Полимерная композиция для изготовления влагоотверждаемого иммобилизирующего материала
Владельцы патента RU 2731266:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") (RU)
Изобретение относится к полимерной композиции, используемой в медицине при изготовлении шин, бандажей, фиксирующих повязок для иммобилизации конечностей и позвоночника при травмах и заболеваниях скелета человека. Предложена полимерная композиция для изготовления влагоотверждаемого иммобилизирующего материала, содержащая полиэфир, изоцианат, катализатор. В качестве полиэфира она содержит гомополимер окиси пропилена с мольной массой 3000, в качестве изоцианата она содержит модифицированный уретонимином 4,4'-дифенилметандиизоционат, в качестве катализатора содержит латентный катализатор - смесь триэтиламина и щавелевой кислоты в стехиометрическом соотношении, дополнительно содержит гамма-аминопропилтриэтоксисилан и винилтриметоксисилан. Технический результат - увеличение стабильности при хранении до одного года, увеличение антибактериального эффекта в 4 раза, снижение напряжения при изгибе в 2 раза. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к полимерной композиции, используемой в медицине при изготовлении шин, бандажей, фиксирующих повязок для иммобилизации конечностей и позвоночника при травмах и заболеваниях скелета человека.
Известна композиция на основе силанмодифицированного полиэфира, где в качестве катализатора отверждения содержит изоцианатометилтриметоксисилан, в качестве сшивающего агента аминопропил-3-метоксисилан, в качестве осушителя - метилкарбаматотриметоксисилан, в качестве пеногасителя - полипропиленгликоль, а в качестве наполнителя содержит мел и диоксид кремния, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
| силанмодиицированный полиэфир | 100,00 |
| изоцианатометилтриметоксисилан | 0,01-10,00 |
| аминопропил-3-метоксисилан | 0-50 |
| метилкарбаматотриметоксисилан | 0,01-10,00 |
| полипропиленгликоль | 0-50 |
| указанный наполнитель | 0-1000 |
см. US патент №20110257324 A1, МПК A61F 5/04, 2011.
Недостатком известной композиции является высокая вязкость композиции, длительное время ее приготовления, низкая устойчивость при хранении.
Известна полимерная композиция для изготовления влагоотверждаемого иммобилизирующего материала. Композицию наносят на волокнистый материал для изготовления ортопедической иммобилизирующей повязки.
Композиция содержит смесь полиоксиалкилендиолов и триолов мольной массой от 400 до 2000 и дифенилметандиизоцианат, бензоил хлорид, диморфолинодиэтиловый эфир, антивспениватель (Dow crowing DC-200), при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
| смесь полиоксиалкилендиолов и триолов | 100,00 |
| дифенилметандиизоцианат | 100-400 |
| бензоил хлорид | 0,01-1,00 |
| диморфолинодиэтиловый эфир | 0,10-10,00 |
| антивспениватель (Dow crowing DC-200) | 0,01-1,00, |
см. US Патент №4433680, МПК3 A61F 5/02, A61L 15/07, A61L 15/12, C08G 18/20, 1984.
Ортопедическая иммобилизирующая повязка из-за низкой влагопроницаемости не обеспечивает достаточной комфортности.
Наиболее близкой по технической сущности является полимерная композиция для изготовления влагоотверждаемого иммобилизирующего материала путем нанесения полимерной композиции на ленту из искусственного волокна.
Полимерная композиция для изготовления влагоотверждаемого иммобилизирующего материала содержит смесь полиэфиров - смесь полиоксиалкилендиолов и триолов, полиизоцианат, катализатор, стабилизатор, пеногаситель, дополнительно содержит монофункциональный спирт и добавку для уменьшения прилипания к рукам, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
| смесь полиоксиалкилендиолов и триолов | 26,80-57,30 |
| полиизоцианат | 41,20-71,80 |
| катализатор | 0,30-2,00 |
| стабилизатор | 0,10-0,40 |
| пеногаситель | 0,10-0,40 |
| монофункциональный спирт | 0,30-1,50 |
| добавка для уменьшения прилипания к рукам | остальное. |
В качестве полиоксиалкилендиолов и триолов композиция содержит:
диол - гомополимер окиси этилена (Лапрол 402) с мольной массой 4000,
триол - сополимер окиси этилена и окиси пропилена (Лапрол 5003-2-15) с мольной массой 5000 или триол - гомополимер окиси пропилена (Лапрол 3003) с мольной массой 3000.
