第六章药用高分子包装材料

1第六章药用高分子包装材料第一节概述药品包装与一般物品的包装不同，药品的包装受到药物固有性质的制约，即必须确实保持药品的效能、保障安全卫生、保持服用者的信赖，这就必须充分防止由于吸潮、漏气和光照而引起的分解变质。合格的药品包装应具备密封、稳定、轻便、美观、规格适宜、包装标识规范、合理、清晰等特点，满足药品流通、贮存、应用各环节的要求。由于药品中起作用的是活性化学物质，它的稳定性受包装材料及包装形式的直接影响，因此药品的包装尤需重视。药物制剂包装系指选用适宜的材料和容器，利用一定技术对药物制剂的成品进行分(罐)、封、装、贴签等加工过程的总称。对药品或药物制剂进行包装，有利于在运输贮存、管理过程和使用中为药品提供保护、分类和说明的作用。2药物制剂包装主要分为单剂量包装、内包装和外包装三类。单剂量包装，指对药物制剂按照用途和给药方法对药物成品进行分剂量并进行包装的过程，如将颗粒剂装入小包装袋，注射剂的玻璃安瓿包装，将片剂、胶囊剂装入泡罩式铝塑材料中的分装过程等，此类包装也称分剂量包装。内包装，指将数个或数十个装品装于一个容器或材料内的过程称为内包装，如将数粒成品片剂或胶囊包装入一板泡罩式的铝塑包装材料中，然后装入一个纸盒、塑料袋、金属容器等，以防止潮气、光、微生物、外力撞击等因素对药品造成破坏性影响。外包装，将已完成内包装的药品装入箱中或其他袋、桶和罐等容器中的过程称为外包装。进行外包装的目的是将小包装的药品进一步集中于较大的容器内，以便药品的贮存和运输。3第二节药品包装与贮运高分子材料药品包装中，包装材料对药品的质量、有效期、包装形式、销售、成本等起重要作用。一般的药品生产，无论是片剂、颗粒剂、注射剂、液剂、散剂，还是软膏等各种型剂，都处于量少品种多的状况，而且从药品出厂到到达病人手中要经过比较复杂的途径。包装材料应具有稳定性、阻隔性能和良好的加工性。在现有的包装材料中，玻璃的一般包装形态是瓶，它的密闭性、防潮性、透视性都很好，而且价格便宜，但有容易碰坏、开封后药物不易保存等缺点。玻璃瓶适用于片剂、液体、固体制剂、软膏等各种型剂的包装。金属筒(软管)一般适用于软膏类采用，金属箔通常是与纸张或塑料薄膜复合使用。塑料薄膜及塑料中空容器包装的优点是它不仅解决了药品包装的质量和安全问题，而且为药品包装的省力化与自动化提供了一定的保障。4药品的包装按功能分为内包装、中包装和外包装，药品的内包装容器也称直接容器，常采用塑料、玻璃、金属、复合材料等。中包装一般采用纸板盒等；外包装一般采用内加衬垫的瓦楞纸箱、塑料桶、胶合板筒等。药品包装容器按密封性能可分为：密闭容器、气密容器及密封容器。密闭容器可防止固体异物侵入(如纸箱、纸袋等)；气密容器可防止固体异物、液体侵入(如塑料袋、玻璃瓶等)；密封容器可防止气体、微生物侵入(如安瓿、直管瓶等)。原料药以及药剂在生产过程中，因管道输送而与塑料直接接触，对所用塑料的要求等同于药品对内包材的要求。药品包装与贮运高分子材料通常可分为塑料、橡胶和纤维。5一、塑料塑料包装材料是最近几十年迅速发展起来的一种新颖包装材料，大部分以薄膜，片材，中空容器及其他制品的形式广泛应用于食品、化工、医药、日用品、纺织等包装领域由于其具有质轻、耐腐、美观、成型方便、适用性广、应用灵活等优点，使它能表现出传统包装材料所不具备的优异性能。塑料包装与贮运材料存在穿透性、吸附性、化学反应、变形性等可能出现的问题，使用时应加以注意。人们可用塑料制作药品包装材料，也还可用由塑料为主的复合材料制作药品包装材料。如软塑料包装材料它既是指单种塑料薄膜或塑料与塑料的复合薄膜，又是指以塑料为主体，包含纸(或玻璃纸)或铝箔等其他挠性材料的复合材料薄膜。软塑包装材料是包装材料的重要组成部分。6塑料按高分子结构和加工性能，可分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料是线型或带支链的高聚物，受热可软化和流动，可多次反复塑化成型，或者说，是一类在特定温度范围内具有可反复加热软化、冷却硬化特性的塑料品种，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)以及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。