Способ получения волокна

Изобретение относится к медицине, конкретно к способу получения волокон из хитина - природного высокомолекулярного соединения методом мокрого формования. Изобретение может найти использование для получения рассасывающихся в организме человека и млекопитающих хирургических шовных материалов и рассасывающихся перевязочных материалов. Измельченное хитинсодержащее природное сырье (например, панцири крабов) многократно обрабатывают при 4-10°С, предпочтительно при 4-5°С водными растворами соляной кислоты и щелочи, с последующей отмывкой водой, водным раствором слабой кислоты, водой, ацетоном. Полученный сухой продукт растворяют в диметилацетамиде, содержащем 4,56-10,0 мас.% хлорида лития, с образованием 2,4-4,0 мас.% раствора хитина, полученный раствор при комнатной температуре экструдируют в спиртовую осадительную ванну, пропускают через водные пластификационную и промывную ванны; при этом в качестве спиртовой осадительной ванны используют водорастворимые алифатические спирты С₁-С₃, предпочтительно С₂ и С₃. Волокно на основе хитина обладает достаточным удлинением и прочностью, необходимой для хирургического шовного материала. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к способу получения волокон из хитина - природного, высокомолекулярного соединения методом мокрого формования. Изобретение может найти использование для получения рассасывающихся в организме человека и млекопитающих хирургических шовных материалов и рассасывающихся перевязочных материалов.

Изобретение реализуется последовательностью следующих технологических операций. В качестве исходного материала используют хитин, который находится в панцирях крабов, креветки, криля. Промытый и высушенный панцирь измельчают, обработкой раствором соляной кислоты удаляют зольные элементы. Последующим действием водного раствора едкого натра удаляют остатки белка. Полученный материал промывают водой до нейтрального рН, остатки воды удаляют ацетоном и сушат.

Сухой хитинсодержащий материал растворяют при нагревании и постоянном перемешивании в растворе хлористого лития в диметилацетамиде. После охлаждения полученный раствор фильтруют, дегазируют и получают прядильный раствор. Формование волокна из прядильного раствора хитина осуществляют «мокрым способом» на приборе для исследования процессов ориентационного формования волокон из растворов полимеров, функциональная схема которого представлена на фиг.1. Используют шприц-дозатор или дозирующий насос и фильеры 1/0,4 (одно отверстие с диаметром 0,4 мм); а также фильеры с количеством отверстий до 300 и с диаметрами отверстий от 0,06 до 0,08 (40/0,06, 40/0,07, 40/0,08 и т.д.).

Хирургические шовные материалы должны отвечать комплексу требований. Они должны быть биосовместимыми, рассасывающимися в течение времени, обеспечивающего полное заживление раны. Они не должны иметь аллергенных свойств и быть устойчивыми к различным инфекциям. Механическая прочность волокна должна превосходить прочность поврежденной ткани на всех этапах ее регенерации и обеспечивать хорошие манипуляционные качества нити. При этом волокно не должно иметь режущих кромок, которые могли бы травмировать сшиваемые ткани. Материалы должны стерилизоваться простыми, общепринятыми способами.

В настоящее время в хирургической практике широко используется в качестве рассасывающегося шовного материала кетгутовое волокно ([1] М.И.Кузин, А.А.Адамян, Т.И.Винокурова «Хирургические рассасывающиеся шовные материалы». // Хирургия. 1990. №9, с.152-157). Основными недостатками этого волокна на основе белков являются: высокая реактогенность, инициирование образования рубцов, спаек и асептических некрозов. Быстрая потеря прочности: за 5 дней прочность может снизиться на 90%. Зачастую время рассасывания непредсказуемо ([2] В.М.Буянов, В.Н.Егиев, О.А.Удотов. Хирургический шов - книга Эндохирургия. http://www.laparoscopy.ru/article/01216-suturs1-3.html).

Известны также хирургические шовные материалы на основе синтетических высокомолекулярных соединений: полилактидов, полигликолидов и их сополимеров, полидиоксанонов ([3] Н.Л.Кузьмина, Б.Л.Бибер, Г.А.Абакумов и др. «Химические и натуральные нити для хирургических шовных материалов». М., НИИТЭХИМ, 1988 г. С.82).

