PL187224B1 - Sposób wytwarzania włókien z estrów chityny - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania włókien z estrów chityny, polegający na przygotowaniu roztworu przędzalniczego estru chityny w rozpuszczalniku organicznym w temperaturze pokojowej, odpowietrzeniu tego roztworu w warunkach atmosferycznych, formowaniu z tego roztworu włókien do kąpieli koagulacyjnej, rozciąganiu ich w wodnej kąpieli rozciągającej, a następnie wykończeniu ogólnie znanym sposobem, znamienny tym, że przygotowuje się roztwór przędzalniczy dibutyrylochityny w rozpuszczalniku organicznym takim, jak aceton, alkohole zawierające 1 - 4 atomów C w cząsteczce, dimetyloformamid, dimetyloace- tamid, dimetylosulfotlenek, zawierający dodatek plastyfikatora, korzystnie gliceryny lub poliglikolu etylenowego o masie cząsteczkowej 200 - 1000 daltonów, sporządzony z 5 - 30 części wagowych dibutyrylochityny, 70 - 95 części wagowych rozpuszczalnika i nie więcej niż 10 części wagowych plastyfikatora i po odpowietrzeniu roztworu, postępując dalej w sposób ciągły, z roztworu tego formuje się włókna do kąpieli koagulacyjnej w postaci wody lub wodnego roztworu rozpuszczalnika organicznego, korzystnie acetonu, alkoholu zawierającego 1 - 4 atomów C w cząsteczce, dimetyloformamidu, dimetyloacetamidu, di- metylosulfotlenku, o stężeniu nie wyższym niż 60%, o temperaturze 5 - 40°C, uformowane włókna poddaje działaniu wodnej kąpieli płuczącej o temperaturze 25 - 50°C, rozciąga 0,5 - 5-krotnie w kąpieli wodnej o temperaturze powyżej 80°C i w końcu poddaje wykończeniu typowemu dla włókien wiskozowych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania włókien z estrów chityny.

Znane są sposoby wytwarzania włókien z estrów chityny takich, jak acetylochityna i diacetylochityna. Wytwarzanie włókien z acetylochityny o stopniu estryfikacji 1,1 i 1,6 polega na tym, że sporządza się zawiesinę acetylochityny w 99%-owym kwasie mrówkowym w temperaturze pokojowej, którą następnie zamraża się i przechowuje w temperaturze -20°C w czasie 24 godzin, po czym powstały żel rozmraża się, dodaje do niego kwas dichlorooctowy oraz chlorek metylenu lub eter izopropylowy w celu zmniejszenia lepkości początkowej i nadania właściwości przędnych, filtruje i odpowietrza. Z powstałego w ten sposób roztworu formuje się włókno, przy użyciu 90-otworowej, platynowej dyszy, wpierw do I-ej kąpieli koagulacyjnej zawierającej eter diizopropylowy, a następnie do Ii-ej kąpieli zawierającej 50%-owy kwas octowy oraz etanol lub metanol. Skoagulowane włókno rozciąga się do stopnia rozciągu 132 - 138% w kąpieli wodnej o temperaturze 10°C i nawija na bęben, po czym nawinięte na bęben umieszcza się we wrzącej wodzie na czas 1 godziny w celu usunięcia kwasu mrówkowego i dichlorooctowego, myje w bieżącej wodzie w czasie 8 godzin i suszy na powietrzu.

Wytwarzanie włókien z diacetylochityny o stopniu estryfikacji równym 2 polega na rozpuszczeniu polimeru w 99%-owym kwasie mrówkowym, dodaniu do roztworu chlorku metylenu lub eteru izopropylowego, po czym z otrzymanego roztworu, po jego filtracji i odpowietrzeniu, formuje się włókno postępując analogicznie jak w przypadku użycia acetylochityny.

Wyżej wymienione sposoby wytwarzania włókien z estrów chityny są znane z czasopisma Polymer Journal, t. 12, s. 695 - 700, 1980 oraz z japońskiego opisu patentowego nr 78,126,090.

W znanych sposobach wytwarzania włókien z estrów chityny do sporządzenia roztworu przędzalniczego używa się żrących, toksycznych i palnych substancji takich, jak kwas mrówkowy, dichlorooctowy, eter izopropylowy, chlorek metylenu. Sporządzenie roztworu przędzalniczego jest procesem długotrwałym, a przy użyciu acetylochityny zachodzi w wyniku długotrwałego procesu zamrażania i rozmrażania spęcznionego w kwasie mrówkowym poli187 224 meru. W procesie koagulacji stosuje się drogie i palne substancje takie, jak eter diizopropylowy, kwas octowy, etanol lub metanol, a rozciągnięte włókna muszą być poddane godzinnej obróbce wrzącą wodą oraz wielogodzinnemu myciu wodą bieżącą. Skomplikowana procedura i wysoki koszt wytwarzania włókien z estrów chityny powodują, iż włókna te nie znalazły dotychczas szerszego zastosowania.

