一种可降解型病毒采样管及其制备方法与流程

1.本技术涉及采样管技术领域，尤其是涉及一种可降解型病毒采样管及其制备方法。


背景技术：

2.病毒采样管是用于流感病毒、手足口病毒等病毒采样的一种成套的采样及运送的离心管。病毒采样管适用于流感病毒、手足口病毒及其他类型的病毒采样，同时也用于支原体、衣原体、脲原体等的采样。病毒采样管内装载的均为感染性物质，有些甚至为高致病性物质，因此，对病毒采样管的材料要求更加苛刻。
3.随着社会的发展以及人们文化水平的提高，人们保护环境的意识越来越强，塑料等废弃物对环境造成的白色污染也越来越受到人们的重视。目前，病毒采样管一般是由聚丙烯等原料制成，在病毒采样管使用完毕并对其进行清洗消毒后，会进行集中处理，但是，聚丙烯在自然状态下不易降解，不利于对环境的保护。


技术实现要素：

4.为了增强病毒采样管的可降解性，本技术提供一种可降解型病毒采样管及其制备方法。
5.第一方面，本技术提供一种可降解型病毒采样管，采用如下技术方案：一种可降解型病毒采样管，其包括以下重量份的原料：聚乳酸15-46份、聚丙烯10-20份、壳聚糖-淀粉共聚物8-22份、甘蔗渣5-12份、椰壳纤维5-12份、聚己内酯6-15份、降解添加剂3-6份、增塑剂2-6份、固化剂2-6份、乙醇20-55份。
6.通过采用上述技术方案，本技术的病毒采样管，通过原料之间的协同作用，增强了病毒采样管的可降解性、断裂强度和拉伸强度。其中，25d降解率为84.8-97.9％、150d降解率为86.2-99.8％、断裂强度为4.0-4.8n/mm2、拉伸强度为3.9-5.0n/mm2。
7.聚乳酸和聚丙烯为采样管的基础原料。聚乳酸的热稳定性好，生物相容性、耐热性好，还具有良好的生物可降解性，作为采样管的原料之一，利于对环境的保护。聚丙烯的机械性能较好，能够使采样管保持良好的机械强度。甘蔗渣、椰壳纤维中含有纤维，应用到采样管的原料中，不仅做到废物利用，节约成本，而且能够提高采样管的机械性能，甘蔗渣和椰壳纤维均为可降解材料，也增强了采样管的可降解性。聚己内酯具有生物可降解性，也具有良好的生物相容性，应用到采样管的原料中，能够加快采样管的降解，利于保护环境。降解添加剂更能够加快采样管的降解速度，减少对环境的污染。
8.壳聚糖-淀粉共聚物为壳聚糖和淀粉的混合物，壳聚糖具有良好的生物可降解性，在自然环境中能够完全降解，利于对环境的保护。淀粉也具有生物可降解性，通过与壳聚糖的协同作用，更加能够提高聚丙烯的降解速度，利于对环境的保护。具体的，壳聚糖-淀粉共聚物首先被自然界中的微生物释放的酶分解，使采样管呈多孔状，使采样管的表面积增加，从而为酶提供有利的条件，然后，采样管中的高聚合物能够和土壤中的金属盐发生反应，生
成过氧化物，并切断高分子链，使高聚合物的分子量变小，随着分子量越来越小，直到能够被细菌或酶分解，最后生成二氧化碳和水，增强采样管的可降解性。
9.作为优选：其包括以下重量份的原料：聚乳酸22-40份、聚丙烯12-18份、壳聚糖-淀粉共聚物17-20份、甘蔗渣7-10份、椰壳纤维7-10份、聚己内酯8-12份、降解添加剂3.75-5份、增塑剂3-5份、固化剂3-5份、乙醇25-50份。
10.通过采用上述技术方案，通过对聚乳酸、聚丙烯、壳聚糖-淀粉共聚物、甘蔗渣、椰壳纤维、聚己内酯、降解添加剂、增塑剂、固化剂的重量配比进行优化，更加能够增强采样管的可降解性。
11.作为优选：所述壳聚糖-淀粉共聚物重量、聚乳酸和聚丙烯总重量的配比为1：(2-3)。
12.壳聚糖-淀粉共聚物添加量过少时，不能较好的增强采样管的可降解性；壳聚糖-淀粉共聚物的亲水性较强，添加量过多，会导致不能较好的分散在采样管的原料中，容易产生团聚，造成应力集中，会对采样管的机械性能造成影响，还会影响采样管的可降解性。通过采用上述技术方案，当壳聚糖-淀粉共聚物的添加量在上述范围时，能够使采样管保持良好的机械性能和可降解性。
