一种不透明聚合树脂及其在血清分离胶中的应用

摘要

本发明属于高分子聚合物制备技术领域，具体涉及一种不透明聚合树脂及其在血清分离胶中的应用。在庚烷溶剂体系中，以苯乙烯、丙烯酸酯类、硅烷偶联剂为单体，以偶氮二异丁酸二甲酯为引发剂引发聚合成聚合树脂，然后以此聚合树脂为原料制备成成品血清分离胶。本发明制备的血清分离胶无机白炭黑粉末用量少，触变性能优异，产品与血液接触放置稳定性好，耐辐照性能优异。

说明书

技术领域

本发明涉及高分子聚合物制备技术领域，具体涉及一种用于血清分离的不透明聚合树脂的制备方法，一种比重介于血清和血浆之间，生理惰性好的血清分离胶及其制备方法。

背景技术

随着检验医学技术的迅猛发展，人们生活节奏的提高，检验手段越来越自动化、智能化、精密化，人们对检验结果准确性要求越来高，对检验的速率要求越来越快，操作简单、安全、方便的一次性真空采血容器已得到广泛的推广和应用，因此如何能快速分离出高质量、无污染、不影响检测设备的血清显得尤为重要。人们发明了一种分离血清和血浆的分离胶，作为采血容器添加剂的一种，其必须具有足够的生理惰性、好的存储稳定性和特殊的比重要求，其范围要求在1.045-1.055g/cm³之间。采集血液后，在一定条件下进行离心，因为受到离心力的作用，分离胶内部分子间的氢键会被破坏，分离胶翻转到血清与血浆之间，形成牢固的隔离层阻止血清和血浆的混合，起到分离作用，外力作用消失后分离胶内部分子间的氢键又会慢慢缔结形成，此时分离胶又具有足够的生理惰性和稳定性，确保血清质量。

目前市场上大多数分离胶使用聚硅氧烷、大分子碳氢聚合物、二氧化硅粉末等组分混合制备而成。中国专利CN 102690387公布了一种完全使用丙烯酸酯聚合树脂作为液态树脂制备分离胶的方法，该方法制备的分离胶稳定性差，特别是生理盐水稳定性和血液存储稳定性，影响检测的结果；中国专利CN1046036C公布了一种由硅橡胶，大分子碳氢化合物组成的分离胶组合物，该方法制备的分离胶耐辐照性能差，辐照后产品的性能指标变化大，影响使用；中国专利CN 1281145A公布了一种有大分子碳氢化合物和二氧化硅制备成的血液分离胶，该方法制备分离胶产品粘度大，触变性差，翻转性能差，耐辐照性能差，使用性能严重受到影响。

发明内容

为改变市场上现有产品的不足和缺点，本发明的目的在于解决现有技术中使用多种大分子聚合物混合制备分离胶时相容性较差、放置较长时间容易出现相分离的问题；同时利用有机氟硅对苯乙烯和丙烯酸酯进行了改性聚合，使其疏水性能更强，分子间相互交联使得聚合树脂性能更稳定，有效的解决了ACD液管、PRP管(PRP管内添加剂与ACD液组成相同)、柠檬酸三钠管存储过程中的盐水稳定性和酸碱稳定性的问题。

本发明主要通过调整不透明聚合树脂聚合过程各原材料的用量，同时对聚合时间、温度等相关工艺指标进行控制，准确控制该聚合树脂比重和粘度，从而降低分离胶制备过程中无机粉末的用量，确保分离胶有更好的翻转性能和粘度，达到完全阻隔血清和血浆的目的。

