СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ЛАТЕКСА НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА Российский патент 2002 года по МПК C08L7/02 C08C1/06 C08K5/31 

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к производству латекса натурального каучука.

Известен способ стабилизации каучукового латекса с помощью борной кислоты или пентахлорфенола (High holymer latices by D.C. Blackley, Applied Science publishers LTD, London, v. 2, page 478).

Однако борная кислота является слабым антисептиком и действует в очень высоких дозах, что ухудшает технологические свойства каучука. Пентахлорфенол является высокотоксичным и экологически опасным соединением.

Наиболее близким способом к предлагаемому является способ стабилизации, где в качестве дезинфицирующего средства используют водный раствор аммиака в сочетании с TZ (смесью: тетраметилтиурамдисульфида (ТМТД) и оксида цинка, в массовом соотношении 1:1) (J. Nat. Rubb. Res, 2(4), 1987, page 214-220).

К недостаткам известного способа относятся:
а) обработка TZ не обеспечивает подавления всех микроорганизмов, контаминирующих латекс.

б) нерастворимость TZ в латексе требует введения достаточно высоких концентраций этого препарата, а канцерогенные свойства TZ крайне нежелательны в изделиях медицинского назначения.

Техническим результатом данного изобретения является снижение токсичности при сохранении необходимых сроков хранения.

Для достижения технического результата в способе стабилизации латекса натурального каучука, включающем добавление в емкость с латексом при перемешивании дезинфицирующего средства, в качестве дезинфицирующего средства используют соль полиалкиленгуанидина следующей структурной формулы:

или соль 1,6-дигуанидингексана структурной формулы:

где R=C₁₈H₃₇, Н, бензил, А=С1, бензоат, ацетат, n=5-20,
при этом соотношение вышеописанной соли к латексу составляет (0,000025-0,001):1.

При этом в качестве вышеописанной соли полиалкиленгуанидина используют гидрохлорид.

При этом в дезинфицирующее средство добавляют концентрированный латекс, или ским-латекс, или концентрированный латекс.

Также дезинфицирующее средство добавляют в латекс, прошедший предварительную стабилизацию аммиаком.

Емкость для латекса предварительно обрабатывают раствором полигуанидина и анионного полиэлектролита или лака на основе полигуанидина.

Сущность изобретения поясняется следующим образом.

В качестве соли алкиленгуанидина используют соединения общей формулы:

где R=Н^-, бензил, С₁₈Н₃₇ ^- А=Сl^-, бензоат, ацетат, n=5-20.

Соль полиалкиленгуанидина легко вводится в латекс в виде водных растворов, не имеет запаха, малотоксична, может быть использована даже в полевых условиях.

Полиалкиленгуанидины (ПАГ), наиболее известным из которых является полигексаметиленгуанидин (ПГМГ), известны как мощные антисептики широкого спектра действия и в тоже время они являются малотоксичными соединениями. Они разрешены к применению в учреждениях здравоохранения и в быту. Они хорошо сочетаются с другими препаратами и консервантами.

Добавка соли полиалкиленгуанидина может вводиться на любой стадии сбора, переработки и хранения латекса. Она обеспечивает стабильность латекса к бактериальному осеменению и к коагуляции.

Для оценки эффекта биоцидной добавки полиалкиленгуанидинов на свойства латекса использовались два общепринятых способа контроля: механическая стабильность контролировалась скоростным перемешиванием латекса дисковой мешалкой, биохимическая стабильность - по накоплению низших жирных кислот (НЖК).

Механическая стабильность латекса характеризует его устойчивость к коагуляции под влиянием механического воздействия, повышающего частоту и интенсивность столкновения частиц. Соответствующие испытания проводятся по утвержденным методикам. Для измерений использовались порции 80 г 55% концентрированного латекса. Испытания проводили при температуре 35^oС и скорости вращения диска, составляющей 14.000±200 об/мин. Момент коацервации фиксировали по первому появлению частиц коагулированного латекса при нанесении его стеклянной палочкой на ладонь или удерживанию ~1% твердой фазы на сите с размером ячей 80 меш.

