硫化体系及工艺对丁基橡胶与生理盐水相容性的影响
丁基橡胶由于具有良好的气密性、抗老化性、耐热耐化学药品性，以及其制品的生物**性、化学稳定性、低吸水率和高净洁度等都较天然胶要好。因此，丁基橡胶被广泛用于药用包装材料。
近几年来，药用丁基橡胶瓶塞的生产和应用发展很快，丁基橡胶输液瓶塞生产技术已取得了很大进步，国内一些企业现已批量化生产。然而瓶塞在经封装****后，质量不太稳定，特别是在与**的相容性方面较为突出。其具体表现为瓶壁挂水、澄明度不合格、不溶性微粒多和影响**pH值等。由于丁基橡胶输液瓶塞与**相容性的好坏直接关系到输液**的质量，因此，研究丁基橡胶瓶塞对**相容性的影响，对提高输液瓶塞质量以及人们用药**具有极为重要的意义。本文选择生理盐水注射液作为研究对象，就输液瓶塞配方中的硫化体系和生产工艺对瓶塞与生理盐水注射液相容性的影响进行了研究。
一、实验
1．主要原材料及用药
丁基橡胶，埃克森公司；氧化锌，郴州冶炼有限公司；氧化镁，山西纳米科技有限公司；煅烧陶土，蒙西高岭粉体股份有限公司；Ti02，株洲化工有限公司；SRF，四川自贡；树脂SPl045，山西太原有机化工厂；聚异丁烯，新**山子石化公司；助硫化剂A、C和硫化剂B，自制；0.9％100ml的生理盐水输液，武汉双鹤药厂。
2．试验基本配方
丁基橡胶l00，陶土75，Ti02 3，SRF0.4，硫化剂4--5，聚异丁烯1--5，助硫化剂l--3。
3．实验设备
ф160高温开放式炼胶机，意大利产品；RPA一200硫化仪，美国孟山都；微粒测定仪，光导法微粒测定仪，天津大学精密仪器厂；高压**罐，上海*用仪器厂；200 t抽真空平板硫化机，上海西马伟力厂；过滤器，杭州特种泵厂。
4．混炼工艺
丁基橡胶一Ti02、SRF、陶土--硫化剂--活性剂--薄通6次--下片(辊温70～80℃)。
二、结果与讨论
由于普通丁基橡胶不饱和度低、硫化活性小、反应速度慢，硫化时所需硫化剂用量要比卤化丁基橡胶多，而硫化剂过多又会影响药液浊度，再加上普通丁基橡胶硫化体系选择的范围小，因此，在大输液瓶塞生产中，很少采用普通丁基橡胶，而选用卤化丁基橡胶。在整个大输液瓶塞配方设计中，硫化体系的选择至关重要，因为如果硫化体系没有选好，就很难从其它途径如填料、软化剂和制作工艺等方面的改善来提高瓶塞与**的相容性。而影响瓶塞与**相容性的主要原因，一方面是瓶塞在高温****过程中，胶料中的低分子有机物挥发而析出，不溶于水的低分子物质遇水后形成胶体，挂于瓶壁形成水珠即通常所说的挂珠；另一方面是配方中的无机填充物、硫化剂、加工助剂等物质因分散不均从瓶塞表面析出，与**发生化学反应或者影响**的稳定性而影响浊度；第三为环境和工艺因素，如瓶塞生产和清洗工艺、硅化程度及后处理工艺等对浊度也有一定影响。因此，在选择硫化体系时一般从以下几个因素来考虑：体系应无毒、无味、无臭，有适宜的硫化速度和交联程度；配合剂等物质的迁移性小，**对瓶塞的抽提性小等。为此，我们从输液瓶塞胶料配方中的树脂、氧化锌、无锌三种硫化体系以及瓶塞的生产工艺等几个方面入手，对瓶塞与生理盐水的相容性进行了研究。
1．树脂硫化体系
树脂硫化体系一般由氧化锌和SPl045树酯组成。该体系硫化交联键有C—C键和C—O—C键，其耐热性好。℃树脂体系的硫化特性见表l。
表1 180℃×l0′树脂体系的硫化特性
项 目 | SP1045 |
ML/(dN·m) | 1.40 |
MH/(dN·m) | 3.90 |
MH-ML/(dN·m) | 2.50 |
T10/min | 0.75 |
T90/min | 2.00 |
M终/(dN·m) | 3.90 |
ML终-MH/(dN·m) | 0.00 |
瓶塞之间粘性（180℃×5′） | 不粘 |
瓶塞气味 | 无味 |
