CN108864518B - 抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体及其组合物和制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及丁基橡胶领域,具体地,涉及一种抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体及其组合物和制备方法与应用。该组合物含有溴化丁基橡胶、聚丙烯和抗静电剂,其中:相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述聚丙烯的含量为30‑100重量份,所述抗静电剂的含量为5‑20重量份;所述抗静电剂为碳质材料。本发明的组合物能够形成表面电阻率适当的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体,且具有合适的力学性能,利于作为胶塞、组合盖、垫片等医药封装材料。
Description
技术领域
本发明涉及丁基橡胶领域,具体地,涉及一种抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体及其组合物和制备方法与应用。
背景技术
溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体为溴化丁基橡胶和聚丙烯通过动态硫化反应技术制备,具有优异的弹性、密封性,可进行热塑成型加工和回收循环,可形成医药封装用的胶塞、组合盖、垫片等材料,是一种安全、可靠的新型热塑性弹性体。由于胶塞等医药封装材料与药物直接接触,对封装材料表面的微粒控制很重要,而封装材料的静电吸附影响封装材料表面的洁净度。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体形成医药封装材料容易被静电吸附作用引起污染问题,提供了能够降低表面静电吸附作用的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体及其组合物和制备方法与应用。
为了实现上述目的,本发明提供一种抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体组合物,该组合物含有溴化丁基橡胶、聚丙烯和抗静电剂,其中:
相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述聚丙烯的含量为30-100重量份,所述抗静电剂的含量为5-20重量份;所述抗静电剂为碳质材料。
本发明还提供了由上述组合物形成的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体。
本发明提供了一种抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体的制备方法,该方法包括:将上述组合物进行混合并挤出造粒。
本发明还提供了由上述方法制得的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体。
本发明还提供了由上述抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体形成的医药封装材料。
本发明还提供了抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体在作为医药封装材料中的应用。
本发明的组合物能够形成表面电阻率适当的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体,且具有合适的力学性能,利于作为胶塞、组合盖、垫片等医药封装材料。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体组合物,该组合物含有溴化丁基橡胶、聚丙烯和抗静电剂,其中:
相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述聚丙烯的含量为30-100重量份,所述抗静电剂的含量为5-20重量份;所述抗静电剂为碳质材料。
根据本发明,所述组合物中,通过含有碳质材料作为抗静电剂,与溴化丁基橡胶和聚丙烯在熔融硫化过程中,发生一定的取向排列,使得所得的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体的表面电阻率满足要求。尽管本发明中,控制溴化丁基橡胶、聚丙烯和抗静电剂满足上述含量范围即可获得表面电阻率满足要求的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体,但是综合考虑表面电阻率、力学性能和医药封装材料的特殊性,优选地,相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述聚丙烯的含量为40-80重量份,所述抗静电剂的含量为5-15重量份。更优选地,相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述聚丙烯的含量为50-70重量份,所述抗静电剂的含量为6-12重量份。
其中,所述碳质材料是指具有导电性能的单质碳质材料,其可以采用本领域常规的各种能够实现上述效果的单质碳质材料,例如为炭黑、石墨和碳纳米材料中的一种或多种。但是,为了能够更好地与抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯相容,为了获得更适于作为医药封装材料的弹性体,优选地,所述碳质材料为高结构炭黑。
根据本发明,所述碳质材料的颗粒尺寸可以在较宽范围内变动,优选采用粒径较小的碳质材料。优选地,所述碳质材料的粒度为10-100nm,优选为20-60nm,更优选为30-40nm。
根据本发明,所述碳质材料可以选择具有特定电阻率的材料,以便获得更优越的抗静电效果,优选采用电阻率较低的碳质材料。特别是电阻率为5Ω·cm以下,优选为1Ω·cm以下,更优选为0.1-0.6Ω·cm的碳质材料。
