Спосіб одержання поліуретанів (варіанти)

Винахід стосується синтезу полімерних продуктів, а саме поліуретанів, що одержують із ізоціанатів із застосуванням двох або більше сполук, що вміщують активний атом водню, призначений для застосування у хімічної промисловості, а поліуретани можуть знайти застосування як бактерицидні гідрофільні матеріали у медичній практиці, мікробіології. Відомі способи одержання поліуретанів шляхом взаємодії діізоціанатів, гідроксилвміс-них олігоефірів та подожувачів макроланцюга, у якості якіх застосовують сполуки з активним атомом водню - діоли [1] або похідні гідразиду [2]. Ці полімери утворюють міцні плівки, але вони не мають а ні бактерицидності, а ні гідрофільності. Включення іоногенних груп до макроланцюга поліуретанів надає полімерам здатності до водопоглинання, тобто гідрофільності. Відомий спосіб одержання аніоноактивних поліуретано-вих іономерів, що містять іонні групи у основному макроланцюзі [З]. Полімери отримують шляхом подовження ізоціанатного форполімеру сполуками, що містять активній атом водню в присутності ангідридів полікарбонових кислот із застосуванням похідних гідразину різної будови як подовжувачів макроланцюга. Ці полімери утворюють міцні плівки, характеризуються гідрофільністю, але не є бактерицидними матеріалами. Найбільш близьким до способу отримання полімерів, що заявляється, за потрібною бактерицидною активністю є спосіб отримання поліуретанів шляхом взаємодії гідроксилвмісних олігоефірів та діізоціанатів у мольному співвідношенні 1:2 з подальшим введенням у середовищі диметилформаміду подовжувача ланцюга, в якості якого застосовують дигідразиди карбонових кислот, дигідразиди дисульфонілдибензо-18(24)-краун-6(8) та 1,4-ди-К-окис 2,3-біс(оксиметіл)хіноксаліну у мольному співвідношенні 1:(0,35-0,5):(0,2-1,0) (100мол.% до числа реагуючих ізоціанатних груп) або застосовують як подовжувачі макроланцюга дигідразиди карбонових кислот, дигідразиди дисульфонілдибензо-18(24)-краун-6(8) та 1,4-ди-М-окис 2,3- біс(оксиметіл)хіноксаліну у мольному співвідношенні 1:(0,01-1,0): (0,01-0,5) (67,5-90,0 мол. до числа реагуючих ізоціанатних гр уп) з блокуванням ізоціанатних гр уп, що не прореагували 2-(п-аміно-бензолсульфамідо)-тіазолом або гідразидом моносульфамідобензо-15(18)-краун-5(б) [4]. Ці полімери утворюють міцні плівки, характеризуються бактерицидністю, але гідрофільності не мають. Наявність у полімерів біологічної активності є обов'язковим, але не достатнім чинником для застосування полімерів у медичної практиці, яка вимагає від них не тільки біологічної активності, але й ряду інших властивостей - стерічної доступності активних центрів, можливості поглинати ридину, що забезпечується головним чином гідрофільністю полімерів. Завданням, на розв'язання якого спрямовано винахід, є спосіб отримання поліуретанів, що мають як бактерицидність, так й гідрофільність. Для досягнення завдання за способом одержання поліуретанів шляхом взаємодії гідроксилвмісних олігоефірів та діізоціанатів у мольному співвідношенні 1:2 з подальшим введенням у середовище диметилформаміду подовжувача ланцюгу за способом, що заявляється як подовжувач у середовищі диметилформаміду застосовують 1,4-ди-Н-окис 2,3-біс-(оксиметіл)-хіноксаліну із розрахунку 35-90 мол.