Металовмісна біоцидна добавка для лакофарбових матеріалів

1. Металовмісна біоцидна добавка для лакофарбових матеріалів, що містить наночастки срібла, міді або суміш наночасток срібла і міді з розмірами від 2нм до 200нм, яка відрізняється тим, що вона містить агломерати наночасток срібла або агломерати наночасток міді, або агломерати, що 3 25024 зворотних міцелах [Патент RU 2147487, В22F9/24, 20.04.2000]. Також встановлено, що розчини наночасток срібла при введенні їх в рецептур у фарб надають цим фарбам високу біоцидну активність по відношенню до мікроорганізмів різних видів. Так, при введенні розчину наночасток срібла в кількості 0,00016мас.% (у перерахунку на іони Ag+) до складу водно-дисперсної фарби рівень інактивації бактерій Е. соlі через 30 хвилин і 1 годину після інфікування забарвленої поверхні значно перевищує отриманий для фарби без наночасток або з добавкою 0,5мас.% ПГМГ. Проте віруліцидний і фунгіцидний ефекти, що спостерігаються для фарби з наночастками срібла, навпроти, менше, ніж для фарби з ПГМГ [див. "Лакокрасочные материалы и их применение", №2-3/2001, с.3-7, табл.3]. Спороцидна активність фарби з наночастками срібла і фарби з ПГМГ як у водний-дисперсійній фарбі, так і в алкідної емалі також низька і не забезпечує повної інактивації навіть через 7 діб експозиції [див "Лакокрасочные материалы и их применение", №2-3/2001, с.3-7, табл.1, 3]. Це є недоліком таких композицій. Відома металовмісна біоцидна добавка для лакофарбових матеріалів, в якості якої використовується органічна або неорганічна сполука, що містить срібло, яке створоє стійкі комплексні катіони або аніони срібла, що має константу нестійкості, яка не перевищує 10-2, і взята в кількості 10-1-10-12мас.% з розрахунку на срібло. [Патент России №2215011. Состав с биоцидными свойствами. МПК7 C09D5/14. Опубл. 2003.10.27]. Недоліком цієї біоцидної добавки є низька фунгіцидна і спороцидна активність. Добре відомі антимікробні, фунгіцидні, антиоксидантні, імуномоделюючі, протизапальні і інші важливі властивості міді, які найефективніше виявляються у присутності срібла. Срібло, навіть в мінімальних дозах, значно підсилює властивості міді. Це вказує на каталітичні властивості срібла по відношенню до міді в біохімічних реакціях, де ці метали виступають як синергісти. Їх сумісна дія на мікроорганізми значно вища, ніж у срібла і у міді окремо. Мідно-срібні колоїдні розчини володіють антимікробною, віруліцидною і фунгіцидною дією при мінімальному прояві токсичних і алергічних властивостей. Сучасні наукові дослідження показали, що склади з сріблом і міддю в нанодисперсному стані набагато менш токсичні в порівнянні з складами, в яких ті ж метали знаходяться в іонному стані, отриманому розчиненням солей. Наприклад, мідь в 7 разів менш токсична, що перевірено на великій кількості експериментів, проведених ученими [див. Арсентьева И.П. Использование биологических активных препаратов на основе наночастиц металлов в медицине и сельском хозяйстве. Доповідь на нараді: «Индустрия наносистем и материалы: оценка нынешнего состояния и перспективы развития». Москва, Центр «Открытая экономика», Опубл. 07.02.2006, http://www.strf.ru/ client/doctrine.aspx]. Найбільш близькою до тієї, що заявляється, є металовмісна біоцидна добавка для лакофарбових матеріалів, що містить наночастки срібла, міді 4 або суміш наночасток срібла і міді з розмірами від 2нм до 200нм при вмісті наночасток металів від 2,5´10-6 до 0,2 молей в 1кг лакофарбового матеріалу [Патент России №2186810. Состав с бактерицидными свойствами. МПК7 C09D5/14. Опубл. 2002.08.10]. Недоліком відомої біоцидної добавки для лакофарбових матеріалів є низька бактерицидна, фунгіцидна, віруліцидна і спороцидна активність, що не дозволяє, створювати лакофарбові матеріали із заданою біоцидною дією і з високою біоцидною активністю на поверхні розділу фаз "повітря лакофарбовий матеріал" і "лакофарбовий матеріал - поверхня, що фарбується", в той час, як саме в цих зонах потрібна максимальна біоцидна активність фарб і лаків. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення бактерицидної, фунгіцидної, віруліцидної і спороцидної активності біоцидної добавки на поверхні розділу фаз "повітря - лакофарбовий матеріал" і "лакофарбовий матеріал - поверхня, що фарбується", без збільшення її токсичності. Запропонована, як і відома металовмісна біоцидна добавка для лакофарбових матеріалів, містить наночастки срібла, міді або суміш наночасток срібла і міді з розмірами від 2нм до 200нм, відповідно до корисної моделі, вона містить агломерати наночасток срібла, або агломерати наночасток міді, або агломерати, що складаються з суміші наночасток срібла і міді, при цьому наночастки з переважно меншими розмірами в агломератах розташовуються на поверхні частинок з переважно більшими розмірами, при цьому на поверхні агломератів, що складаються з суміші наночасток срібла і міді, розташовані переважно або наночастки срібла, або наночастки міді. Металовмісна біоцидна добавка для лакофарбових матеріалів містить агломерати наночасток. У пропонованому технічному рішенні явище агломерації наночасток, що вважалося шкідливим чинником в колоїдних розчинах, використане як корисний чинник. Оскільки дуже важко отримати тільки дрібні (а значить дуже активні) наночастки, і на практиці отримують наночастки з великим розкидом розмірів, які активно агломерують, то в пропонованій корисній моделі створюють структуровані агломерати, на поверхні яких знаходяться дрібні (а значить дуже активні) наночастки. Це дозволяє перетворити явище агломерації наночасток на корисний чинник. При цьому, менш активні крупні наночастки розташовуються в центрах агломератів і несуть на своїй поверхні дрібні частинки, виносячи їх на поверхневі шари лаків і фарб, де якраз і потрібна максимальна біоцидна активність фарб і лаків. Використання наночасток срібла і наночасток міді, а також суміші наночасток срібла і міді дозволяє розширити біоцидну ефективність складу як за рахунок застосування двох металів, так і за рахунок синергетичного посилення дії срібла і міді при сумісному їх використанні. Розташування в агломератах наночасток з переважно меншими розмірами на поверхні частинок з переважно більшими розмірами дозволяє підвищити біоцидну активність складу на поверхні роз 5 25024 ділу фаз "повітря - лакофарбовий матеріал" і "лакофарбовий матеріал - поверхня, що фарбується", за рахунок переважного розташування в поверхневих шарах дрібніших, а значить активніших наночасток. Розташування на поверхні агломератів переважно або наночасток срібла, або наночасток міді дозволяє отримувати біоцидні склади із заданою біоцидною активністю. Це пов’язано з тим, що на поверхнях розділу фаз "повітря - лакофарбовий матеріал" і "лакофарбовий матеріал - поверхня, що фарбується", переважатимуть наночастки того металу, який знаходиться на поверхні агломератів. Так, наприклад, якщо на поверхні агломератів знаходитимуться переважно наночастки срібла, то склад володітиме переважно бактерицидною властивістю. Якщо на поверхні агломератів знаходитимуться переважно наночастки міді, то склад володітиме переважно фунгіцидою властивістю. У агломератах, що складаються з суміші наночасток срібла і міді, біоцидні властивості обох металів взаємно посилюються на основі їх синергетичної дії. Металовмісну біоцидну добавку для лакофарбових матеріалів отримують електроерозійним диспергуванням металевих гранул, що знаходяться в реакторі в деіонізованій воді або в спирті, залежно від того в які лакофарбові матеріали вона додаватиметься [див. Патент України на корисну модель №18217. Спосіб отримання ультрадисперсного металевого порошку. МПК (2006) B22F 9/00, опубл. 15.11.2006. Бюл. №11]. При проходженні Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 6 через ланцюжки срібних і мідних гранул імпульсів електричного струму ділянки поверхні металевих гранул в зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібно руйнуються на найдрібніші наночастки і пару. Продукти руйнування дуже швидко охолоджуються в рідкому середовищі, в якому накопичується наночастки в зваженому стані, утворюючи колоїдний розчин металів. Оскільки в зоні іскрових розрядів має місце високий градієнт потенціалу, то наночастки срібла і міді набувають поверхневого заряду. При цьому, електричне поле у частинок меншого розміру має більший градієнт потенціалу, чим у частинок великого розміру. При близькому розташуванні дрібних частинок і великих частинок за рахунок електростатичної індукції на локальних ділянках поверхні великої частинки, напроти малої частинки, утворюються наведені (індуковані) заряди протилежного знаку (по відношенню до знаку заряду малої частинки). Тому, на поверхні великої частинки «налипають» маленькі частинки, які при достатній концентрації колоїдного розчину можуть повністю покрити поверхню великої частинки. В результаті формуються наноструктуровані агломерати наночасток срібла і міді. За рахунок кулонівських сил утворюються стійкі однотипні агломерати металевих частинок, що містять ядро з крупної частинки і оболонку з дрібних частинок. На кресленні, як приклад, показані фотографії агломератів частинок міді, отриманих при різних концентраціях дрібних і крупних частинок в вихідному колоїдному розчині. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601