医用塑料包装薄膜开发动向
唐赛珍  陶欣

    应用 前景看好

    医用塑料包装薄膜用途十分广泛，不仅可用于片剂、粉剂、颗粒状药品包装，也可用于膏状、液体以及药品纸
盒包装的内衬以及医疗器械等的包装，常用薄膜有收缩薄膜、缠绕薄膜、多层复合膜等。在药剂包装中，过去沿用
的玻璃瓶、塑料瓶正逐渐被塑料薄膜所替代，特别是医用液体塑料软包装如输液袋、血浆袋等发展更为迅速。
    据美国工业市场研究公司Freedonia Group Inc.所做的调查显示，1997～2007年全球医药品包装需求年均增
长率达4.3%（见表1）。据英国市场情报组织公布的对欧洲药品包装市场的研究表明，在欧洲包装市场年总销售额
32.46亿美元中医用包装膜、袋占28%。
    我国医药包装行业的年产值在150亿元左右，年均增长率超过10%。近年来，塑料制品在我国医用包装中的应
用比例正在迅速提升。资料显示，我国药品片剂用铝、塑包装比例已从1990年的10%提升到了目前的40%，医用塑
料薄膜已成为薄膜新的发展热点。预计2005年我国药品片剂、胶囊用塑料包装瓶需求量将增加到40亿只。
表1  世界各类医药包装需求量及预测           百万美元
次 目               2002年   2007年  年均增长率/%
塑料瓶                3660     4485        4.1
泡罩包装            3545     4890        6.6
小袋和带状袋        1235     1535        4.4
其他一次性包装容器    3950     4765        3.8
栓塞和附件            5590     6495        3.0
合计               17980    22170        4.3


    原料 向多元化发展

    医用塑料包装薄膜有许多种，应用较为广泛的主要有PE、PP、PET、PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）PA、PVA、PVC、
PVDC、PC以及新开发的环烯共聚物（COC）等，其中聚烯烃用量最大。
  CTFE薄膜
    CTFE薄膜是以乙烯/三氟氯乙烯共聚物制成的，其透明度高，阻燃、阻透性优良。该薄膜具有独特的应用范围，
-195.5℃以下仍是柔软的，其熔点在182～204℃。
    PA
    PA薄膜具有强韧性和良好的耐穿刺性、耐用性、耐化学药品性，其使用温度范围较宽，但吸湿性大，热封性
差，故多与聚烯烃等制成复合薄膜使用。由于PA薄膜良好的综合性能非常适用于保护贮运期间已经消毒好的医疗
器械，因此医疗器械包装将是PA薄膜新的应用领域。
    PET
    双向拉伸的PET薄膜具有极高的机械强度和刚性，耐热性极高，耐药性好，透明度和光泽度十分优良，水气和
氧气透过性较小，具有很好的保味性和无毒性。PET薄膜可直接用于与药品接触的场合，常用于药片特别是中药药
片的包装。另外由于其保味性和耐热性高，可用作多层复合膜中的阻透层，以保证药片在有效期内不变质。
    PVC
    PVC具有良好的耐化学药品性、力学性能和电性能，但耐光和热稳定性差。PVC薄膜可以采用压延法，也可采
用挤出吹塑法生产。由于PVC为热敏性树脂，而且硬度大，因此软质薄膜加工过程必须加入热稳定剂和增塑剂，其
软质及半硬质薄膜可广泛用于医疗用输液袋和输血袋，当用于医用包装材料时，PVC树脂中氯乙烯单体含量应小于
1mg/kg，应使用无毒的热稳定剂和无毒、不易迁移的增塑剂，以确保产品的安全性。硬质PVC薄膜可用作药品包装
