CN116102822A - 一种用于制备反应杯管体的复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及高分子复合材料领域，具体公开了一种用于制备反应杯管体的复合材料及其制备方法，按重量份数，包括有以下组分：无规共聚聚丙烯树脂90～110份，对羟基苯甲酸甲酯0.3～0.8份，单硬脂酸甘油酯0.6～3份，功能助剂10～25份；所述无规共聚聚丙烯树脂包括重量百分比为2～3.5%的乙烯结构单元，余量为丙烯结构单元，该复合材料的制备包括以下步骤：将称取的无规共聚聚丙烯树脂、对羟基苯甲酸甲酯、单硬脂酸甘油酯以及功能助剂混合均匀，加热熔融并挤出，制得复合材料。本申请解决流入聚丙烯树脂透光率较低，导致难以作为反应杯管体制备材料的问题。
Description
技术领域
本申请涉及高分子复合材料领域，更具体地说，它涉及一种用于制备反应杯管体的复合材料及其制备方法。
背景技术
在血液的光谱测试中，通常会使用反应杯管体，即比色皿作为承装血液样品容器，当血液样品承装于反应杯管体内，光谱检测设备的光源透过反应杯管体的透明管壁和血液样品，实现对血液中各成分以及相对含量的测定。
聚丙烯树脂是由丙烯聚合而成的热塑性树脂，因其具有良好的热稳定性、化学稳定性以及阻隔性，可应用于医疗耗材中。然而，聚丙烯树脂的透光率较低，导致聚丙烯树脂作为反应杯管体的制备基材时，难以制成需要具有较高透光率的反应杯管体。
发明内容
为了解决聚丙烯树脂透光率较低，导致难以作为反应杯管体制备材料的问题，本申请提供一种用于制备反应杯管体的复合材料及其制备方法。
本申请提供的一种用于制备反应杯管体的复合材料及其制备方法采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种用于制备反应杯管体的复合材料，采用如下方案：
一种用于制备反应杯管体的复合材料，按重量份数，包括有以下组分：无规共聚聚丙烯树脂90～110份，对羟基苯甲酸甲酯0.3～0.8份，单硬脂酸甘油酯0.6～3份，功能助剂10～25份；所述无规共聚聚丙烯树脂包括重量百分比为2～3.5％的乙烯结构单元，余量为丙烯结构单元。
现有的无规共聚聚丙烯树脂材料的透光率为80～85％，而反应杯管体所需的透光率达到90～94％，通过采用上述技术方案，本申请获得以无规共聚聚丙烯树脂为基材的复合材料，实验数据显示，复合材料的透光率提高至反应杯管体所需的透光率，因此，可作为反应杯管体的制备材料，以解决现有聚丙烯树脂的透光率难以达到反应杯管体制备要求，聚丙烯树脂制成的反应杯管体的透光率较低的问题。分析其原因可能在于，直接以无规共聚聚丙烯树脂制成的反应杯管体的外表面存在一定的粗糙度，此时，光谱检测设备发出的光源在照射反应杯管体的外表面时，粗糙的外表面会出现较多的折射现象，因此，导致反应杯管体的透光率相对降低，无规共聚聚丙烯树脂难以制成具有较高透光率的反应杯管体。
实验过程中发现，通过将对羟基苯甲酸甲酯以及单硬脂酸甘油酯添加至无规共聚聚丙烯树脂中，而制备形成的复合材料具有较高的透光度；一方面，可能在于对羟基苯甲酸甲酯可减弱无规共聚聚丙烯树脂分子间的应力，使得无规共聚聚丙烯树脂分子的结晶度降低，分子间的移动性得到提高；另一方面，单硬脂酸甘油酯可将通过对羟基苯甲酸甲酯改善移动性后的无规共聚聚丙烯树脂分子之间，形成较为规整的分子分布结构，无规共聚聚丙烯树脂最终于熔融挤出的过程后制成表面更为光滑的复合材料，表现为复合材料表面的光折射率降低，进而使得复合材料的透光率提高，由复合材料制成的反应杯管体可应用于血液样品的光谱检测。
可选的，所述功能助剂包括重量比为1：(5～10)的抗氧剂和增韧剂。
通过采用上述技术方案，添加抗氧化剂可破坏复合材料中发生的氧化反应，减小因氧化反应导致复合材料强度以及韧性的下降，达到提高复合材料的使用寿命的效果。添加增韧剂可降低复合材料的脆性，提高复合材料的抗冲击性能。
可选的，所述抗氧剂包括重量比为1：(1～3)的亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂。
通过采用上述技术方案，受阻酚类抗氧剂为主抗氧剂，具有抗氧化效果佳的特点，亚磷酸酯类抗氧剂为辅助抗氧剂，通过亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂的复配可于复合材料中形成协同效应，辅助抗氧剂有利于提高主抗氧化剂的稳定性，使得复合材料具有良好的抗老化效果。
可选的，所述受阻酚抗氧化剂为[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，所述亚磷酸酯类抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