根据本发明,所述溴化丁基橡胶可以为本领域常规采用的各种溴化丁基橡胶,但是优选采用符合医用要求的溴化丁基橡胶,例如采用挥发物含量为1重量%以下,优选为0.8重量%以下(更优选为0.05-0.5重量%)的溴化丁基橡胶。优选地,所述溴化丁基橡胶中的灰分含量为1重量%以下,优选为0.8重量%以下,更优选为0.05-0.8重量%。
更优选地,所述溴化丁基橡胶的数均分子量为100,000-500,000。优选地,以所述溴化丁基橡胶的总重量为记载,溴元素的含量为0.5-2.5重量%。
根据本发明,所述溴化丁基橡胶可以为本领域常规采用的各种聚丙烯,但是优选采用符合医用要求的聚丙烯,特别是结晶度为50%以上,优选为85-98%的结晶度的聚丙烯。出于适宜的熔融指数对弹性体的加工性能及相容性具有重要作用的考虑,优选地,所述聚丙烯的熔融指数为1-15g/10min,优选为1-10g/10min。
在本发明的一种优选的实施方式中,所述聚丙烯的数均分子量为10,000-500,000,更优选为50,000-250,000。
根据本发明,为了通过硫化形成抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体,通常所述组合物还含有硫化剂。所述硫化剂可以采用本领域常规的用于硫化制备溴化丁基橡胶/聚丙烯弹性体的任何硫化剂,但是考虑到采用有机过氧化物硫化体系的产品具有良好的耐热性、压缩变形性及无着色性等优点,优选地,所述硫化剂为有机过氧化物,更优选为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、1,4-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、1,3-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)-3-己炔、乙基-3,3-二(叔丁基过氧基)丁酸酯、乙基-3,3-二(叔戊基过氧基)丁酸酯、过氧化二苯甲酰、1,1-二叔丁基过氧基-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔丁基过氧基)环己烷、1,1-二(叔戊基过氧基)环己烷和叔丁基过氧化苯甲酸酯中的一种或多种。
根据本发明,该硫化剂的用量可以在较宽范围内变动,为了获得适于作为医药封装材料的热塑性弹性体,优选地,相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述硫化剂的含量为1-15重量份,优选为1.5-10重量份。
根据本发明,为了提高所述抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体的耐用性,所述组合物还可以含有抗氧剂。所述抗氧剂可以为本领域常规采用的各种抗氧剂,但是考虑到本发明的抗静电性和医药材料通途,优选地,所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种,更优选为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的组合,特别优选为重量比为1:0.5-5、优选1:1-3的受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的组合。通过受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂组合使用,能够获得效果好、综合性能佳、多种助剂充分发挥协同作用的效果。
其中,优选地,所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂264、抗氧剂300、抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧剂1425、抗氧剂2246、抗氧剂KY-586、抗氧剂1135、抗氧剂1035、抗氧剂3114和抗氧剂1520中的一种或多种。
其中,优选地,所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂TNP、抗氧剂242、抗氧剂626和抗氧剂618中的一种或多种。
在本发明的一种优选的实施方式中,所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的组合。
根据本发明,所述抗氧剂的含量可以在较宽范围内变动,只要能够获得所需的抗氧化效果即可,优选地,相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述抗氧剂的含量为0.5-5重量份,优选为1-2重量份。
根据本发明,所述组合物还可以含有其他的助剂,例如软化剂和/或润滑剂。
其中,所述软化剂具有改善胶料的塑性、降低胶料的粘度和混炼时的温度的作用,例如可以为液体石蜡、石蜡油、环烷油、白油和橡胶油中的一种或多种。相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述软化剂的用量例如可以为1-15重量份,优选为0.5-2重量份。
其中,所述润滑剂具有提高橡胶加工流动性和脱模性能以及降低扭矩、减少设备摩擦的作用,例如可以为硬脂酸、聚乙烯蜡、硬酯酸钡、硬脂酸铅和硬脂酸锌中的一种或多种。相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述润滑剂的用量例如可以为1-5重量份,优选为0.5-2重量份。
根据本发明,该助剂的用量可以根据所需的性能进行适当地调整,优选地,相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述助剂的含量为1-20重量份,优选为1-5重量份。
本发明还提供了由上述组合物形成的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体。其中,该处的弹性体的形成方式并无特别的限定,只要的采用或者说含有本发明的上述组合物的有效成分即可。
本发明还提供了一种抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体的制备方法,该方法包括:将上述组合物进行混合并挤出造粒。
根据本发明,将上述组合物进行混合,可以是分步混合,也可以是将上述组合物的各个成分一起混合,本发明对此并无特别的限定,对混合的条件也并无任何限定,只要能够充分混合即可,例如在高混机中混合2-5min。
