ПЕННОЕ ХЛОРАКТИВНОЕ СРЕДСТВО И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ФТОРОРГАНИЧЕСКОГО ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЯ И N, N-ДИХЛОРАРИЛСУЛЬФАМИДОВ Российский патент 2018 года по МПК A62D3/30 A61L2/16 

Изобретение относится к области пенных хлорактивных препаратов, пригодных для применения в качестве источников активного хлора в дегазирующих, дезинфицирующих, деконтаминирующих, отбеливающих, стерилизационных, чистящих средствах, с использованием N,N-дихлорарилсульфамидов. Хлорактивные препараты являются традиционными дезинфицирующими средствами [1], а также наиболее часто используются для дегазации опасных химических веществ [2].

Известна полифункциональная пенная композиция для комплексной специальной обработки поверхностей, объемов и объектов от опасных агентов и веществ (RU 2290208) [3]. В составе указанной композиции в качестве действующего вещества используют клатрат дидецилдиметиламмоний галогенида с карбамидом. Предложенный состав, несмотря на ряд преимуществ (возможность использования в виде пенной композиции, воздействие активного компонента как на биологические, так и на химические опасные агенты и вещества), обладает существенным недостатком, выявляемым в процессе применения композиции. Этим недостатком является низкая активность действующего вещества как по отношению к опасным химическим, так и опасным биологическим агентам. Данное обстоятельство обуславливает необходимость повторной (в том числе неоднократной) обработки зараженного объекта, так и дополнительную обработку с применением более активного компонента.

Известно хлорактивное средство на основе N, N-дихлорарилсульфамидов и способ его получения, в состав которого входят N,N-дихлорарилсульфамиды, в качестве которых используются дихлорамины Б, Т и ХБ, гидроксид щелочного металла и катализатор межфазного переноса класса хлоридов четвертичных алкил-ариламмониевых соединений [4].

Известно хлорактивное средство на основе N,N-дихлорарилсульфамидов и способ его получения, в состав которого входят N,N-дихлорарилсульфамиды, в качестве которых используются дихлорамины Б, Т и ХБ, гидроксид щелочного металла и катализатор межфазного переноса класса хлоридов четвертичных алкил-ариламмониевых соединений, а также кислотно-основной индикатор для визуального контроля за качеством препарата в процессе применения и хранения [5].

Предложенные составы, несмотря на ряд преимуществ (дешевизна, доступное сырье), имеют недостатки, которые выявляются в процессе применения. Основным недостатком предложенных средств является невозможность использования препаратов в виде пенной композиции, например, для обработки вертикальных поверхностей. Препараты стекают с таких поверхностей, что уменьшает время их воздействия.

Задачей настоящего изобретения является создание пенного хлорактивного препарата, с целью дальнейшего использования в качестве основного компонента для приготовления дегазирующих, дезинфицирующих и прочих рецептур, необходимых при ликвидаций последствий аварий на химически и биологически опасных объектах, в условиях чрезвычайных ситуаций, для дегазации лабораторной посуды, инструментов, аппаратуры, вытяжных шкафов, рабочих площадок временного хранения производственных отходов, средств индивидуальной защиты, растворов и реакционных масс. При этом состав и свойства пенного хлорактивного препарата должны сохранять возможность дегазации лабораторной посуды, инструментов, аппаратуры, вытяжных шкафов, рабочих площадок временного хранения производственных отходов, поверхностей с различным (в том числе и отрицательным) углом наклона, средств индивидуальной защиты, растворов и реакционных масс.

