CC BY
365
УДК 667.646.42
ЗАЩИТА ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПОКРЫТИЙ ОТ
БИОПОВРЕЖДЕНИЙ
PROTECTION OF PAINTS AND COATINGS FROM BIODETERIORATION
Азанова Н.А.,Чижова М.А. (Лф СибГТУ, г. Лесосибирск, РФ) Azanova N.A., Chizhova M.A. (LFSibGTY, g. Lesosibirsk, Russia)
Рассмотрены вопросы по защите лакокрасочных материалов
Discuss the issues related to the protection of paintwork materials
Ключевые слова: Лакокрасочные материалы, покрытия, биоповреждения
Key words: Paints, coatings, biodeterioration
ЛКМ и покрытия (Пк) в процессе эксплуатации подвергаются повреждениям, вызываемым различными микроорганизмами, так как многие компоненты материалов используются микробами в качестве источников питания. Наибольшее разрушение оказывают бактерии и микроскопические грибы.
В настоящий момент практически нет абсолютно биостойких ЛКМ и Пк. В зависимости от их химического состава и структуры можно говорить лишь о более или менее устойчивых к биоповреждениям композициях. Одним из эффективных способов защиты материалов от биоповреждений является введение в их состав различных биоцидных добавок.
Для защиты ЛКМ и Пк используют биоциды двух групп: тарные консерванты для защиты сырья и ЛКМ от биоразложения и соединения, придающие устойчивость к действию биологически активных сред непосредственно лакокрасочным Пк.
Биоциды, используемые для защиты ЛКМ в процессе производства, должны удовлетворять ряду технических требований: сохранять биоцидную активность в широком диапазоне температур рН в течение длительного времени, быть экологически безопасными и совместимыми с различными ЛКМ не изменять цвет защищаемого продукта, его физико-химические и технологические свойства, не ухудшать качества Пк [1-5].
Для защиты ЛКМ от микробиологического повреждения рекомендованы органические соединения ртути, олова, производные фенола и другие соединения. Ртутные препараты в последнее время применяются ограниченно ввиду их токсичности для людей. Из производных фенола наиболее широко используют о-фенилфенол, пентахлорфенол и 2,3,4,6-тетрахлорфенол, а также натриевые соли о-фенилфенола и пентахлорфенола. Производные фенола эффективны при концентрациях 0,5-0,6, о-фенилфенол - 0,15-0,25% от массы нелетучих веществ ЛКМ [2].
За рубежом для предохранения ЛКМ от микробиологических повреждений применяют бензилбромоктан (Мербак-35) и 3-метил-4-хлорфенол [1]. Бензилбромоктан рекомендуется использовать в водно-дисперсионных ЛКМ на основе поливинилацетата (60г/100л краски), акрилатов, акрилвиниловых сополимеров и акриловых полиацетатных ЛКМ, модифицированных алкид-ными олигомерами (120г/100 л краски). Этот биоцид подавляет рост микро-
организмов как в кислой, так и в щелочной среде, не ухудшая качества образующихся Пк. Считают, что использование бензилбромоктана дает возможность отказаться от применения соединений ртути, олова, мышьяка. 3-метил-4-хлорфенол и его натриевая соль-соединения, хорошо растворяющиеся, рекомендуются для защиты клеевых красок, содержащих производные целлюлозы, в концентрации 0,3-0,4%, для казеиновых красок - 0,2-0,3% (по массе). В водно-дисперсионные ЛКМ препарат вводят в количестве 0,15-0,35% (по массе) в зависимости от их состава. При использовании этого биоцида в виде натриевой соли концентрацию увеличивают до 6,0% (по массе).
Интересным биоцидом для ЛКМ является скан М-8 (2-н-октил-4-изотиазолинол-3). Он малотоксичен, устойчив к повышенной влажности, разрушается в почве и не загрязняет ее. При концентрации в рецептуре ЛКМ 0,4% (по массе) сохраняет биоцидное действие в течение двух лет. В краски, содержащие 5% оксида цинка, достаточно вводить 0,1 -0,2% скана М-8 [6].