为了达到上述目的，本发明采取的具体技术方案如下：

一种偶氮二异丁酸二甲酯在抗辐照血清分离胶制备中的应用，所述抗辐照血清分离胶的制备依次包括以下步骤：

(1)以偶氮二异丁酸二甲酯为引发剂引发聚合成不透明的聚合树脂；

(2)将100重量份步骤(1)中制备的聚合树脂加入到搅拌机中，加入重量份为0.5-1.5的亲水性白炭黑、重量份为0.3-0.6的硅烷偶联剂以及重量份为1.5-3.0的增塑剂，然后在70-80℃下，先常压搅拌0.5-1.0h，然后负压搅拌1.0-1.5h，之后停止加热；

(4)待搅拌机中物料的温度至30-50℃后，将重量份1.0-2.0的疏水性白炭黑、重量份0.5-1.0的有机触变剂以及重量份0.4-0.8的消泡剂加入搅拌机中，先常压搅拌0.5-1.0h，然后负压搅拌2.0-4.0h；

(5)将步骤(4)后的产物排气泡后得到不透明的抗辐照血清分离胶；

优选的，步骤(2)中亲水性白炭黑与疏水性白炭黑加入量的质量比为1:1.5-4，两者加入的质量总和与聚合树脂的加入量比为1:40。

进一步的，所述负压搅拌时的压力不大于-0.098MPa。

步骤(1)中的聚合树脂由以下重量份配比的原料聚合而成：

步骤(1)中所述的聚合树脂制备方法，包括如下步骤：

(一)将庚烷加入反应釜中，升温至60-90℃，优选65-70℃；

(二)取偶氮二异丁酸二甲酯的80％加入到丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、苯乙烯和正十二硫醇的混合溶液中，混合均匀至偶氮二异丁酸二甲酯完全溶解，然后将混合均匀后的溶液滴入步骤(一)中的反应釜中，2.0-3.0h滴加完成；

(三)滴加完成后将反应釜的温度提高5.0-10.0℃，然后保温0.5h；

(四)保温结束后，取偶氮二异丁酸二甲酯的20％(即剩余偶氮二异丁酸二甲酯)加入到甲基丙烯酸十二氟庚酯和乙烯基三甲氧基硅烷的混合溶液中，混合均匀且至AIBME完全溶解，然后将混合均匀后的溶液滴入步骤(三)中的反应釜中，1.0-1.2h滴加完成，滴加结束后，保温2.0h；

(五)保温结束后，负压蒸馏脱去溶剂组分和小分子物质，过滤得到聚合树脂。

进一步的，所述的有机触变剂包括聚乙二醇2000、聚丙二醇1500、羟基硅油和聚酰胺蜡中的一种或者几种；

进一步的，所述的增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯和偏苯三酸酯中的一种或几种；

进一步的，所述的消泡剂包括高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯醇胺醚和聚二甲基硅氧烷中的一种。

进一步的，所述的硅烷偶联剂是KH-570。

本发明中压力指相对于标准大气压的压力。

与现有技术相比，本发明提供的产品和生产工艺具有以下优点：

(1)利用氟硅改性树脂具有良好的耐水性和耐高低温性及耐有机溶剂的性能，制备了不透明血清分离胶，比重1.045-1.055g/cm³之间，粘度160000-200000mpa.s之间，流动距离≤2.0mm，血液中分离检测合格，盐水稳定性合格，油滴漂物合格，在ACD液、3.2％柠檬酸三钠液中的稳定性合格，耐辐照性能优异。说明利用本发明的聚合树脂制备分离胶提高了分离胶的理化稳定性，改善了分离胶在ACD管，柠檬酸钠管和PRP管中使用的稳定性；

(2)本发明使用了AIBME为引发剂，引发活性适中，聚合反应的速率易于控制，得到的产品粘度低，单体转化率高，由于该引发剂无毒无氧化性不会影响产品的使用中血液检测指标，完全避免了氧化性引发剂如过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯等的氧化性难以去除造成黄疸病人血清变色以及偶氮类引发剂如偶氮二异丁腈的氰基会造成一些酶谷丙转氨酶和谷草转氨酶中毒失活的情况；

