一种避光透明PVC材料及其制备方法
阅读：490发布：2021-04-13
专利汇可以提供一种避光透明PVC材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种避光透明PVC材料及其制备方法，其原料包括如下重量份组分：PVC 树脂 100份、 增塑剂 40～80份、 钙 /锌热稳定剂0.4～2.0份、辅助热稳定剂2～12份、 润滑剂 0.5～1.0份、避光剂0.01～0.05份；所述增塑剂为偏苯三酸酯类增塑剂，所述避光剂由75～90％纳米 氧 化锌份和10～25％纳米 炭黑 组成。本发明避光透明PVC材料能有效阻挡和遮蔽易引发药物变性的250～550nm 波长 范围的光，可有效透过可见光，制备工艺简单，可适用于制备宽波避光输液器，解决了现有PVC避光输液器材料避光波长范围窄、可见光透过率低和存在潜在安全隐患的问题。，下面是一种避光透明PVC材料及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种避光剂，其特征在于，由如下重量份组分组成：纳米氧化锌75～90份和纳米炭黑
10～25份。
2.一种避光透明PVC材料，其特征在于，其原料包括权利要求1所述的避光剂。
3.根据权利要求2所述的避光透明PVC材料，其特征在于，其原料还包括增塑剂，所述增塑剂为偏苯三酸酯类和/或柠檬酸酯类增塑剂；
进一步地，所述偏苯三酸酯类增塑剂选自TOTM、NODTM中的一种或几种；所述柠檬酸酯类增塑剂选自TBC、ATBC中的一种或几种。
4.根据权利要求2或3所述的避光透明PVC材料，其特征在于，其原料包括如下重量份组分：PVC树脂100份、增塑剂40～80份、钙/锌热稳定剂0.4～2.0份、辅助热稳定剂2～12份、润滑剂0.5～1.0份、避光剂0.01～0.05份。
5.根据权利要求4所述的避光透明PVC材料，其特征在于，所述PVC树脂为悬浮法聚氯乙烯树脂，聚合度为800～2500。
6.根据权利要求4所述的避光透明PVC材料，其特征在于，所述钙/锌热稳定剂为由如下重量份组成的复合物：蓖麻醇酸钙40～50份、辛酸锌15～20份、硬脂酸锌10～20份、聚乙烯醇15～25份。
7.根据权利要求4所述的避光透明PVC材料，其特征在于，所述辅助热稳定剂选自环氧大豆油、磷酸三苯酯、山梨醇中的一种或几种。
8.根据权利要求4所述的避光透明PVC材料，其特征在于，所述润滑剂选自聚乙烯蜡和/或氧化聚乙烯蜡。
9.权利要求4～8任一项所述的避光透明PVC材料的制备方法，其特征在于，包括如下内容：
(1)将钙/锌复合热稳定剂、避光剂和辅助热稳定剂依次与PVC树脂混合，将温度升至80～100℃混合均匀后得到预混物A；
(2)保持温度80～100℃不变，将使用量40～60％的增塑剂与预混物A混合，混合均匀后再与剩余的增塑剂混合，得预混物B；
(3)将润滑剂与预混物B混合。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，还包括造粒步骤。
一种避光透明PVC材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及避光材料领域，特别是涉及一种避光透明PVC材料及其制备方法。
背景技术
[0002] PVC材料具有优良的生物相容性、抗菌性、透明性、机械性能和性价比，是消费量最大的一次性医用耗材材料，其中PVC输液器的应用最为广泛。但有些具有特殊结构的药物，见光(特别是紫外光)容易发生分解、氧化等反应而造成药物成分改变，导致疗效下降，甚至产生有毒物质，故需在避光环境下输液，由此，避光输液器PVC材料应运而生。
[0003] 目前国内输液器的避光主要采用含避光剂的单层结构或由避光层和非避光层制造的复合结构这两种方式实现。单层结构中由于避光剂多为有机紫外吸收剂，如苯并三唑类、二苯甲酮类、水杨酸苯酯类等，均具有迁出风险和潜在毒性，并可能与某些药物发生反应，导致药物成分改变；复合结构虽避免了药物与避光层直接接触，但需要特殊设计以避光层与非避光层之间的界面稳定性，制备工艺较为繁琐，成本较高，并且为了实现良好的避光，其可见光透过率也较低。此外，现代医学的不断进步和新药研发，对避光输液器避光波长的范围提出了更高的要求。因此，需要进一步开发安全高效、避光波长更宽的新型避光剂或避光透明PVC材料，以用于透明PVC避光输液器材料的制备。
发明内容
[0004] 本发明主要解决的技术问题是提供一种避光透明PVC材料，能够有效阻挡和遮蔽250～550nm波段光。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
[0006] 提供一种避光剂，由如下重量份组分组成：纳米氧化锌75～90份和纳米炭黑10～25份。
[0007] 本发明还提供一种避光透明PVC材料，其原料包括上述避光剂。
