ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, СТОЙКАЯ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
IONISING RADIATION-RESISTANT POLYMER COMPOSITION

Изобретение относится к полимерным композициям на основе полиолефинов и может быть использовано в производстве волокон и нетканых материалов для изготовления изделий медицинского назначения.
Известна полимерная олефиновая композиция, включающая кристаллический изотактический полипропилен, аморфную сополимерную фракцию этилена и пропилена и кристаллический полиэтилен при следующем соотношении компонентов, мас.%:
кристаллический изотактический полипропилен
74 до 91
аморфная сополимерная фракция этилена и пропилена
7,2 до 18
кристаллический полиэтилен
от 1,8 до 8
см. US Патент №4521566, МПК C08F 29708; C08L 23/16, 1985.
Указанная композиция обладает жесткостью, затрудняющей процесс переработки.
Наиболее близкой по технической сущности является полимерная композиция, стойкая к воздействию ионизирующего излучения, содержащая сополимер пропилена с этиленом с содержанием этилена от 2 до 8% и показателем текучести расплава от 1 до 15 г/10 мин, пространственно затрудненный амин - поли-(N-бета-гидроксиэтил-2,2,6,6-тетраметил-4-гидрокси-пиперидилсукцинат), триаллилтримеллитат, а в качестве стабилизатора она содержит дистеарилпентаэритритилдифосфит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
пространственно затрудненный амин
0,050-0,200
триаллилтримеллитат
0,100-0,400
указанный стабилизатор
0,025-0,100
указанный сополимер пропилена с этиленом
остальное
см. US Патент №5376716, МПК С08К 5/12; C08L 23/10; C08L 23/14; C08L 23/20; С08К 5/00; C08L 23/00; C08L 23/16, 1994.
Недостатками являются недостаточная эластичность нетканого материала из указанной полимерной композиции и повышенные энергозатраты при переработке ее в нетканый материал.
Задачей изобретения является придание полимерной композиции свойств, позволяющих получать нетканый материал, используемый для изделий медицинского назначения, с более высокой эластичностью и меньшими энергозатратами при ее переработке.
Техническая задача решается тем, что полимерная композиция, стойкая к воздействию ионизирующего излучения, включающая сополимер пропилена с этиленом, пространственно затрудненный амин - поли-(N-бета-гидроксиэтил-2,2,6,6-тетраметил-4-гидрокси-пиперидилсукцинат), стабилизатор, в которой сополимер пропилена с этиленом содержит от 3 до 11% этилена и имеет показатель текучести расплава от 25 до 50 г/10 мин, в качестве стабилизатора она содержит ди(4-метил-2,6-дитретбутилфенил) фосфористую кислоту, олигомерный дифенокси-пропилиден-фениловый эфир фенилфосфоновой кислоты и пентаэритрил-тетракис-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропионат и дополнительно концентрат красителя Remafin, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
поли-(N-бета-гидроксиэтил-2,2,6,6-тетраметил-4-гидрокси-пиперидилсукцинат)
0,050-0,500
ди(4-метил-2,6-дитретбутилфенил)фосфористая кислота
0,050-1,000
олигомерный дифенокси-пропилиден-фениловый эфир фенилфосфоновой кислоты
0,050-1,000
пентаэритрил-тетракис-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропионат
0,050-1,000
концентрат красителя Remafin
0,005-1,000
указанный сополимер пропилена с этиленом
остальное
Решение технической задачи позволяет получить на основе заявляемой полимерной композиции нетканый материал с более высокой эластичностью и меньшими энергозатратами при ее переработке.
Характеристика веществ, используемых в составе полимерной композиции:
Показатель текучести расплава сополимера этилена и пропилена (ПТР) определяют при температуре 230°C и нагрузке 2,16 кг по ГОСТ 11645-73.
Пространственно затрудненный амин формулы:
имеет химическое название: поли-(N-бета-гидроксиэтил-2,2,6,6-тетраметил-4-гидрокси-пиперидилсукцинат) и известен под торговой маркой «Tinuvin 622»;
Ди(4-метил-2,6-дитретбутилфенил)фосфористая кислота формулы:
где ММ=486 г/моль, температура плавления - 159°C, см. Мукменева Н.А. Фосфорорганические антиоксиданты и цветостабилизаторы полимеров / Н.А. Мукменева, С.В. Бухаров, Е.Н. Черезова, Г.Н. Нугуманова // Казань. - КГТУ. - 2010, 287 с.
