БАКТЕРИЦИДНАЯ КРАСКА "ЭКОТЕРМОФОС" Российский патент 1999 года по МПК C09D5/14 C09D1/00 C09D5/08 

Изобретение относится к области лакокрасочной промышленности и может быть использовано для нанесения покрытий, обладающих бактерицидными свойствами, на металлические и неметаллические /бетонные, кирпичные и керамические/ поверхности изделий и конструкций.

Известна краска, включающая алюмоборфосфатное связующее, двуокись титана, двуокись кремния, каолин, неорганический пигмент и воду. /Авт. св. СССР N 706428, кл. C 09 D 1/00, 1978 г./
Недостатком известной краски является высокая температура термообработки /250^oC/, низкая прочность на истирание и невысокие защитные и бактерицидные характеристики.

Наиболее близкой по назначению к предлагаемой краске является бактерицидная краска, включающая в качестве основы алкидно-меламиновые или пентафталевые эмали /например, МЛ-12 или ПФ-115, представляющие собой суспензию различных пигментов, в частности двуокись титана в количестве 10-20% и наполнителей в органическом растворителе с добавкой сиккатива/. В качестве бактерицидной добавки используют 15% смесь этанолмеркурхлорида /алкацид - 2/ с алкамоном ОС-2. /Самойлов Ф.В., Семенова Л.И. и др. Сборник "Химия и химическая технология. Синтез и исследование пленкообразующих веществ и пигментов". Ярославль, 1973, стр. 92-94./
Известная краска обладает антимикробной активностью в отношении кишечной палочки, золотистого стафилококка, спор антракоида, сохраняющейся в течение 2-х лет.

К недостаткам краски относятся: высокая токсичность, горючесть, вследствие чего при пожаре она может выделять большое количество высокотоксичных соединений, низкий срок действия антимикробной активности и высокая стоимость.

Достигаемый технический результат заключается в повышении: антимикробных свойств краски, ее адгезионных характеристик и водостойкости.

Для достижения технического результата бактерицидная краска, включающая связующее, двуокись титана и бактерицидную добавку, в качестве связующего содержит алюмоборфосфатное связующее, в качестве бактерицидной добавки содержит полигексаметиленгуанидин фосфат и дополнительно - оксид магния, двуокись кремния, гидроксид алюминия и углекислый кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Двуокись титана - 9,0 - 31,4
Полигексаметиленгуанидин - 3,0 - 7,0
Оксид магния - 0,4 - 2,3
Двуокись кремния - 1,6 - 4,8
Гидроксид алюминия - 0,1 - 1,0
Углекислый кальций - 0,3 - 3,1
Алюмоборосфатное связующее - Остальное
Для получения красок различных цветов состав дополнительно содержит красящий пигмент в количестве 20,0 - 30,0 мас.%.

Алюмоборфосфатное связующее является концентрированным водным раствором кислых фосфатов алюминия и борной кислоты и представляет собой густую сиропообразную прозрачную, бесцветную жидкость без запаха, обладающую вяжущими и клеящими свойствами.

Используют АБФС по ТУ 113-08-10-17-83 с плотностью 1,5 - 1,7 г/см³ с массовой долей P на P₂O₅ - 36-39% AI в расчете на Al₂O₃ - 8 - 9%, B в расчете на B₂O₃ - 2-3%. Можно использовать АБФС по ТУ 113-08-606-87 с плотностью 1,5 - 1,7 г/см³, с P - 36 - 39; Al - 8-9%, B - 1,3 - 2,0%. Используемое алюмоборосфатное связующее перед введением в краску разбавляют водой до плотности 1,33 г/см³ при pH - 2,2.

Фосфатное связующее является цементирующим компонентом по отношению к компонентам краски и в композиции с ними образует стабильную необратимую структуру, обладающую рядом ценных свойств, хорошей адгезией к основе, достаточной механической прочностью и водостойкостью после термообработки.

При снижении в составе краски АБФС от 53 мас.% ухудшается схватываемость краски и снижается ее прочность, а при повышении АБФС выше 60,0 мас.% - снижается водостойкость покрытия на основе краски.

Введение в состав краски полигексаметиленгуанидин фосфата (ПГМГФ) определяет ее бактерицидные свойства. Способ получения ПГМГФ описан в SU 944290 A, 1986. ПГМГФ представляет собой высокоэффективный нетоксичный полимерный антисептический препарат, выпускается в виде водного 25% раствора и безводного продукта. В данном составе применяют белый порошок, полностью растворимый в воде. Полимерная природа ПГМГФ обеспечивает образование на обработанных поверхностных длительно сохраняющейся полимерной пленки, защищающей поверхность от микроорганизмов. Антибактериальная активность ПГМГФ мало изменяется под влиянием внешней среды, он хорошо растворим в воде.

Установлено, что 4%-ный раствор ПГМГФ вызывает гибель грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов:
коринебактерий дифтерии, золотистого стафилококка, брюшнотифозной палочки, кишечной палочки, вульгарного протея, синегнойной палочки, а также бактерий туберкулеза.

Хотя число элементарных звеньев в макромолекуле и оказывает некоторое влияние на антимикробные свойства, оно невелико. Поэтому образцы ПГМГФ разной молекулярной массы обладают примерно равной бактерицидностью.

По данным института Вирусологии им. Д.И, Ивановского АМН, ПГМГФ обладает сильным вирулицидным действием по отношению к вирусам герпеса простого, вируса СПИДа и вируса гепатита A.

Бактерицидная краска с добавлением ПГМГФ обладает широким спектром биоцидного действия: бактерицидным, вирулицидным, фунгицидным и спороцидным.

