Поліуретановий іонвмісний матеріал

1. Поліуретановий іонвмісний матеріал, що вміщує форполімер, отриманий за реакцією діізоціанатів з поліефірами, розчинник, подовжувач ланцюга, який відрізняється тим, що містить форполімер на основі ароматичного 4,4дифенілметандіізоціанату (ДФМДІ) та простого поліефіру поліокситетраметиленгліколю(ПОТМГ1000), як подовжувач ланцюга містить металовмісний діольний подовжувач (МДП), як розчинник містить диметилформамід (ДМФА) та додатково містить каталізатор дибутилоловадилауринат U 1 3 Поставлене завдання корисної моделі реалізується тим, що поліуретановий іонвмісний матеріал, що вміщує форполімер, отриманий за реакцією діізоціанатів з поліефірами, розчинник, подовжувач ланцюга, згідно запропонованої корисної моделі, містить форполімер на основі ароматичного 4,4-дифенілметандіізоціанату (ДФМДІ) та простого поліефіра поліокситетраметиленгліколя (ПОТМГ-1000), як подовжувач ланцюга містить металовмісний діольний подовжувач (МДП), як розчинник містить диметилформамід (ДМФА) та додатково містить каталізатор дибутилоловадилауринат (ДБОДЛ) при наступному складі компонентів, мас. ч.: ПОТМГ-1000 - 100,00 ДФМДІ - 50,00 МДП - 46,25-70,97 ДБОДЛ - 0,0196-0,022 ДМФА -481,2-662,9 ПД - 5,20-10,40 Як металовмісний діольний подовжувач ланцюга (МДП) застосовують речовину, вибрану із групи моногідроксиалкіл-(етил-, бутил-, пентил-) фталатів металів (МГАФМе), Me=Cu2+, Cd2+, Ca2+, Zn2+, Pb2+ або суміш відповідного моногідроксиалкіл-(етил-, бутил-, пентил-) фталату металу (МГАФМе) з відповідним алкіл-(етан-, бутан-, пентан)діолом (АікД) у мольному співвідношенні МГАФМе:АlkД=0,5:0,5. Досягнення завдання корисної моделі забезпечується запропонованим поліуретановим іонвмісним матеріалом, що має в структурі основного ланцюга зв’язані іонним зв’язком атоми металу, тобто, в складі макроланцюга знаходяться хімічнозв’язані неорганічні сольові групи завдяки чому поліуретановий матеріал, запропонованого складу, набуває грибостійкості та фунгістатичності та проявляє стійкість до біокорозії. Суть корисної моделі пояснюється такими прикладами Приклад 1 Поліуретановий іонвмісний матеріал, запропонованого складу, одержують наступним чином: у скляний тригорлий реактор поміщають сухий поліокситетраметиленгліколь (ПФ-1000) та додають 4,41-дифенілметандіізоціанат (ДФМДІ) у мольному співвідношенні 1:2, відповідно, перемішують при температурі 75°С 20 хвилин. Одержаний форполімер, що містить 5,6% кінцевих ізоціанатних груп з молекулярною масою 1540, охолоджують до кімнатної температури і розбавляють сухим диметилформамідом (ДМФА) у процентному співвідношенні 25:75 відповідно (форполімер розчиняють у 80% розрахованої кількості ДМФА, залишок (20%) ДМФА використовують для отримання розчину моногідроксипентилфталату міді (МГПФМ). До розчину форполімеру при кімнатній температурі і перемішуванні додають невеликими порціями розчин МГПФМ у мольному співвідношенні 1:1, відповідно. Після додавання першої порції МГПФМ у розчин додаємо розчинений у ДМФА 0,01% каталізатора - дибутилоловадилауринату (ДБОДЛ). Після додавання останньої порції МГПФМ розчин полімеру перемішують при кімнатній температурі 1 годину, потім підвищують температуру до 60-65°С 52507 4 і перемішування проводять протягом 3 годин. Концентрація полімеру в розчині 25%. Закінчення