СОСТАВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ АРМИРОВАННЫХ ГИБРИДНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2025 года по МПК C09D163/02 C09D5/14 

Изобретение относится к области полимерных композиций на основе модифицированных эпоксидных олигомеров, а именно к составам для нанесения покрытий на основе эпоксидных смол, и рекомендуется для защиты поверхностей армированных гибридных полимерных композиционных материалов, в частности антимикробной защиты базальто- и стеклотекстолитов в микологической и бактериальной средах.

Состав для защиты армированных гибридных полимерных композиционных материалов содержит связующее, наполнитель, ускоритель и отвердитель, отличающийся тем, что в качестве связующего применяется эпоксидно-диановая смола марки «ЭД-22» (ГОСТ Р 56211-2014); в качестве наполнителя применяется полигексаметиленгуанидин-гидрохлорид (ПГМГ-ГХ) (ГОСТ Р 59072-2020); в качестве ускорителя отвержения применяется «Агидол-53» (ТУ 2495-449-05742686-2003); в качестве отвердителя эпоксидно-диановой смолы применяется ангидрид изометилтетрагидрофталевый (Изо-МТГФА, ТУ 2418-399-05842324-2004), при следующем соотношении компонентов, мас. %: связующее - 86,0; наполнитель - 2,0; отвердитель - 10,0; ускоритель - 2,0.

Предлагаемый состав способен обеспечить высокий уровень антимикробной защиты и повысить устойчивость армированных гибридных ПКМ, в частности базальто- и стеклотекстолитов в микологической и бактериальной средах.

При получении состава не требуется осуществление дорогостоящих и трудоемких операций, состав содержит доступные недорогие компоненты.

Технической результат - получение состава, обеспечивающего высокий уровень антимикробной защиты, повышающего устойчивость армированных гибридных полимерных композиционных материалов, в частности базальто- и стеклотекстолитов в микологической и бактериальной средах.

Преимуществом состава является то, что он обеспечивает высокий уровень антимикробной защиты и повышает устойчивость армированных гибридных ПКМ, в частности базальто- и стеклотекстолитов в микологической и бактериальной средах, обладая простотой исполнения и экономичностью, не требует сложного технологического оборудования и дорогостоящих компонентов.

Актуальность

Полимерные композиционные материалы (ПКМ) подвержены многим видам экологической деградации (1. Усачева М.Н. Биодеградация армированных полимерных композиционных материалов (обзор) / М.Н. Усачева, А.В. Хрульков // Труды ВИАМ. - 2022. - №6 (112). - С. 68-79. - DOI 10.18577/2307-6046-2022-0-6-68-79. - EDN HBDXTR). В зависимости от состава, схемы армирования и технологии изготовления образцы из ПКМ могут содержать на поверхности или в объеме дефекты, микропоры и капилляры, которые не оказывают значимого влияния на совокупность деформационно-прочностных показателей в исходном состоянии и на начальной стадии старения (2. Кычкин А.К., Ерофеевская Л.А., Кычкин А.А., Гаврильева А.А. Проблемы комплексных климатических испытаний в условиях Севера // Климат-2022: современные подходы к оценке воздействия внешних факторов на материалы и сложные технические системы: материалы VII Всероссийской научно-технической конференции (г. Москва, 27 мая 2022 г.) - М.: НИЦ «Курчатовский институт» - ВИАМ, 2022. - С. 95-108), однако в микропоры возможно попадание микроорганизмов, которые со временем станут активаторами процессов деградации ПКМ. Все фазы (волокна, смолы и поверхность раздела «волокно-смола») ПКМ подвержены определенному типу микробной деградации (1. Усачева М.Н. Биодеградация армированных полимерных композиционных материалов (обзор) / М.Н. Усачева, А.В. Хрульков // Труды ВИАМ. - 2022. - №6 (112). - С. 68-79. - DOI 10.18577/2307-6046-2022-0-6-68-79. - EDN HBDXTR). В результате биологического воздействия на компоненты ПКМ связь между волокном и смолой нарушается, и целостность композита подвергается деградации (3. Pendrys J.P. Microbially induced degradation of P55 graphite fibers // Journal of The Electrochemical Society. 1989. Vol. 136. P. 113). В работе (4. Gu J.-D., Ford T.E., Thorp K.E.G., Mitchell R. Microbial deterioration of fiber reinforced composite materials // International Conference on Microbial Induced Corrosion. Texas: NACE International, 1995. P. 439-460.) показано разрушение стеклянных и углеродных волокон, которое вызвано грибами, с проникновением в смолу. Таким образом, волокна также поражаются микроорганизмами, образующими биопленку (5. Gu J.-D., Ford T.E., Thorp K.E.G., Mitchell R. Microbial Growth on Fiber Reinforced Composite Materials // International Biodeterioration and Biodegradation. 1996. Vol. 39. P. 197-204).

Биоповреждение полимерного материала может проходить по двум различным механизмам: по основному объему и на поверхности. В случае объемной деградации фрагменты отщепляются от всей полимерной массы, и изменения молекулярной массы происходит из-за разрыва связей. В случае деградации на поверхности материал теряется, но не изменяется молекулярная масса полимерной матрицы (6. Даутова А.Н., Янов В.В., Алексеев Е.И., Зенитова Л.А. Биодеградирующие полимерные композиционные материалы с использованием натурального каучука // Бутлеровские сообщения. 2017. - Т.52. №10. - С. 56-73). Если диффузия химических веществ по всему материалу идет быстрее, чем разрыв полимерных связей, полимер претерпевает объемную деградацию. Если разрыв связей идет быстрее, чем диффузия химических веществ, процесс происходит главным образом на поверхности матрицы (7. Lucas N., Bienaime C., Belloy C., Queneudec M., Silvestre F., Nava-Saucedo J.E. Polymer biodegradation: mechanisms and estimation techniques. Chemosphere. 2008 Vol. 73. No. 4. Р. 429-442).

Степень зараженности материалов микроорганизмами, развитие последних и результат разрушительного действия зависит не только от природы материалов и вида микроорганизмов, но и от условий хранения или эксплуатации: температуры, влажности, интенсивности освещения, рН среды, содержания озона и ряда других факторов (8. Пехташева Е.А. Микробиологическая стойкость материалов на основе природных высокомолекулярных соединений // Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. Специальность 05.19.08 - Товароведение промышленных товаров и сырья легкой промышленности. Российская экономическая академия им. Г.В. Плеханова. - М. - 2004. - 52 с.). В оптимальных условиях в процессе метаболизма микроорганизмы могут разрушать материалы и их компоненты до углекислого газа и воды, оставляя в качестве конечных продуктов безвредную для окружающей среды микробную биомассу, которую уже утилизируют другие микроорганизмы.