Поставленная задача достигается созданием рецептуры, на основе N,N-дихлорарилсульфамидов (дихлораминов Б, Т, ХБ), гидроксидов щелочных металлов и четвертичных триалкилариламмониевых или фосфониевых солей с последующим введением в состав фторорганического поверхностно-активного вещества в качестве пенообразователя и глицерина в качестве стабилизатора пены. Четвертичные аммониевые соединения или четвертичные фосфониевые соли обеспечивают протекание механизмов межфазного катализа как на стадии получения препарата, так и на стадии его использования. Использование в качестве пенообразователя фторированных поверхностно-активных веществ, обеспечивает возможность перевода композиции в пенное состояние, при этом указанные ПАВ устойчивы в среде, содержащей активный хлор и сохраняют способность к пенообразованию. Применение в составе стабилизаторов, в качестве которых могут быть использованы многоатомные спирты (этиленгликоль, глицерин, и т.п.), ацилированные целлюлозы, модифицированный крахмал и продукты его частичного гидролиза, поливинилпирролидон, полиэтиленгликоли различной молекулярной массы и т.п., позволяют получать устойчивые пены. Кроме того, данные соединения повышают адгезионные свойства пены, способствуя улучшению связывания ее с обрабатываемой поверхностью. Таким образом, изменение состава хлорактивного препарата приводит к изменению способа его получения.

Реализация предлагаемого способа не приводит к усложнению технологии получения хлорактивного препарата, позволяет использовать его в качестве пенной композиции, что дает возможность получения пенного хлорактивного средства простого по составу и не менее эффективного, чем предлагаемые средства, ближайшие по своей технической сущности к заявляемому способу [3].

Сущность способа получения хлорактивного препарата заключается в проведении процесса в водно-щелочном растворе с концентрацией 5,0…10,0 весовых % гидроксидов щелочных металлов с последующим или одновременным введением в реакционную массу галогенидов четвертичных триалкилариламмониевых соединений, затем - стабилизатора в количестве до 10%. Далее загружается N,N-дихлорарилсульфамид, количество которого определяется мольным соотношением гидроксид щелочного металла : дихлорамин равное 4:1 (10…15%). Катализаторы межфазного переноса подаются в количестве от 0,5 до 10% загружаемого N,N-дихлорарилсульфамида (1…3%). К предлагаемой композиции могут быть добавлены красители для улучшения визуализации слоя пены. В состав композиции возможно введение окислительно-восстановительного индикатора для визуализации пригодности композиции к использованию по наличию в ней активного хлора [5]. В зависимости от цели использования, рецептура разбавляется водой до требуемой концентрации активного хлора и в нее вводится фтороорганический пенообразователь в количестве, определенном инструкцией по применению пенообразователя (обычно от 1 до 6%). Процесс не требует тщательного перемешивания, протекает в автотермическом режиме, присутствие межфазных катализаторов и стабилизатора в реакционной массе препятствует высаливанию и поэтому не требуется операции по декантированию и фильтрации. Предлагаемый способ получения пенного хлорактивного препарата снижает требования к его стойкости из-за отсутствия необходимости его хранения в готовой форме. Рецептура применяется в виде пены с кратностью от 30 до 100. Нанесение пены осуществляется с помощью различных пеногенераторов, таких как пеногенераторов барботажного типа, центробежного типа, воздушно-пенных стволов, генераторов сетчатого типа и т.п. Пена может содержать в качестве дисперсной фазы газ, отличный от воздуха (например азот, фреон и т.п.), но не углекислый газ.

Пример 1. В стакан емкостью 1000 мл заливают 500 мл воды и растворяют при периодическом перемешивании 1 моль гидроксида натрия, 0,05 моль три-этилбензиламмоний хлорида и 100 мл глицерина. В раствор добавляют 0,3 моля N,N-дихлор-п-толуилсульфамида и выдерживают до растворения дихлорамина без перемешивания, после вводят 30 г пенообразователя ПО-РЗФ 6% (AFFF). Рабочий раствор анализируется на содержание активного Cl.

Найдено: Cl (акт.) 74,30; 76,40. Вычислено Cl (акт.) 78,10.

Пример 2. В стакан емкостью 1000 мл заливают 500 мл воды и растворяют при периодическом перемешивании 1 моль гидроксида натрия, 0,05 моля смеси алкилдиметилбензиламмония хлоридов (катамин Б) и 100 мл этиленгликоля. В раствор, загружают 0,3 моля N,N-дихлорбензолсульфамида и выдерживают до растворения дихлорамина без перемешивания, после вводят 15 г пенообразователя ПО-РЗП 3% (AFFF/AR). Рабочий раствор анализируется на содержание активного Cl.

