医用注射针用低温快固型单组分环氧胶的制备

刘永刚，洪 建，孙雨声，高 州，雷木生

（武汉双键开姆密封材料有限公司，湖北 武汉 430040）

医用注射针用低温快固型单组分环氧胶的制备

刘永刚，洪 建，孙雨声，高 州，雷木生

（武汉双键开姆密封材料有限公司，湖北 武汉 430040）

以E-51环氧树脂为基础树脂，测试了改性咪唑及聚胺类潜伏型固化剂对单组分环氧胶性能的影响。实验结果表明，以100份E-51环氧树脂、20份聚胺类潜伏型固化剂、15份核壳橡胶增韧剂和适量钛白粉为原料制备出的医用注射针用单组分环氧胶，可在80 ℃，20 min内快速固化，固化后韧性较好，0.8 mm医用注射针拔拉力为80 N，40 ℃下贮存期为20 d。

潜伏型固化剂；低温快固；医用注射针头胶

单组分环氧胶粘剂因以其成本较低，无需配胶、易操作且固化产物对人体无害[1]而被广泛应用于医用针头装配中不锈钢针与塑料（PP材质）底座的粘接。目前市面上医用注射针用单组分环氧胶主要以110～120 ℃、30 min固化的产品居多，固化温度较高，易引起塑料底座变形且能耗较高；而80 ℃低温固化医用针头环氧胶产品固化时间在30～60 min不等。本研究以聚胺类为潜伏型固化剂，制备出的医用针头用单组分环氧胶固化后，胶体韧性较好、粘接医用针头拔拉力较高、贮存稳定性较好，且固化时间可缩短至20 min，提高了医用针头生产效率。

1 实验部分

1.1 原材料

E-51环氧树脂，工业级，宏昌电子材料股份有限公司；改性咪唑潜伏型固化剂PN23，工业级，日本味之素公司；聚胺类潜伏型固化剂A-100，工业级，常州马蹄莲树脂有限公司；环氧核壳橡胶增韧剂MX154，工业级，日本钟渊公司；钛白粉，工业级，武汉方圆钛白有限公司。

1.2 仪器与设备

QL-1100型强力分散机，佛山市金银河智能装配股份有限公司；XFZH-02L型动力混合机，柳州市豪杰特化工机械有限公司；S65型三辊研磨机，常州彩宝机械有限公司；医用针头拉力测试机、MED-01型药包材拉力机，济南兰光机电技术有限公司；101型电热鼓风干燥箱，武汉亚华电炉有限公司；NDJ-4（A）型旋转式黏度计，上海衡平仪器仪表厂。

1.3 医用针头环氧胶的制备

基础配方如表1所示。

表1 配方Tab.1 Formulation

制备工艺：将上述配方原料在高速分散下混合均匀后过三辊研磨机3遍（间距为0.05 mm），再转入动力混合机中真空搅拌30 min，即得医用针头用单组分环氧胶。

1.4 性能测试与表征

（1）针头拔拉力（针管与针座粘接牢固度）：按照GB 15811—2001标准，测试0.8 mm一次性注射针头拔拉力。

（2）固化后韧性：取粘接好的0.8 mm针头，固定针座，弯曲针管30°～90°，观察粘接处胶体是否开裂；

（3）贮存稳定性：将（200±2）g胶液装入500 mL塑料包装盒中，放入（40±1）℃的鼓风干燥箱中，测试胶液黏度加倍时间。

2 结果与讨论

2.1 固化剂的选择

目前应用广泛的聚胺类及咪唑类潜伏型固化剂，较环氧树脂/双氰胺固化体系[2]的固化温度有大幅降低，可实现环氧树脂在中温（80～120 ℃）下的快速固化[3]。固定其他成分用量不变，测试了咪唑类固化剂PN-23及聚胺类固化剂A-100对环氧胶性能的影响，如图1及图2所示。

图1 固化剂用量对针头拔拉力的影响Fig.1 Influence of curing agent amount on needle drawing force

由图1可知，随着改性咪唑固化剂PN-23与聚胺类固化剂A-100用量（相对于E-51树脂质量而言）的加大，0.8 mm针头拔拉力逐渐增加；w（PN-23）=25％以内时，因80 ℃、20 min固化不完全，拔拉力较低；在用量增加到25％或以上时，固化效果较好，针头拔拉力达到相对最大值的55 N左右；w（A-100）=20％以内时，因120 ℃、15 min固化不完全，针头拔拉力较低，当用量增加到20％或以上时，针头拔拉力达到相对最大值的70 N。

图2 固化剂用量对胶液贮存稳定性的影响Fig.2 Influence of curing agent amount on storage stability of adhesive solution

由图2可知，随着2种固化剂用量的增加，40 ℃下黏度加倍时间变短，贮存稳定性变差；w（PN-23）=15％及以内时，贮存稳定性良好，40 ℃下黏度加倍时间为15 d以上；w（A-100）=20％及以内时，可保证良好的贮存稳定性，40 ℃下黏度加倍时间为20 d。

综上，使用w（聚胺类固化剂A-100）=20％时，固化效果较好，0.8 mm针头拔拉力可达到70 N，且贮存稳定性较好，因此选用聚胺类A-100作固化剂、用量为5％较适宜。