Для разнообразных групп микроорганизмов оптимальные условия окружающей среды (ОС), влияющие на жизнедеятельность, дифференцируются. Так, плесневые грибы предпочитают подкисленные, влажные и теплые субстраты (9. Kychkin, A.A., Lebedev, M.P., Erofeevskaya, L.A. & Neustroeva, N.I. (2019). Study of microorganisms on polymer composite materials in frigid climate conditions. "Engineering and Earth Sciences: Applied and Fundamental Research" dedicated to the 85th anniversary of H.I. Ibragimov (ISEES 2019), Grozniy. D.K. Bataev (Ed.) https://doi.org/10.2991/isees-19.2019.43). А большинство актинобактерий, например Nocardia, хоть и кислотоустойчивы, однако лучше развиваются в щелочной среде. (10. Erofeevskya, L.A, Aleksandrov, A.R., Kychkin, A.K. (2019). Prospects for the Use of Spore-forming Bacteria to Combat the Destruction of Polymeric Composite Materials. International science and technology conference "FarEastCon-2019". D.B. Solovev and oth. (Ed.) doi: 10.1088/1757-899X/753/5/052010). В условиях токсического влияния нефтяных углеводородов могут развиваться, как бактериальные, так и грибные формы, многие из, которых способны осуществлять метаболизм после влияния на них экстремально низких температур ОС в течение длительного времени (11. Ерофеевская Л.А. Микробиологический мониторинг нефтезагрязненных почв в районе аварийного разлива нефти на участке временного нефтепровода «Талакан-Витим» (Юго-Западная Якутия) // Инновационные подходы в современной науке: сб. ст. по материалам XLVIII Международной научно-практической конференции «Инновационные подходы в современной науке». Москва. - 2019. - №12 (48). - С. 29-35; 12. Ерофеевская Л.А. Результаты исследований биологической активности нефтезагрязненного многолетнемерзлого грунта в процессе очистки от нефтезагрязнения // Сборник статей Международного научно-исследовательского конкурса «Исследователь года 2019». Петрозаводск. 2019. С. 17-27). Еще недавно считалось, что биодеградация материалов возможна только в интервале температур плюс 20-40°С, но в реальности температура может быть гораздо ниже (13. Миндубаев А.З. Микроорганизмы деструкторы и их роль в очистке природных сред (обзор) // Живые и биокостные системы. 2020. №31. URL: https://jbks.ru/archive/issue-31/article-7). Само же понятие биодеградация может быть определено как изменение химической структуры полимера вследствие действия биологических факторов, таких как почвенные бактерии, плесневые грибы, атмосферные микроорганизмы, физических - ультрафиолетовое излучение и химических - реагенты в водных средах (6. Даутова А.Н., Янов В.В., Алексеев Е.И., Зенитова Л.А. Биодеградирующие полимерные композиционные материалы с использованием натурального каучука // Бутлеровские сообщения. 2017. - Т. 52. №10. - С. 56-73). В совокупности, физические и биологические факторы активируют процессы деградации полимерных компонентов, в результате чего образуются более простые органические структуры, легко усваивающиеся микробным сообществом, адсорбированным на композитах. Со временем под действием микроорганизмов биозараженные ПКМ подвергаются разрушению, экономике наносится ущерб. В последние годы проблема, связанная с решением вопросов продления сроков эксплуатации и сохранения ПКМ от биозаражающего и биоповреждающего воздействия микроорганизмов-деструкторов, приобретает актуальность в связи с широким применением ПКМ в народном хозяйстве.

Уровень техники

Известна композиция, содержащая эпоксидную смолу ЭД-20, отвердитель диэтилентриамин ДЭТА - отвердитель на основе алифатических аминов, реакционноспособный каучук СКН-30КТРА - низкомолекулярный сополимер бутадиена с нитрилом акриловой кислоты, содержащий концевые карбоксильные группы, наполнитель стеклянные или керамические микросферы фракции 40-120 мкм, слюду мусковит (14. Патент RU 2522008 C1. Композиция для получения энергосберегающих покрытий. C09D163/02. Дата подачи заявки: 06.12.2012. Дата начала действия: 06.12.2012. Опубл. 10.07.2014. Автор: Хабибуллин Ю.Х. Патентообладатель: КГАСУ (RU), Хабибуллин Юрий Хакимович (RU)), обладающая высокой водонепроницаемостью, прочностью и эластичностью, повышенными теплоизоляционными свойствами, огне-, хим- и атмосферостойкостью.

Недостатком решения является неспособность композиции обеспечить антимикробную защиту ПКМ.

Известна композиция на основе следующих компонентов, мас. %: 29,00-32,70 эпоксидной диановой смолы, 2,49-3,70 аминного отвердителя, 9,80-14,32 смеси бутадиен-нитрильного каучука и трихлордифенила, взятых в соотношении 1:1, 37,38-47,62 минерального наполнителя, 1,82-3,24 триоксида сурьмы, 5,15-9,74 галогенсодержащего антипирена, 0,87-2,18 смешанного железооксидного пигмента (15. Патент RU 2495894 C1. Слабогорючая химически стойкая полимерная композиция. МПК C09D 163/02, C09D 5/18. Дата подачи заявки: 18.07.2012. Дата начала действия: 18.07.2012. Опубл. 20.10.2013. Авторы: Абрамов В.В., Бруяко М.Г., Григорьева Л.С., Славин А.М., Ушков В.А. Патентообладатель: Московский государственный строительный университет (RU)), позволяющая повысить прочность слабогорючих полимерных эпоксидно-каучуковых композиций.

Недостатком решения является неспособность композиции обеспечить антимикробную защиту ПКМ.

Известна композиция, которая содержит следующие компоненты, мас. %: 29,00-32,70 эпоксидной диановой смолы, 2,49-3,70 аминного отвердителя, 9,80-14,32 смеси бутадиен-нитрильного каучука и трихлордифенила, взятых в соотношении 1:1, 37,38-47,62 минерального наполнителя, 1,82-3,24 триоксида сурьмы, 5,15-9,74 галогенсодержащего антипирена, 0,87-2,18 смешанного железооксидного пигмента. В качестве галогенсодержащего антипирена используют 30-60% раствор продукта бромирования 1,1-дихлор-2,2-бис(4-хлорфенил)этилена, содержащего 50,44% брома, 22,38% хлора, 26,54% углерода и 0,64% водорода, в N,N-диметил-2,4,6-триброманилине (16. Патент RU 2495894 C1. Слабогорючая химически стойкая полимерная композиция. МПК C09D 163/02, C09D 5/18. Авторы: Абрамов В.В., Бруяко М.Г., Григорьева Л.С., Славин А.М., Ушков В.А. Патентообладатель: Московский государственный строительный университет (RU)), позволяющая повысить прочность слабогорючих полимерных эпоксидно-каучуковых композиций.

Недостатком решения является неспособность композиции обеспечить антимикробную защиту ПКМ.

Известен состав, содержащий, мас. %: эпоксидную диановую смолу - 17,0-30,0; моноглицидиловый эфир бутилцеллозольва - 10,0-17,0; тальк - 22,0-40,0; графит - 2,0-6,0 (17. Патент RU 2507228 C1. Вибропоглощающая эпоксидная композиция. МПК C08K3/04, C08K3/10, C08K 3/34, C08L 63/02. Дата подачи заявки: 17.07.2012. Дата начала действия: 17.07.2012. Опубл. 20.02.2014. Авторы: Воскун М.Д., Рожко А.Н., Шиманаева А.Г. Патентообладатель: ООО "Автопластик" (RU)), позволяющий повысить коэффициент механических потерь, прочность покрытия в широком диапазоне температур и коррозийную стойкость.

Недостатком решения является неспособность композиции обеспечить антимикробную защиту ПКМ.

