CC BY
23
Наталья Винидиктова
научный сотрудник Института механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси
Ольга Ермолович
младший научный сотрудник Института механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси
Инсектицидные полиэтиленовые пленки и биоцидные полиэфирные волокна
На современном этапе развития материаловедения все более широкое распространение получают полимерные материалы многофункционального назначения. Это инсектицидные и биоцидные пластики, инициирующие химические воздействия на жизнедеятельность бактерий, микроскопических грибов, растений, а также на продукты биологического происхождения. Такие материалы, как правило, содержат в качестве функциональных компонентов биологически активные вещества (БАВ). Последние, высвобождаясь из полимерной матрицы, поступают к биологическому объекту и изменяют кинетику биохимических реакций, определяющих интенсивность и направленность метаболизма. Принцип функционирования аналитических и диагностических средств на основе биохимически активных материалов состоит в избирательном взаимодействии БАВ, иммобилизованных на полимерном носителе, с целевыми компонентами биологических сред.
Проблемы защиты сырья и материалов от биоповреждений, вызываемых насекомыми-вредителями, всегда были объектом внимания служб и организаций, обеспечивающих ресурсосбережение и занятых хранением изделий на складах. Насекомые наносят вред не только промышленной продукции из материалов, являющихся источником энергии для микроорганизмов и насекомых. Часто подвергаются серьезному повреждению и практически полному уничтожению даже несъедобные для них изделия. Приносимый насекомыми, например молью, урон заключается не только в уничтожении материала, но и в его загрязнении сброшенными при линьке шкурками, паутинными гнездами и т.п. В отличие от многих вредителей, моль способна к массовому и круглогодичному размножению. Этому способствует наличие в складских помещениях достаточного количества питательного субстрата и благоприятные температурные условия.
Традиционно борьбу с насекомыми проводят физико-механическими и химическими методами. В числе первых — механическая
очистка сырья и полуфабрикатов, просушивание или промораживание складов и хранящихся в них материалов и др. Вторая группа включает опыление, опрыскивание инсектицидами, фумигацию (обработку газообразными ядами) помещений, сырья, материалов и готовых изделий. Эти методы являются достаточно трудоемкими, требуют привлечения специалистов санитарной службы и соблюдения мер предосторожности при обращении с ядами. Полимерные материалы, которые содержат химические вещества, отпугивающие либо вызывающие гибель вредных насекомых или микроорганизмов, являются новым высокоэффективным средством защиты промышленной продукции от биоповреждений.
В Институте механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси разработаны новые технологии получения биохимически активных материалов — инсектицидные полиэтиленовые пленки и биоцидные полиэтилентерефталатные (ПЭТФ) волокна.
Инсектицидная пленка предназначена для упаковки кератинсо-держащей продукции (шерстяных тканей, меха, ковров, одежды, пушно-меховых полуфабрикатов и изделий, утепленной обуви, мебели и др.) и их защиты от порчи насекомыми (молью, кожеедом, мебельным точильщиком и др.). Деформационно-прочностные и барьерные характеристики пленок сочетаются с высокой инсектицидной активностью. В качестве базового полимера для изготовления инсектицидной пленки использован многотоннажный, высокотехнологичный и относительно дешевый полиэтилен высокого давления (ПЭВД, ГОСТ 16337) производства ОАО «Полимир». В качестве модифицирующих антимольных добавок выбраны инсектициды из класса пиретроидов двух марок — перметрин и ципер-метрин (производства фирмы ICI, США). Они образуют термодинамически совместимые однофазные смеси с пластификатором ПЭВД, стабильные при комнатной и повышенных температурах.
Результаты измерений физико-механических характеристик инсектицидных полиэтиленовых пленок, изготовленных методом экструзии с
№7(41)_2006 НАУКА И ИННОВАЦИИ
71
раздувом и модифицированных путем одностороннего введения пи-ретроидов в полимерный рукав, представлены в табл. 1.
