Способ получения раствора для формования волокон из коллагена Советский патент 1983 года по МПК D01F4/00 

Изобретение относится к получению искусственных волокон, использ емых в качестве рассасывающихся медицинских материалов и в текстил ной промышленности, в частности к получению растворов для формования волокон из коллагена. Известен способ получения нейтральных (рН 7) высококоНцентрироаанных (7-12%) дисперсий коллагена Который осуществляют путем последовательной обработки коллагенсодержащего сырья смесью гидроокиси калия и сернокислого калия, нейтра лизации борной кислотой, промывки и механической гомогенизации, искл чая стадию растворения Щ . Однако данный метод предполагает получение дисперсии, а не раств ра, что весьма существенно, так ки не позволяет получить прочные и эластичные волокна вследствие неод нородности дисперсии. Наиболее близким по технической сущности и получаемЬму положительному результату к изобретению является способ получения раствора для формовани1Ея; -волокон из коллаг на обработкой последнего 10-12%-ны раствором гидрос.киси натрия, содер жащим сульфат натрия, при жидкостном коэффициенте 5-10 и температур 19-20° С, нейтрализацией борной кис лотой и введением растворителя водного раствора уксусной кислоты jj Недостатками известного .способа являются следующие. Необходимость осуществлять ще;лочно-солевую обработку в узком температурном интервале 19-20с, так как повышение температуры приводит к усилению деструкции полиме ра, а снижение до 18°С вызывает кристаллизацию сернокислого натрия и его .выпадение в осадок. Продолжительность растворения коллагена в уксусной кислоте не менее 7 сут. Вследствие резкого увеличения вязкости (до 400 Па-с.) концентра.ци полученных растворов не превышает 2,5%, что затрудняет применять такие растворы при формовании волокна в солевые осадительные ванны. Цель изобретения - повышение растворимости коллагена, снижение вязкости, увеличение концентрации и стабильности раствора, повьЕдение физико-механических свойств волокон. Цель осуществляется тем, что согласно способу получения раствора для формования волокон из коллагена обработкой последнего 10-12%-ным раствором гидроокиси, натрия, содержащем сульфат натрия, при жидкостном коэффициенте 5-10, нейтрализацией борной кислотой и введением растворителя, -коллаген предварительно обрабатывают углекислым газом при (-60) - (-70)° С в течение 710 сут, обработку раствором гидроокиси натрия проводят при 25-28°С, а в качестве растворителя вводят сначала смесь на основе этилового спирта, уксусной кислоты и воды в соотношении О , 8-1,2:1,0-1,5:8,0-9,0 соответственно,., содержащую 1-10 г/л оксиэтилированного алкилфенола со степенью оксиалкилирования 7-10 дорН 3,5-4,5, а затем - соляную кислоту до рН 2,5-3,5. Процесс приготовления раствора . осуществляют следующим образом. Обводненные сухожилия крупного рогатого скота подвергают замораживанию при (-60)-(-70)°С в атмосфере углекислого газа в течение 7-8 сут, затем режут на пластины толщиной 5-10 мм и обрабатывают щелочно-солевой смесью, содержащей гидроокись натрия и натрий сернокислый при 2528 С в течение 2 сут. Жидкостный коэффициент 5-10. Полученный полуфабрикат промьавают проточной водой и нейтрализуют насыщенным раствором борной кислоты при температуре не выше 5 С. Растворение коллагена осуществляют в два приема: сначала S течение 1 ч - в многокомпонентном растворителе (до рН 3,5-4,5), включающем воду, укусуную кислоту и этиловый спирт с добавлением поверхностно-активного веществаоп-10 или ОЙ-7, а затем - в соляной кислоте до рН 2,5-3,5 в течение.5 мин. Полученные таким образом растворы стабильны в течение 7 мес (при температуре 20 С), а волокна, сформованные из них, имеют достаточно высокие физико-механические показатели , Примеры , иллюстрирующие способ, представлены в виде таблицы.

s

X

о о

n «

g

a §

a

IN

CO

5лГ

о

о о о

Ml

w

D D X с;

S В

M

о m

n rn

.

