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

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

Известны средства органического происхождения, обладающие биозащитными свойствами по отношению к целлюлозосодержащим материалам, представляющие собой композиции из органического аммонийфторфосфата и/или диаммонийфосфата и фторфосфата щелочного металла [1].

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

Наиболее близким аналогом к описываемому 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 "Desowg" в виде эмульсионного концентрата на основе низкотоксичного эфира тиофосфорной кислоты при концентрации 2 - 3% в воде [2].

Препарат защищает не только от действия деревоокрашивающих и плесневых грибов, но и от жуков. Однако существенным недостатком его является то, что он способен в присутствии влаги к гидролизу с отщеплением алифатического или ароматического радикала. Инсектицидные свойства их в результате гидролиза практически полностью теряются. Хранение подобных препаратов должно быть обязательно в отсутствии влаги. Кроме того, препарат также нельзя хранить в металлической таре, так как в результате коррозии образуется гидроксид железа, желатинизирующий препарат, что затрудняет его применение. Препарат токсичен, поскольку тионовые эфиры тиофосфорной кислоты легко окисляются. Сохранность поверхности образцов хвойных и лиственных пород заболонной части против деревоокрашивающих и плесневых грибов после выдержки 50 сут при концентрации рабочего раствора 3% составляет 55%, а при 5%-ной - 62%.

Данным изобретением предлагается средство для биозащиты целлюлозосодержащих материалов, которое хорошо растворимо в воде, не подвержено гидролизу во влажных средах, обладает бактерицидными и фунгицидными свойствами по отношению к деревоокрашивающим и дереворазрушающим грибам синевы и плесени. Это средство безопасно для человека, активность его во времени не снижается, а сохранность образцов древесины после 50 сут составляет 62% при 3%-ной концентрации рабочего раствора и 82% при 5%-ной концентрации.

Предлагаемое средство относится к новым производным фосфониевых соединений и представляет собой комплексное соединение структурной формулы

В промышленности предложенное средство получило название "АДБАХ". Получают "АДБАХ" следующим образом.

В реактор с паровой рубашкой загружают оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФК) и при непрерывном перемешивании температуру в реакторе поднимают до 50^oC. Далее постепенно в реактор подают двузамещенную соль алкилметилбензиламмоний хлорид (БИОМИН). При этом, с целью получения устойчивого комплекса, двузамещенную соль алкилбензилхлорид аммония вводят в избытке. Синтез проводят в течение 2 ч при непрерывно работающей мешалке и при температуре 50 ± 5^oC.

Процесс идет по следующей реакции

В процессе производства определяют pH среды, проводят хроматографический анализ, по результатам которого определяют окончание проведения реакции. Потенциометрическим титрованием определяют кислотное число.

Предлагаемое средство для биозащиты целлюлозосодержащих материалов в производстве получило название "АДБАХ".

Характеристика исходных продуктов в производстве "АДБАХ".

1. Оксиэтилендифосфоновая кислота (ОЭДФК) соответствует ГОСТ 12.1.007-76. Относится ОЭДФК к умеренно опасным соединениям (111-ий класс опасности).

2. Алкилбензиламмоний хлорид содержит основного вещества не менее 49 - 50%. Внешний вид - пастообразная масса желтого цвета или серо-зеленого цвета. Плотность раствора - 0,96 - 0,97 г/см, pH водного раствора 6,6 - 7,0. Препарат умеренно токсичен, LD₅₀ = 350 мг/кг для белых мышей.

Предложенное средство представляет собой вязкую пасту светло-желтого цвета, имеющую легкий запах аммиака. Массовая доля основного вещества ≥ 98%, pH 8,8 - 9,5, темп. плавления = -198 - 199^oC, темп. замерзания = -25^oC. Динамическая вязкость 20 (при 20^oC), 10 (при 40^oC), 6 (при 60^oC) сП. Растворимость в г/100 мл раствора при 20^oC полная.

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 рентгеновском 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, возникающих при анализе промышленных образцов средства, 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, выращенных в пробирках на сусло-агаровой среде:
деревоокрашивающих: Pullularia pullulans, Phialophora fastigiata, Alternaria humicola, Cladosporium herbarium; и
плесневых: Penicillium meleagrinum, Trichoderma harcianum, Chactomum globosum, Aspergillus niger.

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. На 10, 20, 30, 40 и 50 сут испытаний проводят визуальный осмотр образцов и осуществляют оценку обрастания их поверхности грибами в процентах от общей площади. По полученным результатам рассчитывают сохранность образцов, т.е. поверхность без обрастания грибами. Также с использованием микроанализаторов определяют распределение предложенного средства по сечению древесины после ее пропитки.

Показатели сохранности поверхности образцов через различное время (в сутках) в зависимости от концентрации рабочего раствора предлагаемого 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.

Средство "АДБАХ" хорошо растворимо в воде, экологически чистое, безопасное для окружающей среды, может быть использовано как самостоятельное биоцидное средство, так и в сочетании с другими добавками. Древесина после обработки средством "АДБАХ" не окрашивается и не меняет свои физико-химические свойства.

Предложенное средство относится к перспективным препаратам для биозащиты целлюлозосодержащих материалов и особенно рекомендуется для защиты пиломатериалов, когда требуется долговременное действие биоцида.

Область применения. Производство средств органического происхождения для биохимической защиты древесины от грибов синевы и плесени и может быть использовано в лесопильной и деревообрабатывающей промышленности. В качестве биозащитного средства по отношению к целлюлозосодержащим материалам от поражения ее деревоокрашивающими и плесневыми грибами использовать комплексное соединение структурной формулы

где R - насыщенный углеводородный радикал нормального строения. При использовании указанного соединения в виде водного раствора 5%-ной концентрации для биозащиты древесных образцов их поверхность сохраняется через 50 сут на 82%. 1 табл.

Комплексное соединение структурной формулы

где R - насыщенный углеводородный радикал нормального строения,
в качестве средства для биозащиты целлюлозосодержащих материалов от поражения их деревоокрашивающими и плесневыми грибами.