不同滅菌方式對預(yù)灌封注射器用橡膠活塞性能影響的研究

劉海洪，崔 喆，付 鵬*

（1.鄭州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.河南省先進尼龍材料及應(yīng)用重點實驗室，河南 鄭州 450001）

橡膠活塞作為預(yù)灌封注射器的一個關(guān)鍵組件，其生產(chǎn)中主要采用高壓蒸汽和γ射線輻照兩種方式滅菌。高壓蒸汽滅菌（以下簡稱蒸汽滅菌）是采用高壓滅菌器，利用加熱產(chǎn)生蒸汽，在一定蒸汽壓力、溫度和時間條件下，將包括芽孢在內(nèi)的所有微生物殺滅。γ射線輻照滅菌（以下簡稱輻照滅菌）是利用鈷60衰變產(chǎn)生的γ射線輻照產(chǎn)品，電離射線與細菌的脫氧核糖核酸分子發(fā)生直接或間接作用，從而殺滅微生物細胞[1-3]。

本工作分別采用溴化丁基橡膠（BIIR）和溴化異丁烯-對甲基苯乙烯共聚物（BIMSM）為主體材料，制備兩種商用預(yù)灌封注射器用橡膠活塞[4-8]，并研究蒸汽滅菌和輻照滅菌兩種滅菌方式對BIIR和BIMSM硫化膠及活塞性能的影響，以期對預(yù)灌封注射器用橡膠活塞質(zhì)量提高及滅菌條件優(yōu)化提供一定的指導(dǎo)。

1 實驗

1.1 原材料

BIIR，牌號2211；BIMSM，牌號Exxpro3433，美國埃克森美孚化工公司產(chǎn)品。煅燒高嶺土，粒徑為10 μm，山西琚豐高嶺土有限公司產(chǎn)品。滑石粉，牌號Mistron CB，美國Imery公司產(chǎn)品。鈦白粉，牌號TLA-100，山東金虹鈦白粉化工有限公司產(chǎn)品。炭黑N550，濰坊科倫比恩化工有限公司產(chǎn)品。氧化鎂，牌號K150，上海華仲榮工貿(mào)有限公司產(chǎn)品。氧化鋅，山東興亞新材料股份有限公司產(chǎn)品。硫黃，牌號SU95A，美國Struktol公司產(chǎn)品。溴化辛基酚醛樹脂，無錫賓王化工廠產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

X（S）N-3/3.2-32型加壓式密煉機和XK-250G型開煉機，大連誠信橡塑機械有限公司產(chǎn)品；P-V-100-PCD型平板硫化機，中國臺灣磐石油壓工業(yè)股份有限公司產(chǎn)品；KJCS-20ES型清洗機，溫州亞光機械制造有限公司產(chǎn)品；YXQG02型電熱式蒸汽消毒器，山東新華醫(yī)療器械股份有限公司產(chǎn)品；400萬居里鈷-60輻照裝置，鄭州宏源生物工程有限公司輻照中心產(chǎn)品；AI-7000S型微電腦拉力機，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司產(chǎn)品；FA1004A型電子分析天平，上海精天電子儀器有限公司產(chǎn)品；UV-1601型紫外分光光度計，北京瑞利分析儀器有限公司產(chǎn)品；101-2AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 配方

BIIR活塞配方：BIIR 100，煅燒高嶺土 40，滑石粉 40，鈦白粉 3，炭黑N550 1，氧化鎂 8，硫黃 0.6。

BIMSM活塞配方：BIMSM 100，煅燒高嶺土 40，滑石粉 40，鈦白粉 3，炭黑N550 1，氧化鋅 3，溴化辛基酚醛樹脂 2。

1.4 試樣制備

按照藥用BIIR膠料常規(guī)混煉工藝制備混煉膠，膠料在平板硫化機上硫化，硫化條件為185 ℃/10 MPa×t90。

采用1 mL細長活塞模具，按照常規(guī)生產(chǎn)流程制備預(yù)灌封注射器用橡膠活塞。

1.5 性能測試

硫化膠的邵爾A型硬度按照GB/T 531.1—2008進行測試；拉伸性能按照GB/T 528—2009進行測試。橡膠活塞的理化性能按照YBB 00082004—2015《預(yù)灌封注射器用溴化丁基橡膠活塞》進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 蒸汽滅菌對硫化膠物理性能的影響