% до числа реагуючих ізоціанатних груп у присутності диангідриду піромелітової кислоти. За способом отримання поліуретанів, що пропонується як подовжувач застосовують 1,4-ди-М-окис 2,3-біс(оксиметіл)хіноксаліну у присутності диангид-риду піромелітової кислоти або суміш 1,4-ди-№окису 2,3-біс-(оксиметіл)хіноксаліну та дигідразиду карбонової кислоти [у мольному співвідношенні (1,7-2,8)-1] у присутності диангідриду піромелітової кислоти. За способом отримання поліуретанів, що пропонується процес проводять в середовищі ацетону, з додаванням водного розчину КОН і дистильованої води. Як діізоціанати застосовують: аліфатичний діізоціанат, наприклад 1,6-гексаметиленді-ізоціанат, або ароматичні діізоціанати, наприклад 4,4-діфенілметандіізоціанат, 2,4(2,6)-толу-ілендіізоціанат Як поліефіри застосовують прості поліефіри, наприклад олігоокситетраметиленгліколь ММ1000, 2000, або складні полефіри, наприклад олігодиетиленглікольадипинат ММ800. Як дигідразиди карбонових кислот застосовують дигідразиди аліфатичних або ароматичних карбонових кислот, наприклад ізо- і терефталевої та адипинової кислот. Склад полімерів наведено у табл. 1. Досягнення завдання, що поставлено може бути пояснено синергічної дією біологічно активного центру [у складі 1,4-ди-Н-окису 2,3-біс-(оксиметіл)хіноксаліна] та іоногенної групи [у складі диангідриду піромелітової кислоти], що введені в стр уктуру макроланцюга. Введення до складу жорстких блоків поліуретанів іонних груп обумовлює перебудову фізичної сітки міжмолекулярних водневих свезей. При цьому значно змінюється надмолекулярна структура полімерів Структурна модифікація поліуретанів дає можливість регулювати надмолекулярну організацію, що у свою чергу дозволяє варіювати і місце локалізації і доступність біологічно активного центру. Можливість варіювання у широких межах властивостей полімерів: механічних та особливо гідрофільних - від слабкого набухання до розчинення, забезпечує застосування полімерів у різних галузях медичної практиці. Суть винаходу пояснюється такими прикладами. Приклад 1 Суміш 100 г (0,1 моля) сухого олігоокситетраметиленгліколю [ОТМГ] (молекулярна маса 1000) та 34,8 г (0,2 моля) свіжеперегнаного толуілендіізоціанату [ТДІ](суміш ізомерів в співвідношенні 35:65) нагрівають у 3-х горлому реакторі при постійному перемішуванні і температурі (85±5)°С протягом 2-х годин до вмісту ізоціанатних груп (5,6±0,2)%. Після закінчення реакції макродіізоціанат охолоджують до температури (55±5)°С і при перемішуванні додають 7,63 (0,035 моля) диангідриду піромелітової кислоти в 50 мл сухого диметилформаміду, перемішують до однорідної маси. Потім повільно додають 15,54 г (0,07 моля) старанно подрібненого 1,4-ди-]^-окису 2,3біс(оксиметіл)хіноксаліну [ООХ] в 100 мл сухого диметилформаміду. Реакційну суміш перемішують 3 години при температурі (60±2) С. Потім додають 200 мл сухого диметилформаміду, перемішують до однорідності і повільно додають 6,79 г (0,035 моля) дигід-разида ізофталевої кислоти в 140 мл сухого диметилформаміду. Перемішують протягом 2-х годин при кімнатній температурі. Отримують розчин полімеру в диметилформаміді, здатний утворювати міцні еластичні плівки. Приклад 2 До 41,19 г полімеру в 124 мл диметилформаміду, синтезованого за прикладом 1, повільно при енергійному перемішуванні додають 18,25 мл 0,5 н водного розчину КОН. Отримують розчин іономеру, здатний утворювати міцні еластичні плівки. Приклад 3 Суміш 200 г (0,1 моля) сухого олігоокситетраметиленгліколю (молекулярна маса 2000) та 50 г (0,2 моля) свіжеперегнаного 4,4'-дифенілметандіізоціанату [ДФМДИ] нагрівають у 3-х горлому реакторі при постійному перемішуванні і температурі 80°С протягом 10 хвилин до вмісту ізоціанатних гр уп (5,7±0,1)%. Після закінчення реакції макродіізоціанат