Найдено: Cl (акт.) 73,50; 77,20. Вычислено Cl (акт.) 78,10.

Пример 3. В емкость, объемом 10,0 л заливают 5,0 л воды и растворяют при периодическом перемешивании предварительно приготовленную смесь: 10 моль гидроксида натрия, 0,5 моль триэтилбензиламмоний хлорида и 1,0 кг глицерина. В раствор, загружают 3 моля N,N-дихлорбензолсульфамида и проводят выдержку до растворения дихлорамина. Для ускорения процесса растворения возможно проведение периодического перемешивания, после вводят 50 г пенообразователя ПО-РЗФ 1% (AFFF). Рабочий раствор анализируется на содержание активного Cl.

Найдено: Cl (акт.) 75,10; 72,60. Вычислено Cl (акт.) 78,10.

Пример 4. В пеногенератор типа «PROCAR» или подобный загружают 5,0 л композиции приготовленной по примерам 1-3, устанавливают давление 3-6 атм. и регулированием расхода композиции добиваются устойчивого истечения пены. Получают пену кратностью 30-50, устойчивую в течение не менее 30 минут.

Пример 5. В емкости, объемом 20 л готовят 10 л композиции по примерам 1-3, добавляют 5,0 г дифениламина в качестве окислительно-восстановительного индикатора. Раствор приобретает фиолетовую окраску. В стеклянную тару с крышкой отбирают 0,5 л приготовленного раствора и убирают в темное место на хранение. Окраска раствора сохраняется на срок более 6 месяцев (срок наблюдения), что свидетельствует об устойчивости композиции в процессе хранения. В пенную станцию типа «FOAM System 1 Air» или подобную загружают оставшуюся часть композиции. Регулированием расхода композиции и давления воздуха добиваются устойчивого истечения пены. Получают пену кратностью 30-70, устойчивую в течение не менее 30 минут. Анализ пены при помощи йод-крахмальной бумажки свидетельствует о наличии активного хлора. После оседания пены, раствор имеет фиолетовую окраску.

Таким образом, предлагаемый способ получения пенного хлорактивного препарата из N,N-дихлорарилсульфамидов (дихлораминов Б, Т, ХБ) с введением в состав галогенидов четвертичных алкилариламмониевых соединений или четвертичных фосфониевых соединений, обеспечивающих протекание механизмов межфазного катализа, стабилизаторов-пластификаторов, пенообразователей, позволяющих получать достаточно устойчивую пену, по сравнению с его ближайшим аналогом имеет ряд преимуществ: дает возможность получения пенного хлорактивного средства простого по составу и не менее эффективного, чем предлагаемые средства. Способ получения пенного хлорактивного препарата реализуем в полевых условиях. Состав и свойства пенного хлорактивного соединения предполагают возможность использования его в бифункциональном назначении, как в качестве дезинфицирующего, так и дегазирующего средства, в чрезвычайных ситуациях и при ликвидации аварий, также для дегазации лабораторной посуды, инструментов, аппаратуры, вытяжных шкафов, рабочих площадок, производственных емкостей, площадок временного хранения производственных отходов, средств индивидуальной защиты, растворов и реакционных масс и т.д. Особенностью предлагаемого состава является возможность использования его в виде пены, что улучшает качество обработки поверхностей, в том числе вертикальных и имеющих отрицательный угол уклона за счет деконтаминирующих свойств пенных составов, увеличении времени контакта композиции с зараженной поверхностью, при этом уменьшается расход композиции и поступление токсичных веществ в атмосферу за счет хороших укрывных свойств пены.

Литература

1 Вашков В.И. Средства и методы стерилизации, применяемые в медицине. - М.: Медицина, 1975, с. 176-179.

2 Александров В.Н., Емельянов В.И. Отравляющие вещества. - М.: Воениздат, 1990, 271 с.

