СРЕДСТВО ДЛЯ ДЕГАЗАЦИИ И ДЕЗИНФЕКЦИИ
PREPARATION FOR DECONTAMINATION AND DISINFECTION

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается создания средства для дегазации и дезинфекции.
Научно-техническими предпосылками для исследования возможности применения полимеров и полимерных систем (ПС) в полидегазирующих рецептурах (ПДР) нового поколения являются результаты предыдущих исследований и разработок по применению полимерных соединений:
для создания рецептур специальной обработки (СО) - полигликолей и полиглимов, поливинилового спирта, карбоксиметилцеллюлозы;
для создания легкосъемных и стационарных покрытий - спиртово-сульфитной барды, метилметакрилата, поливинилового спирта;
для создания самодегазирующейся поверхности (СДП) - полимеры стандартных лакокрасочных покрытий (ЛКП);
для разработки гелеобразной рецептуры для индивидуального средства на основе поливинилового спирта (ПВС);
другие работы, в том числе с использованием перекисных соединений.
Условиями (принципами) применения полимерсодержащих рецептур (ПСР) могут являться:
использование полимерных систем для превентивной защиты объектов военных (В) и военной техники (ВТ) от заражения (загрязнения) отравляющими веществами (ОВ), реактивными веществами (РВ) и биологическими субстрактами (БС) путем предварительного нанесения на поверхности объектов с последующим удалением пленки рецептуры (механически, то есть снятием, сдиранием и т.п., или смыванием водой, растворителями, в том числе легкими моторными топливами, или табельными рецептурами СО с пониженной нормой расхода). При этом полимерная система может или содержать химически активный реагент (ХАР), или применяться без него.
Использование ПСР для СО по факту заражения (загрязнения). При этом варианты использования могут быть следующими:
применение полимерных систем для формирования на поверхности объектов пленки, предотвращающей перенос субстратов на личный состав, или, по меньшей мере, снижающей скорость такового; в этом случае обязательного наличия ХАР в рецептуре не предполагается. В дальнейшем пленка удаляется. Применение полимерных систем для непосредственной детоксикации или обеззараживания субстратов за счет их химического разложения с последующим дополнительным образованием защитной пленки на объектах В и ВТ. При этом варианте ПСР должна обязательно содержать ХАР; может использоваться для дегазации и дезинфекции средств индивидуальной защиты (СИЗ).
Такие полимерные композиции (ПК) могут быть созданы на основе:
поливинилового спирта (ПВС), поливинилбутираля (ПВБ), поливинилацетата (ПВА);
эфиров целлюлозы и их производных;
полиуретановой дисперсии;
сополимеров акриловой кислоты, акриламида;
латексных соединений;
желатина.
Основными показателями для выбора ПК должны являться:
растворимость ПК в воде и водно-органических системах, в том числе и при пониженной температуре;
стабильность ПК в указанных растворителях;
отсутствие полимеризации в момент приготовления ПСР и применения из технических средств СО;
совместимость с ХАР, в частности с координационными соединениями пероксида водорода, и другими возможными компонентами ПСР;
образование прочной пленки на поверхностях объекта при сохранении возможности ее быстрого удаления с последних без использования специальных технологических приемов.
Провести выбор стабилизирующих и моющих добавок.
В качестве возможных добавок в ПК необходимо рассматривать:
для стабилизации рецептуры, улучшения смачивания поверхности и последующего удаления покрытия - поверхностно-активного вещества (ПАВ) (сульфанол, циклимид, эмульгатор ОП-7 (ОП-10), ЧАС);
для улучшения качества покрытия при нанесений рецептуры на поверхность и последующего удаления пленки - пластификатор (глицерин, касторовое масло и др.).
Эти добавки должны составлять несколько процентов от массы. Для увеличения сроков хранения рецептуры (ее концентратов) возможно следует вводить антиоксиданты и консерванты.
Касаясь вопросов ликвидации последствий химического и биологического терроризма, необходимо отметить, что в настоящее время нет универсальных технических средств и рецептур, позволяющих эффективно их решать.
Известна полидегазирующая рецептура - водно-полимерная рецептура «Артем».
