RU2689626C1 - Nanofibrous polymer material with high strength properties and resistance to uv radiation - Google Patents
Nanofibrous polymer material with high strength properties and resistance to uv radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2689626C1 RU2689626C1 RU2018140335A RU2018140335A RU2689626C1 RU 2689626 C1 RU2689626 C1 RU 2689626C1 RU 2018140335 A RU2018140335 A RU 2018140335A RU 2018140335 A RU2018140335 A RU 2018140335A RU 2689626 C1 RU2689626 C1 RU 2689626C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polyhydroxybutyrate
- radiation
- resistance
- molding solution
- high strength
- Prior art date
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
- D01F6/62—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к нетканым полимерным нановолокнистым материалам на основе полигидроксибутирата и наноразмерных частиц минерального вещества, применяющихся для фильтрации различных сред, выращивания живых клеток, создания пористых матриц для контролируемого высвобождения лекарственных веществ и др.The present invention relates to non-woven polymeric nanofibrous materials based on polyhydroxybutyrate and nanoscale mineral particles used to filter various media, grow living cells, create porous matrices for controlled release of drugs, etc.
Известны полимерные нетканые материалы на основе полигидроксибутирата или его сополимеров, или его смесей с полилактидами и их сополимерами [О.Н. Kwon, I.S. Lee, Y. -G. К o, W. Meng, K.-H. Jung, I.-K. Kang, Y. Ito / Electrospinning of microbial polyester for cell culture / Biomed. Mater. 2 (2007) S52-S58], [H. Kenar, G.T. Kose, V. Hasirci / Design of a 3D aligned myocardial tissue construct from biodegradable polyesters / J Mater Sci: Mater Med (2010) 21:989-997], [O. Suwantong, S. Waleetomcheepsawat, N. Sanchavanakit, P. Pavasant, P. Cheepsunthorn, T. Bunaprasert, P. Supaphol. / In vitro biocompatibility of electrospun poly(3-hydroxybutyrate) and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) fiber mats / International Journal of Biological Macromolecules 40 (2007) 217-223], [J.S. Choi, S.W. Lee, L. Jeong, S.-H. Bae, B.C. Min, J.H. Youk, W.H. Park / Effect of organosoluble salts on the nanofibrous structure of electrospun poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) / International Journal of Biological Macromolecules 34 (2004) 249-256].Polymer nonwoven materials based on polyhydroxybutyrate or its copolymers, or its mixtures with polylactides and their copolymers, are known [ON Kwon, I.S. Lee, Y. -G. K o, W. Meng, K.-H. Jung, I.-K. Kang, Y. Ito / Electrospinning of microbial polyester for cell culture / Biomed. Mater. 2 (2007) S52-S58], [H. Kenar, G.T. Kose, V. Hasirci Designed by a 3D aligned myocardial tissue construct from biodegradable polyesters / Mater Mater Sci: Mater Med (2010) 21: 989-997], [O. Suwantong, S. Waleetomcheepsawat, N. Sanchavanakit, P. Pavasant, P. Cheepsunthorn, T. Bunaprasert, P. Supaphol. / In vitro biocompatibility of electrospun poly (3-hydroxybutyrate) and poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) fiber [math] / International Journal of Biological Macromolecules 40 (2007) 217-223], [J.S. Choi, S.W. Lee, L. Jeong, S.-H. Bae, B.C. Min, J.H. Youk, W.H. Park / Effect of the organic structure of the electrospun poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) / International Journal of Biological Macromolecules 34 (2004) 249-256].
Недостатками известных композиций являются низкие физико-механические характеристики: относительное удлинение и разрывная длина, что накладывает значительные ограничения на их применение.The disadvantages of the known compositions are low physico-mechanical characteristics: elongation and breaking length, which imposes significant restrictions on their use.
Аналогичным по технической сущности к предлагаемому изобретению является нетканый полимерный материал на основе полигидроксибутирата, полученного из формовочного раствора, содержащего в качестве технологической добавки соль тетрабутиламмоний йодид, а в качестве эксплутационной добавки - диоксид титана двух наноразмерных модификаций [О.В. Староверова, А.А. Ольхов, С.В. Власов, Г.М. Кузьмичева, Е.Н. Доморощина, Ю.Н. Филатов / Ультратонкие волокна на основе биополимера полигидроксибутирата (ПГБ), модифицированные наноразмерными модификациями диоксида титана. / Вестник МИТХТ, 2011, т. VI, №6, с. 120-127].Similar to the technical nature of the present invention is a non-woven polymeric material based on polyhydroxybutyrate, obtained from the molding solution containing as a technological additive salt tetrabutylammonium iodide, and as an operational additive - titanium dioxide two nanoscale modifications [O.V. Staroverova, A.A. Olkhov, S.V. Vlasov, G.M. Kuzmicheva, E.N. Domoroshchina, Yu.N. Filatov / Ultrafine fibers based on polyhydroxybutyrate biopolymer (PHB), modified by nanoscale modifications of titanium dioxide. / Vestnik MITHT, 2011, vol. VI, No. 6, p. 120-127].