В качестве монофункционального первичного спирта композиция содержит: метанол или этанол, или изобутанол.
В качестве полиизоцианата композиция содержит полиизоцианат по ТУ 113-03-38-10б-90, а в качестве катализатора - диморфолинодиэтиловый эфир.
В качестве пеногасителя композиция содержит полидиметилсилоксаны марки 100, 200 или 400, а в качестве добавки для уменьшения прилипания к рукам - силиконы с привитыми полиэфирными фрагментами, такие как BYK333 фирмы «BYK-Gardner» США.
Недостатками композиции являются небольшой срок хранения перевязочного материала, изготовленного пропиткой данной композицией, низкий антибактериальный эффект, высокое напряжение при изгибе.
Технической проблемой является увеличение срока хранения влагоотверждаемого иммобилизирующего материала, увеличение его антибактериального эффекта и снижение напряжения при изгибе.
Техническая проблема решается тем, что полимерная композиция для изготовления влагоотверждаемого иммобилизирующего материала, содержащая полиэфир, изоцианат, катализатор, согласно изобретению в качестве полиэфира она содержит гомополимер окиси пропилена с мольной массой 3000, в качестве изоцианата она содержит модифицированный уретонимином 4,4'- дифенилметандиизоционат, в качестве катализатора содержит латентный катализатор - смесь триэтиламина и щавелевой кислоты в стехиометрическом соотношении, дополнительно содержит гамма-аминопропилтриэтоксисилан и винилтриметоксисилан, при следующем соотношении компонентов в расчете на 100 мас. ч гомополимера окиси пропилена, мас. ч.:
| гомополимер окиси пропилена | |
| с мольной массой 3000 | 100,00 |
| модифицированный уретонимином | 25,00 |
| 4,4'- дифенилметандиизоционат | |
| указанный катализатор | 3,00-5,00 |
| гамма-аминопропилтриэтоксисилан | 22,20 |
| винилтриметоксисилан | 13,67. |
Решение технической задачи позволяет увеличить время хранения композиции более чем в 10 раз, увеличить антибактериальный эффект в 4 раза, снизить напряжение при изгибе в 2 раза.
Характеристика используемых в композиции компонентов.
Гомополимер окиси пропилена с мольной массой 3000, получают алкоголятной полимеризацией окиси пропилена на глицерине.
В качестве изоционата композиция содержит модифицированный уретонимином 4,4'-дифенилметандиизоционат, характеризующийся массовой долей изоцианатных групп от 29 до 30% вес. Модификацию изоцианата производят путем превращения части изоцианатов в карбодиимиды, которые при взаимодействии с избытком изоцианатов образуют уретонимины. Процесс осуществляют по схеме:
Используют торговую марку «Desmodur CD-S».
В качестве латентного катализатора используют триэтиламин по ГОСТ 9966-88 и щавелевую кислоту по ГОСТ 22180-76. Щавелевая кислота - двухосновная предельная карбоновая кислота, которая представляет собой химическое вещество в виде бесцветных кристаллов. Входит в состав многих моющих средств и порошков в качестве отбеливающего и дезинфицирующего средства.
Дополнительно используют винилтриметоксисилан - бифункциональный силан, обладающий реакционноспособной винилгруппой, и гамма-аминопропилтриэтоксисилан, состоящий из двух изомеров: гамма-аминопропилтриэтоксисилана и бета-аминоизопропилтриэтоксисилана марки «АГМ-9».
Для лучшего понимания изобретения приводим примеры конкретного выполнения:
Приготовление полимерной композиции.
В емкость, снабженную мешалкой, загружают гомополимер окиси пропилена с мольной массой 3000, нагревают до 70°С, добавляют модифицированный уретонимином 4,4'-дифенилметандиизоцианат. Реакцию проводят до расчетного количества NCO-групп 3,36% мас. К полученному форполимеру добавляют рассчетное количество гамма-аминопропилтриэтоксисилана и перемешивают до полного исчезновения NCO-групп. В полученный полимер добавляют винилтриметоксисилан и латентный катализатор.
Пример 1.