Эти материалы более прочны, чем кетгут, характеризуются регулируемыми сроками рассасывания и потери прочности. Однако продукты их гидролитической деструкции могут вызывать аллергические реакции. Этим волокнам присущ так называемый "эффект пилы": из-за шероховатой поверхности - волокно при сшивании вызывает повреждение ткани, они также нестойки при хранении и могут быстро терять свои прочностные свойства из-за гидролиза полимера [1].

В последние годы появились публикации об использовании в качестве хирургического шовного материала природного полисахарида - хитина. Хитин характеризуется биологической совместимостью. Будучи физиологически - активным полимером, он обладает иммуномодулирующим, антимикробным, фунгистатическим, противоопухолевым, радиопротекторным, ранозаживляющим и гемостатическим действиями ([4] Жоголев К.Д., Никитин В.Ю., Буланьков Ю.И. Изучение препаратов хитина и хитозана на течение раневого процесса. // Актуальные проблемы гнойно-септических инфекций. - СПб., 1996, с.36-37). Он ускоряет восстановление тканей без образования рубцов и потери функциональности, инициирует восстановление кровеносных сосудов без каких-либо побочных эффектов ([5] Shigemasa A., Minami S. Использование хитина и хитозана в медицине. // Кобунси како. - 1997. 46. №2. С.27-33. [6] Dinesh K. Singh and Alok R. Ray. Biomedical applications of chitin and chitosan, and their derivatives. // J. of macromol. Sci. - Reviews in chemistry and physics. 2000, V. C 40, N.1, p.60-83).

Описан способ получения хитиновых пленок и волокон получением прядильных растворов хитина с концентрацией 2 мас.% в трихлоруксусной кислоте, содержащей хлорированные растворители ([7] P.R.Austin et al., пат. США №4029727, приоритет от 14 июня 1977 г.). Формование волокна осуществляли "мокрым способом" при осаждении в ацетон с последующей обработкой полученного волокна раствором гидроокиси калия в изопропаноле и промывкой водой. Однако полученное волокно содержало 5,03 мас.% азота ([8] P.R.Austin, С.J.Brine // Ger.Offen 2615952 (1975); Chem. Abstr. 86: 18653а.). Высокое содержание - до 9,455 мас.% хлора, от которого оказалось невозможно отмыть полученное волокно, делало невозможным использование его в качестве хирургического шовного материала.

Описан способ получения хитиновых волокон с использованием прядильного раствора хитина в растворе трихлоруксусной кислоты в метиленхлориде ([9] Inoue Katsuhro et al., вылож. заявка Яп. №57-171712, приоритет от 22.10.1982). Известен также способ получения хитиновых волокон с использованием для получения прядильного раствора смеси трихлоруксусной кислоты с хлорированными алифатическими углеводородами ([10] Kifune Kouji et al. Патенты США №4431601, приоритет от 14 февраля 1984 г. и [11] №4932404, приоритет от 12 июня 1990 г.). Во всех перечисленных способах для растворения хитина используют трихлоруксусную кислоту, которая является агрессивным реагентом, вызывающим не только интенсивную коррозию оборудования, но и активную деполимеризацию хитина в прядильных растворах на всех стадиях получения конечного продукта. Можно предполагать, что трихлоруксусная кислота реагирует непосредственно с хитином, поскольку после отмывания различными растворителями не удается снизить содержание хлора в целевом продукте ниже 5-10 масс.%. Только при длительном воздействии кипящего 1 мас.% раствора едкого натра в н-пропаноле удалось снизить содержание хлора менее чем до 1 мас.%. Кроме того, промышленное производство хитинового волокна по описанному способу не удалось реализовать также из-за очень дорогостоящей технологии утилизации больших количеств углеводородных отходов, содержащих хлор.

Наиболее близким по технической сущности и по эффекту к заявленному нами решению является известный способ получения хитиновых волокон ([12] Kifune Koji, Яп. выложенная заявка №2001254231, приоритет от 2001-09-21). Способ реализуется следующей совокупностью существенных признаков:

1. Хитинсодержащее сырье (измельченные панцири крабов) обрабатывают при нагревании (80°С) 5 мас.% водным раствором едкого натра, затем 6 мас.% раствором соляной кислоты при 60°С, промывают водой и сушат.

