TW201504335A - 一種抗ｇａｍｍａ－ｒａｙ照射色口黃變之聚碳酸酯塑料組合物 - Google Patents
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Abstract
一種抗gamma-ray照射色口黃變之聚碳酸酯塑料組合物
Description
本發明為一種抗gamma-ray照射降低黃度指數變化之塑料，具體說明是一種可應用於醫療抗gamma-ray之聚碳酸酯樹脂組合物。
聚碳酸酯具備優異透明性、質輕、高力學強度、難燃、熱穩定性、可彎曲加工、吸水率低、介電性質優良等特性，為五大通用工程塑料之一，且唯一具備透明性之產品。所以可以使用於醫療器材，但醫療器材器具，使用前須完成滅菌處理，常見的滅菌處理程序有高溫高濕滅菌法、環氧乙烷滅菌法及gamma-ray照射滅菌法。其中gamma-ray滅菌法因為簡單有效，而被廣為使用，而一般聚碳酸酯以gamma-ray滅菌會發生色口發黃、外觀視覺不良，而影響醫療材料需要辨識器具內部溶液的液位及顏色判讀。
為防止因gamma-ray照射後引起的聚碳酸酯色口發黃問題，以往進行各式研究，如添加染料染色或添加耐輻射劑抑制色口發黃問題，但是提出這些發黃抑制組合物的方式，其抑制發黃效果不良，或衍伸出其餘如色口泛黑或透明度降低等問題，醫療材應用最需要的發黃抑制及高透明度的需求，沒有被完全作為重點來改善。
中國專利CN 101087848 A，利用芳香族聚碳酸酯樹脂和著色劑的結合，在照射輻射劑量25kGy的鈷60的gamma-ray，進行滅菌後，成品雖黃色色口不顯著，但添加著色劑導致著色劑受到gamma-ray照射形成成品色口泛
黑的現象，卻未提出克服方式。
中國專利CN 101511933 A，在熱塑性樹酯中，添加0.1~15%之矽烷化合物，作為耐輻射劑使用，添加矽院化合物會導致成品透明性降低，當透明性低於80%，產品喪失透明可觀察到藥液或血液的液位識別，無法作為大部分醫療器材需求透明的要求。
中國專利CN 102786783 A，將奈米碳化硼、相容劑添加到聚碳酸酯中，利用奈米碳化硼具備較大熱中子俘獲截面，而具備較好的中子吸收與抗輻射能力。其中奈米材料預防團聚的方式未說明，奈米碳化硼容易團聚使粒徑轉為微米碳化硼，無法保證穩定的抗輻射效果，另成品如何確認有抗輻射效果亦未有測試結果驗証說明。
本發明之目的在於克服現有技術之不足，提供一種抗gamma-ray聚碳酸酯塑料組合物。滅菌處理通常使用gamma-ray進行滅菌，經照射後本發明之聚碳酸酯色口發黃問題不顯著，而透明性亦不受影響，作為醫療器材可明確辨識器具內部溶液液位與顏色。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現：相對於(A)聚碳酸酯100質量份，含有(B)抗靜電劑0.1~3.0質量份，還含有(C)抗氧化劑0.01~0.3質量份以及(D)紫外線吸收劑0.05~1質量份而成之抗gamma-ray之聚碳酸酯組合物。
與現有技術相比較，本發明之效果是經照射輻射劑量50 kGy γ-ray，厚2mm透明方型試片之色口黃度指數(色差計YI數值)變化(與未照射比較)可小於13。
經照射輻射劑量50 kGy γ-ray，厚2mm透明方型試片之透明度仍可維持至少85%以上，具備良好透明性。因具備經照射輻射劑量50 kGy γ-ray後，仍可維持高透明度且黃度指數差異較一般聚碳酸酯要低，故可應用於醫
療用品之觀察藥液或血液的液位識別用途。
以下提供本發明一種抗輻射聚碳酸酯塑料之具體實施方式。本發明之聚碳酸酯樹脂組合物含有芳香族聚碳酸酯樹脂(A)、抗靜電劑(B)、抗氧化劑(C)、UV吸收劑(D)。