Известна композиция, содержащая, мас. %: эпоксидная диановая смола 26,88-33,67, аминный отвердитель 2,53-3,90, смесь бутадиен-нитрильного каучука или низкомолекулярного полибутадиена и трихлордифенила в соотношении 1:1 10,12-15,28, минеральный наполнитель, обработанный низкотемпературной плазмой 39,8-46,70, трехоксид сурьмы 1,63-2,85, продукт бромирования 1,1-дихлор-2,2-ди(4-хлорфенил)этилена, содержащий 50,44% брома, 22,38% хлора, 26,54% углерода и 0,64% водорода 5,19-8,55 (18. Патент RU 2488610 C1. Слабогорючая химически стойкая полимерная композиция. МПК C08L 63/00, C09D 109/02, C09D 163/02, C09D 5/18. Дата подачи заявки: 11.04.2012. Дата начала действия: 11.04.2012. Опубл. 27.07.2013. Авторы: Абарёнов А.Р., Абрамов В.В., Баженов Ю.М., Бруяко М.Г., Орлова А.М., Певгов В.Г., Сенин Н.И., Ушков В.А., Чистолинов А.В. Патентообладатель: Московский государственный строительный университет (RU)), позволяющая повысить прочность химически стойких и слабогорючих композиций и покрытий при ремонте и восстановлении бетонных и железобетонных строительных конструкций.

Недостатком решения является неспособность композиции обеспечить антимикробную защиту ПКМ.

Известен состав для защитного покрытия полимерных композиционных материалов на основе модифицированных эпоксидных олигомеров (19. Патент RU 2480499 C2. Состав для защитного покрытия полимерных композиционных материалов. МПК C09D 163/02, C09D 183/14. Дата подачи заявки: 04.07.2011. Дата начала действия: 04.07.2011. Опубл. 27.04.2013. Авторы: Иванникова Н.Н., Кузнецов Г.В., Кузнецова В.А., Семенова Л.В., Соловьев К.Г. Патентообладатель: Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (RU)), обладающий высокой топливо- и водостойкостью, а также высокими адгезионными и физико-механическими свойствами, при длительной эксплуатации в жидких агрессивных средах при рабочих температурах от -60°С до 80-100°С.

Недостатком решения является неспособность композиции обеспечить антимикробную защиту ПКМ.

Известна композиция для покрытия, которая содержит эпоксидно-диановую смолу ЭД-20, модифицированную термостойким борорганическим полимером - полиметилен-n-трифениловым эфиром борной кислоты, пластификатор диоктилфталат, микроармирующий наполнитель волластонит, пигмент технический углерод, армирующий наполнитель микрокремнезем, органический растворитель и отвердитель (20. Патент RU 2468053 C1. C09D 163/02, C09D 5/08. Авторы: Коробщикова Т.С., Орлова Н.А. Дата подачи заявки: 11.05.2011. Дата начала действия: 11.05.2011. Опубл. 27.11.2012. Патентообладатель: Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (RU)), улучшающая физико-механические и термические показатели покрытия и повышения седиментационной устойчивости композиции в процессе хранения.

Недостатком решения является неспособность композиции обеспечить антимикробную защиту ПКМ.

Известен состав для защитного покрытия на основе эпоксидных связующих для защиты конструкций из различных металлов и полимерных композиционных материалов (21. Патент RU 2402585 C1. Состав для защитного покрытия. C08K 3/10, C08K 3/16, C09D 163/02. Дата подачи заявки: 31.03.2009. Дата начала действия: 31.03.2009. Опубл. 27.10.2010. Авторы: Абузин Ю.А., Деев И.С., Кондрашов Э.К., Кузнецов Г.В., Кузнецова В.А., Семенова Л.В. Патентообладатель: Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (RU)), обладающий высокой твердостью, высокими физико-механическими свойствами, адгезией к алюминиевым сплавам, сталям и полимерным композиционным материалам, влагостойкостью, устойчивостью к перепадам температур от -60°С до +100°С при толщине покрытия 70-100 мкм.

Недостатком решения является неспособность композиции обеспечить антимикробную защиту ПКМ.

Известен состав для защитного покрытия на основе эпоксидных смол (22. Патент RU 2394861 C1. Состав для защитного покрытия. МПК C09D 163/02. Дата подачи заявки: 25.12.2008. Дата начала действия: 25.12.2008. Опубл. 20.07.2010. Авторы: Абузин Ю.А., Кондрашов Э.К., Кузнецов Г.В., Кузнецова В.А., Семенова Л.В. Патентообладатель: ВНИИ авиационных материалов (RU)), способствующий повышению твердости, эластичности, влагостойкости, устойчивости покрытия к перепадам температур до 150°С при сохранении высокого уровня адгезии к алюминиевым сплавам, различным сталям, полимерным композиционным материалам и прочности при ударе.

Недостатком решения является неспособность композиции обеспечить антимикробную защиту ПКМ.

Известна эпоксидно-древесная композиция, включающая следующее соотношение компонентов, мас.ч.: 100 эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 10 аминного отвердителя полиэтиленполиамина, 15 пластификатора, 31 пенополистирольной крошки и 105 сосновых опилок в качестве наполнителей (23. Патент RU 2326912 C1. Эпоксидно-древесная композиция с отходами производства пенополистирола. МПК C09D 163/02. Дата подачи заявки: 09.01.2007. Дата начала действия: 09.01.2007. Опубл. 20.06.2008. Авторы: Киселева О.А., Лотц Н.С., Ярцев В.П. Патентообладатель: Тамбовский государственный технический университет ТГТУ (RU)), позволяющая получить экологически безопасный древесный композит.

Недостатком решения является неспособность композиции обеспечить антимикробную защиту ПКМ.

Известен состав для защитного покрытия конструкций из алюминиевых сплавов, различных сталей, а также полимерных композиционных материалов, включая углепластики (24. Патент RU 2290421 C1. Состав для защитного покрытия Дата подачи заявки: 01.08.2005. Дата начала действия: 01.08.2005. Опубл. 27.12.2006. Авторы: Владимирский В.Н., Иванникова Н.Н., Кондрашов Э.К., Кузнецов Г.В., Кузнецова В.А. Патентообладатель: ВНИИ авиационных материалов(RU)), позволяющий повысить водостойкость и стойкость к воздействию динамических нагрузок и скоростного воздушного потока, содержащего частицы песка и капли дождя.

Недостатком решения является неспособность композиции обеспечить антимикробную защиту ПКМ.

Известен способ защиты от биообрастания на основе порошкового полимерного покрытия, в состав которого входят: металлический цинк, оксид цинка и оксид титана (25. Патент US 6974847 B1. Melt compounded fusion bonded marine antifouling coating. B1, C08K 3/08, С08К 3/22, C08L 63/100, C09D 5/16. Patent Submission Date 16.07.2002. Patent Grant Date 2005.12.13. Patent Inventor: Jacky T. Thygesen. Patent Applicant: Matrix Engenering).

Недостатком данного способа является усложнение технологического процесса за счет необходимости применения в технологии высоких температур (до 300°С), что требует дополнительного оборудования, кроме того, способ не может обеспечить антимикробную защиту ПКМ.