Другим перспективным биоцидом считают довицил С-13 - препарат на основе 2,3,5,6-тетрахлор-4-(метилсульфонил) пиридина. Он обладает фунги-цидными и бактерицидными свойствами, безопасен для людей и окружающей среды. Довицил С-13 в количестве 0,5-1% (по массе) вводят в масляные и ла-тексные краски, рекомендуемые в США для окрашивания холодильников-хранилищ, для использования на хлебопекарных, мясомолочных и других предприятиях пищевой промышленности, в лечебных и детских учреждениях. Срок защитного действия ЛКМ - не менее двух лет [7].
Консерванты на основе сочетания различных химических веществ выпускает фирма Acima, недавно вошедшая в корпорацию Rohm & Haas. Такие продукты содержат от двух до пяти различных химических соединений, в частности изотиазолоны - вещества, обладающие очень широким спектром антимикробного действия. Эти соединения входят в рецептуры многих консервантов, выпускаемых ранее под торговой маркой Metatin (Metatin GT, Metatin GTF, Metatin K 521, Metatin K 605 и др.), а в настоящее время - под маркой Росима. Широко известен на рынке консервант, не содержащий формальдегида, - Metatin К 520. Он обладает эффективным бактирицидным и фунги-цидным действием и используется в составе красок на водной основе при концентрации 0,05-0,3% (по массе), предотвращает рост устойчивых видов микроорганизмов и имеет очень благоприятные токсикологические показатели [5].
Всеми вышеперечисленными свойствами обладают и другие биоциды, содержащие производные изотиазолинола:
• микробиоцид Катон LXE, предназначенный для использования в качестве тарного консерванта в концентрации 0,1-0,4% (по массе) для широкого ассортимента воднодисперсионных клеев;
• внутритарный консервант Merlag K 9N, рекомендуемый для водорастворимых дисперсий, красок, адгезивов, замазок в концентрации 0,05-0,3% (по массе) ЛКМ;
• Парметол А 26-консервант для продуктов на водной основе (краски,
строительные растворы, герметики, клеи, дисперсии, средства для очистки). Рекомендуемые концентрации для применения 0,03-0,3%. Индивидуальная концентрация для каждого продукта зависит от сырья и состояния производственной гигиены и подбирается экспериментальным путем.
Вышеназванная фирма Acima выпускает также большой набор биоцидов на основе ^замещенного изомерического кетотиазола под торговой маркой Traetеx, которые применяют в рецептурах пигментированных ЛКМ для древесины. Например, Traetex 243 в концентрации 1,5-3,0% (по массе) от общей рецептуры придает водно-дисперсионным материалам устойчивость при хранении и может использоваться как тарный консервант.
Консервантом для водно-дисперсионных ЛКМ может служить также препарат фирмы Bayer-Preventol CR, действующим веществом которого является 2-тиоцианометилтиобензтиазол.
В отечественной практике для придания стойкости к микроорганизмам Пк, используемым на предприятиях пищевой промышленности, рекомендуется вводить 8-оксихинолин: в эмаль ПФ-115-0,025% (по массе), в МЦ-25-0,1% (по массе) [8]. Для повышения биостойкости и долговечности Пк на основе эмали ПФ-115 можно также добавлять гидрофобизирующую жидкоть ГКЖ-94 в виде раствора в уайт-спирте и серно-кислую медь [9].
Дезинфицирующее средство Биор-1, действующим веществом которого является полигексаметиленгуанидингидрохлорид, рекомендуется в качестве антимикробной добавки концентрации 0,5-1,0% в водные красящие составы и побелку, применяемые в различных отраслях пищевой промышленности.
Грибостойкие свойства акриловой эмульсии Акрэмос-804 придает введение в нее оловоорганического полимера АБП-40 (0,1-1,0%) или биоцида "Вупротек" (0,5-2,0%). Бактериостойкость акриловые эмульсии приобретают после введения в них состав монохлоромина (0,5%), борной кислоты (0,5-1,0%) и полигексаметиленгуаниндинфосфита (0,1%). Для защиты акриловой композиции "Штрих" от биодеструкции в ее состав рекомендуется вводить следующие биоциды: борная кислоты - 0,5-1,0%, натрий фтористый -2,0%, этоний - 0,5-1,0%, метасиликат нитрия - 1,0%, перемин - 0,1-0,5% [11].
