Биоцидная лакокрасочная композиция

Биоцидная лакокрасочная композиция

Реферат

Изобретение относится к средствам для дезинфекции и может быть использовано для превентивной пролонгированной дезинфекции помещений с большим скоплением и длительным пребыванием людей: в медицинских учреждениях, на объектах уголовно-исполнительной системы, на эвакопунктах, в помещениях культурно-бытового назначения, в быту, ветеринарии, в пищевой отрасли, торговле, на транспорте.

Известны биоцидные высокомолекулярные гидрофильные соли полигуанидинов - полигексаметиленгуанидина (ПГМГ) и поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) (ПДДГ) - с гидрофильными минеральными и органическими кислотами

где n=5-70; A - кислотный остаток соляной, фосфорной, глюконовой и других гидрофильных кислот (пат. РФ 2039735, кл. С07С 279/02, 1993 г., пат. РФ №2137785, кл. С07С 279/02, 1998 г.).

Гидрофильные соли полигуанидинов эффективны против грамположительных и грамотрицательных бактерий (включая микобактерии туберкулеза); одновременно воздействуют на аэробную и анаэробную микрофлору; вирусы, дерматофиты, плесневые, дрожжеподобные дереворазрушающие и деревоокрашивающие грибы; в водной среде эффективно подавляют нежелательную микрофлору и водоросли.

Гидрофильные соли ПГ хорошо растворимы в воде; их разбавленные водные растворы используют в качестве дезинфицирующих средств (Биопаг, Фосфопаг, Экосепт и др.), а также в качестве биоцидных добавок в воду (питьевую, плавательные бассейны, сточные воды), цемент, бумагу, лакокрасочные материалы. Однако гидрофильные соли ПГ плохо совмещаются с неводными, органорастворимым системами, в частности лакокрасочными материалами, поскольку не растворимы ни в одном органическом растворителе.

Сложная санитарно-эпидемиологическая обстановка, сложившаяся в некоторых регионах России, требует создания принципиально новых дезинфекционных средств, способных обеспечить профилактическую пролонгированную защиту помещений от распространения инфекционных заболеваний, передаваемых воздушно-капельным путем.

Известны лакокрасочные композиции, в которых в качестве биоцидной добавки в органорастворимый лак используют основания полигуанидинов, которые, в отличие от гидрофильных солей полигуанидинов, растворяются в одном органическом растворителе - этиловом спирте. Для получения биоцидного лака раствор основания полигуанидина в этиловом спирте (биоцидная добавка) смешивают с раствором хлорсодержащего полимера (пленкообразующее) в ароматическом растворителе (толуол или нефрас).

Известны лакокрасочные композиции, которые в качестве пленкообразующей основы и сшивающего агента содержат хлорсодержащий полимер, а в качестве биоцидной добавки - основание ПГ. Биоцидная лакокрасочная композиция (пат. РФ 2169163, 1999 г., С09D 123/28; БИ №17, 2001 г.) предназначена для строительно-ремонтных работ и дополнительно содержит активный пигмент и карбоновую кислоту (пат. РФ 2254144, 2003 г., С09D 123/28, БИ №17, 2005 г.). Биоцидная композиция предназначена для использования в качестве дезинфицирующего средства пролонгированного действия и дополнительно содержит хлорированный поливинилхлорид.

Недостатком известных композиций является использование смеси двух растворителей, что отрицательно сказывается на стабильности лакокрасочных материалов и качестве лакокрасочных покрытий, поскольку каждый из растворителей является осадителем для второго полимера. Кроме того, в лакокрасочной промышленности нежелательно использование этилового спирта.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является биоцидная краска БИОКРАПАГ, включающая пленкообразующую основу в виде лакокрасочного материала и биоцидную добавку (пат. №2131897, кл. С09D 5/14, 1998 г.). В качестве пленкообразующей основы используют как водорастворимые, так и органорастворимые лакокрасочные материалы: масляные краски, силикатные краски, эмали на основе природных и синтетических смол - алкидные, меламино-алкидные эмали, водно-дисперсионные лакокрасочные материалы (на основе поливинилацетата и др.), представляющие собой суспензии пигментов с наполнителями и целевыми добавками в сочетании с пленкообразующей основой.