从表l我们可以看出，硫化10分钟后M终没有下降，说明其耐热性好的这一特点，硫化的瓶塞表面不发粘。其与生理盐水相容情况见表2。
表2 树脂体系中输液瓶塞与生理盐水相容情况
项 目 | 合格率 | 挂珠 | 自点 | 纤维 | 瓶屑 | 漏气 | 浊度超标 |
生理盐水 | 50 | 20 | 3 | 4 | 2 | 1 | 20 |
从表2可以看出，树脂硫化体系与生理盐水相容性不太好，合格率只有50％。据此认为，其主要原因有如下三个方面：**，尽管该体系交联键主要为C-C键，但也有部分C--O--C键，该键易水解，特别是在121℃×30min高压**过程中，因水蒸汽和氧的双重作用，瓶塞表面易破坏，而产生低分子有机物；**，SPl045树脂难于分散，易结聚成团，加上树脂不耐水和水蒸汽，这些都能给瓶塞与生理盐水的相容性带来不利的影响。第三，硫化剂氧化锌难于分散，易从瓶塞表面析出而影响了生理盐水的pH值，从而使其浊度增加。因此，树脂硫化体系瓶塞与生理盐水的相容性，表现为合格率低，不适应于输液瓶塞成品的生产。
2．氧化锌硫化体系
卤化丁基橡胶一般可以单独用氧化锌硫化，但其交联程度低，耐热性不好，瓶塞表面发粘现象严重。为此，加入一定量的助硫化剂A，以提高交联程度，解决发粘问题。180℃×l0′氧化锌体系的硫化特性见表3。
表3 180℃×l0′氧化锌体系的硫化特性
项 目 | 1＃ | 2＃ |
氧化锌体系 | 氧化锌+助硫化剂A | |
ML/(dN·m) | 1.40 | 1.41 |
MH/(dN·m) | 3.50 | 4.45 |
MH-ML/(dN·m) | 2.10 | 3.04 |
T10/min | 0.75 | 0.75 |
T90/min | 2.00 | 2.67 |
M终/(dN·m) | 3.30 | 4.45 |
ML终-MH/(dN·m) | -0.20 | 0.00 |
瓶塞之间粘性（180℃x5′） | 较粘 | 不粘 |
瓶塞气味 | 无味 | 无味 |
从表3可以看出，加入助硫化剂A后，胶料硫化10分钟后M终不下降，说明其耐热抗还原性很好，硫化后，瓶塞不发粘，其与生理盐水相容情况见表4。
表4瓶塞与生理盐水相容情况
项 目 | 合格率 | 挂珠 | 自点 | 纤维 | 瓶屑 | 漏气 | 浊度超标 |
1＃ | 50 | 10 | 3 | 10 | 4 | 3 | 20 |
2＃ | 90 | 0 | 1 | 3 | 1 | 0 | 5 |
从表4可以看出，纯氧化锌硫化体系与生理盐水相容性不太好。但是在加入助硫化剂A后，其相容性有很大提高，从50％提高到90％，提高了40％，这是因为加入助硫化剂A后，瓶塞耐热老化性能变好了的结果；同时，表征瓶塞交联程度的M终-MH．比纯氧化锌硫化体系的提高了0.94，交联程度提高了，阻隔性也随之提高。从而在经过121℃×30min高压****后，析出来的低分子物质相对较少。
3．无锌硫化体系
在溴化丁基胶中，由于溴原子的高活泼性，其硫化体系的选择范围很大，可以用无锌体系来硫化。无锌体系是非常洁净的硫化体系，只需少量的硫化剂就能使胶料有效和快速的硫化交联。该体系一般用氨类、硫黄及其硫载体等其它促进剂为硫化剂。同时以MgO为防焦剂，用其来提高工艺**性。通过大量实验，我们选用硫化剂B。180℃×l0′无锌体系的硫化特性见表5，其与生理盐水相容性见表6。
从表5可以看出，该体系所做成品瓶塞无气味，瓶塞之间不发粘，而且T10长，操作**，工艺性能好。但胶料硫化l0分钟后有降解现象，对相容性有不利影响，为此，加入助硫化剂C，结果表明MH—ML扭矩之差比不加时提高了0.5，胶料硫化10分钟后没有降解现象，还略有上升。
表5 180℃×l0′无锌体系的硫化特性
项 目 | B | C |