Защита от биоповреждений лакокрасочных Пк обеспечивается прежде всего применением грибостойких композиций, для создания которых чаще всего используют добавку специальных фунгицидов. При этом следует отметить, что на активность фунгицида влияют многие факторы, в том числе материал подложки, состав ЛКМ, температура его сушки, условия эксплуатации Пк, особенности жизнедеятельности микроорганизмов, его поражающих, их способность к адаптации, свойства самого фунгицида (растворимость в воде, термостойкость) и т.д. Выбор фунгицидов для каждого тика Пк может быть сделан только после тщательной проверки эффективности различных соединений в условиях, максимально приближенных к натурным [11-13].
Защитно-декоративные и электроизоляционные Пк, содержащие биоциды, рекомендованы для использования в некоторых радиоэлектронной аппаратуры, опытно-механических и других приборах, особенно в странах с тропическим климатом. ЛКМ, содержащие добавки антисептиков, применяют для
окрашивания помещений с повышенной влажностью и температурой (бассейны, бани, некоторые предприятия пищевой промышленности и др.) [2,14].
Для Пк общего назначения, предназначенных для наружного и внутреннего применения, в составе ЛКМ можно использовать следующие биоциды:
• неорганические пигменты - оксид цинка, оксид меди, метаборат бария, уранитрат, сулема, борная кислота, натрий фтористый, метасиликат натрия [1, 10, 15-18];
• металлорганические соединения - комплекс этилен-бис-дитиокарбамата цинка с 2-метоксикарбониламинобензимидазолом (биоцин) в количестве 3-5%, алюминиевые соли акриловой кислоты - 0,03 - 1,0%, фенилмеркур-ацетат - 0,1 - 1,0%, фенилмеркуролеат, фенилдодецилсукцинат ртути, бис-(феноксарсин-10-ил)оксид (оксофин) - 3,0-15,0%, 10-хлорфеноксарсин(хлофин) - 3,0 - 15,0%, гексабутилдистаннооксан - до 20%, трибутилстаннилметакрилат (АБП-40) - 2,0%-3,0%, политрибутилоло-воакрилат (АБП-100) - 1,0-5,0%, трифенилгидроксистаннат - 1,0-2,0%, три-бутилоловооксид, триалкилолово, трибутилстаннильные производные N-фталил-замещенных аминокислот и дипептидов - 0,1-3,0%, N- трибутил-станнилимиды [10, 16, 17, 19], цибоз (цинковая соль диметилдитиокарбамата) и каптакс (цинковая соль 2-меркаптобензтиазола), цинкосодержащие сополимеры [15], металлорганические соединения общей формулы Rn М-ЭС14 (M=Hg, Sn, Pb; Э=Б1, Sn) [18,20].
Из рассмотренных добавок чаще всего в качестве биоцидов применяют полимерные оловоорганические соединения, так как они обладают уникальным свойствой - отсутствием толерантности к ним микроорганизмов и не представляют опасности для окружающей среды;
• органические соединения - салициланилид, бромэтан, n-нитрофенол, тетра- и пентахлорфенол - 0,5-5,0%; фталан (трихлорметилтиофталимид) -0,25-1,0%; тетраметилтиурамдисульфид - 0,5-3,0%; n-толуолсульфамид, замещенные гуанидины - 0,25-5,0%; функционально замещенные пиридины -0,01 -2,0%; n-толилдийодометилсульфон, n-хлорфенилдийодометилсульфон, соли аминопиримидина с замещенным атомом кислорода, 1,2-дибром-2,4-дицианобутан - 0,03-0,07%; тетра-хлор-4-сульфометилпиридин, хлорацетимид, 1,2-дибром-2-циано-2-(арил)этан (пропан), диамиды имидазолилтиофосфоновой кислоты, амино- и галоидные производные 1,4-нафтохинона и нафталинона, N-изобутиланилин, 4,5-дихлорсалициланилид - 5,0-7,0%; пентахлорфениллаурат - 1,0 - 2,0; гексаметилендигуанидиндиндигидрохлорид - 3,0%; полигексаметиленгуа-нидингидрохлорид - 5,0%; 4,5,6-трихлорбензоксазолинон (трилан) - 0,5-5,0%; №(трихлорметилтио)-1,2,5,6-тетрагидрофталимид "каптан" - 0,2-1,0; 1,1,5 -трихлор-1,2-гексилрезорцин(бромэтан) - 5,0%; гексилрезорцин, акролеин, бензимидазол, циремедин, Troysan Polyphase AF3 - 0,2 - 4,0%, Troy - 0,6 - 2,4%, смесь 2-бромметилглютаронинттрила и метиленбистиоцианата, галогенни-трополиалкиленгуанидины [1,2,10,16,17], галогеннитростиролы и бензили-деннитротиолен-1,1-диоксиды [19], органические автокомплексы [19], диа-рилсульфоны и диарилсульфид, гидол (действующее вещество -
1,3-диметилол-5,5-диметилгидантоин) и некоторые другие.
