氯化丁基橡胶表面复合功能涂层的结构设计及性能调控
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先进高分子材料全国重点实验室,四川大学高分子研究所,橡塑材料复合成型技术四川省工程研究中心,四川 成都 610065

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Structural Design and Performance Regulation of Functional Surface Coatings for Chlorinated Butyl Rubber
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    摘要:

    氯化丁基橡胶(CIIR)医用胶塞残留的低分子量组分易在极性药液中浸出并引发药物降解,带来安全隐患。在CIIR表面喷涂涂层能解决这一问题,但CIIR的高度交联和低表面极性给涂层构筑带来极大挑战。在本文研究中,采用氧等离子体处理对CIIR表面进行活化改性,并在CIIR表面喷涂聚二甲基硅氧烷(PDMS)阻隔层作为解决方案。研究了不同功率和处理时间对PDMS/CIIR复合涂层性能的影响,发现在功率200 W、10 min处理条件下,复合涂层的粘接强度达到1B等级,远高于未处理PDMS/CIIR涂层(5B等级)。另外,添加涂层后,复合材料水蒸气透过量从0.0637 g/(m2·24 h)降至0.0321 g/(m2·24 h)(约降低50%),氧气透过系数从42.65 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)降至35.06 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)(约降低18%),吸光度从0.026降至0.011,显示出良好的粘接和双向阻隔性能。本研究为高端医药包装中 CIIR基阻隔涂层设计提供新思路和技术支撑。

    Abstract:

    Low molecular weight residues in chlorinated butyl rubber (CIIR) medical stoppers can leach into polar pharmaceutical solutions, leading to drug degradation and significant safety concerns. While applying a coating to the CIIR surface presents a potential solution, the highly crosslinked structure and low surface polarity make coating adhesion difficult. In this study, oxygen plasma treatment was used to activate and modify the surface of CIIR, enabling the subsequent deposition of a polydimethylsiloxane (PDMS) barrier layer. The influence of plasma power and treatment time on the performance of the PDMS/CIIR composite coating was systematically evaluated. Under optimal conditions (200 W, 10 min), the composite coating achieves a bond strength rating of 1B, which is a marked improvement over the unmodified PDMS/CIIR coating (5B). Furthermore, after modification, the water vapor transmission rate of the composite decreases from 0.0637 g/(m2·24 h) to 0.0321 g/(m2·24 h) (approximately 50% reduction), while the oxygen transmission rate decreases from 42.65 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa) to 35.06 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa) (approximately 18% reduction), the absorbance decreases from 0.026 to 0.011,demonstrating excellent adhesion and bidirectional barrier performance. This study provides new insights and technical support for designing CIIR-based barrier coatings in high-end pharmaceutical packaging.

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  • 收稿日期:2025-12-24
  • 录用日期:2026-05-06
  • 网络出版日期:2026-06-24
  • 在线发布日期: 2026-09-18
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