способ получения поливинилиденфторидной нити с карбиновым покрытием

Формула изобретения

1. Способ получения поливинилиденфторидной нити с карбиновым покрытием обработкой исходной нити раствором гидроксида калия в органическом растворителе, отличающийся тем, что исходную нить диаметром от 0,07 до 0,90 мм предварительно подвергают пропитке в диметилформамиде или диметилсульфоксиде в течение 1-4 ч, затем обрабатывают 15-17%-ным раствором гидроксида калия в н-бутиловом или н-пропиловом спирте при 60-80°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку 15-17%-ным раствором гидроксида калия проводят в течение 0,5-4,0 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения и модификации химических волокон и нитей, в частности поливинилиденфторидных, и может быть использовано в химической промышленности: при производстве фильтрующих и футеровочных материалов, в медицине: в качестве шовных биосовместимых хирургических нитей с повышенной тромборезистентностью.

Известен способ получения тромборезистентного шовного материала (журнал Известия Академии наук, серия химическая, 1993, №3, с. 452), который заключается в том, что на поливинилиденфторид с целью получения карбинового покрытия воздействуют смесью насыщенного раствора гидроксида калия в этаноле с ацетоном в соотношении 10:90. Основной недостаток данного способа заключается в том, что шовный материал, полученный по нему, обладает недостаточными тромборезистентными и биосовместимыми свойствами за счет присутствия на поверхности 7% фтора. Кроме того, регенерация растворителя затруднена из-за бикомпонентного состава, а также оба компонента являются легковоспламеняющимися веществами (ЛВЖ), что повышает пожароопасность производства.

Наиболее близким из технических решений является способ получения карбинсодержащей поливинилиденфторидной (ПВДФ) нити (патент РФ №02115438, опубликован 20.07.1998 г.). Изобретение относится к способу получения материала, обладающего тромборезистентными и биосовместимыми свойствами, который может быть использован в общей и сосудистой хирургии, например, в качестве шовного материала или имплантата. Способ заключается в том, что поливинилидентфторидное волокно обрабатывают насыщенным раствором гидроксида калия в смеси метилового спирта с ацетоном при их массовом соотношении 10:90 при температуре 18-20°С в течение 20-50 мин с одновременным воздействием ультразвукового поля. Основным недостатком способа является то, что полученное волокно из карбина обладает разрывной прочностью 35 г/текс (0,343 Н/текс или 603 МПа) при диаметре нити 0,05 мм и, соответственно, более низкой прочностью в узле (Е.Калиновский, Г.В.Урбанчик "Химические волокна" изд. "Легкая индустрия". М., 1966, с.201), недостаточной для использования нити в изделиях технического назначения и хирургического шовного материала (требования Европейской фармакопеи (ЕР)). Недостатком способа также является необходимость использования метилового спирта, отнесенного к особо опасным токсичным веществам, а также ацетона, оба компонента являются легко воспламеняющимися веществами (ЛВЖ), в то же время, использование бикомпонентного растворителя затрудняет его регенерацию. Кроме того, для осуществления способа необходимо дополнительное оборудование - генератор ультразвука, что делает производство еще более вредным из-за воздействия ультразвука как на обслуживающий персонал, так и на прочностные характеристики волокон в сторону их ухудшения.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является упрощение технологии получения ПВДФ нити с карбиновым покрытием различного диаметра, обладающей более высокими физико-механическими показателями, в том числе прочностью в узле, за счет одновременного исключения особо токсичных и легковоспламеняющихся веществ, использования однокомпонентного высококипящего растворителя, снижения концентрации гидроксида калия и исключения применения ультразвукового поля.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что заявляемый способ получения нити с карбиновым покрытием включает предварительную пропитку ПВДФ нити с диаметром 0,07-0,90 мм диметилформамидом (ДМФА) или диметилсульфоксидом (ДМСО) в течение 1-4 ч и последующую обработку 15-17% раствором гидроксида калия в н-бутаноле или н-пропаноле при 60-80°C с образованием поверхности из карбина. При этом оптимальным временем обработки является 0,5-4 ч.

Согласно заявляемому техническому решению использование предварительного набухания волокон в (ДМФА) или (ДМСО) и последующая обработка растворами гидроксида калия в н-бутаноле или н-пропаноле позволяет исключить высокотоксичные вещества из производства, исключить ультразвук, снизить концентрации гидроксида калия и использовать однокомпонентный растворитель, что позволяет сохранить тромборезистентные и биосовместимые свойства с повышением показателей по прочности в узле, упростить регенерацию растворителя, что приведет к снижению стоимости материалов и снижению экологической нагрузки на окружающую среду.