Известен эпоксидный полимерраствор, включающий эпоксидную диановую смолу ЭД-20, полиэтиленполиамин ПЭПА, пластификатор - отходы эпоксидных смол (маточная смола эпоксидная МСЭ-1 марки Б), наполнитель - отходы производства керамзита (26. Патент RU 2248950 C1. Эпоксидный полимерраствор. МПК C08J11, С04В 18/18, С04В 18/20, С04В 26/14, C08L 63/02, C09D 163/02. Заявка 2003132021/04 от 31.10.2003. Опубл. 27.03.2005. Авторы: Воронков А.Г., Ярцев А.П. Патентообладатель: ТГТУ (RU)), характеризующийся низкой себестоимостью, удовлетворительными физико-техническими характеристиками, экологической безопасностью.

Недостатком известного полимерраствора является то, что он не применяется для антимикробной защиты ПКМ.

Известен особо тяжелый защитный полимерраствор, включающий эпоксидную диановую смолу ЭД-20, полиэтиленполиамин ПЭПА, кремнийорганический лак КО-922, минеральный наполнитель, легирующую добавку (27. Патент RU 2119899 C1. Особо тяжелый полимерраствор. МПК С04В 26/14. Заявка 93027622/04 от 18.05.1993. Опубл. 10.10.1998. Авторы: Прошин А.П., Соломатов В.И., Худяков В.А. Патентообладатель: Пензенский государственный архитектурно-строительный институт).

Недостатком предлагаемого эпоксидного полимерраствора является то, что он предназначен для защиты от гамма-излучений и не используется для антимикробной защиты ПКМ.

Известен защитный особо тяжелый полимерраствор, включающий эпоксидную диановую смолу ЭД-20, полиэтиленполиамин ПЭПА, кремнийорганический лак КО-916К, минеральный наполнитель - отход органического стекла на основе силикатов свинца (28. Патент RU 2125975 C1. Особо тяжелый полимерраствор. МПК С04В 26/14, С04В 24/14, С04В 14/22. Заявка 94004183/04 от 1994.02.08. Опубл. 1999.02.10. Авторы: Прошин А.П., Соломатов В.И., Худяков В.А., Козлов В.А. Патентообладатель: Пензенский инженерно-строительный институт).

Недостатком предлагаемого эпоксидного полимерраствора является то, что он предназначен для защиты от ионизирующих излучений и не используется для антимикробной защиты ПКМ.

Известен наномодифицированный полимерный композит, включающий эпоксидную диановую смолу ЭД-20, полиэтиленполиамин ПЭПА, кремнийорганический лак КО-922, диоксид титана с удельной поверхностью 6000 м²/кг и молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 200 м²/кг в качестве наполнителя, кварцевый песок фракции 0,63…1,25 в качестве заполнителя (29. Патент RU 2488563 C1. Наномодифицированный полимерный композит. МПК С04В 26/14, С04В 14/06, В02В 1/00. Заявка 2012127433/04 от 2012.07.02. Опубл. 2013.07.27. Авторы: Смирнов В.А., Королев Е.В. Патентообладатель: ФГБУ ВПО «МГСУ»), который может быть использован для изготовления элементов ограждающих конструкций, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия атмосферной влаги, солнечной радиации и циклических измерений температуры.

Недостатком известного наномодифицированного полимерного композита является то, что он не используется для антимикробной защиты ПКМ.

Известен полимерраствор, включающий (ч.) по массе: эпоксидную смолу ЭД-20 - 100, отвердитель полиэтиленполиамин (ПЭПА) - 10…15, наполнитель (отходы производства химической полировки стекла на основе фторида кальция, модифицированные раствором бутилкаучука в бензине) - 100…110 (30. Патент RU 2022943 C1. Полимерраствор. МПК С04В 26/14, С04В 14/28, С04В 24/12. Заявка 4929493/05 от 22.04.1991. Опубл. 15.11.1994. Авторы: Прошин А.П., Соломатов В.И., Белобородов А.В. Патентообладатель: Пензенский инженерно-строительный институт (RU)), позволяющий защитить конструкции от водной коррозии.

Недостатком известного решения является то, что полимерраствор не применяется для антимикробной защиты гибридных ПКМ.

Таким образом, на основе анализа известных составов и защитных композиций следует, что недостаток предлагаемых решений заключается в том, что они не способны обеспечить антимикробную защиту гибридным ПКМ, в частности базальто- и стеклотекстолитам.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому составу является композиция для защиты базальто-пластиковой арматуры от грибных поражений, в которой в качестве наполнителя используется модифицированный препарат «Бациллосорбойл» (ТУ 2164-001-52483924-2012), в качестве фунгицидного средства (31. Патент RU 2757053 C1. Способ защиты базальтопластиковой арматуры от грибного поражения. C09D 5/14 C09D 163/00. Заявка 2020122617, 03.07.2020. Дата начала отчета срока действия патента: 03.07.2020. Дата подачи заявки: 03.07.2020. Опубл. 11.10.2021. Заявитель: Лебедев М.П. Авторы: Ерофеевская Л.А., Кычкин А.К., Кычкин А.А., Лебедев М.П. Правообладатель: Лебедев М.П.).

Недостаток решения заключается в том, что для его осуществления требуется модифицированный препарат «Бациллосорбойл», который не производится промышленностью, кроме этого, технология получения препарата «Бациллосорбойл» требует специальных условий, что отражается на трудоемкости и сложностях получения композиции.

Задачей настоящего изобретения является расширение номенклатуры составов, не требующих для изготовления дорогостоящих и трудоемких операций, способных обеспечить высокий уровень антимикробной защиты и повысить устойчивость армированных гибридных ПКМ, в частности базальто- и стеклотекстолитов, в микологической и в бактериальной средах.

Поставленная задача решается тем, что получен новый состав для защиты армированных гибридных ПКМ, в частности, для антимикробной защиты базальто- и стеклотекстолитов, как в микологической, так и в бактериальной средах, с использованием доступных, недорогих компонентов: связующее, наполнитель, отвердитель и ускоритель, отличающийся тем, что в качестве связующего применяется эпоксидно-диановая смола марки «ЭД-22» (32. ГОСТ Р 56211-2014. Смолы эпоксидно-диановые не отвержденные. Технические условия (на английском языке: Uncured epoxy resins. Specification). Дата введения: 01.01.2016. ОКС 83.080.10. Код КГС Л27.); 33 ГОСТ 10587-84. Смолы эпоксидно-диановые неотвержденные. Технические условия (действует только в РФ)); в качестве наполнителя применяется полигексаметиленгуанидин-гидрохлорид (ПГМГ-ГХ) (34. ГОСТ Р 59072-2020 "Средства дезинфицирующие. Суспензионный метод определения антимикробной активности" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 октября 2020 г. N 733-ст)); для ускорения отвержения применяли «Агидол-53» производства ОАО «Стерлитамакский нефтехимический завод» (35. ТУ 2495-449-05742686-2003 «Агидол-53. Технические условия» (с изм. 1-3); 36. Экспертное заключение № С-1867 от 02.09.2005 г. ФГУЗ "Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Башкортостан"); для отверждения эпоксидной смолы применяется "Ангидрид изометилтетрагидрофталевый", Литера О (Изо-МТГФА), производства ОАО «Стерлитамакский нефтехимический завод» (37. ТУ 2418-399-05842324-2004 "Ангидрид изометилтетрагидрофталевый", Литера О; Санитарно-эпидемиологическое заключение на проектную документацию №76.01.07.241.Т.001112.04.04 от 27.04.2004; 38. ГОСТР 50096-2015 (ИСО 4597-1:2005) «Пластмассы. Отвердители и ускорители отвержения эпоксидных смол»), при следующем соотношении компонентов, мас. %: связующее - 86,0; наполнитель - 2,0; ускоритель - 2,0; отвердитель - 10,0.