Кислотность латекса не может быть определена прямым титрованием щелочью. Два типа кислот, содержащихся в латексе, влияют на его стабильность прямо противоположно: так называемые летучие жирные кислоты (муравьиная, уксусная, пропионовая) и нелетучие: стеариновая, олеиновая, аминокислоты, полипептиды, протеины.

Первая группа кислот снижает стабильность латекса благодаря увеличению ионной силы сыворотки; нелетучие (стеариновая, олеиновая, аминокислоты) повышают стабильность благодаря поверхностной активности.

Метод использует 50 граммовый образец латекса, разбавленный 100 мг воды. Добавлением 35% сульфата аммония осаждают каучук и белок. Сыворотку, отфильтрованную от кислоты, перегоняют с паром при постоянном объеме 150 мл. Содержание НЖК определяется количеством КОН, эквивалентным летучим с паром жирным кислотам, содержащимся в 100 г твердого вещества латекса.

При исследовании стабилизирующего эффекта различных гуанидиновых препаратов выведены определенные закономерности. Так, добавки полиалкиленгуанидиновых солей обеспечивают высокий антибактериальный эффект в начальный период. Затем полигуанидины, являющиеся катионными полиэлектролитами, взаимодействуют с присутствующими в латексе солями высших жирных кислот и дезактивируются. В результате, при добавлении высокополимерных антисептиков может не обеспечиваться долговременная биоцидная стабилизация и защита латекса от коагуляции.

Напротив, с уменьшением молекулярной массы полиалкиленгуанидана (ПАГ) длительность эффекта стабилизации латекса к биодеструкции и особенно к коагуляции возрастает. Так, большая длительность эффекта стабилизации латекса натурального каучука достигается при использовании низших олигомеров ПАГ, полученных поликонденсацией в присутствии обрывателей цепи - гидрофобных моноаминов, а также солей 1,6-дигуанидиногексана, который можно рассматривать как мономер ПАГ. Эффект биостабилизации возрастает при использовании солей этого дигуанидина с биоцидными кислотами: уксусной, лимонной, бензойной, салициловой, а также синергетических смесей полигуанидинов с четвертичными аммониевыми солями (бензалконий, катамин АБ).

Важно принимать меры для предотвращения контаминирования концентрированного латекса на всех стадиях его переработки. С этой целью рекомендуется обработка нерастворимыми производными ПАГ (полиэлектролитными комплексами или интерполимерным лаком) емкостей для сбора и хранения латекса, производственной аппаратуры по его переработке (сепараторы, коммуникации и др.).

Практическое осуществление предлагаемого способа стабилизации каучуковых латексов полиалкиленгуанидинами иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

К порции 250 мл концентрированного (60%) латекса натурального каучука (предоставлен фирмой Гатри, г. Серембан, Малайзия), стабилизированного 0,07% аммиака, добавляли при перемешивании 0,25 г 10% раствора ПАГ, в качестве которого использован ацетат ПГМГ (концентрация ацетата ПГМГ в латексе 0,01% или 100 частей на 10⁶ частей) с молекулярной массой ~10 тыс. у.е. Стабилизированный латекс выдерживали в закрытой склянке. Латекс анализировали на содержание низших жирных кислот (НЖК) и механическую устойчивость к коагуляции. Данные анализов см. в табл. 1.

Пример 2.

По методике примера 1 к порции 250 мл концентрированного латекса, содержащего (0,07% МН₃), добавляли при перемешивании 3,75 мг 1% раствора хлорида ПГМГ (концентрация в латексе 0,0025% или 25 частей на 10⁶ частей). Данные испытаний см. в табл. 1.

Примеры 3-5.

Три порции концентрированного латекса, содержащего (0,2% NН₃), дополнительно стабилизировали добавлением соответственно 0,6 мл, 1,2 мл и 1,8 мл 1% раствора хлорида ПГМГ (концентрации хлорида ПГМГ в латексе 0,0025%, 0,005% и 0,0075% соответственно). Данные испытаний латекса см. в табл.1.

Пример 6.

К порции 250 мл концентрированного латекса (с 0,2% NН₃) добавляли при перемешивании 2,5 мл 1% раствора низкомолекулярного ацетата ПГМГ с молекулярной массой 1 тыс. у.е. Данные испытаний см. в табл. 1.

Примеры 7-9.

