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克锐特造粒机医药用透明PP的研究
更新时间:2016-11-09 点击:478
透明聚丙烯(PP)是近年发展非常快的PP种类,与普通PP相比,透明PP的透明性、光泽度、刚性、热变形温度和成型周期等都得到了显著改善,大大拓宽了PP的应用领域。用于医药领域的透明PP主要用做各种医用器材如注射器和包装制品,在各项性能指针上都比普通PP有更高的要求。所用材料、加工成型时的参数控制都对透明医药用PP制品有较大影响。
 
透明PP的制备是通过加入成核剂来得到的。成核剂可使聚丙烯在熔融塑化后重新结晶时提高其结晶温度,加速结晶,改变球晶尺寸,使大球晶变细。排列规整、分布均匀。
 
    成核剂有无机和有机两大类。无机成核剂主要有滑石粉、碳酸钙等,做成核剂使用时要求粒度较小;有机成核剂主要有脂肪羧酸金属皂、芳香族羧酸金属皂、有机磷酸盐和山梨醇叉衍生物等。各类成核剂的成核机理是一致的,但由于成核剂本身性质上有一些差别,在改善PP性能方面也有所不同。同时,PP自身的差异也对产品透明性产生影响。
 
原料生产工艺对产品性能的影响
基体树脂的影响
    分别釆用小本体均聚PP、海蒙特的环管连续法生产的均聚PP、无规共聚PP作为医用透明料的基体树脂,在其它助剂配比、种类不变的情况下,可以看出雾度、光泽度、冲击强度和热变形温度等指针均不同。在光学方面,以无规共聚PP最好,连续法均聚PP和间歇式小本体均聚PP相当;在力学性能上,无规共聚PP的抗冲击强度最好;在热变形温度上,均聚PP 优于无规共聚PP。
 
不同成核剂的影响
    釆用均聚PP做基料,在其它工艺条件相同的情况下,加入不同的成核剂做比较,发现加入成核剂后,PP性能都在不同程度上得到改善。其中山梨醇叉衍生物可以在熔融的聚丙烯当中溶解,形成均相溶液,当聚合物冷却时,成核剂形成有极大表面积的纤维状网络结构,这个网络的表面就成为结晶成核中心,该网格不仅分散均匀,且纤维直径约10nm,与PP片晶厚度相当,有利于结晶成核过程,还由于纤维直径小于可见波长,不能散射可见光,使得该成核剂能非常有效地改进PP的透明度。
成核剂用量的影响
 
    选用透明性能好的山梨醇叉衍生物成核剂,考察成核剂用量对医药用PP透明性的影响。发现成核剂用量超过0.3%后,进一步令成核剂透明度效果不明显,甚至会有所下降;但用量低于0.2%时,成核数量不足,透明度增加不够。由此可知,成核剂用量最好在0.2-0.3%之间。
挤出温度的影响
 
    考察塑化温度在200℃、220℃和250℃时PP透明性,发现挤出温度在中间温度时成核剂对PP透明性的改进效果最好,这主要是因为成核剂中有少量低分子物质,在较高温度下产生分解和挥发,给产品带来气味的同时,也减少了成核剂中的有效成分,降低了对透明度的改进效果;而在较高温度下,熔融塑化时较多地破坏了PP中原有的晶核,减少了异相成核中心,致使改性效果降低。而低温时成核剂分散不好。
增韧剂及其加入量的影响
 
    增韧剂的加入,是为了提高制品的抗冲击性,但会降低成核剂对透明性的改进效果。随着增韧剂使用量的增加,PP的透光性也下降,这是由于增韧剂并不能与PP互溶,增韧剂做为非连续相由于与PP的折光指数不同,在相互间相界面上发生折射,影响了物品的透光性。且增韧剂含量越高,相互相界面的面积也越大,对光的折射也越强烈,制品的透光性也就越差。
 
挤出设备的影响
    相对于单螺杆挤出机来说,双螺杆挤出机的剪切混炼效果明显要好,这主要是因为物料在双螺杆挤出机中的平均停留时间为单螺杆挤出机的一半,而且停留时间的分布范围也仅为单螺杆挤出机的五分之一。由于物料停留时间分布窄,而物料在机筒经历的物理、化学变化过程大体相同,所以其混合物中各部分的性能也更加均匀。
制品成型加工参数的影响
 
    医药用透明PP可广泛用于制备医用注射品、药品包装瓶、盒、袋、盘、膜等。对医药用透明PP来说,在成型加工时各工艺参数的不同对其制品的透明性也有很大的影响,所以如何得到透明性良好的塑料制品,不仅取决于第一步医药用透明PP的制备,成型加工时的工艺控制也是提高PP透明性的一种好方法。对透明性来说,主要影响参数是加工温度、冷却温度、注射压力等。
 
成型加工温度对透明性的影响
    医用透明PP的成型加工温度越低,残留在熔体中的原有晶核就越多,这样会使结晶尺寸变得更小,从而可以进一步提高透明性。
 
冷却温度的影响
    PP有5种不同的晶型,不同的晶型会影响PP的透明性。其中拟六方体晶型越多,透明性就越好。降低冷却温度,可以增加PP中拟六方体晶型,也就是说会增加透明性。同时加快冷却速度,熔体迅速通过结晶区,会使结晶度降低。结晶度越低,透明性越好。
 
注射压力、时间和保压时间的影响
    注射压力、注射时间及保压时间会影响制品的取向。压力过大、注射及保压时间太短会增加成型时的取向,取向的增加会加大双折射的产生,降低透明性。
成型加工工艺的影响
 
    不同的加工工艺对制品的透明性也有一定的影响,比较注、拉、吹工艺所得制品,发现其中以注、拉吹工艺对增加透明度最为有益。
 
模具的影响
    模具表面的光洁度也会影响到制品的透明度,表面光洁度越高,制品的透明度会越好,光泽度也会越好。一般做透明制品,都需要有镜面光泽的模具。
 
产品的应用
    选择均聚PP为基础树脂,以山梨醇叉衍生物做成核剂配合其它助剂使用,在最高温度220℃的生产条件下,通过Φ92双螺杆挤出机挤出造粒,即可得到医用透明PP专用料。
 
    该材料送检中国国家医药管理局医用器材管理局检测,结果表明产品的物理–机械性能及化学性能、生物性能均满足国家医药管理局发布的“医用输液、输血、注射器用聚丙烯专用料”行业标准中的要求。
 
    除生产医用器材外,目前医用透明PP在医药包装中的应用领域也越来越广泛。如生产输液瓶、液体药品包瓶、药品包袋等等。除了上述加工工艺和助剂对透明PP的影响外,生产环境和卫生性也是影响透明PP应用的主要因素之一。了解影响透明PP透明性的诸多因素,对医用包装企业加工医用包装制品会很有帮助。

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