ТЕРМОПЛАСТ НА ОСНОВЕ ТРАНС-1,4-ПОЛИИЗОПРЕНА Российский патент 1998 года по МПК C08L9/00 C08K3/00 C08L9/00 C08L23/06 C08K3/00 C08K3/22 C08K3/36 

Изобретение относится к материалам на основе транс-1,4-полиизопрена, используемым в травматологии, ортопедии и других областях, где могут быть использованы способности материала к деформации при низких температурах.

Известна композиция [1] на основе полиизобутилена, полиэтилена низкого давления, применяемая для формовочных композиций.

Известна композиция на основе полиэтилена с наполнителем [2], имеющая следующее соотношение компонентов, об.%:
Полиэтилен - 70 - 80
Карбонатный наполнитель - 10 - 24
Резиновый порошок, обработанный ароматизированным маслом - 12 - 15
Известна композиция, содержащая натуральный каучук и полиэтилен низкого давления [3].

Композицию получают путем смешения натурального каучука и полиэтилена высокой плотности, взятых при массовом соотношении 3 : 1 соответственно при температуре, повышающейся в процессе перемешивания от 38 до 178^oC.

Полученную композицию используют для получения резиновых композиций, используемых в качестве соединительных зажимов, резиновых изделий для внутривенного вливания. На основе полученных композиций возможно успешное производство резиновых изделий для медицинских целей, особенно комплектов для введения лекарств в человеческий организм. К этим изделиям относятся соединительные зажимы, муфты и пробки, препараты для инъекций, пробки для пробирок, шприцев, пробки для коллоидных растворов, клапанных пипеток, детских сосок и катетеров.

Резиновая композиция имеет следующий состав (см. таблицу).

Наиболее близким аналогом является термопласт, представляющий собой транс-1,4-полиизопрен с молекулярной массой 100000 - 500000 (см. информационный лист N 386-83 Башкирского межотраслевого территориального ЦНТИ и пропаганды).

Транс-1,4-полиизопрен обладает низким остаточным содержанием металлов, что обеспечивает его термическую стабильность и позволяет использовать без дополнительной очистки в изделиях медицинского назначения. Высокая адгезия транс-1,4-полиизопрена к металлам и коже обуславливает широкое применение этого материала в промышленности искусственных кож для приготовления обувного проката, импрегнированных тканей, клеящих прокладок для обуви.

Уникальные термопластические свойства транс-1,4-полиизопрена широко используются в мировой практике для изготовления термопластических композиций, используемых в травматологии и ортопедии (корсеты, тутторы, шины, протезы, спецобувь). Медицинские изделия из транс-1,4-полиизопрена обладают неоспоримыми преимуществами по сравнению с изделиями из гипсовых материалов, такими как гигиеничность, малый вес, твердость и прочность, способность к многократным переработкам при невысоких температурах.

Технология производства транс-1,4-полиизопрена предусматривает возможность варьирования параметров в следующих пределах:
Содержание 1,4-транс-звеньев, % - 85 - 98
Среднечисленная молекулярная масса - 5 • 10⁴ - 5 • 10⁵
Сопротивление разрыву при 22^oC, кгс/см² - 220 - 340
Твердость по ТМ-2 - 85 - 92
Преимуществом транс-1,4-полиизопрена является большая прочность и твердость, отсутствие смол, возможность широкого варьирования свойств за счет изменения условий синтеза.

При всей привлекательности известный термопласт не решает задачу по обеспечению величин твердости по ТМ-2, сопротивлению на разрыв при 22^oC.

Указанную задачу решает предлагаемый термопласт на основе транс-1,4-полиизопрена с молекулярной массой 100000 - 500000, содержащий дополнительно полиэтилен низкого давления, аэросил, окись цинка, причем термопласт имеет следующее содержание компонентов, мас.%:
Транс-1,4-полиизопрен с мол.м. 100000 - 500000 - 69 - 70
Полиэтилен низкого давления - 1 - 2
Аэросил - 20 - 21
Окись цинка (ZnO) - 6 - 7
В термопласт могут быть добавлены оксиды металлов для получения цвета, например окись железа (Fe₂O₃).

Для приготовления термопласта используют следующее сырье.

1) Полиэтилен низкого давления - марка 22507-005 или 22607-010 ТУ 6-05-1721-75
2) Транс-1,4-полиизопрен - ТУ 38 103296-88
3) Аэросил марки 175, 300, 380 отечественного производства - ГОСТ 14922-77
4) Окись цинка - марка БЦ-1 по ГОСТ 202-84
Для проведения процесса получения термопласта применяют экструдеры типа Х18И9Т.

