СРЕДСТВО ДЛЯ БИОЗАЩИТЫ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ "АДФОС" Российский патент 1998 года по МПК B27K3/50 C09D5/14 

Изобретение относится к средствам органического происхождения, которые используются для биохимической защиты целлюлозосодержащих материалов от грибов синевы и плесени, в частности, древесины в период атмосферной ее сушки или транспортирования с влажностью выше транспортной, и может быть использовано в лесопильной и деревообрабатывающей промышленности.

Известны средства органического происхождения, обладающие биозащитными свойствами по отношению к целлюлозосодержащим материалам, в виде смеси их органического аммонийфторфосфата и/или диаммонийфторфосфат и фторфосфата щелочного металла [1].

Также известно средство органического происхождения для биозащиты целлюлозосодержащих материалов, относящееся к соединениям четвертичного аммоний и аминов, в частности алкилдиметилбензиламмоний хлорид, имеющее структурную формулу

где
R - ненасыщенный углеводородный радикал нормального строения, содержащий 10 - 18 атомов углерода [2].

Недостатком этого средства является то, что молекулярная растворимость его невелика, проницаемость по древесным капиллярам низкая, поскольку поверхностное натяжение водного раствора средства сравнительно высокое. Сохранность образцов хвойных и лиственных пород заболонной части против деревоокрашивающих и плесневых грибов после выдержки до 50 сут составляет не более 70%. Средство обладает, в основном, бактериостатическим действием, задерживает развитие или размножение микробов. Препарат токсичен, относится к веществам 2-го класса опасности, его водные растворы обладают кожно-раздражающим и выраженным кожно-резорбтивным действием, вызывая дерматиты.

Наиболее близким аналогом к изобретению и принятому заявителем в качестве прототипа является известное средство органического происхождения на основе производных тиофосфорной кислоты, в частности препарат Basiment-475, производимый в ФРГ фирмой "Desowag" в виде концентрата на основе низкотоксичного эфира тиофосфорной кислоты при концентрации 2 - 3% в воде [2].

Недостатком этого препарата является то, что он способен в присутствии влаги к гидролизу с отщеплением алифатического или ароматического радикала. В результате гидролиза инсектицидные свойства средства полностью теряются. Хранение такого препарата должно быть обязательно в отсутствии влаги. Кроме того, препарат нельзя хранить в металлической таре, так как в результате коррозии образуется гидроксид железа, который, являясь желатинизирующим препаратом, затрудняет использование самого средства. Средство токсично, так как тионовые эфиры тиофосфорной кислоты легко окисляются. Сохранность поверхности образцов хвойных и лиственных пород заболонной части против деревоокрашивающих и плесневых грибов после выдержки до 50 сут при концентрации рабочего раствора 3% составляет 55%, а при 5%-ной - 62%.

По изобретению предлагается средство для биозащиты целлюлозосодержащих материалов, которое хорошо растворяется в воде, не подвергается гидролизу во влажных средах, обладает бактерицидными и фунгицидными свойствами по отношению к деревоокрашивающим и дереворазрушающим грибам синевы и плесени. Это средство безопасно для окружающей среды и человека, сохранность образцов древесины, пропитанной раствором средства после 50 сут при 3%-ной концентрации рабочего раствора, составляет 86%, а при 5%-ной концентрации - 94%.

Предложенное биоцидное средство относится к новым производным фосфорорганических соединений и представляет собой продукт реакции аминирования диметилфосфита общей формулы

и монометилфосфита общей формулы

В промышленности продукт реакции аминирования диметилфосфита и монометилфосфита получил название "АДФОС".

АДФОС получают следующим образом.

В реактор, снабженный паровой рубашкой, мешалкой и термопарой, загружают около 600 кг первичного алифатического амина. Содержимое реактора нагревают до 75^oC и включают мешалку. При непрерывном перемешивании дозируют расчетное количество препарата, содержащего не менее 84% диметилфосфита и препарата, содержащего не менее 16% монометилфосфита. Смесь непрерывно перемешивают.

В результате реакции аминирования выделяется тепло, но температуру в реакторе поддерживают в пределах 75^oC. Реакция проходит в течение 2 - 3 ч. Окончание реакции определяют по содержанию фосфора в смеси 9 - 10%. В результате аминирования диметилфосфита образуется аминная соль алкилдиметилфосфита по реакции

а аминирования монометилфосфита - аминная соль алкилмонометилфосфита по реакции

Продукт аминирования диметилфосфита и монометилфосфита представляет собой вязкую массу от светло-желтого до коричневого цвета с запахом амина. Температура воспламенения не ниже 200^oC, вспышки 100^oC, плотность при 20^oC 990 - 998 кг/м³, замерзания от -1 до 0^oC. Кинематическая вязкость при 20^oC 105 мг/с. Продукт растворим в воде, спирте, ацетоне, аминное число мг HClO₄/г в пределах 145 - 165. Показатель ПДК в водоемах рыбного назначения составляет 0,05 мг/дм³, ЛД₅₀= 630 мг/кг, безопасный уровень 10 мг/м³, ПДК в водоемах 0,14 мг/м³.

