Спосіб одержання полігексаметиленгуанідин гідрохлориду, солі полігексаметиленгуанідину та біоцидний засіб

1 Спосіб одержання полігексаметиленгуанідин пдрохлориду (ПГМГ-ГХ), що передбачає змішування гуанідинпдрохлориду (ГГХ) і гексаметилендиамшу (ГМДА) та проведення їх поліконденсації при нагріванні, який відрізняється тим, що ГГХ та ГМДА змішують при температурі, нижчій від температури початку поліконденсації, а останню проводять при тиску, нижчому від атмосферного, причому використовують такі режими тиску та нагрівання, які забезпечують одержання кінцевого продукту із вмістом ПГМГ-ГХ не нижче 99,7 % мас , що має молекулярну масу, не меншу ніж 8000, а також по суті лінійну структуру 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що ГГХ та ГМДА змішують до одержання гомогенної маси 3 Спосіб за п 1 або 2, який відрізняється тим, що поліконденсацію проводять при постійному перемішуванні реакційної маси 4 Спосіб за будь-яким з пп 1-3, який відрізняється тим, що режими тиску та нагрівання визначають шляхом контролювання вищезгаданих параметрів кінцевого продукту за методом зворотного зв'язку 5 Спосіб за будь-яким з пп 1-4, який відрізняється тим, що змішування здійснюють при температурі 45-80°С, а поліконденсацію проводять за таких режимів тиску та нагрівання спочатку при 620700 мм рт ст та при поступовому підвищенні температури протягом 2,5-3 годин до 115°С, потім температуру підвищують до 160°С із витримуванням реакційної суміші за цих умов протягом 4-5 годин і нарешті тиск знижують до 300-500 мм рт ст, температуру підвищують до 170-180°С і витримують реакційну суміш за цих умов протягом часу, достатнього для одержання кінцевого продукту, що має зазначені параметри 6 Спосіб за будь-яким з пп 1-5, який відрізняється тим, що газоподібний ГМДА у процесі поліконденсації повертають у зону реакції видається під відповідальність власника патенту ГІДРОХЛОРИДУ, СОЛІ 7 Спосіб за п 6, який відрізняється тим, що повернення ГМДА в зону реакції здійснюють за допомогою зворотного холодильника 8 Полігексаметиленгуанідин пдрохлорид, який відрізняється тим, що він одержаний способом за будь-яким з пп 1-7 9 Сіль полігексаметиленгуанідину, яка відрізняється тим, що вона одержана з полігексаметиленгуанідин пдрохлориду за п 8 10 Бюцидний засіб, що містить принаймні одну сіль полігексаметиленгуанідину, який відрізняється тим, що він містить полігексаметиленгуанідин пдрохлорид за п 8 та/або будь-яку сіль або суміш солей за п 9 11 Бюцидний засіб за п 10, який відрізняється тим, що він містить 85-99 мас % полігексаметиленгуанідин пдрохлориду і 1-15 мас % полігексаметиленгуанідин фосфату та/або глюконату, та/або саліцилату, та/або олеату 12 Бюцидний засіб за п 10, який відрізняється тим, що він додатково містить ЦІЛЬОВІ добавки 13 Бюцидний засіб за п 12, який відрізняється тим, що як цільову добавку він містить сполуку металу та/або комплексоутворювач 14 Бюцидний засіб за п 13, який відрізняється тим, що як сполуку металу він містить сіль МІДІ та/або срібла, та/або цинку, та/або оксид цих металів, та/або їх комплекс з органічними та неорганічними комплексоутворювачами 15 Бюцидний засіб за п 13, який відрізняється тим, що як комплексоутворювач він містить поліфосфат, та/або амінополікарбоксилат, переважно Трилон А (В, С, D), та/або аміноспирт, та/або поліамін 16 Бюцидний засіб за п 12, який відрізняється тим, що як цільову добавку він містить окислювач 17 Бюцидний засіб за п 16, який відрізняється тим, що як окислювач він містить хлор та/або сполуку хлору, та/або перборат, та/або персульфат, та/або пероксид 18 Бюцидний засіб за п 12, який відрізняється тим, що як цільову добавку він містить катіонну та/або неюногенну поверхнево-активну речовину, та/або етиленгліколь ю (О 61215 Винахід відноситься до способів одержання полімерних алкіленгуанідинів, а саме полігексаметиленгуанідин пдрохлориду (ПГМГ-ГХ) та інших солей полігексаметиленгуанідину, одержаних з синтезованого за цим способом полігексаметиленгуанідин пдрохлориду, а також бюцідних засобів, які містять солі полігексаметиленгуанідину Один з перших винаходів в галузі синтезу полігексаметиленгуанідин пдрохлориду передбачав одержання ПГМГ-ГХ у дві стадії на першій стадії одержують гуанідинпдрохло пИ:\ •—С—NHv рид (ГГХ) шляхом нагрівання однорідної суміші дициандиамшу з хлоридом амонію в мольному співвідношенні 1 2 при температурі 150-160°С протягом 3 годин H 2 N — С — N H - C N + 2NIi,CI •» 2 H2N—С—NH2 • NH в •NH, NH»HC1 на другій стадії синтезують ПГМГ-ГХ, вводячи розплав ГГХ розраховану за рівнянням ICH2U—NH С NH 1 NH«HCi КІЛЬКІСТЬ гексаметилендиамшу (ГМДА), і при температурі 120-160°С суміш нагрівають протягом 7-Ю годин до уповільнення виділення аміаку Потім температуру реакційної суміші піднімають до 180°С і при цій температурі и витримують протягом 3 годин Готовий продукт швидко виливають на піддон для різкого охолодження ("Гембицкий П А и др Синтез метацида «Химическая промышленность» 1984, № 12, с 18-19") Одержаний продукт має такі показники характеристична в'язкість в 0,1 н розчині NaCI (л ) - 0,05дл/г молекулярна маса - 800 величина рН І % розчину -10-10,5 температура розм'якшення 150-160°С Але продукту, що одержаний за таким способом притаманні такі недоліки Проміжний продукт ГГХ містить велику КІЛЬКІСТЬ домішок, зокрема похідних ціанурової кислоти - амелід та амелін, які переходять у готовий продукт ПГМГ-ГХ, підвищуючи його токсичність Синтезований на першій стадії ГГХ містить понад 3% нерозчинних домішок Високий вміст у ПГМГ-ГХ високотоксичного ГМДА (понад 1%) Низька молекулярна маса цільового продукту Все це не дозволяє використовувати синтезований за цією технологією продукт для одержання дезінфектантів для харчової і переробної промисловості, у технологіях водопідготовки тощо З метою зниження токсичності і підвищення бактерицидної здатності запропоновано такий спосіб одержання ПГМГ-ГХ (SU, 1616898 АІ) ГГХ одержують з дициандиамшу і хлористого амонію вищенаведеним способом Далі розтоп ГМДА рівномірно вводять в розтоп щойно одержаного ГГХ в мольному співвідношенні 1 (0,85-0,95) протягом 2,5 годин, при цьому суміш нагрівають до 180°С Після завершення операції введення ГМДА температуру реакційної суміші підвищують до 240°С і підтримують її протягом 5 годин Цей спосіб має також суттєві недоліки, а саме Синтез проводиться у дві стадії Одержаний в проміжній стадії ГГХ, який має велику КІЛЬКІСТЬ домішок, використовується без NH» HO додаткової очистки для синтезу ПГМГ-ГХ, що призводить до забруднення цільового продукту Поступове введення ГМДА в розтоп ГГХ призводить до протікання процесу поліконденсації в умовах далеких від вказаного співвідношення компонентів, що, у свою чергу, призводить до утворення значної КІЛЬКОСТІ низькомолекулярних фракцій, які мають підвищену токсичність та низьку бюцидність Проведення процесу поліконденсації при високій температурі 240°С не тільки підвищує енергозатрати, але й призводить до утворення домішок нерозчинного у воді гелю ПГМГ-ГХ Високий вміст ГМДА (понад 1%) в кінцевому продукті Таким чином, і цей спосіб не дозволяє суттєво підвищити бактерицидність та знизити токсичність цільового продукту Крім того, застосування хлориду амонію призводить до інтенсивної корозії обладнання Відомий також спосіб одержання продукту із підвищеним вмістом ПГМГ-ГХ та зниженою КІЛЬКІСТЮ токсичних домішок і з підвищеною антимікробною активністю (RU, 2122866, АІ) Результат досягається тим, що в процесі синтезу додатково вводять гексаметилендиамін дипдрохлорид, змішують його з диціандиамідом і ГМДА при 150°С протягом 5 годин, потім температуру піднімають до 170°С і витримують ще 5 годин при цій температурі Одержаний полімер додатково очищають переосадженням з водного розчину солей калію та натрію До недоліків такого способу можна віднести такі Низький вихід цільового продукту внаслідок втрат на стадії переосадження, які досягають 3050% Одержання стічних вод, що містять солі лужних металів, ГМДА, низькомолекулярну фракцію ПГМГ-ГХ і мають високу токсичність Застосування соляної кислоти на стадії одержання гексаметилендиамін дипдрохлориду, та наявність ще однієї додаткової стадії у синтезі Високі затрати часу на синтез та додаткову очистку продукту Найближчим до винаходу, на наш погляд, є 61215 спосіб одержання полігексаметиленгуанідин пдрохлориду, що передбачає змішування гуанідинпдрохлориду (ГГХ) і гексаметилендиамшу (ГМДА) та проведення їх поліконденсації при нагріванні і постійному перемішуванні Повільно