Полимерная композиция для медицинских хирургических инструментов

Полимерная композиция для медицинских хирургических инструментов

Реферат

Изобретение относится к области медицины и к полимерным материалам, в частности к полимерной композиции для хирургических инструментов.

Медицинские хирургические инструменты изготавливают из мартенситных хромистых сталей. Однако активное распространение таких заболеваний, как гепатит В, С, ВИЧ, и других, приводит к ужесточению режимов стерилизации и внедрению новых более эффективных средств для этой цели.

Особенно актуальной становится технология использования для медицинской практики инструментов одноразового пользования, которая должна обеспечить высокие функциональные свойства и биологическую совместимость с тканями организма.

Известен медицинский материал, обработанный ионизирующей радиацией с дозой излучения от 5 до 100 кГр и содержащий биоразлагаемую смолу и поликарбодиимидное соединение в количестве от 0,1 до 10% по массе смолы. При этом биоразлагаемая смола включает, по меньшей мере, одну смолу, выбранную из группы, состоящей из полибутиленсукцината и сополимера полибутиленсукцината, и полимолочную кислоту или поли(3-гидроксиалканоат) в количестве от 0 до 50% по массе указанной полибутиленсукцинатной смолы, взятый за аналог [патент RU № 24466744, С2, опубл. 20.11.2012].

Из композиции по аналогу получают устройства или инструмент для применения в хирургии, терапии или диагностике, осуществляемые у людей или животных, однако прочностные характеристики данных композиций не достаточно высоки.

Известен люминесцентный композиционный материал, включающий в качестве полимерной матрицы термопластичный полимер - поликарбонат или полистирол или сополимер стирола с акрилонитрилом и бутадиеном, фотолюминофор на основе граната Y₃Al₅O₁₂:Ce или Gd₃Al₅O₁₂:Ce или на основе смеси указанных соединений, воск полиэтиленовый в виде порошка с размером частиц 18-30 мкм и стабилизатор на основе соединений из группы стерически затрудненных фосфитов, который взят за прототип [патент RU № 2405804, С1, опубл. 10.12.2010].

Из композиции по прототипу получают устройства общего и местного освещения, и данная композиция не применяется для медицинских инструментов.

Техническим результатом является создание полимерной композиции для медицинского изделия с повышенными прочностными характеристиками.

Этот технический результат достигается полимерной композицией для медицинских инструментов, включающей следующие компоненты, мас.ч.: поликарбонат - 100, полимерная добавка 5÷40, комплексный стабилизатор 0,2÷1,5, наноструктурирующая добавка в олигомере бутадиена 0,01÷1,0 и компатибилизатор 0,025÷5,0. В качестве полимерной добавки используется полисульфон. В качестве стабилизатора композиция содержит соединение из группы стерически затрудненных фосфитов в количестве от 0,045 до 1,5 мас.ч. В качестве наномодифицирующей добавки композиция содержит суперконцентрат углеродных нанотрубок в олигомере полибутилентерефталата в количестве от 0,01 до 1,0 мас.ч. В качестве компатибилизатора композиция содержит малеинизированный полипропилен. Изобретение позволяет получить медицинскую композицию, обеспечивающую необходимый уровень свойств.

В качестве поликарбоната композиция может содержать поликарбонат, например со степенью полимеризации n = 200÷2000,

предпочтительно с показателем текучести расплава (ПТР) 3-30 г/10 мин.

В качестве полимерной добавки композиция может содержать любой полисульфон, например со степенью полимеризации n = 70÷50,

предпочтительно с показателем текучести расплава 4-7 г/10 мин.

В качестве наномодифицирующей добавки композиция может содержать суперконцентрат углеродных нанотрубок (содержание нанотрубок 20-40 мас.ч.) в олигомере бутадиена (степень полимеризации n = 6).

В качестве комплексного стабилизатора композиция может содержать соединения на основе стерически затрудненных фосфитов - бис(2,4-ди-трет-бутил)пентаэритрит дифосфит или бис(2,4-дикумилфенил)пентаэритритол дифосфит S9226, или три(2,4-ди-третбутилфенил)фосфит или их смесь.

В качестве компатибилизатора композиция может содержать малеинизированный полипропилен.

Композицию готовят смешиванием гранул полимера в первую очередь с полимерной добавкой, во вторую - нанострустурирующей добавкой, в третью - стабилизатором, в четвертую - компатибилизатором, тщательным смешением исходных компонентов, осуществляемом в смесителе роторного типа.

Изготовление композиционного материала обеспечивается высокопроизводительным методом переработки полимеров - литьем под давлением с применением противодавления для обеспечения равномерного распределения компонентов в расплаве полимерной матрицы на термопластавтомате, например ALLROUNDER 320К 700-250 фирмы «Arburg Maschinenfabrik Hehl & Sohne», что способствует оформлению материала в различные требуемые конфигурации.

