[发明专利]一种提高丁基橡胶表面疏水性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物材料表面改性，提供了一种提高丁基橡胶或卤化丁基橡胶表面疏水性的方法。

背景技术

丁基橡胶（IIR），以其高弹性、物理和化学性能优良、在高温下灭菌稳定、药品的相容性好等特点以及独有的气密性而在医药包装领域得到广泛应用。在药用胶塞制造行业，丁基橡胶和卤化丁基橡胶占有突出的地位。采用丁基橡胶的医用胶塞不仅保障了药品的质量，提高了药品的安全性，同时也省去了天然橡胶生产所需的垫加绦纶膜工序、烫蜡工序。

丁基橡胶胶塞在医用胶塞领域有其独特的地位，但仍然存在一定的问题。胶塞与药品直接接触，胶塞内橡胶助剂可能会与药液发生吸附交互扩散作用。虽然丁基橡胶的化学稳定性很好，仍存在因为配方浓度梯度、原材料等的因素，导致胶塞在药品封装后被药物浸提，胶塞内的低分子物质会缓慢地向外渗出，存在污染药品或降低药效的隐患。同时，药物也可能会吸附到胶塞材料上，降低药物实际浓度和疗效。

提高橡胶表面疏水性可以有效提高橡胶基体表面惰性。采用增加表面惰性的方法，可在橡胶与含水溶剂之间形成阻隔，防止药物与橡胶直接接触。

CN2576634Y公开了一种镀膜橡胶瓶塞，镀膜部位包括塞冠、塞颈、内孔，胶塞外层（非药物接触部位）没有镀膜。采用硅油、PU、PP、PE、PVC、PTFE、抗菌复合材料等喷涂在胶塞表面，采取双面或单面喷涂，使镀膜能粘合在胶塞表面。此方法是物理方法来对橡胶瓶塞表面进行改性，虽然避免了胶塞与药液的直接接触，但涂层不稳定、易脱落。脱落的涂层颗粒会污染药液。

CN103059331A报道了一种氟橡胶的表面处理方法。将氟橡胶经浸泡溶胀后，浸泡在表面处理液中，经过干燥得到产品，实现在橡胶表面镀膜厚度的可控性，处理液氟橡胶硫化溶液为单一溶液，后续处理工艺简单。但此方法也是物理处理的方式来改进橡胶表面。经过与药液长时间的接触，浸泡液可能会存在残留与溶出，造成对药液的二次污染。

WO2013125415A1公开了一种利用二氧化硅改性天然橡胶胶乳的办法。将烷基硅氧烷通过聚合方法与天然橡胶中乙烯基单元结合。但此方法适用于在橡胶未成型阶段的胶塞加工过程，聚合制备加工工艺复杂。同时改性橡胶基体整体也对原料造成一定程度上的浪费。丁基橡胶等丁基类饱和橡胶并不适应于此种方法。

专利TW201219595采用硅油涂覆胶塞，改善胶塞表面润滑性，具有硅油涂层的材料与未涂覆的基材相比，具有较小的绝对粗糙度。专利CN2576634Y中提到，在胶塞上使用硅油涂覆镀膜，可以提高胶塞的润滑性能，减少了胶塞与设备间的摩擦系数，有利于胶塞包装密封药物生产过程的快速进行。这两款专利涉及对胶塞表面涂覆硅油，也是在胶塞表面形成物理涂层，硅油脱落可能污染药物。

目前，对于导致胶塞在药品封装后被药物浸提，胶塞内的低分子物质会缓慢地向外渗出，或污染药品或降低药效的问题，依然需要找到可靠、易于实现的解决方法。提高橡胶表面疏水性的方法是解决问题的根本途径。

由于丁基橡胶与卤化丁基橡胶的饱和特性，双键含量较少，异戊二烯结构单元的添加量仅占到体系的0.5%～4%，其活性点少，较难引发接枝。本发明采用便捷、低成本的紫外光照射引发接枝的方法，有效地提高了接枝的可行性，得到表面接枝疏水聚合物的化学键合涂层，提高橡胶表面疏水性。本发明的方法可有效避免橡胶与药液直接接触，从而减少了因为橡胶密封材料而带来的用药安全隐患。同时，接枝改性可降低胶塞的表面粗糙度和摩擦阻力，有利于提高胶塞包装密封药液时的生产运行速度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的技术问题，提供一种通过仅在胶塞表面发生的化学键合构筑接枝层取代传统的物理涂覆手段，以此用来提高橡胶表面疏水性。

本发明通过采用紫外光光照射引发的方法，将疏水单体接枝在橡胶表面，得到表面接枝疏水聚合物的化学键合涂层，提高橡胶表面疏水性。

紫外光照射引发聚合法是在保证制品或者材料基体性能不发生改变的同时，对材料表面实施改性。它的聚合机理是自由基聚合机理。长波紫外光(300 nm～400 nm)不为高分子材料所吸收，却能被光引发剂吸收而引发反应。本发明采用含氟类、含硅类疏水改性单体直接接枝法对丁基橡胶和卤化丁基橡胶材料进行表面疏水改性。

本发明通过以下技术方案实施得到：

（1）将胶材置于密封环境中，进行抽真空处理，通入N₂气，重复此步骤3次，最后通N₂ 持续5～30min。将疏水性含硅或含氟单体与光引发剂混合均匀的溶液涂覆在胶材表面。光引发剂用量为反应单体质量的1％～5%。