Биоцидные гипсовые композиты с добавками, содержащими соединения гуанидина

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 26, 2012.

А-

УДК 691.263.5: 620.2:539.4

Ерофеев В.Т., КазначеевС.В., БогатовА.Д., СпиринВ.А., СветловД.А., БогатоваС.Н.

БИОЦИДНЫЕ ГИПСОВЫЕ КОМПОЗИТЫ С ДОБАВКАМИ, СОДЕРЖАЩИМИ СОЕДИНЕНИЯ ГУАНИДИНА

Yerofeev V.T., Kaznacheev S. V., Bogatov A.D., Spirin V.A., Svetlov D.A., Bogatova S.N.

BIOCIDAL PLASTER COMPOSITES WITH ADDITIVE, CONTAINING JOIN OF GUANIDIN

В статье приводятся результаты исследования биологической стойкости гипсовых композитов с добавками, содержащими соединения гуанидина. Подтверждены высокие биоцидные свойства и широкий спектр препаратов. Их введение позволяет придать цементным композитам фунгицидность и грибостойкость. Отмечено увеличение прочности и улучшение ряда их физико-механических свойств.

Ключевые слова: биоповреждения, гипсовые композиты, добавка, гуанидин, биостойкость, грибостойкость, фунгицидность, подвижность, прочность.

The results of the study happen to in article to biological stability plaster composites, with additive, containing join of guanidine. The high biocidal characteristic and broad spectrum preparation are confirmed. Their introduction allows to add the plaster composites fungicidal and fungous resistant. Noted increase to toughness and improvement of the row this physic-mechanical characteristic.

Key words: biodamagis, plaster composites, additive, guanidine, biological stability, fungous resistant, fungicidal, mobility, toughness.

Бактерии, грибы и актиномицеты постоянно и повсеместно обитают в среде пребывания человека, используя органические и неорганические соединения как питательный субстрат. Отмечается рост разнообразия и численности микроорганизмов, вызывающих биоповреждения материалов и сооружений. Возросла агрессивность известных видов. За последние десятилетия существенно изменилась городская среда. На строительные материалы и изделия воздействует все большее число агрессивных сред, одними из которых являются микроорганизмы и продукты их метаболизма. Созданы особые условия, в которых разрушение инженерных сооружений, дорог, зданий, памятников культуры резко ускоряется. Установлено, что более половины общего объема регистрируемых в мире повреждений связано с деятельностью микроорганизмов [1].

Биоповреждениям подвержены практически все материалы, в том числе цементные растворы и бетоны, композиционные материалы на других связующих и т.д. Биоповреждения строительных материалов и конструкций представляет серьезную угрозу безопасности жизнедеятельности людей и препятствуют защите их здоровья. Микроорганизмы способны оказывать патогенное действие на организм человека. Практически все грибы, развивающиеся в толще строительных материалов, могут в организме человека приобретать патогенные свойства и вызывать инфекционные поражения - микозы, а у людей, склонных к аллергическим реакциям, - микогенные аллергии [1, 2]. Биозаражения зданий и сооружений ведут к нарушению экологической ситуации.

Для повышения долговечности строительных конструкций и улучшения экологической ситуации в зданиях и сооружениях необходимо принимать меры, снижающие или исключающие агрессивное биологическое воздействие. Один из наиболее эффективных и длительно действующих способов защиты строительных материалов и конструкций от поражений микроорганизмами - применение биоцидных соединений, которые вводят в состав материала

108

А-

при его изготовлении [1, 3]. Особый интерес в связи с этим представляют полимерные производные, включающие в себя гуанидин, который входит в состав аминокислот (аргинин и креатин) и витамина В6, которые не загрязняют окружающую среду; способны противостоять микроорганизмам различных систематических групп (бактерии, плесневые грибы и т. д.); имеют длительный срок защитного действия; доступны и дешевы [3, 4]. Гипсовые связующие являются одними из наиболее доступных и широко используемых в строительстве. В процессе эксплуатации изделия на их основе непрерывно взаимодействуют с окружающей средой, которая может оказывать на них сильное негативное влияние [5]. При повышенной влажности среды без специальной защиты материалы подвержены биоповреждениям.

Нами были проведены исследования с целью установления влияния биоцидных добавок, содержащих гуанидин, на биостойкость и физико-механические свойства гипсовых композитов. В качестве модифицирующих добавок пользовались: «Тефлекс Антиплесень», «Тефлекс Антисоль», «Тефлекс Реставратор», «Тефлекс Защита для металла», «Тефлекс Дезинфицирующий» и «Тефлекс Индустриальный».