Пример 1. Поликарбонат, марки Carbomix 20 FC (фирма-производитель ООО «Гамма-пласт»), ПТР=21, степень полимеризации n=1000, в количестве 100 мас.ч. смешивают с 10 мас.ч. полисульфона, марки ПСФ-150 (производство ОАО «Институт Пластмасс»), ПТР=4, степень полимеризации n=125, затем к полученной смеси добавляют 0,33 мас.ч. стабилизатора на основе Ультранокса 626 (бис(2,4-ди-трет-бутил)пентаэритрит дифосфит), 0,1 мас.ч. наноструктурирующей добавки, марки Arkema, содержание углеродных нанотрубок 30 мас.ч. в олигомере бутадиена со степенью полимеризации n=6, длина углеродных нанотрубок ≈ 1 мкм, диаметр 10-100 нм, и 0,7 мас.ч. компатибилизатора РР-МАН (малеинизированный полипропилен), и все компоненты смешивают в смесителе в течение 10±5 минут, после чего композицию оформляют в материал на термопластавтомате ALLROUNDER 320К 700-250.

Композиции по примерам в соответствии с изобретением (таблица 1) изготавливают аналогично примеру 1.

Составы композиций и свойства полимерных материалов приведены в таблицах 1 и 2.

Показатели текучести расплавов полимеров измеряются по ГОСТ 11645-73.

Из полученных результатов, приведенных в таблице 2, видно, что полимерные композиции обладают высокими физико-механическими характеристиками.

Таблица 1
Составы композиций
Компоненты композиции	Составы композиций
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Поликарбонат	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
Полисульфон	10	10	25	5	30	20	25	20	40	30	10	35
Наноструктурирующая добавка	0,01	0,66	0,05	0,025	0,55	0,25	1,0	0,35	1,0	0,95	од	0,45
Комплексный стабилизатор	0,05	0,045	0,2	0,05	0,7	1,5	0,8	1,2	1,5	0,6	0,33	1,4
Компатибилизатор	0,025	0,5	0,05	0,5	1,0	1,0	2,5	1,25	5,0	3,3	0,7	4,1

Таблица 2
Свойства полученных композиционных материалов:
Параметр	Номер композиции
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
ПТР, г/10 мин	20	23	17	19	23	19	26	24	16	18	22	18
Прочность при растяжении, МПа	62	63	65	61	68	70	59	66	67	65	71	72
Относительное удлинение при разрыве, %	34	33	26	35	33	28	35	32	26	21	15	31
Прочность при изгибе до облучения УФ (после облечения УФ), МПа	82 (92)	84 (89)	84 (88)	90 (93)	94 (94)	98(100)	83 (86)	89 (90)	91 (100)	88 (90)	95 (95)	100(102)
Ударная вязкость, кДж/м2	не разрушается	не разрушается	не разрушается	не разрушается	не разрушается	не разрушается	не разрушается	не разрушается	Не разрушается	не разрушается	не разрушается	не разрушается
Износ, г·10-4	41	26	27	40	24	24	35	23	30	33	28	22
Технологическая усадка, %	0,35	0,3	0,4	0,3	0,25	0,35	0,2	0,25	0,4	0,2	0,3	0,35
Водопоглощение, %	0,1	0,05	0,15	0,05	0,05	0,1	0,4	0,3	0,45	0,25	0,15	0,3

1. Полимерная композиция для медицинских изделий, включающая поликарбонат со степенью полимеризации n=200-2000 в количестве 100 мас.ч., полимерную добавку, в качестве которой используется полисульфон со степенью полимеризации n=70-150, в количестве от 5 до 40 мас.ч., комплексный стабилизатор, в качестве которого используется стерически затрудненный фосфит, в количестве от 0,045 до 1,5 мас.ч., компатибилизатор, представляющий собой малеинизированный полипропилен, в количестве от 0,025 до 5,0 мас.ч., наноструктурирующую добавку, представляющую собой суперконцентрат углеродных нанотрубок с содержанием нанотрубок 20-40 мас.ч. в олигомере бутадиена со степенью полимеризации 6, в количестве от 0,01 до 1,0 мас.ч.

2. Полимерная композиция для медицинских изделий по п.1, отличающаяся тем, что стерически затрудненный фосфит выбирается из бис(2,4-ди-трет-бутил)пентаэритрит дифосфита или бис(2,4-дикумилфенил)пентаэритритол дифосфита, или три(2,4-ди-третбутилфенил)фосфита, или их смеси.

3. Полимерная композиция для медицинских изделий по п.1, отличающаяся тем, что наноструктурирующая добавка представляет собой суперконцентрат углеродных нанотрубок с содержанием нанотрубок 20-40 мас.ч. в олигомере бутадиена со степенью полимеризации 6, в виде гранул со следующими размерами нанотрубок - длина ≈ 1 мкм, диаметр 10-100 нм.