2.2 环氧胶的韧性改进

核壳橡胶增韧剂对环氧树脂固化速度影响小且能显著提高胶体固化后韧性，综合性能优异[4]，因此选用核壳橡胶作增韧剂较适宜。

2.2.1 核壳橡胶增韧剂用量对针头拔拉力的影响

固定其他组分用量不变，改变核壳橡胶增韧剂用量（相对于E-51树脂质量而言）对针头拔拉力的影响如图3所示。

图3 核壳橡胶增韧剂用量对针头拔拉力的影响Fig.3 Influence of core-shell rubber toughening agent amount on needle drawing force

由图3可知，随着核壳橡胶增韧剂用量的增加，0.8 mm针头拔拉力呈先增后降趋势，增韧剂用量低于15％时，胶体强度得到提升，针头拔拉力增加，当用量增加到15％时，0.8 mm针头拔拉力达到相对最大值的80 N，较未加MX154提高了14％以上；当用量达到15％以上，因核壳橡胶增韧剂中环氧树脂的存在，环氧树脂总量增加，固化剂与环氧树脂配比发生变化，导致针头拔拉力出现下降。

2.2.2 核壳橡胶增韧剂用量对韧性的影响

改变核壳橡胶增韧剂用量测试环氧胶增韧效果，结果如表2所示。

表2 核壳橡胶增韧剂用量对胶体韧性影响Tab.2 Influence of dosage of Core-shell rubber toughening agent on the adhesive toughness

由表2可知，当核壳橡胶增韧剂用量在10％以上时，增韧效果较好，韧性均较理想。

2.2.3 核壳橡胶增韧剂对胶液贮存稳定性的影响

核壳橡胶增韧剂在不同用量下的胶液贮存稳定性如图4所示。

图4 核壳橡胶增韧剂用量对胶液贮存稳定性影响Fig.4 Influence of core-shell rubber toughening agent amount on storage stability of adhesive solution

由图4可知，随着核壳橡胶增韧剂用量的增加，胶组分中环氧树脂量有一定程度的上升，40 ℃下胶液黏度加倍时间变长，贮存稳定性变好，但整体变化不大，40 ℃下胶液黏度加倍时间为20～22 d。

综上，当w（核壳橡胶增韧剂MX154）=15％时，0.8 mm针头拔拉力可达相对最大值的80 N，胶体固化后韧性较好，胶液贮存稳定性较好。

2.3 与市售同类产品对比

与市售同类产品性能对比如表3所示。

由表3可知，本研究制备的样品韧性良好、拔拉力和贮存稳定性相对更好，且固化时间明显缩短。

表3 制备样品与市售产品性能对比Tab.3 The comparing of samples and commercial product

3 结论

（1）以E-51环氧树脂作基础树脂，使用聚胺类固化剂A-100，用量（相对E-51环氧树脂用量）为20％时，可在80 ℃下20 min快速固化，贮存稳定性较好，40 ℃可贮存20 d。

（2）核壳橡胶增韧剂MX154的加入明显提高了胶液固化后的韧性且针头拔拉力也有一定程度的提高。当用量（相对E51环氧树脂用量）为15％时，医用注射针头用单组分环氧胶的拔拉力提高了14％以上，0.8 mm针头拔拉力达到80 N，韧性明显改善，贮存稳定性较好。

[1]陈晖,王刚合.一次性医用注射针装配胶的研制[J].粘接,1999,20(5):16-18.

[2]娄春华,孔宪志,朱清梅,等.有机酸改性咪唑环氧树脂固化促进剂的研究[J].化学与黏合,2010,32(2) :31-34.

[3]王园园,田玉洁,黄文迎,等.环氧塑封料固化促进剂的发展现状与前景[J].广州化工,2014,42(10):24 -27.

[4]吴传芬,陈文静,林长红,等.橡胶弹性体增韧环氧树脂的结构与性能研究[J].热固性树脂,2014,29(3) :40-44.

Preparation of low temperature rapid-curable one-component epoxy adhesive for medical injection needle

LIU Yong-gang, HONG Jian, SUN Yu-sen, GAO Zhou, LEI Mu-sheng
(WuHan Double-Bond Chemical Co., Ltd., Wuhan, Hubei 430040, China)

With the E51 epoxy resin as the basic resin, the effect of modified imidazole and polyamine latent curing agent on the properties of the one-component epoxy resin adhesive was investigated. 100 parts E51 epoxy resin, 20 parts polyamine latent curing agent, 15 parts core-shell rubber toughening agent and a moderate amount of titanium dioxide, the prepared onecomponent epoxy adhesive could cure at 80℃ for less than 20 min; the cured adhesive had good toughness; the drawing force of 0.8 mm medical injection needle was 80 N; the storage life of the adhesive at 40℃ was 20 days.

latent curing agent; low temperature fast curing; adhesive for medical needle

TQ433.4+37

A

1001-5922（2016）06-0043-03

2016-03-10

刘永刚（1986-），男，主要从事厌氧胶、光固化胶及环氧胶产品的开发。E-mail：121205938@qq.com。