змішують розтопи ГГХ та ГМДА в еквімолярному співвідношенні при температурі близькій до 120°С, а поліконденсацію проводять при атмосферному тиску і такому температурному режимі спочатку після завершення змішування розтопів ГГХ та ГМДА реакційну суміш витримують протягом 5 годин при температурі 120°С, а потім протягом 3 годин при температурі 150°С та 1 годину при 180°С nH2N (СН2)б 6 (WO9954291) Згідно способу одержують прозорий розплав з 99% виходом цільового продукту Але продукт, який одержують вказаним способом не задовольняє багатьом вимогам, що до нього ставлять Причину цього ми бачимо в тому, що навіть за умов повільного змішування розтопів ГГХ та ГМДА утворюється реакційна суміш з температурою, при якій миттєво починається процес поліконденсації з інтенсивним виділенням великого об'єму аміаку Так, згідно з ХІМІЧНИМ рівнянням реакції поліконденсації NH 2 NH-HCI виділяється 44,8л аміаку на кожний моль ГГХ та ГМДА Причому досить велика частка всього об'єму аміаку виділяється в початковий період реакції Бурхливе протікання реакції уже на стадії змішування компонентів перешкоджає рівномірному їх розподілу в реакційній масі і призводить до відхилення від еквімолярності співвідношення, що не дозволяє створити умови, за якими у всьому реакційному об'ємі один моль ГГХ буде взаємодіяти з одним молем ГМДА Внаслідок нееквімолярноі взаємодії кінцевий продукт буде мати широкий спектр молекулярних мас з великою часткою молекул, які мають бічні розгалуження Крім того, оскільки фактично компоненти реагують не в умовах еквімолярного співвідношення, кінцевий продукт містить ВИХІДНІ компоненти, зокрема токсичний ГМДА (за нашими даними - від 0,6 до 1,2%), що значно підвищує токсичність синтезованого полімеру Таким чином застосування одержаного кінцевого продукту як бюціду в багатьох галузях, наприклад, в фармацевтиці, ветеринари, харчовій та переробній промисловості, водоПІДГОТОВЦІ, є практично неможливим Нарешті слід додати, що використання такого способу в промислових масштабах є вельми проблематичним через зазначене бурхливе протікання реакції, що може призводити до викидів розплавленої реакційної маси з реактора Задачею винаходу є створення такого способу одержання полігексаметиленгуанідин пдрохлориду, що дозволив би в промислових масштабах отримати кінцевий продукт, якому не були б притаманні вищезгадані недоліки Задачею винаходу, крім того, є одержання на основі ПГМГ-ГХ інших солей полігексаметиленгуанідину, а на основі вказаних солей - бюцидного засобу одночасно високоефективного і нешкідливого для людини і тварин Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання полігексаметиленгуанідин пдрохлориду, що передбачає змішування гуанідинпдрохлориду і гексаметилендиамшу та проведення їх поліконденсації при нагріванні і постійному перемішуванні, згідно з винаходом, ГТХ та ГМДА змішують при температурі, нижчій від температури початку поліконденсації, а останню проводять при тиску нижчому від атмосферного, причому використовують такі режими регулювання тиску та нагрівання, які забезпечують одержання кінцевого продукту із вмістом ПГМГ-ГХ не нижче 99,7% мас , що має молекулярну масу не меншу, ніж 8000, а також, по суті, лінійну структуру Шляхом тривалого експериментування нам вдалося показати, що якщо ВИХІДНІ компоненти поєднати (шляхом змішування) при температурі нижчій від температури початку поліконденсації, а останню проводити при тиску нижчому від атмосферного, то потім не складно підібрати такі режими регулювання тиску та нагрівання, які дозволять отримати якісний кінцевий продукт Під словом "якісний" МИ розуміємо продукт із вмістом ПГМГ-ГХ не нижче 99,7% мас , що має молекулярну масу не меншу ніж 8000, а також, по суті, лінійну структуру На наш погляд можливість вирішення поставленої задачі забезпечується тим, що в таких умовах реакція поліконденсації починається в однорідній реакційній масі і проходить повільно та рівномірно (тобто без бурхливого виділення аміаку) протягом усього часу її протікання Дійсно, змішуванням компонентів при температурі, недостатні й для початку процесу поліконденсації, досягається одержання однорідної реакційної суміші з заданим співвідношенням ГГХ та ГМДА, що істотно впливає на протікання процесу