Автореферат (1091404), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Разработанные растворные композиции обладаютхорошими технологическими свойствами при изготовлении и применении. Подборсистемы растворителей позволяет в широких пределах изменять технологическиесвойства композиций.Имеются акты производственного опробования разработанных композиций вООО «Химтек» и микробиологических испытаний в ФГБНУ «ВНИИТеК».По результатам работы зарегистрирована заявка на патент РФ «Составэластичного антибактериального материала» (регистрационный № 2016145101 от17.11.2016).Апробацияработы.Материалы,представленныевдиссертации,докладывались на V и VI Молодежных научно-технических конференциях«Наукоѐмкие химические технологии», Москва, 2013, 2015; на 24 и 27 симпозиумах«Проблемы шин, РТИ и эластомерных композитов», Москва, 2013, 2014, 2015, 2016;на VI Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры — 2014», Москва; на IV иVI Всероссийских конференциях (с международным участием) «Каучук и резина:традиции и новации», Москва, 2014, 2016; на XV Международной конференции«Наукоемкие химические технологии — 2014», Москва; на ХХ юбилейнойконференции «Резиновая промышленность.
Сырье, материалы, технологии-2015»,Москва; во Второй международной научно-технической конференции «Современныедостижения в области клеев и герметиков: материалы, сырьѐ, технологии»,Дзержинск, 2016.5Достоверность и обоснованность выводов, научных положений, результатови рекомендаций, представленных в диссертации, базируются на применениисовременных методов исследования полимеров, таких как ТГА, ЭПР, РЭМ,прецизионных средств измерений и на использовании математико-статистическихметодов обработки результатов.
Рекомендации по получению и применениюкомпозиций подтверждены в производственных условиях.Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в томчисле 2 статьи, опубликованные в рецензируемых специализированных журналах,рекомендованных ВАК РФ («Клеи. Герметики. Технологии», «Все материалы.Энциклопедическийсправочник»),1статьявзарубежнойпериодическоймонографии, 6 статей в научно-технических журналах и 9 тезисов докладов всборниках материалов конференций.Объем и структура работы. Настоящая диссертация состоит из введения,литературного обзора (глава 1), описания объектов и методов исследования (глава 2),основной части (глава 3), выводов и списка использованной литературы, а такжеприложений.Работа изложена на 146 страницах, включает 49 рисунков, 11 таблиц, 144наименования литературных источников.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обосновывается актуальность работы, сформулирована цель изадачи исследования, научная новизна и практическая значимость.1.
Литературный обзорВ первой части приведены современные данные об антибактериальныхполимерныхматериалах.Рассмотреныпричинынеобходимостисозданияантибактериальных материалов, способы формирования антибактериальных свойствполимерныхкомпозиций.Приведенаклассификацияантибактериальныхповерхностей, рассмотрены преимущества и недостатки существующих подходов.Вовторойчастирассмотренысовременныеблок-сополимерныетермоэластопласты, описаны особенности их получения и переработки, влияющие наряд ключевых характеристик материала, в частности, на физико-механические иадгезионные свойства.62.
Объекты и методы исследованияВ качестве эластомерной основы покрытий исследовали бутадиен-стирольныйтермоэластопласт ДСТ-30-01 (ДСТ) производства ОАО «Воронежсинтезкаучук», вкачестве биоразлагаемых пластиков — полилактид Nature Works LLC IngeoBiopolymer 4032D (ПЛА) и бактериальный поли-3-гидроксибутират Biomer P300(ПГБ), а в качестве антибактериальных агентов — тетраметилендиэтилентетрамин(ТМДЭТА) и дистеарилдиметиламмония хлорид (ДСДМАХ). Как растворителикомпозиций использовали циклогексан (ЦГ), метилэтилкетон (МЭК), хлороформ(ХФ).В качестве модельного субстрата для покрытий использовали резину на основенатурального каучука SVR-3L (НК), изготовленную по рецептуре, рекомендованнойдля изделий медицинского назначения.Физико-механические свойства пленок определяли по стандартной методике(ГОСТ 270-75) на испытательном комплексе Instron 3345.Определение степени набухания пленок проводили по ГОСТ Р ИСО 1817-2009.Прочность связи между слоями при расслаивании в системе покрытие-резинаопределяли по ГОСТ 6768-75, адинамическую выносливость системы покрытиерезина — по стандартным методикам при многократном растяжении (ГОСТ 261-79) ипри многократном продольном изгибе (ГОСТ 9983-74).Все испытания на культурах клеток и микроорганизмов проводили на базахЦентра экспериментальной эмбриологии и репродуктивных биотехнологий иВсероссийского научно-исследовательского института технологии консервирования.В качестве модельных бактерий использовали Escherichia coli (кишечнуюпалочку) и Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк) как представителейграмотрицательных и грамположительных бактерий соответственно.
Дляопределения адгезии модельных бактерий к покрытиям подсчитываликолониеобразующие единицы (КОЕ) на поверхности после заданного времениконтакта с суспензией соответствующих бактерий. Определение угнетения роста иразмножения бактерий на покрытиях проводили дисково-диффузионным методом свыявлением зон задержки роста модельных бактерий.Клеточную токсичность покрытий определяли in vitro (ГОСТ Р ИСО 10993.599).Структуру пленок покрытий в объеме и на поверхности изучали с помощьюсовременных физико-химических методов анализа (РЭМ1, ТГА, ЭПР2).12на базе Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана.на базе Института биохимической физики имени Н.М.