ML/(dN·m) | 1.40 | 1.41 |
MH/(dN·m) | 3.50 | 4.45 |
MH-ML/(dN·m) | 2.10 | 3.04 |
T10/min | 0.75 | 0.75 |
T90/min | 2.00 | 2.67 |
M终/(dN·m) | 3.30 | 4.45 |
ML终-MH/(dN·m) | -0.20 | 0.00 |
瓶塞之间粘性（180℃×5′） | 较粘 | 不粘 |
瓶塞气味 | 无味 | 无味 |
表6 生理盐水与B和B+C两个配方的相容性
项 目 | 合格率 | 挂珠 | 自点 | 纤维 | 瓶屑 | 漏气 | 浊度超标 |
B | 50 | 15 | 5 | 10 | 0 | 0 | 20 |
B+C | 95 | 0 | 1 | 2 | 0 | 0 | 2 |
从表6可以看出，未加入助硫化剂C前，其瓶塞与生理盐水相容性的合格率为50％。而加入助硫化剂C后，因其交联程度提高了，抗还原性也好了，其合格率达95％，适合于输液瓶塞成品的生产。
将表4与表6对比，我们还可以看出，在瓶塞与生理盐水相容性的合格率方面，无锌硫化体系要比氧化锌硫化体系好得多。这可能是加入氧化锌后，因氧化锌难于分散，易露于瓶塞表面，在121℃×30min高压**过程中，易脱落，严重影响**的相容性，使药液体系不稳定，从而使其浊度增大。
三、生产工艺
硫化体系的选择对瓶塞与输液的相容性固然重要，但生产工艺的影响不容忽视。如氧化锌、SPl045树脂等硫化剂以及助硫化剂等，如果它们分散不好，将直接影响瓶塞与药液的相容性。通过认真研究和实验，我们发现如下工艺和因素对瓶塞与生理盐水的相容性有较大影响。**，硫化剂和助硫化剂采取母炼胶法，即预先将它们在低温下加入到丁基橡胶中，以提高其均匀性；同时硫化剂用量尽量降低，以提高瓶塞的净洁度。**，对所用填料采取硅烷预处理，以提高其惰性。第三，硫化后的瓶塞，在一定温度下进行二段硫化处理，使低分子物质尽量析出。第四，对清洗瓶塞用水，用0.51μm过滤器进行过滤，以提高瓶塞表面的净洁度。第五，通过一定的措施，降低瓶塞表面的硅油含量，以提高**的澄明度。通过改进生产工艺后2#和B+C硫化体系瓶塞与生理盐水的相容性见表7。
表7改进生产工艺后2#和B+C硫化体系瓶塞
项 目 | 合格率 | 挂珠 | 自点 | 纤维 | 瓶屑 | 漏气 | 浊度超标 |
氧化锌+助化剂A | 96 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 | 2 |
B+C | 97.5 | 0 | 0 | 1.5 | 0 | 0 | 1 |
从表7可看出，氧化锌体系和无锌体系硫化的瓶塞与生理盐水输液药的相容性都有很大提高，合格率达96％以上。同时发现与生理盐水的相容性，其结果无锌体系比氧化锌体系要好。
四、结论
1．根据上述结果，硫化体系的选择是大输液相容性的关键。树脂体系一般很难适合于大输液瓶塞与生理盐水的相容性，而非树脂体系则较为适合。其中，无锌体系比氧化锌体系的性能要好。
2．提高胶料的交联程度能改善与生理盐水输液相容性，在无锌体系和氧化锌体系中分别加入助硫化剂C和A后，其相容性有很大提高。
3．改进生产工艺，也能提高瓶塞与生理盐水的相容性。如对填料进行改性、硫化剂采用母炼胶法、瓶塞进行二段硫化、水质进行过滤处理、降低硅化程度等措施，在一定程度上能改善输液瓶塞与生理盐水输液的相容性。通过改进生产工艺后，氧化锌体系和无锌体系的瓶塞与生理盐水输液相容性的合格率均在96％以上，基本上适合大生产的需要。2004年10月份，笔者所做的输液瓶塞与生理盐水相容性实验样品至今已近一年时间，到目前为止，还没有出现挂珠现象，澄明度合格率也还在95％以上。
