溶脂性医用不干胶的研制

第20卷第4期 2003年4月 精 细 化 工 n NE CHEMICALS Vo1．20，No．4 Apt．2 0 0 3 赫赫 溶脂性 医用不干胶 的研制 刘德荣 ，刘 渊 ，张 利 ，何冰冰 ，蒋 冀 (1．四川轻化工学院 材料与化学工程系，四川 白贡 643033；2．~t)11大学 高分子研究所 ，四川 成都 610065) 摘要：用反应物总质量70％的不干性蓖麻油代替干性油，在210 oC先与甘油进行醇解反应，然后将反应物在同温 度下与邻苯二甲酸酐进行酯化反应 ，合成了醇酸树脂类溶脂性医用不干胶 。此类不干胶的不干性 大于 50 d，迁 移性小于2．5％，耐水性大于 10 min，180。剥离强度大于 10 N／25 mm。比现在使用的丙烯酸酯及橡胶类医用不 干胶对脂性药物具有更好的相溶性，有更强的粘接强度及耐水性，可多次反复使用，对皮肤无刺激作用。 关键词 ：不干性油醇酸树脂 ；医用不干胶 ；蓖麻油 中图分类号：TQ436 文献标识码：A 文章编号：1003—5214(2003)04—0250—04 Research on M edical Pressure-sensitive Adhesive Having Better Compatibility with Oiliness Drug LIU De—rong ，LIU Yuan ，ZHANG Li ，HE Bing—bing ，JIANG ji (1．Sichuan Institute ofLight Industry and Chemical Technology，Zhgong 643033，Sichuan，China；2．Institute ofPolymer Science，Sichuan University，Chengdu 610065，Sichuan，Ch ina ) Abstract：The alkyd resin type pressure-·sensitive adhesive used in medicine was synthesized using non-· drying castor oil as a substitute for drying oil．Compared with the polyacrylic ester and rubber type pressure—sensitive adhesive widely used in medicine at present，the alkyd resin type adhesive shows a better compatibility with oiliness drug．Th e trasference rate is below 2．5％ ．the water resisting an d non— drying periods are longer than 20 rain and 50 d respectively．Th e product can be used repeatedly and is strongly adhesive，innocuous and nonirritating to skin． Key words：non—drying alkyd resin；medical pressure—sensitive adhesive；castor oil 目前 ，医药上使用的不干胶主要是丙烯酸酯类 共聚体，橡胶分散体，及少量黑膏药。丙烯酸酯类与 橡胶类耐水性差，与脂性药物的相溶性差，能反复粘 贴的次数少。此两类不干胶均靠高沸点溶剂及增塑 剂维持其不干性，因此，迁移现象严重。黑膏药是以 不饱和油为溶剂，以氧化铅为催化剂，在高温下使油 类氧化交联而成。由于氧化铅会产生累积性 中毒 ， 因此，在医药上 已禁止使用。作者使用不干性蓖麻 油代替干性油，并且采用长油度，用甘油及邻苯二酐 进行酯化反应 ，最后作成不干性醇酸树脂 (以下简 称醇酸树脂类不干胶)。此类不干胶 比现在 医药上 使用的丙烯酸酯类及橡胶类对油性药物具有更好的 溶解性 、耐水性。由于最后的制品不含溶剂及增塑 剂 ，因此 ，迁移性小，不干性好 ，可多次反复使用。 1 实验 1．1 油脂的醇解反应 将所需的蓖麻油(或其他油脂)、甘油加入三口 烧瓶 中，在搅拌下通人氮气 ，缓慢升温到 120 cI=后 ， 加入催化剂 CaO，用量为油脂质量 的 0．