用膜，大多为透明或琥珀色薄膜，经真空吸塑成型小凹窝后填装药片，然后与涂布EVA热封剂的盖材复合。为提高
与盖材的热合性，PVC内层也可涂布EVA或PVDC涂层。
    近年来由于PVC软包装使用的邻苯二甲酸酯类增塑剂被认为有毒以及PVC软包装袋用后不易回收处理引发的环
境问题，致使在使用上遇到了严重威协和挑战，尤其在一些欧洲国家PVC医药包装市场正在逐渐萎缩。
    PP
    茂金属催化乙烯基塑性体和PP的共混物能够提高PP薄膜辐射后的抗脆化能力，可用于医疗器械的包装。
    近年来，通过对PP的改性，其在药用液体包装袋的开发方面取得了较大进展。Buxter公司在对原材料进行筛
选后，认为如采用PP制作药用液体软包装袋，需要综合等规PP的高熔点和柔性PP的弹性嵌段结构，这两种材料
具有优异的软度和柔性、良好的低温韧性和高于121℃的熔点，同时由于其密度比PVC低约30%，从而使单位成本
与PVC相近。据报道，Montell Catalloy共聚物公司和亨斯迈公司的柔性聚烯烃FPOs达到了上述要求，目前已在
美国和亚洲生产了Rxloy产品，在欧洲取得了生产许可证。但FPOs的结晶度较PP 99%的结晶度低17%～25%，而且
具一定粘性，难于处理，因此通常需要通过共混来改进其性能，例如必须使用Adflexks353、密度为0.89g/cm3的
材料作为表层，以确保其强度和121℃以上的熔点，表层需使用高透明级别的专用树脂提供所需透明性。另外通过
共挤工艺可以克服PP表面雾度大的缺点，通过配方设计可改善PP热封性能，采用密度在0.89g/cm3牌号的PP树
脂，可减薄厚度，降低成本等。
    阿莫科公司和斯坦福大学联合研发出具有类似PVC性能的PP弹性体。埃克森公司和陶氏化学公司开发的mLLDPE
也正在试用于医用液体软包装袋，它们具有优异的洁净度、透明性和力学性能，而且还具有可减薄薄膜厚度而带来
潜在的成本优势。但mLLDPE熔点较低，不能适应在121℃下进行20min的消毒处理，因此目前主要用于人体排泄
液的收集袋，如果用作输液袋、输血袋尚需进一步改性。
    在聚烯烃作为PVC的替代材料开发过程中，由于医用产品在消毒杀菌、灌装、密封、使用等过程都要求使用专
用聚烯烃树脂，因此成本较高成为聚烯烃无法快速替代PVC的重要原因之一。但是，通过改变加工条件和使用新的
助剂，PP性能近年来正得到逐步改善，另外热封和消毒条件等与装配线相关的问题，则可以通过设备改进来解决。
因此，PP薄膜可以用于第四代输液袋和血浆袋已是指日可待。
    PE
    据Mastio公司对PE薄膜市场状况调研报告表明，PE医用塑料包装薄膜是种塑料薄膜中增长最快品种之一。
据预测，未来几年全球PE医用塑料薄膜需求将以年均7%的速度增长。PE医用薄膜的最大潜在增长市场是防感染医
疗用品包装袋，其次是一次性衬膜、小包装袋及医疗器械包装用薄膜。目前全球约有40多家公司生产医用PE包装
产品，前五大公司是Clopay公司（Griffon Corp）、Pliant公司、Maxxin医用品公司、Rexam医用包装公司和Banta
保健公司，它们的市场占有率约为50%。
    PE医用薄膜中，用量增长最快的是LLDPE，2003年LLDPE医用薄膜的用量占市场PE医用薄膜总用量的52%，
预计2006年将达到54%。LLDPE医用薄膜快速发展的主要原因是由于它可以制得在相同厚度下强度高于LDPE的薄
膜，从而可制得薄型薄膜，节省原材料，降低成本。
    近年LDPE医用薄膜每年产量超过4万t，在总用量中占39%，居第二位。HDPE和MDPE用量较小，市场份额在
10%以下。