於本發明中使用的芳香族聚碳酸酯樹脂(A)，通常可舉出為二價石碳酸與光氣或碳酸酯化合物等聚碳酸酯前驅物反應而製造，並可以分支的熱塑性芳香族聚碳酸酯聚合物或共聚物。芳香族聚碳酸酯的製造方法沒有特別限定，可以採用光氣法(介面聚合法)或熔融法(酯交換法)等公開的方法。於本發明中所使用的芳香族聚碳酸酯樹脂(A)的分子量，以使用二氯甲烷為溶劑，在25℃下測定的溶液黏度進行換算的黏度平均分子量，優選為15000~40000、更優選為20000~28000。黏度平均分子量小於15000時，物性強度差，當大於40000時，流動性差而不易加工成型。
於本發明所使用之抗靜電劑(B)，成分為碳數5~30個之單甘酯，例如，甘油單十二烷酸酯(甘油單月桂酸酯)、甘油單異月桂酸酯、甘油二(十二烷酸酯)、甘油二異月桂酸酯、甘油單十八烷酸酯(甘油單硬脂酸酯)、甘油單異硬脂酸酯、甘油單十八碳烯酸酯(甘油單油酸酯)等之甘油酯。這些酯中，優選為以甘油單硬酯酸脂，添加質量份相對於(A)聚碳酸酯為0.1~3.0，添加質量份低於0.1，成品抵抗GAMMA-RAY照射黃度指數變化不明顯，添加質量份大於3.0時，成品物性有顯著劣化現象。
於本發明中所使用的抗氧化劑(C)，可使本發明之聚碳酸酯樹脂組成物於成型時熱安定性提升，此磷系安定化劑，係選自磷酸系化合物或芳香族磷化合物。磷酸系化合
物可舉出亞磷酸、磷酸之酯類。具體而言，可舉出二丁基磷酸酯、二異丙基磷酸酯、二辛基磷酸酯、二(異丙基苯基)磷酸酯、二(辛基苯基)磷酸酯、二(癸基苯基)磷酸酯、三甲基磷酸酯、三乙基磷酸酯、三丁基磷酸酯、三辛基磷酸酯、三癸基磷酸酯、三苯基磷酸酯、三(壬基苯基)磷酸酯、三(2,4-二-三級丁基苯基)亞磷酸酯、丁基二苯基磷酸酯、癸基二苯基磷酸酯、辛基二苯基磷酸酯等，其中，優選為使用三(2,4-二-三級丁基苯基)亞磷酸酯，添加質量份相對於(A)聚碳酸酯為0.01~0.3，添加質量份低於0.01時，防止聚碳酸酯於高溫操作時裂解導致色口黃化的效果不佳，添加質量份大於0.3時，雖具備良好防止高溫操作時色口黃化效果，但於高溫高濕經時試驗後成品物性劣化明顯，對於長久使用的品質穩定性會造成問題。
於本發明中所使用之紫外線吸收劑(D)，為由丙二酸酯系化合物，或草醯苯胺系化合物，或苯并三唑系化合物及具有具苯并三唑系骨架之側鏈的丙烯酸系樹脂。丙二酸酯系化合物可列舉亞苄基雙丙二酸二乙酯，草醯苯胺系化合物可列舉具有碳數1~12個之烴基的草醯苯胺化合物等，苯并三唑系化合物可列舉2-(2-羥基-5-三級辛基苯基)、2,2’-亞甲基雙(4-三級辛基-6-苯并三唑苯酚)等、苯并三唑具苯并三唑系骨架之側鏈的丙烯酸系樹脂可列舉於聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)側鏈結合2-(5-第三辛基-2-羥苯基)苯并三唑基的化合物等。這些紫外光吸收劑為在紫外光吸收光譜中極大波長為290~330nm的紫外光吸收劑，(D)成分之紫外光吸收劑的添加質量份相對於(A)聚碳酸酯為0.05~1.0，添加質量份低於0.05時無明顯之耐紫外光效果，添加質量份大於1.0，色相偏黃，容易被認為品質劣化不良。於本發明的聚碳酸酯樹脂組合物中，在不損於本發明的目的範圍內，亦可以根據需要混合其他種添加劑。舉例來說可使用脫模劑、抗菌劑、擴鏈劑及相容劑等。
以下，由實施例更詳細的說明本發明，本發明包含但不限定於以下的實施例。以下表示在各實施例和比較例所使用的原材料和得到的組合物的評價方法。
原材料
(1)聚碳酸酯樹脂：TARFLON FN2200、台化出光石油化學股份有限公司製，黏度平均分子量22000，記作”FN2200”。
(2)抗靜電劑：甘油單硬脂酸酯，記作”GM”。
(3)抗氧化劑：Irgafos 168、BASF，記作”I-168”。
(4)滑劑：季戊四醇四硬脂酸酯，記作”PETS”。
(5)紫外線吸收劑：苯并三唑系紫外光吸收劑、Eusorb UV-329，記作”UV-329”