根据本发明,所述挤出造粒可以是将上述混合后的混合物送至螺杆机中进行,该挤出造粒的条件也可以采用本领域常规的制备溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体的条件,例如所述挤出造粒的条件包括:螺杆机的转速为120-600转/min,温度为140-200℃。
本发明还提供了由上述方法制得的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体。
本发明还提供了由上述抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体形成的医药封装材料。
本发明还提供了抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体在作为医药封装材料中的应用。
其中,所述医药封装材料例如可以为胶塞、组合盖、垫片和密封圈等。
本发明提供的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体具有良好的抗静电性能,例如所得的弹性体的表面电阻率可以达到200Ω·cm以上,优选达到230Ω·cm以上,例如为210-1200Ω·cm,优选为230-300Ω·cm,更优选为250-290Ω·cm;而且还具有优良的力学性能,其中,拉伸强度可以达到5.7MPa以上,优选为6-8.5MPa;断裂伸长率为650%以上,例如为700%以上,优选为750%-920%;拉伸永久形变可达到65%以上,优选为70-85%。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1-8
本实施例用于说明本发明的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体及其组合物和制备方法。
按照表1所示的配方,将溴化丁基橡胶、聚丙烯、抗静电剂、硫化剂、助剂和氧化剂放入高混机中混合4min,然后用螺杆挤出机在200℃且螺杆转数在200转/min下进行挤出造粒,得到弹性体P1-P8。
其中,溴化丁基橡胶购自埃克森美孚公司2211牌号,挥发物含量为0.1重量%,灰分含量为0.8重量%,溴元素含量为2重量%;
聚丙烯购自上海石化公司F800EPS牌号,结晶度为95%,熔融指数为8g/10min,数均分子量为8-15万;
抗静电剂为购自卡博特公司VXC72牌号的高结构炭黑,粒度为30nm,电阻率为0.12Ω·cm;
硫化剂为过氧化二异丙苯;
助剂为重量比为1:0.2的液体石蜡(购自国药集团化学试剂有限公司)和硬脂酸(购自国药集团化学试剂有限公司);
氧化剂为重量比为1:1的抗氧剂1010和抗氧剂168。
实施例9
本实施例用于说明本发明的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体及其组合物和制备方法。
根据弹性体P1的配方和制备方法,不同的是,抗静电剂采用的是购自卡博特公司N330牌号的炭黑,粒度为300nm,电阻率为10Ω·cm;从而得到弹性体P9。
对比例1
根据弹性体P1的配方和制备方法,不同的是,不采用抗静电剂,从而得到弹性体DP1。
对比例2
根据弹性体P1的配方和制备方法,不同的是,采用的抗静电剂为2重量份,从而得到弹性体DP2。
对比例3
根据弹性体P1的配方和制备方法,不同的是,采用的抗静电剂为30重量份,从而得到弹性体DP3。
对比例4
根据弹性体P1的配方和制备方法,不同的是,采用的聚丙烯为10重量份,从而得到弹性体DP4。
对比例5
根据弹性体P1的配方和制备方法,不同的是,采用的聚丙烯为120重量份,从而得到弹性体DP5。
表1
测试例
分别对上述弹性体P1-P9和DP1-DP5的拉伸强度、断裂伸长率、拉伸永久变形和表面电阻率进行测量,结果见表2所示,其中:拉伸强度、断裂伸长率和拉伸永久变形是根据GB/T 528-2009中的方法进行测试。表面电阻率是根据GB/T 1410-2006中的方法进行测试。
表2
通过表2可以看出,采用本发明的组合物所得的弹性体能够获得合适的表面电阻率、拉伸强度、断裂伸长率和拉伸永久变形,从而表明本发明的组合物所得的弹性体具有优异的力学性能及良好的导电性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (34)
1.一种抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体组合物,其特征在于,该组合物含有溴化丁基橡胶、聚丙烯和抗静电剂,其中:
相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述聚丙烯的含量为30-100重量份,所述抗静电剂的含量为5-20重量份;所述抗静电剂为高结构炭黑;
所述聚丙烯的结晶度为85-98%;
所述组合物还含有硫化剂,所述硫化剂为有机过氧化物;相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述硫化剂的含量为1-15重量份;
该组合物的表面电阻率为210-310Ω·cm。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中,相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述聚丙烯的含量为40-80重量份,所述抗静电剂的含量为5-15重量份。
3.根据权利要求2所述的组合物,其中,相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述聚丙烯的含量为50-70重量份,所述抗静电剂的含量为6-12重量份。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物,其中,所述高结构炭黑的粒度为10-100nm。
5.根据权利要求4所述的组合物,其中,所述高结构炭黑的粒度为20-60nm。
6.根据权利要求5所述的组合物,其中,所述高结构炭黑的粒度为30-40nm。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物,其中,所述高结构炭黑的电阻率为5Ω·cm以下。