реакції перевіряли за допомогою ІЧ-спектроскопії по зникненню смуги, що характеризує наявність NCOгруп. Одержаний поліуретан висаджують у розчин вода : етиловий спирт : ДМФА = 60% : 30% : 10%, сушать у сушильній шафі, а потім у вакуумній шафі до постійної ваги, розчиняють поліуретан у ДМФА, виливають на скляну підкладку для формування плівки та сушать у сушильній шафі при температурі 60°С до постійної ваги. Отримують поліуретановий іонвмісний матеріал у вигляді еластичної, міцної, прозорої плівки зеленого кольору, яка має біологічну активність. Склад та співвідношення реагентів поліуретанового іонвмісного матеріалу прикладів 1-18 наведені в табл.1. Приклад 19 Синтез здійснюють аналогічно прикладу 1 за винятком того, що до розчину форполімеру при кімнатній температурі і перемішуванні додають невеликими порціями суміш пентандіолу (ПД) і МГПФМ у ДМФА у мольному співвідношенні форполімер: ПД : МГПФМ =1:0,5:0,5, відповідно. Приклад 20 (контрольний) Синтез здійснюють аналогічно прикладу 1 за винятком того, що до розчину форполімеру при кімнатній температурі і перемішуванні додають невеликими порціями розчин пентандіолу (ПД) у ДМФА у мольному співвідношенні форполімер: ПД=1:1, відповідно. Склад поліуретанового матеріалу, отриманого за прикладами 19 і 20 (контрольний), приведено в табл.2 Водопоглинання визначали за методикою [3]. Фізико-механічні властивості поліуретанових плівок оцінювали по межі міцності на відрив при розтягу та відносне видовження є визначали за ГОСТ 14236 - 81. Відтворення значень показників перевіряли за результатами >5 паралельних випробувань. Пароприникнення (Пп ) та вологопроникнення (Вп) визначали за методикою [4]. Для дослідження фунгістатичності та грибостійкості поліуретанового іонвмісного матеріалу, запропонованого складу, було проведено встановлення природної контамінації і відношення пліснявих грибів до вологості повітря та вологості субстрату звичайними методами експериментальної мікологи [5], а також дослідження дії пліснявих грибів визначали за методом встановлення фунгістатичності, прийнятим в експериментальній мікології згідно [6, 7]. Дослідження проводили наступним чином: зразки поліуретанового матеріалу, запропонованого складу, у вигляді дисків витримували у вологій камері (до 87% відн., t=27°С) та розміщували на живильне середовище «Сабуро». Термін проведення досліджень при визначенні фунгістатичності та грибостійкості матеріалів по мірі розвитку грибів складає 28 діб, а визначення фунгістатичності та грибостійкості по зміні характерних показників матеріалу термін досліджень становить не менше 84 діб. Дію пліснявих грибів і фунгістатичність оцінювали за наявністю росту грибів на зразках, тобто, 0 балів - це значить, що 5 52507 досліджуваний матеріал грибостійкий та має сильний фунгістатичний ефект, а 2-5 балів - фунгіцидний ефект відсутній і матеріал не грибостійкий. Результати досліджень фунгістатичності та грибостійкості поліуретанового іонвмісного матеріалу, що мають в структурі основного ланцюга зв’язані іонним зв’язком атоми металу, наведено в табл.2 Із таблиці видно, що контрольний зразок (№20) та прототип не проявили фунгіцидної дії, не мають фунгістатичного ефеку та грибостійкості, про що свідчить не лише відсутність стерильної зони навколо зразка, але й здатність їх заростати грибами