В качестве биоцидной добавки к краскам используют гидрофильное основание ПГМГ или гидрофильную соль ПГМГ, чаще всего хлорид или фосфат. Бактерицидная краска БИОКРАПАГ обладает широким спектром биоцидного действия: бактерицидным, вирулицидным, фунгицидным, спороцидным и альгицидным, и может быть использована для нанесения покрытий, обладающих бактерицидными свойствами, на металлические и неметаллические (бетонные, кирпичные и керамические) поверхности изделий и конструкций.

Недостатком известной лакокрасочной композиции является плохая совместимость используемых в качестве биоцидной добавки гидрофильных, водорастворимых солей и оснований полигуанидинов с гидрофобными, органорастворимыми пленкообразующими. В результате затрудняется процесс производства лакокрасочной композиции, ухудшается ее стабильность, а также качество лакокрасочного покрытия.

Техническая задача решается тем, что биоцидная лакокрасочная композиция, включающая пленкообразующее в виде лакокрасочного материала и биоцидную добавку, в качестве биоцидной добавки содержит гидрофобную органорастворимую соль полигексаметиленгуанидина или поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), кроме олеата полигексаметиленгуанидина, при следующем соотношении компонентов в мас.%:

пленкообразующее в виде лакокрасочного материала	92,5-98,5
биоцидная добавка	1,5-7,5

В биоцидной лакокрасочной композиции в качестве органорастворимой соли полигуанидина используют соль олеиновой, или ундециленовой, или пеларгоновой кислоты.

В качестве пленкообразующей основы лакокрасочного материала биоцидная лакокрасочная композиция содержит растворы природных или синтетических олигомеров или полимеров в органическом растворителе.

В качестве синтетических полимеров биоцидная лакокрасочная композиция содержит алкидный лак или хлорсодержащие полимеры.

В качестве природных олигомеров и полимеров биоцидная лакокрасочная композиция содержит льняное масло или олифу.

В биоцидной лакокрасочной композиции в составе пленкообразующей основы лакокрасочного материала используют суспензию пигментов с наполнителем и целевыми добавками.

Биоцидная добавка, применяемая в композиции, легко совмещается с гидрофобным пленкообразующим через общий органический растворитель. При этом облегчается процесс приготовления биоцидной лакокрасочной композиции, отсутствует расслоение, улучшается однородность лакокрасочного покрытия. При получении биоцидного лака на основе хлорсульфированного полиэтилена использование гидрофобной органорастворимой добавки исключает необходимость использования этилового спирта.

Для получения биоцидной добавки сначала приготовляют основание полигуанидина дегидрохлорированием гидрохлорида полигуанидина в водном растворе в присутствии едкого натра. Затем полученное основание полигуанидина нейтрализуют гидрофобной высшей органической кислотой: олеиновой, ундециленовой, пеларгоновой.

Гидрофобные соли полигуанидинов растворяются в органических растворителях, традиционно используемых в лакокрасочной промышленности: нефрасе, уайт-спирите, этилцеллозольве и др. Из раствора они образуют антимикробные полимерные пленки, на поверхности которых быстро инактивируются бактерии и грибы. Однако растворы этих солей нельзя использовать в качестве биоцидного лака или дезинфицирующего средства, так как образующиеся из них пленки окрашены в темно-коричневый цвет и обладают низкой механической прочностью (табл.1.).

Как видно из табл.1, биоцидные лакокрасочные композиции образуют более прочные и эластичные пленки, чем гидрофобные соли полигуанидинов. Покрытия обладают хорошей адгезией к различным поверхностям (бетону, древесине, в том числе окрашенной масляной краской, кафельной плитке и др.).