Предлагаемый состав способен обеспечить высокий уровень антимикробной защиты и повысить устойчивость армированных гибридных ПКМ, в частности базальто- и стеклотекстолитов в микологической и бактериальной средах. При получении состава не требуется осуществления дорогостоящих и трудоемких операций, состав содержит доступные недорогие компоненты, которые можно приобрести в российских компаниях.

Изобретение поясняется следующими примерами.

Пример 1. Получение состава для защиты армированных гибридных ПКМ

Состав для защиты армированных гибридных ПКМ получен путем механического смешивания компонентов: связующее, наполнитель, ускоритель и отвердитель; в качестве связующего применяется эпоксидно-диановая смола марки «ЭД-22» (ГОСТ Р 56211-2014); в качестве наполнителя применяется полигексаметиленгуанидин-гидрохлорид (ПГМГ-ГХ) (ГОСТ Р 59072-2020); для ускорения отвержения применяется «Агидол-53» производства ОАО «Стерлитамакский нефтехимический завод» (ТУ 2495-449-05742686-2003); для отверждения эпоксидной смолы применяется "Ангидрид изометилтетрагидрофталевый" (Изо-МТГФА), производства ОАО «Стерлитамакский нефтехимический завод» (ТУ 2418-399-05842324-2004), при следующем соотношении компонентов, мас. %: связующее - 86,0; наполнитель - 2,0; ускоритель - 2,0; отвердитель - 10,0.

Краткая характеристика компонентов состава для защиты армированных гибридных ПКМ:

1) Связующее: эпоксидная смола марки «ЭД-22»:

Эпоксидная смола - олигомер, содержащий эпоксидные группы. Обладает способностью под действием отвердителей образовывать сшитые полимеры. Наиболее распространенные эпоксидные смолы - продукты поликонденсации эпихлоргидрина с фенолами, чаще всего - с бисфенолом А. Смолы на основе бисфенола А называются эпоксидно-диановыми в честь русского химика А. П. Дианина, получившего бисфенол А (39. Старокадомский Д.Л. Длинный век эпоксидки // Наука и жизнь. - 2018. - №1. - С. 66-69). В зависимости от физико-химических свойств установлены следующие марки эпоксидно-диановых смол: ЭД-22, ЭД-20, ЭД-16, ЭД-14, ЭД-10, ЭД-8. Основные свойства эпоксидной смолы ЭД-22 в таблице ниже (Таблица 1 - Техническая характеристика эпоксидно-диановой смолы ЭД-22).

Таблица 1 - Техническая характеристика эпоксидно-диановой смолы ЭД-22

Показатель Норма Внешний вид Прозрачная, вязкая жидкость без следов воды и включений Цвет по железокобальтовой шкале Не более 4 Массовая доля эпоксидных групп, % 19,9-22,0 Массовая доля иона хлора, % Не более 0,003 Массовая доля омыляемого хлора, % Не более 0,5 Массовая доля летучих веществ, % Не более 0,5 Динамическая вязкость при 25°С, Па с 12-18 Массовая доля гидроксильных групп, % Не более 1,7

2) Наполнитель: ПГМГ-ГХ:

Полигексаметиленгуанидин (ПГМГ) - производное гуанидина, в основном используемого в форме его солей полигексаметиленгуанидин фосфата (ПГМГ-Ф) или полигексаметиленгуанидин гидрохлорида (ПГМГ-ГХ, метацид) в качестве биоцидного дезинфектанта (40. Патент RU 2236846 C1. Пенообразующая композиция для антисептической обработки кожных покровов. МПК A61K9/12, A61K31/155. Заявка: 30.01.2003. Опубликовано: 27.09.2004. Авторы: Арзамасцев А.П., Попков В.А., Краснюк И.И., Матюшина Г.П., Задерейко Л.В., Абрикосова Ю.Е. (RU). Патентообладатель: ГОУ ВПО Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова (RU)). ПГМГ-ГХ обладает низкой токсичностью для человека и животных. (41. Воинцева И.И. Полигексаметиленгуанидин гидрохлорид для очистки и обеззараживания воды как альтернатива реагентам- окислителям // Вода: химия и экология. - №7, 2011 г. - С. 39-45). Техническая характеристика ПГМГ-ГХ представлена в таблице ниже (Таблица 2 - Техническая характеристика наполнителя ПГМГ-ГХ).

Таблица 2 - Техническая характеристика наполнителя ПГМГ-ГХ

Показатель Норма Название на английском языке Poly(hexamethyleneguanidine) hydrochloride Структурная формула (C7H16N3Cl)n, где n = 4-50 Молекулярный вес 700-10000 атомных единиц массы (а.е.м.) Физико-химические свойства Не имеет цвета и запаха, пожаробезопасен, взрывобезопасен, полностью растворим в воде, в спирте, не теряет своих свойств при отрицательных температурах, не разлагается и сохраняет свои физико-химические и биоцидные свойства до температуры +120°С. pH 1%-го водного раствора 7-10,5 Токсичность Относится к 3 классу умерено опасных веществ при введении в желудок, к 4 классу малоопасных веществ при нанесении на кожу, ГОСТ 12.1.007-76 Изготовитель отраслевого стандартного образца Институт эколого-технологических проблем: http://polyguanidines.ru/adres.htm

Механизм биоцидного действия ПМГМ-ГХ подобен четвертичным аммониевым соединениям (ЧАС) и носит мембранотоксический характер: гуанидиновые поликатионы адсорбируются на отрицательно заряженной поверхности бактериальной клетки; диффундируют через стенку клетки; связываются с кислотными фосфолипидами, белками цитоплазматической мембраны, что приводит к ее разрыву, в результате происходит блокада гликолитических ферментов дыхательной системы, потеря патогенных свойств и гибель микробной клетки (42. Антимикробные полимеры / Г.Е. Афиногенов, Е.Ф. Панарин. - СПб.: Гиппократ, 1993. - 263 с.).

3) Ускоритель отвержения «Агидол-53»:

«Агидол-53» производства ОАО «Стерлитамакский нефтехимический завод» (ТУ 2495-449-05742686-2003) - ускоритель желатинизации эпоксидных смол, отверждаемых ангидридами органических кислот, полиамидами, амидоаминами жирных кислот, применяемых при изготовлении заливочных и пропиточных компаундов в электро- и радиотехнике, электронике, эпоксидных составов для пултрузии и намотки труб. Основные технические характеристики представлены в таблице ниже (Таблица 3 - Технические характеристики «Агидол-53»).