Sposób wytwarzania włókien z estrów chityny, według wynalazku, polega na tym, że sporządza się, w temperaturze pokojowej, roztwór przędzalniczy dibutyrylochityny w rozpuszczalniku organicznym takim, jak aceton, alkohole zawierające 1 - 4 atomów C, dimetyloformamid, dimetyloacetamid, dimetylosulfotlenek, zawierający dodatek plastyfikatora, korzystnie gliceryny lub poliglikolu etylenowego o masie cząsteczkowej 200 - 1000 daltonów, stosując 5 - 30 części wagowych dibutyrylochityny, 70 - 95 części wagowych rozpuszczalnika i nie więcej niż 10 części wagowych plastyfikatora. Sporządzony roztwór odpowietrza się w warunkach atmosferycznych i, postępując dalej w sposób ciągły, z roztworu tego formuje się włókna do kąpieli koagulacyjnej w postaci wody lub wodnego roztworu rozpuszczalnika organicznego, korzystnie acetonu, alkoholu zawierającego 1-4 atomów C, dimetyloformamidu, dimetyloacetamidu, dimetylosulfotlenku o stężeniu nie wyższym niż 60%, o temperaturze 5 - 40°C, uformowane włókna poddaje działaniu wodnej kąpieli płuczącej o temperaturze 25 50°C, rozciąga 0,5 - 5-krotnie w kąpieli wodnej o temperaturze powyżej 80°C i poddaje wykończeniu typowemu dla włókien wiskozowych.

Sposobem według wynalazku wytwarza się włókna dibutyrylochitynowe o dobrych właściwościach mechanicznych przy użyciu aparatury powszechnie stosowanej do wytwarzania włókien wiskozowych oraz rozpuszczalników dopuszczonych do stosowania w procesach formowania włókien syntetycznych i chemicznych. Roztwory przędzalnicze wytwarzane sposobem według wynalazku mają dobrą charakterystykę, są stabilne i zachowują niezmienne właściwości przędne w ciągu 15 dni przechowywania w warunkach atmosferycznych. Proces formowania włókien jest procesem ciągłym. Ewentualne odpady powstające w procesie wytwarzania włókien można z powodzeniem wykorzystać do formowania włókien o identycznych właściwościach wytrzymałościowych. Nadto okazało się, że włókna dibutyrylochitynowe otrzymane sposobem według wynalazku charakteryzują się zdolnością do biodegradacji pod wpływem enzymów czy też płynów ustrojowych, w związku z czym można je stosować jako nici chirurgiczne bądź do wytwarzania materiałów włókienniczych na opatrunki lub części składowe opatrunków o właściwościach bioaktywnych.

Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady, przy czym części podane w przykładach oznaczają części wagowe.

Przykład I.

17,9 części dibutyrylochityny, o lepkości istotnej [η] = 1,15 dL/g, oznaczonej w acetonie w temperaturze 25°C i stopniu estryfikacji równym 2, wyznaczonym na podstawie analizy elementarnej, umieszczono w mieszalniku wyposażonym w mieszadło elektryczne typu Trieber, zawierającym 76,6 części dimetyloformamidu oraz 5,5 części gliceryny. Zawartość mieszalnika mieszano w ciągu 1 godziny w temperaturze pokojowej, w wyniku czego otrzymano roztwór pozbawiony żeli i nie wymagający filtrowania, który poddano następnie odpowietrzeniu w warunkach atmosferycznych w temperaturze otoczenia w czasie jednej nocy. Wytworzony w ten sposób roztwór przędzalniczy charakteryzował się w temperaturze 20°C lepkością kulkową 222 s (348 Pa). Z roztworu tego formowano następnie włókna na przędzarce typu wiskozowego stosując zbiornik termostatowany płaszczem wodnym, filtr talerzowy, pompkę zębatą o wydajności 0,3 cm³/obrót oraz głowicę z 60-otworową filierą tantalową o średnicy otworów 80 pm. Roztwór przędny o temperaturze 25°C formowano do wodnej kąpieli koagulacyjnej o temperaturze 15°C. Świeżo uformowane włókna wyciągano z kąpieli koagulacyjnej, przez trójwał, z szybkością 10 m/min, płukano w wannie z wodą bieżącą, rozciągano 3,25-krotnie w kąpieli wodnej o temperaturze 98°C, ponownie płukano w wannie z wodą bieżącą, odbierano na urządzeniu motakowym z szybkością 17 m/min i w końcu suszono na powietrzu. Wytworzone włókna o wyglądzie i barwie jedwabiu naturalnego charakteryzowały się masą liniową 3,50 dtex, wytrzymałością właściwą 16,5 cN/tex, średnim wydłużeniem 7,4% oraz współczynnikiem zmienności siły zerwania równym 10,2%.

