环烯烃共聚物：医疗包装用树脂的另一种选择

文/ Topas Advanced Polymers Timothy Kneale

环烯烃共聚物：医疗包装用树脂的另一种选择

文/ Topas Advanced Polymers Timothy Kneale

近几十年，作为各种食品和医疗包装的阻隔密封层，聚丙烯腈（PAN）基聚合物一直是包装行业的主导产品。如今，随着PAN市场供应量的逐渐减小，服务于医疗行业的加工商们正在寻找替代产品，一些厂家已经对采用环烯烃共聚物（COC）的新包装进行了商业化。

Barex是一个非常著名的聚丙烯腈（PAN）基聚合物品牌。作为各种食品和医疗包装的阻隔密封层，Barex PAN近几十年来一直是包装行业的主导产品。然而，最新进入市场的食品包装阻隔材料如乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）正逐渐占据PAN原本的业务领域，唯一一家提供PAN的供应商Ineos公司在一年前宣布将停止生产这种产品。

正因如此，寻找能够替代Barex PAN的材料成为了医疗市场中各大厂商的当务之急，因为转换包装材料会涉及到法规限制，并非短时间内可以解决的问题。包装材料如果选择不当会影响到药物的纯度和效力，所以确定一种材料是否能提供所要求的阻隔和吸附曲线，具有低的溶出物和萃取物，且能满足全球多个市场中的监管要求，这显得至关重要。也因为如此，在改变药物包装材料时，进行合理的测试是必需的。

全球热塑性材料供应商Topas先进聚合物公司（以下简称“Topas公司”）的Topas环烯烃共聚物（COC），已成为能够在医疗保健和其他应用中替代Barex PAN的一种材料。近几年，Topas公司与全球领先的包装供应商展开了密切合作，在医疗包装如药袋和吸塑片以及其他终端应用中，使用了COC聚合物。这些应用都要求包装材料具有很强的耐化学性和低渗透性。正当COC已经在一些商业应用中成功取代了Barex PAN时，Ineos公司宣布停止生产。

Topas COC是一种透明、高纯度的热塑性塑料，拥有在医疗方面成功进行应用的记录，现在这款材料正在满足许多医疗保健公司的需求，而这些公司过去都在寻求安全、随时可用且能替代Barex PAN的材料。虽然PAN和COC来自聚合物范围中相反的两端，但是它们都能提供类似的阻隔/渗透性能和较强的耐化学性。Topas COC以其纯度而知名，它通过一种先进的茂金属聚合过程产生，具有极低的溶出物和萃取物。

Topas COC为医疗保健和食品接触的应用提供了广泛的全球合规性，并且有许多牌号可以满足特定加工和最终使用的要求。该聚合物能够提供优良的热封性能，有利于在和包装商品直接接触的应用中广泛使用。Topas COC有一些牌号具有低密封起始温度，以方便密封；而对于可能会面临显著热暴露的应用，有一些具有较高耐热性的牌号可供选择。

关键性能

基于COC在柔性、半刚性和容器应用中的使用，如成型料片（forming web）、起泡包装和注射器，医药包装行业已经熟悉了这种材料。采用COC替代PAN并不是一种临时方案，因为COC材料确实能够提供有效的耐化学性和较低的吸附率，且对医用级化学物质（如药用贴片中的尼古丁）有低渗透和低迁移性。值得一提的是，COC的尼古丁吸附要比乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETG）和乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）更低。

另外，COC的其他卓越性能还包括与PAN类似、比PETG优异的抗甲基水杨酸性能，以及良好的耐醇性。Topas COC的耐醇性在许多医疗应用中已经过了多年的验证。不仅如此，Topas COC的水分阻隔也是一项已知的强项，它推动了COC在医疗领域中越来越多的应用，如起泡包装。

加工COC材料的薄膜供应商为透皮行业开发了创新的尼古丁贴片包装。这些包装材料被设计用于提供极佳的产品保护，同时满足了分销链和消费者的需求，并符合监管要求。起泡包装解决方案也因为快速增长的电子烟市场而得到了发展，在这个市场中，效力和尼古丁的遏制越来越重要。

与PAN不同，采用最常见的热塑性塑料加工设备即可对Topas COC进行熔融加工，包括单层膜和多层膜、片材和挤出涂布生产线，以及注塑和吹塑成型工艺。这种多样性使Topas COC替代Barex PAN成为可能。对于过去专门使用PAN进行生产的薄膜制造商而言，转而使用Topas COC还允许采用一系列的共挤选项。

另外，Topas COC是乙烯共聚物，它与其他乙烯基聚合物如聚乙烯（PE）之间可以实现良好的粘接，这也为薄膜加工商带来了便利，因为在共挤出中，可以不需要增粘层。Topas COC的加工条件也与PE非常相似，使得COC树脂与许多加工商现有的薄膜挤出设备匹配良好。

Topas COC具有和LLDPE相似的热封性能

应用案例

Topas COC是全球各大医疗保健包装公司生产的Barex替代产品中的关键组成部分，这些公司包括Bemis医疗包装公司（以下简称“BHP公司”）、Rollprint包装产品有限公司（以下简称“Rollprint公司”）和Tekni-Plex公司Tekni薄膜部门。

BHP公司将Topas COC用于其CXB密封胶中。最初研制此密封胶是为了与Barex密封胶进行竞争。当Ineos公司宣布停止Barex生产时，BHP公司已经准备把解决方案带给客户，帮助缓解转型。