(6)紫外線吸收劑：苯并三唑系紫外光吸收劑、Eusorb UV-326，記作”UV-326”
(7)藍色染料：Blue RR、BASF，記作”B2R”
(8)紫色染料：Violet 3R、BASF，記作”V3R”
評價方法：
(1)將實施例與比較例的樹脂組合物所形成的2mm方形試片(6mm * 6mm * 2mm)，並進行輻射劑量50 kGy gamma-ray照射，由照射前後的黃度指數差異來判斷。黃度指數是根據ASTM D-1925以色差計(Nihon Densha,SE 2000)在以C光源2度視野之條件測定。50KGy照射機台為高精度幅照器(SGI,CompactCell)
(2)將實施例與比較例的樹脂組合物所形成的2mm方形試片(6mm * 6mm * 2mm)，並進行輻射劑量50kGy gamma-ray照射，照射後的試片以ASTM D3763落鎚試驗結果來判斷，落鎚試驗機(GARDNER,IG-1125，使用8 lb落鎚)以320 in-lb條件進行。
以表1所記載之比例將各成分以粉末混合機進行混合後，再以雙螺桿混煉押出機押出製粒，押出溫度265℃，螺桿轉速200rpm，押出產速25kg/hr之條件進行混煉、製粒。所得膠粒以120℃乾燥4hr以上進行預乾燥處理，降低
含水量。再以射出成型機溫度285℃，模具溫度80℃條件進行製作性能評價用試片。
試驗機台例如
粉末混合機：僑隆機械有限公司，CL-FC25
雙螺桿押出機：TOSHIBA,TEM-35BS
烘箱：承輝企業有限公司，ST-60A/B
試片射出機：富強鑫精密工業股份有限公司，FT-110
從表1可知，任一實施例藉由添加適量的甘油單硬酯酸脂的聚碳酸酯組合物，其成型品在經過輻射劑量50kGy gamma-ray照射後，具備有較低之色口黃變差異；落鎚試驗結果顯示經輻射劑量50kGy gamma-ray照射後，仍具備相當之物性強度。比較例1說明添加少量甘油單硬酯酸酯，雖有幫助降低照射50kGy gamma-ray照射後，但色口黃變差異仍偏高。比較例2說明添加過量甘油單硬酯酸酯，照射50kGy gamma-ray照射後，色口黃變差異可降低，但物性明顯衰退。
上述的實施例僅在說明本發明之技術手段，並非用以限制本發明之技術範疇。
本發明的聚碳酸酯樹脂組合物，利用適量添加可維持聚碳酸酯組合物透明性且低霧度之抗靜電劑，可以在照射輻射劑量50kGy gamma-ray後，色口黃變差異不明顯，因為具備高透明性且經輻射劑量50kGy gamma-ray照射之黃度指數變化小，因此已知可應用於醫療器材之使用，例如人工透析管、人工肺、手持式醫療裝置、導管連接器附件等。
Claims (3)
- 一種抗gamma-ray聚碳酸酯塑料組合物，其原料組成係相對於(A)聚碳酸酯100質量份，含有(B)抗靜電劑0.1~3.0質量份，還含有(C)抗氧化劑0.01~0.3質量份以及(D)紫外線吸收劑0.05~1.0質量份，其中該(B)抗靜電劑成分為碳數在5~30個之單甘油酯，其選自甘油單十二烷酸酯(甘油單月桂酸酯)，或甘油單異月桂酸酯，或甘油二(十二烷酸酯)，或甘油二異月桂酸酯，或甘油單十八烷酸酯(甘油單硬脂酸酯)，或甘油單異硬脂酸酯，或甘油單十八碳烯酸酯(甘油單油酸酯)之甘油酯。
- 如請求項第1項所述之抗gamma-ray聚碳酸酯塑料組合物中，其中該(C)抗氧化劑系選自磷酸系化合物或芳香族磷化合物，磷系安定化劑添加質量份為0.01~0.3。
- 如請求項第1項所述之抗gamma-ray聚碳酸酯塑料組合物，其中該(D)紫外線吸收劑為由丙二酸酯系化合物，或草醯苯胺系化合物，或本并三唑系化合物及具有具苯并三唑系骨架之側鏈的丙烯酸系樹脂，紫外光吸收光譜中極大波長為290~330nm的紫外光吸收劑，添加質量份為0.05~1.0。
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