2. Сухой продукт при комнатной температуре растворяют в диметилацетамиде, содержащем 8 мас.% хлористого лития, с получением 7 мас.% раствора хитина.

3. Раствор, нагретый до 70°С, экструдируют в водную осадительную ванну при той же температуре, полученное волокно принимают на бобину.

4. Бобину с волокном промывают горячей водой и сушат.

Однако известным способом удалось получить только нетканый перевязочный материал. Причиной этого, как можно предполагать, является повышенная хрупкость нитей из-за низких показателей удлинения.

Получить эластичный хирургический шовный материал известным способом оказалось невозможным.

Задачей предлагаемого изобретения являлось создание волокна на основе хитина, обладающего достаточным удлинением и прочностью, необходимыми для хирургического шовного материала.

Эта задача решается способом, который характеризуется совокупностью следующих существенных признаков:

1. Измельченное хитинсодержащее сырье многократно обрабатывают при охлаждении до 4-10°С, предпочтительно при 4-5°С, разбавленной соляной кислотой с последующей промывкой водой; затем материал обрабатывают разбавленным водным раствором едкого натра при 35-45°С, промывают водой, водным раствором 1-5 мас.% уксусной кислоты, водой, ацетоном и сушат.

2. Сухой продукт растворяют при нагревании в диметилацетамиде, содержащем до 4,56-10,00 мас.% хлорида лития с получением 2,4-4,0 мас.% раствора хитина.

3. Полученный раствор хитина при комнатной температуре экструдируют в спиртовую осадительную ванну. Полученное волокно пропускают через водные пластификационную и промывную ванны, обрабатывают ацетоном и сушат.

4. В осадительной ванне в качестве спиртовой среды используют водорастворимые алифатические спирты, преимущественно С₂ и С₃.

Отличительными от способа-прототипа существенными признаками является:

1. Многократно обрабатывают хитинсодержащее сырье при охлаждении до 4-10°С, предпочтительно при 4-5°С, разбавленной соляной кислотой; промывают водой для удаления образовавшихся солей; после чего материал, для удаления остаточного белка, обрабатывают разбавленным водным раствором едкого натра при 35-45°С, промывают водой и водным раствором 1-5 мас.% уксусной кислоты, затем водой, ацетоном и сушат.

2. Полученный раствор хитина при комнатной температуре экструдируют в спиртовую осадительную ванну. Полученное волокно пропускают через водные пластификационную и промывную ванны, обрабатывают ацетоном и сушат.

3. В осадительной ванне в качестве спиртовой среды используют водорастворимые алифатические С₂ и С₃ спирты.

При использовании метилового спирта в качестве осадителя были получены хорошие результаты по деформационно-прочностным характеристикам хитиновых волокон. Однако из-за высокой токсичности метанола использование его при формовании волокон мы сочли недопустимым.

Полученные при использовании фильеры 1/0,4 в соответствии с заявленным способом хитиновые волокна - монофиламенты характеризуются прочностью 309-656 МПа, удлинением при разрыве 4,8-8,1%, сохранением прочности в узле 9,0-16%. Полученные при использовании фильер с количеством отверстий до 300 и диаметром отверстий от 0,06 до 0,08 мм в соответствии с заявленным способом полифиламентные хитиновые волокна характеризуются прочностью от 224 до 293 МПа (21,1 сН/текс), сохранением прочности в узле от 37,5% до 70% и удлинением при разрыве от 5,3% до 7,5%.

Наши исследования показали, что растворы хитина в апротонных растворителях, содержащих хлористый литий, в отсутствие влаги воздуха в течение нескольких лет сохраняют постоянную величину вязкости и способность к образованию волокон с неизменными деформационно-прочностными характеристиками. Эти волокна образованы хитином, имеющим β-структуру, и характеризуются мезоморфной надмолекулярной организацией.