3 Пат. №2290208 С2 Российская Федерация, МПК⁷ A61L 2/22, A01N 25/16, A62D 3/00, A61L 2/16, A01N 33/12, G21F 9/12. Полифункциональная пенная композиция для комплексной специальной обработки поверхностей, объемов и объектов от опасных агентов и веществ / Иванова Е.Б., Ковалев С.В., Смирнов М.А., Кравченко И.И., Иванов М.А., Иванов A.M.. - №2004133478/15, заявл. 16.11.2004 г., опубл. 27. 12.2006 г.

4 Пат. №2117491 С1 Российская Федерация, МПК⁷ C07D 250/10, A07L 2/16, A62D 3/00, A61L 2/16. Средство для дезинфекции / Ярных Ф.И., Кармишина Н.Н., Веселова Г.Н., Стеценко Г.А., Билевич К.А., Федорова Л.С., Зайцева Г.Н., Соколова Н.Ф., Пантелеева Л.Г. - №19980820, заявл. 21.02.1996 г., опубл. 20.08.1998 г.

5 Пат. №2410121 С1 Российская Федерация, МПК7 C07D 250/10, A07L 2/16, A62D 3/00, A61L 2/16. Хлорактивное средство и способ его получения на основе n, n - дихлорарилсульфамидов / Игнатьева Е.В., Поторопин Е.Б., Волков В.Л., Левченко Е.В., Тагаев В.И., Красильников В.В. - №20110127, заявл. 06.10.2008 г., опубл. 27.01.2011 г.

Изобретение относится к пенному хлорактивному средству, которое может быть использовано для получения дегазирующих, дезинфицирующих, отбеливающих средств, применяющемуся в чрезвычайных ситуациях и при ликвидации аварий, также для дегазации лабораторной посуды, инструментов, аппаратуры, вытяжных шкафов, поверхностей, в том числе и с отрицательным углом наклона, рабочих площадок временного хранения производственных отходов, средств индивидуальной защиты, растворов, реакционных масс и т.д. Пенное хлорактивное средство на основе N,N-дихлорарилсульфамида (дихлораминов Б, Т, ХБ), гидроксида щелочных металлов и четвертичной триалкилариламмониевой или фосфониевой соли содержит фторорганическое поверхностно-активное вещество в качестве пенообразователя и глицерин в качестве стабилизатора пены. Четвертичные аммониевые соединения или четвертичные фосфониевые соли обеспечивают протекание механизмов межфазного катализа как на стадии получения препарата, так и на стадии его использования. Средство получают при взаимодействии водного раствора, включающего гидроксид щелочного металла и хлорид четвертичного триалкилариламмониевого соединения, с твердофазными N,N-дихлорарилсульфамидами с последующим введением фторорганического пенообразователя и стабилизатора. Способ не требует специального оборудования, обогрева, механического перемешивания и легко реализуем в лабораторных и полевых условиях. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 пр.

1. Пенное хлорактивное средство на основе N,N-дихлорарилсульфамида, гидроксида щелочного металла, четвертичной триалкилариламмониевой или четвертичной фосфониевой соли дополнительно содержит фторорганическое поверхностно-активное вещество в качестве пенообразователя и глицерин в качестве стабилизатора пены при следующем соотношении компонентов, мас.%:

N,N-дихлорарилсульфамид 10,0-15,0 гидроксид щелочного металла 5,0-10,0 четвертичная триалкилариламмониевая или четвертичная фосфониевая соль 1,5-3,0 фторорганическое поверхностно-активное вещество 1,0-6,0 глицерин 5,0-10,0 вода остальное

2. Пенное хлорактивное средство по п. 1, отличающееся тем, что содержит фторорганическое поверхностно-активное вещество в качестве пенообразователя - до 6 мас.% и глицерин в качестве стабилизатора пены - до 10 мас.%.

3. Способ получения пенного хлорактивного средства по п. 1, характеризующийся тем, что осуществляют взаимодействие жидкофазного компонента в виде водного раствора гидроксида щелочного металла, хлорида четвертичного триалкилариламмониевого соединения или четвертичной фосфониевой соли с твердофазным N,N-дихлорарилсульфамидом в автотермическом режиме с последующим добавлением фторорганического пенообразователя и глицерина.