СИЛОКСАНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2005 года по МПК C08L83/04 C10M107/50 

Изобретение относится к химии полимеров, в частности к кремнеорганическим соединениям, применяемым в качестве смазки медицинских игл инъекционных однократного применения с целью снижения усилия прокола.

Иглы однократного применения изготовляются в соответствии с требованиями ГОСТ 25046, ТУ 9432-041-07610776-00 “Иглы инъекционные однократного применения”, в соответствии с которыми усилие прокалывания не должно превышать для диаметров трубки игл 0,5-1,5 мм: 0,4-0,6 Н (магнитной ленты) и 0,6-1,2 Н (полиэтиленовой пленки). Трубка изготовляется из стали. Инъекционная игла представляет собой металлическую трубку, один конец которой остро заточен, а другой заканчивается головкой для присоединения к шприцу. Трубка с полипропиленовой головкой иглы соединяются клеевой композицией.

Длительное время для инъекции использовалась сухая игла. К недостаткам использования этого способа относятся высокие усилия прокола, скольжения и наличие скрипа при тестировании иглы на кожу.

Известен способ снижения усилия прокола и скольжения иглы по цилиндру с покрытием полиметилсилоксановой жидкостью ПМС-1000 /ГОСТ 13032-77, ТУ6-02-737-78 “Жидкости полиметилсилоксановые”/.

Недостаток данного способа - незначительное снижение усилия прокола; при тестировании на кожу скрип остается.

Японская фирма "Kinsho Corporation” производит силиконовую смазку для подкожных игл.

Силиконовую смазку SA-1 для игл инъекционных выпускает корейская фирма “Chinhan”.

Техническое решение силиконовой эмульсии /Патент США №3574673, 30-32/ для смазывания изделий (лезвий бритв, ножниц и т.д.) выполнено с использованием раствора сополимеров полидиметилсилоксана и аминоалкилсилоксана в изопропиловом спирте или толуоле.

Большое количество полиорганосилоксановых смесей низкотемпературной полимеризации выпускает фирма “Дау Корнинг” (США).

Недостаток зарубежных силоксановых композиций - их дороговизна.

В промышленности применяют силиконовые композиции в качестве смазочных масел или основы для консистентных смазок. Для этих целей используют, например полидиметилсилоксановые жидкости, имеющие хорошую смазочную способность.

Силиконовую смазку наносят на формующие поверхности изделий в виде эмульсии /с.1143-1150. т.1. Энциклопедия полимеров в 3-х т., М.: Сов. энцик.,1972-1977/.

Промышленность выпускает синтетические диметилсилоксановые каучуки марок: СКТН-1, СКТН и др.

В нашей стране и за рубежом на основе каучука СКТН-1 были разработаны герметики и компаунды (Виксинт К-18, Виксинт У-1-18 КЛ-4, КЛФ-20, КЛСЦ-305 и т.д.), предназначенные в основном для нужд радиоэлектронной и электротехнической промышленности. Все операции, связанные с применением этих герметиков, сводятся к двум процессам: заливка компаунда в форму, где происходит его отверждение; обволакивание изделий слоем компаунда с помощью кисти, пульверизатора или окунанием. Наряду с ценными качествами герметики на основе СКТН-1 обладают и недостатками - низкая адгезия к различным материалам, низкая механическая прочность и неудовлетворительная технологичность /с.99, Харитонов Н.П., Шентенкова И.А. Термостойкие органосиликатные герметизирующие материалы. Л., Наука, 1977, 183 с./.

Герметик Виксинт ПК-68 состоит из СКТН и катализатора в соотношении, мас ч.:

СКТН - 100,0 и катализатора №68 - 4,0 /с.40-41. Смыслова Р.А. и др. Справочное пособие по герметизирующим материалам на основе каучуков. Химия, 1976, 72 с./.

Низкомолекулярные каучуки марки СКТН способны вулканизоваться при обычных и минусовых температурах без применения специального оборудования. Время отверждения при комнатной температуре 0,5-6 ч (с.102, там же).

В настоящее время Заявитель для нанесения смазки на трубку иглы смазочного покрытия использует композицию силиконовой жидкости Пента - 850 и растворителя (изопропиловый спирт, гептан, гексан) (см. таблицу).

Цель предлагаемого технического решения - разработка силоксановой композиции (смазки) с использованием продукта конденсации жидкого кремнийорганического каучука - СКТН марок А, Б, В, Г, Д и Е и азотосодержащего соединения, позволяющей снизить усилия прокола и усилия скольжения по цилиндру иглы инъекционной однократного применения с одновременным приданием тиксотропных свойств, исключить скрип при тестировании на кожу и снизить себестоимости их производства.

Технический результат достигается тем, что силоксановая композиция, включающая силоксан и растворитель, в соответствии с изобретением, содержит в качестве растворителя толуол и изопропиловый спирт, в качестве силоксана - продукт, полученный взаимодействием 80-95 мас.ч. жидкого кремнийорганического каучука СКТН марок А, Б, В, Г, Д и Е с 5-20 мас.ч. азотсодержащего соединения формулы:

R₁NH(CH₂)_nSi(OR₂)₃, где

R₁=H, СН₃, -CH₂ СН₂ NH₂, -(СН₂)₆ NH₂;

R₂=H или алкиловый радикал, содержащий не более 3-х атомов углерода;

n=1-3.