02％ ，在搅 拌下缓慢升温到 215 cI=。在 210 cI=保持 醇解 到 (CH，CH OH)=95％容忍度达 l5倍以上后停止搅 拌[为其他油脂时，醇解到 (CH CH OH)=90％容 忍度达 l0倍 以上]。 1．2 酯化反应 将达到乙醇容忍度后的反应液冷却到 180 cI=，在 收稿日期：2002—09—09 作者筒介 ：刘德荣(1943一)，男 ，~t)11轻化工学院材化系教授 ，主要从事功能高分子及表面活性剂研究 ，已发表论 文多篇 ，电话：0813— 3930067(0)。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第4期 刘德荣，等：溶脂性医用不干胶的研制 ·25l· 氮气保护下加入邻苯二酐 ，及总质量 7％的二 甲苯 ， 然后升温到 210℃进行酯化反应。当黏度、酸值、出 水量达到要求后，冷却到 80℃，供配制不干胶用。 1．3 含药不干胶的配制 将上述反应液冷却到 8O℃后 ，在搅拌下加入要 求的药物 、催干剂及溶剂 ，配制成 (不干胶 )=50％ 的含药树脂溶液。 1．4 含药不干胶的性能测试 1．4．1 粘接 强度 测量 180。剥离强度按 GB／T2 792—81进行。 1．4．2 不干性 实验 将不干胶试样在 45℃烘箱 中连续干燥 ，开始 时，每 3 d取一组试样测试它的 180。剥离强度 ，10 d 后，每天取一组测试。当 180。剥离强度下降至初始 的 30％时，则试样被判定为 已干燥 ，用此时所需的 天数表示它的不干性。 1．4．3 皮肤刺激性 实验 参照“化妆品对皮肤刺激性试验 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ”进行 ，将试 样布剪成 2 5 em x2．5 em大小，贴于试验者的手臂上， 贴布时间4 h。撕掉贴布后无异常者为合格。每次合 格者在受试 24人中不得少于20人，连续进行 3次。 1．4．4 使 用次数 实验 将同一试样在手臂 的不 同地方进行反复粘贴 ， 撕开 ，直至粘贴后 自动脱落为止，此时的粘贴次数即 为使用次数。 1．4．5 迁移性 实验 在直径为 1 em的具有光滑端面的圆柱下端粘 上不干胶 ，然后将其移印在 白色纸上。观察它的浸 润情况。用浸润后的面积与原面积之比的百分数来 表示它的迁移性。 1．4．6 耐水性 实验 将贴有试样的搅拌器塑料叶片浸于 25℃水中， 并控制转速为 30 r／min。记下当试样开始脱落时所 需的时间(min)，以此时间表示其耐水性。 1．4．7 溶脂性 实验 在脱出溶剂后的不干胶中，于常温下加入芝麻 油萃取药物，测量添加量对不干胶性能的影响。 2 结果与讨论 2．1 醇酸树脂类医用不干胶与丙烯酸酯类及橡胶 类不干胶的性能比较 见表 1。 表 l 各类不干胶的性能比较 注 ：油脂为蓖麻油，用量为总质量的70％ 醇酸树脂类不含低分子质量增塑剂及溶剂 ，由 微交联的缩合酯类分子提供不干性及粘贴性 ；丙烯 酸酯类及橡胶类靠增塑剂和高沸点溶剂提供不干 性 ，每粘贴一次，这些低分子就会 向被粘物表面扩 散 ，“湿润”被粘物表面，它的这些低分 子物就会损 失，当大部分低分子质量物质损失殆尽时，不干胶就 会失去粘贴性。因此 ，醇酸树脂类不干胶的不干性 ， 使用次数，耐水性，抗迁移性都较其他两类为优。 2．2 3类不干胶的溶脂性比较 见表 2。 表 2 各类不干胶 的溶脂性 比较 性能指标 醇酸树脂类 丙烯酸脂类 橡胶类 (药物油)／％ 5 10 15 5 10 15 180。剥离强度 ／(N／25 ram) 10 9 8 10 8 6 不干性／d >50 >50 >50 <40 <40 <40 使用次数／次 >20 <18 <16 <15 <12 <10 迁移性／％ 2．6 3．0 3．8 4．8 9．0 12．8 耐水性／min 10 10 10 6 6 6 5 9 <40 <9 5．1 4 l0 7 <40 <7 9．2 4 l5 5 <40 <5 14．0 4 药物油的添加，主要影响 180。剥离强度、使用 次数及迁移性。不 同种类的不干胶所受影响不一 样。醇酸树脂类最小 ，丙烯酸酯类次之，橡胶类最 大。原因是醇酸树脂类不干胶对油性物质的溶解性 较其他两类好 ，能形成均匀的不干胶体系，同时，所 加药物油为不干性油，在催干剂作用下能与醇酸树 脂形成少量交联键并使药物油分散在高分子 网中。 