一种药物封装用水性VC胶及其制备方法与流程

一种药物封装用水性vc胶及其制备方法
技术领域
1.本发明属于新材料领域，具体涉及一种药物封装用水性vc胶及其制备方法。


背景技术：

2.胶囊类和片剂类药物基本都是采用tpt药用铝箔与pvc/pvdc板材封装而成。在封装前，需要在tpt药用铝箔表面涂布一层胶粘剂，再通过热压的方式将tpt药用铝箔和pvc/pvdc板材粘合在一起，此时胶粘剂起着粘接的作用；热封后，该胶粘剂又起着密封的作用，以保护药物。该胶粘剂在行业内称之为vc胶。截至目前，世界范围内的vc胶都是以酯类(乙酸乙酯或乙酸丁酯)和酮类(丙酮或丁酮)为溶剂的。在涂布使用vc胶的过程中，通过加热烘道和鼓风将大量的酯类和酮类溶剂排放到空气中，造成有机挥发物(vocs)的排放严重超标，严重污染了大气环境。目前，世界各国针对化学材料所含有机挥发物(vocs)的排放量制定了严格的限量标准。我国是药物制造、封装及消费大国，保护环境，节能减排更是责无旁贷。在新材料领域，研究与开发环境友好型高分子材料已是当务之急。
3.合成水溶性高分子材料、或者使高分子材料水性化，是实现环境友好型高分子材料的方向之一。据了解，在vc胶领域，世界化工巨头——德国巴斯夫公司也在积极开发水性vc胶，从2019年开始，在中国多家药包企业试用，均未获得通过。国内也有多家企业研发水性vc胶多年，仍没有合格的产品上市。基于此，武汉弘毅共聚新材料科技有限公司于2019年12月正式立项研究与开发水性vc胶。经过研发团队的技术攻关，于2021年5月完成了实验室小试和中试，以现行的国家/行业标准《ybb00152002-2015》进行检验，并取得了第三方《检验报告》，全部技术指标符合规定；2021年10月18日，《药品包装材料与药品相容性试验》结果出炉，全部生物化学指标为合格。截止目前，该技术成果成为全球唯一一款可上市的水性vc胶产品。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种药物封装用水性vc胶的制备方法，其主要解决了现有vc胶产品所存在的热粘冷脆问题以及在制备或使用过程中对环境不够友好等不足。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种药物封装用水性vc胶，其由如下重量百分数的各原料制成：
[0006][0007]
其中所述丙烯酸酯乳液的乳胶粒为具有软核硬壳核壳结构的聚合物，构成所述乳胶粒硬壳的聚合物链段上具有含环氧基团的侧链。
[0008]
具体的，所述丙烯酸酯乳液的软核聚合成型时用到的各单体及相应的重量份数如下：丙烯酸丁酯32-33份、丙烯酸羟乙酯1.1-1.3份、甲基丙烯酸甲酯11.5-12.5份、醋酸乙烯酯5.5-6.5份；所述丙烯酸酯乳液的硬壳聚合成型时用到的各单体及相应的重量份数如下：丙烯酸丁酯21-22份、丙烯酸羟乙酯4.5-5.5份、甲基丙烯酸甲酯44-46份、醋酸乙烯酯5.5-6.5份、丙烯酸2.2-2.6份、丙烯酸缩水甘油酯9.5-10.5份。
[0009]
具体的，所述氨水的浓度为20-25wt％。
[0010]
具体的，所述硅溶胶为纳米二氧化硅水分散体，固含量为30-40％。
[0011]
具体的，所述聚乙烯蜡乳液的ph值为8-9，固含量为30-40％。
[0012]
具体的，所述流平剂为改性有机硅氧烷，所述消泡剂为矿物油，所述润湿剂为两亲性化合物，所述增稠剂为缔合型聚合物树脂。
[0013]
具体的，所述水溶性增粘树脂为可溶于水的聚合物树脂，聚合物树脂的分子结构中含有羟基、羧基和/或氨基。
[0014]
具体的，所述水溶性增粘树脂为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羟基纤维素钠和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种或多种。
[0015]
本发明还提供了上述药物封装用水性vc胶的制备方法，其包括如下步骤：
[0016]
s1.制备具备软核硬壳核壳结构的丙烯酸酯乳液备用；
[0017]
s2.按计量向反应容器中加入丙烯酸酯乳液，然后依次按计量加入氨水和去离子水，搅拌0.5-1h；
