗静电剂SN、抗静电剂TM或抗静电剂SP为抗静电剂,以聚乙烯蜡或季戊四醇硬脂酸酯为分散剂,其余均同实施例4,抗静电剂SN+聚乙烯蜡形成色母标记为1#色母,抗静电剂SN+季戊四醇硬脂酸酯形成色母标记为2#色母,抗静电剂TM+聚乙烯蜡形成色母标记为3#色母,抗静电剂TM+季戊四醇硬脂酸酯形成色母标记为4#色母,抗静电剂SP+聚乙烯蜡形成色母标记为5#色母,抗静电剂SP+季戊四醇硬脂酸酯形成色母标记为6#色母,将实施例4得到色母、1#色母、2#色母、3#色母、4#色母、5#色母和6#色母分别与等量高密度聚乙烯混合,经电镜扫描观察色母在高密度聚乙烯中的分散性。结果见图1。
从图1可知,只有以抗静电剂SH-105为抗静电剂和以乙撑双硬脂酸酰胺为分散剂时,也即只有实施例4制备得到的色母在高密度聚乙烯分散均匀,颗粒细小且光滑,粒径均在约50nm以内;而其他色母则在高密度聚乙烯中呈团聚状态,且色母颗粒较大。
本发明的抗菌抗氧化色母,通过线性低密度聚乙烯、抗菌剂、抗氧化剂、色粉、分散剂和抗静电剂进行复配,提高了色母中色粉的稳定性,色粉不容易变色,且本发明的色母分散性好,不会产生纳米颗粒的团聚。使用本发明的色母与高密度聚乙烯经注吹成型的塑料瓶,其对金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌,白色念珠菌的抑菌率高达99.5%以上;采用本发明的塑料瓶来保存药物,能延缓药物的氧化,于60℃保存120h也无絮状沉淀发生,稳定性高。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并非对本发明任何形式上和实质上的限制,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明方法的前提下,还将可以做出若干改进和补充,这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变,均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (10)
2.如权利要求1所述的色母,其特征在于,包括如下技术特征中的至少一项:
A1)在190℃和2.16Kg下,所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为(20~80)g/10min;
A2)所述纳米银和纳米硫磺的质量比为(4~7):(3~6);
A3)所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的一种或多种;
A4)所述色粉选自钛白粉、蒽醌类化合物、酞菁类化合物、偶氮类化合物、萘环酮类化合物、氨基酮类化合物、蒽酮类化合物和喹酞酮类化合物中的一种或多种;
A4)所述抗静电剂为十二烷基羟丙基二羟乙基甲基硫酸甲脂铵;
A5)所述分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
3.如权利要求1所述的色母,其特征在于,所述纳米银的粒径为10~50nm;
和/或,所述纳米硫磺的粒径为1~100nm;
和/或,所述色粉的粒径为0.05~10μm。
4.如权利要求1-3任一项所述的色母的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将原料按照重量份混合,挤出造粒,得到所述的色母。
5.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述挤出造粒采用双螺杆挤出机进行挤出造粒,挤出机共分为13个加热区,每个区的温度分别为110~130℃、140~160℃、150~170℃、170~190℃、170~190℃、170~190℃、190~210℃、200~220℃、190~210℃、190~210℃、180~190℃、170~190℃和170~190℃。
6.如权利要求1-3任一项所述的色母作为原料在制备塑料瓶中的用途。
7.一种塑料瓶,其特征在于,所述塑料瓶包括如权利要求1-3任一项所述的色母和高密度聚乙烯。
8.如权利要求7所述的塑料瓶,其特征在于,所述色母和高密度聚乙烯的质量比为(2~4):100;
和/或,在190℃和2.16Kg下,所述高密度聚乙烯的熔融指数为0.2~0.4g/10min;
和/或,所述高密度聚乙烯的密度为0.90~0.96g/cm3。
9.如权利要求7或8所述的塑料瓶的制备方法,其特征在于,将所述色母和高密度乙烯热熔,注塑成瓶胚,将所述瓶胚吹塑成型,脱瓶,得到所述的塑料瓶。
10.如权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述热熔的温度为180~230℃;
和/或,所述脱瓶的温度为20~80℃。
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