通过采用上述技术方案，主抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，辅助抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，主抗氧剂与辅助抗氧剂的复配和协同效果佳，有利于提高复合材料的抗老化能力。
可选的，所述增韧剂为乙烯-丁烯共聚物弹性体或乙烯-辛烯共聚物弹性体中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，乙烯-丁烯共聚物弹性体或乙烯-辛烯共聚物弹性体均具有优异的低温抗冲击性、柔顺性、抗刺穿性以及高透光率，可在保证复合材料的透光率的同时，提高复合材料的抗冲击性和复合材料在熔融时的流动性。
第二方面，本申请提供一种用于制备反应杯管体的复合材料的制备方法，采用如下方案：
一种制备反应杯管体的复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料的制备包括以下步骤：
将称取的无规共聚聚丙烯树脂、对羟基苯甲酸甲酯、单硬脂酸甘油酯以及功能助剂混合均匀，加热熔融并挤出，制得复合材料。
通过采用上述技术方案，称取的各复合材料原料经混合均匀，加热熔融并挤出，可制得透光率较高的复合材料，复合材料的外表面较光滑，光的折射现象减弱。
可选的，所述加热温度为170～210℃。
通过采用上述技术方案，加热温度为170～210℃，有利于复合材料中各组分原料可以充分熔融，使得添加对羟基苯甲酸甲酯以及单硬脂酸甘油酯添加至无规共聚聚丙烯树脂中，对改善无规共聚聚丙烯分子间的规整度的效果更佳。
可选的，所述混合转速为200～300rpm，混合时间为1～3min。
通过采用上述技术方案，混合转速为200～300rpm，混合时间为1～3min，可保证复合材料的制备效率的同时，使无规共聚聚丙烯与对羟基苯甲酸甲酯、单硬脂酸甘油酯充分混合均匀，对羟基苯甲酸甲酯和单硬脂酸甘油酯充分发挥作用。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请添加对羟基苯甲酸甲酯以及单硬脂酸甘油酯至无规共聚聚丙烯树脂中，经混合、熔融挤出可制备形成用于制备反应杯管体的复合材料，复合材料表面的光滑度提高，使得复合材料表面的光折射率降低，复合材料的透光率提高，由复合材料制成的反应杯管体可应用于血液样品的光谱检测。解决了无规共聚聚丙烯树脂透光率较低，导致难以作为反应杯管体制备材料的问题；
2、由本申请的制备方法可制得透光率较高的复合材料，复合材料可作为反应杯管体的制备材料。
具体实施方式
以下对本申请作进一步详细说明。
原料介绍
表1用于制备反应杯管体的复合材料的制备原料
实施例
实施例1
实施例1
一种用于制备反应杯管体的复合材料，按重量份数，包括有以下组分：无规共聚聚丙烯树脂90kg(无规共聚聚丙烯树脂包括重量百分比为3％的乙烯结构单元，余量为丙烯结构单元)，对羟基苯甲酸甲酯0.8kg，单硬脂酸甘油酯2.4kg，功能助剂25kg；对羟基苯甲酸甲酯和单硬脂酸甘油酯的重量份数比为1：3，功能助剂包括抗氧剂2.8kg，增韧剂22.4kg，抗氧剂与增韧剂的重量比为1:8；
其中，增韧剂为乙烯-丁烯共聚物弹性体，抗氧剂包括三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.9kg，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯1.9kg，此时，三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的重量比为1:2；
该复合材料的制备方法包括以下步骤：将称取的无规共聚聚丙烯树脂、对羟基苯甲酸甲酯、单硬脂酸甘油酯以及功能助剂混合均匀，加热熔融并挤出，制得复合材料；其中，加热温度为190℃，混合转速为250rpm，混合时间为2.5min。
实施例2
一种用于制备反应杯管体的复合材料，按重量份数，包括有以下组分：无规共聚聚丙烯树脂110kg(无规共聚聚丙烯树脂包括重量百分比为3％的乙烯结构单元，余量为丙烯结构单元)，对羟基苯甲酸甲酯0.3kg，单硬脂酸甘油酯0.9kg，功能助剂10kg；对羟基苯甲酸甲酯和单硬脂酸甘油酯的重量份数比为1：3，功能助剂包括抗氧剂1.1kg，增韧剂8.9kg，抗氧剂与增韧剂的重量比为1:8；