(3)该聚合反应采用60-90℃的低温段反应，降低了能量消耗；

(4)分离胶产品制备过程中，使用无机粉末量与现有工艺中粉末用量3.5-4.0wt％相比，降低至现有工艺的60-70％且不影响产品的比重，粘度和流动性能，保证了产品在使用过程中的阻隔性能，同时还降低了产品的原料成本。

具体实施方式

申请人结合以下实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施列1：制备不透明聚合物树脂

将250.0g庚烷投入反应釜中，加热升温至65-70℃；将5.0g AIBME加入到62.5g苯乙烯、137.5g丙烯酸丁酯、20.0g甲基丙烯酸异辛酯和1.25g正十二硫醇组成的混合液中，搅拌混合均匀且AIBME完全溶解为止，形成混合液A，将混合液A滴加进反应釜中，控制混合液A滴加速率，2.5h滴加完毕，滴加过程中控制反应液温度65-70℃；滴加完成后开始升温，控制反应液温度在70-75℃之间，保温0.5h；保温结束后，将1.25g AIBME加入到由12.5g甲基丙烯酸十二氟庚酯和17.5g乙烯基三甲氧基硅烷组成的混合液中，搅拌混合均匀且AIBME完全溶解为止，形成混合液B，然后将混合液B滴加进上述反应釜中，滴加过程中保持反应液温度在70-75℃之间，控制滴加速率，1.1h滴加完毕；然后继续在70-75℃之间保温2.0h；保温结束后负压(压力为-0.098MPa)蒸馏，脱去溶剂组分和小分子物质；过滤得到不透明聚合树脂，所得树脂中溶剂组分含量为0.5wt％。

实施例2：制备不透明聚合物树脂

将275g庚烷投入反应釜中，加热升温至65-70℃；将6.0g AIBME加入到62.5g苯乙烯、137.5g丙烯酸丁酯、20.0g甲基丙烯酸异辛酯和1.25g正十二硫醇组成的混合液中，搅拌混合均匀且AIBME完全溶解为止，形成混合液A，将混合液A滴加进反应釜中，控制混合液A滴加速率，2.35h滴加完毕，滴加过程中控制反应液温度65-70℃；滴加完成后开始升温，控制温度反应液在70-75℃之间，保温0.5h；保温结束后，将1.5g AIBME加入到由12.5g甲基丙烯酸十二氟庚酯和17.5g乙烯基三甲氧基硅烷组成的混合液中，搅拌混合均匀且AIBME完全溶解为止，形成混合液B，然后将混合液B滴加进上述反应釜中，滴加过程中保持反应液温度在70-75℃之间，控制滴加速率，1.0h滴加完毕；然后继续保持反应温度在70-75℃之间保温2.0h；保温结束后开始负压(压力为-0.098MPa)蒸馏，脱去溶剂组分和小分子物质；过滤得到不透明聚合树脂，树脂中溶剂组分含量为0.52wt％。

实施例3：制备不透明聚合物树脂

将275g庚烷投入反应釜中，加热升温至65-70℃；将6.0g AIBME加入到62.5g苯乙烯、137.5g丙烯酸丁酯、25.0g甲基丙烯酸异辛酯和1.25g正十二硫醇组成的混合液中，搅拌混合均匀且AIBME完全溶解为止，形成混合液A，将混合液A滴加进反应釜中，控制混合液A滴加速率，2.4h滴加完毕，滴加过程中控制反应液温度65-70℃；滴加完成后开始升温，控制反应液温度在70-75℃之间，保温0.5h；保温结束后，将1.5g AIBME加入到由12.5g甲基丙烯酸十二氟庚酯和17.5g乙烯基三甲氧基硅烷组成的混合液中，搅拌混合均匀且AIBME完全溶解为止，形成混合液B，然后将混合液B滴加进上述反应釜中，滴加过程中保持反应液温度在70-75℃之间，1.05h滴加完毕；然后继续保持反应温度在70-75℃之间保温2.0h；保温结束后开始负压(压力为-0.098MPa)蒸馏，脱去溶剂组分和小分子物质；过滤得到不透明聚合树脂，树脂中溶剂组分含量为0.45wt％。