Таблица 3 - Технические характеристики «Агидол-53»

Наименование показателей Норма Химическое название 2,4,6-три-N/N/диметиламинометил фенол Эмпирическая формула C₁₅H₂₇N₃O Описание Продукт представляет собой трехзамещенное основание Манниха Внешний вид Вязкая жидкость от желтого до коричневого цвета Массовая доля основного вещества, %, не менее 93,0 Массовая доля титруемого азота, %, не менее 8,0 Плотность при температуре 25°С, кг/м³ Не нормируется

4) Отвердитель эпоксидной смолы: Ангидрид изометилтетрагидрофталевый (Изо-МТГФА), производства ОАО «Стерлитамакский нефтехимический завод» (ТУ 2418-399-05842324-2004) широко применяется в качестве отвердителя для полимерных материалов, стеклопластиков и эпоксидных смол горячего отверждения. Техническая характеристика Изо-МТГФА представлена в таблице ниже (Таблица 4 - Техническая характеристика Изо-МТГФА).

Таблица 4 - Техническая характеристика Изо-МТГФА

Показатель Норма Эмпирическая формула С₉Н₁₀О₃ Внешний вид Прозрачная жидкость в растопленной консистенции. А в замороженном, либо кристаллизированном состоянии выглядит как пастообразное вещество. Цвет жидкости и пасты варьируется от партии к партии от светло-желтого до светло-коричневого Массовая доля основного вещества, %, в пределах 98,0-100,0 Вязкость по вискозиметру ВЗ-246 при 30°С, с, не менее 12,0 Продолжительность желатинизации, ч, не менее 9,0-12,0 Массовая доля кислоты (в составе основного вещества), %, не более 1,0-1,5 Применяемые растворители Толуол, ацетон, бензин Нанесение материала Смешивается в определенной пропорции с отверждаемым веществом

Технологический процесс изготовления состава для защиты армированных гибридных ПКМ включает следующие основные операции: измельчение наполнителя в мельнице в течение 5-10 минут до частиц размером 0,2-50,0 мкм; перемешивание связующего и измельченного наполнителя в смесителе 2-4 минуты; добавление ускорителя в полученную смесь связующего с наполнителем, с последующим перемешиванием в течение 1-2 минут; добавление отвердителя в полученную смесь из связующего, наполнителя и ускорителя, с последующим перемешиванием в течение 1-2 минут (при следующем соотношении, мас. %: связующее - 86,0; наполнитель - 2,0; ускоритель - 2,0; отвердитель - 10,0). Общее время приготовления защитной эпоксидно-полимерной композиции составляет 9-18 минут. Полученный состав наносят на ПКМ кистью-макловицей сразу же после приготовления, поскольку состав начинает густеть уже через 5 минут после введения ускорителя, через 20 минут обработанные ПКМ уже можно брать руками (в перчатках). Полное отверждение наступает через 24 часа.

Пример 2. Подготовка к тестированию состава для защиты армированных гибридных ПКМ

Для тестирования заявленного состава использовались образцы базальто- и стеклотекстолита, полученные методом инфузии путем последовательной укладки армирующего материала на форму, c пропиткой трехкомпонентным эпоксидным связующим, состоящим из ЭД-22, Изо-МТГФА, Агидола-53, с последующим отверждением. Лист базальтотекстолита толщиной 5 мм, состоит из 18 слоев базальтовой ткани БТ-11/1П. Лист стеклотекстолита 5 мм, состоящий из стеклоткани Ортекс 560 - 13 слоев (43. Матвеева И.Г., Лебедев М.П. Исследование прочностных свойств текстолита, армированного тканями с различным типом плетения // Труды Кольского научного центра РАН. - Т. 8, №5-1, 2017. - С. 94-97; 44. Матвеева И.Г., Лебедев М.П., Туисов А.Г., Кычкин А.А. Исследование прочностных свойств текстолита, армированного тканями с прямым переплетением пучков базальтового ровинга // Вестник СВФУ, №6 (50). - 2015. - С. 80-86).

Из полученных вышеописанным способом листов БТ и СТ готовили необходимое количество опытных образцов размером по 1 см² каждый, которые использовали для тестирования заявленного состава. Все опытные образцы базальто- и стеклотекстолита перед постановкой теста стерилизовали методом обработки 70% этанолом (45. Асептика, антисептика: учебное пособие / В.А. Белобородов, Е.А. Кельчевская; Иркутский государственный медицинский университет, Кафедра общей хирургии. - Иркутск: ИГМУ, 2022. - 50 с.).

В качестве тест-микроорганизмов отобраны штаммы из коллекции ИПНГ СО РАН (Республика Саха (Якутия), г. Якутск, ул. Автодорожная, д. 20, каб. 401): спорообразующие грамположительные бактерии (штамм Bacillus atropheus ВКПМ B-10592); неспорообразующие грамотрицательные палочковидные бактерии (штамм Serratia plymuthica ВКПМ В-12668); неспорообразующие грамположительные шаровидные бактерии (штамм Staphylococcus vitulinus ВКПМ B-12651); грамвариабельные актинобактерии (штамм Artrobacter antarcticus ВКПМ АС-2022); дрожжеподобные грибки (штамм Rhodotorula mucilaginosa ВКПМ Y-4271); плесневые грибы (штамм Penicillium aurantiogríseum ПКМ-9).

Краткая характеристика тест-микроорганизмов:

1) Bacillus atropheus ВКПМ B-10592:

Морфолого-культуральные признаки: грамположительные споровые палочки, в микроскопических препаратах расположены одиночно и короткими цепочками. Хорошо растут на мясопептонном агаре (МПА), следующего состава, мас. %: ферментативный пептон - 1,0; натрий хлористый - 0,5; агар - 1,0; вода мясная - остальное, pH 7,0-7,2, в виде морщинистых суховатых бежевых колоний, через несколько дней (3-4) колонии выделяют в питательный субстрат коричневый пигмент. В старых культурах колонии также окрашиваются в темный (коричневый) цвет. Физиолого-биохимические признаки: штамм растет при температуре от +8 до +37°С, в аэробных условиях. В анаэробных условиях штамм сразу не погибает, но развивается медленнее. Оптимум роста +30°С. Растет при рН 6,0-8,0. Растет в солевом бульоне с добавлением 0,1-2,0% NaCl. Обладает каталазной активностью. Гидролизует желатину и казеин. Лецитиназу не образует. Не гидролизует крахмал. Окисляет глицерол, гликоген, салицин. Не ферментирует D-арабинозу, инулин, маннитол. Штамм может поддерживаться регулярными пересевами (1 раз в 2 недели) на скошенном МПА.

2) Serratia plymuthica ВКПМ В-12668:

Морфо-культуральные признаки: мелкие грамотрицательные, не образующие спор палочки, в микроскопических препаратах распололагаются одиночно и беспорядочными скоплениями. На МПА формирует малиновые или красно-оранжевые пастообразные округлой формы колонии, диаметром 1-3 мм. Консистенция мягкая, легко снимаются с поверхности агара, легко размазываются. Физиолого-биохимические признаки: растет аэробно при температуре +2…+37°С (+4…+20°С), может развиваться и при отсутствии кислорода, но более медленно. Используемые источники углерода: сорбит, лактоза, глюкоза. Другие тесты: индол-положительный. Реакция Фогес-Проскауэра отрицательная. Фенилаланиндезоксаминаза отрицательная. Не ферментирует бета галактозидазу. Не продуцирует сероводород. Неактивен по отношению к орнитину и лизину. Не использует цитрат натрия и малонат натрия. Утилизирует инозит. Штамм может поддерживаться регулярными пересевами (1 раз в 10-14 дней) на скошенном МПА или храниться в лиофилизированном состоянии в ампулах при температуре +4°С.

