КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ОТ БИОПОВРЕЖДЕНИЙ
COMPOSITION FOR PROTECTING BUILDING MATERIALS FROM BIODETERIORATION

Настоящее изобретение относится к биоцидной композиции, обладающей антимикробным и фунгицидным действием и предназначенной для обработки строительных материалов с целью придания им биостойкости к бактериям и микроскопическим грибам.
Поскольку в настоящее время не обеспечивается должная защита атмосферы городов от выбросов различных предприятий, содержащих споры плесневых грибов (преимущественно рода Penicillium), имеется множество очагов развития процессов грибной коррозии строительных материалов. Развитие плесени на поверхности строительных материалов со временем приводит к изменению и потери их характеристик, а в дальнейшем и к полной деформации, что может стать одним из факторов разрушения сооружения.
Поражения могут наблюдаться не только на старых постройках, но и на новых строительных сооружениях. Эксперименты по изучению поведения строительных материалов зданий и сооружений в условиях воздействия микроорганизмов и плесневых грибов свидетельствуют о снижении прочностных показателей, разрушении бетонных и кирпичных изделий, отслаивании штукатурных покрытий, обесцвечивании или образовании пигментных пятен на лакокрасочных покрытиях, растворении стекла, разбухании шпатлевок, изменении цвета деревянных конструкций.
Система мер по защите элементов объектов строительства от биоповреждений осуществляется по двум направлениям: а) обеспечение снижения отрицательного воздействия микроорганизмов на биологическое разрушение материалов; б) получение новых фунгицидных и биостойких строительных материалов. Второе направление является наиболее актуальным, в связи с чем на сегодняшний день известно большое количество композиций, использование которых позволяет в значительной степени сократить развитие плесневых грибов и микроорганизмов на поверхности строительных материалов.
Известна композиция для получения биостойкого материала, защищающего строительные сооружения от биоразрушений (RU патент 2381241, опубл. 10.02.2010). Композиция включает (мас. %): наполнитель - порошок оксида (45,0-49,95), золь водно-спиртового раствора тетраэтоксисилана с добавкой неорганической кислоты (45,0-49,95), и модифицирующую добавку - детонационный наноалмаз (ДНА) с размером наночастиц и их агрегатов 3-100 нм (0,1-10,0). Массовое соотношение золь : наполнитель 1:1.
Недостатком предложенной композиции является недостаточная антимикробная активность.
Известна композиция для защиты древесины против синевы (RU патент 2489252, опубл. 10.08.2013). Композиция содержит галоалкинильное соединение, азол и ненасыщенную карбоновую или сульфокислоту, или их соль щелочного металла, или их соль щелочноземельного металла.
Известна антимикробная полимерная композиция, которая может быть использована в различных отраслях промышленности и медицины (RU патент 2625468, опубл. 14.07.2017). Антимикробная полимерная композиция включает соединение полигуанидина и стеарат полигексаметиленгуанидина в качестве соединения полигуанидина. Дополнительно в композицию вводят стеарат кальция и 1,3,6,8-тетраазатрицикло[4,4,1(1,6),1]додекан. Композиция также дополнительно содержит лимонную кислоту или натриевую соль дигидрацетовой кислоты, или их смесь в эквимолярном соотношении в количестве 0,5-2,0 мас. %.
В качестве недостатков данных композиций следует признать их многокомпонентный состав.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является покрытие наружных, внутренних, фасадных и кровельных поверхностей, обладающее бактерицидным действием (RU патент 2412967, опубл. 27.02.2011). Водный красящий состав содержит элементарное серебро и, по меньшей мере, один дополнительный компонент, выбранный из группы, состоящей из соли серебра, хитозана и/или производных хитозана. Водный красящий состав содержит органическое или неорганическое связующее, а также может дополнительно содержать наночастицы ZnO.
Данные композиции являются недостаточно эффективными для получения биостойкого материала, защищающего строительные сооружения от воздействия на них внешних факторов среды. Помимо этого, известные антимикробные композиции обладают относительно небольшим сроком антимикробного действия.
Технической задачей настоящего изобретения является расширение ассортимента композиций, обладающих антимикробным и фунгицидным действием, для защиты строительных материалов от биоповреждений.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного способа, состоит в создании биоцидной композиции, обладающей устойчивым антимикробным и фунгицидным действием, препятствующей образованию плесневых грибов и микроорганизмов на поверхности строительных материалов.
Для достижения указанного технического результата в биоцидную композицию, включающую раствор кластерного серебра, дополнительно вводят органическую кислоту и воду при следующем соотношении компонентов в мас. %:
раствор кластерного серебра - 0,5-1,0
органическая кислота - 2,5-3,0
вода - 92,0-94,5
вспомогательные компоненты - 1,0-4,0.
В качестве вспомогательных компонентов используют уротропин, и/или рапсовое масло, и/или глицерин, или их смесь.
Изобретение реализуется следующим образом.
Для создания биоцидной композиций используют приготовленные растворы кластерного серебра, а также органические кислоты, выбранные из группы, включающей сорбиновую кислоту и/или бензойную кислоту, и вспомогательные вещества, выбранные из группы, включающей уротропин, рапсовое масло и/или глицерин.
