АНТИСЕПТИК ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ "ДИАМИНФОЛ" Российский патент 1998 года по МПК C09D5/14 B27K3/50 

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

Известен антисептический препарат для защиты древесины от грибов синевы и плесени, содержащий, мас.%: пентахлорфенолят натрия 36,5; трансформаторное или веретенное масло 2,0; этилмеркурхлорид 0,48; едкий натрий 0,5; кальцинированную соду остальное [1].

Недостатком этого средства является то, что он не способен быстро приостанавливать развитие микроорганизмов, имеет неприятный, раздражающий запах. Активную основу составляет пентахлорфенолят натрия, который слабо проникает в древесину и тем самым снижает эффективность защиты древесины от гниения. Также недостатком препарата является и то, что на микроорганизмы он действует избирательно.

Известна антисептическая композиция для защиты сырой древесины и пиломатериалов от гниения, содержащая, мас.%: пентахлорфенолят натрия 38,0 - 42,0; тиомочевину 10,0 - 12,0; минеральное масло 2,0 - 2,5; трифенилфосфат 1,5 - 2,0 и углекислый натрий 41,5 - 48,5 [2].

Недостатком этого антисептика является то, что активность его проявляется только при высоких концентрациях рабочих растворов. Антисептик относится к 1 классу опасности, он токсичен для человека и окружающей среды. Действие его проявляется только при постоянной подпитке рабочего раствора, при этом качество древесины снижается, и ухудшается технология ее переработка.

Известен антисептик, выпускаемый в Германии фирмой "Bayer" под промышленным названием Preventol-УР-ОС-3041 [3].

Этот препарат содержит не менее 29% ортофенилфенолята калия или натрия. Конечный продукт представляет собой водный концентрат прозрачного светло-коричневого цвета. Препарат предназначен преимущественно для защиты пиломатериалов от действия деревоокрашивающих и плесневых грибов на период их кратковременного хранения, атмосферной сушки и транспортирования. Обладает это средство также и бактерицидным действием и проявляет активность против деревообразующихся грибов и дрожжей. При антисептировании пиломатериалов рекомендуются концентрации рабочих растворов от 3 до 9% в зависимости от породы обрабатываемой древесины, метода защитной обработки, климатических условий, вида и активности микрофлоры, требуемой продолжительности сохранения древесины.

Недостатком этого препарата является то, что действует он только при pH рабочего раствора, равном 11,5 и более. При pH раствора менее чем указанный показатель токсическое соединение выпадает в осадок и антисептик становится нейтральным, т. е. теряет свою активность по защите пиломатериалов. Таким образом, при использовании антисептика необходимо строго контролировать pH раствора и систематически в него добавлять щелочь.

Антисептик имеет ограниченное применение в промышленности. Это связано еще и с тем, что активным началом является ортофенилфенол, который образуется из ортофенилфенолята щелочного металла непосредственно на поверхности древесины, имеющей кислый характер. Растворимость образованного ортофенилфенола в воде при 20^oC не превышает 0,07%. Также недостатком известного препарата является и то, что он токсичен для человека и окружающей среды; при работе с ним необходимо пользоваться резиновыми перчатками и защитными очками, а испачканную антисептиком одежду обязательно надо дезинфицировать.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является средство для пропитки древесины, представляющее собой фенол, содержащий нитрогруппу [4].

Предлагаемый антисептик представляет собой продукт аминолиза паранитрофенола и 1,3-диаминпропанола, имеющий структурную формулу

Предложенный антисептик относится к бесхлорфенольному соединению. Содержание в нем основного вещества составляет 84,3%. Антисептик не горюч и не взрывоопасен, в воде растворяется полностью. По отношению к деревоокрашивающим и деревообразующим грибам синевы и плесени он обладает бактерицидными и фунгицидными свойствами. Антисептическое действие средства наблюдается при pH продукта аминолиза, которое равно 8. Таким образом, контролировать pH рабочего раствора при обработке древесины нет необходимости, что не усложняет использование антисептика. Если использовать известное средство с концентрацией 6%, то через 10, 20, 30, 40 и 50 сут сохранность поверхности образцов в % составляет соответственно 100, 99, 97, 91 и 90, в то время как при обработке древесины предложенным антисептиком, с концентрацией рабочего раствора 5%, через 10, 20, 30, 40, и 50 сут они составляют в % 100, 100, 100, 97, 92 соответственно.

Предложенный антисептик безопасен для человека и окружающей среды. Активность его не снижается во времени, древесина не изменяет свои свойства и без осложнений подвергается обработке.

Дополнительным преимуществом предложенного антисептика является то, что он успешно может быть использован при противоплесневой обработке кож.

В промышленности предложенное средство получило название "Диаминфол". Получают его следующим образом.

