Основным материалом, используемым в мире для производства лабораторных наконечников для дозаторов и пробирок, является полипропилен. В Российской Федерации отсутствует собственное производство лабораторного пластика для медицинской диагностики, в результате чего весь объем потребляемых изделий импортируется. Объем закупок лабораторных пробирок и иных емкостей, пипеток, сменных наконечников для дозирования жидкостей и сходного ассортимента составляет 500 млн. руб. в год и является весьма привлекательным для развития собственного российского производства.
Важнейшими требованиями к медицинскому полипропилену, особенно применяемого для изготовления лабораторных пробирок и родственных изделий является высокая прозрачность и прочность, эластичность и устойчивостью к износу при изгибе, хорошие реологические характеристики, необходимые для обеспечения качества изделия, получаемого методом литья под давлением, а также устойчивость к стерилизации гамма-радиацией. Для обеспечения этих требований необходим, во-первых, подходящий по физическим свойствам полипропилен, а во-вторых, правильный подбор добавок.
Наиболее приближенным к заданным параметрам (показатель текучести расплава, массовая доля летучих, модуль упругости, относительное удлинение при разрыве и др.) обладает промышленный полипропилен марки PP 8348 P (ТУ 2211-136-05766801-2006), однако, ряд показателей, таких как прозрачность, морозостойкость, устойчивость к гамма-излучению и смачиваемость у данного полимера являются неудовлетворительными.
В качестве добавок к различным материалам хорошо себя зарекомендовали органоксифосфазены и органосилоксаны. Они даже в малых количествах в значительной мере способны регулировать свойства полимеров как технологического [1-4] так и медицинского [5-8] назначения. Кроме того, добавки указанных соединений в материалы медицинского назначения не вызывали отрицательных реакций живых тканей, что, несомненно, важно при изготовлении изделий, контактирующих с биологически-активными средами. Поэтому, для модификации промышленного полипропилена было решено синтезировать соединения на основе указанных классов элементоорганических соединений, содержащих в своем составе функциональные группы, способные оказать положительное влияние на характеристики исходного полипропилена.
Было синтезировано два модификатора МС (модификатор силоксановый), представляющий собой смесь циклических производных дифенилсилоксанов и МФ (модификатор фосфазеновый) – циклотрифосфазен, содержащий в качестве боковых заместителей пара-кумарильные радикалы. Предполагалось, что силоксановый модификатор окажет благотворное влияние на морозостойкость и гидрофобность материала, а МФ положительно повлияет на нуклеацию полипропилена, а также за счет полисопряженной системы в молекуле повысит устойчивость к гамма-излучению.
Эмпирическим путем было установлено, что оптимальное количество разработанных добавок составляет в случае МС – 0.033, а в случае МФ – 0.034 масс. %. При этом, получены следующие значения заданных величин: Ударная вязкость по Шарпи при -25°С = 45 кДж/м (чистый полипропилен разрушается); Гидрофобность – угол смачивания 101° (чистый полипропилен 79°); Коэффициент пропускания = 43% (чистый полипропилен 15%); стойкость к гамма-излучению – доза 11,0 кГр без изменений (чистый полипропилен желтеет). Указанные параметры полностью соответствуют предъявляемым требованиям к лабораторному пластику и данный материал успешно внедряется в производство соответствующих изделий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Никовский И.А. Тупиков А.С. Чистяков Е.М. Киреев В.В. Модификаторы полимерных материалов на основе дикетосодержащих циклофосфазенов. В кн.: сборник тезисов докладов сателлитной конференции ХХ Менделеевского съезда по общей и прикладной химии: тез. докл. V международной конференции-школы по химической технологии. Волгоград. 2016. С. 512–513.
- Терехов В.А., Филатов С.Н., ЧистяковЕ.М. Синтез термостабилизирующих фосфазеновых модификаторов эпоксидных смол. В кн.: Олигомеры 2013: тез. докл. ХI Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров. Ярославль. 2013. В 2т. Т.2. С. 78.
- Гекса-пара-аминофеноксициклотрифосфазен в качестве отвердителя-модификатора эпоксидных смол / И.В. Терехов [и др.]. Пластические массы, 2014. № 3–4. С. 18–19.
- Модификаторы промышленных эпоксидных смол на основе карбоксилсодержащих фосфазенов / И. В. Терехов [и др.]. Успехи в химии и химической технологии, 2012. Т 26. №11(140). С. 46–50.
- Панфилова Д.В., Чистяков Е.М., Киреев В.В. Разработка добавки для повышения адгезии стоматологических материалов. В кн.: Ресурсо- и энергосберегающие технологии в химической и нефтехимической промышленности: тез. докл. VII Международной конференции Российского химического общества имени Д.И. Менделеева, посвященная 100-летию со дня рождения Л.А. Костандова. Москва. 2015. С. 168–170.
- Метакрилатные композиции, содержащие малеиновые производные циклотрифосфазена / Чистяков Е.М. [и др.]. Высокомол. соединения, 2013. Сер. А. Т. 55. №6. С. 718–722.
- Полимерные стоматологические композиции, модифицированные метакрилаткарбоксифосфазенами / В. В. Киреев [и др.]. Журн. прикл. химии, 2015, Т. 88. № 5. С. 826–830.
- Метакрилатные композиции, модифицированные олигосилсесквиоксанами с метакриловыми и циклотрифосфазеновыми заместителями / Н.С. Бредов [и др.]. Высокомол. соединения, 2015. Сер. Б. Т. 57. № 5. С. 328.
Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы» (Уникальный идентификатор проекта RFMEFI57414X0063).[schema type=»book» name=»РАЗРАБОТКА ПРОЗРАЧНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ПОЛИПРОПИЛЕНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛЕГИРУЮЩИХ И СТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ДОБАВОК» description=»Целью работы являлась разработка отечественного прозрачного материала на основе полипропилена для производства изделий медицинского назначения, таких как лабораторные наконечники для дозаторов для пробирки. Для соответствия требованиям, предъявляемым к данным изделиям, промышленный полипропилен был модифицирован специальными добавками на основе фосфазенов и силоксанов, благодаря чему был получен материал, полностью удовлетворяющий всем необходимым показателям. На основе разработанного материала были изготовлены изделия, которые на текущий момент с успехом внедряются в производство.» author=»Филатов Сергей Николаевич» publisher=»Басаранович Екатерина» pubdate=»2016-12-11″ edition=»euroasia-science.ru_#29_25.08.2016″ ebook=»yes» ]