非PVC多層共擠輸液用膜結(jié)構(gòu)與阻隔性能研究

王勇祥，姜志英，惠正新（湖南新五洲醫(yī)藥包裝有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410100）

·制藥工藝·

非PVC多層共擠輸液用膜結(jié)構(gòu)與阻隔性能研究

王勇祥，姜志英，惠正新
（湖南新五洲醫(yī)藥包裝有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410100）

本論文通過測(cè)量不同厚度與不同生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的多層共擠輸液薄膜的阻隔性能，發(fā)現(xiàn)影響該薄膜的阻隔性能的主要因素為薄膜的厚度，撥膜越厚，其阻隔性能越好。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)薄膜厚度超過0.18 mm時(shí)，其水蒸氣透過量、氧氣透過量、氮?dú)馔高^量等阻隔性能指標(biāo)均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，另外隨著生產(chǎn)工藝的變化，其阻隔性能也存在著少量變化。

多層共擠膜；阻隔性能；水蒸氣透過量；氧氣透過量；氮?dú)馔高^量

輸液包裝從包裝形式上先后經(jīng)歷了玻璃瓶、塑料瓶、軟袋等包裝形式，其中軟袋包裝是目前輸液包裝最理想的包裝方式，它具有輸液安全、易運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。

全密閉式軟包裝輸液為第三代輸液形式，其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)突出，臨床在用的包裝形式有PVC和非PVC兩種，美國(guó)多采用PVC軟袋，歐洲與日本等則采用非PVC軟袋。但由于PVC需要加入大量增塑劑DEHP，而這種成份對(duì)藥物的污染非常嚴(yán)重，對(duì)人的傷害性巨大，我國(guó)已經(jīng)基本禁止此類產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售。而非PVC軟袋包裝除不含塑化劑外，比之PVC軟袋具有更好的滅菌適應(yīng)性、透明度、藥物適應(yīng)性以及阻隔性能。其安全性和環(huán)保性已經(jīng)得到大家的認(rèn)可，是國(guó)際和國(guó)內(nèi)的輸液包裝的發(fā)展趨勢(shì)。

非PVC軟袋由于選用的材質(zhì)多為聚丙烯、聚酯等惰性且環(huán)保的材質(zhì)，因此在藥物相容性方面能很好滿足包裝需求，另外為保證藥品的長(zhǎng)期儲(chǔ)存性能，要求該材質(zhì)需要較高的阻隔性能，良好的水蒸氣阻隔性能能確保藥液濃度的穩(wěn)定性，而較低的氣體透過率則能有效較低藥液長(zhǎng)期儲(chǔ)存過程中變質(zhì)的可能性。我國(guó)國(guó)家藥品監(jiān)督管理局在藥品包裝材料（容器）標(biāo)準(zhǔn)YBB00342002中提出如下要求：

表1 YBB00342002中阻隔性能要求

從上表中可以看出，多層共擠輸液用膜的短板在于氣體阻隔性能，較高的氣體透過率能加速部分不穩(wěn)定性藥物變質(zhì)，特別是一些易揮發(fā)或易氧化類藥物。影響薄膜阻隔性能的因素主要有材質(zhì)、薄膜厚度、薄膜結(jié)構(gòu)等因素。目前，國(guó)際上采用的多層共擠輸液用膜多為三層結(jié)構(gòu)與五層結(jié)構(gòu)，如德國(guó)玻利西尼公司，生產(chǎn)的APP114,美國(guó)希悅爾生產(chǎn)的M312C。其總厚度根據(jù)材質(zhì)與結(jié)構(gòu)的不同有一定差異。但決定薄膜阻隔性能大小的仍是薄膜的厚度。

我公司通過技術(shù)引進(jìn)以及自主創(chuàng)新研發(fā)了以上兩種結(jié)構(gòu)的薄膜，其中三層共擠輸液用膜是采用改性聚丙烯、SEBS等為原材料，經(jīng)過下吹水冷的方式于萬級(jí)凈化車間加工而成；五層共擠輸液用膜則是采用改性聚丙烯、乙-丙共聚樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯等原料經(jīng)過流延加工而成。

對(duì)于三層共擠輸液薄膜而言，由于其材質(zhì)多為非極性的聚丙烯，其氣體阻隔性能比五層共擠薄膜采用的聚酯、丙烯酸樹脂等差，因此本文主要考察三層共擠輸液用膜厚度與膜層結(jié)構(gòu)與其阻隔性能的關(guān)系，以便于指導(dǎo)生產(chǎn)、改進(jìn)。

表2 不同厚度薄膜的阻隔性能

1 儀器與材料

1.1 儀器

W3/030水蒸氣透過率測(cè)定儀（濟(jì)南蘭光機(jī)電）；VAC-VBS壓差法氣體透過率測(cè)定儀（濟(jì)南蘭光機(jī)電）；千分尺（上海量具刃具廠）；千分手式薄膜測(cè)厚儀（上海六菱儀器廠）。

1.2 材料

自生產(chǎn)多層共擠輸液薄膜；蒸餾水；高純氧氣；高純氮?dú)狻?/p>

2 方法與結(jié)果

按外層25%，中層45%，內(nèi)層30%的比例，模頭溫度180℃，吹漲比1:2，牽引速度20 m/min的工藝條件下生產(chǎn)不同厚度的三層共擠輸液薄膜（0.15 mm 、0.16 mm、0.17 mm、0.18 mm、0.19 mm、0.20 mm），按照YBB00342002標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定其水蒸氣透過率與氣體透過率。測(cè)試前膜材于同等條件下放置4 h以上。測(cè)量結(jié)果如下：