Комплект водно-полимерной бифункциональной рецептуры ВПР-1 предназначен для дегазации и дезинфекции вооружения и военной техники, зараженных отправляющими веществами и биологическими средствами, при применении из автономного прибора специальной обработки (АПСО) «Забайкалье».
Состав комплекта ВПР-1 Комплект содержит компоненты на две зарядки АПСО «Забайкалье».
Состав комплекта представлен в таблице.
Основные тактико-технические характеристики комплекта ВПР-1
Количество зарядок рецептурой прибора «Забайкалье»
2
Объем одной зарядки рецептуры, л
4,0
Площадь обработки одной зарядки рецептурой, м<sup>2</sup>
16±2
Темп обработки поверхностей ВВТ, м<sup>2</sup>/мин
16±2
Время, в течение которого рецептура сохраняет дегазирующие
и дезинфицирующие свойства после приготовления при
хранении ее в приборе, суток
5
Время распыла рецептуры из прибора при
начальном давлении 1,5 МПа, мин
1
Расход рецептуры, л/мин
0,3
Несмотря на ее неоспоримые достоинства ВПР-1, такие как бифункциональность, высокие полидегазирующи свойства, низкий расход, она имеет ряд существенных недостатков, а именно - высокую стоимость и невозможность применения из существующих технических средств. Из-за высокой вязкости рецептура «Артем» применяется только из автономного прибора специальной обработки (АПСО) «Забайкалье», причем при снаряжении его газом от газогенерирующего устройства.
Наиболее близким по значению и составу к заявленному изобретению является патентный документ RU 2160122 С1, 10.12.2000, в котором раскрыто дезинфицирующее средство, содержащее пергидроль или гидроперит в качестве неорганического окислителя и уксусную кислоту - в качестве регулятора рН.
Задачей настоящего изобретения является создание бифункциональных полидегазирующих рецептур на основе опыта создания рецептуры «Артем», аналогичных по эффективности применения, но значительно более дешевых в производстве и менее вязких, что позволит их применение для обработки из большинства существующих технических средств. Сложность подбора состава рецептуры «Артем» в основном заключалась в требовании к ее компонентам по хранимости (не менее 3 лет) и способности сохранять работоспособность (до 5 суток), что связано с ее эксплуатацией в боевых условиях. Для решения задач ликвидации последствий химического и биологического террора приемлемы более «мягкие» требования по гарантийному сроку хранения компонентов рецептуры и времени ее работоспособности, при условии снижения ее стоимости. Так гарантийный срок хранения компонентов рецептуры может быть не менее 1 года и время работоспособности рецептуры до 1 суток. Указанное требование по времени работоспособности в свою очередь позволит значительно снизить исходную вязкость рецептуры и отказаться от введения в ее состав дорогостоящих стабилизаторов, что снизит ее стоимость и позволит применять рецептуру из существующих технических средств методом мелкодисперсного орошения поверхности.
Для решения поставленной задачи предложено средство для дегазации и дезинфекции, содержащее водный раствор неорганического окислителя гидроперит или пергидроль и регулятор рН, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит высокомолекулярное соединение - модифицированный водорастворимый, крахмал, четвертичное аммонийное соединение, в качестве регулятора рН - 5% ледяную уксусную или щавелевую кислоту, и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
гидроперит или пергидроль
10-12
модифицированный водорастворимый крахмал
2
четвертичное аммонийное соединение
0,5
5% ледяная уксусная или щавелевая кислота
0,2
вода
остальное
Взамен дорогостоящего перфторида калия (ПФК-1) в состав заявленного средства в качестве основного действующего вещества, обеспечивающего дегазирующие и дезинфицирующие свойства, введены более дешевые перекисные сольваты - гидроперид или пероксокарбонат натрия. Оба эти соединения более экологичны по сравнению с ПФК-1 и менее дороги. При этом снижено содержание указанных компонентов в рецептуре в два раза (до 10-12% массовых) при условии введения в состав рецептуры до 0,5% поверхностно-активного вещества - бромида четвертичного аммонийного основания, широко используемого как антисептик широкого спектра действия. Проведенные ранее исследования показали, что указанное соединение наряду с высокими дезинфицирующими свойствами служит катализатором разложения фосфорорганических ОВ и иприта.