Испытания показали также, что волокна биосовместимы, рассасываются в течение времени, необходимого для полного заживления раны, не аллергенны, их механические свойства полностью соответствуют существующим требованиям к хирургическим шовным материалам. Радиационная, а также обычная жаропаровая стерилизация не изменяют деформационно-прочностные характеристики волокон. Анализ научно-технического уровня не позволил найти известный способ, совпадающий по всей совокупности существенных признаков с заявленным. Это позволяет утверждать о соответствии заявленного изобретения такому условию патентоспособности, как новизна. Анализ научно-технического уровня подтвердил новизну такого существенного признака заявленного изобретения, как состав спиртовой осадительной ванны, содержащей низшие водорастворимые алифатические C₂ и С₃ спирты.

В известном способе ([13] Пат. США №4059457, с приоритетом от 22 ноября 1977 и [14] Пат. США №4062921, с приоритетом от 13 декабря 1977) в качестве осадительной ванны при "мокром формовании" волокна из раствора хитина в апротонном растворителе, содержащем хлористый литий, использовали ацетон.

Kibune Kouji ([15]. Яп. выложенная заявка №58-127736, с приоритетом от 1983-07-29; [16]. Яп. акцептованная заявка №59-068347, с приоритетом от 1984-04-18; [17]. Яп. акцептованная заявка №59-071343, с приоритетом от 1984-04-23) в качестве осадительной ванны при "мокром формовании" волокна из раствора хитина в апротонном растворителе, содержащем хлористый литий, использовал изо-бутанол, бутанол ([18]. Пат. США №4651725, с приоритетом от март, 24, 1987) или воду ([19]. Яп. выложенная заявка №2001254231, с приоритетом от 2001-09-21). Можно утверждать, что полученное волокно во всех известных решениях обладало высокой хрупкостью, поскольку на его основе удалось получить только нетканый материал.

Все ранее известные способы позволяют получать хрупкое хитиновое волокно с низкими показателями разрывного удлинения.

Мы установили, что хрупкость хитиновых волокон обусловлена высокой способностью хитина с β-структурой к кристаллизации, которая интенсивно происходит в процессе получении волокна. Увеличение структурной неоднородности системы при частичном гетерогенном деацетилировании хитина приводит к затруднениям в процессах кристаллизации полимера при получении волокна и позволяет повысить его эластичность. При степени деацетилирования хитина ≤0.30 волокно завязывается в узел и сохраняет 40% исходной прочности ([20] Л.А.Нудьга, Ю.Г.Баклагина, Г.А.Петропавловский и др. // Высокомол. Соед. Сер. Б. 1991. Т.32 №11. С.864-868). Гетерогенное деацетилирование связано с жестким воздействием на хитин концентрированной щелочи (30-50%) при высокой температуре и часто приводит к получению продуктов с трудно воспроизводимыми характеристиками. Изменяется химический состав, поскольку в результате получают сополимер, содержащий звенья хитозана. Структура такого сополимера и его характеристики трудно воспроизводимы и нестабильны из-за изменения растворимости, возможности гелеобразования, что делает трудно осуществимым получение прядильных растворов и формование волокна. Кроме того, необходимо проведение комплекса дополнительных исследований по изучению пригодности частично деацетилированных хитиновых волокон в качестве хирургического шовного материала.

Проведенные заявителем исследования позволили обнаружить неочевидную функциональную взаимосвязь между составом осадительной ванны и кристалличностью получаемого хитинового волокна. Оказалось, что формование хитинового волокна в осадительную ванну, содержащую водорастворимые алифатические спирты с С₂ и С₃, снижает кристалличность получаемого волокна, образуется мезоморфная надмолекулярная структура. При этом сохраняется высокая прочность на разрыв в сочетании с достаточно высокими показателями разрывного удлинения.

Нам удалось подтвердить низкую степень кристалличности хитиновых волокон, полученных заявленным способом, рентгеноструктурным анализом и методом электронной микроскопии.