[0009] 进一步地，所述偏苯三酸酯类增塑剂选自TOTM、NODTM中的一种或几种；所述柠檬酸酯类增塑剂选自TBC、ATBC中的一种或几种。
[0010] 所述TOTM是指偏苯三酸三辛酯；
[0011] 所述NODTM是指偏苯三酸三(正辛正癸)酯；
[0012] 所述TBC是指柠檬酸三丁酯；
[0013] 所述ATBC是指乙酰基檬酸三丁酯。
[0014] 目前我国输液器所使用的软质PVC材料常用邻苯二甲酸酯类增塑剂，如DEHP(邻苯二甲酸二己酯)、DOP(邻苯二甲酸二辛脂)等，与PVC连接强度较弱，浸出和迁移性较大，可能进入血液、肝脏、肾脏和肺中蓄积，造成健康隐患，且可与紫杉醇等注射剂发生反应，影响药物药效。日本已严格禁止将邻苯二甲酸酯类增塑剂应用于医疗器械制备和应用，我国GB/T14232.1-2004限定输液袋中DEHP的迁移量应低于0.15g/L。
[0015] 偏苯三酸酯类增塑剂、柠檬酸酯类增塑剂与PVC的相容性更优，浸出和迁移性更小，是新型的无毒环保增塑剂，可以用于医疗器械领域中。
[0016] 进一步地，所述避光透明PVC材料的原料包括如下重量份组分：PVC树脂100份、增塑剂40～80份、钙/锌热稳定剂0.4～2.0份、辅助热稳定剂2～12份、润滑剂0.5～1.0份、避光剂0.01～0.05份。
[0017] 在本发明的具体实施方式中，所述PVC树脂为悬浮法聚氯乙烯树脂，聚合度为800～2500。
[0020] 在本发明的具体实施方式中，所述润滑剂选自聚乙烯蜡和/或氧化聚乙烯蜡。
[0021] 本发明还提供了上述避光透明PVC材料的制备方法，包括如下内容：
[0022] (1)将钙/锌复合热稳定剂、避光剂和辅助热稳定剂依次与PVC树脂混合，将温度升至80～100℃混合均匀后得到预混物A；
[0023] (2)保持温度80～100℃不变，将使用量40～60％的增塑剂与预混物A混合，混合均匀后再与剩余的增塑剂混合，得预混物B；
[0024] (3)将润滑剂与预混物B混合。
[0025] 步骤(1)中，所述将钙/锌复合热稳定剂、避光剂和辅助热稳定剂依次与PVC树脂混合，是指，先将钙/锌复合热稳定剂与PVC树脂混合，然后再将避光剂与前述体系混合，最后再将辅助热稳定剂加入混合体系混合。
[0026] 进一步地，所述制备方法还包括造粒步骤；以使物料更方便进行二次加工。
[0027] 本发明的有益效果是：
[0028] (1)本发明避光剂采用纳米氧化锌和纳米炭黑复合，在本发明特定的配比范围内，两组分协同增效，应用于避光透明PVC材料中，其避光效果优于单独使用任一组分时的效果，采用纳米颗粒，可有效提高避光剂的分散性和对可见光的透过率。
[0029] (2)本发明避光透明PVC材料，各组分科学配比，采用本发明特定的避光剂，避光效果好，有效阻挡和遮蔽易引发药物变性的250～550nm波长范围的光，与传统避光输液器使用的避光透明PVC材料相比，提高了避光波长范围，同时又可有效透过可见光，以便于观察输液过程；同时，本发明选用偏苯三酸酯类为增塑剂，其余组分均具有较高的安全性，使得本发明避光透明PVC材料具有很好的稳定性和生物安全性，可用于制备医用输液器。
具体实施方式
[0030] 下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 实施例中，增塑剂选自TOTM、NODTM、TBC、ATBC中的一种或几种；辅助热稳定剂选自环氧大豆油、磷酸三苯酯、山梨醇中的一种或几种；润滑剂选自聚乙烯蜡和/或氧化聚乙烯蜡。
[0032] 实施例1
[0033] 一种避光透明PVC材料，由如下组分构成：悬浮法聚氯乙烯树脂(聚合度为800～2500)10kg、TOTM 6kg、钙/锌热稳定剂0.15kg(蓖麻醇酸钙0.06kg、辛酸锌0.03kg、硬脂酸锌
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg、避光剂0.003kg(纳米氧化锌0.0024kg和纳米炭黑0.0006kg)(纳米氧化锌80％，纳米炭黑20％)。
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg、避光剂0.003kg(纳米氧化锌0.0024kg和纳米炭黑0.0006kg)(纳米氧化锌80％，纳米炭黑20％)。
[0034] (1)将蓖麻醇酸钙、辛酸锌、硬脂酸锌和聚乙烯醇4种组份按所述比例加到环氧大豆油液体中，在155～165下℃搅拌，搅拌速度60～80转/分，时间不低于15分钟，观察到固体颗粒充分分散均匀后倒入胶体研磨机中循环研磨，控制固体颗粒直径小于1μm，胶体经冷却后作钙/锌复合热稳定剂备用；