В соответствии с изобретением реакцию взаимодействия (синтез) проводят при температуре 70-140°С в течение не менее 4 ч.

Синтез можно проводить и в растворе. В качестве растворителя рекомендуются алифатические или ароматические углеводороды, алифатические спирты, например, толуол, изопропиловый спирт.

В реализации предложенного технического решения использованы:

Каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный СКТН - марки А, Б, В и Г (ГОСТ 13835-73 включает только четыре марки, ТУ2294-002-00152000-96), различающийся по условной вязкости, с.: 90-150 (А), 151-240 (Б), 241-600 (В) и 601-1080 (Г). В 1996 г.

Эти полимеры имеют следующую характеристику: плотность, г/см³: 0,96-1,23; растворимость в бензоле - полная; содержание циклосилоксанов, % - 2,5 /с.8. Долгов О.Н. и др. Кремнийорганические жидкие каучуки и материалы на их основе, Химия, 1975, 112 с./.

Расширенный перечень каучука СКТН марок А, Б, В, Г, Д и Е /молекулярной массой (3-15)·10⁴, вязкостью 1500-300000 мПа·с/, приведен в “Химической энциклопедии” /с.511. Т.2. М.: Сов. энцик., 1990/; каучуки отверждаются при комнатной температуре.

Толуол (ГОСТ 5789-78).

Изопропиловый спирт (ГОСТ 9805-84; ТУ 6-09-402-81).

Продукт АГМ-9 (ТУ 6-02-724-77) формулы NH₂(CH₂)₃Si (ОС₂Н₅)₃.

Жидкость полиметилсилоксановая ПМС-1000 имеет кинематическую вязкость при 20°С, м²/с (сСт) - 950-1050; массовую долю кремния, % - 37,5-38,5; массовую долю воды, %, не более 0,004.

Пента - 850 (ТУ 2229-037-4024504202002) бесцветная или слабожелтая силиконовая жидкость и имеет характеристику: содержание основного вещества - 45-55% (в опытах равнялось - 46); кинематическая вязкость при Т=25°C, сСт - 4-10 (в опытах равнялось - 5); показатель преломления - 1,4000-1,4100 (в опытах равнялось - 1,4092).

Силоксановую композицию наносят на трубочку иглы окунанием, распылением или автоматически на станке с помощью ленточки, смоченной силоксановой смазкой. Смазку наносят на трубочку иглы на 3/4 ее длины. Проверку игл на усилие прокола и скольжение по трубке проводят через 24 ч после покрытия иглы смазкой на приборе “Инстрон 1011” (прокалывание магнитной ленты) или на установке “Прокол” (ГУП ВНИПИМИ, Казань).

Сравнительная оценка силоксановой композиции (типов смазки иглы)

ТаблицаNN при меров.Тип смазкиСреднее усилие прокола, Н% снижения усилия прокола по сравнению с сухой иглойТестирование через кожуСреднее усилие скольжения по цилиндру% снижения усилия скольжения по цилиндру1Игла сухая41,8-Скрип17,2-2ПМС-100032,123,2То же11363Пента-850 10%, И ПС* 90%30,826,3То же9,3464Пента-850 ИПС 96%29,230,1То же947,85Пента-850: ИПС=1:130,327,5То же10,141,36Композиция, полученная по примеру 12540,2не скрипит665,17Композиция, полученная по примеру 1 и разведенная до содержания толуола 90%23,942,8не скрипит4,474,48Композиция, полученная по примеру 1 и разведенная до содержания толуола 96%28,232,5не скрипит665,19Композиция, полученная по примеру 221,549не скрипит759,310Композиция, полученная по примеру 2 и разведенная до содержания толуола 90%22,446,4не скрипит5,170,311Композиция, полученная по примеру 2 и разведенная до содержания толуола 95%23,743,3не скрипит5,369,212Композиция, полученная по примеру 32442,6не скрипит5,468,613Композиция, полученная по примеру 3 и разведенная до содержания толуола 90%24,441,6не скрипит6,462,814Композиция, полученная по примеру 3 и разведенная до содержания толуола 95%22,346,7не скрипит5,366,915Композиция, полученная по примеру 4, содержание изопропилового спирта 50%2149,7не скрипит  16Композиция, полученная по примеру 5, содержание изопропилового спирта 50%22,246,9не скрипит         Примечание: *ИПС - изопропиловыи спирт

Сопоставительная оценка данных таблицы свидетельствует, что усилия прокола с использованием ПМС - 1000 по сравнению с сухой иглой снижается с 41,8 гр до 32,1 гр или на 23,2%, а усилие скольжения по цилиндру уменьшается с 17,2 гр до 11,0 гр (снижается на 36,0%), что не удовлетворяет современным требованиям. Другой недостаток ПМС-1000 - скрип при тестировании через кожу.