Нахождение ранее неизвестной и неочевидной взаимосвязи между составом осадительной ванны и величиной кристалличности и, следовательно, показателем разрывного удлинения является подтверждением соответствия заявленного решения такому условию патентоспособности, как изобретательский уровень (неочевидность). Также использование в качестве осадителей алифатических спиртов с С₂ и С₃ позволяет повысить экономичность процесса получения хитиновых волокон, проводя регенерацию осадительной ванны. Алифатические спирты с C₂ и С₃ не образуют азеотропных смесей с диметилацетамидом и N-метилпирролидоном, и температуры кипения этих соединений резко различны: при нормальном давлении этиловый спирт кипит при 78,4°С, изопропанол - 82°С, а диметилацетамид - 164,5-166°С. На фиг.1 представлена функциональная схема прибора ПИФВ-01 для исследования процессов ориентационного формования волокон из растворов полимеров. Прибор включает следующие узлы:

1 - шприцевой прядильный узел, который состоит из блока управления, электродвигателя, редуктора, шприца-дозатора, фильтра и фильерного узла.

2 - сменный прядильный узел с дозирующим насосом, который состоит из блока управления электродвигателем, электродвигателя, редуктора, дозирующего насоса, бака прядильного раствора, фильтра и фильерного узла.

3 - осадительная ванна с рубашкой для поддержания требуемой температуры коагулянта.

4 - первая пластификационная ванна с рубашкой для поддержания требуемой температуры.

5 - вторая пластификационная ванна с рубашкой для поддержания требуемой температуры.

6 - блок промывки, который включает блок управления электродвигателем, электродвигатель, редуктор, термостат, ванну и подающий насос.

7 - блок сушки, который состоит из блока управления электродвигателем, электродвигателя, редуктора, термокамеры с регулятором температуры.

8 - блок приема волокна с круткой и органами управления блоком.

А - подмоточные узлы, включающие блоки управления электродвигателями, электродвигатели, редукторы.

Электродвигатели дозирующих устройств, подмоточных узлов, крутки, намотки снабжены стробоскопическими датчиками, которые связаны с блоками управления узлами и с регистрирующим устройством.

Для подтверждения соответствия заявленного решения такому условию патентоспособности, как промышленная применимость, и для лучшего понимания его сущности приводим примеры конкретной реализации изобретения, которые, однако, не могут исчерпать сущность заявленного способа.

Пример 1.

Измельченное хитинсодержащее сырье (крабовый панцирь) многократно обрабатывают при 4-10°С, предпочтительно при 4-5°С, разбавленной соляной кислотой; водой; после чего материал обрабатывают водным раствором едкого натра при 35-45°С, промывают водой и водным раствором 1-5 мас.% уксусной кислоты, водой, ацетоном и сушат. Выделенный хитин используют для получения прядильных растворов по всем далее приведенным примерам.

Навеску хитина 6,05 г заливают горячим раствором 15,11 г хлористого лития в 300 мл диметилацетамида, перемешивают до полного растворения, фильтруют, дегазируют под вакуумом. Полученный раствор содержит 2,0 мас.% хитина и 5,00 мас.% LiCl. Получение волокна осуществляют с использованием шприц-дозатора и фильеры 1/0,4. Осадительная ванна - изопропанол, температура - комнатная. Пластификационная и промывная ванны - дистиллированная вода с температурой 50°С. Скорость приема волокна - 3 м/мин. Полученное волокно отмывают водой при температуре 85±5°С от хлорида лития (контроль по азотнокислому серебру), охлаждают, промывают ацетоном и сушат при комнатной температуре. Прочность полученной нити 405 МПа, удлинение при разрыве 1,7%, сохранение прочности в узле 0,0%, линейная плотность 0,99 текс.

Пример 2.

Навеску хитина (7,25 г) заливают горячим раствором 13,78 г хлористого лития в 300 мл диметилацетамида, перемешивают до полного растворения, фильтруют, дегазируют под вакуумом. Полученный раствор содержит 2,4 мас.% хитина и 4,56 мас.% LiCl.

Получение волокна осуществляют с использованием шприц-дозатора и фильеры 1/0,4. Осадительная ванна - изопропанол, температура - комнатная. Пластификационная и промывная ванны - дистиллированная вода с температурой 50°С. Скорость приема волокна - 3 м/мин. Полученное волокно отмывают водой при температуре 85±5°С от хлорида лития (контроль по азотнокислому серебру), охлаждают, промывают ацетоном и сушат при комнатной температуре. Прочность полученной нити 656 МПа, удлинение при разрыве 4,8%, сохранение прочности в узле 9%, линейная плотность 1,35 текс.