实施例4：制备不透明聚合物树脂

将275g庚烷投入反应釜中，加热升温至65-70℃；将6.0g AIBME加入到62.5g苯乙烯、137.5g丙烯酸丁酯、25.0g甲基丙烯酸异辛酯和1.25g正十二硫醇组成的混合液中，搅拌混合均匀且AIBME完全溶解为止，形成混合液A，将混合液A滴加进反应釜中，控制混合液A滴加速率，2.6h滴加完毕，滴加过程中控制反应液温度65-70℃；滴加完成后升温，控制反应液温度在70-75℃之间，保温0.5h；保温结束后，将1.5g AIBME加入到由12.5g甲基丙烯酸十二氟庚酯和15.0g乙烯基三甲氧基硅烷组成的混合液中，搅拌混合均匀且AIBME完全溶解为止，形成混合液B，然后将混合液B滴加进上述反应釜中，滴加过程中保持反应液温度在70-75℃之间，1.1h滴加完毕；然后继续保持反应温度在70-75℃之间保温2.0h；保温结束后开始负压(压力为-0.099MPa)蒸馏，脱去溶剂组分和小分子物质；过滤得到不透明聚合树脂，树脂中溶剂组分含量为0.4wt％。

该不透明聚合树脂各项指标测定评价方法如下：

(1)比重

利用浮沉法测定聚合树脂在25℃时的比重。

(2)粘度

按照GB/T 10247-2008中规定的粘度测定方法进行测定。

(3)挥发分

按照GB/T 1725-2007规定的方法进行测定。

(4)稳定性

取10mL试管4支，分别加入5mL0.9％NaCl溶液，再在其中两管加入1.0g待测样品，将4支试管于37℃放置。在0h和放置24h后分别测定各管中溶液的pH值，0h时空白样与样品的pH之差应≤0.5，空白与样品在放置24h时的pH之差应≤0.8。0h测试和24h后测试，有一个不合格即为不合格。其中以24h后pH值变化为主要依据来判断产品的稳定性优劣。

表1

24h pH值变化值评价方法△pH＞0.8差0.5≤△pH≤0.8中0.2≤△PH＜0.5良△pH＜0.2优

表2实施例1-4所得不透明聚合树脂各项指标检测结果

项目实施例1实施例2实施例3实施例4比重(g/cm³)1.0431.0421.0371.037粘度(mpa.s)10300086700088700871000挥发分(％)0.510.520.500.51盐水稳定性良良优优

本发明实施例制备的不透明聚合树脂的基础技术指标为：比重1.035-1.045g/cm³之间，粘度80000-110000mpa.s之间，挥发分＜0.60％，聚合树脂稳定性：聚合物与水接触界面清晰，放置48h无漂浮物。

为了调整不透明聚合树脂的比重、粘度以及水稳定性能，使树脂具有一个较好的使用性能指标，通过调节引发剂的用量，不同原料的配比达到该目的，实施例3和实施例4中不透明聚合树脂的稳定性更好，具有较好的效果，使其在配制成品分离胶时具有更佳的使用性能，达到比较好的效果，具有较好的盐水稳定性。

作为不透明抗辐照血清分离胶的树脂，其性能指标需要满足一定的要求，包括适宜的比重、粘度、稳定性及挥发分。由制备不透明聚合树脂实施例中的数据可以看出，实施例3和实施例4合成的树脂均有较好的盐水稳定性，下面的实施例均以按照实施例3的制备条件合成的树脂作为液态树脂来使用制备成血清分离胶。

