Спосіб одержання наповнювача-антисептика

Спосіб одержання наповнювача-антисептика, що включає іммобілізацію солі четвертинної амонієвої основи на поверхню наповнювача, відділення наповнювача від розчину солі четвертинної амонієвої основи, сушку і подрібнення наповнювача, який відрізняється тим, що іммобілізацію солі четвертинної амонієвої основи на поверхню наповнювача ведуть шляхом адсорбції з водного розчину полівінілового спирту та солі четвертинної амонієвої основи. Винахід відноситься до технології пластичних мас і може бути використаний для пригнічення життєдіяльності цвілевих грибів і мікроорганізмів в полімерних композиційних матеріалах (пластичні маси, лакофарбові матеріали, клеї, герметики та ін.). Відомо, що руйнування пластичних мас під впливом біологічних агентів (цвіль та інші мікроорганізми) є різновидом їх деструкції. Об'єктом деструкції можуть бути як самі природні і синтетичні полімери, так і доданки до них - пластифікатори, наповнювачі, стабілізатори, тобто всі ті компоненти, які можуть бути для мікроорганізмів джерелом вуглецю, азоту і інших біогенних елементів. Біологічна деструкція призводить до погіршення механічних і експлуатаційних властивостей виробів з полімерних композиційних матеріалів, їх руйнуванню, погіршенню зовнішнього вигляду та ін. Розвитку мікроорганізмів сприяє підвищена вологість експлуатаційного середовища (тропічний клімат, шахти, теплиці, вологий грунт та ін.). Тому захист полімерів і полімерних композиційних матеріалів від біологічних ушкоджень є ду же важливою нагальною технічною проблемою, оскільки дозволяє підвищити надійність і довготривкість полімерних матеріалів і виробів з них. Роботи в цьому напрямку ведуться або шляхом підвищення біологічної стійкості самих полімерів, або компонентів, які входять до їх складу (пластифікатори, стабілізатори, наповнювачі). Відомі способи отримання наповнювачівантисептиків на основі синтетичних алюмосилікатів (цеолітів): - шляхом проведення іонообмінної реакції на цеоліті з метою прищеплення іонів срібла з водного розчину солей срібла з подальшим відділенням цеоліту від розчину та сушкою отриманого наповнювача [1]; - шляхом проведення іонообмінної реакції на цеоліті з метою прищеплення іонів, які мають антисептичні властивості (амонію, срібла, міді, цинку, ртуті, олова, свинцю, вісмуту та ін.), з їх водних розчинів з подальшим відділенням цеоліту від розчину та сушкою отриманого наповнювача [2]. Отримані таким чином наповнювачі дозволяють підвищити біологічну стійкість полімерного (19) UA (11) 91154 (13) C2 (21) a200904874 (22) 18.05.2009 (24) 25.06.2010 (46) 25.06.2010, Бюл.№ 12, 2010 р. (72) ГРИГОРЕНКО ОЛЕКСАНДР ВАСИЛЬОВИЧ, АВРАМЕНКО ВЯЧЕСЛАВ ЛЕОНІДОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ" (56) UA, 77318, C2, 15.11.2006 US, 20010048916, A1, 06.12.2001 US, 4222922, A, 16.09.1980 EP, 0063329, A1, 27.10.1982 3 91154 4 композиційного матеріалу, але їм притаманні такі При цьому, адсорбційна взаємодія наповнюнедоліки: вача з антисептиком відбувається як за рахунок - в процесі іонного обміну можливе утворення іонного обміну: оксидної плівки на поверхні часток наповнювача, що утруднює вихід антисептичних іонів [1]. - недостатня фіксація іонів металів, що призводить до їх вилуговування і, як наслідок, зниження антисептичної дії [1, 2]; Відомий також спосіб отримання наповнювача-антисептика на основі синтетичного алюмосилікату (цеоліту), який є найбільш близьким до заявляємого за суттю. [3] Спосіб-прототип включає: - обробку наповнювача розчином луги (NaOH); - відокремлення розчину луги від наповнювача; - іммобілізацію антисептика - солі четвертинтак і за рахунок утворення на поверхні часток ної амонієвої основи на поверхню наповнювача наповнювача (цеоліту) шару полівінілового спирту, шляхом реакції іонного обміну; в якому знаходиться сіль четвертинної амонієвої - відділення наповнювача від розчину солі чеоснови за рахунок міжмолекулярної взаємодії. При твертинної амонієвої основи; цьому на поверхню наповнювача іммобілізується - сушку отриманого наповнювача; значно більше солі четвертинної амонієвої основи - подрібнення отриманого наповнювача. і, крім цього, відбувається більш міцніше закріпСпосіб-прототип дозволяє отримати наповнюлення молекул антисептика на поверхні наповнювач-антисептик, але йому притаманні такі недолівача не тільки в центрах іонного обміну, а й по всій ки: поверхні за рахунок утворення на поверхні напов- низька антимікробна активність наповнюванювача плівки з полімера-носія полівінілового ча-антисептика; спирту, в якому диспергований антисептик. Завдя- складність способу отримання. ки цим процесам при експлуатації наповнювачаНизька антимікробна активність наповнювача антисептика забезпечується його пролонгована обумовлена недостатньо міцною фіксацією солі дія. В сукупності ці суттєві відміни забезпечують четвертинної амонієвої основи на поверхні наповпідвищену антимікробну активність наповнювача. нювача за рахунок іонної взаємодії, а також невеЗ іншого боку в запропонованому способі відпадає ликою кількістю солі четвертинної амонієвої оснонеобхідність проведення додаткових операцій приви, іммобілізованої на поверхню наповнювача із-за готування розчину луги (NaOH), попередньої обстеричних перепон, які спричинені відносно велиробки наповнювача цим розчином і відокремлення кими розмірами молекул солі четвертинної амонійого від наповнювача, що суттєво спрощує спосіб євої основи. отримання наповнювача-антисептика. Складність способу отримання обумовлена Для отримання наповнювача-антисептика винеобхідністю проведення додаткових операцій користовували наступні вихідні речовини: приготування розчину луги (NaOH), попередня обробка наповнювача цим розчином, відокремНаповнювач - синтетичний алюмосилілення розчину від наповнювача. ТУ кат (цеоліт) загальної формули Задачею запропонованого винаходу є підви38.1011366-94; Na2O·Al2O3·2SiO2·1,8H2O (тип NaA) щення антимікробної активності наповнювача і ГОСТ 10779Спирт полівініловий марки 16/1 спрощення способу його отримання. 78; Поставлена задача досягається тим, що в Антисептик алкілдиметилбензиламоній ТУ 9392-003способі отримання наповнювача-антисептика, хлорид 48482528-99; який включає іммобілізацію солі четвертинної Вода дистильована ГОСТ 6709. амонієвої основи на поверхню наповнювача, відділення наповнювача від розчину солі четвертинСпосіб-винахід здійснюють в такій послідовноної амонієвої основи, сушку і подрібнення наповсті: нювача, іммобілізацію солі четвертинної амонієвої В скляній, металевій або емальованій ємності основи на поверхню наповнювача ведуть шляхом готують 2%-вий розчин полівінілового спирту, для адсорбції з водного розчину полівінілового спирту чого в неї завантажують 98 мас. ч. дистильованої (ПВС). води і 2 мас. ч. полівінілового спирту. При постійПринциповими відмінами запропонованого ному перемішуванні суміш нагрівають до 90-95°С і способу отримання наповнювача-антисептика є те, витримують до повного розчинення полівінілового що іммобілізацію антисептика на поверхню наповспирту (1,5-2 години). нювача ведуть не шляхом хімічної реакції іонного В охолоджений до 20°С розчин полівінілового обміну, як у відомому способі, а шляхом адсорбції спирту завантажують 10 мас. ч. наповнювача і 1антисептика на поверхню наповнювача з водного 10 мас. ч. солі четвертинної амонієвої основи (для розчину полімера-носія, яким є полівініловий ілюстрації антимікробної активності з розчинів різспирт. них концентрацій четвертинної амонієвої основи) і перемішують при кімнатній температурі до досягнення сорбційної рівноваги (12-24 год.). Після цьо 5 91154 6 го наповнювач відділяють від розчину фільтрацією Зразки наповнювачів поміщали у водне сереі сушать при 50°С на протязі 3-4 годин, після чого довище (на 1г наповнювача 10 мл води) і витриподрібнюють. Отриманий таким чином наповнюмували 1 і 24 години. Після витримки на аналіз вач випробовують на антимікробну активність. відбирали надосадкову рідину. Антимікробну активність наповнювачаРозрахунок концентрації при розведенні проантисептика визначали загальноприйнятим метоводили на 1г наповнювача, тобто вважали, що дом двократних серійних розведень. концентрація антисептика в 1г наповнювача дорівОдночасно за