Недостатком данных композиционных материалов является низкие показатели разрывной длины и относительного удлинения, а также низкие значения стойкости к УФ излучению.The disadvantage of these composite materials is low breaking length and relative elongation, as well as low values of resistance to UV radiation.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является нетканый полимерный материал на основе полигидроксибутирата, полученного из формовочного раствора, содержащего в качестве технологической добавки соль тетрабутиламмоний йодид, а в качестве эксплутационной добавки - нанокристаллический кремний [Ольхов А.А., Староверова О.В., Иорданский А.Л., Филатов Ю.Н., Ищенко А.А., Симонов-Емельянов И.Д. Нановолокнистый полимерный материал. // Патент RU №2543377 С2. Опубликовано: 27.02.2015. Бюл. №6.]. Характеристики нанокристаллическогго кремния, использующегося в прототипе, приведены в следующем источнике [Патент RU 2429189 С1 «Полимерная нанокомпозиция для защиты от УФ-излучения»/ Ищенко А.А., Ольхов А.А., Гольдштрах М.А., опубл. 20.09.2011, Бюл. №26].The closest in technical essence of the present invention is a non-woven polymeric material based on polyhydroxybutyrate, obtained from a molding solution containing tetrabutylammonium iodide salt as a processing aid, and nanocrystalline silicon as an operating additive [Olkhov AA, Staroverova OV , Iordansky A.L., Filatov Yu.N., Ishchenko A.A., Simonov-Emelyanov I.D. Nanofiber polymer material. // Patent RU No. 2543377 C2. Published: 02.27.2015. Bul No. 6.]. The characteristics of nanocrystalline silicon used in the prototype are given in the following source [Patent RU 2429189 C1 “Polymer nanocomposite for protection against UV radiation” / Ischenko A.A., Olkhov A.A., Goldstrah MA, publ. 09/20/2011, Byul. No. 26].
Недостатком данного композиционного материала является недостаточно высокие показатели разрывной длины, относительного удлинения и стойкости к УФ излучению в опасной для живых организмов спектральной области.The disadvantage of this composite material is not high enough indicators of breaking length, relative elongation and resistance to UV radiation in the spectral region dangerous for living organisms.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение разрывной длины, относительного удлинения, повышение стойкости к УФ излучению, а также расширение арсенала полимерных материалов, стойких с УФ-излучению.The technical result of the claimed invention is to increase the breaking length, relative elongation, increase resistance to UV radiation, as well as expanding Arsenal of polymeric materials that are resistant to UV radiation.
Указанный технический результат достигается тем, что формовочный раствор, из которого получают нетканый полимерный материал на основе полигидроксибутирата, включает наноразмерный карбид кремния, который является однофазным поликристаллическим и состоящим из синтетического карборунда (SiC) со структурой муассанита политип 6Н со средним размером частиц 34±3 нм в количестве в количестве 0,1-1,5 масс. % (вместо нанокристаллического кремния).This technical result is achieved by the fact that the molding solution, from which non-woven polymeric material based on polyhydroxybutyrate is obtained, includes nano-sized silicon carbide, which is single-phase polycrystalline and consisting of synthetic carborundum (SiC) with a moissanite structure of 6H polytype with an average particle size of 34 ± 3 nm in the amount of 0.1-1.5 wt. % (instead of nanocrystalline silicon).
Примеры выполнения изобретения.Examples of the invention.
Нетканые волокнистые материалы получены методом электростатического формования. Формовочный раствор содержит биополимер, соль тетрабутиламмоний йодид, муравьиную кислоту и наноразмерный наполнитель. Примеры реализации данного изобретения приведены в таблицах 1 и 2 (пп. 7-8) в сравнении с прототипом (пп. 4-6) и аналогом (пп. 1-2). Установка для получения полимерных волокон методом электростатического формования и сама технология описана в [Филатов Ю.Н. Электроформование волокнистых материалов (ЭФВ-процесс). М.: Нефть и Газ, 1997.].Nonwoven fibrous materials obtained by the method of electrostatic molding. The molding solution contains biopolymer, tetrabutylammonium iodide salt, formic acid, and nano-sized filler. Examples of the implementation of this invention are given in tables 1 and 2 (PP. 7-8) in comparison with the prototype (PP. 4-6) and analogue (PP. 1-2). Installation for the production of polymer fibers by electrostatic molding and the technology itself is described in [Filatov Yu.N. Electroforming of fibrous materials (EPI-process). M .: Oil and Gas, 1997.].