13.作为优选：所述降解添加剂为聚乙烯醇和纳米二氧化钛，且聚乙烯醇和纳米二氧化钛的重量配比为2:1。
14.通过采用上述技术方案，聚乙烯醇具有良好的生物降解性，且与高聚合物分子的相容性较好，能够均匀分散在采样管的原料中，加快采样管的降解速度。纳米二氧化钛具有光催化降解性，能够依靠日光照射高分子材料进行自由基的降解反应，能够使采样管在受到日光时，引发纳米二氧化钛的光催化作用，侵袭高聚合物分子，进而使高聚合物分子的分子量下降，最终被分解为二氧化碳和水。
15.作为优选：所述降解添加剂和聚丙烯的重量配比为1：(3-4)。
16.降解添加剂的添加量过少时，在采样管使用完毕后，不能较好的对采样管进行降解；降解添加剂的添加量过多后，会导致降解添加剂中的纳米二氧化钛过多，容易对采样管的存储使用过程造成影响。通过采用上述技术方案，当降解添加剂的添加量在上述范围时，能够增强采样管的可降解性。
17.作为优选：所述壳聚糖-淀粉共聚物采用以下方法制备：将淀粉放在水中，搅拌均匀，糊化，得到淀粉溶液；将壳聚糖放入乙酸溶液中，搅拌均匀，得到壳聚糖溶液；将淀粉溶液和壳聚糖溶液混合，加入二乙烯基苯，搅拌均匀，静置，然后过滤，洗涤固体物，烘干，得到壳聚糖-淀粉共聚物。
18.进一步的，所述壳聚糖-淀粉共聚物采用以下方法制备：将淀粉放在水中，搅拌10-15min，在75-85℃的温度下糊化25-35min，得到淀粉溶液；将壳聚糖放入质量分数为30-40％的乙酸溶液中，搅拌10-15min，得到壳聚糖溶液；将淀粉溶液和壳聚糖溶液混合，加入二乙烯基苯，搅拌5-10min，静置1-3h，然后过滤，用水洗涤固体物3-5次，并在50-60℃的温度下干燥30-40min，得到壳聚糖-淀粉共聚物；其中，淀粉、壳聚糖、二乙烯基苯的重量配比为(8-12)：(4-6)：(1-3)，每1kg淀粉中水的添加量为2-3l，每1kg壳聚糖中乙酸溶液的添加量为4-6l。
19.通过采用上述技术方案，壳聚糖和淀粉均具有良好的生物相容性和生物可降解
性，利用上述方法对壳聚糖-淀粉共聚物进行制备，使二者更好的协同，能够促进采样管的可降解性，利于对环境的保护。
20.作为优选：所述壳聚糖-淀粉共聚物在使用前采用以下方法对其进行预处理：将壳聚糖-淀粉共聚物放入水中，搅拌均匀，得到混合液a；将十二醛放入乙醇溶液中，搅拌均匀，得到混合液b；将混合液b和混合液a混合，搅拌均匀，加入氰基硼氢化钠，搅拌均匀，静置；调ph，离心，洗涤固体物，烘干，得到预处理后的壳聚糖-淀粉共聚物。
21.进一步的，所述壳聚糖-淀粉共聚物在使用前采用以下方法对其进行预处理：将壳聚糖-淀粉共聚物放入水中，搅拌20-30min，得到混合液a；将十二醛放入质量分数为70-80％的乙醇溶液中，搅拌10-20min，得到混合液b；将混合液b和混合液a混合，搅拌5-10min，加入氰基硼氢化钠，搅拌8-12min，静置10-14h；用质量分数为30-50％的氢氧化钠溶液调ph为9，离心，用质量分数为70-80％的乙醇溶液洗涤固体物3-5次，在40-60℃的温度下干燥2-4h，得到预处理后的壳聚糖-淀粉共聚物；其中，壳聚糖-淀粉共聚物、十二醛、氰基硼氢化钠的重量配比为(8-12)：(3-5)：(2-4)，每1kg壳聚糖-淀粉共聚物中水的添加量为4-6l，每1kg十二醛中乙醇溶液的添加量为2-4l。
22.通过采用上述技术方案，壳聚糖-淀粉共聚物与聚丙烯等高聚合物的相容性较差，不能较好的分散在采样管的原料中，不能较好的增强采样管的可降解性。通过对壳聚糖-淀粉共聚物进行改性，提高壳聚糖-淀粉共聚物与高聚合物的相容性，使壳聚糖-淀粉共聚物分散的更加均匀，更有利于增强采样管的可降解性。
23.作为优选：所述聚丙烯在使用前采用以下方法对其进行预处理：将马来酸酐、聚丙烯、过氧化二异丙苯混合，搅拌均匀，熔融，挤出，造粒，得到预处理后的聚丙烯。
