專利名稱：可溶劑粘結(jié)的熱塑性彈性體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱塑性彈性體，其為表現(xiàn)出彈性同時(shí)保持熱塑性的聚合物配混物，適用于醫(yī)療產(chǎn)品，尤其是醫(yī)療管。
背景技術(shù)：
聚合物領(lǐng)域得到了快速發(fā)展，將材料科學(xué)從19世紀(jì)的木材和金屬轉(zhuǎn)變成20世紀(jì)中期的熱固性聚合物的應(yīng)用，進(jìn)而轉(zhuǎn)變成20世紀(jì)晚期的熱塑性聚合物的應(yīng)用。熱塑性彈性體結(jié)合了熱固性聚合物(例如硫化橡膠)的彈性和熱塑性聚合物的加工性的益處。醫(yī)療管由多種材料制造，通常是滅菌的，直徑較小。玻璃、金屬、塑料和硅橡膠管被用于多種醫(yī)療應(yīng)用中。常用于醫(yī)療管的材料是塑化的聚氯乙烯(PVC)。但是，塑化的PVC 被認(rèn)為是不利的，其原因不僅在于塑化劑遷移到表面，而且還在于不利的含鹵素化合物。因此，人們通常對(duì)開發(fā)用于醫(yī)療管的替代性非鹵素材料來(lái)代替塑化的PVC產(chǎn)生很大的興趣。例如，彈性材料的一個(gè)制造商卡朗唐聚合物美國(guó)有限公司(Kraton Polymers U. S. LLC)為市場(chǎng)帶來(lái)兩種氫化的苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)，這兩種共聚物被認(rèn)定為適用于醫(yī)療應(yīng)用，稱為MD6932級(jí)和MD6945級(jí)?？ɡ侍凭酆衔锩绹?guó)有限公司已經(jīng)提交了專利申請(qǐng)WO 2005/095511 Al (Maris等)，該申請(qǐng)認(rèn)定氫化的苯乙烯類嵌段共聚物組合物適合于在醫(yī)療管應(yīng)用中用于外包模塑(overmolding)。發(fā)明概述但是，市場(chǎng)和這些領(lǐng)先苯乙烯嵌段共聚物樹脂的制造商都沒(méi)有認(rèn)識(shí)到需要某種配混物，該配混物可以在需要耐久性連接的情況下用于醫(yī)療管。更具體來(lái)說(shuō)，需要在醫(yī)療管中使用非鹵化的配混物的制造商還需要某種管，其能與由其他塑料(如PVC、聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))制造的連接件之類的其他部件形成牢固連接。更具體來(lái)說(shuō)，將醫(yī)藥流體遞送給病人的靜脈內(nèi)管套件(set)的制造商需要某種用于管的配混物，能將該管與連接件粘結(jié)或熔接，所述連接件能與注射裝置的其他部件連接， 例如流體儲(chǔ)器、泵、壓力枕、和其他管。對(duì)于管與連接件的連接，溶劑粘結(jié)或熔接是優(yōu)選的技術(shù)，因?yàn)檫@些技術(shù)便于操作、 粘結(jié)或熔接具有強(qiáng)度和耐久性。而且，這些技術(shù)是比較廉價(jià)的工藝，能承受醫(yī)療產(chǎn)品的后續(xù)處理，例如滅菌。由于注射裝置或套件的大部分部件出于醫(yī)療原因被設(shè)計(jì)成單次使用，因此必須能方便地處置，所述管、連接件和其他單次用品的制造成本是特別重要的。已經(jīng)用于 PVC的典型溶劑是環(huán)己酮或其與甲乙酮的混合物。
因此，在本領(lǐng)域中需要這種一種配混物，其能用作醫(yī)療管，是非鹵化的配混物，而且能與PVC、PC或PMMA溶劑粘結(jié)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用于醫(yī)療管的配混物需要具備以下性質(zhì)可擠出性，與連接件的可溶劑粘結(jié)性，耐扭折性，無(wú)氣味，Y射線穩(wěn)定性，對(duì)于流過(guò)管的藥物的耐化學(xué)性，從管的低的可萃取性，從管的低的可浸出性，以及滅菌后的無(wú)粘性。為了傳送醫(yī)藥流體，還強(qiáng)烈優(yōu)選該管具有透明性，用于監(jiān)控關(guān)鍵醫(yī)藥流體的流動(dòng)。本發(fā)明解決了這些問(wèn)題，獲得一種熱塑性彈性體配混物，其可用作醫(yī)療管，尤其是用于與連接件溶劑粘結(jié)或熔接從而與其他醫(yī)療設(shè)備一起使用的目的。