Технологический процесс производства "Диаминфол" включает две стадии:
1-я стадия включает получение паранитрофенола путем взаимодействия паранитрофенолята натрия и абгазной соляной кислоты, при этом происходит реакция

2-я стадия включает получение "Диаминфола" путем взаимодействия паранитрофенола и 1,3-диаминопропанола (аминолиз), процесс идет по реакции

В реактор, содержащий суспензию паранитрофенолята натрия, при 20-30^oC вводят 27%-ную абгазную соляную кислоту. Количество кислоты вводят до pH среды, равным 2-3. Концентрация паранитрофенолята натрия составляет 50%. Смесь перемешивают 20 мин и вводят 10%-ный раствор 1,3-диаминопропанола, количество которого составляет в мольном соотношении к паранитрофенолу, равном 1,0 : 1,0. Смесь нагревают до 100^oC и выдерживают 1,5 - 2 ч.

В результате образуется химическое соединение в виде водной суспензии. Последнюю охлаждают до 15 - 20^oC, в результате в ней выпадают кристаллы, которые путем вакуума отделяют от маточного раствора, высушивают и затаривают. Заявитель предполагает, что полученное соединение в виде кристаллов является аммонийной солью 4-нитрофенола.

Чтобы получить "Диаминфол", обладающий высокими биоцидными свойствами, исходные продукты для его производства должны отвечать определенным требованиям по качеству. Паранитрофенол должен содержать основного вещества не менее 45%, хлористого натрия 13,1%, примеси 8% и воды 33,9%. Соединение 1,3-диаминопропанол должен иметь следующие характеристики: содержание основного вещества 10,8%, содержание хлористого натрия 8,3%, содержание H₃ 0,05%, примесей 2,1%, щелочи 0,55%, воды 78,2%.

Полученный антисептик "Диаминфол" представляет собой кристаллы от светло-желтого до коричневого цвета. Растворимость их в воде полная, содержание основного вещества не ниже 84,3%, влаги не более 10,0, примесей 4,1. Антисептик не горюч, не взрывоопасен, pH составляет 8, ЛД₅₀ 598 мг/кг и ПДК 10,42 мг/м³. При любых концентрациях рабочих растворов "Диаминфол" обладает слабым кожно-раздражающим и кожно-резорбтивным действием.

Произведена идентификация продуктов синтеза предлагаемого биозащитного средства методом хроматографии на приборе УОГ-1540 (носитель силикогель, 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. Для доказательства содержания предложенного соединения использовали метод темнопольной съемки. Идентификацию связей, возникающих при анализе промышленных образцов средства, проводили методом ИКС (Фурье-спектрометр). Получали спектры, соответствующие конечному продукту. Биоцидное действие полученного антисептика исследовали в лабораторных условиях. Для чего использовали образцы древесины размерами 5 х 15 х 180 мм (последний размер по длине волокна). Предварительно подготовленные образцы обрабатывали методом погружения в пропиточные растворы на 30 с. Рабочие растворы готовили на воде.

Предварительная обработка образца включала их инфицирование спорами деревоокрашивающих и плесневых грибов. После инфицирования образцы подсушивали до первоначальной влажности 80-120% и закладывали в специальные стерилизованные емкости, имеющие определенную влажность. Через 10, 20, 30, 40 и 50 дней проводили визуальный осмотр поверхности образцов с последующей оценкой обрастания грибами их поверхности в процентах от общей площади и поверхности без обрастания грибами.

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

Из таблицы следует, что по надежности сохранности поверхности образцов от грибов синевы и плесени предложенный антисептик не уступает известному (прототипу).

Полученный по данному изобретению антисептик экологически чист, безопасен для окружающей среды, может быть использован как самостоятельное средство, так и в сочетании с другими добавками. Доказано, что древесина, обработанная средством "Диаминфол", не изменяет свои физико-химические свойства.

"Диаминфол" относится к перспективным препаратам, относящимся к серии бесхлорфенольных антисептиков для биозащиты целлюлозосодержащих материалов, особенно рекомендуется для защиты пиломатериалов, когда требуется долговременное действие биоцида.

Кроме того, биоцид по данному изобретению прошел успешные испытания по использованию его для противоплесневой обработки кож, что выделяет его из всех известных средств по тому же назначению, как универсальный биоцидный препарат, имеющий широкий спектр действия. К тому же следует отметить, что поскольку деревоокрашивающие и плесневые грибы очень жизнеспособны, видовой состав их широк, то найти новый отечественный препарат, которых сравнительно мало в настоящее время в практике для защиты древесины, является успехом в практике антисептирования пиломатериалов.

Область применения. Средство органического происхождения для биохимической защиты древесины от грибов синевы и плесени, может быть использовано в лесопильной, деревообрабатывающей, а также в кожевенной промышленности. Предлагаемое биозащитное средство представляет собой продукт аминолиза паранитрофенола и 1,3-диаминпропанола, имеющий структурную формулу
Использование предлагаемого средства в виде 5%-ного водного раствора способствует сохранению поверхности образцов древесины через 50 суток на 92%. 1 табл.

Продукт аминолиза паранитрофенола и 1,3-диаминпропанола структурной формулы

в качестве биоцидного средства защиты целлюлозосодержащих материалов от поражения их деревоокрашивающими и плесневыми грибами.