根據(jù)表2數(shù)據(jù)作圖，得以下兩個(gè)圖表：

圖1 不同厚度薄膜的氣體透過量

圖2 不同厚度薄膜的水蒸氣透過量

從圖中可以看出，選用的不同厚度的薄膜在水蒸氣透過量與氮?dú)馔高^量方面均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，但在氧氣透過量方面，當(dāng)薄膜厚度低于0.18 mm時(shí)即超過標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)可以得出當(dāng)薄膜越厚，其阻隔性能越好。

經(jīng)過以上實(shí)驗(yàn)我們知道：在當(dāng)前工藝條件（外層25%，中層45%，內(nèi)層30%的比例，模頭溫度180℃，吹脹比1:2，牽引速度20 m/min）下，當(dāng)薄膜厚度大于0.18 mm時(shí)，其阻隔性能能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。考慮到溫度、吹漲比、牽引比等因素的影響進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：

選定薄膜厚度為0.18 mm，在原材料不變的前提下，改變工藝條件，如改變共擠薄膜各層比例、共擠溫度、共擠速度等參數(shù)，生產(chǎn)5個(gè)樣品：

樣品2#的工藝條件為：各層比例為外層20%，中層60%，內(nèi)層20%的比例，模頭溫度180℃，吹脹比1:2，牽引速度20 m/min；

樣品3#的工藝條件為：各層比例為外層30%，中層40%，內(nèi)層30%的比例，模頭溫度180℃，吹脹比1:2，牽引速度20 m/min；

樣品4#的工藝條件為：各層比例為外層25%，中層45%，內(nèi)層30%的比例，模頭溫度200℃，吹脹比1:2，牽引速度20 m/min；

樣品4#的工藝條件為：各層比例為外層25%，中層45%，內(nèi)層30%的比例，模頭溫度200℃，吹脹比1:2，牽引速度20 m/min；

樣品5#的工藝條件為：各層比例為外層25%，中層45%，內(nèi)層30%的比例，模頭溫度200℃，吹脹比1:1.5，牽引速度20 m/min；

樣品6#的工藝條件為：各層比例為外層25%，中層45%，內(nèi)層30%的比例，模頭溫度180℃，吹脹比1:2，牽引速度30 m/min；

測(cè)量其氧氣透過量，測(cè)量數(shù)據(jù)如下：

表3 不同工藝條件下生產(chǎn)薄膜的氧氣透過率

作圖得：

從表中數(shù)據(jù)基本可以得出，當(dāng)薄膜厚度超過0.18 mm時(shí)，無論怎樣改變?cè)摫∧さ纳a(chǎn)工藝，其氧氣透過量均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

另外，試驗(yàn)中不同工藝條件下生產(chǎn)的非PVC多層共擠輸液薄膜的阻隔性能存在著小量差異，除測(cè)量誤差外，主要是由于在不同溫度、速度下生產(chǎn)的薄膜的分子結(jié)構(gòu)有差異，有的緊密，空隙率較小，透過率也相對(duì)較?。挥械姆肿娱g空隙率較大，易使氧氣、氮?dú)獾刃》肿油高^，透過率也相對(duì)偏高。但實(shí)驗(yàn)表明，它并不是影響薄膜阻隔性能的主要因素。

3 討論

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該多層共擠輸液薄膜的阻隔性能主要與薄膜厚度有關(guān)，其中氧氣透過量是限制薄膜厚度的主要因素。相對(duì)而言水蒸氣透過量與氮?dú)馔高^量則比較寬松，其主要原因可能是：對(duì)于水蒸氣透過量而言，由于生產(chǎn)該薄膜的主要原材料為聚丙烯或改性聚丙烯，它是一種非極性材料，而水是極性物質(zhì)，根據(jù)相似相容原則，該材質(zhì)與水很難相溶，水蒸氣透過只能透過薄膜間的細(xì)小縫隙滲透，因此其透過量較小。而對(duì)于氧氣透過量而言，其透過量與薄膜的分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，分子間縫隙的大小與密度決定透過量的大小，而氮?dú)庀鄬?duì)于氧氣二樣，其分子直徑較氧氣的分子直徑大，故在相同材料中，氮?dú)獾耐高^量比氧氣的小。

本次試驗(yàn)確認(rèn)當(dāng)薄膜厚度超過0.18 mm時(shí)，以聚丙烯為主要材質(zhì)的多層共擠輸液薄膜的阻隔性能基本滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，它能很好的指導(dǎo)今后的生產(chǎn)與研發(fā)。

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（本文編輯 李新剛）

Study of compositions and barrier property of multi-layer co-extrusion films used for infusion

WANG Yong-xiang,JIANG Zhi-ying,HUI Zheng-xin
(Hunan Xinwuzhou Medical Packaging Limited Liability Company,Changsha,Hunan 410100,China)

Multi-layer co-extrusion films;Barrier property;Water vapor permeance;Oxygen permeance;Nitrogen permeance

TQ460.6

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湖南省科技廳科技開發(fā)項(xiàng)目（2011WK2013）；長(zhǎng)沙市科學(xué)技術(shù)局科技開發(fā)項(xiàng)目（K1109073-11）

王勇祥，男，本科。