24.进一步的，所述聚丙烯在使用前采用以下方法对其进行预处理：将马来酸酐、聚丙烯、过氧化二异丙苯混合，搅拌20-30min，在170-190℃的温度下熔融，挤出，造粒，然后降温至22
±
4℃，得到预处理后的聚丙烯；其中，马来酸酐、聚丙烯、过氧化二异丙苯的重量配比为(2-4)：(6-8)：(1-3)。
25.通过采用上述技术方案，利用上述方法对聚丙烯进行改性，能够进一步增强壳聚糖-淀粉共聚物与聚丙烯等高聚合物的相容性，有助于壳聚糖-淀粉共聚物分散均匀，有助于增强采样管的可降解性。
26.作为优选：所述增塑剂为磷酸三甲苯酯，固化剂为二乙烯三胺。
27.通过采用上述技术方案，增塑剂和固化剂能够对采样管在制备过程中起到塑型固化的作用，便于采样管的成型。磷酸三甲苯酯、二乙烯三胺能够在降解添加剂的作用下降解，利于保护环境。
28.第二方面，本技术提供一种可降解型病毒采样管的制备方法，采用如下技术方案：一种可降解型病毒采样管的制备方法，包括如下步骤：s1：将聚丙烯、壳聚糖-淀粉共聚物、甘蔗渣、椰壳纤维混合，搅拌均匀，得到混合物a；s2：将聚乳酸和聚己内酯加入混合物a中，混匀，得到混合物b；s3：将降解添加剂、增塑剂、固化剂加入混合物b中，混匀，加热注塑，冷却成型，制得病毒采样管。
29.进一步的，一种可降解型病毒采样管的制备方法，包括如下步骤：s1：将聚丙烯、壳聚糖-淀粉共聚物、甘蔗渣、椰壳纤维混合，搅拌15-25min，得到混合物a；s2：将聚乳酸和聚己内酯加入混合物a中，搅拌30-40min，得到混合物b；s3：将降解添加剂、增塑剂、固化剂加入混合物b中，搅拌30-40min，升温至240-260℃，注入模具中，然后降温至22
±
4℃，拆模，制得病毒采样管。
30.通过采用上述技术方案，首先将聚丙烯、壳聚糖-淀粉共聚物、甘蔗渣、椰壳纤维进行混合，使壳聚糖-淀粉共聚物与聚丙烯混合的更加均匀，甘蔗渣和椰壳纤维能够增强采样管的机械性能，再将聚乳酸和聚己内酯加入，最后将降解添加剂、增塑剂、固化剂加入，便于各原料之间混合的更加均匀，便于采样管的制备，同时便于提高采样管的可降解性。
31.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1、由于本技术中采用壳聚糖-淀粉共聚物，增强了聚丙烯的可降解性，再通过与其他可降解原料之间的协同作用，增强了采样管的可降解性，利于对环境的保护，可使病毒采样管的25d降解率达到97.9％、150d降解率达到99.8％。
32.2、本技术中优选对壳聚糖-淀粉共聚物进行预处理，能够增强壳聚糖-淀粉共聚物与聚丙烯等高聚合物的相容性，提高壳聚糖-淀粉共聚物的分散性，进一步增强采样管的可降解性，可使病毒采样管的25d降解率达到97.9％、150d降解率达到99.8％。
33.3、本技术中优选甘蔗渣、椰壳纤维，甘蔗渣和椰壳纤维属于废物利用，节约资源，降低生产成本，不仅具有良好的机械强度，能够增强采样管的机械强度，而且二者还均为可降解材料，能够增强采样管的可降解性，可使病毒采样管的断裂强度达到4.8n/mm2、拉伸强度达到5.0n/mm2。
具体实施方式
34.以下结合具体内容对本技术作进一步详细说明。
35.原料聚乳酸平均分子量为10000，且选自重庆渝偲医药科技有限公司；聚丙烯平均分子量为1500，成型收缩率为1.0-2.5％，且选自上海普利特复合材料股份有限公司；甘蔗渣平均长度为5mm，且选自广西秋名山农业发展有限公司；椰壳纤维平均长度为5mm，且选自天津卫嘉化学制品有限公司；聚己内酯平均分子量为6500，且选自上海一伦塑化有限公司；壳聚糖为食品级，且选自合肥盛润生物制品有限公司；淀粉为马铃薯淀粉，且选自山东鑫舜捷化工科技有限公司；二乙烯基苯选自山东多聚化学有限公司；十二醛选自济南汇锦川化工有限公司；氰基硼氢化钠选自武汉华翔科洁生物技术有限公司；马来酸酐选自济南豪坤化工有限公司；过氧化二异丙苯选自山东开普勒生物科技有限公司；聚乙烯醇为2488，且选自晋州市启大化工科技有限公司；纳米二氧化钛选自河北科旭建材有限公司；磷酸三甲苯酯选自山东国化化学有限公司；二乙烯三胺选自武汉吉业升化工有限公司。