Биоцидные свойства лакокрасочных покрытий в условиях, имитирующих контаминацию поверхности микроорганизмами из воздуха, изучали методом «смывов» [Методы испытаний дезинфекционных средств для оценки их безопасности и эффективности, М., 1998 г., ч.2]. В качестве тест-микроорганизмов использовали тест-культуры грамотрицательных бактерий P.aeruginosa, грамположительных бактерий S.aureus, спор B.pumilus, плесневого гриба A.niger в физиологическом растворе. Для нейтрализации препаратов применяли универсальный нейтрализатор, содержащий твин 80, сапонин, гистидин, цистеин, воду питьевую (по другой методике нейтрализатор включал сульфанол и 0,5% молока). На пластину с изучаемой полимерной пленкой и контрольную пластину наносили по 0,5 мл суспензии тест-микроорганизма, содержащей 2×10⁸ микробных клеток/мл, и выдерживали в течение 1 часа. Далее с экспериментальной и контрольной поверхностей брали смывы стерильной марлевой салфеткой, смоченной стерильным раствором нейтрализатора. Салфетки помещали в пробирки с бусами, содержащие 10 мл нейтрализатора, и в течение 10 мин встряхивали в шейкере. Затем по 0,2 мл смывной жидкости сеяли на чашки Петри на твердую питательную среду (мясо-пептонный или казеиновый агар). Чашки Петри помещали в термостат и инкубировали в течение 24 часов при температуре 37°С. Затем производили подсчет выросших колоний в опытном и контрольном образцах; эффективность покрытия рассчитывали в % по отношению к контролю.

В табл.2 показано, что на поверхности лакокрасочного покрытия все тест-микроорганизмы полностью инактивируются в течение 1 часа. Высокая эффективность покрытия сохраняется при многократной повторной контаминации поверхности микроорганизмами, при использовании высохшей культуры, а также в присутствии белковой нагрузки. При нанесении препарата на поверхности, пораженные плесневыми грибами, развитие последних под покрытием приостанавливается. Антимикробное действие покрытия сохраняется в течение по крайней мере 20 месяцев со дня нанесения. На протяжении этого срока в помещении, стены которого обработаны препаратом, не требуется проведения дополнительных дезинфекционных мероприятий; стены можно мыть водой. Использование биоцидной лакокрасочной композиции в качестве дезинфекционного средства позволит проводить превентивную, пролонгированную дезинфекцию помещений, экономить дезинфекционные средства, уменьшить вероятность распространения инфекционных заболеваний.

При содержании в составе лакокрасочной композиции биоцидной добавки менее 1,5% снижаются биоцидные свойства краски. При содержании в композиции биоцидной добавки более 7,5% увеличивается стоимость краски и ухудшаются ее технологические свойства.

Для приготовления биоцидного лака 5%-ный раствор гидрофобной соли полигуанидина (биоцидная добавка) в нефрасе добавляют к 5%-ному раствору хлорсульфированного полиэтилена (пленкообразующее) в нефрасе и тщательно перемешивают.

Биоцидную краску готовят следующим образом: компоненты, составляющие лакокрасочную основу, и биоцидную добавку перемешивают, подготовленную смесь диспергируют на лакокрасочном оборудовании. Полученную мелкодисперсную смесь смешивают с целевыми добавками и пленкообразующим.

Примеры конкретного приготовления биоцидных лакокрасочных композиций

Пример 1. Биоцидный лак на основе хлорсульфированного полиэтилена и олеата ПДДГ.

Хлорсульфированный полиэтилен ХСПЭ-20	3
Олеат ПДДГ	2
Нефрас А 130/150	до 100 мас.%

Пример 2. Биоцидный лак на основе хлорсульфированного полиэтилена и ундециленовой соли ПГМГ.

Хлорсульфированный полиэтилен ХСПЭ-20	3,5
Ундециленовая соль ПГМГ	1,5
Нефрас А 130/150	до 100 мас.%

Пример 3. Биоцидная краска на основе алкидного лака и олеата ПДДГ.

