PUR s antimikrobiální složkou QAS na bází MDI/P2012/1,4-BD

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F28778758%3A_____%2F23%3AN0000005" target="_blank" >RIV/28778758:_____/23:N0000005 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

PUR s antimikrobiální složkou QAS na bází MDI/P2012/1,4-BD

Popis výsledku v původním jazyce

Cílem výzkumných prací byl vývoj nového typu polyuretanu (PUR) se zabudovanou antimikrobiální složkou. V rámci dohodnuté činnosti bylo plánováno provést tyto laboratorní testy: - Syntetizovat aromatický polyuretan esterového typu, v jehož řetězci by byl zabudován prodlužovač řetězců obsahující kvarterní dusík zajišťující antimikrobiální (AMB) aktivitu polyuretanu. - Ideální forma výsledného produktu je roztok polymeru v polárním rozpouštědle jako je dimethylformamid (DMF) nebo dimethylacetamid (DMAc), které se nejčastěji používají při elektrospinningu. - Roztok by měl obsahovat 20 až 25 % sušiny polymeru v polárním rozpouštědle (DMF nebo DMAc), viskozita roztoku musí zůstávat konstantní a její hodnota by měla být kolem 15 Pa·s. - Podíl molekul obsahujících kvarterní dusík v PU řetězcích by se měl pohybovat v rozmezí 5 až 8 hm.%. - V rámci výzkumných prací by měly být připraveny alespoň čtyři varianty polyuretanových roztoků o objemu 1 l, lišících se koncentrací a obsahem AMB aditiva. - Výzkumné práce by měla být realizovány v průběhu června až října 2023, první vzorek by měl být ideálně dodán již v průběhu června 2023. V rámci návrhu postupu syntézy PUR se zabudovanou antimikrobiální složkou byly zohledněny výše uvedené podmínky zadání. Bylo nutno upravit syntetické postupy tak, aby byly tyto podmínky splněny a následně byly připraveny vzorky pro testování elektrospiningu u zadavatele – CPS/UTB. Byl připraven zvláknitelný polymer na bázi MDI/P2012/1,4-butandiol s antimikrobiální složkou QAS (kvarterní amoniová sůl). Syntéza byla provedena v prostředí dimethylformamidu a dimethylacetamidu. Centru polymerních systémů při UTB Zlín byly zaslány 4 šarže aromatického PUR esterového typu na bázi MDI/P2012/1,4-BD jako 20% roztoky v DMF nebo DMAc, s viskozitou větší než 15 Pa.s (dlouhodobě stabilní v DMAc) a různým cílovým obsahem QAS (7.5 %hm. nebo 15 %hm.). Vzorky byly úspěšně zvlákněny a podrobeny testům antimikrobiální účinnosti. Tyto testy však prokázaly nedostatečnou antimikrobiální aktivitu. Následně byla provedena sada analytických stanovení, které si kladly za cíl zjistit důvody nedostatečné antimikrobiální účinnosti a bylo zjištěno, že použitý QAS obsahuje o 20 % méně kvarterního dusíku než bylo původně naměřeno. Jedná se o monomer, který byl v laboratorních podmínkách skladován ca 18 měsíců. Během této doby došlo k nežádoucímu rozkladu, který způsobil pokles koncentrace antimikrobiální složky pod požadovanou mez. Bylo dohodnuto připravit nové vzorky s vyšší koncentrací starší šarže QAS a současně byla zadána syntéza nové šarže. PUR s vyšší koncentrací starší QAS byl zaslán zadavateli.

Název v anglickém jazyce

PUR with antimicrobial component QAS based on MDI/P2012/1,4-BD

Popis výsledku anglicky

The aim of the research work was the development of a new type of polyurethane (PUR) with built-in antimicrobial component. As agreed activities, it was planned to carry out the following laboratory tests: - Synthesize an ester-type aromatic polyurethane, in the chain of which a chain extender containing quaternary nitrogen ensuring the antimicrobial (AMB) activity of the polyurethane would be built. - The ideal form of the resulting product is a polymer solution in a polar solvent such as dimethylformamide (DMF) or dimethylacetamide (DMAc), which are most often used in electrospinning. - The solution should contain 20 to 25% of the dry weight of the polymer in a polar solvent (DMF or DMAc), the viscosity of the solution must remain constant and its value should be around 15 Pa·s. - The proportion of molecules containing quaternary nitrogen in PU chains should be in the range of 5 to 8 wt.%. - As part of the research work, at least four variants of polyurethane solutions with a volume of 1 l, differing in concentration and content of AMB additive, should be prepared. - Research work should be carried out between June and October 2023, the first sample should ideally be delivered already during June 2023. In the framework of the design of the PUR synthesis procedure with a built-in antimicrobial component, the above conditions of assignment were taken into account. It was necessary to adjust the synthetic procedures in such a way that these conditions were met and then samples were prepared for electrospinning testing at the client - CPS/UTB. A spinnable polymer based on MDI/P2012/1,4-butanediol with the antimicrobial component QAS (quaternary ammonium salt) was prepared. The synthesis was carried out in the environment of dimethylformamide and dimethylacetamide. 4 batches of ester-type aromatic PUR based on MDI/P2012/1,4-BD were sent to the Center of Polymer Systems at UTB Zlín as 20% solutions in DMF or DMAc, with a viscosity greater than 15 Pa.s (long-term stable in DMAc) and various target QAS content (7.5%wt. or 15%wt.). The samples were successfully spun and subjected to antimicrobial efficacy tests. However, these tests showed insufficient antimicrobial activity. Subsequently, a set of analytical determinations was carried out, which aimed to find out the reasons for the lack of antimicrobial efficacy, and it was found that the QAS used contained 20% less quaternary nitrogen than was originally measured. This is a monomer that was stored in laboratory conditions for about 18 months. During this time, undesirable decomposition occurred, which caused the concentration of the antimicrobial component to drop below the required limit. It was agreed to prepare new samples with a higher concentration of the older QAS batch and at the same time the synthesis of the new batch was commissioned. A PUR with a higher concentration of the older QAS was sent to the sponsor.

Druh

V_souhrn - Souhrnná výzkumná zpráva

CEP obor

—

OECD FORD obor

10401 - Organic chemistry

Projekt

—

Návaznosti

N - Vyzkumna aktivita podporovana z neverejnych zdroju

Rok uplatnění

2023

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Počet stran výsledku

23

Místo vydání

Rybitví

Název nakladatele resp. objednatele

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Centrum polymerních systémů

Verze

—