8.根据权利要求7所述的组合物,其中,所述高结构炭黑的电阻率为1Ω·cm以下。
9.根据权利要求8所述的组合物,其中,所述高结构炭黑的电阻率为0.1-0.6Ω·cm。
10.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物,其中,所述溴化丁基橡胶中的挥发物含量为1重量%以下。
11.根据权利要求10所述的组合物,其中,所述溴化丁基橡胶中的挥发物含量为0.8重量%以下。
12.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物,其中,所述溴化丁基橡胶中的灰分含量为1重量%以下。
13.根据权利要求12所述的组合物,其中,所述溴化丁基橡胶中的灰分含量为0.8重量%以下。
14.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物,其中,所述聚丙烯的熔融指数为1-15g/10min。
15.根据权利要求14所述的组合物,其中,所述聚丙烯的熔融指数为1-10g/10min。
16.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物,其中,有机过氧化物为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、1,4-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、1,3-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)-3-己炔、乙基-3,3-二(叔丁基过氧基)丁酸酯、乙基-3,3-二(叔戊基过氧基)丁酸酯、过氧化二苯甲酰、1,1-二叔丁基过氧基-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔丁基过氧基)环己烷、1,1-二(叔戊基过氧基)环己烷和叔丁基过氧化苯甲酸酯中的一种或多种。
17.根据权利要求16所述的组合物,其中,相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述硫化剂的含量为1.5-10重量份。
18.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物,其中,所述组合物还含有抗氧剂,所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。
19.根据权利要求18所述的组合物,其中,所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的组合。
20.根据权利要求19所述的组合物,其中,受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:0.5-5。
21.根据权利要求20所述的组合物,其中,受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:1-3。
22.根据权利要求18所述的组合物,其中,所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂264、抗氧剂300、抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧剂1425、抗氧剂2246、抗氧剂KY-586、抗氧剂1135、抗氧剂1035、抗氧剂3114和抗氧剂1520中的一种或多种;所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂TNP、抗氧剂242、抗氧剂626和抗氧剂618中的一种或多种。
23.根据权利要求18所述的组合物,其中,相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述抗氧剂的含量为0.5-5重量份。
24.根据权利要求23所述的组合物,其中,相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述抗氧剂的含量为1-2重量份。
25.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物,其中,所述组合物还含有助剂,所述助剂为软化剂和/或润滑剂。
26.根据权利要求25所述的组合物,所述软化剂为液体石蜡、石蜡油、环烷油、白油和橡胶油中的一种或多种;所述润滑剂为硬脂酸、聚乙烯蜡、硬酯酸钡、硬脂酸铅和硬脂酸锌中的一种或多种。
27.根据权利要求25所述的组合物,其中,相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述助剂的含量为1-20重量份。
28.根据权利要求27所述的组合物,其中,相对于100重量份的溴化丁基橡胶,所述助剂的含量为1-5重量份。
29.由权利要求1-28中任意一项所述的组合物形成的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体。
30.一种抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体的制备方法,该方法包括:将权利要求1-28中任意一项所述的组合物进行混合并挤出造粒。
31.根据权利要求30所述的方法,其中,所述挤出造粒的条件包括:螺杆机的转速为120-600转/min,温度为140-200℃。
32.由权利要求30或31所述的方法制得的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体。
33.由权利要求29或32所述的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体形成的医药封装材料。
34.权利要求29或32所述的抗静电溴化丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体在作为医药封装材料中的应用。
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