Пример 3.

Навеску хитина (7,87 г) заливают горячим (80°С) раствором 13,90 г хлористого лития в 300 мл диметилацетамида, при естественном охлаждении перемешивают до полного растворения, фильтруют, дегазируют под вакуумом. Полученный раствор содержит 2,6 мас.% хитина и 4,59 мас.% LiCl.

Получение волокна осуществляют с использованием шприц-дозатора и фильеры 1/0,4. Осадительная ванна - этанол, температура - комнатная. Пластификационная и промывная ванны - дистиллированная вода с температурой 50°С. Фильерная вытяжка - 0,75, суммарная - 0,76. Скорость приема волокна - 3 м/мин. Полученное волокно отмывают водой при температуре 85±5°С от хлорида лития (контроль по азотнокислому серебру), охлаждают, промывают ацетоном и сушат при комнатной температуре. Прочность полученной нити 485 МПа, удлинение при разрыве 8,1%, сохранение прочности в узле 13%, линейная плотность 1,76 текс.

Пример 4.

В условиях Примера 2 получают прядильный раствор, содержащий 3,0% хитина (9,17 г) и 5,00% хлорида лития (15,28) в диметилацетамиде (300 мл), который экструдируют через фильеру 1/0,4; с фильерной вытяжкой 1,0 и суммарной - 1,25 в осадительную ванну из изопропанола при комнатной температуре. Пластификационная и промывная ванны - дистиллированная вода с температурой 50°С. Скорость приема волокна - 3 м/мин. Отмывают от хлорида лития горячей водой при Т=85±5°С, обрабатывали ацетоном и сушат при комнатной температуре. Полученное волокно характеризуют: прочность при разрыве - 436 МПа, удлинение при разрыве - 5,0%, прочность в узле - 7,1, линейной плотностью 1,40 текс.

Пример 5.

Полученный в условиях Примера 2 прядильный раствор, содержавший 3,2% хитина (10,01 г) и 7,00% LiCl (21,91 г) в диметилацетамиде (300 мл), экструдируют в изопропанольную ванну через фильеру 1/0,4. Температура коагулянта 20°С. Температура водной пластификационной и промывочной ванн - 50°С. Скорость приема волокна составляет 3 м/мин. Полученный филамент отмывают от хлорида лития горячей водой при Т=85±5°С, обрабатывают ацетоном и сушат при комнатной температуре. Филамент характеризуется линейной плотностью 1,35 текс, прочностью 645 МПа (46,4 сН/текс), сохранением прочности в узле 16,0% и удлинением при разрыве - 7,0%.

Пример 6.

Полученный в условиях Примера 2 прядильный раствор, содержавший 3,4% хитина (10,79 г) и 8,00% LiCl (25,38 г) в диметилацетамиде (300 мл), экструдируют в изопропанольную ванну через фильеру 1/0,4. Температура коагулянта 20°С. Температура водной пластификационной и промывочной ванн - 50°С. Скорость приема волокна составляет 3 м/мин. Полученный филамент отмывают от хлорида лития горячей водой при Т=85±5°С, обрабатывают ацетоном и сушат при комнатной температуре. Филамент характеризуется линейной плотностью 1,40 текс, прочностью 356 МПа (25,6 сН/текс), сохранением прочности в узле 14,0% и удлинением при разрыве - 7,6%.

Пример 7.

Полученный в условиях Примера 2 прядильный раствор, содержавший 3,4% хитина (10,91 г) и 9,0% LiCl (28,88 г) в диметилацетамиде (300 мл), экструдируют в изопропанольную ванну через фильеру 1/0,4. Температура коагулянта 20°С. Температура водной пластификационной и промывочной ванн - 50°С. Скорость приема волокна составляет 3 м/мин. Полученный филамент отмывают от хлорида лития горячей водой при Т=85±5°С, обрабатывают ацетоном и сушат при комнатной температуре. Филамент характеризуется линейной плотностью 1,36 текс, прочностью 309 МПа (22,2 сН/текс), сохранением прочности в узле 10,0% и удлинением при разрыве - 5,0%.

Пример 8.