以下实施例中使用的各原料如下：

不透明聚合树脂：实施例3制备的不透明聚合物树脂；

所使用的气相二氧化硅白炭黑：由瓦克化学(中国)有限公司生产，亲水性白炭黑性能指标为比表面积为410m²/g，密度2.2g/cm³；疏水性白炭黑性能指标为比表面积220m²/g，密度2.2g/cm³；

B-455消泡剂：由广东中联邦精细化工有限公司生产，为无色透明液体；

KH-570硅烷偶联剂：由广州亿峰化工科技有限公司生产，性能指标为比重1.040g/cm³，纯度99.0％；

聚乙二醇2000：由西陇化工股份有限公司提供，性能指标分子量为2000，白色蜡状固体，熔点65℃。

实施例5：不透明血清分离胶的制备

向行星搅拌机中加入2000g的按照实施例3制备的不透明聚合树脂，再加入10.0g的亲水性白炭黑，加入8.0g的KH-570和12.0g的聚乙二醇2000，升温至70-80℃，先常压搅拌(行星搅拌机的转速为18r/min)30min，然后负压(压力-0.098MPa)搅拌(行星搅拌机的转速为35r/min)1.5h；停止加热，待搅拌机中物料的温度降低至35-40℃，然后加入32.0g的疏水性白炭黑、44.0g的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)以及10.0g的B-455消泡剂，先常压搅拌(行星搅拌机的转速为18r/min)30min，然后负压(压力为-0.098MPa)搅拌(行星搅拌机的转速为35r/min)3.0h，混合分散均匀，排气泡后得到不透明的抗辐照血清分离胶。

实施例6-9：不透明血清分离胶的制备

需要说明的是，实施例6-9除按照表3变更各组分的使用量之外，均按照实施例5同样的方式进行处理得到不透明的抗辐照血清分离胶组合物。

表3实施例5-9中各原料的用量(单位为g)

实施例5的不透明血清分离胶的检测实验方法：

1、比重

利用浮沉法测定配制成品的比重。

2、粘度

按照GB/T 10247-2008中规定的粘度测定方法进行测定。

3、抗流动性

取4支10ml的PET管，分别向其中快速加入1.0g实施例5制备的不透明血清分离胶，竖直放置2min，然后PET管口端向下倾斜45°，放置1.0h后测量分离胶液面的流动距离；另取4支PET管向其中加入1.0g实施例5中制备的不透明血清分离胶，1.8kg离心力离心2min后，在60℃烘箱中水平放置2.0h后测量分离胶液面的流动距离，各管测量后求平均值，作为实验结果。

4、稳定性

取30支10ml的PET管，分别向其中加入实施例5制备的不透明血清分离胶1.2g，使用平面离心机用1.8kg离心力离心2min，然后将其平均分成3组。

向第一组管中分别加入ACD液800μL，在37℃烘箱中竖直放置3个月后进行检测，观测ACD液中有无漂浮物和油膜或油滴；

向第二组管中分别加入3.2％的柠檬酸三钠溶液800μL，在37℃的烘箱中水平竖直放置3个月后进行观测，观测柠檬酸三钠溶液中是否有漂浮物或油滴；

向第三组管中分别加入10mL 0.9％NaCl盐水，分别与空白生理盐水做对比，测定0h和24h的pH变化值，具体检测方法和评价指标与实施例1-4中的不透明聚合树脂稳定性的检测和评价指标相同。

5、分离效果

取10支5ml容量的PET管，向每个管中加入实施例5制备的不透明血清分离胶1.0g，用1.8kg离心力离心2min，然后向每个管中加入20μL5000IU/mL的肝素钠溶液后，烘干抽负压。抽负压后的PET管分别采人血5.0mL后于25℃放置30min，用1.8kg离心力离心10min离心观测有无溶血，有无油膜、油滴，分离胶隔层厚度(平均值)。

