水性材料在醫(yī)藥包裝行業(yè)中的應(yīng)用

徐根華等

摘要：目前國(guó)內(nèi)在醫(yī)藥包裝行業(yè)普遍使用溶劑型凹版油墨、OP/VC劑、復(fù)合膠粘劑，具有毒性大、成本高、易燃易爆、溶劑殘留影響藥物質(zhì)量等缺陷，在醫(yī)藥包裝行業(yè)中應(yīng)用水性材料已是大勢(shì)所趨。主要介紹了水性凹版油墨、水性O(shè)P/VC劑、水性復(fù)合膠粘劑的研究進(jìn)展，及在醫(yī)藥包裝行業(yè)中的應(yīng)用，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展做出了展望。

關(guān)鍵詞：醫(yī)藥包裝；水性材料；進(jìn)展

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ436+.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2014）06-0087-04

藥品是特殊商品，藥品的包裝質(zhì)量直接影響到藥品的使用安全性，因此制藥公司十分重視藥品的包裝。醫(yī)藥包裝材料需要的化工原輔料，如油墨、保護(hù)涂層、熱封涂層、復(fù)合膠等[1]多以有機(jī)溶劑作為稀釋劑，給藥物使用帶來(lái)安全隱患，采用水性材料替代之能從根本上解決這些問(wèn)題。本文主要介紹水性凹版油墨、水性O(shè)P/VC劑、水性復(fù)合膠粘劑的研究進(jìn)展及應(yīng)用，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展做出展望。

1 水性凹版油墨

大多數(shù)印刷都采用凹版技術(shù)，所用溶劑型油墨含有大量酯類(lèi)、酮類(lèi)、苯類(lèi)溶劑，會(huì)帶來(lái)有機(jī)污染物[2]。

出于對(duì)安全生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的需要，目前在醫(yī)藥包裝、食品包裝等領(lǐng)域已經(jīng)逐漸使用水性油墨。在美國(guó)，凹版印刷用水性油墨占凹版印刷80%，塑料印刷品采用水性油墨比例為40%。英國(guó)早在2003年立法，禁止用溶劑型油墨印刷包裝食品用的薄膜[3，4]。

水性油墨主要由水溶性樹(shù)脂、有機(jī)顏料、溶劑及相關(guān)助劑經(jīng)復(fù)合研磨加工而成。國(guó)內(nèi)最早在上世紀(jì)60年代，就開(kāi)始對(duì)水性油墨進(jìn)行研發(fā)應(yīng)用。最初水性油墨主要原材料是糊精、蟲(chóng)膠、酪素等來(lái)做水性油墨的粘接劑。到20世紀(jì)90年代中期，水性油墨更采用了丙烯酸粘接劑[5]。目前水性油墨的粘接劑有松香改性馬來(lái)酸樹(shù)脂、氨基甲酸乙酯樹(shù)脂、苯乙烯改性馬來(lái)酸樹(shù)脂、水性氨基樹(shù)脂以及聚乙烯醇和羧甲基纖維素等。這些高分子樹(shù)脂一般均含有-COOH（羧基）、-OH（羥基）、-NH2（胺基）等親水基團(tuán)，經(jīng)過(guò)特定的工藝處理能作為水性油墨的粘接劑[6]。

林武輝[7]等人發(fā)明了一種水性涂層鋁塑泡罩底膜，采用聚氨酯丙烯酸類(lèi)水性油墨。

林國(guó)良[8]發(fā)明了一種塑料里印復(fù)合專(zhuān)用水性油墨，采用水性丙烯酸乳液、水性色漿、水性助劑調(diào)配而成。該種油墨不但安全環(huán)保，而且其印品具有高光澤、耐摩擦防反粘、耐高溫、色彩飽和鮮艷、展色力佳等特點(diǎn)。

塞巴斯的安-塞齊米茲[9]等人發(fā)明了一種耐蒸煮環(huán)保油墨，該水性油墨包括有機(jī)硅改性的聚酰胺樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂等，具有較好的耐熱性和穩(wěn)定性。

樓永財(cái)[10]發(fā)明了水性多用途塑料復(fù)合與表印系列油墨，采用水溶性丙烯酸樹(shù)脂、無(wú)毒顏料、丙烯酸乳液以及水性助劑復(fù)配而成，產(chǎn)品安全性好，印刷適應(yīng)性?xún)?yōu)良。

水性油墨在我國(guó)正逐步推廣應(yīng)用，具有很好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益[11～13]。