36.制备例制备例1一种壳聚糖-淀粉共聚物，其采用以下方法制备：将10kg淀粉放在25l水中，搅拌12min，在80℃的温度下糊化30min，得到淀粉溶液；
将5kg壳聚糖放入25l质量分数为35％的乙酸溶液中，搅拌13min，得到壳聚糖溶液；将淀粉溶液和壳聚糖溶液混合，加入2kg二乙烯基苯，搅拌8min，静置2h，然后过滤，用水洗涤固体物4次，并在55℃的温度下干燥35min，得到壳聚糖-淀粉共聚物。
37.制备例2一种壳聚糖-淀粉共聚物，其与制备例1的区别之处在于，制备例2中未添加二乙烯基苯，其余均与制备例1相同。实施例
38.实施例1一种可降解型病毒采样管，其原料配比见表1所示。
39.其中增塑剂为磷酸三甲苯酯，固化剂为二乙烯三胺。
40.一种可降解型病毒采样管的制备方法，包括如下步骤：s1：将聚丙烯、采用制备例1制备得到的壳聚糖-淀粉共聚物、甘蔗渣、椰壳纤维混合，搅拌20min，得到混合物a；s2：将聚乳酸和聚己内酯加入混合物a中，搅拌35min，得到混合物b；s3：将降解添加剂、增塑剂、固化剂加入混合物b中，搅拌35min，升温至250℃，注入模具中，然后降温至26℃，拆模，制得病毒采样管。
41.实施例2-5一种可降解型病毒采样管，其和实施例1的区别之处在于，病毒采样管的原料配比不同，其原料配比见表1所示。
42.表1实施例1-5病毒采样管中各原料掺量(单位：kg)实施例6-9一种可降解型病毒采样管，其和实施例3的区别之处在于，病毒采样管的原料配比不同，其原料配比见表2所示。
43.表2实施例6-9病毒采样管中各原料掺量(单位：kg)
实施例10-13一种可降解型病毒采样管，其和实施例7的区别之处在于，病毒采样管的原料配比不同，其原料配比见表3所示。
44.表3实施例10-13病毒采样管中各原料掺量(单位：kg)实施例14一种可降解型病毒采样管，其和实施例12的区别之处在于，病毒采样管原料中的壳聚糖-淀粉共聚物采用制备例2制备得到。
45.实施例15一种可降解型病毒采样管，其和实施例12的区别之处在于，病毒采样管原料中的壳聚糖-淀粉共聚物在使用前采用以下方法对其进行预处理：将18kg壳聚糖-淀粉共聚物放入90l水中，搅拌25min，得到混合液a；将7.2kg十二醛放入21.6l质量分数为75％的乙醇溶液中，搅拌15min，得到混合液b；将混合液b和混合液a混合，搅拌8min，加入5.4kg氰基硼氢化钠，搅拌10min，静置12h；用质量分数为40％的氢氧化钠溶液调ph为9，离心，用质量分数为75％的乙醇溶液洗涤固体物4次，在50℃的温度下干燥3h，得到预处理后的壳聚糖-淀粉共聚物。
46.实施例16一种可降解型病毒采样管，其和实施例15的区别之处在于，病毒采样管原料中的
聚丙烯在使用前采用以下方法对其进行预处理：将6.5kg马来酸酐、15kg聚丙烯、4.3kg过氧化二异丙苯混合，搅拌25min，在180℃的温度下熔融，挤出，造粒，然后冷却到26℃，得到预处理后的聚丙烯。
47.对比例对比例1一种可降解型病毒采样管，其和实施例1的区别之处在于，病毒采样管的原料中用壳聚糖等量替换壳聚糖-淀粉共聚物。
48.对比例2一种可降解型病毒采样管，其和实施例1的区别之处在于，病毒采样管的原料中用淀粉等量替换为壳聚糖-淀粉共聚物。
49.对比例3一种可降解型病毒采样管，其和实施例1的区别之处在于，病毒采样管的原料中用乙醇等量替换降解添加剂。
50.对比例4一种可降解型病毒采样管，其和实施例1的区别之处在于，病毒采样管的原料中用聚乙烯醇等量替换降解添加剂。
51.对比例5一种可降解型病毒采样管，其和实施例1的区别之处在于，病毒采样管的原料中用纳米二氧化钛等量替换降解添加剂。