实施例6-9的检测按照实施例5的检测进行。

6、抗辐照性检测

分别取实施例5-9中制备的不透明血清分离胶250g装入透明的PET材质的塑料瓶中，送湖北省辐照中心用钴60辐照灭菌，辐照剂量25kGy。样品辐照后取回按照上述检测方法1-5进行逐项检测，然后与样品辐照前的检测结果进行对比。

表4实施例5-9制备的分离胶辐照前评价结果

表5实施例5-9制备的分离胶辐照后评价结果

从上述对比数据可以看出，实施例5-9制备的不透明血清分离胶产品在辐照前、后产品性能指标未发生明显变化，说明本发明制备的分离胶具有优异的抗辐照性能；

为使产品具有优异的触变性，在制备过程中加入了有机触变剂，通过调整其用量探讨其对分离胶性能的影响，可以看出在实施例5-9中，实施例6-8产品的抗流动性、稳定性、分离效果都表现出良好的结果，表现出较好的触变性能，其中以实施例7的触变性最强，即触变剂的用量适当，效果好且在此时产品的使用性能不会受影响，特别是漂油或油滴及稳定性的情况。所以，触变剂用量增大会导致产品漂油的现象。

此外，分离胶制备过程中白炭黑总重量以及疏水性白炭黑与亲水性白炭黑的加入量比例也会对产品造成较大的影响，下面结合实施例10-14进行进一步说明。

实施例10不透明血清分离胶的制备

向行星搅拌机中加入2000g实施例3制备的不透明聚合树脂，再加入10.0g的亲水性白炭黑，加入8.0g的KH-570和16.0g的聚乙二醇2000，升温至70-80℃，先常压搅拌(行星搅拌机的转速为18r/min)30min，然后负压(压力为-0.098MPa)搅拌(行星搅拌机的转速为35r/min)1.5h；停止加热，待物料温度降低至35-40℃，然后加入40.0g的疏水性白炭黑、44.0g的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)以及8.0g的B-455消泡剂，先常压搅拌(行星搅拌机的转速为18r/min)30min，然后负压(压力为-0.098MPa)搅拌(行星搅拌机的转速为35r/min)3.0h，混合分散均匀排气泡后得到血浆分离组合物。

表6

实施例10实施例11实施例12实施例13实施例14合成树脂20002000200020002000KH-5708.08.08.08.08.0B-4558.08.08.08.08.0DOP44.044.044.044.044.0聚乙二醇200016.016.016.016.016.0亲水白炭黑10.014.018.022.026.0疏水白炭黑40.036.032.028.024.0

以疏水性白炭黑与亲水性白炭黑的混合比例为动态变化值设计实验方案，其中炭黑总重量为50g，按照表6改变亲水性和疏水性白炭黑的混合比例，其余各成分用量均不变且处理方式按照实施例10同样的方式进行制得分离胶成品。成品分离胶的检测方式与实施例5相同，检测结果如表7所示。

表7实施例10-14制备的分离胶检测评价结果

将实施例5-9与实施例10-14相比较，白炭黑用量的增加，产品的初期触变性增强，其粘度、比重和抗流动性都增加。

调整亲水性和疏水性炭黑的比例后，实施例10-12均显示出触变性和抗流动性，产品的稳定性、分离效果都表现出良好的结果，实施例13-14中触变性和抗流动性明显变弱。同时，实施例10-12表现出了优异的生理盐水稳定性，另外，实施例10-12在血液测试中无溶血情况，无油膜油滴等油状漂浮物，隔层厚度达到8-9mm，隔离效果好。

其中以实施例11的触变性最强，此时产品的流动距离为0，抗流动性能优异，表现出最好的触变性，触变剂的用量适当，效果好且在此时产品的使用性能不会受影响，特别是漂油或油滴及稳定性的情况。同时也可以得出结论，触变剂用量增大会导致产品漂油的现象，也可以看出，亲水性白炭黑用量的增加会造成产品触变性和抗流动性能下降，因此控制助剂使用量非常有必要。