热固性塑料的原料是带有多官能团的大分子，在固化剂和热、压力作用下可软化(或熔化)并固化成不溶、不熔的立体型结构的高聚物，它是一类在特定温度下加热或通过加入固化剂可发生交联反应变成不溶不熔塑料制品的塑料品种，如酚醛塑料和脲醛塑料等。7塑料按实用分为通用塑料、工程塑料、功能塑料等。通用塑料价格便宜，大量用在杂货、包装、农用等方面，聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂和脲醛等皆属于通用塑料。工程塑料的综合性能好，可替代金属作工程结构材料，也可以用于药品包装，如聚碳酸酯、聚甲醛(POM)、聚四氟乙烯(PTEF)和聚苯硫醚(PPS)等。具有耐高温、导电或导磁等特殊功能的塑料基本上不用作包装材料。81.聚乙烯(PE)通常按聚乙烯密度可分为低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)，按聚合压力可分为高压聚乙烯、中压聚乙烯和低压聚乙烯，以及根据结构特征而命名的线型低密度聚乙烯(LLDPE)。PE具有无毒、卫生、价廉的特点，具有半透明状和不同程度的柔韧性；具有中等强度和良好的耐化学性能；它能防潮、防水但不阻气(氧气、二氧化碳、蒸汽)；具有很好的耐寒性，可作为药物和医疗器具等的包装材料。PE具有非常好的成型加工性，可以进行挤出、吹塑、中空吹塑和注塑成型加工，制成管、膜、瓶等中空容器、瓦楞包装板材等。LDPE主要制造包装薄膜、片材等，HDPE主要用作包装容器，用LLDPE制造的包装膜具有透明、耐撕裂和特别耐穿刺等优点。92.聚丙烯(PP)PP薄膜是无色无毒的可燃性树脂，由于性能较好，价格也较便宜而有广泛的应用。PP成膜和成型加工性好，可以进行挤出、中空吹塑和注塑成型，制成管、膜、瓶等中空容器和瓦楞包装板材等。PP薄膜比重小，使用率较高，它的最大优点是外观性能很好，而且具有较好的防潮性能和耐磨性，它的特点表现在以下几个方面：①透明度大、光泽性优良而具有光亮；②质轻、卫生无毒；③它的阻隔性优于HDPE薄膜，特别是阻湿、防水性极好，而异味和气体透过率(如氧气)仍然较大，且透紫外线，复合或涂布时可改善；10④它的拉伸强度和刚性优于其他价格相近的薄膜(如PE、PS)等；⑤良好的耐化学性能；⑥它的耐热性较好(可达120℃左右)，熔点高；⑦它的最大缺点是低温时(0℃)耐冲击强度较差；⑧由于熔点高而使其比PE薄膜需要更高的热封温度，而且热封的温度范围等条件也窄；⑨它与PE膜一样印刷性不佳，须经表面处理，但其印刷效果较PE膜好。聚丙烯多制作为包装容器及薄膜。由于聚丙烯的高熔点，可作为需灭菌和煮沸的包装材料。113.聚苯乙烯(PS)目前产量仅次于聚乙烯和聚氯乙烯。PS是一种硬而透明、无味的树脂，具有容易着色及价格低等优点。缺点是不耐有机溶剂，耐热性差，质硬而性脆不耐冲击。聚苯乙烯具有较高的水蒸气可透性及较高的氧渗透性。聚苯乙烯作为药品包装瓶已淘汰。124.聚氯乙烯(PVC)PVC通常加有大量的增塑剂并用于生产包装膜，与PE膜相比，其特点表现为：①透明度、光泽性均优良；②阻湿性不如PE膜，且随增塑剂量的增加而越差，在潮湿条件下易受细菌侵蚀；③它的强度优于PE膜，且由于增塑剂量的多少而表现出不同程度的柔软性；④它的气体阻隔性(如阻CO2气体)大，且随着增塑剂量的增大而提高；⑤PVC膜表面印刷也需先进行表面处理，但用黏结剂粘合时不经表面处理效果也较好；⑥薄膜刚性会随温度而呈较大变化，高温时会变软而易黏结块，低温时变硬而易冲击脆化；⑦存在增塑剂迁移等问题。聚氯乙烯可制造透明硬质包装容器，加入增塑剂可制造薄膜。135.聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是由苯二甲酸与二元醇缩合而成的线型聚合物。由于对苯二甲酸成本较高使PET的价格也比较昂贵，但PET的性能在各方面都比较优越。PET在室温下具有优良的机械性能和耐磨性，其拉伸强度和弯曲强度较大，但热机械性能与抗冲击性能相对较差。PET耐酸(除浓硫酸外)、耐碱以及耐受多种有机溶剂，吸水性低，电性能较好。