охолоджують до температури (55±5)°С і при перемішуванні додають 7,63 (0,035 моля) діангідриду піромелітової кислоти в 50 мл сухого диметилформаміду, перемішують до однорідної маси. Потім повільно додають 15,54 г (0,07 моля) старанно подрібненого 1,4-ди-Ы-окису 2,3-біс(оксиметіл)хінок-саліну в 100 мл диметилформаміді. Реакційну суміш перемішують 3 години при температурі 60±2°С. Потім додають 200 мл сухого диметилформаміду, перемішують до однорідності і повільно додають 6,09 г (0,035 моля) дигідразида адипинової кислоти [ДГАдК] в 180 мл сухого диметилформаміду. Перемішують протягом 2-х годин при кімнатній температурі і повільно додають 70 мл 0,5н водного розчину. Отримують розчин полімеру в диметилформаміді, здатний утворювати міцні еластичні плівки. Приклад 4 Суміш 100 г (0,1 моль) сухого олігоокситетраметиленгліколю (молекулярна маса 1000) та 33,6 г (0,2 моля) свіжеперегнаного гексаметилендіізоціанату [Г МДІ] нагрівають в 3-х горлому реакторі при постійному перемішуванні протягом 2-х годин при 80°С до вмісту ізоціа-натних груп 5,8+0,2 %. Після закінчення реакції макродіізоціанат охолоджують до температури (45±5)°С і при перемішуванні додають 7,63 (0,035 моля) диангідриду піромелітової кислоти [ДАПК] в 100 мл сухого ацетону, перемішують до однорідної маси. Потім повільно додають 15,54 г (0,07 моля) старанно подрібненого 1,4-ди-N-окису 2,3-біс(оксиметіл)хіноксаліну. Реакційну суміш перемішують 4 години при 55°С. Отриману в'язку масу розбавляють 350 мл ацетону і при енергійному перемішуванні при 55-60°С додають 70 мл 0,5н водного розчину КОН і 400 мл дистильованої води. Отриманий прозорий розчин жовтого кольору перемішують протягом 30 хвилин і відганяють ацетон у вакуумі. Водний розчин полімеру з рН 8,2 стійкий більше 4-х місяців. Для отримання плівок розчин полімеру виливають на тефлонову підкладку і сушать протягом 1 доби при кімнатній температурі, а потім при 60°С до постійної ваги. Приклад 5 До 26,72 г (0,02 моля) форполімеру, отриманого як описано у прикладі 1, охолодженого до температури (45±5)°С при перемішуванні додають 1,526 г (0,007 моля) діангідриду піромелітової кислоти в 20 мл сухого ацетону, перемішують до однорідності і додають 3,108 г (0,0014 моля) старанно подрібненого 1,4-ди-N-окису 2,3біс(оксиметіл)хіноксаліну. Реакційну суміш перемішують 4 години при 56°С. Потім додають 1,358 г (0,007 моля) дигідразиду ізофталевої кислоти [ДГІФК] і перемішують ще 2 години при температурі 55°С. Отриману в'язку масу розбавляють 90 мл ацетону і при енергійному перемішуванні додають 14 мл 0,5 н водного розчину КОН і 90 мл дистильованої води. Після чого перемішують протягом 30 хвилин і відганяють ацетон в вакуумі. Отримують водний розчин полімеру жовтого кольору з рН 8,3 стійкий більше 4-х місяців, здатний утворювати міцні еластичні плівки. Приклад 6 Синтез проводять аналогічно прикладу 2 із застосуванням дигідразиду терефталевої кислоти [ДТФК] замість ДГІФК. Приклад 7 Суміш 80 г.(0,1 моля) сухого олігодиетиленглікольадипинату [ОДГА] (молекулярна маса 800) і 33,6 г (0,2 моля) свіжеперегнаного гексаметилендіізоціанату нагрівають в 3-х гордому реакторі при постійному перемішуванні протягом 20 хвилин і температурі 80°С до вмісту ізо-ціанатних груп (7,1+0,1)%. До утвореного форполімеру охолодженого до температури 50°С додають 7,63 (0,035 моля) діангідриду піромелітової кислоти в 100 мл сухого ацетону, перемішують до однорідної маси і додають 15,54 г (0,7 моля) старанно подрібненого 1,4ди-N-окису 2,3-біс(оксиметіл)хіноксаліну. Реакційну