состав с биоцидными свойствами

Формула изобретения

Состав с биоцидными свойствами, включающий связующее в виде лакокрасочного материала, предназначенного для нанесения на защищаемый материал, и биоцидную добавку, отличающийся тем, что в качестве биоцидной добавки он содержит серебросодержащее органическое соединение, практически не образующее в составе отдельных ионов серебра, имеющие константу диссоциации менее 10^-2 и взятое в количестве 10^-1-10^-12 мас.% в расчете на серебро.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к веществам для получения покрытий с биоцидными свойствами, преимущественно для применения в лакокрасочных материалах, которые могут быть использованы в строительстве, медицине и различных других областях техники.

Известны различные составы с биоцидными свойствами, которые применяются в строительстве и других областях техники, в композицию которых входят различные бактерицидные компоненты.

В настоящее время используются фунгицидные и бактерицидные добавки, большинство из которых очень токсичны.

Механизм действия некоторых биоцидов можно рассмотреть на примере фунгицида "Розон^R 2000 Биоцид", который рекомендуется для борьбы с морскими водорослями, а также бактериями. "Розон^R 2000 Биоцид" имеет ряд преимуществ: легко вводится в состав краски, имеет низкую растворимость в воде. Активным компонентом состава "Розон^R 2000 Биоцид" является 4,5-дихлоро-П-октил-4-изотиазолин-3-он. Однако он быстро разлагается под действием биологических и химических сред, что сокращает время биоцидного воздействия состава. Само же покрытие после его нанесения на какой-либо материал бактерицидных свойств не проявляет.

Другие используемые консерванты также обладают различными недостатками.

Консервант Preventol VPOC 3083 используется для тарного консервирования ЛКМ и представляет собой этиленгликоль-бис-хемиформаль, с содержанием суммарного формальдегида до 45%. Этот консервант рекомендуется как современный состав для пигментных взвесей, дисперсий наполнителей, красок на водной основе, полимерных дисперсий. Вещество разлагается в условиях окружающей среды с выделением формальдегида, имеет резкий специфический запах, ядовито, в покрытии бактерицидных свойств не сохраняет.

Известны биоциды для защиты древесины от плесени, разрушающих и окрашивающих грибов: пентахлор фенолят натрия, сульфат меди, мышьяк, хром, медь, цинк, едкий натрий. Большинство этих биоцидов также являются высокотоксичными соединениями (см. Бабкин О.Э., Аристова Л.И. // Лакокрасочные материалы, 1996, 12, с. 21; Бирюлина Н.Б. Разработка водорастворимого консерванта для древесины на основе солей аммония и исследование его эксплуатационных свойств. Автореферат. Архангельск, 1998 г.).

Известны составы с биоцидными свойствами в которых применяют наночастицы серебра в виде коллоида или ионы серебра, полученные в результате диссоциации солей серебра (см., например, патент РФ 2186810, МПК С 09 D 5/14, 2000).

В промышленности и строительстве используются в качестве биоцидов высокомолекулярные соли полигексаметиленгуанидина (ПГМГ). Препараты ПГМГ удовлетворяют многим требованиям, предъявляемым к биоцидам для водоразбавляемых ЛКМ. Они эффективны против разнообразных микроорганизмов, малотоксичны для теплокровных, нелетучие, хорошо растворяются в воде, не имеют цвета и запаха, устойчивы при хранении, сохраняют в покрытии бактерицидные свойства (см. патент РФ 2131897, МПК С 09 D 5/14, 1999 - ближайший аналог).

Однако при введении солей ПГМГ в ЛКМ возникает проблема их совместимости с различными пленкообразователями, поскольку эти соли растворяются только в воде, в низших спиртах, но не растворяются в органических растворителях, используемых традиционно в рецептурах ЛКМ, что приводит к невозможности их использования в органоразбавляемых, порошковых и радиационно отверждаемых ЛКМ.

Решаемая изобретением задача - повышение качества состава при малых концентрациях бактерицидных добавок и возможность получения различных составов с биоцидными свойствами, в которые может быть введен бактерицидный компонент.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - использование существующих лакокрасочных материалов с проявлением ими новых бактерицидных свойств, создание новых составов с бактерицидными свойствами, обеспечение возможности использования в качестве ЛКМ различных органоразбавляемых, водоразбавляемых, порошковых и т.п., увеличение времени сохранения бактерицидных свойств покрытия, уменьшение содержания бактерицидного компонента в составе при увеличении срока его действия, удешевление состава, экологическая безопасность бактерицидных добавок.