3) Staphylococcus vitulinus ВКПМ B-12651:

Морфо-культуральные признаки: грамположительные, кокковидные клетки, располагающиеся одиночно и беспорядочными скоплениями. На МПА формирует выпуклые блестящие колонии желтовато-оранжевого цвета, диаметром 1-2 мм. Консистенция мягкая, легко снимаются с поверхности среды, легко размазываются. Физиолого-биохимические признаки: по отношению к кислороду - аэроб; растет в диапазоне рН 5,5-9,0 усл.ед., при температуре от +4 до +37°С. Используемые источники углерода: сорбит. Проверенные неиспользуемые источники углерода: лактоза, глюкоза. Другие исследованные признаки штамма: индол-отрицателен; реакция Фогес-Проскауэра отрицательная; тест на фенилаланиндезоксаминазу отрицательный; штамм не ферментирует бета галактозидазу, не продуцирует сероводород, активен по отношению к орнитину, не активен по отношению к лизину, не использует цитрат натрия и малонат натрия, утилизирует инозит. Штамм может поддерживаться регулярными пересевами (1 раз в 10-14 дней) на скошенном МПА.

4) Artrobacter antarcticus ВКПМ АС-2022:

Морфо-культуральные признаки: грамположительные овоидные клетки, расположенные одиночно и беспорядочными скоплениями, спор и капсул не образуют. На МПА формирует матовые желтоватого цвета, округлой формы колонии, диаметром до 1-3 мм. Консистенция мягкая, легко снимаются с поверхности агара, легко размазываются. Штамм растет в диапазоне рН среды 5,5-9,0 усл.ед., при температуре +2…+30°С. Используемые источники углерода: сорбит. Проверенные неиспользуемые источники углерода: лактоза, глюкоза. Другие тесты: индол-отрицателен. Реакция Фогес-Проскауэра отрицательная. Фенилаланиндезоксаминаза отрицательная. Не ферментирует бета галактозидазу. Не продуцирует сероводород. Неактивен по отношению к орнитину и лизину. Не использует цитрат натрия и малонат натрия. Утилизирует инозит. Штамм может поддерживаться регулярными пересевами (1 раз в 14 дней) на скошенном МПА или храниться в лиофилизированном состоянии в ампулах при температуре +4°С.

5) Rhodotorula mucilaginosa ВКПМ Y-4271:

Морфо-культуральные признаки: грамотрицательные крупные клетки неправильной формы, расположенные одиночно и беспорядочными скоплениями. На МПА формирует оранжево-розовые колонии, склонные к срастанию, диаметром в среднем 3 мм; консистенция колоний мягкая, легко снимаются с поверхности агара, легко размазываются. Физиолого-биохимические признаки: растет при рН 5,5-9,0 усл.ед., при температуре +2…+30°С. Используемые источники углерода: сорбит. Проверенные неиспользуемые источники углерода: лактоза, глюкоза, цитрат натрия, малонат натрия. Другие исследованные тесты: индол-отрицателен, реакция Фогес-Проскауэра отрицательная, тест на фенилаланиндезоксаминазу отрицательный; штамм не ферментирует бета-галактозидазу, не продуцирует сероводород, не активен по отношению к орнитину и лизину, обладает способностью утилизировать инозит; не продуцирует гемолизины. Штамм может поддерживаться регулярными пересевами (1 раз в 10-14 дней).

6) Penicillium aurantiogríseum ПКМ:

Penicillium aurantiogríseum ПКМ-9, выделен из нестерильного опытного образца базальтотекстолита (БТ). Это вид несовершенных грибов (телеоморфная стадия не известна), относящийся к роду Penicillium, семейства Aspergilliaceae. На МПА формирует зернистые колонии сине-зеленого цвета с белыми полями. Растет при температуре +5…+30°C. Оптимум температуры +20…+22°C. При +37°C рост отсутствует. Гифы бесцветные, конидиеносцы ветвящиеся, формирующие «кисточки». Метулы 10-13 мкм длиной и 2,8-3,5 мкм толщиной. Фиалиды цилиндрические, с короткой, но заметной шейкой 7,5-10×2,5-2,8 мкм. Конидии темноокрашенные одноклеточные, шаровидные до почти шаровидных, гладкостенные, 3-4×2,5-3,5 мкм.

Из тест-микроорганизмов готовили микробные суспензии, смывая микробные клетки со скошенного МПА 0,9% раствором NaCl объемом по 25 см³ для каждого штамма отдельно с концентрацией 1 миллион микробных клеток/см³ по оптическому стандарту ГИСК им. A.M. Тарасевича (46. Методы контроля бактериологических питательных сред: Методические указания. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2008. - 67 с.).

Пример 3. Условия тестирования состава для защиты армированных гибридных ПКМ

Тестирование состава для защиты армированных гибридных ПКМ в бактериальной и микологической средах проводили в соответствии с таблицей (Таблица 5 - Схема проведения тестирования состава для защиты армированных гибридных ПКМ).

В качестве тест-объектов использовали образцы базальто- и стеклотекстолита, полученные и покрытые защитным составом по примеру 1.

В качестве тест-микроорганизмов использовали микробные суспензии бактерий, актинобактерий, дрожжей и плесневых грибов, полученные по примеру 2.

Таблица 5 - Схема проведения тестирования состава для защиты армированных гибридных ПКМ

Микробная клеточная культура Отбор проб после иннокуляции ПКМ Материал Тестирование Bacillus atropheus ВКПМ B-10592 Через 15 минут Базальтотекстолит Спороцидного свойства состава Стеклотекстолит Serratia plymuthica ВКПМ В-12668 Через 15 минут Базальтотекстолит Антибактериального свойства состава Стеклотекстолит Staphylococcus vitulinus ВКПМ B-12651 Через 15 минут Базальтотекстолит Антибактериального свойства состава Стеклотекстолит Artrobacter antarcticus ВКПМ АС-2022 Через 15 минут Базальтотекстолит Антибактериального свойства состава Стеклотекстолит Rhodotorula mucilaginosa ВКПМ Y-4271 Через 15 минут Базальтотекстолит Противогрибкового свойства состава Стеклотекстолит Penicillium aurantiogríseum ПКМ-9 Через 15 минут Базальтотекстолит Противогрибкового свойства состава Стеклотекстолит Воздушная контаминация Через 60 минут Базальтотекстолит Антибактериальные свойства состава Стеклотекстолит

Тестирование проводили в 2-х повторностях для каждого вида ПКМ, обработанных заявленным составом и выдержанных в бактериальной и микологической средах, отдельно для каждого тест-микроорганизма.

Для контроля контаминации тест-объектов микроорганизмами воздуха проведено исследование свойств ПКМ при воздушной контаминации.