Олигомерный дифенокси-пропилиден-фениловый эфир фенилфосфоновой кислоты: формулы
где n=4, ММ≈1340 г/моль, температура плавления - 83°C, см. Мукменева Н.А. Олигомерные фосфорорганические стабилизаторы на основе дифелилолпропане / Н.А. Мукменева, А.А. Момзяков // Вестник КГТУ. - 2012. - Т.15 - №10Пентаэритрил-тетракис-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4'-гидроксифенил)-пропионат формулы:
известен под торговой маркой «Ирганокс 1010» (Стабилизатор, см. http://www.polivinilplastik.com/urunler/I1010.pdf) Использование в композиции одновременно ди(4-метил-2,6-дитретбутилфенил)фосфористой кислоты, пентаэритрил-тетракис-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропионата и олигомерного дифенокси-пропилиден-фенилового эфира фенилфосфоновой кислоты для придания полиолефиновой композиции свойств, позволяющих получать из нее эластичные нетканые материалы с сохранением устойчивости к воздействию ионизирующего излучения, используемые для изделий медицинского назначения, неизвестно. Концентрат красителя Remafin, используется для окрашивания полимерных композиций, см. ЕР патент №0929240, МПК В01D 39/16, А41D 13/1 A62B 18/00, A41D 13/05, А61В 19/00, А62В 18/02, 1999.В примерах конкретного выполнения в качестве красителя Remafin берут Remafin Sailor Blue PP53665374, см. http://vww.masterbatches.com/852569CE004B1721/vwLookupDownloads/206320_RemafinMed07Brol44dpi.pdf/$FILE/206320_RemafinMed07Brol44dpi.pdf.
Примеры конкретного выполнения
Пример 1
Компоненты полимерной композиции берут в соотношении в мас.%:
Поли-(N-бета-гидроксиэтил-2,2,6,6-тетраметил-4-гидрокси-пиперидилсукцинат)
0,050
Ди(4-метил-2,6-дитретбутилфенил)фосфористая кислота
0,500
Олигомерный дифенокси-пропилиден-фениловый эфир фенилфосфоновой кислоты
0,500
Пентаэритрил-тетракис-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропионат
0,050
Концентрат красителя Remafin Sailor Blue
0,005
Указанный сополимер пропилена с этиленомс содержание этилена 3% и показателем текучести расплава (ПТР) - 35 г/10 мин
остальное
2
Указанные компоненты загружают в экструдер и расплавляют при температуре 200-230°C. Из экструдера расплавленная композиция поступает в фильеру, где происходит формирование волокон при прохождении ее через мелкие отверстия, обычно расположенные одним или несколькими рядами в фильере. Нити быстро охлаждаются с помощью воздуха при низком давлении, подвергаются вытяжке, обычно пневматической, и укладываются на движущуюся перфорированную плиту, ленту или "формующую сетку", где происходит образование нетканого материала. Нетканые материалы из расплава получают с плотностью 35 г/м.
Прочность при растяжении и относительное удлинение в продольном направлении и прочность при разрыве определяли по ГОСТ Р 53226-2008. Полотна нетканые. Методы определения прочности
60
Примеры 2-8 аналогичны примеру 1. Данные по соотношению компонентов и свойствам приведены в таблице 2. Образцы нетканого материала, полученные по примерам 1-8, подвергают стерилизации γ-облучением на радиационно-технологической установке «Пинцет», укомплектованной источниками излучения Со дозами 30 и 75 кГрей по методике МИ 2649-2001 «ГСИ. Поглощенные дозы фотонного и электронного излучений при установлении стерилизующей и максимально допускаемой дозы для изделий медицинского назначения, подвергаемых радиационной стерилизации.
Методика выполнения измерений»
Показатели прочности и относительного удлинения при растяжении и прочности при разрыве определяют до и после воздействия на образцы ионизирующего излучения. В таблице 1 приведены свойства нетканого материала, изготовленного из полимерной композиции по прототипу.