Изобретение реализуется следующим образом.

Примеры. Поливинилиденфторидную мононить разрывной прочностью 630-649 МПа и прочностью в узле 603-647 МПа 0,07-0,90 мм и длиной 20 метров помещают в 30 мл ДМФА или ДМСО и выдерживают в течение 1-4 ч, затем нить погружают в 15-17% раствор гидроксида калия в н-бутаноле или н-пропаноле при температуре 60-80°С, продолжительность процесса 0,5-4 ч. После этого мононить отмывают от гидроксида калия до рН=7,3. Свойства нити в зависимости от параметров способа представлены в таблице.

Преимущество предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключается в том, что получение карбина осуществляется в монокомпонентном растворителе н-бутаноле или н-пропаноле, что облегчает регенерацию растворителя, тем самым снижает стоимость изделий. Кроме того, концентрация гидроксида калия (15-17%) ниже, чем в прототипе, это приводит к снижению требований по коррозионной стойкости оборудования. Также снижение концентрации гидроксида калия позволяет получать, например, материалы для хирургии с более высокими показателями прочности, а именно 630-649 МПа против 603 МПа (в прототипе прочность 35 г/текс, что соответствует приведенной выше) прототипа, при этом показатели адгезии тромбоцитов существенно ниже, то есть материал обладает повышенной тромборезистентностью. Более высокая прочность позволяет использовать хирургические шовные нити меньшего диаметра, что снижает реакцию организма на инородное тело и, следовательно, риск возникновения отрицательных последствий оперативного вмешательства. Высокие прочностные показатели нитей из поливинилиденфторида по заявляемому способу достигаются за счет образования на их поверхности карбинового покрытия при полном отсутствии фтора в слое карбина, что достигается за счет большей продолжительности и в более мягких условиях процесса обработки. Также следует отметить, что адгезия - это поверхностное явление (Химическая энциклопедия, т.1, издательство "Советская энциклопедия". М., 1988, с.54) и, соответственно, степень превращения всего поливинилиденфторида, кроме поверхностного слоя нити, в карбин мало влияет на адгезионное взаимодействие поверхности волокон с окружающей средой, в данном случае с тромбоцитами. Кроме того, карбиновое покрытие на ПВДФ нити позволяет использовать ее в производстве фильтров различной структуры - ткани, трикотаж и др. - (пример 40 и 41 в табл.).

Из данных, приведенных в таблице, видно, что во всем диапазоне предлагаемых параметров (примеры 1-38) процесса прочность нити выше, чем у прототипа. Увеличение продолжительности набухания нитей приводит к снижению прочности как в случае применения диметилформамида, так и диметилсульфоксида (пример 5, 14, 23 и 32) до значений, близких к значениям прототипа. А с уменьшением времени набухания менее 1 ч показатель адгезии тромбоцитов становится выше, чем у прототипа (примеры 4, 13, 31). Диапазон заявляемых температур обоснован тем, что нижний предел определяется растворимостью гидроксида калия, достаточной для получения карбинового покрытия, позволяющего получать показатели адгезии тромбоцитов ниже уровня прототипа, а верхний предел определяется устойчивостью карбинового покрытия и прочностными характеристиками нитей (примеры 7, 16, 25 и 34). Продолжительность обработки менее 0,5 ч приводит к результатам по адгезии тромбоцитов на уровне прототипа (примеры 8,17, 26 и 35), а увеличение времени свыше 4 ч снижает прочность до значений прототипа (примеры 11, 20, 29 и 38). Концентрационный диапазон определяется растворимостью гидроксида калия в н-бутаноле и н-пропаноле при заявляемых температурах обработки, обеспечивающих свойства получаемых хирургических материалов по показателю адгезии тромбоцитов ниже, чем у прототипа (примеры. 9, 10, 18, 19, 27, 28, 36 и 37), что характеризует повышенную тромборезистентность получаемых материалов.

Образование покрытия из карбина на поверхности нитей позволяет получать более эффективные фильтровальные ткани для фильтрации агрессивных кислых газов за счет снижения электросопротивления материала, что снижает статический заряд на поверхности фильтра и соответственно налипание пылевых частиц (пример 39 и 40).