蒸汽滅菌前后BIIR及BIMSM硫化膠的物理性能分別如表1和2所示（蒸汽滅菌條件為121 ℃×60 min，蒸汽滅菌后在105 ℃×2 h條件下 烘干）。

從表1可以看出，蒸汽滅菌后，BIIR硫化膠的硬度、定伸應(yīng)力和撕裂強度變化不大，拉伸強度和拉斷伸長率稍減小，拉斷永久變形增大。

表1 蒸汽滅菌前后BIIR硫化膠的物理性能Tab.1 Physical properties of BIIR vulcanizates before and after steam sterilization

從表2可以看出，蒸汽滅菌后，BIMSM硫化膠的各項物理性能變化不大。

表2 蒸汽滅菌前后BIMSM硫化膠的物理性能Tab.2 Physical properties of BIMSM vulcanizates before and after steam sterilization

2.2 輻照滅菌對硫化膠物理性能的影響

不同輻照劑量輻照滅菌BIIR和BIMSM硫化膠的物理性能分別見表3和4。

表3 不同輻照劑量輻照滅菌BIIR硫化膠的物理性能Tab.3 Physical properties of BIIR vulcanizates by radiation sterilization with different radiation doses

從表3可以看出：輻照滅菌后BIIR硫化膠的硬度變化不大；隨著輻照劑量增大，BIIR硫化膠的拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度呈減小趨勢，拉斷永久變形呈增大趨勢。

從表4可以看出，隨著輻照劑量增大，BIMSM硫化膠的硬度降低，拉斷永久變形增大，其他物理性能變化不大。

表4 不同輻照劑量輻照滅菌BIMSM硫化膠的物理性能Tab.4 Physical properties of BIMSM vulcanizates by radiation sterilization with different radiation doses

綜上所述，BIMSM硫化膠的耐高壓蒸汽和耐輻照性能優(yōu)于BIIR硫化膠。

2.3 蒸汽滅菌BIIR活塞的理化性能

為了考察蒸汽滅菌橡膠活塞的物理和化學(xué)性能，將待測活塞在121 ℃×60 min條件下滅菌，然后在105 ℃×2 h條件下烘干，測試不同存放時間后橡膠活塞的性能，結(jié)果如表5所示。

表5 蒸汽滅菌BIIR活塞存放不同時間后的理化性能Tab.5 Physical and chemical properties of BIIR plungers by steam sterilization after storage for different time

從表5可以看出：BIIR活塞在蒸汽滅菌后180 d內(nèi)的物理和化學(xué)性能均滿足YBB 00082004—2015的要求；隨著存放時間的延長，BIIR活塞啟始力最大值和持續(xù)力最大值減小，pH值變化和易氧化物含量稍減小，電導(dǎo)率和不揮發(fā)物含量變化 不大。

2.4 輻照滅菌BIIR活塞的理化性能

為了考察輻照滅菌對BIIR活塞的物理和化學(xué)性能的影響，將待測活塞分別在0，20，30，40 kGy輻照劑量下輻照滅菌，并在滅菌后零時刻測試BIIR活塞的理化性能，結(jié)果如表6所示。

從表6可以看出：BIIR活塞在不同輻照劑量輻照滅菌后零時刻的物理和化學(xué)性能均滿足YBB 00082004—2015要求；隨著輻照劑量的增大，啟始力最大值、持續(xù)力最大值、電導(dǎo)率、pH值變化、易氧化物含量和吸光度均略有變化，但在指標(biāo)范圍內(nèi)，不揮發(fā)物含量降低。

表6 不同輻照劑量輻照滅菌BIIR活塞的理化性能Tab.6 Physical and chemical properties of BIIR plungers by radiation sterilization with different radiation doses

3 結(jié)論

本工作采用BIIR和BIMSM為主體材料制備預(yù)灌封注射器用橡膠活塞。

（1）蒸汽滅菌后，BIIR硫化膠的硬度、定伸應(yīng)力和撕裂強度變化不大，拉伸強度和拉斷伸長率稍減小，拉斷永久變形增大；BIMSM硫化膠的物理性能變化不大。

（2）經(jīng)不同輻照劑量輻照滅菌后，BIIR硫化膠的硬度變化不大，拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度減小，拉斷永久變形增大；BIMSM硫化膠硬度降低，拉斷永久變形增大，其他物理性能無明顯變化。

（3）在蒸汽和輻照兩種方式滅菌后，BIIR和BIMSM硫化膠都具有良好的物理性能，BIMSM硫化膠的耐高壓蒸汽和耐輻照性能優(yōu)于BIIR硫化膠。

（4）BIIR和BIMSM活塞在蒸汽滅菌后180 d內(nèi)及在40 kGy輻照劑量輻照滅菌后零時刻的理化性能均滿足YBB 00082004—2015的要求。

（5）BIMSM是制備預(yù)灌封注射器用橡膠活塞的一種更好的主體材料。