поліконденсації та досягнення необхідної якості кінцевого продукту Після ПІДНЯТТЯ температури до необхідної для початку процесу поліконденсації подальший хід процесу може регулюватися шляхом підбору певних значень параметрів температури (чим вища температура, тим вища швидкість реакції) та тиску (чим нижчий тиск, тим вища швидкість відтоку газу з реакційного об'єму, а значить зміщується рівновага процесу в напрямку збільшення виходу цільового продукту) Підвищення швидкості реакції поліконденсації не призводить до негативних наслідків, оскільки регульоване вилучення аміаку дозволяє проводити процес рівномірно Внаслідок зазначених факторів досягається повнота процесу полімеризації, коли ВИХІДНІ КОМ 61215 поненти, взяті в еквімолярних співвідношеннях і, навіть близьких до еквімолярних (доля ГМДА може складати від 0,97 до 1,08 долі ГГХ), що забезпечує одержання кінцевого продукту з потрібними параметрами Згідно З ОДНИМ З ОСНОВНИХ варіантів способу, поліконденсацію ГГХ та ГМДА проводять при постійному перемішуванні гомогенної реакційної маси Це додатково гарантує одержання якісного кінцевого продукту Режими тиску та нагрівання можуть визначатися шляхом контролювання вищезгаданих параметрів кінцевого продукту за методом зворотнього зв'язку, що дозволяє автоматизувати процес Для оптимізацм процесу змішування ГГХ та ГМДА може бути здійснено при температурі 4580°С, а поліконденсацію можна проводити за таких режимів тиску та нагрівання спочатку при 620700мм рт ст та при поступовому підвищенні температури протягом 2,5-3 годин до 115°С, потім температуру підвищують до 160°С із витримуванням реакційної суміші за цих умов протягом 4-5 годин і нарешті тиск знижують до 300-500мм рт ст , температуру підвищують до 170-180°С і витримують реакційну суміш за цих умов протягом часу, достатнього для одержання кінцевого продукту, що має зазначені параметри Крім того, газоподібний ГМДА у процесі поліконденсації доцільно повертати у зону реакції, переважно за допомогою зворотнього холодильника, що дозволяє підтримувати задане співвідношення компонентів у реакційній суміші стабільним та очищувати аміак від домішок ГМДА (це необхідно для утилізації аміаку) і запобігає забрудненню навколишнього середовища Вирішення задачі досягається також тим, що з одержаного таким способом полігексаметиленгуанідин пдрохлориду можуть бути нескладним шляхом одержані ІНШІ солі полігексаметиленгуанідину Оскільки ЦІ СОЛІ мають високу бюцидну активність та низьку токсичність, і, крім того, експериментальне нами встановлено, що в деяких сумішах солей ПГМГ підвищується протимікробна дія кожного компоненту, то солі ПГМГ, а також їхні суміші у різних співвідношеннях можуть складати основу бюцидного засобу Переважно необхідно, щоб такий засіб містив 85-99мас % полігексаметиленгуанідин пдрохлориду і 1-15мас % полігексаметиленгуанідин фосфату та/або глюконату, та/або саліцилату, та/або олеату Бюцидний засіб може також додатково містити ЦІЛЬОВІ добавки, наприклад сполуки МІДІ та/або цинку, та/або срібла, а також комплексоутворювачі, які самі не мають бюцидних властивостей, проте значно підвищують протимікробну дію, особливо алпцидну та фунгіцидну активність солей ПГМГ у ВІДПОВІДНИХ композиціях Такими комплексоутворювачами можуть бути поліфосфат, та/або амінополікарбоксилат, переважно Трилон А (В, С, D), та/або аміноспирт, та/або поліамін В якості цільової добавки може також бути використаний окислювач, переважно хлор та його сполуки, персульфат, перманганат, перборат, пероксид, а також катіонна та/або неюногенна поверхнево активна речовина, та/або етиленгліколь 8 Далі винахід підтверджується детальним його описом із наведенням конкретних прикладів реалізації, що однак ні в якому разі не повинне бути витлумачене як обмеження обсягу патентного захисту Винахід в загальному вигляді здійснюють таким чином В реактор, оснащений ЗОВНІШНІМ обігрівом, перемішувачем, зворотнім холодильником, системою вакуумування та люками для завантаження реагентів, вводять спочатку розтоплений ГМДА при температурі 50-70°С, а потім при інтенсивному перемішуванні додають дрібнокристалічний ГГХ до утворення однорідної суміші з температурою 45-80°С і молярним співвідношенням ГГХ до ГМДА 1 (1,0-1,08) Температуру суміші