Термопласт получают следующим образом.

В экструдере все компоненты, подвергаемые деформации со сдвигом, размалывают и тщательно перемешивают. Полученную однородную массу подают на каландр для формирования готового продукта необходимой объемной формы (листы и т.д.).

Полученный термопластик в виде листов (возможно в виде готового изделия) поступает на механизм перемещения и транспортируется на склад, где листы перекладываются пергаментной бумагой либо полиэтиленовой пленкой во избежание их слипания. Готовый продукт анализируется на соответствие нормированных показателей.

Пример. Исходное сырье по мере поступления анализируют на соответствие ТУ, ГОСТ, ОСТ или другой НТД, загружают в расходные аппараты - дозаторы. Смешивают 0,7 кг транс-1,4-полиизопрена с 0,02 кг полиэтилена низкого давления в резиносмесителе марки Х18И19Т и предварительно аморфизируют при 80 ± 5^oC. Параллельно на аппарате-дробилке приготавливают смеси аэросила марки 175 ГОСТ 14922-77 в количестве 0,21 кг и окиси цинка - 0,7 кг. Полученная композиция имеет следующий состав, мас.%:
Транс-1,4-полиизопрен с мол.м. 100000 - 500000 - 70
Полиэтилен низкого давления - 2
Аэросил - 21
Окись цинка - 7
Приготовленные таким образом полупродукты поступают в основной аппарат-экструдер, где все компоненты, подвергаемые деформации со сдвигом, размалывают и тщательно перемешивают.

Полученную однородную массу подают на каландр для формирования готового продукта необходимой объемной формы.

Полученный термопластик анализируют по следующей методике.

Определяют распределение ингредиентов в композиции после смешения. Для этого из разных точек полученной после приготовления массы композиции отбирают 3 навески по 0,5 - 1,0 г, помещают в предварительно доведенные до постоянного веса тигли и взвешивают (P₁). Затем производят сжигание образцов и вес тиглей с золой доводят до постоянного веса (P₂). Рассчитывают содержание золы в каждом из образцов

где
P - вес тигля.

Данные, полученные из трех измерений, имеют разницу 0,05%, в соответствии с методикой разница должна быть не более 1%. При получении большей разницы смешение композиции проводят еще раз в течение 20 мин и затем повторяют определение.

В соответствии с ГОСТ готовая продукция была проанализирована и имеет следующие показатели:
Внешний вид - Лист
Плотность при 20^oC, г/см⁵ - 0,9
Содержание золы, % - 21,4
Сопротивление разрыву при 22^oC, кг/см² - 370
Относительное удлинение, % - 125
Твердость по ТМ-2 - 105
Малый вес, твердость, гигиеничность термопласта дают ему преимущества по сравнению с гипсовыми материалами, используемыми в настоящее время. Материал привлекателен свойствами и возможностью его получения из сырья, ресурсами которого располагает республика Башкортостан, для изготовления термопласта используется доступное оборудование, возможна вторичная переработка. Готовая продукция может иметь показатели, которые варьируются в следующих интервалах:
Содержание золы, % - 21,2 - 21,7
Сопротивление разрыву при 22^oC, кг/см² - 350 - 400
Относительное удлинение, % - 100 - 150
Твердость по ТМ-2 - 100 - 110а

Использование: травматология, ортопедия и другие области. Сущность изобретения: в резиносмесителе смешивают, мас.%: 69 - 70 транс-1,4-полиизопрена с мол.м. 100000 - 500000 и 1 - 2 полиэтилена низкого давления. Параллельно в аппарате-дробилке приготавливают смесь: аэросил 20 - 21 и окись цинка 6 - 7. В экструдере перемешивают две смеси. Полученную массу подают на каландр. Характеристика готового термопласта: содержание золы 21,2 - 21,7%; сопротивление разрыву, 22^oС 350 - 400 кгс/см²; относит.удлинение 100 - 150%; твердость по ТМ-2 100 - 110. 1 табл.

Термопласт на основе транс-1,4-полиизопрена с мол.м. 100000 - 500000, отличающийся тем, что дополнительно содержит полиэтилен низкого давления, аэросил, окись цинка при следующем содержании компонентов, мас.%:
Транс-1,4-полиизопрен с мол.м. 100000 - 500000 - 69 - 70
Полиэтилен низкого давления - 1 - 2
Аэросил - 20 - 21
Окись цинка - 6 - 7о