« о

5 g

CO

4(О

о

1Л

ь

о

i

е

00

о о со

о

S

о ет

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ВОЛОКОН ИЗ КОЛЛАГЕНА обработкой последнего 10-12%-ным раствором гидроокиси натрия, содержащим сульфат натрия, при жидкостном, коэффициенте 5-10, нейтрализацией борной кислотой и введением растворителя, отличающийс я тем, что, с целью повышения растворимости коллагена,.снижения вязкости , увеличения концентрации и стабильности раствора, повышения физико-механических свойств волокон , коллаген предварительно обрабатывают углекислом газом при (-60) - (-70)°С в течение 7-10 сут, обработку раствором гидроокиси натрия проводят при 25-28 с, а в качестве растворителя вводят сначала смесь на основе этилового спирта, уксусной кислоты воды в соотношении 0,8-1,2:1,0-1,5:8,0-9,0 соотКЛ ветственно, содержащую 1-10 г/л оксиэтилированного алкилфенола со сте-; с пенью оксиалкилирования 7-10 до рН 3,5-4,5, а затем - соляную кислоту ДО рН 2,5-3,5.

X о

а) (Ч

S

S

а

и

0)

; s

2

o ,

оо

о ft

о гЧ

о н ) I

- t

чп

- I

I - о

г-« I

О

г-1 О

-( о t. тЧ

.. г- - н

. т-Ч с; о I

i °

о I

о I

о 1

о I

о I

-с

с: о -с

-с

-с

С

00 О со

со о х°°О

со о

00 о

о о

оо о

са

(N

о

г- I

«

I В примере 1 показано растворение сухожилий крупного рогатого скота по прототипу. Продолжительность растворения в уксусной кислоте 6-7 су Необходимое количество фильтраций достигает 15. Полученный раствор имеет низкую концентрацию (не более 2,5%) и высокую вязкость (4000 Па-с), что затрудняет формование волокна в сульфат-натриевые осадительные ванны. При растворении сухожилий соглас но предложенному способу получают высококонцентрированные (10-18%) низковязкие (до 2000 Па-с), способные к фильерному -волокнообразованию растворы, которые могут быть сформованы в водные.растворь натрия сер нокислого. В примерах 2-6 показано влияние температуры щелочного гидролиза на свойства прядильных растворов и волокон из них. Диапазон температур (25-28 с) обеспечивает получение наиболее концентрированных и низковязких прядильных pScTBopoB, способных Перерабатываться в прочные коллагенсодержа1цие волокна (до 50 гс/текс). Проводить щелочно-солевую обработку при температуре ниже 25°С не имеет смысла, так как при этом получают низкоконцентрированные, высоковязкие растворы, не способные к фильерному волокнообразованию. При увеличении температуры щелочно-солевой.обработки до 30 С и более коллаген денатурируетс и раствор теряет свои вязкотекучие свойства. В примерах 7-11 показано влияние температуры предварительного замораживания сырья на свойства прядиль ных растворов и волокон из них. Р зультаты эксперимента свидетельству ют о том, что предварительное замораживание сырья необходимо осуществлять при температурах от (-60) (-70)°С. Дальнейшее понижение температуры нецелесообразно из-за сложностей в создании и поддержании таких температур. При температурах же выше (-60)°С не удается получить концентрированный раствор низкой вязкости, что исключает возможность формования волокна в сульфат-натриевую осадительную ванну. Продолжительность замораживания сухожилий может быть ограничена 10 сут (примеры 13-15). Дальнейшее увеличение продолжительности замораживания не приводит к улучшению каких-либо свойств растворов и волокон и позтому lie имеет смысла. Длительность замораживания не должна быть менее 7 сут, так как при этом получают волокна с низкими физикомеханическими показателями (пример12). Таким образом, использование изобретения обеспечивает следующее: в 150 раз сокращается продолжительность растворения по сравнению с прототипом-, в 10-15 раз снижаются трудовые затраты на фильтрацию прядильных растворов; в 7-8 раз увеличивается концентрация прядильных растворов, что ведет к уменьшению рабочих емкостей, оборудования, сокращению производственных площадей и, как следствие,- к снижению себестоимости волокна. Полученные растворы могут быть использованы для формования в солевую осадительную ванну со скоростью 60-80 м/мин на стандартном оборудовании производства химических волокон. При этом исключается выделение в атмосферу вредных веществ, обеспечивается взрыво- и пожаробезопасность технологического процесса в отличие от способа формования в ацетон.