СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКОН МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОФОРМОВАНИЯ
COMPOSITION FOR OBTAINING FIBRES BY ELECTROSPINNING

Изобретение относится к способу получения тонких полимерных волокон и нетканых материалов на их основе методом электроформования. В последнее время материалы, полученные методом электроформования, находят применение в биоинженерии, медицине для создания продукции санитарно-гигиенического, косметологического и лечебного назначения. Учитывая условия эксплуатации таких материалов в контакте с человеческим организмом, наиболее предпочтительными системами для их формования являются экологически чистые составы без использования высокотоксичных растворителей.
Известен формовочный состав, описанный в работе «Использование метода электроформования для получения микроволокнистых структур из водного раствора поливинилового спирта» (Товмаш Алексей Владимирович, диссертация кандидата физико-математических наук: 02.00.04. - Москва, 2005. - 148 с). Электроформование из 11,8%-ного водного раствора поливинилового спирта проводилось шести-капиллярной гребенкой на приемный электрод в виде гладкого металлического, вращающегося со скоростью 2 оборота в минуту барабана, выполненного из нержавеющей стали. Для придания волокнистой структуре большей равномерности барабан совершал поступательное движение вдоль оси вращения. Недостатки данного технического решения - низкая производительность, длительность и неустойчивость процесса.
2
4
4
Наиболее близким по сути к заявленному изобретению является состав, описанный в патенте 00292005, МПК 6D 01F, 1971, представляющий собой 15 - 17%-ный раствор из смеси поливинилового спирта и полиакриловой кислоты с содержанием 5 - 15% полиакриловой кислоты в сополимере. Указанный раствор обезвоздушивают и формуют через фильеру с 300 отверстиями в солевую ванну (400 г/л NaSO и 25 г/л ZnSO). Фильерная вытяжка 10 - 15%, путь нити в ванне 1,2 м. Свежесформованное волокно вытягивают на 280% и затем подвергают термообработке при 210 - 220°С в течение 2 - 3 мин. Недостатками является длительность, сложность процесса производства.
Задачей изобретения является разработка нового формовочного состава на основе комплексообразующих водорастворимых полимеров, обеспечивающего получение ультратонких волокон с целью расширения сырьевой базы для переработки методом электроформования и увеличение производительности процесса.
Поставленная задача решается предложенным составом для получения волокон методом электроформования, характеризующегося тем, что содержит интерполимерный комплекс (ИПК) на основе полиакриловой кислоты и поливинилового спирта, взятых в соотношении 1:1, загуститель из ряда поливиниловый спирт, полиэтиленоксид и регулятор кислотности при следующем соотношении компонентов, масс.%:
раствор интерполимерного комплекса, полученный
смешением 1%-ного раствора ПАК и 10%-ного раствора
15 - 40
ПВС в соотношении компонентов 1:1
раствор загустителя в воде (концентрация 8 - 14%)
55 - 80
регулятор кислотности 2Н НСl
до рН = 2 - 4
вода
остальное,
при этом вязкость системы составляет от 0,5 до 0,9 Па·с.
Для получения интерполимерного комплекса использовали 1%-ный раствор полиакриловой кислоты (ТУ 6-02-137-91, ММ=250 000, ФГУП «НИИ химии и технологии полимеров им. ак. В.А.Каргина с опытным заводом» г.Дзержинск) и 10%-ный раствор ПВС (марки BF-17, ММ=78 000, степень гидролиза 99%, фирмы «Chang Chun Petrochemical CO., LTD», Тайвань). ИПК был получен смешением водных растворов исходных компонентов, взятых в эквимолярных соотношениях. Реакцию проводили в интервале рН от 2 до 4 при комнатной температуре и интенсивном перемешивании. Продукт реакции загущали 12 - 14%-ным раствором ПВС или 8 - 10%-ным раствором ПЭО до достижения динамической вязкости системы 0,4 - 0,9 Па·с. Затем провели электростатическое формование по технологии Nanospider с поверхности электрода в виде цилиндра, частично погруженного в прядильный состав. При вращении цилиндра из раствора выносился тонкий слой полимера, из которого вытягивались струи, преобразующиеся в электрическом поле в нановолокна. Затем они захватывались полосой несущего текстиля, формируя тонкий непрерывный слой (WO 2005/024101 А1). Параметры процесса: напряжение задавалось в диапазоне 40 - 48 кВ, расстояние между электродами составляло 18 см, скорость вращения электрода - 6 об/мин, скорость движения подложки - 0,13 м/мин. Получили волокнистый слой со средним диаметром волокон 300 нм. Пример осуществления изобретения.
Состав получен следующим образом. Готовят растворы 1%-ной ПАК и 10%-ного ПВС, сливают равные объемы компонентов, перемешивают и затем подкисляют систему 2 Н соляной кислотой до рН 2 - 3. Полученный ИПК загущают 12 - 14%-ным раствором поливинилового спирта до достижения вязкости системы 0,5 до 0,9 Па·с, интенсивно перемешивают и помещают в установку для электроформования. В качестве загустителя также может быть использован 8 - 10%-ный раствор ПЭО. Соотношение компонентов, масс.% может быть следующим:
№
Наименование компонента
Пример 1
Пример 2
Пример 3
1
раствор ИПК, полученный смешением 1%-ного раствора ПАК и 10%-ного раствора ПВС в соотношении компонентов 1:1
15
30
40
2
раствор загустителя в воде (концентрация 8 -14%)
80
65
55
3
раствор 2 Н соляной кислоты
до рН=2
до рН=3,5
до рН=4
4
вода
остальное
остальное
остальное
Вязкость системы, Па·с
0,9
0,6
0,5
2
Использование представленного формовочного состава позволяет довольно быстро получать волокна диаметром 200 - 400 нм с показателями гигроскопичности от 25 до 30% и паропроницаемости до 9 - 10 мг/см·ч.