Спосіб одержання гідрофільних кополімерів

Реферат: Спосіб одержання гідрофільних кополімерів кополімеризацією 2-гідроксіетилметакрилату з полівінілпіролідоном. Кополімеризацію здійснюють у присутності дрібнодисперсного цинку у кількості 5-15 мас. % від полімер-мономерної суміші, за кімнатної температури. UA 87567 U (54) СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ГІДРОФІЛЬНИХ КОПОЛІМЕРІВ UA 87567 U UA 87567 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до хімії і технології полімерних матеріалів та композитів, зокрема одержання гідрофільних полімерів та кополімерів естерів (мет)акрилової кислоти, і може бути використана в медицині для синтезу методом полімеризаційного наповнення металовмісних кополімерів біомедичного призначення. Відомий спосіб одержання гідрофільних полімерів полімеризацією естерів метакрилової кислоти з полівінілпіролідоном (ПВП) в присутності ініціаторів радикальної полімеризації [а.с. СРСР № 1247815, бюл. № 28, 1986]. Але полімеризація, згідно з даним способом, відбувається ступінчасто, в інтервалі температур 50-90 °C, тривалість полімеризації - 6-9,5 год. Відомий спосіб одержання гідрофільних полімерів полімеризацією естерів метакрилової кислоти, зокрема 2-гідроксіетилметакрилату (ГЕМА) з ПВП в присутності ініціаторів [Пат. № 37936А, Україна, МКИ C08L 33/10. Спосіб одержання гідрофільних полімерів, бюл. № 4, 2001]. Але за цим способом синтез ведуть при температурі 20-70 °C протягом 3-10 год. в магнітному полі. Синтез ускладнений технологічно, є довготривалим, багатоступеневим, з поступовим підвищенням температури, а використання пероксидів, як ініціатора радикальної полімеризації, веде до присутності його слідів, що небажано в матеріалах біомедичного призначення. Фізико-механічні властивості одержаних матеріалів відповідають визначенню гідрофільних полімерів. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб одержання гідрофільних полімерів, в якому присутність металічної поверхні завдяки фізичній взаємодії компонентів забезпечила б проведення процесу кополімеризації в м'якому режимі, без складного технологічного устаткування, з одержанням гідрофільних кополімерів з комплексом нових специфічних експлуатаційних властивостей, які дозволяють пропонувати такі матеріали для біомедичного призначення. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання гідрофільних кополімерів кополімеризацією 2-гідроксіетилметакрилату з полівінілпіролідоном, згідно з корисною моделлю, кополімеризацію здійснюють у присутності дрібнодисперсного цинку у кількості 5-15 мас. % від полімер-мономерної суміші, за кімнатної температури та співвідношення компонентів ГЕМА:ПВП (мас.ч.) - 60…90:10…40 в блоці або в протонодонорному/апротонному розчинниках, який беруть у кількості 50…100 (мас. ч.) Використання вказаних компонентів у заявленій кількості забезпечує одержання гідрофільних полімерів і активно впливає на весь процес полімероутворення. Кополімеризація відбувається з високою швидкістю навіть при концентрації металевого порошку 5 мас. %, при розведенні вихідних компонентів розчинником, за кімнатної температури, що дає можливість значно спростити та здешевити процес і скоротити його тривалість. В результаті одержують полімеризаційно наповнені металовмісні полімери здатні набрякати у воді та фізрозчинах, з покращеними фізико-механічними і теплофізичними характеристиками. Кополімеризація в розчині дає можливість сумістити стадії синтезу гідрофільного полімеру і подальшого його набрякання у розчиннику. Зміна співвідношення вихідних компонентів, розчинника та умов полімеризації дозволяє в широких межах регулювати час одержання полімерів та їх властивості. Для полімеризації використовували: ГЕМА, очищений та перегнаний у вакуумі (залишковий 