Разработка новых термостабилизирующих добавок для промышленных радиационно-сшитых синтетических полимеров и технологий радиационной стерилизации изделий медицинского назначения из полилактидов : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / научный руководитель Л. П. Круль

Abstract

Объекты исследования: полиэтилен, радиационно-сшитый полиэтилен, поли-L-лактид, стабилизирующие добавки: полисульфиды гидрохинона и 3,4,5-триоксибензойной (галловой) кислоты, бис(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)фталат, 2,4-ди-трет-бутил-6-(фениламино)фенол, фенозан 30. Цель работы – определение эффективности исследуемых стабилизирующих добавок в композициях на основе радиационно-сшитого полиэтилена и разработка лабораторной технологии радиационной стерилизации полимерных изделий медицинского назначения, содержащих поли-L-лактид. Синтезированы полисульфиды гидрохинона и 3,4,5-триоксибензойной (галловой) кислоты, бис(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)фталат и 2,4-ди-трет-бутил-6-(фениламино)фенол. Получены композиции на основе полиэтилена, содержащие от 0,05 до 0,5 масс. % добавок исследуемых индивидуальных соединений, а также смесей полисульфида гидрохинона и антипирена (полифосфата аммония). Радиационно-сшитые материалы получали при воздействии -лучей 60Со на композиционные порошки и пленки, доза облучения – от 67 до 700 кГр. Формирование трехмерной структуры в полимере исследовано методом золь-гель-анализа, устойчивость исходных и облученных полимерных композиций к термоокислительной деструкции – методами ИК спектроскопии и совмещенного термического анализа. Показано, что все изученные добавки являются термостабилизаторами радиационно-сшитого полиэтилена против термоокислительной деструкции, причем по мере уменьшения ингибирующей активности они располагаются в следующий ряд: фенозан-30 > полисульфид гидрохинона > бис(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)фталат ≈ 2,4-ди-трет-бутил-6-(фениламино)фенол. Зависимость эффективности термостабилизирующего действия полисульфида гидрохинона в радиационно-сшитом полиэтилене от концентрации выходит на насыщение, начиная с концентрации 0,3 масс. %. С увеличением поглощенной дозы от 150 до 700 кГр эффективность термостабилизирующего действия полисульфида гидрохинона снижается. Установлено, что полисульфид гидрохинона в концентрациях 0,05; 0,1; 0,3; 0,5 масс. % не обладает антирадным действием при поглощенных дозах от 150 до 700 кГр. Добавки бис(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)фталата в интервале концентраций от 0,05 до 0,5 масс. % и поглощенных доз от 150 до 700 кГр также не снижают эффективность радиационного сшивания полиэтилена, а добавки фенозана 30 и 2,4-ди-трет-бутил-6-(фениламино)фенола обладают выраженным антирадным действием. Показано, что эффективность полисульфида гидрохинона как термостабилизатора радиационно-сшитого полиэтилена увеличивается в присутствии полифосфата аммония. Установлено, что молекулярная масса аморфного поли-L-лактида, в отличие от аморфно-кристаллического, снижается при увеличении дозы облучения не по линейному, а по экспоненциальному закону. Показано, что стерилизующая доза приводит к снижению молекулярной массы поли-L-лактида не более чем в два раза, что сопоставимо с уменьшением молекулярной массы данного полимера при термической стерилизации. Предложена лабораторная технология радиационной стерилизации полимеров медицинского назначения, содержащих поли-L-лактид, в том числе наноразмерных антибактериальных покрытий для титановых имплантатов.