В емкость с мешалкой загружают, мас. ч:
| Лапрол 3003 | 100 |
| 4,4'-дифенилметандиизоцианат | 25,00 |
| латентный катализатор | 3,00 |
| гамма-аминопропилтриэтоксисилан | 22,20 |
| винилтриметоксисилан | 13,67. |
Изготовление влагоотверждаемого иммобилизирующего материала.
Для изготовления влагоотверждаемого иммобилизирующего материала полимерную композицию наносят в количестве от 150 до 300 г/м2 с помощью валковой машины в атмосфере сухого воздуха на ленту из текстильного материала. Изготовленный перевязочный материал наматывают на гильзу и упаковывают в пакет из ламинированной полимерным материалом фольги.
Пример 2. Технология изготовления аналогична примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
| Лапрол 3003 | 100 |
| 4,4'-дифенилметандиизоцианат | 25,00 |
| латентный катализатор | 4,00 |
| гамма-аминопропилтриэтоксисилан | 22,20 |
| винилтриметоксисилан | 13,67 |
Пример 3. Технология изготовления аналогична примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
| В емкость с мешалкой загружают | в мас.ч: |
| Лапрол 3003 | 100 |
| 4,4'-дифенилметандиизоцианат | 25,00 |
| латентный катализатор | 5,00 |
| гамма-аминопропилтриэтоксисилан | 22,20 |
| винилтриметоксисилан | 13,67. |
Критерием оценки полимерной композиции для влагоотверждаемого иммобилизирующего материала были выбраны: стабильность при хранении, время отверждения, антибактериальный эффект, максимальное напряжение при изгибе.
Время отверждения композиции определяют по отсутствию прилипания листа бумаги к пленке, образовавшейся после нанесения композиции на стальную пластину по ГОСТ 19007-73.
Для определения физико-механических характеристик изготовленный влагоотверждаемый иммобилизирующий материал смачивают водой, складывают в шесть слоев и отверждают под давлением 0,5 кг/см2 в течение 3 часов. По ГОСТ 9550-81 определяют максимальное напряжение при изгибе. Сущность метода заключается в определении модуля упругости при изгибе как отношения приращения напряжения к соответствующему приращению относительной деформации. За результат испытания принимают среднеарифметическое значение всех параллельных определений.
Оценку активности антимикробного действия проводят способом диффузии веществ в агар с колониями бактерий по диаметру зоны подавления роста микроорганизмов (Escherichia Colli и Bacillus Subtilis) на поверхности субстрата. Диаметр подавления роста бактерий измеряют в мм.
Для определения срока хранения влагоотверждаемого иммобилизирующего материала проводят ускоренные испытания на стойкость к воздействию климатических факторов. Используют климатическую камеру искусственной погоды ILKA (производство ГДР) в количестве 90 циклов по ГОСТ 9.401-91, метод 6. Образцами для испытаний служат пластины из стали, Ст. 3 размером 150×70×0,8 мм, и стеклянные пластины размером 40×60 мм с нанесенной на них полимерной композиции по примерам конкретного выполнения 1-3.
Данные по примерам конкретного выполнения заявляемого объекта и по прототипу, а также свойства влагоотвержаемого иммобилизирующего материала приведены в Таблице 1.
Таким образом, заявленная композиция по сравнению с прототипом позволяет увеличить стабильность при хранении до одного года, увеличить антибактериальный эффект в 4 раза, снизить напряжение при изгибе в 2 раза.
Полимерная композиция для изготовления влагоотверждаемого иммобилизирующего материала, содержащая полиэфир, изоцианат, катализатор, отличающаяся тем, что в качестве полиэфира она содержит гомополимер окиси пропилена с мольной массой 3000, в качестве изоцианата она содержит модифицированный уретонимином 4,4'-дифенилметандиизоционат, в качестве катализатора содержит латентный катализатор - смесь триэтиламина и щавелевой кислоты в стехиометрическом соотношении, дополнительно содержит гамма-аминопропилтриэтоксисилан и винилтриметоксисилан, при следующем соотношении компонентов в расчете на 100 мас. ч гомополимера окиси пропилена, мас. ч.:
| гомополимер окиси пропилена с мольной массой 3000 | 100,00 |
| модифицированный уретонимином 4,4'-дифенилметандиизоционат | 25,00 |
| указанный катализатор | 3,00-5,00 |
| гамма-аминопропилтриэтоксисилан | 22,20 |
| винилтриметоксисилан | 13,67 |