Были изготовлены составы с добавлением этих препаратов в различных концентрациях. Исследование биологического сопротивления проводилось в соответствии с ГОСТ 9.049-91 (метод 1 и метод 3). Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1

Влияние добавок на основе гуанидина на обрастаемость гипсовых материалов_

Содержание добавки, мас. ч. Устойчивость к действию грибов, баллы Характеристика по Г0СТ9.049-91

Метод 1 Метод 3

Контрольный (бездобавочный) состав

— 3 5 Негрибостоек

Препарат «Тефлекс Антиплесень»

3,0 3 5 Негрибостоек

5,0 3 5 Негрибостоек

7,5 2 5 Грибостоек

Препарат «Тефлекс Антисоль смывка»

3,0 3 5 Негрибостоек

5,0 2 5 Грибостоек

7,5 0 5 Грибостоек

Препарат «Тефлекс Защита для металла»

3 3 5 Негрибостоек

5 0 5 Грибостоек

7,5 0 4 Грибостоек

Препарат «Тефлекс дезинфицирующий»

3,0 1 5 Грибостоек

5,0 0 4 Грибостоек

7,5 0 3 Грибостоек

Препарат «Тефлекс индустриальный»

3,0 0 4 Грибостоек

5,0 0 3 Грибостоек

7,5 0 0 Фунгициден

А-

Из результатов испытаний видно снижение обрастаемости мицелиальными грибами

гипсовых композитов при введении в их состав препаратов на основе гуанидина. Среди исследованных составов присутствуют материалы, обладающие грибостойкими и фунгицид-ными свойствами. Установлено, что наибольший эффект достигается при ведении препарата «Тефлекс индустриальный» в количестве >1 мас. ч. Он придает гипсовым материалам грибо-стойкость, а в концентрации >7,5 мас. ч. - фунгицидные свойства.

Проявление грибостойких свойств гипсовых композитов достигается при введении 7,5 мас. ч. добавки «Тефлекс Антиплесень», а введение в состав добавки «Тефлекс Антисоль смывка» придает им грибостойкость и в несколько меньшей концентрации (5 мас. ч.). При этом осмотр под микроскопом образцов, содержащих 7,5 мас. ч. препарата, подвергшихся испытанию по методу 1, показал полное отсутствие роста плесневых грибов. Повышение биостойкости гипсовых композитов, проявившееся в материалах, осмотр которых под микроскопом после испытания по методу 1 показал отсутствие роста плесневых грибов, достигнуто при введении препарата «Тефлекс Защита для металла» в концентрации >5 мас. ч. Из результатов, приведенных в табл. 1, также видно, что введение в состав композитов на основе гипса препарата «Тефлекс дезинфицирующий» в количестве > 3 мас. ч. также повышает их биостойкость и придает им грибостойкие свойства.

Кроме исследований обрастаемости были проведены испытания физико-технических свойств композитов с целью определения влияния препаратов на основе гуанидина на стойкость гипсовых композитов в условиях воздействия биологически агрессивных сред. Для этого образцы, после выдерживания в течение 3 месяцев в стандартной среде плесневых грибов, подверглись испытанию с целью определения прочности на сжатие и изменение массо-содержания. Установлено положительное влияние введения препаратов, содержащих гуани-дин, на физико-механические (в первую очередь, прочностные) свойства гипсовых композитов, зараженных спорами плесневых грибов. При этом следует отметить, что эффект от их применения заметен после выдерживания в течение 3 месяцев, т. е. при достаточно длительном воздействии биологических агрессивных сред. После выдерживания в биологической агрессивной среде все модифицированные гипсовые составы в значительно большей степени сохранили прочностные свойства по сравнению с бездобавочными. Наибольшая эффективность достигнута при модификации гипсовых составов препаратами «Тефлекс Антиплесень», «Тефлекс Антисоль смывка», «Тефлекс дезинфицирующий» и «Тефлекс индустриальный» (см. рис. 1 а, б,е). При этом максимальная прочность образцов после выдерживания в среде (на 60 % выше по сравнению с контрольными образцами) отмечена у композитов, содержащих 3 мас. ч. модифицирующей добавки «Тефлекс индустриальный». Следует отметить, что у всех гипсовых материалов, подверженных агрессивному воздействию в среде плесневых грибов, наблюдается уменьшение массосодержания, однако у ряда составов потери по массе менее существенны, чем у бездобавочных материалов.