本發(fā)明的一個(gè)方面是一種基本無(wú)鹵素、無(wú)增塑劑的熱塑性彈性體配混物，其包含 (a) 10-80重量％的苯乙烯含量小于20重量％的氫化的苯乙烯丁二烯共聚物；(b) 20-90重量％的聚烯烴；和(c)小于約3重量％的抗氧化劑，其中該配混物能通過(guò)單獨(dú)的環(huán)己酮或與甲乙酮混合的環(huán)己酮與另一種熱塑性材料溶劑粘結(jié)或熔接。本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種醫(yī)療管套件，其包括(a)由選自聚甲基丙烯酸甲酯、 聚氯乙烯和聚碳酸酯的熱塑性材料制造的連接件，和(b)由上述熱塑性彈性體配混物制造的醫(yī)療管，其中所述連接件和管通過(guò)單獨(dú)的環(huán)己酮或與甲乙酮混合的環(huán)己酮溶劑粘結(jié)或熔
接在一起。本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種將上述連接件與上述管連接的方法，其包括以下步驟(a)向管外部施加包含環(huán)己酮的溶劑，和(b)使管與連接件接觸足夠長(zhǎng)的時(shí)間，使得溶劑在管和連接件之間形成粘結(jié)。通過(guò)參考以下實(shí)施方式，本發(fā)明的特性將變得更為明顯。發(fā)明實(shí)施方式氫化的苯乙烯丁二烯共聚物卡朗唐聚合物美國(guó)有限公司出售Kraton G品牌的氫化的苯乙烯丁二烯共聚物， 也稱為苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯(SEBS)。在許多等級(jí)的Kraton品牌SEBS聚合物中， 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)苯乙烯含量小于20%的Kraton品牌SEBS聚合物樹脂適合于本發(fā)明，原因在于， 需要低的苯乙烯含量來(lái)實(shí)現(xiàn)醫(yī)療管所需的肖氏A硬度值，尤其是當(dāng)配混物中不存在增塑劑的時(shí)候。苯乙烯含量宜小于18%，優(yōu)選小于15%。在這些候選產(chǎn)品中，優(yōu)選使用Kraton MD6945 SEBS0已知Kraton MD6945 SEBS的苯乙烯百分含量約為11-14%，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為_38°C，肖氏A硬度為35。出人意料地發(fā)現(xiàn)具有低的苯乙烯含量的SEBS能與醫(yī)療裝置連接件溶劑粘結(jié)或熔接。這種出人意料的發(fā)現(xiàn)來(lái)源于對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的長(zhǎng)達(dá)3天的自發(fā)測(cè)試。在粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試之前進(jìn)行的其他測(cè)試不需要等待如此長(zhǎng)的時(shí)間。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，其他等級(jí)的氫化的SBC(苯乙烯嵌段共聚物)不適合本發(fā)明，原因在于，它們的苯乙烯含量大于20重量％。這些等級(jí)的例子包括來(lái)自卡朗唐聚合物美國(guó)有限公司的Kraton G 1650SEBS和Kraton G 1651 S^S，以及來(lái)自美國(guó)庫(kù)瑞公司(Kuraray America Inc.)的S印ton 8004和S印ton 4033，以及各個(gè)氫化SBC制造商的類似產(chǎn)品。聚烯烴對(duì)于熱塑性彈性體配混物，需要將熱塑性聚合物與上述優(yōu)選的彈性SEBS混合。由于聚烯烴的成本和性能方面的性質(zhì)，優(yōu)選使用聚烯烴作為用于熱塑性彈性體配混物的熱塑性聚合物。在候選的聚烯烴中，優(yōu)選聚丙烯。所述聚丙烯可以是均聚物或共聚物。有若干個(gè)跨國(guó)公司和國(guó)營(yíng)公司生產(chǎn)聚烯烴。其中包括愛(ài)尼斯公司(Ineos)，該公司制造用于本發(fā)明目的的可接受的聚丙烯。仵詵的添加劑本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物可以包含常規(guī)的塑料添加劑，其含量足以使得所述配混物獲得所需的加工或性能性質(zhì)。