при безпосередньому контакті з інфікованим середовищем. А всі зразки із вмістом моногідроксиалкілфталатів металів є фунгістатичними та грибостійкими, постільки ріст грибів на них не проявляється. Відсутність росту грибів як на зразках із вмістом моногідроксиалкілфталатів металів (МГАФМе), так і відсутність росту під цими зразками поліуретанового іонвмісного матеріалу в умовах безпосереднього контакту нижньої поверхні зразків з інфікованим середовищем дає підставу трактувати ці поліуретанові матеріали, як такі, що володіють сильним фунгістатичним ефектом та грибостійкістю, отже, проявляють стійкість до біокорозії (табл.2). Властивості поліуретанового іонвмісного матеріалу до дії біодеструкторів та властивості цього поліуретанового матеріалу після дії біодеструкторів (пліснявих грибів) наведено в табл.3. Проведені дослідження (табл.3) показали, що властивості поліуретанового матеріалу із вмістом моногідроксиалкілфталатів металів після дії біодеструкторів (пліснявих грибів) зберігають високі показники, що доводить їхню стійкість до дії пліснявих грибів та наявність фунгістатичних властивостей, а значить і стійкість до біокорозії. Таким чином, проведені дослідження показали, що поліуретановий матеріал, який має в структурі макроланцюга зв'язані іонним зв’язком атоми 6 металу, характеризується біологічною активністю, яка проявляється відсутністю заростання самого зразка та під ним, тобто, поліуретановий іонвмісний матеріал, заявленого складу, проявляє сильний фунгістатичний ефект та грибостійкість, що є перевагою цього матеріалу по відношенню до прототипу. Поліуретановий іонвмісний матеріал рекомендується для використання в харчовій, біохімічній, мікробіологічній та інших галузях народного господарства для виготовлення захисних матеріалів, просочуючих складів, адгезивів, які мають сильний фунгістатичний ефект, грибостійкість та проявляють стійкість до біокорозії. Джерела інформації [1] Синтез и исследование эластичних полимочевинуретанов и полиуретансемикарбазидов / А.П.Греков, В.П.Ткач, В.В.Медведева и др. // В сб.Синтез и физико-химия полимеров. Киев, «Наукова думка». – 1970. - С88-92. [2] Пат. 54533 Україна МКІ С 08 G 18/10, С 08 G 18/28. Спосіб одержання еластичних поліуретанів. // Ю.В.Савельев, В.Я Веселов, А.П.Греков Институт хімії високомолекулярних сполук НАНУ. Опубл. 17.03.2003. Бюл. №3 - [ прототип ] [3] D.J. Hourston, G. Williams, R. Satgura, J.D. Padget, D. Pears. Structure - property study of polyurethane anionomers based on various polyols and diisocyanates // Journal of Applied Polymer Science. - 1997. - Vol.66. - P.2035-2042. [4] ГОСТ 22900 - 78. Кожа исскуственная и пленочные материалы. Методы определения паропроницаемости и влагопоглощения. [5] ГОСТ 9. 048 -89. Изделия технические. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов. [6] Методы экспериментальной микологии. Справочник. - К.: Наук.думка, 1989.- 540с. [7] ГОСТ 9. 049 - 91. Материалы полимерные и их компоненты. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов. Таблиця 1 Склад поліуретанового іонвмісного матеріалу № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Поліефіри назва П-1000 П-1000 П-1000 П-1000 П-1000 П-1000 П-1000 П-1000 П-1000 П-1000 П-1000 П-1000 П-1000 П-1000 мас.