поступово піднімають від 80 до 115°С і витримують реакційну суміш при цій температурі протягом 2,5-3,0 годин При температурі, вищій 85°С починається виділення аміаку внаслідок протікання реакції поліконденсації ГГХ та ГМДА Піднімають температуру суміші до 115°С дуже повільно, щоб уникнути інтенсивного закипання реакційної маси та викиду її з реактора Процес поліконденсації проводять при інтенсивному перемішуванні реакційної суміші, зниженому тиску в реакторі до 620-700мм рт ст та при наявності зворотнього холодильника Після припинення інтенсивного виділення аміаку температуру реакційної суміші піднімають до 160°С і витримують и при цій температурі протягом 4-5 годин Виділення аміаку практично завершується на цей час Температуру розтопу піднімають до 170-180°С і через ЗО хвилин відключають зворотній холодильник та знижують тиск в реакторі до 300-500мм рт ст і витримують реакційну суміш в зазначених умовах протягом 1 години при інтенсивному її перемішуванні Одержаний розтоп полімеру виливають через нижній отвір на піддони з інертного матеріалу, після охолодження склоподібний прозорий продукт подрібнюють і запаковують герметично в тару, запобігаючи попаданню вологи Способи фасування готового ПГМГ-ГХ можуть бути різні, зокрема, ролол ПГМГ-ГХ можна виливати на охолоджуваний барабан, який обертається і при цьому зрізується спеціальним ножем охолоджений полімер у вигляді лусок Подрібнений ПГМГ-ГХ запаковують герметично утару Вихід ГОТОВОГО продукту становить не менше 99% Якість одержаного полімеру контролювали за показниками приведена в'язкість, вміст ГМДА, рН 1% розчину полімеру, вміст основної речовини, бактерицидна активність (на стійких штамах Е соїі 1257 та Staphylococcus aureus (штам 906)), фунгіцидна активність (на Aspergilus Niger та С albicans) В дослідженнях використовували ГГХ та ГМДА, що випускаються багатотоннажно промисловістю і характеризуються показниками ГГХ містив 98,8% основної речовини, 0,2% хлориду амонію, 1% вологи, ГМДА містив 99,7% основної речовини, 0,3% вологи Нижче наводяться конкретні приклади реалізації способу 61215 Приклад 1 В реактор ємністю 5,00 дм3, виготовлений із нержавіючої сталі, оснащений якірним перемішувачем, нижнім зливом та системами зовнішнього обігріву і вакуумування, а також зворотнім водяним холодильником, подають через люк 1,637кг гексаметилендиамшу, попередньо зваженого і нагрітого в спеціальній камері до температури 60°С Вміст ГМДА В сировині становить 99,5% Підключають зворотній холодильник Включають систему зовнішнього обігріву реактора, перемішувач і поступово, не допускаючи залягання твердої фази в нижній частині реактора, завантажують 1,333кг гуанідинпдрохлориду (вміст основної речовини 98,8%) до утворення однорідної суміші з молярним співвідношенням ГГХ ГМДА, рівним 1 1,02 Температуру в реакторі поступово піднімають до 115°С при зниженому тискові 650мм рт ст , не допускаючи інтенсивного закипання реакційної суміші При температурі 115°С суміш витримують 2,5 години За цей час інтенсивне виділення аміаку 10 завершується Поступово піднімають температуру суміші до 160°С і витримують розтоп при цій температурі протягом 4,8 години Виділення аміаку на цей час майже завершилось Температуру реакційної суміші піднімають за 15 хвилин до 180°С, витримують ЗО хвилин, відключають зворотній холодильник, знижують тиск в реакторі до 400мм рт ст і розтоп інтенсивно перемішують протягом 1 години Через нижній отвір розтоп полімеру зливають на піддони з нержавіючої сталі шаром 1-2см Після охолодження склоподібну прозору масу полімеру подрібнюють і запаковують герметично в ПОДВІЙНІ поліетиленові мішки Вихід ГОТОВОГО продукту становить 2,442кг або 99,6% Вміст ПГМГ-ГХ В готовому продукті 2,437кг або 99,8% Вміст ГМДА в готовому продукті - 0,05% Приведена в'язкість синтезованого полімеру 0,110дл/г, рН 1%-ного розчину полімеру - 7,3 Аналогічно прикладу 1 проведені дослідження з різним співвідношенням ГГХ і ГМДА в реакційній суміші Одержані результати наведені в таблиці 1 Таблиця 1 N° п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 Величина мольного співвідношення ГГХ ГМДА 1 0,95 1 0,97 1 1,00 1 1,02 1 1,05 1 1,08 1 1,10* 1,120* Приведена в'язВміст ГМДА в кість полімеру, полімері, % дл/г 0,034 0,04 0,056 