[0035] (2)将PVC树脂投入高速混合机中，转速调至800r.p.m，然后依次加入钙/锌复合热稳定剂、避光剂和辅助热稳定剂，温度调至90℃并提高搅拌速度至1300r.p.m，混合至固体颗粒充分分散均匀后加入50％的增塑剂，待增塑剂基本吸收后加入剩余50％的增塑剂继续高速搅拌，待剩余增塑剂基本吸收后加入润滑剂继续高速混合，30分钟后将物料倒入冷却混合机低速混合，待物料温度下降至40～55℃出料；
[0036] (3)将经冷却的物料加入双螺杆挤出造粒机，机筒区温度分别为：Ⅰ区100℃，Ⅱ区120℃，Ⅲ区130℃，Ⅳ区140℃，模头温度为130℃，螺杆转速80r.p.m，造粒后冷却至35～45℃包装待用。
[0037] 实施例2
[0038] 一种避光透明PVC材料，由如下组分构成：悬浮法聚氯乙烯树脂(聚合度为800～2500)10kg、TOTM 6kg、钙/锌热稳定剂0.15kg(蓖麻醇酸钙0.06kg、辛酸锌0.03kg、硬脂酸锌
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg、避光剂0.001kg(纳米氧化锌0.0008kg和纳米炭黑0.0002kg)(纳米氧化锌80％，纳米炭黑20％)。
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg、避光剂0.001kg(纳米氧化锌0.0008kg和纳米炭黑0.0002kg)(纳米氧化锌80％，纳米炭黑20％)。
[0039] 制备方法同实施例1。
[0040] 实施例3
[0041] 一种避光透明PVC材料，由如下组分构成：悬浮法聚氯乙烯树脂(聚合度为800～2500)10kg、TOTM 8kg、钙/锌热稳定剂0.15kg(蓖麻醇酸钙0.06kg、辛酸锌0.03kg、硬脂酸锌
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg、避光剂0.005kg(纳米氧化锌0.004kg和纳米炭黑0.001kg)(纳米氧化锌80％，纳米炭黑20％)。
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg、避光剂0.005kg(纳米氧化锌0.004kg和纳米炭黑0.001kg)(纳米氧化锌80％，纳米炭黑20％)。
[0042] 制备方法同实施例1。
[0043] 实施例4
[0044] 一种避光透明PVC材料，由如下组分构成：悬浮法聚氯乙烯树脂(聚合度为800～2500)10kg、TOTM 6kg、钙/锌热稳定剂0.15kg(蓖麻醇酸钙0.06kg、辛酸锌0.03kg、硬脂酸锌
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg、避光剂0.003kg(纳米氧化锌0.0027kg和纳米炭黑0.0003kg)(纳米氧化锌90％，纳米炭黑10％)。
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg、避光剂0.003kg(纳米氧化锌0.0027kg和纳米炭黑0.0003kg)(纳米氧化锌90％，纳米炭黑10％)。
[0045] 制备方法同实施例1。
[0046] 实施例5
[0047] 一种避光透明PVC材料，由如下组分构成：悬浮法聚氯乙烯树脂(聚合度为800～2500)10kg、TOTM 8kg、钙/锌热稳定剂0.15kg(蓖麻醇酸钙0.06kg、辛酸锌0.03kg、硬脂酸锌
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg、避光剂0.005kg(纳米氧化锌0.00375kg和纳米炭黑0.00125kg)(纳米氧化锌75％，纳米炭黑25％)。
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg、避光剂0.005kg(纳米氧化锌0.00375kg和纳米炭黑0.00125kg)(纳米氧化锌75％，纳米炭黑25％)。
[0048] 制备方法同实施例1。
[0049] 实施例6
[0050] 一种避光透明PVC材料，由如下组分构成：悬浮法聚氯乙烯树脂(聚合度为800～2500)10kg、NODTM 4kg、钙/锌热稳定剂0.04kg(蓖麻醇酸钙0.02kg、辛酸锌0.006kg、硬脂酸锌0.008kg、聚乙烯醇0.006kg)、磷酸三苯酯0.2kg、氧化聚乙烯蜡0.1kg、避光剂0.003kg(纳米氧化锌0.0024kg和纳米炭黑0.0006kg)(纳米氧化锌80％，纳米炭黑20％)。
[0051] 制备方法同实施例1，不同之处在于步骤(2)中加入增塑剂前将体系温度调至80℃。
[0052] 实施例7