52.对比例6一种可降解型病毒采样管，其和实施例1的区别之处在于，病毒采样管的原料中用甘蔗渣等量替换椰壳纤维。
53.对比例7一种可降解型病毒采样管，其和实施例1的区别之处在于，病毒采样管的原料中用椰壳纤维等量替换甘蔗渣。
54.性能检测试验对实施例1-16和对比例1-7的可降解型病毒采样管进行下述性能检测：断裂强度：依据gb/t8804.3-2003《热塑性塑料管材拉伸性能测定》对病毒采样管进行拉伸强度的检测，检测结果如表4所示。
55.拉伸强度：依据gb/t8804.3-2003《热塑性塑料管材拉伸性能测定》对病毒采样管进行拉伸强度的检测，检测结果如表4所示。
56.降解率：依据gb/t20197-2006《降解塑料的定义、分类、标志和降解性能要求》对病毒采样管进行降解率的检测，检测结果如表4所示。
57.表4检测结果
结合实施例1-16和对比例1-7可以看出，本技术的病毒采样管，通过原料之间的协同作用，增强了病毒采样管的可降解性、断裂强度和拉伸强度。其中，25d降解率为84.8-97.9％、150d降解率为86.2-99.8％、断裂强度为4.0-4.8n/mm2、拉伸强度为3.9-5.0n/mm2。
58.结合实施例1和对比例1、2可以看出，实施例1中的25d降解率为85.5％、150d降解率为89.7％，优于对比例1-2，表明病毒采样管的原料中添加壳聚糖-淀粉共聚物更为合适，通过壳聚糖和淀粉之间的协同作用，更能够增强病毒采样管的可降解性，利于对环境的保护。
59.结合实施例1和对比例3-5可以看出，实施例1中的断裂强度为4.0n/mm2、拉伸强度为3.9n/mm2，优于对比例3，表明病毒采样管的原料中添加降解添加剂更为合适，通过聚乙烯醇和纳米二氧化钛之间的协同作用，更能够提高病毒采样管的可降解性。
60.结合实施例1和对比例4-5可以看出，实施例1中的断裂强度为4.0n/mm2、拉伸强度为3.9n/mm2，优于对比例6-7，表明病毒采样管的原料中添加甘蔗渣和椰壳纤维更为合适，通过两者之间的协同作用，更能够提高病毒采样管的机械性能。
61.结合实施例1-5可以看出，实施例3中的25d降解率为90.0％、150d降解率为91.7％，优于其他实施例，表明实施例3中的壳聚糖-淀粉共聚物的添加量更为合适，通过壳聚糖和淀粉之间的协同作用，能够增强病毒采样管的可降解性。
62.结合实施例6-9可以看出，实施例7中的25d降解率为93.1％、150d降解率为94.6％，优于其他实施例，表明实施例7中降解添加剂的添加量更为合适，能够加快病毒采样管的降解速度，从而提高病毒采样管的可降解性。
63.结合实施例10-13可以看出，实施例12中的25d降解率为96.0％、150d降解率为98.5％、断裂强度为4.5/mm2、拉伸强度为4.7n/mm2，优于其他实施例，表明实施例12中的甘蔗渣、椰壳纤维的添加量更为合适，能够提高病毒采样管的断裂强度和拉伸强度，从而提高病毒采样管的机械性能。
64.结合实施例1和实施例14可以看出，实施例1中的25d降解率为85.5％、150d降解率为89.7％，优于实施例14，表明壳聚糖-淀粉共聚物采用制备例1制备更为合适，能够使病毒采样管表现出更优的可降解性。
65.结合实施例12和实施例15可以看出，实施例15中的25d降解率为96.1％、150d降解率为98.7％，优于实施例12，表明壳聚糖-淀粉共聚物在使用之前对其进行预处理更为合适，能够使其分散的更加均匀，更有助于增强病毒采样管的可降解性。
66.结合实施例15和实施例16可以看出，实施例16中的25d降解率为97.9％、150d降解率为99.8％，优于实施例15，表明聚丙烯在使用之前对其进行预处理更为合适，能够增强聚丙烯与壳聚糖-淀粉共聚物之间的相容性，更有助于增强病毒采样管的可降解性。
67.上述具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。