ч 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Діізоціанати назва ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ мас.ч 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 Подовжувані ланцюга МГАФМе ПД назва мас.ч мас.ч МГЕФСu 48,6 МГБФСu 53,8 МГПФСu 56,6 МГЕФСd 53,48 МГБФСd 58,68 МГПФСd 61,49 МГEФZn 48,78 МГБФZn 53,98 МГПФZn 56,79 МГЕФСо 48,13 МГБФСо 56,14 МГПФСо 53,34 МГЕФСа 46,25 МГБФСа 51,46 ДМФА ДБОДЛ мас.ч 595,8 611,4 619,8 610,2 625,8 634,2 596,1 610,2 620,4 594,3 609,9 618,3 588,7 604,2 мас.ч. 0,0199 0,0238 0,0207 0,0203 0,0209 0,0211 0,0199 0,0204 0,0207 0,0198 0,0206 0,0203 0,0196 0,0201 7 52507 8 Продовження таблиці 1 15 16 17 18 19 20 П-1000 П-1000 П-1000 П-1000 П-1000 П-1000 100 100 100 100 100 100 ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ ДФМДІ 50 50 50 50 50 50 МГПФСа МГЕФРb МГБФРb МГПФРb МГПФСu МГПФСu 54,26 62,96 68,17 70,97 28,30 5,20 10,40 612,6 638,7 654,3 662,9 496,8 481,2 0,0204 0,0213 0,0218 0,0221 0,0183 0,0160 Таблиця 2 Результати встановлення фунгістатичного ефекту (ФЕ) та грибостійкості (ГС) по відношенню до пліснявих грибів зразків поліуретанового іонвмісного матеріалу Тест- культури Aspergillis Aspergillis Penicillium Penicillium Trichoderma Aspergillis Chaetomium Penicillium niger van terreus funiculosum chrysogenum viride Pers. ex № зраoryzae varioti Bainier cyclopium Tieghem Thom Thom Thom Fr зка ПУ ФЕ гс ФЕ ГС ФЕ ГС ФЕ ГС ФЕ ГС ФЕ ГС ФЕ ГС ФЕ ГС Про-п 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 19 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 20 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 балів - Сильний фунгістатичний ефект; 1бал - Слабка фунгіцидність; 2 бали - Фунгіцидний ефект відсутній Властивості поліуретанового іонвмісного матеріалу до дії біодеструкторів та властивості цього поліуретанового матеріалу після дії біодеструкторів (характеристика стійкості до біокорозії) Пп, мг/см2год Вп, % , МПа ,% № зраздо дії біодест- після дії біоде- до дії біодест- після дії біоде- до дії біодест- після дії біоде- до дії біодест- після д ку ПУ п/п рукторів структорів рукторів структорів рукторів структорів рукторів стру прототип 26,00 12,81 275 129 1,26 1,28 0,1 0, 1 16,00 14,80 200 150 0,63 0,63 0,24 0, 2 16,40 15,00 210 160 0,63 0,63 0,24 0, 3 16,80 15,40 212 162 0,62 0,62 0,23 0, 4 15,85 15,02 198 148 0,65 0,65 0,25 0, Продовження таблиці 3 9 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 15,91 16,20 16,81 16,88 16,98 16,54 16,87 16,96 16,10 16,22 16,66 16,44 16,76 16,98 45,80 24,00 15,11 15,22 16,00 16,11 16,22 15,62 15,92 16,04 15,02 15,11 15,44 15,68 15,72 16,18 33,30 14,40 52507 208 211 190 196 204 202 208 212 208 212 204 200 210 204 508 170 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 151 153 150 152 160 162 159 163 158 160 154 150 155 158 475 100 0,64 0,64 0,62 0,62 0,62 0,64 0,63 0,64 0,63 0,63 0,64 0,63 0,64 0,63 1,21 1,27 10 0,64 0,64 0,62 0,62 0,62 0,64 0,63 0,64 0,63 0,63 0,64 0,63 0,64 0,63 1,21 1,27 Підписне 0,25 0,24 0,22 0,22 0,22 0,24 0,23 0,24 0,24 0,23 0,24 0,24 0,24 0,24 0,58 0,1 0,25 0,24 0,22 0,22 0,22 0,24 0,23 0,24 0,24 0,23 0,24 0,24 0,24 0,24 0,68 0,08 0,69 0,68 0,64 0,64 0,64 0,65 0,65 0,65 0,65 0,66 0,65 0,65 0,66 0,67 0,67 0,66 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 0,69 0,68 0,64 0,64 0,64 0,65 0,65 0,65 0,65 0,66 0,65 0,65 0,66 0,67 0,67 0,66