Опыт приготовления рецептуры «Артем» показал, что использование сульфацелла целлюлозы в ее составе вносит трудности при ее приготовлении, связанные с образованием комков при растворении полимера в воде, и невозможность растворения сульфацелла в растворе ПФК. Образование комков приводит к снижению вязкости рецептуры и возможности отказа распылителей при ее применении, требование по раздельному растворению компонентов рецептуры усложняет и удлиняет ее приготовление, делает невозможным приготовление рецептуры в техническом средстве специальной обработки. В связи с этим сульфацелла заменена на более дешевый природный полимер, легко растворяющийся в воде или растворе компонента без образования комков.
В качестве такого полимера использован модифицированный крахмал в концентрации до 2% по массе.
В качестве активного химического вещества в состав средства введен гидроперид (сольват перекиси водорода с карбамидом) или пергидроль.
Водные растворы гидроперита по своим дегазирующим и дезинфицирующим свойствам сходны с растворами ПФК-1. Гидроперит дешевле в 2 раза ПФК-1, легче растворим в воде, менее токсичен, более экологичен. При концентрации более 20% по массе не вызывает высаливания полимера из раствора.
Для нейтрализации щелочных аварийно химически опасных веществ (АХОВ) в состав средства введена кислота.
Таким образом, после проведения практических исследований по возможному составу рецептуры композиции предложено:
средство, предназначенное для дегазации иприта, щелочных веществ, списка АХОВ, дезинфекции споровых и вегетативных форм микроорганизмов, содержит мас.%:
гидроперит или пергидроль
10-12
модифицированный водорастворимый крахмал
2
четвертичное аммонийное соединение
0,5
5% ледяная уксусная или щавелевая кислота
0,2
вода
остальное
Предварительные испытания показали, что состав легко приготавливается в течении 10 минут в одном сосуде (для приготовления рецептуры «Артем» требуется раздельное растворение компонентов в разных сосудах, а время приготовления составляет до 30 минут).
Свежеприготовленный состав при измерении вискозиметром ВЗ-4 в нормальных условиях имеет вязкость 30…35 секунд, что позволяет его наносить на поверхности распылением при невысоких давлениях (до 4 атм).
Действующим веществом в обоих случаях является перекись водорода в кислой среде совместно с бромидом четвертичного аммонийного основания, выступающим в качестве катализатора.
Раствор при высыхании на вертикальных и горизонтальных поверхностях (при 20°С время высыхания до 20 часов) образует плотную пленку, препятствующую диффузии ОВ из материала и закрепляющую микроорганизмы на обрабатываемой поверхности. При увеличении влажности до 90% (туман, дождь) пленка вновь набухает, а процессы гидролиза ОВ и воздействие антисептика на микроорганизмы возобновляется. При необходимости пленка рецептур легко смывается протиранием орошаемой щеткой или струями высокого давления (аппаратами типа Керхер).
Предварительные лабораторные исследования дегазирующих и дезинфицирующих свойств средства показали его высокие дегазирующие и дезинфицирующие свойства.
Установлено, что средство, содержащее
- 2% модифицированного крахмала;
- 10% гидроперита;
- 5% бромида четвертичного аммонийного основания;
- 5% ледяной уксусной или щавелевой кислоты;
- вода остальное до 100 мас.%,
обладает высокой дегазирующей активностью в отношении имитатора иприта - И-1 как in vitro, так и на обрабатываемых поверхностях;
обладает высокой бактерицидной и спороцидной активностью в отношении споровых и вегетативных форм микроорганизмов, вплоть до полного обеззараживания поверхностей, что позволяет рекомендовать его для проведения предварительных испытаний из технических средств специальной обработки.