Полученный в условиях Примера 2 прядильный раствор, содержавший 3,2% хитина (10,07 г) и 7,5% LiCl (23,61 г) в диметилацетамиде (300 мл), экструдируют в изопропанольную ванну через фильеру 100/0,07. Температура коагулянта 20°С. Температура водной пластификационной и промывочной ванн - 50°С. Скорость приема волокна составляет 3 м/мин.

Полученный филамент отмывают от хлорида лития горячей водой при Т=85±5°С, обрабатывают ацетоном и сушат при комнатной температуре. Филамент характеризуется линейной плотностью 8,4 текс, прочностью 245 МПа (17,6 сН/текс), сохранением прочности в узле 48,0% и удлинением при разрыве - 6,3%.

Пример 9.

Полученный в условиях Примера 2 прядильный раствор, содержавший 3,1% хитина (9,53 г) и 5,5% LiCl (16,91 г) в диметилацетамиде (300 мл), экструдируют в изопропанольную ванну через фильеру 40/0,08. Температура коагулянта 20°С. Температура водной пластификационной и промывочной ванн - 50°С. Скорость приема волокна составляет 3 м/мин. Полученный филамент отмывают от хлорида лития горячей водой при Т=85±5°С, обрабатывают ацетоном и сушат при комнатной температуре. Филамент характеризуется линейной плотностью 6,4 текс, прочностью 263 МПа (18,8 сН/текс), сохранением прочности в узле 37,5% и удлинением при разрыве - 5,3%.

Пример 10.

Полученный в условиях Примера 2 прядильный раствор, содержавший 3,2% хитина (9,53 г) и 5,5% LiCl (16,91 г) в диметилацетамиде (300 мл), экструдируют в изопропанольную ванну через фильеру 100/0,08. Температура коагулянта 18°С. Температура водной пластификационной и промывочной ванн - 50°С. Скорость приема волокна составляет 3 м/мин. Полученный филамент отмывают от хлорида лития горячей водой при Т=85±5°С, обрабатывают ацетоном и сушат при комнатной температуре. Филамент характеризуется линейной плотностью 16,1 текс, прочностью 293 МПа (20,9 сН/текс), сохранением прочности в узле 45% и удлинением при разрыве - 5,6%.

Пример 11.

Полученный в условиях Примера 2 прядильный раствор, содержавший 3,1% хитина (9,53 г) и 5,5% LiCl (16,91 г) в диметилацетамиде (300 мл), был экструдирован в изопропанольную ванну через фильеру 300/0,08. Температура коагулянта 18°С. Температура водной пластификационной и промывочной ванн - 50°С. Скорость приема волокна составляет 3 м/мин.

Полученный филамент отмывают от хлорида лития горячей водой при Т=85±5°С, обрабатывают ацетоном и сушат при комнатной температуре. Филамент характеризуется линейной плотностью 38 текс, прочностью 224 МПа (16,0 сН/текс), сохранением прочности в узле 61% и удлинением при разрыве - 8,45%.

Пример 12.

Полученный в условиях Примера 2 прядильный раствор, содержавший 3,4% хитина (10,73 г) и 7,5% LiCl (23,66 г) в диметилацетамиде (300 мл), экструдируют в изопропанольную ванну через фильеру 300/0,08. Температура коагулянта 20°С. Температура водной пластификационной и промывочной ванн - 50°С. Скорость приема волокна составляет 3 м/мин. Полученный филамент отмывают от хлорида лития горячей водой при Т=85±5°С, обрабатывают ацетоном и сушат при комнатной температуре. Филамент характеризуется линейной плотностью 17,9 текс, прочностью 237 МПа (16,9 сН/текс), сохранением прочности в узле 70% и удлинением при разрыве - 7,5%.

Пример 13.

