Бактерии, грибки и водоросли могут оказывать воздействие на эстетические и физические свойства пластмассы или каучука, вызывая появление черных пятен или обесцвечивание, окраску в розовый цвет, возникновение запаха, или же деградацию полимера, а также биологическое обрастание и т. д. Биоциды позволяют противостоять их растпространению…На биоциды распространяется действие множества нормативных актов, которые различны для различных стран.

На биоциды распространяется действие множества нормативных актов, которые различны для различных стран.

Например:

• Европейский REACH (Регистрация, оценка, разрешение и ограничение химических веществ)

• Европейская Директива по биоцидным продуктам (BPD)

• Федеральный закон США по инсектицидам, фунгицидам и родентицидам (FIFRA)

• Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA)

• Управление по охране окружающей среды (EPA) (для использования в пищевых продуктах)

• Агентство но надзору за борьбой с вредителями (PMRA)

• Американский институт стандартов (ANSI)

• Национальный научный фонд США (NSF).

• ANSI/NSF стандарт 51

Новые пути решения старых проблем

Основные технические проблемы связаны с устойчивостью противомикробного воздействия из-за использования таких  устойчивых добавок, как производные серебра, или наноразмерных неорганических веществ, органических олигомеров, привитых сополимеризацией полимеров.

Применение производных серебра при изготовлении каучуковых товаров

Дезактивирование эффективных биоцидов на основе серебра ионообменных смол осуществляется с помощью реакции ионов серебра с серой или ускорителями на основе серы. Для того, чтобы избежать этого недостатка, в работе G.R. HAAS and ALL (ACS Rubber Division, October 2001, paper 28) было исследовано поведение двух ионообменных смол на основе серебра (Ag1 и Ag2) в EPDM, отвержденном с пероксидами. После того, как образцы подвергались воздействию на протяжении срока до тридцати дней, на Aspergillus Niger (AN) или смеси (Mixt) грибков прирост культуры составил от следов (значение 0) для компаундов, содержащих серебро, до более чем 60% (значение в классификации 4) у контрольных образцов без биоцидов. 

Противогрибковое действие

Наноразмерная двуокись титана

Наноразмерная двуокись титана вызывает фотокаталитические реакции, которые предотвращают разрастание вредных бактерий и убивают уже имеющиеся микроорганизмы на поверхности деталей и продуктов из полимеров. Двуокись титана, которая неорганическая и химически стабильная, не  разлагается, и оказывает долговременное антибактериальное воздействие. Наноразмерные частицы особенно активны, что объясняет их использование в покрытиях.

Самораспространяющиеся ионные силиконовые олигомеры

В работе R.R. PANT and ALL (J. of Applied Polymer Science, 104, 2007, p. 2954) исследуются ионные силиконовые олигомеры, функционализированные группами алкиламмония хлорида, которые выполняют две функции:

• Осуществляют более стойкое противомикробное воздействие благодаря более высокой молекулярной массе;

• Ведут себя как самораспространяющиеся и хорошо смачивающие вещества для целого ряда материалов, позволяя получить доступ в места, в которые невозможно было проникнуть.

Так, например, после одной минуты диаметр капли, помещенной на данную поверхность, становится примерно в четыре раза больше, чем при использовании масла низкой вязкости, а рост культуры Staphylococcus Aureus уменьшается в несколько раз через несколько дней.

Функционализированные полимеры

В работе O. IGUERB (thesis, Louvain Univ., 2006) осуществляется фото прививка акрилатного слоя на окисленные полиэтиленовые пленки для получение противобактериального воздействия. Противобактериальное действие можно улучшить за счет использования поли(4-винилбензил хлорида) (PVBC), включенного в поли(n-бутил акрилоилокси этил уретановую) матрицу.  Другим возможным способом получения противобактериальных материалов может стать прививка акрилатных мономеров, содержащих как акриловые группы, так и гидрофильные положительно заряженные группы третичного амина.