所述含量應(yīng)當(dāng)既不會(huì)造成添加劑浪費(fèi)，又不會(huì)有害于配混物的加工或性能。熱塑性配混物領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要過(guò)多的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)參考塑料設(shè)計(jì)圖書館(www. Williamandrew. com)的“塑料添加劑數(shù)據(jù)庫(kù)(Plastics Additives Database) ” (2004)之類的論文，就能從多種不同的添加劑中進(jìn)行選擇，加入本發(fā)明的配混物中。任選的添加劑的非限制性例子包括粘合促進(jìn)劑；生物殺滅劑(抗菌劑、殺真菌劑、 和殺霉菌劑)，抗霧化劑；抗靜電劑；粘結(jié)劑，起泡劑和發(fā)泡劑；分散劑；填料和增量劑；煙霧抑制劑；可膨脹的焦炭形成劑(expandable char former)；抗沖改性劑；引發(fā)劑；潤(rùn)滑劑；云母；顏料，著色劑和染料；增塑劑；加工助劑；其他聚合物；釋放劑；硅烷，鈦酸鹽和鋯酸鹽；滑移劑和抗粘連劑；穩(wěn)定劑；硬脂酸鹽；紫外光吸收劑；粘度調(diào)節(jié)劑；蠟；以及它們的組合。但是必須注意，對(duì)于無(wú)氣味產(chǎn)品的嚴(yán)格要求排除了粘結(jié)促進(jìn)劑或其他添加劑的使用，而所述粘結(jié)促進(jìn)劑或其他添加劑可能有助于溶劑粘結(jié)或熔接，但是對(duì)所述配混物作為醫(yī)療管的性能造成抑制。因此，期望基本無(wú)鹵素的熱塑性配混物主要由以下組分組成(a) 10-80重量％的苯乙烯含量小于20重量％的氫化的苯乙烯丁二烯共聚物；(b) 20-90重量％的聚烯烴；和 (c)小于約3重量％的抗氧化劑。表1顯示本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物中各組分的可接受的、期望的、和優(yōu)選的范圍。
表1 各組分的范圍組分(重量％)可接受的期望的優(yōu)選的苯乙烯含量小于 20%的氫化的苯乙烯丁二烯共聚物10-80%20-70%20-60%聚烯烴20-90%30-80%40-80%抗氧化劑0-3%0-2%0-1%其他添加劑0-15%0-10%0-5%處理選擇了合適的組分之后，本發(fā)明配混物的制備并不復(fù)雜。本發(fā)明的配混物可以按間歇或連續(xù)操作制備。連續(xù)工藝的混合通常在擠出機(jī)中進(jìn)行，該擠出機(jī)已經(jīng)升溫至足以熔化聚合物基質(zhì)的溫度，所有添加劑都在進(jìn)料口加入，或者通過(guò)注射或側(cè)面進(jìn)料器在下游加入。擠出機(jī)速度約為50-500轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)，優(yōu)選約為400rpm。通常將來(lái)自擠出機(jī)的輸出物制粒，供之后擠出或模制成聚合物制品。隨后的擠出或模制技術(shù)是熱塑性聚合物工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的。不需要過(guò)多的實(shí)驗(yàn)，只要參考“擠出，決定性工藝指導(dǎo)和手冊(cè)(Extrusion，The Definitive Processing Guide and Handbook) ”；“模制部件的收縮和翹曲手冊(cè)(Handbook of Molded Part Shrinkage and ffarpage)，，；“專|、二Ut莫(Specialized Molding Techniques)"； “旋轉(zhuǎn)模制技術(shù)(Rotational Molding Technology) ” ；和“模具、工具和模頭修復(fù)焊接手冊(cè)(Handbook of Mold, Tool and Die Repair Welding) ”，這些文獻(xiàn)都由塑料設(shè)計(jì)圖書館 (www.williamandrew. com)出版，可以使用本發(fā)明的配混物制造任意設(shè)想的形狀和外觀的制品。