Измерение физико-механических свойств нетканых полимерных нановолокнистых материалов (изделий) выполняют на разрывной машине РМ-3-1 по методике, изложенной в ТУ 25.061065-72 или РМ-30-1 по ТУ 25.061066-76.Measurement of the physicomechanical properties of nonwoven polymeric nanofibrous materials (products) is carried out on a tensile testing machine RM-3-1 according to the method described in TU 25.061065-72 or RM-30-1 according to TU 25.061066-76.
Разрывная длина рассчитывалась как:The breaking length was calculated as:
L=(F⋅l0/g⋅m0)⋅10-3 м, гдеL = (F⋅l 0 / g⋅m 0 ) ⋅10 -3 m, where
L - разрывная длина пробы; F - разрушающее усилие, Н; m0 - масса разорванной элементарной пробы, г; l0 - начальная длина образца, м.L is the breaking length of the sample; F - breaking force, N; m 0 - the mass of the broken elementary sample, g; l 0 - the initial sample length, m.
Разрывная длина и относительное удлинение рассчитывались по методике МИ-ЛА-4-01 для волокнистых фильтрующих материалов ФП.The breaking length and elongation were calculated by the method MI-LA-4-01 for the fibrous filtering materials OP.
где ТБАИ - тетрабутиламмоний йодид; ПГБ - полигидроксибутират; ХФМ/МК - смесь хлороформа и муравьиной кислоты; η-TiO2, TiO2 (анатаз) - модификации наноразмерного диоксида титана; nSi - нанокристаллический кремний, nSiC - наноразмерный карбид кремния.where TBAI is tetrabutylammonium iodide; PHB, polyhydroxybutyrate; HFM / MK - a mixture of chloroform and formic acid; η-TiO 2 , TiO 2 (anatase) - modifications of nanosized titanium dioxide; nSi - nanocrystalline silicon, nSiC - nanoscale silicon carbide.
Определение стойкости нетканого нановолокнистого материала к УФ-излучению проводили с использованием камеры искусственной погоды Feutron 1001 (Германия) по методике : оОблучение осуществляли ртутной лампой высокого давления (мощность 375 Вт, расстояние до образцов - 30 см).Determination of the resistance of nonwoven nanofibrous material to UV radiation was carried out using an artificial weather camera Feutron 1001 (Germany) according to the method: Irradiation was carried out with a high-pressure mercury lamp (power 375 W, distance to samples - 30 cm).
где ТБАИ - тетрабутиламмоний йодид; ПГБ - полигидроксибутират; ХФМ/МК - смесь хлороформа и муравьиной кислоты; η-TiO2, TiO2 (анатаз) -модификации наноразмерного диоксида титана; nSi - нанокристаллический кремний, nSiC - наноразмерный карбид кремния.where TBAI is tetrabutylammonium iodide; PHB, polyhydroxybutyrate; HFM / MK - a mixture of chloroform and formic acid; η-TiO 2 , TiO 2 (anatase) modification of nano-sized titanium dioxide; nSi - nanocrystalline silicon, nSiC - nanoscale silicon carbide.