2 тиск 13 Н/м , Ткип=351 К); ПВП - з молекулярною масою 12-43 тис; порошок цинку (ГОСТ 1260176), з розміром частинок 10-50 мкм; протонодонорний розчинник - вода, апротонний диметилсульфоксид. Одержані кополімери аналізували на ефективність (f, %) та ступінь прищеплення (р, %) ПВП. Ефективність прищеплення розраховували як співвідношення кількості прищепленого ПВП до загальної кількості ПВП у вихідній композиції, ступінь прищеплення - як співвідношення кількості прищепленого ПВП до загальної маси кополімеру. Середню молекулярну масу сегмента (Мс, кг/моль), яку розраховували за методом Флорі на основі досліджень кінетики набрякання. Час досягнення повної конверсії встановлювали хімічним методом - за зміною кількості непрореагованого мономеру бромід-броматним методом; час досягнення повної конверсії (τп.к.) фіксували при вмісті залишкового мономеру 0,5-2 % залежно від складу. Коефіцієнт набрякання (k) та граничне водопоглинання (W, %) визначали відповідно за зміною розмірів та маси сухого і набряклого зразків; поверхневу твердість (F) оцінювали за конічною точкою текучості на консистометрі Хеплера. Теплостійкість (Т B) визначали за методом Віка згідно ГОСТ 15065-69. Твердість (Н), число пружності (Р) і пластичності (Е) визначали прикладанням навантаження на приладі ТШР для зразків у гідратованому стані. Приклад 1. Отримували кополімер із композиції у співвідношенні ГЕМА:ПВП - 90:10 мас. ч., при цьому ПВП розчиняли в ГЕМА. До одержаної композиції додавали 10 мас. % порошку 1 UA 87567 U 5 дисперсного цинку. Після цього, одержану суміш заливали у полімеризаційну форму. Кополімеризацію здійснювали за кімнатної температури, на повітрі. Отримали гідрофільний кополімер з наступними характеристиками: f=92 %, р=9 %, склад кополімеру 91 % ГЕМА і 9 % ПВП, Мс=8,8 кг/моль, τп.к.=160 хв, k=1,23, W=42 %, F=260 МПа, ТB=87 К, Н=2,3 МПа, Р=17 %, Е=83 % (таблиця). Таблиця Структурні характеристики цинквмісних гідрофільних кополімерів та їх фізико-механічні властивості Склад Склад композиції, мас. кополімеру, ч. № MM % f, P, Мс, τп.к., прикПВП % % кг/моль хв. ду ГЕМА ПВП CZn Розч. тис полі ПВП мас.ч мас.ч мас. % мас.ч ГЕМА 1 2 3 4 5 6 7 8 9* 10 90 80 80 80 80 80 80 60 80 10 20 20 20 20 20 20 40 20 10 10 10 10 5 15 10 10 10 В В твердому гідратованому W, стані стані k % F, ТВ, Н, Р, Е, МПа °С МПа % % 0 28 92 9 91 9 8,8 160 1,23 42 260 87 2,3 17 83 0 12 57 13 87 13 12,2 130 1,28 44 234 94 1,7 20 80 50 28 61 13 87 13 12,2 100 1,12 42 0,2 35 65 100 28 44 10 90 10 18,4 140 1,15 43 0,1 22 78 0 28 13 0,3 99,7 0,3 13,0 240 1,25 46 241 110 1,6 21 79 0 28 63 14 86 14 7,5 60 1,29 50 328 95 2,5 15 85 0 43 81 17 83 17 7,3 110 1,35 55 300 106 2,5 14 86 0 28 59 34 66 34 34,4 40 1,42 59 297 99 1,5 25 75 50 12 72 14 86 14 11,6 70 1,27 48 0,1 19 81 1-8 - розчинник вода, 9* - розчинник ДМСО Приклади 2-12 готували аналогічно прикладу 1. Характеристики одержаних кополімерів зведені в таблицю. Для зразків одержаних в розчині подані характеристики у гідратованому стані. Вихід за заявлені межі складу вихідної композиції впливає на зміну властивостей одержаних наповнених гідрофільних кополімерів за представленими в таблиці залежностями. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Спосіб одержання гідрофільних кополімерів кополімеризацією 2-гідроксіетилметакрилату (ГЕМА) з полівінілпіролідоном (ПВП), який відрізняється тим, що кополімеризацію здійснюють у присутності дрібнодисперсного цинку у кількості 5-15 мас. % від полімер-мономерної суміші, за кімнатної температури, співвідношення компонентів становить: ГЕМА:ПВП (мас.ч.) 60…90:10…40 в блоці або у протонодонорному/апротонному розчинниках, який беруть у кількості 50…100 (мас. ч.). Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2