丁基橡胶瓶塞及相关橡胶产品在药用包装中的不同应用

丁基橡胶瓶塞及相关橡胶产品在药用包装中的不同应用作者：黄佑铭傅宇环李劭一概述药用丁基橡胶瓶塞作为一种替代天然胶塞的新型药用包装材料已越来越广泛地被人们所熟知。国家食品药品监督管理局为了全面淘汰天然胶塞，在2000年颁布国药管注［2000］462号文对天然胶塞的使用作出了相关限制性规定，随着国家食品药品监督管理局2004年第13号令的颁布实施，全面淘汰天然胶塞的最后期限业已临近。药用丁基胶塞作为一种提升药品包装质量需要的新型药包材，已开始在我国制药行业内大范围使用。由于人们对众多橡胶种类及其性能的了解差异，往往在其监管和应用上会产生一些误区，这将直接影响到药包材的选用，因此我们针对丁基胶塞及其相关橡胶产品的不同应用进行一下探讨。二药品对直接接触的药包材料的要求药品因其保持药效、防止污染变质、防止药品渗漏、无生物毒性以及刺穿后再密封性好等功能的特殊性，对其密封材料极具选择性，主要体现在如下三个方面：1　药品的稳定性要求：因瓶塞直接与药品接触，对药品的影响可能存在以下缺点：瓶塞污染药品（通过直接或催化的结果、生理作用）、瓶塞吸收药品中物质（丢失活性物质或稳定剂）、药品中的物质通过瓶塞流失（脱水、丢失惰性气体）、通过瓶塞带入其他物质（变湿、氧化、吸收二氧化碳等）。2瓶塞稳定性药品对瓶塞可能存在如下作用：药品使瓶塞膨胀、药品对瓶塞有化学侵蚀、瓶塞严重老化、消毒时瓶塞降解。因此能用于瓶塞的材料就需要具有耐物理化学、耐老化、耐热、耐紫外线、抗辐射。3药用瓶塞的应用要求瓶塞可能对药品应用存在如下缺陷：瓶塞硬度过高易损坏针头，瓶塞硬度过低可能会进入药瓶，自封性不好易产生漏隙，瓶塞碎裂会污染药品，这就要求胶塞具有适当的硬度与压缩变型、适当的弹性、良好的耐刺穿性能。三　不同橡胶高分子材料的特性针对药品对直接接触药用包装材料的要求，选择能用于药用封装方面的橡胶材料十分有限。不同的橡胶高分子材料具有不同的物理化学性能，天然橡胶作为一种即将被瓶塞所淘汰的材料，其缺陷众所周知，但目前出现了几种说法，诸如异戊二烯、硅橡胶、丁基橡胶都可以作为淘汰天然胶塞的替代品等等，我们认为这种认识存在偏颇，必须加以慎重区分和认真对待，为此首先对几种橡胶材料特性进行简单分析和比较。1　异戊二烯橡胶

分子结构：CH3CH2=C－CH＝CH2（异戊二烯与丁二烯聚合反应物）(

顺式1，4—聚异戊二烯橡胶)异戊二烯橡胶分子结构接近天然橡胶，是一种按照天然橡胶结构合成而又进行了改良的橡胶材料，具有某些优于天然橡胶的特性，但由于其微观结构的差异所致，结晶性能低于天然橡胶，且老化性能比天然橡胶差，硫化形式虽与天然橡胶基本相似，但硫化速度慢，硫化缺少不了硫磺的作用，易对药品产生污染，更重要的是其透气透湿性能好，易导致药品变质，目前仅用于非直接接触药品的软膜袋、PP瓶等封装内塞。2硅橡胶

硅橡胶是一种兼具无机和有机性质的高分子弹性材料，主要应用于能源、电子、新材料、生命科学领域。硅橡胶分子链由硅原子和氧原子交替组成，分子键能370KJ/mol，比C—H键能（240KJ/mol）要大得多，因而具有良好的高温高热稳定性能，在350℃下数小时仍能保持其弹性，尤其适用于制作高温耐热材料。硅橡胶同其他高分子材料相比，具有极为优良的透气性，室温下对氮气、氧气和空气的透过量比天然橡胶高30~40倍，比丁基橡胶则要高600~800倍，针对其透气性好的特点，由硅橡胶薄膜制成的气调窗已用于贮存蔬菜水果等方面，此外，硅橡胶具有对人体机体反应小、性能稳定、血凝低、能承受高温高压多次蒸煮的特点，是不可多得的医学外科材料，能制作成各种人工脏器，在医疗外科和美容业等领域应用颇广，但作为药品的封装密封材料则显得无能为力，远不如天然胶塞产品。至于目前有些人士认为硅橡胶塞至少可用于口服液等产品封装的观点，则毫无科学依据。当然根据橡胶材料的透气性在高温时相差不大的规律，硅橡胶因其具有优越的耐高温性能，在高温设备的密封材料应用方面具有其他橡胶材料所不能比拟的独特功能。作为药品密封材料，其是在121℃或150℃高温下灭菌，在常温或低温状态下贮存使用，因而硅橡胶并不适合用于制作药品的密封材料。3

卤化丁基橡胶

分子结构CH3

CH3－CH2－C－CH2－C＝CH－CH2－CH2－C－丁基橡胶CH3CH3CH3CH3

X

CH3－CH2－C－CH2－C－C－CH2－CH2－C－卤化丁基橡胶CH3CH2

CH3丁基橡胶是丁二烯和少量异戊二烯的聚合体，国内外研究资料均表明，是目前透气性最低的一种烃类橡胶高分子材料，其透气系数Q=0.68×108，在40℃时，透气性能约为天然橡胶的1/20，顺丁橡胶的1/76，丁苯橡胶的1/8，三元乙丙橡胶的1/13。丁基橡胶具有优越的化学稳定性、耐热性和耐氧化性，其短时间最高使用温度可达到200℃，完全满足药品高温灭菌的需要。卤化丁基橡胶是在丁基橡胶分子结构中引入了活泼的卤素(氯、溴)原子，同时保存了异戊二烯双键，使其不仅具备丁基橡胶的优良性能，还减少了抗氧剂的污染，提高了纯度，加快了硫化速度，更可实现无硫硫化、无锌硫化，大大地减少了有害物质对药物的污染和副作用。因此采用卤化丁基橡胶生产的新型药用瓶塞，具备诸多优异的物理和化学性能：低气透性、低吸水性；易针刺，不掉屑；色泽稳定；优良的密封性和再密封性；优良的消毒性能；低的萃取性，无活性物质析出，无毒等，使得其完全符合药品对瓶塞材料的要求，是被国内外近半个世纪的实践所证明了的最优异的药品封装密封材料。四

对药品包装用橡胶的应用建议综上所述，作为药用瓶塞的材料必须满足药品对瓶塞的要求，我们认为异戊二烯橡胶、硅橡胶、卤化丁基橡胶这三类材料在医药卫生行业的应用各不相同：异戊二烯橡胶主要满足非PVC软膜袋、PP输液瓶配套应用；硅橡胶广泛应用于制作人工脏器等无生物毒性产品，较好地满足了医学外科和美容业的需要，同时被用于工业耐高温密封材料的制作，而不适合作药品密封包装材料应用，而当前药品包装市场上存在用硅橡胶取代天然橡胶作为药包材的趋向，在产业政策上也是不足取的；卤化丁基橡胶作为直接接触药品的首选封装密封材料，广泛用于药品密封包装，这是已被国外发达国家早已验证了的事实。