Была проведена оценка эффективности дегазации заявленным средством модельных поверхностей, зараженных имитаторами отравляющих веществ и полноты дезинфекции модельных поверхностей, контаминированных микроорганизмами в споровой форме, при этом использовано средство, содержащее в мас.%:
гидроперит или пергидроль
10-12
модифицированный водорастворимый крахмал
2
четвертичное аммонийное соединение
0,5
5% ледяная уксусная или щавелевая кислота
0,2
вода
остальное
В качестве имитаторов отравляющих веществ использовались:
2
1. Иприт - И-1 (2-хлордиэтилсульфид) с начальной плотностью заражения 7 г/м;
2
Зоман - И-2 (диизопропилфторфосфат) о начальной плотностью заражения 3 г/м;
2. Микроорганизмы: В.anthracis штамм 55-ВНИИВВ и М
4
2
(возбудитель сибирской язвы) с начальной концентрацией 1 млн м.к./мл (4·10 м.к./см);
3. Модельные поверхности:
Впитывающие OB - металлические пластины 50×50 мм,
окрашенные эмалью ПФ-115;
Невпитывающие OB - стеклянные пластины 50×50 мм.
Методики испытаний
Условия испытаний:
Стендовые:
Температура воздуха, °С
20
Относительная влажность, %
62
Скорость ветра, м/с
0,5
Для приготовления 1 л средства в 870 мл воды растворяют 100 г гидроперита или приливают 100 мл пергидроля. В раствор вносят и перемешивают до полного растворения 5 г ЧАС и 20 г модифицированного крахмала. Выдерживают до набухания 5 минут, затем в раствор вносят 2 г щавелевой или уксусной кислоты. Раствор перемешивают.
Полнота дезинфекции считалась достигнутой, если после обработки 4 поверхностей средством отсутствовал рост микроорганизмов на питательных средах.
2
Средство применялось из автономного прибора специальной обработки (АПСО «Забайкалье») с начальным давлением ≈10 атм и рабочим объемом рецептуры 5 л. Начальная относительная вязкость рецептуры - 10…25 с. Норма расхода рецептуры при дегазации поверхностей - 0,3 л/м.
2
При указанных условиях и методике испытании средство с нормой расхода 0,3 л/м за время 1 час обеспечивает полноту дегазации поверхностей, зараженных имитаторами веществ.
2
Средство при норме расхода 0,3 л/м за время 1 час обеспечивает полноту дезинфекции поверхностей, зараженных споровыми формами микроорганизмов.
Средство экологически безопасно. Содержание перекиси водорода в гидроперите и пергидроле около 36%. Пергидроль предпочтительнее гидроперита при приготовлении больших объемов рецептуры.
Предпочтительны следующие параметры заявленного средства:
Время приготовления рецептуры, мин, не более
10
Начальная относительная вязкость рецептуры, с
10…25
Норма расхода при дегазации и дезинфекции зараженных
поверхностей, л/м<sup>2</sup>
0,3*
Время достижения полноты дегазации зараженных
имитаторами ОВ поверхностей, час
1
Время достижения полноты дезинфекции контаминированных микроорганизмами в споровой форме поверхностей, час
1
Температурный интервал применения рецептуры, °С
+5…+40
По сравнению с принятой в 2004 г. на снабжение ВС РФ бифункциональной водно-полимерной рецептурой ВПР-1 («Артем») испытанная полидегазирующая и дезинфицирующая рецептура ПДР («Макс») обладает следующими преимуществами:
доля компонентов в водно-полимерной системе ПДР составляет 13%, остальное (87%) - вода (в ВПР - 1-31% и 69% соответственно), что обеспечит снижение возимых запасов в 2,4 раза;
уменьшена вязкость рецептуры, что позволяет применять ее из всех существующих и перспективных технических средств специальной обработки, а также, за счет снижения начального рабочего давления в АПСО, увеличит площадь обрабатываемой поверхности;
в 3 раза снижено время приготовления средства;
дорогостоящий химически активный компонент рецептуры ВПР - 1 - перфторид калия (ПФК - 1) заменен на более дешевый - гидроперит (или пергидроль), что с учетом значительного уменьшения доли компонентов, необходимых для приготовления рецептуры ПДР, обеспечило общее снижение стоимости рецептуры почти в 3 раза;
из комплекта для приготовления рецептуры ПДР исключены жидкие компоненты (в ВПР - 1 - жидкая буферно-глицериновая смесь), что упрощает технологию промышленного изготовления комплекта ПДР и приготовления рецептуры из него перед применением (исключена одна стадия приготовления и необходимость наличия в комплекте двух емкостей).