Биоцидная добавка для бетонов и строительных растворов

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к биоцидным добавкам, перспективным для борьбы с микробиологической деструкцией водных растворов органических соединений, используемых в технологии бетона и строительных растворов. Биоцидная добавка для бетонов и строительных растворов в качестве активного компонента содержит биоактивный сложный эфир на основе монозамещенного полиэтиленгликоля, при этом она содержит смесь моно- и бисэтерифицированного полиалкиленоксида и неорганического производного серной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%: моноэтерифицированный полиалкиленоксид 80-98; бисэтерифицированный полиалкиленоксид 1-10; неорганическое производное серной кислоты 1-10. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - создание биоцидной добавки с широким спектром действия по отношению к различным микроорганизмам и низкой токсичностью для теплокровных организмов, повышенная эффективность добавки при ее пониженном содержании в композиции. 3 з.п. ф-лы, 5 табл.

 

Изобретение относится к строительным материалам, в частности, к биоцидным добавкам, перспективным для борьбы с микробиологической деструкцией водных растворов органических соединений, используемых в технологии бетона и строительных растворов.

Ускорение темпов строительства, появление новых технологий, напряженный трафик во всех крупных городах - все это обусловило превращение химических добавок в необходимый и обязательный компонент бетонов.

Широкий спектр технических характеристик, которые требуется одновременно придать бетонам и строительным растворам, делает неизбежным создание комплексных добавок, т.е. добавок, состоящих из нескольких разнотипных компонентов, которые, в свою очередь, могут быть как индивидуальными соединениями, так и сложными многокомпонентными продуктами.

Известно, что в бетонных смесях находят применение различные комплексные добавки, позволяющие улучшить технологические характеристики бетонных смесей и повысить физико-механические характеристики бетонов. Так, широкое применение находят комплексные добавки на основе лигносульфонатов, однако их существенным недостатком является низкая биоустойчивость. При контакте с окружающей средой в них могут развиваться микроорганизмы (бактерии, грибы, дрожжи), что сопровождается изменением органолептических (цвет, запах) и/или технических характеристик продукта.

В технологии бетона известен ряд добавок, обладающих биоцидными свойствами. Очень высокой активностью обладает оловоорганическое производное, известное под названием АБП-40 [В.Г. Батраков. Модифицированные бетоны. Теория и практика. - 2-е изд.. перераб., и дополненное. - М., 1998. - 768 с.]. Активный ингредиент этой добавки представляет собой сополимер трибутилоловометакрилата с метилметакрилатом, бутилакрилатом и акриловой кислотой. Однако это вещество нерастворимо в воде и используется для т.н. вторичной защиты бетона, а не для подавления микроорганизмов в растворах самих добавок.

Высокой биоцидной активностью обладает также формалин, однако характерный резкий запах формальдегида проявляется уже при низких концентрациях вещества (порог чувствительности запаха 0,1-0,3 мг/м3), а пары формальдегида обладают высокой токсичностью для человека (ПДК в воздухе рабочей зоны 0,5 мг/м3; ПДК в воде 0,05 мг/л; класс опасности 2).

Соединения класса четвертичных аммониевых оснований характеризуются меньшей токсичностью при выраженной биоцидной активности. Так, известно применение в качестве биоцидной добавки «Катапин-бактерицида» (на основе поли(бензил триметиламмоний) хлорида) [Батраков В.Г., Феликман В.Р., Вовк А.И., Хазова Н.Н. перечень химических добавок для бетонов и строительных растворов, выпускаемых промышленностью в 1987 г. М.; ВНИИИС. 1988. - 28 с.]. Однако данный класс биоцидов не совместим с анионными ПАВ (особенно, полимерными), т.е. его применение в реально востребованных комплексах сильно ограничено.

В качестве биоцидной добавки находят применение производные изотиазолинона. Этот класс соединений достаточно хорошо растворим в воде и не осаждается анионоактивными ПАВ. К недостаткам данного класса соединений относятся относительно высокие значения LD5o и неспособность концентрироваться на границе Ж/Г, где обычно и начинают развиваться микроорганизмы.