药物油用量增加 ，使用次数减少的原 因是这些低分 子物质遮蔽高分子链 ，使黏性降低所致。 2．3 影响醇酸树脂类不干胶性能的主要因素 2．3．1 影响不干性的主要 因素 实验表 明，油脂种类及用量是影响不干性的主 要因素。 当使用的油脂的烃基大多为饱和结构时，此类 维普资讯 http://www.cqvip.com 精 细 化 工 FINE CHEMICALS 第20卷 油脂在常温下即为固态，经与甘油及邻苯二 甲酸酐 反应后，生成的高分子物质的相对分子质量更大 ，在 常温下成蜡状树脂。当使用常温下 为液态 的油类 时，若使用长油度 ，可获得不干性树脂 ，但不干性差 别很大。这是 由于它们的烃基 中含的不饱和双键不 同。含不饱和双键越多 ，越易被氧化交联成膜 ，所以 不干性比含不饱和双键少的要差得多。当用量少于 总质量 的 60％时 ，无论何种油 ，不干性 都非 常差 。 原因是 ：油度过小时 ，苯二 甲酐用量增加 ，聚酯相对 分子质量较大的缘故。油脂种类及用量对不干性的 影响，见表 3。 表 3 油脂种类及用量对不干性的影响 由表 3可知，由蓖麻油制得不干胶 的不干性优 于其他油类 。 2．3．2 影响粘接强度的主要 因素 180。剥离强度是反映不干胶粘接强度的主要指 标 ，它主要取决于不干胶的内聚能密度及与试样间 的粘接力。前者主要取决于不干胶 自身分子间的作 用力大小，若分子间能形成少量共价键 ，可大大提高 其内聚能密度。后者主要取决于不干胶中残存的极 性基团。使分子间形成微交联的方法是利用油脂中 存在的不饱和双键的氧化交联。 用含有极性基 团的油脂比不含极性基团的油脂 所制得的不干胶的粘接强度要大。油的种类及用量 对粘接强度的影响，见表 4。 表 4 油脂种类及用量对粘接强度的影响 由表 4知 ，当使用花生油时，由于它们 的碘值较 高 ，在催干剂存在下，易氧化交联 ，分子间可形成共 价键 ，因此内聚能密度较大 ，但分子 中不含极性基 团，当采用长油度时 ，虽然可残存一些过量的羟基 ， 但必定不多 ，因此 ，与试样间的粘接强度较小，拉脱 处在试样与不干胶的结合面上。使用蓖麻油时，当 油脂用量小于总质量的 75％时，苯二甲酸酐相对较 多，形成的聚酯相对分子质量较大 ，加之有部分氧化 交联，因此 内聚力较大。尽管蓖麻油烃基中含有羟 基，与试样的粘接力较大，但仍小于它的内聚力。当 用量增加到 80％以上时，由于苯二甲酸酐用量 已小 于总质量的 15％ ，此时所得聚酯 的相对分子质量很 小，虽然蓖麻油可 以氧化交联 ，但交联键必定较少， 由于羟基与试样的接合力大于不干胶的内聚力 ，此 时断裂处发生在不干胶分子之 间。在使用时，如果 有此现象发生，不干胶将粘在人体皮肤上，不易清 除 ，这是必须避免的。 2．3．3 影响使用次数、迁移性、耐水性的主要 因素 使用次数主要受不干性影响，所以，影响不干性 的因素也必然影响使用次数。迁移性主要与不干胶 中残存 的低分子物质有关。低分子物质的多少与使 用的油脂种类及用量有关。当油的用量少时 ，生成 的聚酯相对分子质量较大 ，相反 ，则小。使用蓖麻油 时，若用量大于总质量的 75％ ，生成 的聚酯相对分 子质量非常小 ，加之碘值又较小 ，氧化交联不完全 ， 因此迁移性大。使用花生油 、棉籽油时，由于碘值较 蓖麻油大 ，易氧化交联 ，因此 ，在相同油量时 ，后二者 的迁移性却小得多 ，但仍随使用的油量增加而增大。 耐水性好坏主要决定于不干胶与试样的亲合性 大 ，还是水与试样的亲合性大 ，这是一个竞争性结合 的问题。当水与试样亲合性大时，水分子通过不断 向不干胶与试样的结合面扩散 ，最终取代不干胶而 与试样结合 ，使不干胶脱离试样表面。当然，这个过 程也需要一定时间。若不干胶与试样的亲合力大于 水 ，则水不能与试样结合 ，此时耐水性就好。 若试样为极性物质时，不干胶耐水性的好坏主 要取决于 自身残存的极性基团的多少及相对分子质 量大小。残存的极性基团越多、相对分子质量越大 ， 耐水性就越好 ，见表 5。 表 5 油脂种类及用量对不干胶迁移性 、耐水性的影响 由表 5可知 ，当油脂为蓖麻油时，由于含有较多 的残存羟基、，若使用量又较少时，聚酯分子也相对较 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 4期 刘德荣 ，等 ：溶脂性医用不干胶 的研制 ·253· 大，因此 ，耐水性较其他情况为好。 3 结论 用不干性 的蓖麻油代替醇酸树脂 中的干性油， 油脂用量为总质量的70％，在 210℃进行醇解及酯 化反应。