цією ж методикою визначали нювала 1г. антимікробну активність наповнювача, отриманого Результати порівняльних випробувань запроза способом-прототипом. понованого і відомого (прототип) наповнювачівВизначали мінімальні пригнічуючі концентрації антисептиків наведені в таблиці 1 і таблиці 2. (МПК, або МБстК - мінімальна бактеріостатична З даних порівняльних випробувань, наведених концентрація) і мінімальні бактерицидні концентв табл. 1 і 2 видно, що антимікробна активність рації (МБК, або МБцК) для ряду штамів мікроорганаповнювача-антисептика, отриманого запропононізмів та грибів роду Кандіда. ваним способом значно вище антимікробної актиЯк тест-штами використовували еталонні вності наповнювача-антисептика, отриманого за штами з американської типової колекції культур способом-прототипом. мікроорганізмів: Staphylococcus aureus ATCC Техніко-економічними перевагами запропоно25923, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas ваного способу отримання наповнювачаaeruginosa ATCC 27853, Proteus vulgaris ATCC антисептика в порівнянні з відомими способами 4636, а також Bacillius anthracoides 1312. являються: Для визначення фунгістатичної (МФстК) та фу- підвищена антимікробна активність наповнюнгіцидної (МФцК) активності використовували штам вача; Candida albicans ATCC 885-653. Мікробне наван- спрощення способу отримання наповнювача; таження для всіх мікроорганізмів складало 5·105 - підвищена міцність фіксації антисептика на КУО на 1 мл середовища, де КУО - колонієутвоповерхні наповнювача; рююча одиниця. - довготривкість дії антисептика, іммобілізованого на поверхню наповнювача. Таблиця 1 Антимікробна активність надосадкової рідини після витримки наповнювачів-антисептиків протягом 1 години у водному середовищі Концентрація солі четвертинної амонієвої основи в розчині ПВС при модифікації цеоліту Вихідний (не модифікований) цеоліт 1% 3% 5% 7% 10% За прототипом Staphylococcus Escherichia coli aureus ATCC АТСС 25922 25923 МБстК МБцК МБстК МБцК Антимікробна активність, мг/мл Pseudomonas Bacillius Proteus vulgaris Candida albicans aeruginosa anthracoides ATCC 4636 ATCC 885-653 АТСС 27853 1312 МБстК МБцК МБстК МБцК МБстК МБцК МФстК МФцК 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 62,5 31,25 31,25 31,25 31,25 125,0 62,5 62,5 62,5 62,5 125,0 250,0 31,25 31,25 31,25 31,25 31,25 62,5 62,5 31,25 31,25 62,5 62,5 125,0 31,25 31,25 62,5 125,0 125,0 250,0 62,5 62,5 125,0 250,0 250,0 500,0 125,0 125,0 125,0 125,0 125,0 250,0 125,0 125,0 125,0 125,0 125,0 250,0 31,25 31,25 62,5 31,25 62,5 125,0 31,25 62,5 62,5 31,25 125,0 250,0 31,25 31,25 62,5 125,0 125,0 250,0 31,25 31,25 62,5 125,0 125,0 250,0 Таблиця 2 Антимікробна активність надосадкової рідини після витримки наповнювачів-антисептиків протягом 24 годин у водному середовищі Концентрація солі четвертинної амонієвої основи в розчині ПВС при модифікації цеоліту Вихідний (не модифікований) цеоліт 1% 3% 5% 7% 10% За прототипом Staphylococcus Escherichia coli aureus ATCC АТСС 25922 25923 МБстК МБцК МБстК МБцК Антимікробна активність, мг/мл Pseudomonas Bacillius Proteus vulgaris Candida albicans aeruginosa anthracoides ATCC 4636 ATCC 885-653 АТСС 27853 1312 МБстК МБцК МБстК МБцК МБстК МБцК МФстК МФцК 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 31,25 15,62 15,62 15,62 31,25 62,5 31,25 31,25 31,25 62,5 62,5 125,0 15,62 15,62 15,62 15,62 15,62 31,25 31,25 15,62 15,62 15,62 31,25 62,5 15,62 15,62 15,62 31,25 62,5 125,0 31,25 31,25 62,5 62,5 125,0 250,0 62,5 31,25 31,25 62,5 62,5 125,0 62,5 31,25 31,25 62,5 62,5 125,0 15,62 15,62 31,25 31,25 31,25 62,5 31,25 31,25 62,5 31,25 62,5 125,0 15,62 15,62 15,62 62,5 62,5 125,0 15,62 15,62 15,62 62,5 62,5 125,0 7 91154 Апробація запропонованого винаходу здійснена в Інституті мікробіології та імунології ім. І.І. Мечникова АМН України (м. Харків). Джерела інформації: Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 8 1. Пат. №4911898, США, МПК С01В33/28, 1990. 2. Пат. №4938958, США, МПК А61K31/74, 1990. 3. Пат №4214025, Японія, МПК A01N25/08, С01В39/04, 1992. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601