Применение в клеевой композиции силикона марки Пента-850 снижает усилие прокола и усилие скольжения по цилиндру на 29-31% и 41-48% соответственно. При этом остается скрип при тестировании через кожу.

Сопоставительная оценка данных таблицы свидетельствует, что предложенная каучуковая композиция позволяет снизить среднее усилие прокола до 49,7%, среднее усилие скольжения по цилиндру - до 70,3% и исключить скрип.

Количество используемой композиции должно быть минимальным, чтобы не было видно капель на наружной поверхности и в канале трубки иглы.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие заявляемое изобретение.

Пример 1 (№6). Силоксановую композицию с содержанием основного вещества 37,5%, содержание толуола 62,5%, получают взаимодействием 80 мл каучука СКТН марки А с 10 мл продукта АГМ-9 в среде 150 мл толуола при температуре кипения (Т=114°С) в течение 4 ч.

Пример 2 (№9). Силоксановую композицию с содержанием основного вещества 47,4%, содержание толуола 52,6%, вырабатывают взаимодействием 80 мл каучука А с 10 мл соединения формулы NH₂(CH₂)₂ NH (СН₂)₃ Si (ОСН₃)₃ (продукт Z-6020) в среде 100 мл толуола при Т=114-117°С в течение 4 ч.

Пример 3 (№12). Силоксановая композиция получена по примеру 1 в среде 100 мл толуола (Т=115-117°С).

Пример 4 (№15). Силоксановая композиция получена взаимодействием каучука СКТН марки Е (160 мл) с 20 мл NН₂(СН₂)₃ Si (OC₂H₅)₃ при Т=115-136°С в течение 4 ч.

После синтеза и охлаждения реакционная смесь была разбавлена изопропиловым спиртом до содержания основного вещества 50% веса.

Пример 5 (№16). То же как в примере 4, но в качестве аминосоединения используют NН₂(СН₂)₂ NН(СН₂)₃Si(ОСН₃)₃. После синтеза продукт разбавляют до 50% содержания основного вещества изопропиловым спиртом.

Силоксановые композиции, полученные в примерах 1-5, перед использованием можно разбавлять растворителем до содержания основного вещества 2% мас.ч.

Приведенный научно-технический анализ известного уровня техники показал, что заявляемое техническое решение не следует явным образом из последнего, отличается от него, при этом оно соответствует критериям изобретения - новизна, что и подтверждают приведенные материалы.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию “изобретательский уровень” заявитель провел дополнительный поиск известных решений / Соболев В.М,, Бородина И.В. Промышленные синтетические каучуки. М., Химия, 1977, 392; Кардашов Д.А, Петрова А.П. Полимерные клеи. Создание и применение. М., Химия, 1983, 256 с.; Кацнельсон М.Ю., Бадаев Г.А. Полимерные материалы. Справочник. Л., Химия, 1982, 317 с.; Малышев А.И., Помогайбо А.С. Анализ резин. М., Химия, 232 с., Применение резиновых технических изделий в народном хозяйстве. Справочное пособие. М., Химия, 1986, 240 с./, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленной композиции. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. Состав композиции (смазки) обеспечивает достижение поставленной цели, что свидетельствует об удовлетворении критерия “изобретательский уровень”.

Заявленное техническое решение используется, например в медицинской промышленности, оно раскрыто в материалах заявки с полнотой, достаточной для его осуществления. Таким образом, предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения “промышленная применимость”.

Описывается силоксановая композиция, включающая силоксан и растворитель, отличающаяся тем, что она содержит в качестве растворителя толуол и изопропиловый спирт, в качестве силоксана - продукт, полученный взаимодействием 80-95 мас.ч. жидкого кремнийорганического каучука СКТН с 5-20 мас.ч. азотсодержащего соединения формулы: R₁NH(CH₂)_nSi(OR₂)₃, где R₁=H, СН₃, - CH₂CH₂NH₂, - (CH₂)₆NH₂; R₂=H или алкиловый радикал, содержащий не более 3-х атомов углерода; n=1-3, причем реакцию взаимодействия проводят при температуре 70-140°С в течение не менее 4 ч. Технический результат - разработка рецептуры силоксановой композиции, позволяющей снизить усилия прокола и усилия скольжения по цилиндру иглы инъекционной однократного применения, исключение скрипа при тестировании на кожу и снижение себестоимости их производства. 1 табл.

Силоксановая композиция, включающая силоксан и растворитель, отличающаяся тем, что она содержит в качестве растворителя толуол и изопропиловый спирт, в качестве силоксана - продукт, полученный взаимодействием 80-95 маc.ч. жидкого кремнийорганического каучука СКТН с 5-20 маc.ч. азотсодержащего соединения формулы

R₁NH(CH₂)_nSi(OR₂)₃,

где R₁-H, СН₃, -CH₂CH₂NH₂, - СН₂)₆NН₂;

R₂-H или алкиловый радикал, содержащий не более 3-х атомов углерода;

n-1÷3,

причем реакцию взаимодействия проводят при температуре 70-140°С в течение не менее 4 ч.