2 水性O(shè)P/VC劑

醫(yī)藥包裝的一種常見(jiàn)形式為泡罩包裝，簡(jiǎn)稱(chēng)PTP，指通過(guò)真空吸泡、吹泡或模壓成型的泡罩內(nèi)充填好物品后，在一定的溫度條件下覆蓋材料與成泡基材熱合密封的一種包裝形式，特別適用于片劑、膠囊、栓劑、丸劑等固體制劑的機(jī)械化包裝[14]。

目前，泡罩包裝成泡基材絕大多數(shù)都是聚氯乙烯（PVC）片材；而泡罩包裝的覆蓋材料基本上都是鋁箔，通常稱(chēng)為PTP鋁箔。PTP鋁箔結(jié)構(gòu)為：保護(hù)層/（印刷層）/鋁箔層/（印刷層）/粘合層。藥品包裝用PTP鋁箔的生產(chǎn)工藝流程是：以工業(yè)用純鋁為基材，在藥用PTP鋁箔印刷涂布機(jī)上用凹版印刷技術(shù)印上文字和圖案并用凹版輥涂布上一層保護(hù)劑，在鋁箔的另外一面也印上文字和圖案并涂上膠粘劑，經(jīng)過(guò)收卷后分切成所需規(guī)格。在PTP鋁箔表面上的保護(hù)層，是在印刷文字和圖案后，通過(guò)涂布上一層保護(hù)涂料實(shí)現(xiàn)的，該保護(hù)涂料一般被稱(chēng)為OP保護(hù)劑，簡(jiǎn)稱(chēng)OP[15]。而PTP鋁箔的另一面的粘合層，是通過(guò)涂布的膠粘劑實(shí)現(xiàn)的，該膠粘劑被稱(chēng)為VC膠粘劑，簡(jiǎn)稱(chēng)VC[16]。

2.1 水性O(shè)P保護(hù)劑

傳統(tǒng)的溶劑型OP保護(hù)劑[15]一般是丙烯酸-氨基或者纖維素-氨基體系，利用2種樹(shù)脂在高溫下的熱固化交聯(lián)反應(yīng)使涂膜樹(shù)脂在鋁箔表面形成大分子結(jié)構(gòu)，具備一定的基材附著力和耐熱性等。

水性材料OP保護(hù)劑，須具備一定的耐熱性和基材附著力，筆者及研發(fā)團(tuán)隊(duì)選用水性改性丙烯酸樹(shù)脂作為主體樹(shù)脂，用水性氨基樹(shù)脂作為交聯(lián)劑，并配以輔助樹(shù)脂、助溶劑、催化劑、消泡劑、流平劑等作為水性O(shè)P的原料，通過(guò)充分的乳化混合得到水性O(shè)P。

2.2 水性VC膠粘劑

在鋁箔熱封面涂布VC的主要用途有：①使鋁箔和PVC底材封合起密封作用；②防止藥品成分與鋁箔反應(yīng)，造成藥品的污染和包裝的破壞；③在內(nèi)層有印刷要求時(shí)，防止藥品接觸印刷油墨。

VC層須有很好的熱封強(qiáng)度、對(duì)鋁箔的附著力、抗反粘效果等。傳統(tǒng)的溶劑型VC通常采用氯乙烯-醋酸乙烯-馬來(lái)酸酐三元共聚樹(shù)脂與各類(lèi)增粘樹(shù)脂配合來(lái)達(dá)到熱封效果。溶劑型VC對(duì)基材鋁箔的附著力主要來(lái)自于其共聚樹(shù)脂中的馬來(lái)酸酐，與3價(jià)鋁之間化學(xué)鍵和靜電作用；溶劑型VC在PVC片材表面加熱熔融后，經(jīng)大分子鏈熱運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散形成均勻完整的粘接面，從而達(dá)到一定的粘接強(qiáng)度和密封性[16]。

溶劑型VC膠粘劑所使用的相關(guān)原材料，特別是氯乙烯-醋酸乙烯-馬來(lái)酸酐三元共聚樹(shù)脂，目前尚未出現(xiàn)效果良好的水性化產(chǎn)品和技術(shù)。目前，其研究重心放在一些水性聚氨酯分散體材料和水性丙烯酸材料上面，這2種材料具有良好的高溫?zé)崴苄院蜔嵴澈闲訹17]。其中聚氨酯優(yōu)秀的熱熔粘合性能可提供適當(dāng)?shù)臒岱鈴?qiáng)度[18]。通過(guò)調(diào)整樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中的軟、硬段的組成和比例可以得到附著力和熱封效果較好的水性VC。