0,06 0,086 0,03 0,110 0,05 0,123 0,06 0,152 0,09 0,183 0,23 0,240 0,37 Мінімальна бактерицидна концентрація, мг/дм3 Ecoh 1257 Staphylococcus aureus 2,93 2,94 1,39 2,94 0,51 1,23 0,51 1,23 0,51 1,23 0,51 1,23 1,39 2,94 2,93 2,94 Примітка В продуктах синтезу №7 та №8 з'являється нерозчинна фракція ПГМГ-ГХ При величині співвідношення ГГХ до ГМДА, рівному 1,0 (1,00-1,08), утворюється прозорий склоподібний продукт, який добре розчиняється у воді і не містить домішок водонерозчиненого полімеру Вихід ГОТОВОГО продукту становить 99,0-100%, а вміст ПГМГ-ГХ в ньому 99,7-99,9% Крім того, концентрація домішок ГМДА в готовому продукті не перевищує 0,09%, що дозволяє знизити токсичність бюцидного полімеру Приведена в'язкість (5% розчин ПГМГ-ГХ в 3% розчині хлориду натрію) становить 0,086-0,152дл/г і свідчить про практичну відсутність низькомолекулярних фракцій полімеру, які знижують бюцидну активність та підвищують токсичність готового продукту Величина рН 1% розчину полімеру знаходиться в інтервалі 6,9-7,5, що підтверджує відсутність непрореагованого ГМДА в полімері та повноту вилучення з нього аміаку При збільшені співвідношення компонентів реакційної суміші ГГХ і ГМДА вище 1,00 1,08 з'являється фракція нерозчинної форми ПГМГ-ГХ, а при знижені цього співвідношення нижче 1,0 1,0 зростає фракція низькомолекулярної форми ПГМГ-ГХ, що в обох випадках знижує якість кінцевого продукту внаслідок підвищення токсичності та зниження бюцидної активності Бюцидні властивості синтезованого полімеру характеризували величиною мінімальної бактерицидної концентрації (МБК) стосовно штамів санітарно-показових мікроорганізмів Eschenchia coll 1257 та Staphylococcus aureus (штам 906)(див табл 1) Дані таблиці 1 свідчать про високу бактерицидну активність синтезованого ПГМГ-ГХ стосовно найбільш стійких представниківгрампозитивнихта грам не гати в них бактерій, на що вказують досить низькі величини МБК для Staphylococcus aureus (0,51 мг/дм3) та Eschenchia coll (1,23мг/дм3) Для зразків з оптимальними значеннями приведеної в'язкості ( 0,86 та 0,115дл/г) та з низьким вмістом ГМДА досліджували фунгіцидні та вірулецидні властивості Дослідження противірусної дії ПГМГ-ГХ, синтезованого за запропонованим способом показали, що при кімнатній температурі протягом 60 хвилин 1,2% розчин ПГМГ-ГХ шактивує високі дози (1105кл/см3) стійких до дезинфектантів вірусів гепатитів А і В та поліомієліту Синтезований ПГМГ-ГХ виявляв високу фунгіцидну активність при досить низьких концентраціях (0,01-0,10%), про що свідчать дані, наведені в таблиці 2 61215 11 Таблиця 2 Фунгіцидна аісгивність синтезованого ПГМГ-ГХ (зразок № 4 в табл 1) Вид грибів Aspergillus terreus Aspergillus mger Tnchoderma vinde Penicilhum cyclopium Candida albicans Tnchophyton gypseum Ассоціація грибів МФК(мшімальна фунгіцидна концентрація), % 0,05 0,10 0,01 0,05 0,05 0,05 0,05-0,10 За спектром та за силою бактерицидної, вірулецидної та фунгіцидної дії одержаний полімер має значні переваги перед багатіла вітчизняними та зарубіжними дезинфектантами на основі бюцидних полімерів, четвертинних амонієвих основ, поліамшів, хлорвмісних сполук тощо 12 Найсуттєвішими недоліками відомих способів одержання ПГМГ-ГХ є високий вміст в ньому токсичних домішок, зокрема ГМДА (понад 1%), та низькомолекулярної фракції полімеру (понад 20%) Проведення синтезу ПГМГ-ГХ запропонованим способом за умов оптимального співвідношення реагентів в однорідній реакційній масі протягом всього часу протікання реакції, оптимального режиму зниженого тиску і заданої температури в реакторі дозволило вирішити складну проблему одержання бюцидного полімеру з необхідною молекулярною масою та зниженим вмістом в ньому домішок ГМДА та низькомолекулярної фракції Для одержання якісного продукту важливим є дотримання режиму зниження тиску під час синтезу В таблиці 3 наведені результати дослідження впливу тиску в реакторі на властивості синтезованого ПГМГ-ГХ Таблиця З № п/п 1 2 3 4 5 Мольне співвідМасова конц MbKStaph Тиск в реакто- Приведена в'язношення ГГХ ГМДА в поліAu re us рі, мм ртст кість, дл/г ГМДА мері % мг/дм3 11 600 0,115 0,03 0,51 11 650 0,110 0,05 0,51 11 690 0,096 0,09 0,51 Без вакууму11 0,064 1,06 1,62 вання Безвакууму11 0,066 1,62 1,10 вання Згідно