将反应 物配制成 W(不干胶 )：50％ 的溶 液 ，加入催干剂及脂性药物，搅拌均匀之后，将其滚 涂于试样之上，在 8O℃脱出溶剂之后 ，继续干燥 4 h。经测试 ，该不干胶粘接强度好 ，有好的耐水性 、抗 迁移性、可多次反复使用。对皮肤无刺激作用。 此类不干胶已在骨质增生贴膏中使用，颇受欢迎。 参考文献 ： [1] 坦内弘．涂料树脂化学 [M]．东京 ：三共株式会社 ，1972． [2] 杨玉昆．压敏胶粘剂[M]．北京 ：科学出版社 ，1991． [3] 耿耀宗．涂料树脂化学应用 [M]．北京 ：轻工业出版社 ，1993． [4] 王崇高．发泡基材用压 敏胶的研制 和应用 [J]．粘接 ，2000， (1)：30—34． (上接第 238页) 由表 5的实验结果表明：在本实验条件下 ，电流 密度对 ．磺基丙氨酸产率有一定的影响。从 2．0 A · dm-2开始随电流密度 的增加产率也增加，2．5 A · dm-2时达 69．7％。此后再增大电流密度 ， ·磺基 丙氨酸的产率呈下降趋势 ，逐渐趋 向于 62％左右 ， 所以较佳的电流密度应在 2．5 A·dm-2左右。 2．6 电解电量对 L-磺基丙氨酸产率的影响 上述实验表 明：以 0．1 mol／L L·胱氨酸 和 3．5 mol／L HBr支持电解质存在下，在 3O℃以 2．5 A· dm-2的阳极电流密度电解，随着电解电量的增加 ， ． 磺基丙氨酸的产率 y逐渐增加 ，实验结果如表 6。 表 6 电解电量对 ￡一磺基丙氨酸产率的影响 里 6o 8O 100 l20 140 160 】，／％ 42．3 57．6 69．7 80．8 88．7 95．5 由实验结果表明 ：随着电解电量的增加 ， ．磺基 丙氨酸的产率逐渐增加且成线性关系，但反应至理 论电量 120％ 以后出现 Br 累积 。这是 由于随 ·胱 氨酸浓度逐渐变稀，反应速率由电化学步骤转向化 学步骤控制。反应至理论 电量 160％左右 ·磺基丙 氨酸产率大于 95％。 2．7 试制样品的结构表征 按“1．3”制备方 法制得产 品为 HO S_-CH2CH (NH )COOH·H 0。试制样品 ．磺基丙氨酸 IR谱图 如图 1，实验所测谱图与 SAI~LER 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 谱图相吻合。 3 结论 在以 Nation417为隔膜 的电解槽 中，以 HBr为 支持电解质 电解氧化 ·胱氨酸合成 ·磺基丙氨酸 的工 艺路线是可行 的。在 0．1 mol／L L．胱氨酸和 3．5 mol／L HBr存在下 ，用 DSA为形稳性阳极 ，Pb为 阴极 ，以 2．5 A·dm-2的电流密度于 3O℃电解至理 论电解电量为止， ．磺基丙氨酸的产率可达 70％。 由于电解氧化媒质 Br 对 ．磺基丙氨酸的氧化选择 性为 100％ ，从而通入 180％的理论电量即可将 ．胱 氨酸全部转化为 ．磺基丙氨酸，官能团对应特征峰 波数见表 7。 表 7 官能团对应特征峰波数 官能团 一OH —CO0H C—0 一NH2 一So2—O S(一O)2 ＼ 瓣 杂 v／cm 。‘ 图 1 试制样品 磺基丙氨酸 IR谱 图 参考文献 ： [1] 章思规．实用精细化学品技术手册(上)[M]．北京 ：化学工业 出版社 。1996．689． [2] Sanchez—Cano G，Montiel V，Aldaz A．Synthesis 0f L-eysteic acid by indirect electrooxidafion and aIl example 0f Iired synthesis：L-eysteic and L-cysteine from bcystiae[J]．Tetrahedron，1991，47：忉 ． [3] 顾登平 ，童汝亭 ，张雪英．有机电合成[M]．石家庄：河北教育 出版社 。2000．402． [4] 赵崇涛 ，朱则善．相转移技术在间接有机电氧化中的应用及进 展[J]．化工进展，1999，18(3)：46—48． [5] 丁新腾．有机化合物系统鉴定法 [M]．上海 ：复旦大学 出版社 ， 1987．98—262． [6] 程存归 ，胡秀爱，夏根基．有机波谱解析[M]．北京：海洋出版 社 。1988．226—257． 维普资讯 http://www.cqvip.com