ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, СТОЙКАЯ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК C08L23/16 C08J3/20 C08K5/13 C08K5/16 C08K5/49 

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

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/м².

Прочность при растяжении и относительное удлинение в продольном направлении и прочность при разрыве определяли по ГОСТ Р 53226-2008. Полотна нетканые. Методы определения прочности

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 ⁶⁰Со 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.

Изобретение относится к стойким к воздействию ионизирующего излучения полимерным композициям на основе полиолефинов и может быть использовано в производстве волокон и нетканых материалов для изготовления изделий медицинского назначения. Полимерная композиция содержит сополимер пропилена с этиленом, пространственно затрудненный амин, стабилизатор и концентрат красителя Remafin. В качестве затрудненного амина композиция содержит поли-(N-бета-гидроксиэтил-2,2,6,6-тетраметил-4-гидрокси-пиперидилсукцинат), а качестве стабилизатора - 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. Полимерная композиция по изобретению позволяет получить нетканый материал с высокой эластичностью, которая сохраняется до и после воздействия ионизирующего облучения дозой. 2 табл.

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