суміш перемішують 4 години при 56°С. Потім додають 6,79 г (0,035 моля) дигідразиду ізофталевої кислоти і перемішують ще 2 години при температурі 56°С. Отриману в'язку масу розбавляють 330 мл ацетону і при енергійному перемішуванні додають 70 мл 0,5н водного розчину КОН і 360 мл дистильованої води. Перемішують протягом 30 хвилин і відганяють ацетон в вакуумі. Отримують водний розчин полімеру жовтого кольору з рН 8,2 стійкий більше 4-х місяців, здатний до плівкоутворення. Приклад 8 (контрольний) До 33,4 г (0,025 моля) форполімеру, отриманого як описано у прикладі 1, охолодженого до температури (60±2)°С додають 70 мл сухого диметилформаміду, перемішують до однорідності і повільно додають 3,89 г (0,0175 моля) старанно подрібненого 1,4-ди-N-окису 2,3-біс(оксиметіл)хіноксаліну в 80 мл диметилформаміду. Перемішують при температурі (60±2)°С протягом 3-х годин. Отримують розчин полімеру, здатний утворювати плівки. Полімери, що отримани за способом, що заявляється мають високу активність щодо хво-роботвірних бактерій, які є найчастішими причинними факторами госпітальних та післяопераційних інфекцій: St.aureus, E.coli, Klebsiella pn.. Pseud, aeruginosa, Proteus vulgaris (табл.2) та гідрофільність, ознакою якої є водопоглинання від 40 до 300% (табл.3). Полімер, що отриманий за прикладом 8 не має біологічної активності, хоча у своєму складі вміщує 1,4-ди-Nокись2,3-біс(оксиметіл)хіноксалін, що не вміщує діангідридупіромелітової кислоти. Предмет винаходу може знайти широке застосування як захисні покриття та просочувальні склади у профілактичних та лікувальних цілях та як матриця для створення трансдермальних терапевтичних систем у медичній практиці, мікробіології. Джерела використання інформації: 1. Дж.Х.Са ундерс, К.К Фриш. Химия полиуретанов. М.: Химия, 470 с. (1968). 2.Синтез и исследование эластичных полимочевиноуретанов и полиуретаносемикарба-зидов/А.П.Греков, В.П.Ткач, В.В.Медведева, В.В.Мишко, Н.И Щепеткина // Синтез и физико-химия полимеров. Вып. 7, с. 88-92 (1970). 3. А.с. СССР 979387 С 08 G18/32, 18/08. Способ получения анионных полиуретановых иономеров, диспергирующи хся в воде (1982). 4. Пат. України 14952А С 08G 18/ 02, А 23 F 1/08, F 61 J 1/00 (1997). Полиуретаны, обладающие антимикробными свойствами и способ их получения [Прототип]. Таблиця 1 Склад полімерів Діізоціанат моль ДФМДІ 2 т 2 ГМДІ 2 ГМДІ 2 ГМДІ 2 ГМДІ 2 ГМДІ 2 ГМДІ 2 Приклад 1 2 3 4 5 6 7 8 Поліефір моль ОТМГ 1 ОТМГ 1 ОТМГ 1 ОТМГ 1 ОТМГ 1 ОТМГ 1 ОДГА 1 ОТМГ 1 ДАПК ДАПК ДАПК ДАПК ДАПК ДАПК ДАПК Подовжувані ланцюга моль моль 0,35 ДПФК 0,45 ООХ 0,35 ДПФК 0,35 ООХ 0,55 ДГАдК 0,35 ООХ 0.35 ООХ 0,30 ДПФК 0,40 ООХ 0.35 ДГТФК 0,35 ООХ 0,35 ДПФК 0,25 ООХ ООХ моль 0,7 0,7 1,1 0,7 0,6 0,7 0,7 0,8 КОН, моль 0,7 1,1 0,7 0,6 0,7 0,7 а ММ2000 Таблиця 2 Бактеріцидна активність поліуретанів* Приклад Тест-культури Klebsiella pn. Pseud. aeruginosa St.aureus E.coli ++ та+++ +++ ++ ++++ + ++-H +-Hllll ++ ++++ 2 +++ ++++ ++++ ++ ++++ -3 +++ -н-н ++++ -H ++++ 4 + ++ ++ + ++++ 5 6 + + +++ ++ + + + + ++ ++-H 7 ++ ++++ ++++ ++ ++++ 8 Прототип 1 Proteus vulgaris *Бактеріцидна активність: (-) відсутня; (+) помірна; (++) задовільна; (+++) висока; (++++) дуже висока. Таблиця 3 Показники механічних властивостей та гідрофільності поліуретанів Приклад Фізико-механічні показники e ,% s , МПа Водопоглинання 1 год. 24 год. Прототип 10,9-23,9 325-450 1 20,5 600 37 125 2 26,3 550 170 220 3 28,8 575 23 33 4 5 3,2 24,0 1000 870 55 201 64 217 6 25,2 750 74 91 7 1,9 150 ³ 300 розчиняється 8 6,0 600