Для решения поставленной задачи состав с биоцидными свойствами, включающий связующее в виде лакокрасочного материала, предназначенного для нанесения на защищаемый материал, и биоцидную добавку, характеризуется тем, что в качестве биоцидной добавки он содержит серебросодержащее органическое соединение, практически не образующее в составе отдельных ионов серебра, имеющее константу диссоциации менее 10^-2 и взятое в количестве 10^-1-10^-12 масс.% в расчете на серебро.

В соответствии с поставленной задачей, а именно - создания многофункциональных покрытий с устойчивыми бактерицидными свойствами поверхности, проведены исследования на наиболее широки используемых известных ЛКМ. Испытывались ЛКМ различного назначения. Было установлено, что ЛКМ с биоцидной добавкой в виде серебросодержащего органического соединения проявляет устойчивые бактерицидные свойства, что позволяет решить поставленную задачу. Менее указанной концентрации вводить нецелесообразно, т.к. наблюдается снижение бактерицидных свойств. Повышение содержания серебра создает дополнительные гарантии устойчивости бактерицидных свойств, однако повышение концентрации выше 10^-1 масс.% экономически нецелесообразно.

В качестве лакокрасочного материала, выполняющего роль связующего, используют как водоразбавляемые так и, например, органоразбавляемые лакокрасочные материалы, такие как алкидные (лаки, эмали), акриловые, меламиноалкидные и другие.

В качестве органических соединений серебра используют, например, органические соли карбоновых кислот (стеараты, пальмитаты и др.), имеющие константу диссоциации менее 10^-2 и практически не образующие свободные (отдельные) ионы серебра. Органические соединения серебра вводят в лакокрасочный материал в виде, например, раствора в органическом растворителе, в частности, уайт-спирите с концентрацией 10^-1-10^-3% или как таковые непосредственно в виде тех или иных органических соединений.

Описываемые составы обладают следующими преимуществами:

- снижение риска существенного изменения структуры биоцидного компонента при хранении состава, ведущего к снижению биоцидной активности ЛКМ, т.к. нет образования большого количества ионов серебра, их восстановления до наночастиц, коагуляции наночастиц и выпадения их в осадок;

- повышение биоцидной активности на поверхности раздела фаз воздух - ЛКМ и ЛКМ - окрашиваемая поверхность при минимальной концентрации серебра за счет адсорбции биоцидного компонента на поверхности раздела фаз;

- повышение биоцидной активности в объеме ЛКМ за счет увеличения количества активных элементов биоцидной добавки (отдельных серебросодержащих молекул) по сравнению с возможным количеством наночастиц серебра, распределенных в объеме ЛКМ при том же количестве серебра в ЛКМ.

Примеры реализации изобретения

Пример 1. Получение ЛКМ с бактерицидными свойствами на основе пентафталевого лака ПФ-53, который представляет собой раствор алкидной (пентафталевой) смолы в органическом растворителе (уайт-спирит) с возможной добавкой сиккатива. В качестве биоцидного компонента использован стеарат серебра CH₃(CH₂)₁₆COOAg, константа диссоциации которого менее 10^-12, который вводится в ЛКМ в виде 0,01% раствора в уайт-спирите. Весовая концентрация стеарата серебра в ЛКМ составляет 10^-4-10^-6% по серебру.

Пример 2. В качестве биоцидного компонента использован пальмитат серебра CH₃(CH₂)₁₄COOAg, константа диссоциации которого менее 10^-12, который вводится в ЛКМ - ПФ-53 в виде 0,01% раствора в уайт-спирите. Весовая концентрация пальмитата серебра в ЛКМ составляет 10^-4-10^-10% по серебру. Испытания подтверждают устойчивые бактерицидные свойства в таких покрытиях.

Наиболее успешно изобретение применимо для создания покрытий (ЛКМ) - красок, лаков, эмалей с бактерицидными свойствами, гарантирующих экологическую безопасность и подавляющих на своей поверхности болезнетворные бактерии широкого ряда инфекций.