даних, наведених в таблиці 3 досягнуто надзвичайно низьких концентрацій ГМДА (на рівні 0,03-0,09%) в готовому продукті Крім того, достатньо висока величина приведеної в'язкості полімеру 0,096-0,121дл/г свідчить про достатньо високу молекулярну масу полімеру (більше 8000 та низький вміст низькомолекулярної фракції в ньому При проведенні синтезу без вакуумування одержується полімер з високим вмістом (понад 1%) ГМДА зі значно нижчою середньою молекулярною масою (приведена в'язкість 0,064-0,Оббдл/г) Проведені ТОКСИКОЛОГІЧНІ дослідження зразків ПГМГ-ГХ засвідчують, що в умовах синтезу при зниженому тиску і при дотриманні оптимальних температурного режиму і співвідношення ГГХ ГМДА в однорідній реакційній масі протягом всього синтезу одержується полімер з високою антимікробною здатністю та низькою токсичністю, який відноситься до малонебезпечних речовин згідно ГОСТ 12 1 007-76, що підтверджується даними таблиці З Необхідно зазначити, що токсичність полімеру знижується більш, ніж в 2 рази завдяки проведенню синтезу при зниженому тиску Крім того, при проведенні синтезу при зниженому тиску в повітря робочої зони та в атмосферне повітря практично не надходять ГМДА та аміак, що значно підвищує еколопчність технології У таблиці 4 подається порівняльний аналіз різних способів одержання ПГМГ-ГХ та деяких показників якості продукту, що одержаний запропонованим (приклади 1-3) та відомими (приклади 4-5 за ЛД5о для білих щурів, мг/кг При введені в При нанесені на шлунок шкіру >11600 2400+138 >11600 2400+138 >11600 2400+138 986+104 6800 986+104 6800 способом "Гембицкий П А и др Синтез метацида «Химическая промышленность» 1984, № 12, с 18-19", приклад 6 за способом SU 1616898, приклад 7 за способом WO 9954291 ) способами Одержаний за запропонованою технологією ПГМГ-ГХ має високий ступінь чистоти, що дозволяє використовувати його як вихідну речовину для одержання різних високочистих солей полігексаметиленгуанідину (ПГМГ), зокрема фосфату, глюконату, олеату, саліцилату, стеарату, хлориду та інших Синтез солей ПГМГ проводять в дві стадії На першій стадії одержують основу ПГМГ шляхом поступового додавання в концентрований розчин ПГМГ-ГХ концентрованого розчину лугу, наприклад гідроксиду калію або натрію при інтенсивному перемішуванні та відведенні тепла, щоб не допустити різкого перегрівання суміші, що може призвести до деструкції ПГМГ-ГХ в сильно лужному розчині Після розшарування реакційної суміші ВІДДІЛЯЮТЬ верхній шар основи ПГМГ від водного розчину, що містить хлорид та гідроксид натрію, домішки ПГМГ-ГХ Основу ПГМГ промивають водою для вилучення надлишку лугу На другій стадії до отриманої основи добавляють еквімолярну КІЛЬКІСТЬ мінеральної або органічної кислоти (фосфорної, сірчаної, соляної, оцтової, стеаринової, олеїнової, адипінової, глюконової, саліцилової тощо) для одержання відповідної солі полігексаметиленгуанідину 13 61215 14 Таблиця 4 № n/ n Молярне СПІВ відн ГГХ ГМДА ТриваВміст ТемпераСпосіб одерлість Вихід Вміст ДОМІті притурний режання реакційстадій проду- ПГМГ, ШОК/ ведена, жим синтезу, ної суміші синтезу, кту, % % ГМДА, дл/г °С год % 1,5-2,0 1 1,0 В розтоп ГМДА вносять ГГХ дрібнокристалічний 85-115 1 160 170-180 4-5 1,5-2 2 1 1,02 Той же Той же 3 1 1,05 Той же 4 1 1 В розтоп ГГХ (150-160°С) ГМДА вводять твердий 5 1 1 Той же 6 (0,850,95) 1 7 1 1 0,2/0,0 5 ВИХІДНІ ДЛЯ синтезу В розтоп ГГХ протягом 2,5 год вводять ГМДА Розтопи ГГХ і ГМДА одночасно подають в реактор 99,9 99,8 Така ж 100 99,7 Той же Така ж 99,6 99,8 150-160 180 7-Ю 3 98,3 93,5 120 150-160 180 240 2-3 7-8 2,5 5 99,1 94,1 5,9/1,9 0,05 Ті 98,0 93,0 7,0/1,2 0,10 ТІ Ж 120 150 5 3 98,9 97,7 2,3/1,1 0,05 180 1 0,3/0,0 6 0,2/0,0 3 6,5/1,7 0,10 ГГХ, ГМДА 0,11 Ті 0,11 ТІ Ж Ж 0,05 Диціандиамід, NH4CI, ГМДА Ж Гуанідинкарбонат, ІМН4СІ,ГМДА Приклад 2 Отримання полігексаметиленгуанідинфосфату В реакторі, оснащеному перемішувачем і системою охолодження, розчиняють 200г полігексаметиленгуанідин хлориду, отриманого за розробленою нами технологією, в 450см 3 води До отриманого і охолодженого розчину ПГМГГХ поступово при перемішуванні додають 112,5г 40% розчину гідроксиду натрію, не допускаючи перегрівання реакційної суміші Після охолодження і розшарування реакційної суміші ВІДДІЛЯЮТЬ верхній шар