其中，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物弹性体，抗氧剂包括三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.37kg，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.74kg，此时，三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的重量比为1:2；
该复合材料的制备方法包括以下步骤：将称取的无规共聚聚丙烯树脂、对羟基苯甲酸甲酯、单硬脂酸甘油酯以及功能助剂混合均匀，加热熔融并挤出，制得复合材料；其中，加热温度为190℃，混合转速为250rpm，混合时间为2.5min。
实施例3
一种用于制备反应杯管体的复合材料，按重量份数，包括有以下组分：无规共聚聚丙烯树脂100kg(无规共聚聚丙烯树脂包括重量百分比为3％的乙烯结构单元，余量为丙烯结构单元)，对羟基苯甲酸甲酯0.5kg，单硬脂酸甘油酯1.5kg，功能助剂20kg；对羟基苯甲酸甲酯和单硬脂酸甘油酯的重量份数比为1：3，功能助剂包括抗氧剂2.2kg，增韧剂17.8kg，抗氧剂与增韧剂的重量比为1:8；
其中，增韧剂为乙烯-丁烯共聚物弹性体，抗氧剂包括三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.73kg，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯1.47kg，此时，三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的重量比为1:2；
该复合材料的制备方法包括以下步骤：将称取的无规共聚聚丙烯树脂、对羟基苯甲酸甲酯、单硬脂酸甘油酯以及功能助剂混合均匀，加热熔融并挤出，制得复合材料；其中，加热温度为190℃，混合转速为250rpm，混合时间为2.5min。
对比例
对比例1
现有的以聚苯乙烯为材料制得的反应杯管体。
对比例2
对比例2与实施例3的区别在于，复合材料的制备原料中采用等量的均聚聚丙烯树脂代替无规共聚聚丙烯树脂。
对比例3
对比例3与实施例3的区别在于，复合材料的制备原料中未添加对羟基苯甲酸甲酯和单硬脂酸甘油酯。
对比例4
对比例4与实施例3的区别在于，复合材料的制备原料中未添加对羟基苯甲酸甲酯。
对比例5
对比例5与实施例3的区别在于，复合材料的制备原料中未添加单硬脂酸甘油酯。
性能检测
透光率测试：通过实施例1～3和对比例1～5制备复合材料样品，待测复合材料样品的厚度为2.5mm的方板，根据GB/T 2410-2008标准采用透光率仪测试复合材料样品的透光率。
熔体流动速率测试：根据GB/T3682-2000对实施例1～3和对比例1～5的制备过程进行熔体流动速率测试，其中，测试条件包括：温度为230℃，载荷为2.16千克。
表面粗糙度测试：通过实施例1～3和对比例1～5制备复合材料样品，待测复合材料样品的尺寸为25mm×200mm的方板，使用电子显微镜观察复合材料样品的表面的粗糙程度。
力学性能测试：根据GB/T 2546对实施例1～3和对比例1～5中所制备的复合材料进行拉伸强度、弯曲模量和弯曲强度的测试。
表2实施实施例1～3和对比例1～5制备的复合材料的透光率测试和熔体流动速率测试结果
| 样品 | 透光率(％) | 熔体流动速率(g/10min) |
| 实施例1 | 91 | 12 |
| 实施例2 | 90 | 10.6 |
| 实施例3 | 93 | 11.5 |
| 对比例1 | 91 | 9.3 |
| 对比例2 | 82 | 10.2 |
| 对比例3 | 80 | 8.7 |
| 对比例4 | 84 | 9.5 |
| 对比例5 | 81 | 8.8 |
表3实施实施例1～3和对比例1～5制备的复合材料的力学性能测试结果
电子显微镜的观察结果显示，实施例1～3制备的复合材料的表面较光滑，对比例1～5制备的复合材料的表面较粗糙。
根据表2和表3记载的测试数据并结合电子显微镜的观察结果，由实施例1～3和对比例1可以看出，本申请获得透光率较高的复合材料，且各项性能均达到反应杯管体制备要求，复合材料可作为反应杯管体的制备材料，以解决聚丙烯树脂的透光率较低，聚丙烯树脂难以制成具有较高透光率的反应杯管体的问题。
由实施例3和对比例2可以看出，采用均聚聚丙烯树脂所制备的复合材料，其透光率难以达到反应杯管体的要求，该复合材料的透光率仍较低，当采用无规共聚聚丙烯树脂时所制备的复合材料透光率较高。
由实施例3和对比例3～5可以看出，通过将对羟基苯甲酸甲酯以及单硬脂酸甘油酯与无规共聚聚丙烯树脂混合，熔融挤而制备形成的复合材料具有较高的透光度；分析其原因可能在于，直接以无规共聚聚丙烯树脂制成的反应杯管体的外表面存在一定的粗糙度，此时，光谱检测设备发出的光源在照射反应杯管体的外表面时，粗糙的外表面会出现较多的折射现象，因此，导致反应杯管体的透光率相对降低，无规共聚聚丙烯树脂难以制成具有较高透光率的反应杯管体。