Полученный в условиях Примера 2 прядильный раствор, содержавший 4,0% хитина (13,07 г) и 10,0% LiCl (32,69 г) в диметилацетамиде (300 мл), экструдируют в изопропанольную ванну через фильеру 300/0,08. Температура коагулянта 20°С. Температура водной пластификационной и промывочной ванн - 50°С. Раствор подвергают дегазации и получают прядильный раствор, в котором концентрация хитина составляет 4%. Этот раствор экструдируют в изопропанольную ванну через фильеру 300/0,08. Температура коагулянта 20°С. Температура водной пластификационной и промывочной ванн - 50°С. Из-за высокой вязкости раствора, формование нити было затруднено, пришлось снизить скорость приема нити до 2,5 м/мин. Полученный филамент был отмыт от хлорида лития горячей водой при Т=85±5°С, обработан ацетоном и высушен при комнатной температуре. Филамент характеризуется линейной плотностью 38,0 текс, прочностью 256 МПа (18,4 сН/текс), сохранением прочности в узле 59% и удлинением при разрыве - 6,8%.

Испытание волокон проводят после их выдержки в течение суток в эксикаторе над концентрированным раствором ацетата магния, т.е. при 65% RH на приборе Инстрон - 110. Диаграммы растяжения получены на базе образца - 50 мм и при скорости нагружения 5 мм/мин. Для лучшего понимания сущности изобретения данные примеров конкретного исполнения сведены в Таблицу.

Таблица.
NN Примеров	Состав прядильного раствора	Характеристика фильеры*	Показатели волокна
Конц. хитина в мас.%	Конц. LiCl в мас.%	Линейная плотность, текс	Прочность при разрыве, МПа	Удлинение, %	Прочность в узле в % от исходной
1	2,0	5,00	1/0,4	0,99	405	1,7	0,0
2	2,4	4,56	1/0,4	1,35	656	4,8	9,0
3	2,6	4,59	1/0,4	1,76	485	8,1	13,0
4	3,0	5,00	1/0,4	1,40	436	5,0	7,1
5	3,2	7,00	1/0,4	1,35	645	7,0	16,0
6	3,4	8,00	1/0,4	1,40	356	7,6	14,0
7	3,4	9,00	1/0,4	1,36	309	5,0	10,0
полифиламенты
8	3,2	7,50	100/0,07	8,4	245	6,3	48,0
9	3,1	5,50	40/0,08	6,4	263	5,3	37,5
10	3,1	5,50	100/0,08	16,1	293	5,6	45,0
11	3,1	5,50	300/0,08	38,0	224	8,45	61,0
12	3,4	7,50	300/0,08	17,9	237	7,5	70,0
13	4,0	10,00	300/0,08	38,0	256	6,8	59,0
* 1/0,4 означает 1 отверстие диаметром 0,4 мм; 100/0,08 - 100 отверстий диаметром 0,08 мм.

Исследование роли LiCl при растворении хитина показало, что существует узкий интервал эффективного растворения. При концентрациях LiCl меньше 2,2% в растворе могут быть нерастворившиеся частицы хитина. Растворение хитина наблюдается при концентрациях LiCl 2,4% и выше. При концентрациях LiCl свыше 8,00% раствор становится вязким и процесс растворения идет медленно из-за трудного растворения образующихся гелеобразных частиц. При концентрациях LiCl свыше 10% раствор становится очень вязким. Формование такого раствора при использовании традиционного оборудования становится проблематичным.

Способ получения волокна на основе хитина путем последовательной обработки измельченного хитинсодержащего природного сырья водными растворами соляной кислоты и щелочи, с последующей отмывкой водой, водным раствором слабой кислоты, водой, ацетоном и сушкой полученного продукта, который затем растворяют в диметилацетамиде, содержащем хлористый литий, полученный раствор экструдируют в спиртовую осадительную ванну, образовавшееся волокно промывают водой, ацетоном, отличающийся тем, что измельченное хитинсодержащее сырье многократно обрабатывают при 4-10°С, предпочтительно при 4-5°С, разбавленной соляной кислотой, водой, после чего материал обрабатывают водным раствором едкого натра при 35-45°С, промывают водой и водным раствором 1-5 мас.% уксусной кислоты, водой, ацетоном и сушат, сухой продукт растворяют при нагревании в диметилацетамиде, содержащем 4,56-10,0 мас.% хлорида лития, с образованием 2,4-4,0 мас.% раствора хитина, раствор хитина при комнатной температуре экструдируют в спиртовую осадительную ванну, полученное волокно пропускают через водные пластификационную и промывную ванны, при этом в качестве спиртовой осадительной ванны используют водорастворимые алифатические спирты С₂ и С₃.