Наноразмерные серебряные компаунды

Nanoco Cy разработала новый биоцид, который называется NanoSilver, способный усиливать бактерицидные свойства серебра благодаря значительно более крупным активным поверхностям наночастиц. Многие пищевые продукты могут теперь иметь более длительный срок годности, если они хранятся в упаковке, содержащей NanoSilver. Так, например, салат остается свежим в течение срока до четырех недель, если он завернут в фольгу с NanoSilver, то же самое справедливо и для мяса, выпечки и  кондитерских изделий. В ресторанном деле биоцидную пластмассу можно использовать для создания рабочих поверхностей, разделочных досок, одноразовой упаковки и посуды. NanoSilver также открывает большие возможности при использовании в швейной промышленности. Одежда, изготовленная с волокнами, модифицированными NanoSilver, может препятствовать развитию бактерий и образующихся в результате запахов.

Применения: опасные среды, предметы интенсивной эксплуатации, потребительские товары, морские среды

Применения биоцидов быстро расширяется в тех областях, где имеются среды, особенно благоприятные для размножения микроорганизмов, такие как на предприятиях по обработке пищевых продуктов или в больницах, или же потребительские товары, такие как одежда или телефоны, и т.д.

• Устройства для переработки пищевых продуктов: вальцы конвейерных линий, машины для изготовления мороженого, разделочные доски, кухонные принадлежности.

• Больницы: имплантаты, такие как катетеры, и внешние устройства, такие как диафрагмы для стетоскопов кратковременного использования, медицинские перчатки, покрытия для полов и стен, выключатели, сидения унитазов и дверные ручки, мешки для мусора и контейнеры для отходов, принадлежности для учреждений здравоохранения, контейнеры для мыла и использованных салфеток, электронные ручные трубки устройств, корпуса водяных фильтров, упаковка фармацевтических товаров…

• Волокна: трикотажные изделия, ковровые покрытия, одежда, постельное белье и обивка, рабочая и спортивная одежда, обувь, сапоги.

• Домашняя мебель, оборудование для душа и ванной комнаты, раковины, ванны, занавески для душа, чехлы, детские стульчики, набивка матрасов, крышки столов, постельное белье, гладкие поверхности, столовые скатерти.

• Садовая мебель.

• Пленки для мешков для мусора, чехлов матрасов и упаковки

• В водных средах: покрытия бассейнов и прудов из PVC, брезенты и обшивка,  противообрастающие покрытия для водных транспортных средств.

• Клеящие и герметизирующие материалы

Широкий выбор поставщиков и марок

В таблице 1 приведены некоторые примеры, которые не претендуют на то, чтобы быть исчерпывающими.

Заключение

Биоциды представляют собой добавки, которые обладают способностью убивать бактерии или грибки или же препятствовать их размножению для того, чтобы не допустить деградации физических или сенсорных свойств полимера, как внутри материала, так и на его поверхности. Они используются как дополнительное средство для очистки, которое, в то же время, является также более простым и менее затратным. Рост культур микроорганизмов может повлечь за собой возникновение неприятных запахов, а также привести к деградации поверхности и основной части материала.

Биоциды могут быть неорганическими, как компаунды с серебром, или органическими с множеством молекул, содержащих галогены, ароматические кольца, мышьяк, серу, азот и т.д. Из-за их химической структуры и биологической активности они подпадают под действие целого ряда нормативных актов, которые различны для различных стран.

Традиционные биоциды заменяются более устойчивыми марками и более экологически благоприятными биоцидами,  которые также и стоят дороже. Такие тенденции оказывают благоприятное воздействие на биоциды на основе серебра, но интерес представляет также исследование и других возможностей, например, с использованием нано оксида титана или наносеребра, модифицированных силиконовых олигомеров и, разумеется, прямой прививки или молекулярного изменения непосредственно самих полимеров.

www.newchemistry.ru