PET本身无毒透明，在加工成制品时不需添加增塑剂和其他附加剂，故安全性很好，在药品及食品包装方面，PET主要用于制作薄膜、中空容器等，后者特别适合包装含CO2的饮料等。PET的缺点是对缺口敏感，撕裂强度低，较难粘接。在长期放置过程中，其平衡吸水率可达0.6％左右，含水量较高的树脂在高温加工时会出现降解，一般应控制含水量在0.2％以下。146.聚碳酸酯(PC)聚碳酸酯是主链上含有碳酸酯基团的聚合物的总称，尤其是双酚A型PC，具有良好的透明性、较高的玻璃化温度等优点，且无毒、气体透过性低，对稀酸、稀碱及一般有机溶剂比较稳定，供作特殊容器之用，如注射器、小瓶等。15二、橡胶橡胶是有机高分子弹性化合物。在很宽的温度(-50-150℃)范围内具有优异的弹性。橡胶具有独特的高弹性，还具有良好的疲劳强度、电绝缘性、耐化学腐蚀性以及耐热性，是除塑料之外的又一种药品包装与贮运材料。实用橡胶的种类多达20余种，其分类方法也有好几种，一般的分类法有以下几种：①天然橡胶系列包括天然橡胶和天然橡胶的衍生物。②通用合成橡胶系列合成异戊二烯橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、醇烯橡胶。③特种合成橡胶系列丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚硫橡胶。④塑料系列橡胶乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚异丁烯、丁基橡胶。16在药品包装中起主要作用的瓶装橡胶密封材料、胶塞和垫片所用橡胶主要是天然橡胶和丁基橡胶。1.天然橡胶天然橡胶的利用起源于15世纪，主要来源于巴西橡胶树。由于原料是天然产物，即使制备工艺控制得很严格，质量还会有波动，但综合性能优良，各种性能相当均衡，有些性能如强度和弹性等是合成橡胶不能比拟的。耐候性、耐臭氧性、耐油性、耐溶剂性、耐燃烧性等比较差。加工性、黏合性、混合性等良好。目前巴西树已广泛分布于40多个国家，我国天然橡胶的产量占世界第四位。天然橡胶的主要成分是橡胶烃，它是由异戊二烯链节组成的天然高分子化合物，其结构式为：17天然橡胶的优点很多，主要有以下几种：①强度大，除了聚氨酯以外，纯胶在所有的橡胶中强度是最高的；②橡胶弹性最好；③耐弯曲开裂性优良；④抗撕强度好；⑤耐磨损性优良；⑥耐寒性出色，至-50℃仍不脆，仍耐用；⑦绝缘性比较好；⑧硫化性、加工性、黏合性等也优良。天然橡胶的缺点：①由于是天然原料，耐久性、耐臭氧性、耐热老化性、耐光性等较差；②耐油性、耐溶剂性极差，除醇以外，对所有溶剂均须注意防护；③耐药品性方面，一般能耐弱酸和碱，但能为强酸所侵蚀；④耐热性中等，上限为+90℃，根据条件还可耐到+120℃，⑤透气性中等，不能说是气密性的；⑥是自燃性的，不是难燃性的；⑦颜色为浅黄到褐色，略带有臭气。182.丁基橡胶丁基橡胶是异丁烯和少量异戊二烯的共聚物。为白色或暗灰色透明性弹体。丁基橡胶于1943年在美国开始工业生产。由于性能好，发展较快。丁基橡胶是气密性最好的橡胶，其气透过率约为天然橡胶的1/20。丁基橡胶的耐热性、耐候性和耐臭氧氧化性都很突出。最高使用温度可达200℃，能长时间暴露于阳光和空气中而不易损坏。丁基橡胶耐化学腐蚀性好，耐酸、碱和极性溶剂。丁基橡胶的缺点是硫化速度很慢，需要高温或长时间硫化，自黏性和互黏性差，与其他橡胶相容性差，难以并用。由于丁基橡胶化学稳定性优于天然橡胶，对人体有害杂质的含量低于天然橡胶，而且气密性好，能延长药品的保质期，所以，天然橡胶在国外制药工业的产品包装中正逐渐被淘汰。但是，在我国天然橡胶仍在被大量使用。193.丙烯酸酯橡胶(ACM)ACM是由不同链长酯基的丙烯酸酯为主单体经共聚而得的新型弹性体，使用性能因单体的组成不同而有所差异，一般具有耐热(可在150℃及以上的温度环境中使用)、耐有机溶剂、耐臭氧、耐热氧老化和光老化等优异性能。用于丙烯酸酯橡胶合成的单体有：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯，一些带有极性基团的丙烯酸烷氧醚酯、丙