Произведена идентификация продуктов синтеза предложенного биозащитного средства методом хроматографии на приборе УОГ-1540 (носитель силикагель, модифицированный пропиленгликолем). Фазовый состав изучен с помощью рентгеноструктурного исследования на дифрактометре ДРОН-3М с автоматической обработкой дифрактометрических картин на ЭВМ и получением дифракционных картин межплоскостных расстояний. Продукт выделен в сухом виде. Для доказательства содержания предлагаемого комплекса использовали метод темнопольной съемки. Идентификацию связей проводили методом ИКС (Фурье - спектрометр). Получали спектры, соответствующие конечному продукту.

Действие предложенного средства на древесину изучали следующим образом.

Испытания проводили в лабораторных условиях. Использовали образцы из заболони сосны влажностью 80 - 120%, имеющие размеры 5х15х180 мм (последний размер по длине волокна). Образцы обрабатывали методом погружения в пропиточные растворы на 30 с. В качестве растворителя использовали воду.

Инфицирование образцов производили способом окунания в суспензию спор деревоокрашивающих и плесневых грибов.

В качестве инокуляционного материала использовали суспензию спор следующих чистых культур грибов:
Pullularia pullulans (DeBary) Berkhaut, Philalophora fastigiata (Lag et Mel) Con, Alternaria humicola Oud, Cladosporium herbarum, Penicilliium meleagrinum Biourhe, Trichoderma hazzianum Harz, Chactomiom globasum Kunze, Asper gillus niger V. Thieg.

Обработанные предложенным средством опытные образцы после подсушивания до такой степени, чтобы на поверхности их не было капель, инфицировали суспензией спор. Для чего водную суспензию спор тщательно перемешивают и наливают в сосуд из расчета 30 - 35 мл на один образец. Образцы выдерживают в суспензии 30 с и далее их высушивают до первоначальной влажности 80 - 120%. После чего образцы закладывают во влажные стерилизованные емкости, в которых обеспечивается сохранение первичного влагосодержания образцов. Через 10, 20, 30, 40 и 50 суток проводят визуальный осмотр образцов и осуществляют оценку обрастания их поверхности грибами в % от общей площади. По полученным результатам рассчитывают сохранность образцов, т.е. поверхность без обрастания грибами. Также с использованием микроанализаторов определяют распределение средства по сечению древесины после ее пропитки.

Проверка защитной способности предложенного средства проводили в лаборатории эксплуатационной надежности и защиты древесины ЦНИИМОД г. Архангельска, ВПО "Химпром".

Показатели сохранности поверхности образцов через различное время (в сутках) в зависимости от концентрации рабочего раствора предложенного средства и прототипа, а также непропитанных образцов представлены в таблице.

Из таблицы следует, что надежность защиты образцов древесины значительно выше при пропитке ее предложенным средством, чем средством по прототипу при равных условиях.

Из таблицы следует, что надежность защиты образцов древесины значительно выше при пропитке ее предложенным средством, чем средством по прототипу при равных условиях.

Предложенное средство "АДФОС" легко растворимо в воде, экологически чистое, оно безопасно для человека и окружающей среды, может быть использовано как самостоятельно, так и в сочетании с другими добавками. Древесина после обработки средством "АДФОС" не окрашивается и не меняет свои физико-химические свойства при обработке после пропитки.

"АДФОС" относится к перспективным препаратам для биозащиты целлюлозосодержащих материалов и особенно рекомендуется при защите пиломатериалов, когда требуется долговременное действие биоцида.

Средство органического происхождения для биозащиты древесины от грибов синевы и плесени и может быть использовано в лесопильной и деревообрабатывающей промышленности. Сущность изобретения: предлагается в качестве биозащитного средства применять смесь продуктов реакции аминирования диметилфосфита и монометилфосфита. В результате пропитки древесины 7-%ным водным раствором предлагаемого средства наблюдается сохранность поверхности на 97% через 50 сут. 1 табл.

Смесь продукта реакции аминирования диметилфосфита общей формулы

где R - насыщенный углеводородный радикал нормального строения с C₈ - C₁₈,
и продукта реакции аминирования монометилфосфита общей формулы

где R - насыщенный углеводородный радикал нормального строения с C₈ - C₁₈,
при их соотношении соответственно 84 и 16 мас.% для биозащиты целлюлозосодержащих материалов от поражения их деревоокрашивающими и плесневыми грибами.