По данным НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина полная инактивация /100%/ кишечных палочек и колифагов наблюдается менее чем за 3 часа контакта с поверхностью краски. Концентрация более устойчивых форм микроорганизмов /плесневые грибы и споры/ через 3 часа снижалась в 10 раз, а через 7 суток более чем в 100 раз. Фунгицидный эффект усиливается с повышением температуры воздушной среды /37 - 40^oC/, при этом на 7-е сутки концентрация грибов снижалась в 10000 раз и оставалась на уровне единичных клеток.

При снижении в составе краски ПГМГФ менее чем 3 мас.% снижается бактерицидный эффект покрытия, в при повышении содержания фогуцида более 7,0 мас. % ухудшается кроющая способность краски, а также увеличивается ее стоимость.

Двуокись титана TiO₂ выполняет роль наполнителя и пигмента для белой краски. Увеличение содержания и уменьшение содержания двуокиси титана в составе краски приводит к изменению цвета красочного слоя. При увеличении содержания TiO₂ выше 31,4 мас.% цвет не изменяется, но прочностные свойства краски могут измениться, а при содержании TiO₂ ниже 9,0 мас.% красочный слой блеклый.

В качестве пигмента для зеленой краски используют оксид хрома, для серой краски - сурик железный и "дулевский черный" на основе оксидов железа, хрома и кобальта.

В случае, если пигмента в составе краски будет менее 20 мас.%, красочный слой получается блеклым, а при повышении более 30 мас.% - прочностные свойства краски снижаются.

Оксид магния способствует более быстрому отверждению красочного слоя.

При снижении MgO менее 0,4 мас.% отверждение красочного слоя происходит медленно, а при повышении его содержания более 2,3 мас.% снижается стабильность состава и возможно его коагулирование.

Двуокись кремния вводится в состав для увеличения адгезии и когезии. В качестве двуокиси кремния SiO₂ может применяться кварцевый песок.

При увеличении содержания двуокиси кремния более 4,8 мас.% снижаются адгезионные характеристики, а при уменьшении ее содержания менее 1,6 мас.% снижается прочность.

Гидроксид алюминия Al(OH)₃ вводят в состав краски для механического упрочнения красочного слоя.

С уменьшением содержания гидроксида алюминия менее 0,1 мас.% уменьшается прочность красочного слоя, а увеличение его содержания более 1,0 мас.% приводит к рыхлости красочного слоя.

Углекислый кальций CaCO₃ способствует более высокой гомогенизации состава, а также повышает адгезию и водостойкость. Реагируя с избытком кислоты АБФС углекислый кальций нейтрализует его, а выделяющаяся при этом CO₂ улучшает гомогенизацию краски.

Избыток CaCO₃ в количестве более 3,1 мас.% приводит к ухудшению схватываемости краски, а недостаток его менее 0,3 мас.% приводит к увеличению кислотности раствора краски, что сказывается на ухудшении водостойкости.

Пигмент "дулевский черный" на основе оксидов железа, хрома и кобальта используют под N 83. можно также использовать другие пигменты, например NN 81, 82, 91 и др. /"Керамические краски, В.А.Везир и др. Киев, "Техника", 1964 г., стр. 112/
Предлагаемый состав краски является наиболее оптимальным и выявлен в результате многочисленных экспериментов.

Краску готовят следующим образом.

Порошки ингредиентов дисперсностью 10 - 20 мкм, предпочтительнее 10 мкм, тщательно перетирают и гомогенизируют. Используемое по ТУ 113-08-10-17-83 АБФС перед употреблением разбавляют водой до плотности 1,33 г/см³ , pH - 2,2.

Сухую смесь ингредиентов перемешивают с АБФС до получения однородной массы.

Полученную краску кистью или валиком наносят на предварительно подготовленную поверхность стали, алюминия, сплавов алюминия, керамики, кирпича и бетона.

После подсушивания на воздухе в течение 10 мин. окрашенная поверхность подвергается термообработке при 120 - 140^oC.

В зависимости от цвета пигмента краска получается белая, серая или зеленая.

В таблице приведены конкретные примеры составов красок в заявленных пределах, составы красок, выходящие за заявленные пределы и достигаемый технический результат по сравнению с прототипом.

Описывается новая бактерицидная краска, включающая связующее, двуокись титана и бактерицидную добавку, отличающаяся тем, что она содержит в качестве связующего алюмоборфосфатное связующее, в качестве бактерицидной добавки - полигексаметиленгуанидин фосфат и дополнительно оксид магния, двуокись кремния, гидроксид алюминия и углекислый кальций при следующем соотношении компонентов, мас. %: двуокись титана - 9,0 - 31,4; полигексаметиленгуанидин фосфат - 3,0 - 7,0; оксид магния - 0,4 - 2,3; двуокись кремния - 1,6 - 4,8; гидроксид алюминия - 0,1 - 1,0; углекислый кальций - 0,3 - 3,1; алюмоборфосфатное связующее - остальное. Технический результат - повышение антимикробных свойств краски, ее адгезионных характеристик и водостойкости. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Бактерицидная краска, включающая связующее, двуокись титана и бактерицидную добавку, отличающаяся тем, что она содержит в качестве связующего алюмоборфосфатное связующее, в качестве бактерицидной добавки - полигексаметиленгуанидин фосфат и дополнительно оксид магния, двуокись кремния, гидроксид алюминия и углекислый кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Двуокись титана - 9,0 - 31,4
Полигексаметиленгуанидин фосфат - 3,0 - 7,0
Оксид магния - 0,4 - 2,3
Двуокись кремния - 1,6 - 4,8
Гидроксид алюминия - 0,1 - 1,0
Углекислый кальций - 0,3 - 3,1
Алюмоборфосфатное связующее - Остальное
2. Краска по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит красящий пигмент в количестве 20 - 30 мас.%.