Три порции концентрированного латекса (с 0,2% NН₃) стабилизировали добавлением 2,5 мл 1%-ных растворов следующих солей 1,6-дигуанидингексана: хлорида, ацетата, бензоата (соответственно). Данные испытаний см. в табл. 1.

Пример 10.

Порцию 250 мл концентрированного латекса с (0,07% NН₃) стабилизировали добавлением 2,5 мл 1% раствора ПАГ, содержащего 10% концевых октадецилгуанидиновых группировок. Данные испытаний см. в табл.1.

Пример 11.

Порцию 250 мл латекса (0,07% NН₃) стабилизировали добавлением 2,5 мл 1% раствора бензил ПАГ, в качестве которого берут бензил ПГМГ, содержащий 12,5 мол.% бензильных заместителей. Данные испытаний см. в табл.1.

Пример 12.

Приемник для сбора латекса обрызгивали 1% водным раствором хлорида ПГМГ с молекулярной массой 10 тыс. у.е., а затем таким же количеством 0,5% водного раствора гипана. При этом продолжительность сохранения некоагулированного латекса в приемнике увеличивалась вдвое (до 14 часов).

Пример 13.

Приемник для сбора латекса на плантации покрывали 5% раствором бактерицидного лака из хлорсульфированного полиэтилена и основания ПГМГ. После высыхания лакового покрытия сосуд использовали для сбора латекса на плантации. Сохранность некоагулированного латекса в таком сосуде увеличивалась в 3 раза (21 час вместо 7 часов).

Пример 14.

Сырой латекс стабилизировали добавлением к нему ацетата 1,6-дигуанидиногексана в дозе 100 мг/л (0,01%). Сепарированием на центрифуге латекс разделяли на 2 фракции: концентрированный (60% основного вещества) и ским-латекс (25% каучука). Фракцию концентрированного латекса хранили в закрытой таре и периодически исследовали на механическую устойчивость и содержание НЖК. (Данные см. в табл. 1). Для коагуляции ским-латекса к нему добавляли хлорид ПГМГ с молекулярной массой 10 тыс. у.е. в дозе 1 г/л (0,1%). В этом случае не требовалось применения серной кислоты и полученный коагулят каучука имел светлую окраску.

В таблице 2 приведены данные, подтверждающие оптимальность заявленного отношения соли ПАГ к латексу.

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к производству, хранению, транспортировке, обработке латекса натурального каучука. Техническим результатом данного изобретения является снижение токсичности при сохранении необходимых сроков хранения. Для достижения технического результата в способе стабилизации латекса натурального каучука, включающем добавление в емкость с латексом при перемешивании дезинфицирующего средства, в качестве дезинфицирующего средства используют соль полиалкиленгуанидина, при этом отношение соли полиалкиленгуанидина к латексу составляет (0,000025-0,001): 1. В качестве соли в качестве дезинфицирующего средства используют соли 1,6-дигуанидингексана: хлорид, бензоат, ацетат. В качестве соли полиалкиленгуанидина используют соли полиалкиленгуанидина с гидрофобными концевыми группами (гембицид) общей формулы:

где R= C₁₈H₃₇, бензил А=C1^-, бензоат, ацетат, n=5-20. Дезинфицирующее средство можно добавлять в концентрированный или сырой латекс, или в ским-латекс, или латекс, стабилизированный аммиаком. 5 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Способ стабилизации латекса натурального каучука, включающий добавление в емкость с латексом при перемешивании дезинфицирующего средства, отличающийся тем, что в качестве дезинфицирующего средства используют соль полиалкиленгуанидина следующей структурной формулы:

или соль 1,6-дигуанидингексана, структурной формулы:

где R= С₁₈Н₃₇, бензил А=Сl^-, бензоат, ацетат, n=5-20, при этом соотношение вышеописанной соли к латексу составляет (0,000025-0,001):1. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве вышеописанной соли полиалкиленгуанидина используют гидрохлорид. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дезинфицирующее средство добавляют в концентрированный латекс. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дезинфицирующее средство добавляют в ским-латекс. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что дезинфицирующее средство добавляют в сырой латекс. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что дезинфицирующее средство добавляют в латекс, прошедший предварительную стабилизацию аммиаком.