[0018]
s3.再依次按计量加入硅溶胶、聚乙烯蜡乳液、水溶性增粘树脂，搅拌共混1-2h；
[0019]
s4.最后，再依次按计量加入流平剂、消泡剂、润湿剂和增稠剂，搅拌混合1-2h，即得所述药物封装用水性vc胶。
[0020]
具体的，s1中具有核壳结构的丙烯酸乳液包括如下制备步骤：
[0021]
1)向带有搅拌的容器中依次加入16份去离子水，0.2份吐温-80和0.2份十二烷基苯磺酸钠，启动搅拌，在≥600r/min的转速下，再依次加入丙烯酸丁酯32-33份、丙烯酸羟乙酯1.1-1.3份、甲基丙烯酸甲酯11.5-12.5份、醋酸乙烯酯5.5-6.5份，搅拌混合0.5小时，得到预乳化的核单体乳化液，装入恒压滴液漏斗备用；
[0022]
2)向带有搅拌的容器中依次加入27份去离子水，0.4份吐温-80和0.2份十二烷基苯磺酸钠，开动搅拌，在≥600r/min的转速下，再依次加入丙烯酸丁酯21-22份、丙烯酸缩水甘油酯9.5-10.5份、丙烯酸2.2-2.6份、丙烯酸羟乙酯4.5-5.5份、甲基丙烯酸甲酯44-46份、醋酸乙烯酯5.5-6.5份，搅拌混合0.5小时，得到壳单体乳化液，装入恒压滴液漏斗备用；
[0023]
3)称取过硫酸铵7份和去离子水109份，加入200ml的烧杯，搅拌溶解，得到引发剂溶液116份，装入恒压滴液漏斗备用；
[0024]
4)向带有搅拌的三口烧瓶中加入60份去离子水，0.2份吐温-80，0.1份十二烷基苯磺酸钠，搅拌溶解，升温至80℃；
[0025]
5)在80℃下，开始滴加全部的核单体乳化液和引发剂溶液37份，2h滴加完毕，保温反应1h；
[0026]
6)然后滴加全部的壳单体乳化液和引发剂溶液79份，4h滴加完毕，再保温反应1h；
[0027]
7)降温至40℃下，加入氨水3.8份，中和反应0.5h，即得具有核壳结构的丙烯酸酯乳液。
[0028]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0029]
本发明提供的药物封装用水性vc胶是以水为溶剂，绿色环保、对环境友好，有利于节能减排和促进产业升级；所用聚合物树脂为自制的核壳结构的丙烯酸酯乳液，成膜后软而不粘，解决了传统丙烯酸酯类聚合物热粘冷脆的问题；所有水溶性增粘树脂可与丙烯酸树脂形成分子间氢键，提高了材料的稳定性、耐热性、阻隔性和粘接强度；所选水溶性增粘树脂，在加热的条件下可与丙烯酸酯乳液分子结构中的环氧基团发生开环反应，形成交联网状结构，从而提高了材料的耐热性、粘接强度和阻隔性能,本发明可应用于药用铝箔与pvc/pvdc板材的热封。
附图说明
[0030]
图1为本发明制备的丙烯酸酯乳液的乳胶粒核结构聚合物链段分子结构示意图；
[0031]
图2为本发明制备的丙烯酸酯乳液的乳胶粒壳结构聚合物链段分子结构示意图；
[0032]
图3为本发明制备的丙烯酸酯乳液的乳胶粒核壳结构示意图。
具体实施方式
[0033]
以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0034]
为免赘述以下各实施例中用到的药品原料若无特别说明则均为市售产品，用到的方法若无特别说明则均为本领域的常规方法。
[0035]
以下实施例中用到的具有核壳结构的丙烯酸酯乳液均通过如下方法制备得到：
[0036]
1)向带有搅拌的容器中依次加入16g去离子水，0.2g吐温-80和0.2g十二烷基苯磺
酸钠，启动搅拌，在≥600r/min的转速下，再依次加入丙烯酸丁酯32.4g,丙烯酸羟乙酯1.2g,甲基丙烯酸甲酯12g，醋酸乙烯酯6g，搅拌混合0.5小时，得到预乳化的核单体乳化液68g，装入恒压滴液漏斗备用；
[0037]
2)向带有搅拌的容器中依次加入27g去离子水，0.4g吐温-80和0.2g十二烷基苯磺酸钠，开动搅拌，在≥600r/min的转速下，再依次加入丙烯酸丁酯21.2g，丙烯酸缩水甘油酯10g,丙烯酸2.4g,丙烯酸羟乙酯4.8g,甲基丙烯酸甲酯45g，醋酸乙烯酯6g，搅拌混合0.5小时，得到壳单体乳化液117g，装入恒压滴液漏斗备用；
[0038]
3)称取过硫酸铵7g和去离子水109g，加入200ml的烧杯，搅拌溶解，得到引发剂溶液116g，装入恒压滴液漏斗备用；