Образцы материала тестировали по схеме согласно таблице 1, рядом с тестируемыми образцами ПКМ помещали открытую чашку Петри с МПА для учета микроорганизмов, осевших на агар с воздуха. Через 60 минут чашки Петри с МПА закрывали и инкубировали в суховоздушном термостате марки ТС-80 (Касимов) при температуре 37°C. Через 48 часов подсчитывали колонии, сформированные на МПА.

Результат выражали в колониеобразующих единицах (КОЕ).

Для оценки спороцидного, антибактериального и противогрибкового свойств заявленного состава по 0,5 см³ суспензии микробных клеток с концентрацией 1,0 миллиард клеток/см³ инокулировали на исследуемые образцы ПКМ, закрывая квадратами стерильной пленки размером 4 см². Сразу после инокуляции половину образцов промывали в 10 см³ среды SCDLP 20, следущего состава (г/л): панкреатический гидролизат казеина -20,0; соевый летицин - 5,0; полисорбат 20 - 40,0 мл; вода дистиллированная - до 1 литра. (46. ГОСТ ISO 21149-2013. Продукция парфюмерно-косметическая. Микробиология. Подсчет и обнаружение мезофильных аэробных микроорганизмов. - Москва: Стандартинформ. - 2019. - 19 с.). Остальные чашки Петри, содержащие инокулированные образцы (по 2 образца каждого вида ПКМ), инкубировали в соответствии с температурным диапазоном роста, характерным для конкретного тест-микроорганизма по примеру 3 и относительной влажности 90% в течение 24 ч для бактерий, 48-72 ч для актинобактерий; 120-144 ч для дрожжеподобных и плесневых грибов, после этого образцы промывали 10 мл среды SCDLP. Для подсчета жизнеспособных КОЕ бактерий и грибов, элюированных с образцов ПКМ, среду разводили в 10⁴ раз в фосфатно-буферном физиологическом растворе и высевали по 1 см³ разведенного раствора в отдельные стерильные чашки Петри в дублях. Чашки Петри инкубировали в соответствии с температурным диапазоном роста, характерным для конкретного тест-микроорганизма по примеру 3. После инкубации подсчитывали количество КОЕ.

Для каждого образца ПКМ, определяют количество жизнеспособных бактерий, подсчитанных по формуле (1) (47. ISO 22196-2011 «Измерение антибактериальной активности на поверхности пластмасс и других непористых материалов»):

N = (100⋅C⋅D⋅V)/A (1)

N - число жизнеспособных бактерий, извлеченных на 1 см² с испытуемого образца,

C - среднее количество колоний для 2-х повторностей,

D - коэффициент разбавления,

V - объем, см³ (мл), питательного бульона добавляемого по образцу,

A - площадь поверхности под покровной пленкой, мм.

Для каждого образца определяют антимикробную активность пленок в соответствии с уравнением (2):

R = (Ut-U0)-(At-U0)=Ut-At (2)

R - антибактериальная активность,

Ut - среднее значение логарифма числа жизнеспособных бактерий, извлеченных из необработанных образцов после 24 ч инокуляции,

U0 - среднее значение логарифма числа жизнеспособных бактерий, извлеченных из необработанных образцов сразу после инокуляции,

At - среднее значение логарифма числа жизнеспособных бактерий, извлеченных из обработанных образцов после 24 ч инокуляции для бактерий; 48-72 ч для актинобактерий; 120-144 ч для дрожжеподобных и плесневых грибов.

Микробиологическим анализом установлено, что заявленный состав для защиты армированных гибридных ПКМ, обладает антимикробными свойствами по отношению к спорообразующим грамположительным бактериям, в частности к штамму Bacillus atropheus ВКПМ B-10592; к неспорообразующим грамотрицательным палочковидным бактериям, в частности, к штамму Serratia plymuthica ВКПМ В-12668); к неспорообразующим грамположительным шаровидным бактериям, в частности к штамму Staphylococcus vitulinus ВКПМ B-12651); к грамвариабельным актинобактериям, в частности к штамму Artrobacter antarcticus ВКПМ АС-2022); к дрожжеподобным грибкам, в частности, к штамму Rhodotorula mucilaginosa ВКПМ Y-4271); к плесневым грибам, в частности, к штамму Penicillium aurantiogríseum ПКМ-9.

В результате анализа контаминации образцов армированных гибридных ПКМ в течение 15 минут в бактериальной и микологической средах, с последующим культивированием смывных жидкостей на МПА при заданных условиях установлено, что исследуемые образцы базальто- и стеклотекстолита, покрытые заявленным составом для защиты армированных гибридных ПКМ на 25-40% эффективнее контрольных образцов по параметру антимикробных свойств относительно испытанных тест-микроорганизмов. Контроль воздуха рабочей зоны в течение одного часа выявил формирование КОЕ на поверхности МПА в среднем 4,0±0,019 КОЕ через 48 часов.

Таким образом, показана эффективность заявленного состава для защиты армированных гибридных ПКМ; расширена номенклатура составов, не требующих для изготовления дорогостоящих и трудоемких операций, способных обеспечить высокий уровень антимикробной защиты и повысить устойчивость армированных гибридных ПКМ, в частности базальто- и стеклотекстолитов, как в микологической, так и в бактериальной средах, для получения которого используются доступные и недорогие компоненты: связующее, наполнитель, ускоритель и отвердитель, отличающийся тем, что в качестве связующего применяется эпоксидно-диановая смола марки «ЭД-22» (ГОСТ Р 56211-2014); в качестве наполнителя применяется полигексаметиленгуанидин-гидрохлорид (ПГМГ-ГХ) (ГОСТ Р 59072-2020); для ускорения отвержения применяется «Агидол-53» (ТУ 2495-449-05742686-2003); для отверждения эпоксидной смолы применяется "Ангидрид изометилтетрагидрофталевый" Изо-МТГФА (ТУ 2418-399-05842324-2004), при следующем соотношении компонентов, мас. %: связующее - 86,0; наполнитель - 2,0; ускоритель - 2,0; отвердитель - 10,0.

Изобретение может быть использовано при нанесении защитного покрытия на армированные гибридные полимерные композиционные материалы. Состав для антимикробной защиты армированных гибридных полимерных композиционных материалов включает связующее эпоксидно-диановую смолу ЭД-22, наполнитель полигексаметиленгуанидин-гидрохлорид, ускоритель отвержения Агидол 53 и отвердитель ангидрид изометилтетрагидрофталевый. Состав позволяет обеспечить высокий уровень антимикробной защиты и устойчивости армированных гибридных полимерных композиционных материалов в микологической и бактериальной средах; обладает простотой исполнения, не требует сложного технологического оборудования и дорогостоящих компонентов. 5 табл., 3 пр.

Состав для антимикробной защиты армированных гибридных полимерных композиционных материалов, включающий связующее, наполнитель, ускоритель и отвердитель, отличающийся тем, что в качестве связующего применяется эпоксидно-диановая смола марки ЭД-22; в качестве наполнителя применяется полигексаметиленгуанидин-гидрохлорид, ПГМГ-ГХ; в качестве ускорителя отвержения применяется Агидол 53; в качестве отвердителя эпоксидно-диановой смолы применяется ангидрид изометилтетрагидрофталевый, Изо МТГФА, при следующем соотношении компонентов, мас. %: связующее - 86,0; наполнитель - 2,0; отвердитель - 10,0; ускоритель - 2,0.