Предлагаемый нетканый полимерный нановолокнистый материал позволяет увеличить разрывную длину, характеризующую прочность материала, в 3-5 раз и существенно увеличить стойкость к УФ излучению в опасной для живых организмов спектральной области.The proposed non-woven polymeric nanofibrous material allows to increase the breaking length, which characterizes the strength of the material, by 3-5 times and significantly increase the resistance to UV radiation in the spectral region dangerous for living organisms.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018140335A RU2689626C1 (en) | 2018-11-15 | 2018-11-15 | Nanofibrous polymer material with high strength properties and resistance to uv radiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018140335A RU2689626C1 (en) | 2018-11-15 | 2018-11-15 | Nanofibrous polymer material with high strength properties and resistance to uv radiation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2689626C1 true RU2689626C1 (en) | 2019-05-28 |
Family
ID=67037209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018140335A RU2689626C1 (en) | 2018-11-15 | 2018-11-15 | Nanofibrous polymer material with high strength properties and resistance to uv radiation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2689626C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2543377C2 (en) * | 2012-12-27 | 2015-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственные университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ им. М.В. Ломоносова) | Nanofibrous polymer material |
| US9517433B2 (en) * | 2011-06-07 | 2016-12-13 | Dpoint Technologies Inc. | Selective water vapour transport membranes comprising a nanofibrous layer and methods for making the same |
| US9968892B2 (en) * | 2011-01-04 | 2018-05-15 | National Science Foundation | Functionalization of nanofibrous microfiltration membranes for water purification |
-
2018
- 2018-11-15 RU RU2018140335A patent/RU2689626C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9968892B2 (en) * | 2011-01-04 | 2018-05-15 | National Science Foundation | Functionalization of nanofibrous microfiltration membranes for water purification |
| US9517433B2 (en) * | 2011-06-07 | 2016-12-13 | Dpoint Technologies Inc. | Selective water vapour transport membranes comprising a nanofibrous layer and methods for making the same |
| RU2543377C2 (en) * | 2012-12-27 | 2015-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственные университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ им. М.В. Ломоносова) | Nanofibrous polymer material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Heydary et al. | A novel nano-fiber of Iranian gum tragacanth-polyvinyl alcohol/nanoclay composite for wound healing applications | |
| Heydary et al. | Electrospun of polymer/bioceramic nanocomposite as a new soft tissue for biomedical applications | |
| Liao et al. | Electrospun bioactive poly (ɛ-caprolactone)–cellulose acetate–dextran antibacterial composite mats for wound dressing applications | |
| KR100968231B1 (en) | Nonwoven Nanofibrous Membranes for Guiding Bone Tissue Regeneration and Their Preparation Method | |
| Ni et al. | Electrospun preparation and biological properties in vitro of polyvinyl alcohol/sodium alginate/nano-hydroxyapatite composite fiber membrane | |
| Gupta et al. | Retracted Article: Polycaprolactone composites with TiO 2 for potential nanobiomaterials: tunable properties using different phases | |
| US8512741B2 (en) | Electrospun calcium phosphate nanofibers | |
| Kumar | Nano-TiO 2 doped chitosan scaffold for the bone tissue engineering applications | |
| Roozbahani et al. | Effects of chitosan alkali pretreatment on the preparation of electrospun PCL/chitosan blend nanofibrous scaffolds for tissue engineering application | |
| KR101313898B1 (en) | Silk fibroin nanofiber comprising hydroxyapatite nanoparticles modified with hyaluronic acid/dopamine conjugate, and scaffold using the same | |
| Jiang et al. | Implantation of multiscale silk fibers on poly (lactic acid) fibrous membrane for biomedical applications | |
| RU2689626C1 (en) | Nanofibrous polymer material with high strength properties and resistance to uv radiation | |
| Zhang et al. | Preparation of polyamide 6/CeO2 composite nanofibers through electrospinning for biomedical applications | |
| CN103877612A (en) | Cell stent with carbon nano tube and preparation method thereof | |
| Karbowniczek et al. | Strategies of nanoparticles integration in polymer fibers to achieve antibacterial effect and enhance cell proliferation with collagen production in tissue engineering scaffolds | |
| Chellamani et al. | Antibacterial properties of allopathic drug loaded polycaprolactone nanomembrane | |
| TONG et al. | Negative voltage electrospinning and positive voltage electrospinning of tissue engineering scaffolds: a comparative study and charge retention on scaffolds | |
| RU2543377C2 (en) | Nanofibrous polymer material | |
| Snigdha et al. | Nylon 6, 12/Cloisite 30B electrospun nanocomposites for dental applications | |
| Augustine et al. | Air-jet spun tissue engineering scaffolds incorporated with diamond nanosheets with improved mechanical strength and biocompatibility | |
| Dou et al. | Effect of sodium carbonate concentrations on the formation and mechanism of regenerated silk fibroin nanofibers by electrospinning | |
| Sosiati et al. | The influence of ALOEVERA concentration on morphology and tensile properties of electrospun ALOEVERA-PVA NANOFIBER | |
| Ufere et al. | Contact angle, conductivity and mechanical properties of polycaprolactone/hydroxyapatite/polypyrrole scaffolds using freeze-drying technique | |
| Tursucular et al. | Preperation and antibacterial investigation of polycaprolactone/chitosan nano/micro fibers by using different solvent systems | |
| KR20130038598A (en) | Barrier membrane for guided bone regeneration and manufacturing method thereof |