основи полігексаметиленгуанідину, промивають його від лугу та хлориду натрію холодною водою До отриманої основи у вигляді білуватої пасти (вихід основи ПГМГ становить 94%) при перемішуванні поступово додають 122г 85% фосфорної кислоти в умовах ефективного охолодження синтезі ПГМГ-ГХ з високим ступенем чистоти та ВІДПОВІДНОЮ приведеною в'язкістю (табл 4), одержаним за способом, наведеним в прикладі 1 За таких умов вміст домішок у синтезованих аналогічно прикладу 2 солях ПГМГ залежить переважно від чистоти реагентів (лугу, мінеральних та органічних кислот), які застосовуються для одержання солей ПГМГ Отриману пасту ПГМГ-фосфату висушують на повітрі або у вакуумі і подрібнюють Вихід 253 г готового продукту В одержаному продукті вміст ПГМГ-фосфату становить 99,4%, концентрація домішок - 0,16%, вологість 0,44% Задача отримання високочистих солей ПГМГ з заданою молекулярною масою в запропонованому способі вирішується шляхом використання в їх Важливим є встановлений нами факт підвищення протимікробної дії солей ПГМГ в їх сумішах Так протимікробна дія композицій, що містять від 85% до 99% полігексаметиленгуанідин пдрохлориду та від 1 % до 15% полігексаметиленгуанідин фосфату, є вищою порівняно з окремими компонентами композиції ПГМГ-ГХ та ПГМГ-фосфату Такий висновок підтверджується даними, наведеними в таблиці 5 Вміст ДОМІШОК (за умови правильно вибраних за параметрами чистоти реагентів) не перевищує у готовому продукті - солях ПГМГ - 0,22% Таким чином, запропонований спосіб дає можливість одержувати солі ПГМГ з низьким вмістом домішок та з ефективною молекулярною масою, що підвищує їх бюцидні властивості та знижує токсичність Це особливо важливо для їх застосування в технологіях водопідготовки, в харчовій, переробній, фармацевтичній промисловостях, в медичній та ветеринарній практиці 15 61215 16 Таблиця 5 № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 Склад композиції, %мас ПГМГ-ПХ ПГМГ-фосфат МБК,* Е coh 1257, мг/дм3 100 0 99,0 95,0 90,0 85,0 75,0 60 0 100 1,0 5,0 10,0 15,0 25,0 40,0 1,23 1,57 1,09 0,56 0,45 0,56 0,72 1,35 МБК2** Staph aureus, мг/дм3 0,52 0,64 0,37 0,37 0,37 0,37 0,64 0,64 МБКз*** Aspergillus niger, %мас 0,15 0,15 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 *MBKt - мінімальна бактерицидна концентрація, при якій досягається повна інактивація мікроорганізмів Е coh 1257 (107 клітин в 1дм річкової води) **МБК2 - мінімальна бактерицидна концентрація, при якій досягається повна інактивація добової суспензії Staphylococcus aureus з концентрацією 105 клітин в 1дм3 ***МБКз - мінімальна фунгіцидна концентрація, при якій в поживному середовищі має місце повне знезараження пліснявих грибів Підвищення антимікробної активності солей ПГМГ спостерігається в різних композиціях, зокрема ПГМГ-ГХ - ПГМГ-глюконат, ПГМГ-ГХ -ПГМГсаліцилат, ПГМГ-фосфат- ПГМГ-олеаттощо Синтезовані за запропонованою технологією солі ПГМГ утворюють з цільовими добавками ком позиції, в яких має місце значний ефект підсилення знезаражуючої здатності кожного з компонентів композиції, що встановлено нами експериментальне Яскравим прикладом зазначеного ефекту може слугувати композиція ПГМГ-ГХ з хлором (таблиця 6) Таблиця 6 Результати знезараження річкової води з параметрами температура 20°С, кольоровість 35 град, кол , каламутність- 4,8мг/дм3 Час експозиції-1 год № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Концентрація ПГМГ-ГХ, мг/дм 0 0,5 1,0 1,5 *о 0 0 0,5 1,0 0,5 Концентрація хлору, мг/дм3 0 0 0 0 0,5 1,0 1,5 0,5 0,5 1,0 При сумісній дії 0,5мг/дм ПГМГ-ГХ та 0,5мг/дм3 хлору досягається повне знезаражування річкової води, в той час як 0,5 та 1 мг/дм3 ПГМГГХ або хлору недостатньо, щоб досягти такого ефекту Результат значного підвищення бактерицидної здатності кожного компонента суміші досягається для композицій солей ПГМГ з іншими дезинфектантами-окисниками, зокрема з перманганатом калію або натрію, персульфатом калію, або натрію, або амонію, пероксидом водню або натрію, диоксидом хлору, хлорамінами, перборатом натрію або калію Для забезпечення надійного знезараження природних, технічних та технологічних вод, склад композицій повинен бути таким, щоб при їх введенні у воду можна було створити концентрацію Колі-індекс, КУО/дм3 1800 840 96