Эмануэля РАН.73. Экспериментальная часть3.1. Обоснование выбора направления и объектов исследованияВ главе 3.1 приведено обоснование выбора направления и объектовисследования с учетом литературных данных.Нами предложено нанесение на различные изделия эластомерных покрытий,невосприимчивых к образованию на них биопленок. Покрытия могут быть нанесенына эластомерное изделие практически любой конфигурации с сохранением исходныхсвойств, характерных для материала изделия, но с приданием поверхности стойкостик образованию биопленок.При создании материаладляпокрытийпредполагалииспользованиекомплексного подхода, сочетающего гидролиз поверхностного слоя покрытия(способствующий образованию слабого переходного слоя, антиадгезионного поотношению к бактериям) и вымывание (высвобождение) антибактериального агента.Оптимальным представляется применение агента, который одновременно обладаетантибактериальными и антиадгезионными свойствами. Таким сочетанием свойствобладают, например, катионные ПАВ — четвертичные органические соли аммония.Для выбора эластомерной основы провели испытания на адгезию модельнойграмотрицательной бактерии (непатогенный штамм E.
coli) к различным эластомерами пластикам. О склонности бактерий к колонизации поверхности полимерныхматериалов и адгезии биопленки к ней судили по числу колониеобразующих единиц(КОЕ) на поверхности после контакта с суспензией бактерий.Значения чисел КОЕ E. coli на поверхности различных полимерныхматериалов, как после 2 сек, так и после 72 ч контакта с суспензией бактерийпозволяют расположить материалы в порядке уменьшения адгезии бактерий в ряд:ТЭП ДСТ-30Р-01 >>ТЭП ДСТ-30-01 (ДСТ) > изотактический полипропилен ≈ТЭП LG 604 ≥ вулканизат силоксанового каучука СКТВ-1 >> ПЛА = ПГБ.Даже немодифицированные ТЭП (за исключением ТЭП с разветвленнойструктурой макромолекул) не слишком сильно отличаются по адгезии бактерий кповерхности от традиционной для медицинских изделий силоксановой резины.Объяснить это можно склонностью поверхности ТЭП к самоочищению, посколькупродукты деструкции ТЭП в среде в данной концентрации не обладаютбактерицидными свойствами (это подтверждают приведенные в главе 3.5 результатыиспытаний на угнетение роста бактерий).
Таким образом, ДСТ может бытьиспользован как основа для создания антибактериальных покрытий, в том числе,благодаря преимуществам в технологических свойствах по сравнению с рядомтрадиционных эластомерных материалов.83.2. Изучение влияния смесевого растворителя на свойствапленок и покрытий из ДСТВ главе 3.2 рассмотрено влияние растворителя на свойства пленок и покрытийиз ДСТ и на основании полученных данных обосновывается состав смесевогорастворителя для ДСТ.Наиболее распространенным подходом к подбору растворителя для бутадиенстирольных термоэластопластов является использование смесевых растворителей, вкоторых один компонент является хорошим растворителем для полибутадиена (ПБ), авторой — для полистирола (ПС).Но классические системы растворителей (смеси алифатических углеводородовразличных фракций с ацетоном или метилацетатом) обладают рядом недостатков,одним из которых является нестабильность свойств пленки ТЭП после испарениярастворителя, связанная с разной летучестью растворителей.
Пленка полимераформируется из растворителя с разным соотношением компонентов, котороеизменяется с течением времени и зависит от температуры высушивания.В связи с этим в качестве смесевого растворителя для ДСТ мы предлагаемсистему растворителей с близкими значениями давления пара и плотности —циклогексан/метилэтилкетон (ЦГ/МЭК), в которой ЦГ является селективнымрастворителем фазы ПБ, а МЭК — селективным растворителем блоков ПС.Плотность составляет 0,78 г/см3 для ЦГ и 0,81 г/см3 для МЭК, а давление пара 10,3кПа для ЦГ и 10,5 кПа для МЭК (значения при 20°C). Данные растворители могутрастворять ДСТ и поодиночке с образованием опалесцирующих коллоидныхрастворов.
Для определения оптимального состава смесевого растворителя изучилитехнологические свойства растворов, физико-механические свойства пленок иадгезионные свойства покрытий из ДСТ в зависимости от состава системы ЦГ/МЭК.Из литературы известно, что для получения лучших физико-механическиххарактеристик ТЭП необходимо использовать растворитель, термодинамическихороший для фазы ПБ. В данном случае это ЦГ. Как показано в работахА.А. Донцова, исследование свойств адгезионного соединения резины с покрытиемпри многократных деформациях может служить оценкой прочности связи покрытиерезина (рисунок 1).
Покрытия наносили на модельные резины из натуральногокаучука.Усталостная выносливость покрытий при изменении состава смесевогорастворителя изменяется немонотонно. Максимальное значение усталостнойвыносливости покрытий и при многократном растяжении, и при многократном изгибе9приходится на соотношение ЦГ/МЭК 75/25 притом, что максимум прочности связи350250300Уст.выносл. приизгибе, тыс.цикловУст.выносл. прирастяжении, тыс.цикловпри расслаивании приходится на ЦГ (рисунок 2).25020015010050020015010050002550751000Содержание ЦГ в системеЦГ/МЭК, % масс.255075100Содержание ЦГ в системеЦГ/МЭК, % масс.Рисунок 1. Зависимость усталостной выносливости покрытия примногократном растяжении (слева) и многократном продольном изгибе (справа) отПрочность связи, кН/мсодержания ЦГ в системе растворителей ЦГ/МЭК.2,521,510,500255075100Содержание ЦГ в системе ЦГ/МЭК, % масс.Рисунок 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