一方面，可能在于对羟基苯甲酸甲酯可减弱无规共聚聚丙烯树脂分子间的应力，使得无规共聚聚丙烯树脂分子的结晶度降低，分子间的移动性得到提高；另一方面，单硬脂酸甘油酯可将通过对羟基苯甲酸甲酯改善移动性后的无规共聚聚丙烯树脂分子之间，形成较为规整的分子分布结构，无规共聚聚丙烯树脂最终于熔融挤出的过程后制成表面更为光滑的复合材料，表现为复合材料表面的光折射率降低，进而使得复合材料的透光率提高，由复合材料制成的反应杯管体可应用于血液样品的光谱检测。
此外，添加对羟基苯甲酸甲酯以及单硬脂酸甘油酯至无规共聚聚丙烯树脂中，可提高无规共聚聚丙烯树脂于熔融挤出过程中的熔体流动速率，即提高了无规共聚聚丙烯树脂在熔融时的流动性，起到改善加工成型能力的效果，分析其原因可能在于，对羟基苯甲酸甲酯提高了无规共聚聚丙烯树脂分子间的移动性。
上述具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本申请做出没有创造性贡献的修改，但均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于制备反应杯管体的复合材料，其特征在于，按重量份数，包括有以下组分：无规共聚聚丙烯树脂90～110份，对羟基苯甲酸甲酯0.3～0.8份，单硬脂酸甘油酯0.6～3份，功能助剂10～25份；所述无规共聚聚丙烯树脂包括重量百分比为2～3.5%的乙烯结构单元，余量为丙烯结构单元。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备反应杯管体的复合材料，其特征在于：所述功能助剂包括重量比为1：（5～10）的抗氧剂和增韧剂。
3.根据权利要求2所述的一种用于制备反应杯管体的复合材料，其特征在于：所述抗氧剂包括重量比为1：（1～3）的亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂。
4.根据权利要求3所述的一种用于制备反应杯管体的复合材料，其特征在于：所述受阻酚抗氧化剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，所述亚磷酸酯类抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
5.根据权利要求2所述的一种用于制备反应杯管体的复合材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-丁烯共聚物弹性体或乙烯-辛烯共聚物弹性体中的一种或多种。
6.由权利要求1～5任意一项所述的一种制备反应杯管体的复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料的制备包括以下步骤：
将称取的无规共聚聚丙烯树脂、对羟基苯甲酸甲酯、单硬脂酸甘油酯以及功能助剂混合均匀，加热熔融并挤出，制得复合材料。
7.根据权利要求6所述的一种制备反应杯管体的复合材料的制备方法，其特征在于：所述加热温度为170～210℃。
8.根据权利要求6所述的一种制备反应杯管体的复合材料的制备方法，其特征在于：所述混合转速为200～300rpm，混合时间为1～3min。
Priority Applications (1)
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| CN202211394472.0A CN116102822A (zh) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 一种用于制备反应杯管体的复合材料及其制备方法 |
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| CN116102822A true CN116102822A (zh) | 2023-05-12 |
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Family Applications (1)
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-
2022
- 2022-11-08 CN CN202211394472.0A patent/CN116102822A/zh not_active Withdrawn
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