Инсектицидные полиэтиленовые пленки и биоцидные полиэфирные волокна

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