[0053] 一种避光透明PVC材料，由如下组分构成：悬浮法聚氯乙烯树脂(聚合度为800～2500)10kg、TBC 3kg、ATBC 3kg、钙/锌热稳定剂0.2kg(蓖麻醇酸钙0.1kg、辛酸锌0.03kg、硬脂酸锌0.02kg、聚乙烯醇0.05kg)、山梨醇1.2kg、聚乙烯蜡0.05kg、避光剂0.003kg(纳米氧化锌0.0024kg和纳米炭黑0.0006kg)(纳米氧化锌80％，纳米炭黑20％)。
[0054] 制备方法同实施例1，不同之处在于步骤(2)中加入增塑剂前将体系温度调至100℃。
[0055] 对比例1
[0056] 一种避光透明PVC材料，由如下组分构成：悬浮法聚氯乙烯树脂(聚合度为800～2500)10kg、TOTM 6kg、钙/锌热稳定剂0.15kg(蓖麻醇酸钙0.06kg、辛酸锌0.03kg、硬脂酸锌
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg。(不含避光剂)[0057] 制备方法同实施例1。
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg。(不含避光剂)[0057] 制备方法同实施例1。
[0058] 对比例2
[0059] 一种避光透明PVC材料，由如下组分构成：悬浮法聚氯乙烯树脂(聚合度为800～2500)10kg、TOTM 6kg、钙/锌热稳定剂0.15kg(蓖麻醇酸钙0.06kg、辛酸锌0.03kg、硬脂酸锌
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg、纳米氧化锌0.003kg。
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg、纳米氧化锌0.003kg。
[0060] 制备方法同实施例1。
[0061] 对比例3
[0062] 一种避光透明PVC材料，由如下组分构成：悬浮法聚氯乙烯树脂(聚合度为800～2500)10kg、TOTM 8kg、钙/锌热稳定剂0.15kg(蓖麻醇酸钙0.06kg、辛酸锌0.03kg、硬脂酸锌
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg、避光剂0.005kg(纳米氧化锌0.00075kg和纳米炭黑0.00425kg)(纳米氧化锌15％，纳米炭黑85％)。
0.03kg、聚乙烯醇0.03kg)、环氧大豆油0.8kg、聚乙烯蜡0.08kg、避光剂0.005kg(纳米氧化锌0.00075kg和纳米炭黑0.00425kg)(纳米氧化锌15％，纳米炭黑85％)。
[0063] 制备方法同实施例1。
[0064] 对实施例1～5和3个对比例制备得到的避光透明PVC材料进行性能测试，将通过实施例和3个对比例制得的避光透明PVC材料采用Brabendar塑化仪塑化，塑化后的熔体模压成1mm的薄。塑化工艺为：温度160℃、转子转速70r.p.m、加料量58g、塑化时间4分钟；模压工艺：按塑化工艺塑化3分钟，温度180℃、压强10-15MPa、保压时间2分钟。性能测试结果见表1，表2，其中表1是按YY0286.3-2017《专用输液器第3部分：一次性使用避光输液器》进行检测得到的结果，表2是按GB15593-1995《输血(液)器具用软聚氯乙烯塑料》进行检测得到的结果。
[0065] 表1按YY0286.3-2017《专用输液器第3部分：一次性使用避光输液器》性能检测[0066]
[0067] 表2按GB15593-1995《输血(液)器具用软聚氯乙烯塑料》性能检测
[0068]
[0069]
[0070] 通过表1～2中的结果可知，本发明避光透明PVC材料，其对250～550nm波段光的透过率约5～11％，避光波长范围宽，避光效果好，且对可见光的透过率约35～56％，可透过可见光(本领域内认为可见光的透过率大于等于30％即为可透过可见光)，满足YY0286.3要求；其他各项指标要求符合GB15593-1995《输血(液)器具用软聚氯乙烯塑料》标准及YY0286.3《专用输液器：一次性使用避光输液器》标准要求，可用作输液器的医用PVC材料，解决了现有PVC避光输液器材料避光波长范围窄、可见光透过率低和存在潜在安全隐患的问题。
[0071] 再通过分析各组的避光效果数据可知，只采用纳米氧化锌单独做避光剂时，对250～550nm波段光的透过率为15.2％，避光效果并不理想，大于YY0286.3-2017中要求的15％上限。只有将纳米氧化锌和纳米炭黑复合后使用，才能有效阻挡或遮蔽250～550nm波段光，且二者在本发明一定的比例范围内才能协同增效，发挥最佳避光效果，从而有效对光敏性药物发挥避光保护作用；纳米氧化锌或纳米炭黑过量都将不同程度降低对250～550nm波段光的避光效果，纳米炭黑过量还将大幅降低可见光透过率，不利于观察袋内药液的液位。
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