    复合膜 与涂覆薄成为发展趋向

    药品对包装材料的基本要求是防止内容物变质，其主要措施是防湿、阻气、避光、无菌、热封。此外，为了确
保内容物的品质以及填充包装、储运过程的安全，还要求包装材料确保内容物稳定、耐热以及不会产生有害物迁移
等卫生性能，同时还要求材料具有一定的拉伸、抗冲击、耐穿刺和耐撕裂强度等。目前还没有单层薄膜兼具以上各
种功能，采用二层或二层以上多层复合、多元复合制得的多层复合薄膜或者涂覆膜，则可以取长补短，满足多项要
求。
    1.代表性产品
    ●LDPE可与多种聚烯烃复合制成软包装袋，如Howadenkok公司生产的医用液体包装袋，其原料为LDPE与乙
烯-α烯烃的共聚物，能经受100℃以上的高温杀菌处理，并具有良好的柔韧性，采用LDPE、粘接剂、PA等原料制
得的多层复合薄膜，具有与PVC、PP相似的优点，用途广泛。
    ●PP薄膜可大量用作医用软包装复合膜的内外层材料。BOPP具有良好的透明性、耐热性和阻透性，用于复合
袋的外层。将它与热封性好的LDPE、EVA、EEA、EAA或与铝箔复合，能提高复合膜的物理机械性能，如在BOPP基
膜上涂上防潮及阻透性优良的PVDC，可提高其阻气和阻湿性能。
    流延PP薄膜（CPP）具有良好的热封性，多用于复合包装袋的内层，真空镀铝后可再与BOPP、PET、OPA、PT
复合，是药品包装的重要材料。
    ●PVDC涂布复合膜在药品包装中已获广泛应用，可起到阻湿、保味、防潮等作用。目前市面上的PVDC实际上
是偏二氯乙烯（VDC）与氯乙烯或丙烯酸单体的共聚物，单体含量通常为75%～90%。PVDC具有透明、柔韧、耐油、
耐化学药品以及优异的阻气性和阻湿性等特点，是广泛使用的一种高效阻透材料。在高阻透医药包装中，它通常作
为涂复材料使用，在PP、CPE、PET薄膜上涂布2～4μm PVDC的复合薄膜，可使其透气性、透湿性最适用于制造药
品的泡罩包装膜和包装颗粒料、散剂等低价位药品的复合包装袋。
    ●真空镀铝膜是在高真空状态下将铝蒸发到各种基膜上，其镀铝层薄。目前在中药的粉剂、颗粒剂、散剂外包
装中广泛使用的有PETP、CPP、PT、BOPP、PE等真空镀铝膜，其中应用最多的是PETP、CPP、PE真空镀铝膜。该薄
膜除了具有塑料基膜的特性外，还具有装饰性和良好的阻透性，尤其是各种塑料基材经镀铝后，透光率、透氧率和
透蒸汽率降低几十倍或上百倍。这种薄用于药品包装能防止药品发霉、受潮变质，是今后药品包装材料的主要发展
方向之一。
    ●CTFE薄膜化学性质是惰性的，能经受金属、陶瓷和其他塑料不能经受的烈性化学药物的侵蚀。另外CTFE薄
膜的蒸汽渗透率比其他任何塑料薄膜都低，无吸湿，而且它能与各种基料如PE、PVC、PET、PA等复合，也可用真
空喷（镀）铝法喷（镀）金属。CTFE薄膜及其复合物主要是用来包装需要高度防潮的药片和胶囊。
    2.国外复合膜发展近况
    多层结构医用包装薄膜一般采用PE/粘接剂/PA/粘接剂/PE/粘结剂/PA/粘接剂/ PE 9层结构，也可用PP代替
PA，其他结构一样，厚度通常为0.05～0.4mm。目前共挤薄膜的层数在不断增加，已有多家公司能够生产8层、9
层甚至11层的医用包装薄膜。
    目前，国外药品包装用多层复合薄膜都是在以食品包装公司为主力，在其多层结构食品包装薄膜生产线上开发
的。美国Bemis公司早在1996年将其当时规模较小的医药包装薄膜业务与其收购的Perfecseal公司的合并，成立
医药包装公司，生产低成本的多层结构薄膜。目前Perfecseal公司已建立了专门的医药用塑料包装薄膜厂，所生
产的薄膜的层数均在5层以上。
    加拿大Winpak公司原有一条11层生产食品包装阻透膜的流延法生产线，经改进后生产含PA的11层杀菌袋用
医用包装薄膜，在北美市场获得成功。该公司至今没有公开这种多层薄膜的结构。该公司还采用其原有8台和9台
挤出机的多层共挤吹膜生产线生产多层吹塑薄膜，已获准用于医药包装。
    澳大利亚Amcor公司收购了美国Rexam保健品软包装公司后，将多层结构食品包装薄膜技术应用到医药包装领
域。Rexam保健品软包装公司有2条5层共挤吹塑薄膜生产线和一条含PA的5层共挤薄膜试验生产线，后者可以
生产薄型薄膜，如可由0.3mm含离子交联聚合物的3层共挤薄膜减薄到0.25mm含PA的5层薄膜。Rexam还采用共
挤涂复技术生产多层复合薄膜，降低了成本。
    芬兰Wipak公司也是一家著名的高科技包装薄膜生产商，已获得北美管理部门的批准，在欧洲安装了一条专用
流延薄膜生产线，这是世界上第一条医药塑料包装薄膜洁净室生产线。
    由于医用塑料包装具有较大的市场潜力，且利润较高，目前还有多家食品包装薄膜公司拟进军医药包装薄膜领
域。医药包装多层复合薄膜的生产技术与食品包装薄膜一样，有多层共挤吹塑法和多层共挤流延法。北美的医药包
装复合膜大部分采用共挤吹塑法生产，这主要由于该工艺生产的多层吹塑薄膜具有内在取向性及较高的撕裂强度。
欧洲的医药包装更多是采用共挤流延法生产，这是由于流延薄膜尺寸精度更高，薄膜更柔软之故。此外，医用仪器
设备包装用的热成型薄膜，通常采用EVA/离子交联聚合物/EVA 3层结构或采用离子交联聚合物为中间层，EVA/PE
混合物为内外层的3层共挤薄膜。离子交联聚合物韧性高，透明，但成本高，如果要求厚度大的薄膜和袋，常常将
上述3层复合薄膜自身叠压形成6层复合薄膜，可完全满足要求。（全文完）