Таблица 1
Компоненты
Содержание, мас.%
Сополимер пропилена и этилена, содержание этилена 3%, ПТР 15 г/10 мин
99,025
Пространственно затрудненный амин - поли-(N-бета-гидроксиэтил-2,2,6,6-тетраметил-4-гидрокси-пиперидилсукцинат), марка «Tinuvin 622 LD
0,200
Стабилизатор 2,2'-амидо бис [этил -3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) пропионат] марки «Naugard XL-1»
0,070
Стабилизатор дистеарилпентаэритритилдифосфит марки «Weston 619»
0,100
Стеарат кальция
0,050
Синтетический гидротальцид марки DHT4A
0,025
Триаллилтримеллитат
0,280
NC-4 (осветлитель на основе сорбитола)
0,250
Показатели до воздействия ионизирующего излучения
Показатели
Значение
Прочность при растяжении в продольном направлении, Н
159,0
Относительное удлинение при растяжении в продольном направлении, % (Эластичность)
45,0
Продолжение таблицы 1
Показатели после воздействия ионизирующего излучения, доза 75кГрей
Прочность при растяжении в продольном направлении, Н
175,0
Относительное удлинение при растяжении в продольном направлении, % (Эластичность)
35,0
Таблица 2
№ Примера
1
2
3
4
5
6
7
8
Компоненты
Содержание компонентов, мас.%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Сополимер пропилена и этилена, содержание этилена 3%, ПТР 35 г/10 мин
98,895
Сополимер пропилена и этилена, содержание этилена 11%, ПТР 35 г/10 мин
98,750
Сополимер пропилена и этилена, содержание этилена 7,5%, ПТР 35 г/10 мин
97,500
98,700
98,750
98,700
Сополимер пропилена и этилена, содержание этилена 7,5%, ПТР 25 г/10 мин
96,900
Сополимер пропилена и этилена, содержание этилена 7,5%, ПТР 50 г/10 мин
98,350
Поли-(N-бета-гидроксиэтил-2,2,6,6-тетраметил-4-гидрокси-пиперидилсукцинат)
0,050
0,100
0,500
0,100
0,500
0,100
0,100
0,100
Ди(4-метил-2,6-дитретбутилфенил) фосфористая кислота
0,500
0,500
0,500
0,500
0,500
0,050
0,500
1,000
Олигомерный дифенокси-пропилиден-фениловый эфир фенилфосфоновой кислоты
0,500
0,500
0,500
0,500
0,500
1,000
0,500
0,050
Пентаэритрил-тетракис-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропионат
0,050
0,100
0,500
1,000
0,100
0,100
0,100
0,100
Концентрат красителя Remafin Sailor Blue РР53665374
0,005
0,050
0,500
1,000
0,050
0,050
0,050
0,050
Продолжение таблицы 2
№Примера
1
2
3
4
5
6
7
8
Показатели до воздействия ионизирующего излучения
Прочность при растяжении в продольном направлении, Н
125,3
127,2
146,8
155,5
155,8
145,2
166,4
177,4
Относительное удлинение при растяжении в продольном направлении, % (Эластичность)
56,7
58,9
65,2
69,4
64,7
66,0
65,3
69,0
Прочность при разрыве, кПа
175,3
180,1
181,7
186,5
188,9
190,1
195,7
200,0
Показатели после воздействия ионизирующего излучения, доза 35 кГрей
Прочность при растяжении в продольном направлении, Н
120,8
120,3
129,8
133,3
138,5
120,1
145,9
150,1
Относительное удлинение при растяжении в продольном направлении, % (Эластичность)
56,0
59,0
65,3
68,4
66,5
63,5
63,9
67,3
Прочность при разрыве, кПа
173,3
177,2
175,6
176,9
173,1
180,5
189,7
188,4
Цвет
аналогичен образцу до облучения
Показатели после воздействия ионизирующего излучения, доза 75 кГрей
Прочность при растяжении в продольном направлении, Н
118,1
115,8
125,4
130,6
134,7
114,8
138,9
139,7
Относительное удлинение при растяжении в продольном направлении, % (Эластичность)
58,7
57,5
63,5
64,5
66,0
62,0
62,5
65,3
Прочность при разрыве, кПа
168,9
166,3
170,1
169,8
166,7
175,3
180,7
146,3
Цвет
аналогичен образцу до облучения
Увеличение эластичности нетканого материала из композиции по заявляемому объекту сравнению с эластичностью нетканого материала из композиции по прототипу, %
По примерам 1-8, после воздействия ионизирующего излучения, доза 75 кГрей
67
62
81
84
88
77
78
83
Для получения нетканого полотна полимерную композицию по прототипу расплавляли в экструдере при 280-285°C, тогда как для получения нетканого материала из заявляемой композиции достаточно температуры 200-230°C.
Как видно из примеров конкретного выполнения, нетканый материал, полученный на основе заявляемой полимерной композиции, обладает более высокой эластичностью, которая характеризуется значением показателя относительного удлинения и которая сохраняется до и после воздействия ионизирующего облучения дозой, аналогичной по прототипу. К тому же переработка заявляемой композиции в нетканый материал требует меньших энергозатрат по сравнению с переработкой полимерной композиции по прототипу.