[0039]
4)向带有搅拌的三口烧瓶中加入60g去离子水，0.2g吐温-80，0.1g十二烷基苯磺酸钠，搅拌溶解，升温至80℃；
[0040]
5)在80℃下，开始滴加核单体乳化液68g和引发剂溶液37g，2h滴加完毕，保温反应1h；
[0041]
6)然后滴加壳单体乳化液117g和引发剂溶液79g，4h滴加完毕，再保温反应1h；
[0042]
7)降温至40℃以下，加入氨水3.8g，中和反应0.5h，得到核壳结构的丙烯酸酯乳液365.1g。
[0043]
该丙烯酸酯乳液的乳胶粒为具有软核硬壳核壳结构的聚合物，构成所述乳胶粒硬壳的聚合物链段上具有含环氧基团的侧链。
[0044]
以下实施例中用到的硅溶胶是经过改性的二氧化硅水分散体，呈弱碱性(ph＝8)，可提高材料的硬度和耐温性，其固含量在30-40％之间；所述聚乙烯蜡乳液也即蜡乳液，可提高材料的初粘力，改善材料的表面性能，防止反粘；所述流平剂为改性有机硅氧烷，用于改善水性胶粘剂的流平性能；所述消泡剂为改性矿物油类物质，具有抑制气泡产生的能力，用于水性胶粘剂的动态消泡；所述润湿剂是一类两亲性化合物，既可以溶于水性体系，也可以溶于油性体系，具有较强的乳化或驱油效果,可提高乳液在所涂布的基材表面铺展性能，可防止乳液收缩形成橘皮或缩孔；所述增稠剂是一类缔合型聚合物树脂，可与乳液分子间形成较多的氢键，从而提高表观粘度。其作用在于防止水性vc胶因粘度偏低，上机涂布量太少而形成水纹印，导致涂布不均。
[0045]
实施例1
[0046]
一种药物封装用水性vc胶，其内各组分按重量分数(wt.％)计：
[0047][0048]
本发明的一种药物封装用水性vc胶的制备方法，其制备过程如下：称取丙烯酸酯乳液67g，加入到250ml的不锈钢料筒；依次加入氨水0.5g和去离子水18,搅拌混合0.5-1小时；再依次加入硅溶胶5g、聚乙烯蜡乳液4g和聚乙烯醇4.7g，搅拌共混1-2小时；最后加入有机硅流平剂0.2g、矿物油消泡剂0.2g、润湿剂0.1g和缔合型增稠剂0.3g，搅拌混合1-2小时，得到一种药物封装用水性vc胶。
[0049]
实施例1材料性能测试结果：
[0050][0051][0052]
实施例2
[0053]
一种药物封装用水性vc胶，其内各组分按重量分数(wt.％)计：
[0054][0055]
本发明的一种药物封装用水性vc胶的制备方法，其制备过程如下：称取丙烯酸酯乳液67g，加入到250ml的不锈钢料筒；依次加入氨水0.5g和去离子水18,搅拌混合0.5-1小时；再依次加入硅溶胶5g、聚乙烯蜡乳液4g和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物4.7g，搅拌共混1-2小时；最后加入有机硅流平剂0.2g、矿物油消泡剂0.2g、润湿剂0.1g和缔合型增稠剂0.3g，搅拌混合1-2小时，得到一种药物封装用水性vc胶。
[0056]
实施例2材料性能测试结果：
[0057][0058][0059]
实施例3
[0060]
一种药物封装用水性vc胶，其内各组分按重量分数(wt.％)计：
[0061][0062]
本发明的一种药物封装用水性vc胶的制备方法，其制备过程如下：称取丙烯酸酯乳液67g，加入到250ml的不锈钢料筒；依次加入氨水0.5g和去离子水18,搅拌混合0.5-1小时；再依次加入硅溶胶5g、聚乙烯蜡乳液4g和聚丙烯酰胺4.7g，搅拌共混1-2小时；最后加入有机硅流平剂0.2g、矿物油消泡剂0.2g、润湿剂0.1g和缔合型增稠剂0.3g，搅拌混合1-2小时，得到一种药物封装用水性vc胶。
[0063]
实施例3材料性能测试结果：
[0064][0065][0066]
实施例4
[0067]
一种药物封装用水性vc胶，其内各组分按重量分数(wt.％)计：
[0068][0069]
本发明的一种药物封装用水性vc胶的制备方法，其制备过程如下：称取丙烯酸酯乳液67g，加入到250ml的不锈钢料筒；依次加入氨水0.5g和去离子水18,搅拌混合0.5-1小时；再依次加入硅溶胶5g、聚乙烯蜡乳液4g和羟乙基纤维素钠4.7g，搅拌共混1-2小时；最后加入有机硅流平剂0.2g、矿物油消泡剂0.2g、润湿剂0.1g和缔合型增稠剂0.3g，搅拌混合1-2小时，得到一种药物封装用水性vc胶。