Краска ПФ-115 красная по ГОСТ 6465-76:

Диоксид титана	8,05
Крон свинцовый	1,26
Пигмент алый концентрированный	8,05
Лак ПФ-060	65,2
Сиккатив ЖК-1	4,7
Олеат ПДДГ	7,2
Уайт-спирит	до 100 мас.%

Пример 4. Биоцидная краска на основе алкидного лака и пеларгоновой соли ПГМГ.

ПФ-115 красная по ГОСТ 6465-76:

Диоксид титана	8,4
Крон свинцовый	1,32
Пигмент алый концентрированный	8,4
Лак ПФ-060	68,1
Сиккатив ЖК-1 п/ф	4,87
Пеларгоновая соль ПГМГ	7,0
Уайт-спирит	до 100 мас.%

Пример 5. Биоцидная краска на основе олифы и пеларгоновой соли ПДДГ.

Краска МА-15, белая по ГОСТ 10503-71:

Белила цинковые	16,74
Барит	20,46
Пеларгоновая соль ПДДГ	7,0
Олифа	до 100 мас.%

Пример 6. Биоцидная краска на основе алкидного лака и пеларгоновой соли ПГМГ.

Краска ПФ-234 желто-коричневая по ТУ-6-10-822-84:

Охра	20,46
Красный железоокисный пигмент	0,42
Крон свинцовый желтый пигмент	0,46
Диоксид титана	0,42
Окись цинка	1,21
Сиккатив НФ-1	1,86
Лак ПФ-060	63,2
Пеларгоновая соль ПГМГ	6,0
Уайт-спирит	до 100 мас.%

Таблица 1
Физико-химические характеристики пленок олеата ПГМГ и биоцидного лака на основе хлорсульфированного полиэтилена и олеата ПГМГ
Показатель	Пленка олеата ПГМГ	Пленка биоцидного лака по примеру 1
Цвет пленки	Темно-коричневая	Бесцветная
Температура стеклования, °С	0	0
Разрывная прочность пленки, МПа	0,2	1,0
Относительная деформация, %	18	480
Модуль эластичности, МПа	2,3	2,7
Адгезия, балл (по ГОСТ 15140, разд. 2)	1	1
Таблица 2
Эффективность лакокрасочных покрытий по примерам 1-7, % (исходная концентрация бактерий и грибов 5×106, спор 5×104; время контакта 1 час; контроль - хлорсульфированный полиэтилен)
Тест-микроорганизм	1	2	3	4	5	6	7	Контроль
Р. aeruginosa	100	100	99,81	100	100	100	99,36	0
S.aureus	100	100	100	100	100	100	100	0
B.Pumilus	100	100	100	99,18	100	100	100	0
A. niger	100	100	100	100	100	100	100	0

1. Биоцидная лакокрасочная композиция, включающая пленкообразующее в виде лакокрасочного материала и биоцидную добавку, отличающаяся тем, что в качестве биоцидной добавки она содержит гидрофобную органорастворимую соль полигексаметиленгуанидина или поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), кроме олеата полигексаметиленгуанидина, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пленкообразующее в виде лакокрасочного материала	92,5-98,5
Биоцидная добавка	1,5-7,5

2. Биоцидная лакокрасочная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пленкообразующей основы лакокрасочного материала она содержит растворы природных или синтетических олигомеров или полимеров в органическом растворителе.

3. Биоцидная лакокрасочная композиция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве пленкообразующей основы лакокрасочного материала она содержит хлорсодержащие полимеры.

4. Биоцидная лакокрасочная композиция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве пленкообразующей основы лакокрасочного материала она содержит алкидный лак.

5. Биоцидная лакокрасочная композиция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве пленкообразующей основы лакокрасочного материала она содержит льняное масло или олифу.

6. Биоцидная лакокрасочная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в составе пленкообразующей основы лакокрасочного материала используют суспензию пигментов с наполнителем и целевыми добавками.