Раствор кластерного серебра получают реакцией восстановления нитрата серебра этиленгликолем в присутствии поливинилпирролидона. В результате получается раствор кластерного серебра с концентрацией 1% (10000 ppm) с частичками серебра размером 3-4 нм.
Далее готовят растворы вспомогательных компонентов: сорбиновая кислота, бензойная кислота, рапсовое масло, глицерин, уротропин.
Далее готовят композиции следующих составов:
антимикробная композиция №1: раствор кластерного серебра с концентрацией 1 ppm, сорбиновая кислота, глицерин, вода;
антимикробная композиция №2: раствор кластерного серебра с концентрацией 1 ppm, бензойная кислота, рапсовое масло, вода;
антимикробная композиция №3: раствор кластерного серебра с концентрацией 1 ppm, сорбиновая кислота, рапсовое масло, глицерин, вода;
антимикробная композиция №4: раствор кластерного серебра с концентрацией 1 ppm, сорбиновая кислота, уротропин, глицерин, вода.
Нанесение полученных композиций на поверхность строительного материала для предотвращения развития на его поверхности плесневых грибов и микроорганизмов осуществляется методом распыления с последующим высушиванием.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами (сравнение полученной композиции для обоснования достижения указанного технического результата будет проведено с водным составом согласно патенту RU 2412967).
Пример 1
Получают раствор кластерного серебра с концентрацией 1% (10000 ppm) с использованием реакции восстановления нитрата серебра этиленгликолем. Далее готовят антимикробную композицию путем смешивания 0,5 масс. % раствора кластерного серебра с концентрацией 1 ppm; 2,5 масс. % сорбиновой кислоты; 2,5 масс. % глицерина и 94,5 масс. % воды.
Полученная композиция используется для нанесения покрытий на предварительно очищенную поверхность строительных материалов методом распыления в количестве 0,15 масс. % с последующей сушкой. Сушку обработанных строительных материалов проводят в течение 24-36 часов при температуре 75-85°С.
Пример 2
Получают раствор кластерного серебра с концентрацией 1% (10000 ppm) согласно примеру 1. Далее готовят антимикробную композицию путем смешивания 0,5 масс. % раствора кластерного серебра с концентрацией 1 ppm; 3,0 масс. % бензойной кислоты; 3,0 масс. % рапсового масла и 93,5 масс. % воды.
Полученная композиция используется для нанесения покрытий на предварительно очищенную поверхность строительных материалов методом распыления в количестве 0,15 масс. % с последующей сушкой. Сушку обработанных строительных материалов проводят в течение 24-36 часов при температуре 75-85°С.
Пример 3
Получают раствор кластерного серебра с концентрацией 1% (10000 ppm) согласно примеру 1. Далее готовят антимикробную композицию путем смешивания 0,5 масс. % раствора кластерного серебра с концентрацией 1 ppm; 3,0 масс. % сорбиновой кислоты; 2,5 масс. % рапсового масла; 1,0 масс. % глицерина и 93,0 масс. % воды.
Полученная композиция используется для нанесения покрытий на предварительно очищенную поверхность строительных материалов методом распыления в количестве 0,15 масс. % с последующей сушкой. Сушку обработанных строительных материалов проводят в течение 24-36 часов при температуре 75-85°С.
Пример 4
Получают раствор кластерного серебра с концентрацией 1% (10000 ppm) согласно примеру 1. Далее готовят антимикробную композицию путем смешивания 1,0 масс. % раствора кластерного серебра с концентрацией 1 ppm; 3,0 масс. % сорбиновой кислоты; 2,0 масс. % уротропина; 2,0 масс. % глицерина и 92,0 масс. % воды.
Полученная композиция используется для нанесения покрытий на предварительно очищенную поверхность строительных материалов методом распыления в количестве 0,15 масс. % с последующей сушкой. Сушку обработанных строительных материалов проводят в течение 24-36 часов при температуре 75-85°С.
Результаты определения антибактериальной активности полученных композиций представлены в таблице 1. В качестве тест-микроорганизмов были использованы культуры Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Salmonella enteridis.
Результаты определения фунгицидного действия полученных композиций представлены в таблице 2. Фунгицидное действие определялось по способности композиции препятствовать развитию плесневых микроскопических грибов Aspergillus niger, Chaetomium globosum, Penicillium chrysogenum, Trichoderma viride.
Как видно из таблицы 1, разработанные композиции для обработки строительных материалов обладают высокой антибактериальной активностью (антибактериальные свойства композиции как минимум в 2 раза превышают показатели ближайшего аналога) по отношению к патогенным и условно-патогенным тест-штаммам.
По сравнению с ближайшим аналогом разработанные композиции, обладают повышенные фунгицидными свойствами (продолжительность наблюдения составила не менее 6 месяцев).
Установлено, что разработанные композиции не изменяют цвет обработанного покрытия, не токсичны и достаточно долгое время сохраняют свои биоцидные свойства (не менее 6 месяцев).
Таким образом, реализация предлагаемого изобретения позволяет расширить ассортимент композиций, обладающих устойчивым антимикробным и фунгицидным действием, для защиты строительных материалов от биоповреждений.