[0070]
实施例4材料性能测试结果：
[0071][0072][0073]
实施例5
[0074]
一种药物封装用水性vc胶，其内各组分按重量分数(wt.％)计：
[0075][0076]
本发明的一种药物封装用水性vc胶的制备方法，其制备过程如下：称取丙烯酸酯乳液67g，加入到250ml的不锈钢料筒；依次加入氨水0.5g和去离子水18,搅拌混合0.5-1小时；再依次加入硅溶胶5g、聚乙烯蜡乳液4g、聚乙烯醇2.7g和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2g，搅拌共混1-2小时；最后加入有机硅流平剂0.2g、矿物油消泡剂0.2g、润湿剂0.1g和缔合型增稠剂0.3g，搅拌混合1-2小时，得到一种药物封装用水性vc胶。
[0077]
实施例5材料性能测试结果：
[0078][0079][0080]
对比例
[0081]
一种药物封装用水性vc胶，其内各组分按重量分数(wt.％)计：
[0082][0083]
本发明的一种药物封装用水性vc胶的制备方法，先合成一种非核壳结构的丙烯酸酯乳液。所述丙烯酸酯乳液合成步骤如下：
[0084]
1)向带有搅拌的容器中依次加入43g去离子水，0.6g吐温-80和0.4g十二烷基苯磺酸钠，启动搅拌，在≥600r/min的转速下，再依次加入丙烯酸丁酯53.6g,丙烯酸羟乙酯6g,甲基丙烯酸甲酯57g，醋酸乙烯酯12g，丙烯酸缩水甘油酯10g,丙烯酸2.4g，搅拌混合1小时，得到预乳化的单体乳化液185g，装入恒压滴液漏斗备用；
[0085]
2)称取过硫酸铵7g和去离子水109g，加入200ml的烧杯，搅拌溶解，得到引发剂溶液116g，装入恒压滴液漏斗备用；
[0086]
3)向带有搅拌的三口烧瓶中加入60g去离子水，0.2g吐温-80，0.1g十二烷基苯磺酸钠，搅拌溶解，升温至80℃；
[0087]
4)在80℃下，开始滴加单体乳化液和引发剂溶液，4h滴加完毕，保温反应2h；
[0088]
5)降温至40℃以下，加入氨水3.8g，中和反应0.5h，得到非核壳结构的丙烯酸酯乳液365.1g。
[0089]
所述一种药物封装用水性vc胶的制备方法，其制备过程如下：
[0090]
称取非核壳结构的丙烯酸酯乳液67g，加入到250ml的不锈钢料筒；依次加入氨水0.5g和去离子水18,搅拌混合0.5-1小时；再依次加入硅溶胶5g、聚乙烯蜡乳液4g、聚乙烯醇2.7g和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2g，搅拌共混1-2小时；最后加入有机硅流平剂0.2g、矿物油消泡剂0.2g、润湿剂0.1g和缔合型增稠剂0.3g，搅拌混合1-2小时，得到一种药物封装用水性vc胶。
[0091]
对比例材料性能测试结果：
[0092]
测试项目测试方法测试结果外观观察法乳白色液体
固含量(％)gb1725-79200433ph值gb/t23769-20098.5易氧化物含量ybb00152002-20150.9ml热封强度ybb00152002-20157-8n/15mm(pvc)破裂强度ybb00152002-2015214kpa水蒸气透过量ybb00152002-20150.2g/(
㎡
·
24h)粘度(涂4杯25℃时)36秒粒径动态光散射法1-2μm
[0093]
为了和实施例5相比较，对比例只改变了丙烯酸酯乳液种类，其他各物质及用量均和实施例5相同。从测试结果可以看出，对比例所制备的水性vc胶的热封强度为7-8n/15mm(pvc)，数据刚刚达到行业标准要求，在应用中存在一定的风险。乳液胶粒的粒径为1-2μm，成数量级的增大。乳液粘度增加至36秒(涂4杯25℃时)，不利于涂布与干燥。综上所述，用非核壳结构的丙烯酸酯乳液制备的水性vc胶性能明显下降。所以，水性vc胶的制备应该选用核壳结构的丙烯酸酯乳液。
[0094]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。