Данные добавки оказывают влияние не только на биосопротивление, но и на основные физико-технические свойства. Установлено, что введение всех рассмотренных добавок, содержащих гуанидин, в гипсовые композиты оказывает пластифицирующий эффект. При этом наибольший пластифицирующий эффект достигается при применении препаратов «Тефлекс Антиплесень» и «Тефлекс Антисоль смывка».

Введение всех добавок на основе гуанидина приводит к увеличению средней плотности гипсовых материалов, причем наибольший эффект отмечен при использовании препаратов «Тефлекс дезинфицирующий» и «Тефлекс индустриальный». Исследование влияния вида и количества добавок на прочностные свойства показало, что введение препаратов «Тефлекс Антиплесень» и «Тефлекс Антисоль» увеличивает прочность на 8 и 9,5 % соответственно (рис. 2 а, б). При использовании добавок «Тефлекс дезинфицирующий» и «Тефлекс индустриальный» эффект несколько ниже ( рис. 2 д, е).

О 25 5 '.5

С од ер няе д о с а зки. ?.;а с. ч. а

О 2:5 5 7.5

С од ер &:а ил; л о 5 а вга. ?\ а с. ч.

м С.З

О 2Д 5 о

ро держа ¿да добавки. ма с. ч. д

О ад 5 Т>5

Содержа :-ше д о 5 а щи. ма с. ч. б

а

у

О 5 пг5

С о д ер я:анне д о с а з кн. ма с. ч. г

и

£ О-

— о*

О 34 5 7,5

С о л ер я:а л не д о б а еш. ма с. ч. е

Рисунок 1. Зависимость изменения прочности на сжатие гипсовых композитов после выдерживания в течение 3 месяцев в среде плесневых грибов от содержания модифицирующих добавок а - «Тефлекс Антиплесень»; б - «Тефлекс Антисоль смывка»; в - «Тефлекс Реставратор», г - «Тефлгкс Защита для металла»; д - «Тефлекс дезинфицирующий»; е - «Тефлекс индустриальный»

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 26, 2012. -I-

Ссе^рез.ки= Есгеахки. мл.-^. ч. С-сд£рка.нн; .сосахки. мдс. ч.

д г

Рисунок 2. Зависимость изменения прочности на сжатие гипсовых композитов от содержания модифицирующих добавок

Как видно из графических зависимостей, введение всех рассмотренных добавок приводит к снижению водопоглощения полученных материалов по сравнению с бездобавочными. При введении 3-5 мас. ч. препаратов «Тефлекс Антиплесень», «Тефлекс Антисоль», «Тефлекс Реставратор» и «Тефлекс Защита для металла» наблюдается его снижение на 10-16 % по сравнению с контрольными бездобавочными составами.

А-

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено повышение биостойкости и улучшение ряда физико-механических характеристик гипсовых композитов при введении в их состав биоцидных добавок, содержащих гуанидин, и доказана эффективность их введения. Получены грибостойкие и фунгицидные составы, пригодные для проведения ремонтных работ и изготовления строительных изделий, эксплуатирующихся в условиях воздействии биологических агрессивных сред.

Библиографический список:

1. Биологическое сопротивление материалов / В.И. Соломатов, В.Т. Ерофеев, В.Ф. Смирнов. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2001. - 196 с.

2. Антонов В.Б. Влияние биоповреждений зданий и сооружений на здоровье человека // Биоповреждения и биокоррозия в строительстве: материалы II Междунар. науч.-техн. конф. - Саранск, 2006. - С. 238-242.

3. Защита зданий и сооружений биоцидными препаратами на основе гуанидина от микробиологических повреждений : учебное пособие / В.Т. Ерофеев, В.Ф. Смирнов, Д.А. Светлов; под общ. ред. д-ра техн. наук проф. чл.-кор. РААСН В. Т. Ерофеева и канд. техн. наук доц. Д. А. Светлова. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2010. - 160 с.

4. Пат. 2377202 Российская Федерация, МПК С04В11/00 (С04В28/14, С04В 111/20), С1. Гипсовая композиция / В. Т. Ерофеев, В. А. Спирин, С. В. Казначеев [и др.]. ; заявитель и патентообладатель «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева». - № 2008149370/03 ; заявл. 15.12.08 ; опубл. 27.12.09, -Бюл. № 36.

5. Биоцидные цементные композиты с добавками, содержащими гуанидин / В. Т. Ерофеев, С. В. Казначеев, А. Д. Богатов [и др.] // Приволжский научный журнал - № 4 (16) -Н.Новгород, 2010. - С. 87 -93.