實(shí)施例表2顯示各實(shí)施例的組分來(lái)源。
權(quán)利要求
1.一種基本無(wú)鹵素、無(wú)增塑劑的熱塑性彈性體配混物，其包含(a) 10-80重量％的苯乙烯含量小于20重量％的氫化的苯乙烯丁二烯共聚物；(b) 20-90重量％的聚烯烴；和(c)小于約3重量％的抗氧化劑，其中所述配混物能與另一種熱塑性材料通過(guò)單獨(dú)的環(huán)己酮或者環(huán)己酮與甲乙酮的混合物進(jìn)行溶劑粘結(jié)或熔接。
2.—種基本無(wú)鹵素、無(wú)增塑劑的熱塑性彈性體配混物，其主要包含(a) 10-80重量％的苯乙烯含量小于20重量％的氫化的苯乙烯丁二烯共聚物；(b) 20-90重量％的聚烯烴；和 (c)小于約3重量％的抗氧化劑，其中所述配混物能與另一種熱塑性材料通過(guò)單獨(dú)的環(huán)己酮或者環(huán)己酮與甲乙酮的混合物進(jìn)行溶劑粘結(jié)或熔接。
3.—種基本無(wú)鹵素、無(wú)增塑劑的熱塑性彈性體配混物，其包含(a) 10-80重量％的苯乙烯含量小于20重量％的氫化的苯乙烯丁二烯共聚物；(b) 20-90重量％的聚烯烴；和(c)小于約3重量％的抗氧化劑，其中所述配混物能與另一種熱塑性材料通過(guò)單獨(dú)的環(huán)己酮或者環(huán)己酮與甲乙酮的混合物進(jìn)行溶劑粘結(jié)或熔接。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的熱塑性彈性體配混物，其特征在于，所述配混物還包含芥酸酰胺蠟。
5.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的熱塑性彈性體配混物，其特征在于，所述配混物的苯乙烯含量范圍約為7-13%。
6.如權(quán)利要求1所述的熱塑性彈性體配混物，其特征在于，所述配混物還包含第二氫化的苯乙烯丁二烯共聚物。
7.如權(quán)利要求1所述的熱塑性彈性體配混物，其特征在于，所述配混物還包含第二聚烯烴。
8.—種醫(yī)療管套件，其包括(a)由選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯和聚碳酸酯的熱塑性材料制造的連接件，和(b)由如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的熱塑性彈性體配混物制造的醫(yī)療管，其中所述連接件和所述管通過(guò)單獨(dú)的環(huán)己酮或者環(huán)己酮與甲乙酮的混合物溶劑粘結(jié)或熔接在一起。
9.一種將由選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯和聚碳酸酯的熱塑性材料制造的連接件與由如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的配混物制造的管連接的方法，其包括以下步驟(a)向所述管的外部施加包含環(huán)己酮的溶劑，和(b)使所述管與所述連接件接觸足夠長(zhǎng)的時(shí)間， 使得所述溶劑在所述管和連接件之間形成粘結(jié)。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述足夠長(zhǎng)的時(shí)間至少為兩天。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種基本無(wú)鹵素、無(wú)增塑劑的熱塑性彈性體配混物。該配混物包含10-80重量％的苯乙烯含量小于20重量％的氫化的苯乙烯丁二烯共聚物；20-90重量％的聚烯烴；以及小于約3重量％的抗氧化劑。該配混物能與另一種熱塑性材料通過(guò)單獨(dú)的環(huán)己酮或者環(huán)己酮與甲乙酮的混合物進(jìn)行溶劑粘結(jié)或熔接。該配混物尤其適合用作與醫(yī)療設(shè)備的其他部件連接的醫(yī)療管。只有在粘結(jié)若干天之后，才能正確測(cè)定該配混物與其他熱塑性材料的粘結(jié)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)C08L23/00GK102245695SQ200980151610
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者W·桑頓, 金世鉉 申請(qǐng)人:普立萬(wàn)公司