吳新上[19]等人發(fā)明了一種鋁箔用單組分水性聚氨酯涂料，該涂料用于鋁箔表面作為熱封層使用，具有粘接強(qiáng)度高、涂布效果好、收卷不反粘等優(yōu)點(diǎn)，溶劑殘留指標(biāo)、易氧化物指標(biāo)、熱封強(qiáng)度指標(biāo)等均能滿(mǎn)足國(guó)家藥品監(jiān)督管理局藥品包裝材料標(biāo)準(zhǔn)（YBB00132002）。伏陽(yáng)[20]等人發(fā)明了一種新型水性鋁箔保護(hù)劑，該產(chǎn)品VOC含量低，成膜后附著力、耐磨性好，涂布烘干溫度低，節(jié)能環(huán)保，貯存穩(wěn)定。

林武輝[21]等人發(fā)明了一種水性涂層鋁塑泡罩底膜，采用了水性油墨、水性O(shè)P保護(hù)劑、水性VC膠粘劑，實(shí)現(xiàn)了純水性的PTP鋁箔生產(chǎn)。該產(chǎn)品極大地降低了有機(jī)溶劑的使用，藥品包裝的安全性得到提高。

由于材料成本、工藝條件等原因，我國(guó)水性PTP至今還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

3 水基復(fù)合膜膠粘劑

復(fù)合薄膜的生產(chǎn)方法主要是擠出復(fù)合和干法復(fù)合，干法復(fù)合工藝適用于各種薄膜基材的復(fù)合。目前，世界各國(guó)干法復(fù)合使用的膠粘劑都是聚氨酯，可制得滿(mǎn)足耐熱、耐寒、耐油、耐酸、耐藥品、阻氣、透明、耐磨及耐穿刺等性能要求的軟包裝復(fù)合薄膜[22]。

干法復(fù)合是指膠粘劑涂布在基材上以后，靠加熱干燥去除溶劑和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行復(fù)合（壓合），又叫干法層壓。溶劑型膠粘劑制備復(fù)合薄膜存在很多缺點(diǎn)，如膠層有機(jī)溶劑的殘留可能遷移到包裝的食品中、揮發(fā)出來(lái)的溶劑會(huì)造成環(huán)境污染、溶劑回收困難以及防護(hù)設(shè)施成本高[23，24]。

水性復(fù)合膠以水代替有機(jī)溶劑，目前已在國(guó)內(nèi)“三資”企業(yè)中推廣[25]。高端市場(chǎng)主要由國(guó)外水性膠粘劑占據(jù)，其中占份額最多的是美國(guó)羅門(mén)哈斯公司[26]。產(chǎn)品主要以水性丙烯酸體系和水性聚氨酯體系為主。通過(guò)改性提高水性聚氨酯膠膜的性能，使得水性聚氨酯在復(fù)合薄膜軟包裝上的應(yīng)用得到延伸。如Fuller公司的WD-4003、WD-4006和WD-4007聚氨酯分散液對(duì)多種軟包裝材料均有極好的粘接性能[27，28]。

下游的食品藥品印刷包裝企業(yè)也在積極研發(fā)新型的水性復(fù)合膠粘劑。四川匯利實(shí)業(yè)有限公司的張輝、柏金枝[29]等人發(fā)明了一種用于藥品包裝復(fù)合膜的環(huán)保膠粘劑，并制備了酒精-水型環(huán)保膠改性聚酯-鋁-聚丙烯藥品食品包裝用復(fù)合膜[30]。在該產(chǎn)品中，外層聚酯薄膜與鋁箔，鋁箔與內(nèi)層流延聚丙烯薄膜之間均采用環(huán)保膠粘劑層粘合。

顧鎖忠[31]等人發(fā)明了一種藥品包裝復(fù)合膜，采用雙向拉伸聚丙烯與真空鍍鋁流延聚丙烯雙層結(jié)構(gòu)，通過(guò)水性粘合劑復(fù)合而成。該產(chǎn)品操作簡(jiǎn)便，節(jié)能降耗，粘接強(qiáng)度大，剝離強(qiáng)度高。

4 結(jié)語(yǔ)

水性材料在醫(yī)藥包裝上的應(yīng)用正蓬勃發(fā)展，有取代溶劑型材料的趨勢(shì)。通過(guò)上游鋁箔企業(yè)對(duì)鋁箔油污的處理，上游膠粘劑公司研發(fā)新型水性化工產(chǎn)品，結(jié)合醫(yī)藥包裝行業(yè)對(duì)水性工藝的探索，水性產(chǎn)品本身的性能會(huì)不斷完善，水性化工藝也會(huì)日臻成熟。

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