BHP公司采取理论分析和实际应用的方法通过许多药物和辅料来更好地预测一对一的包装解决方案。该公司为透皮吸收、电子烟和口服片的应用提供产品。CXB密封胶是一系列密封剂中的一部分。其他密封剂解决方案还包括基于PE、PET和沙林离子树脂的密封胶。然而，使用Topas COC树脂的CXB密封胶，是Bemis产品组合中最强的Barex替代产品。

基于吸收尼古丁和烟碱性方面的知识，BHP公司的科学家开发了一种电子烟盒吸塑包装。Bemis Skyblue CXB吸塑成型料片和PerfecPharm L-CXB吸塑封口都含有CXB密封胶。BHP公司在聚合物和尼古丁的相互作用方面拥有丰富的经验和深入的见解，它已经成功把CXB密封胶用于尼古丁透皮吸收和电子烟盒包装中。

Rollprint公司是一家领先的专注于医疗保健和消费品等行业用包装材料的全球供应商，随着Ineos公司宣布关闭其在美国俄亥俄州的一家Barex生产厂，Rollprint公司已成为提供Barex替代产品的医疗包装加工商之一。Rollprint公司生产薄膜、挤出涂层、包含COC的铺层、骤冷的PET、PP和EVOH、铝箔纸、Tyvek以及可剥离和焊缝密封选项中的纸。

Rollprint公司认识到低的吸附和渗透率在要求严格的医疗应用中的重要性，如透皮贴片。受益于Topas COC，Rollprint公司正采用这种材料替代Barex，以用于这些具有挑战性的应用中。“我们很高兴，COC通过为已经商业化和正在开发的创新医疗应用提供必要的耐化学性和密封性，而帮助填补了Barex 留下的空白。”Rollprint公司销售和市场营销副总裁Dwane Hahn说。

针对Barex的替代，Rollprint公司已经开发了基于不同材料的变种。该公司表示，当其增加了一种COC基产品时，能够扩展其薄膜的应用范围，包含“难以把握”的新增产品。

Rollprint公司与Topas公司展开了密切合作，在要求较强耐化学性的挤出涂层和多层共挤应用中采用COC。例如，Rollprint公司在其透明阻隔薄膜技术（称为“ClearFoil”，用于软包装）中增加了COC作为湿气阻隔层。

ClearFoil采用铝或硅涂层聚酯来实现最终的O2和水分阻隔。Rollprint公司还开发了透皮贴片包装，在多层结构中使用COC获得高的耐化学性。该公司还发现COC在化妆品样品段是有用的，可作为防晒油和遮光剂等产品的最后依靠。

“我们的包装工程师与Topas公司密切合作，设计多层包装，它们可以承受一些最具挑战性的化学品，同时仍然具有用户友好性。”Hahn说。

自从20年前COC商业化推出以来，Topas公司的COC材料市场已经迅猛扩大，其包装薄膜的应用拥有较高的市场占有率，具体的商业化案例包括从糖果的扭曲薄膜到软饮料的收缩标签。在包装市场中，COC能够提供普通商品树脂不能提供的互补性能，同时和PE相对相容，这是其商业化成功背后的关键驱动因素。

COC的注塑成型医疗应用是其市场占有率的另一个重要组成部分。犹如透明玻璃般的COC凭借其纯度和惰性在载药注射器和可穿戴注射器方面得到了很好的应用。基于COC的亚微米细节再现能力和低的可抽取物，以及优异的耐紫外线和耐化学性，COC在诊断应用中的使用也大量增加。

COC的其他关键应用还包括光学和电子应用。现代移动设备在很多透明和不透明的零部件中含有COC，从导光面板到触摸屏薄膜再到天线。汽车抬头显示器也依赖于COC的防潮性和透明性。

用Kuraray公司的Eval EF-E薄膜制造的透皮贴片是EVOH替代Barex的一个例子

其他两种可替代Barex PAN的树脂

除Topas公司以外，还有其他两家材料公司在开发Barex替代物方面取得了进展。

其中，Kuraray美洲公司（以下简称“Kuraray公司”）被认为是世界上唯一一家能制造自己的EVOH基薄膜产品线的EVOH树脂供应商。该公司的单层薄膜以“Eval EF-E”为品牌，可在食品包装中替代Barex组成部分。另外，药物应用也是其目标领域。据Kuraray公司的技术服务工程师Michail Dolgovskij介绍，该薄膜对于透皮贴片用的Barex是一个很好的替代选项。此薄膜通过采用更高的乙烯含量（44%）制成，提高了密封性能。据报道，它的氧气阻隔性比Barex更好。

Barex提供了对气体和水分的阻隔性。Dolgovskij指出，在多层包装中，EVOH的用量非常少，只有总厚度的3%～10%，这是因为它具有非常高的气体阻隔性。但是，由于缺少水分阻隔性能，因此往往需要结合使用一种共聚酯（如由伊士曼化工公司提供的共聚酯产品），以使材料具有更好的防潮性和密封性能。

第二家可提供Barex替代材料的供应商MSM Poly公司是一家初创的新公司，专业生产用于包装的丙烯腈-甲基丙烯酸酯共聚物（AMAC）包装乳胶树脂，该公司也认识到了Barex替代的需求。MSM Poly公司的AMAC树脂品牌为“Anobex”，由Tiarco化工公司为MSM Poly公司生产。

2016年，MSM Poly公 司宣布，聚合物研究实验室Bay Materials分析了Anobex并确定AMAC和Barex 210的性能极为相似，在室温下都表现出了类似的熔体流动性能（黏度）、强度及韧性。此外，诸如红外、冲击等测试也已经证明AMAC等同于Barex，试验结果获得了独立第三方专家的验证。Bay Materials还发现，MSM Poly公司的样品颜色比标准的Barex样品更透明。