187 224

Przykład II.

Z 15,86 części dibutyrylochityny o stopniu estryfikacji równym 2, wyznaczonym na podstawie analizy elementarnej i lepkości istotnej [η] = 1,41 dL/g, oznaczonej w acetonie w temperaturze 25°C, 84,14 części dimetyloformamidu oraz 5,5 części gliceryny sporządzono, postępując jak w przykładzie I, roztwór przędzalniczy pozbawiony żeli, nie wymagający filtrowania, o lepkości kulkowej 315 s w temperaturze 20°C. Z roztworu tego, po odpowietrzeniu go w ciągu nocy w warunkach atmosferycznych, formowano włókna przy użyciu przędzarki jak w przykładzie I, stosując pompkę zębatą o wydajności 0,6 cm³/obrót oraz filierę złoto-platynową. Włókna formowano do kąpieli koagulacyjnej w postaci 10%-owego wodnego roztworu dimetyloformamidu o temperaturze 9°C, następnie płukano w wannie z bieżącą wodą, odbierano z szybkością 22 m/min, rozciągano w kąpieli wodnej o temperaturze 95 °C do stopnia rozciągu 300% i w końcu suszono na powietrzu. Wytworzone włókno o wyglądzie jedwabiu naturalnego charakteryzowało się masą liniową 2,33 dtex, wytrzymałością właściwą 19,2 cN/tex, średnim wydłużeniem 5,9% oraz współczynnikiem zmienności siły zerwania 14%.

Ocenę zdolności wytworzonych włókien do biodegracji przeprowadzono umieszczając je w roztworach buforu fosforanowo-cytrynowego o pH = 7,23 i temperaturze 37°C, zawierających lizozym (enzym powszechnie obecny w organizmie ludzkim) o aktywności 100000 U/mg w ilości 100 - 400 pg/ml roztworu, na czas 28 dni i oceniając po tym czasie utratę ciężaru włókien, lepkość istotną dibutyrylochityny, właściwości mechaniczne włókien pozostałych po biodegradacji oraz zawartość oligocukrów czyli produktów biodegradacji w eluatach. Wytworzone włókna, po 28 dniach działania na nie lizozymem, charakteryzowały się około 5 - 7%-ową utratą ciężaru, około 2-krotnym obniżeniem wytrzymałości właściwej, zaś w eluatach stwierdzono obecność 3,5 - 4,8% oligocukrów.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania włókien z estrów chityny, polegający na przygotowaniu roztworu przędzalniczego estru chityny w rozpuszczalniku organicznym w temperaturze pokojowej, odpowietrzeniu tego roztworu w warunkach atmosferycznych, formowaniu z tego roztworu włókien do kąpieli koagulacyjnej, rozciąganiu ich w wodnej kąpieli rozciągającej, a następnie wykończeniu ogólnie znanym sposobem, znamienny tym, że przygotowuje się roztwór przędzalniczy dibutyrylochityny w rozpuszczalniku organicznym takim, jak aceton, alkohole zawierające 1-4 atomów C w cząsteczce, dimetyloformamid, dimetyloacetamid, dimetylosulfotlenek, zawierający dodatek plastyfikatora, korzystnie gliceryny lub poliglikolu etylenowego o masie cząsteczkowej 200 - 1000 daltonów, sporządzony z 5 - 30 części wagowych dibutyrylochityny, 70 - 95 części wagowych rozpuszczalnika i nie więcej niż 10 części wagowych plastyfikatora i po odpowietrzeniu roztworu, postępując dalej w sposób ciągły, z roztworu tego formuje się włókna do kąpieli koagulacyjnej w postaci wody lub wodnego roztworu rozpuszczalnika organicznego, korzystnie acetonu, alkoholu zawierającego 1-4 atomów C w cząsteczce, dimetyloformamidu, dimetyloacetamidu, dimetylosulfotlenku, o stężeniu nie wyższym niż 60%, o temperaturze 5 - 40°C, uformowane włókna poddaje działaniu wodnej kąpieli płuczącej o temperaturze 25 - 50°C, rozciąga 0,5 - 5-krotnie w kąpieli wodnej o temperaturze powyżej 80°C i w końcu poddaje wykończeniu typowemu dla włókien wiskozowych.