Таблица 1. Физико-механические характеристики инсектицидных пленок
№ Наименование показателей Показатели
п/п БВПЭТФ ПЭТФ волокна
1 Линейная плотность элементарного волокна, текс 0,171 0,171
2 Удельная разрывная нагрузка элементарного волокна, гс/текс 43,9 48,2
3 4 Удлинение волокна при разрыве, % Сорбция дисперсного красителя, мг/г 15,2 28,5 15,9 23,0
Согласно полученным данным, введение в пленку инсектицидов из класса пиретроидов не оказывает значительного влияния на ее прочностные характеристики.
Санитарно-химические исследования упаковочных инсектицидных пленок подтвердили возможность их использования в контакте с кожей рук человека (заключение № 0115/5724 08-02 Республиканского научно-практического центра гигиены). Одориметрические показатели пленки, определенные по пятибальной шкале Р. Райта, представлены в табл. 2.
Таблица 2. Наличие в образцах инсектицидных пленок запаха и его интенсивность
Образец Характеристика запаха ИДЕИ
Пленка с перметрином отсутствует 0
Пленка с циперметрином отсутствует 0
Пленка с синергической смесью пиретроидов отсутствует 0
Гигиенический норматив отсутствует 2
В результате исследований установлено, что изучаемые образцы пленок не имеют постороннего запаха (0 баллов). При проведении токсикологических экспериментов трехкратные аппликации водных вытяжек из инсектицидных пленок помещали на выстриженные участки кожи (площадь — 16 см2) на спинах белых крыс. Вытяжки не вызывали у животных внешних признаков интоксикации и раздражения кожных покровов. В период наблюдений поведение подопытных крыс не отличалось от контрольных.
Биоцидные полиэтилентерефталатные волокна (БВ ПЭТФ) предназначены для введения в состав текстильной продукции из натурального сырья (хлопок, лен, шерсть, шелк и др.) с целью повышения их эксплуатационных характеристик (несминаемость, износостойкость, прочность) и защитных свойств (устойчивость к биоповреждениям микроорганизмами, подавление роста патогенных бактерий). Основными требованиями к антимикробным волокнам являются: отсутствие общетоксического, аллергенного и раздражающего действия на кожу человека, устойчивость к
Биоцидные полиэтилентерефталатные волокна
воздействию света и температуры, способность сохранять антимикробные свойства на протяжении длительной эксплуатации изделий, включающей многократные стирки. Исходным материалом БВ ПЭТФ является ПЭТФ волокно ОАО «Могилевхимволокно» номинальной линейной плотности 0,6—1,7 текс (ТУ 6-13-0204077-92-88). В качестве модифицирующих бактерицидных составов использовали водный раствор триклозана (фирма ^етк^агта, Австрия) и неонола АФ 9-10. Сравнительные характеристики экспериментальных БВ ПЭТФ и ПЭТФ волокон, не модифицированных бактерицидным составом, одинаковой линейной плотности, изготовленных на опытной промышленной линии ОАО «Могилевхимволокно», представлены в табл. 3.
Таблица 3. Показатели биоцидных ПЭТФ волокон и стандартных (не модифицированных) ПЭТФ волокон линейной плотности 0,17 текс
Пр >едел Относи тельное Удельная
Материал ЯЕЯ удрлаизнр зние при ыве, % прочность сварного
Вдоль ¡¡Поперек Вдоль Поперек шва, Н/см
ПЭВД/ перметрин 13,33 9,72 933 990 8,2
ПЭВД/ циперметрин 10,66 9,33 466 867 9,8
ПЭВД/ перметрин/ 12,45 10,88 520 887 7,5
циперметрин
Данные свидетельствуют о том, что ПЭТФ волокна, модифицированные антимикробрым составом, по своим характеристикам не уступают стандартным (немодифицированным) ПЭТФ волокнам такой же линейной плотности, а по некоторым, возможно, и превосходят. Так, на БВ ПЭТФ повысилась сорбция дисперсного красителя (табл. 3). Лабораторные испытания БВ ПЭТФ на устойчивость антимикробных свойств к стиркам показали, что биохимическая активность волокон сохраняется после 60 стирок.
Обобщая представленные данные, можно утверждать, что разработанные биохимически активные полимерные материалы, инсектицидные полимерные пленки, биоцидные полиэтилентерефталатные волокна и технологии их производства являются конкурентоспособными и не имеют аналогов на территории СНГ.
72
НАУКА И ИННОВАЦИИ №7(41)_2006