Список использованных источников
1. Ильичев В.Д и др. Экологические основы защиты от биоповреждений. -М.: Наука, 1985. -175 с.
2. Биоповреждения: Учебн. пособие для биолог.спец.вузов / Под ред. В.Д. Ильичева. -М.: Высш. шк., 1987. -352 с.
3. Герасименко А.А. Защита от коррозии, старения и биоповреждений. -М.: Машиностроение, 1987. -668 с.
4. Неустроева Н.Р. и др. Новые биоциды и перспективы их использования//Сб.матер. III Всеросс.науч.-практ.конф. "Экологические проблемы биодеградации промышленных, страительных материалов и отходов производств". -Пенза, 2000. -С. 183.
5. Беликов О.Е., Бычков А.А. ЛКМ. -2000. -№12. -С.-11.
6. Scott J.D., Dickert A.D. Am. Paint J.1972. V.56. P. 66-74.
7. Hart S. Paint and Varnish Prod. 1972. V.62. №10. P. 67-69.
8. Литвиенко С.Н. и др. Подбор антимикробных присадок для лакокрасочных материалов и систем покрытий, используемых в пищевом машиностроении // Биологические повреждения строительных и промышленных материалов. -Киев, 1987.- С. 67-68.
9. Яскелявичус Б. Ю. и др. Применение способа гидрофобизации для повышения стойкости покрытий к поражению микроскопическими грибами // Химические средства защиты от биокоррозии. -Уфа, 1980. -С. 23-25.
10. Смирнова О.Н. и др. Определение устойчивости акриловых эмульсий и материалов на их основе к воздействию микроорганизмов и поиск средств защиты от биокоррозии // Тез. докл. конф. «Биоповреждения в промышленности». Ч.1. -Пенза, 1994. -С. 28-30.
11. Лисина-Кулик Е.С., Тюрчин Б.Ф. ЛКМ. -1972. -№5. -С. 38-41.
12. Gard K. L., Jain Kamal K., Mishra A.K. Sci. Total Envizon. 1995. V. 167. P. 255-271.
13. Иващенко Ю.Г. и др. О некоторых задачах обеспечения биологического сопротивления конструктивных элементов зданий архитектурно-культурного наследия // Сб. статей V Междунар. науч.-практ. конф. «Современные проблемы биологических повреждений материалов». -Пенза, 2002. -С. 24-26.
14. Тарасова Н.А. и др. Исследование микодеструкции лакокрасочных материалов, применяемых на предприятиях продовольственного комплекса // Тез. докл. конф. «Биоповреждения в промышленности» Ч. 1. -Пенза, 1994. -С. 30-31.
15. Бочаров Б.В. Химическая защита строительных материалов от биологических повреждений // Биоповреждения в строительстве. -М., 1984. -С. 35-47.
16. Бочаров Б.В. и др. Биостойкость материалов (стойкость к воздействию плесневых грибов, насекомых и грызунов).- М.:Стройиздат, 1986. -206 с.
17. Pauli O. Can. Paint and Finish. 1974. V.48. № 2. P.50-53.
18. Тищенко Г.П., Тищенко А.П. ЛКМ. -1993. -№ 4. -С. 56-58.
19. Анисимов А.А. и др. Явление синергизма при изучении фунгицидной активности N-трибутилстаннлимидов // Биоповреждения, методы защиты. -Полтава, 1985. -С. 169.
20. Анисимова С.В. и др. Опыт реставрационных биозащитных работ с применением латексов оловосодержащих сополимеров // Тез. докл. конф. «Биоповреждения в промышленности» Ч. 2. -Пенза, 1994. -С. 23-24.