Наиболее близким по сущности к предлагаемому изобретению является биоцидная добавка [Биоцидная добавка "Полипласт БИО" Технические условия ТУ 2499-046-58042865-2009 от 01.09.2009 г.], где в качестве активного компонента используют биоактивный сложный эфир на основе монозамещенного полиэтиленгликоля. Недостатком указанного продукта является снижение его эффективности при производстве добавок в сухой форме.

Технической задачей настоящего изобретения является биоцидная добавка, обладающая совместимостью со всеми типами водорастворимых химических добавок, широким спектром микробиологической активности при низком содержании в композиции и не теряющая эффективность при выпуске комплексных добавок в сухой форме.

Поставленная техническая задача в настоящем изобретении решается тем, что в качестве биоцидной добавки к бетонам и строительным растворам, содержащей в качестве активного компонента биоактивный сложный эфир, предлагается использовать смесь моно- и бисэтерифицированного полиалкиленоксида и неорганического производного серной кислоты. При этом биоцидная добавка содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%: моноэтерифицированный полиалкиленоксид 80-98; бисэтерифицированный полиалкиленоксид 1-10; неорганическое производное серной кислоты 1-10.

Указанную смесь моно- и бисэтерифицированных производных получают взаимодействием полиэтиленоксида, полипропиленоксида, полибутиленоксида, содержащих 5÷20 элементарных звеньев в цепи, или их сополимеров с замещенной ароматической карбоновой кислотой.

В качестве кислоты для получения смеси моно- и бисэтерифицированного полиалкиленоксида используют замещенную ароматическую карбоновую кислоту общей формулы:

где по крайней мере один из R1÷R5=OH, а остальные R=H или R2+R3=бута-1,3-диендиил.

Неорганическое производное серной кислоты соответствует общей формуле R2SO4, где R=Na, К или является смесью указанных катионов.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.

Использование в качестве активного компонента биоактивного сложного эфира на основе монозамещенного полиэтиленгликоля, содержащего смесь моно- и бисэтерифицированного полиалкиленоксида и неорганического производного серной кислоты при указанном соотношении (масс.%) позволяет сохранять активность биоцидной добавки в составе комплексных добавок после воздействия высоких температур при производстве сухой отпускной формы на любых известных типах сушильного оборудования.

Заявляемый диапазон соотношений компонентов биоцидной добавки установлен экспериментально и является оптимальным. Содержание моноэтерифицированного полиалкиленоксида менее 80 и более 98 технологически не осуществимо. При содержании моноэтерифицированного полиалкиленоксида менее 80% наблюдается снижение растворимости биоцида в водных растворах добавок, при содержании моноэтерифицированного полиалкиленоксида более 98% снижается техническая эффективность биоцида после воздействии высоких температур.

При содержании бисэтерифицированного полиалкиленоксида более 10% наблюдается снижение растворимости биоцида в водных растворах добавок. Содержание бисэтерифицированного полиалкиленоксида менее 1% снижает техническую эффективность биоцидной добавки после воздействии высоких температур.

Содержание неорганического производного серной кислоты менее 1% технологически недостижимо, а при содержании выше 10% возможны отрицательные эффекты при хранении биоцидной добавки.

Оптимальное количество элементарных звеньев (n) в цепи полиалкиленоксида HO(RCHCH2O)nH составляет n=5÷20. При n<5 эфир обладает слабыми поверхностно-активными свойствами, продукт распределяется по всему объему, в результате чего снижается концентрация на границе раздела Ж/Г, а при n>20 снижается растворимость добавки и возможно ее высаливание из комплексных добавок с высоким содержанием электролитов. При этом если в молекуле полиалкиленоксида величина радикала больше этила (т.е. производные пентена и выше), то не достигается растворимость в воде.

В биоцидная добавке неорганическое производное серной кислоты соответствует общей формуле R2SO4, где R=Na, К или является смесью указанных катионов.

Более подробно техническая сущность изобретения и достигаемые эффекты могут быть проиллюстрированы следующими примерами. Примеры составов бидоцидных добавок по изобретению приведены в таблице 1.

Исследования свойств биоцидной комплексной добавки проводили в соответствии с МУ 2.1.674-97 «Санитарно-гигиеническая оценка стройматериалов с применением отходов».

Эффективная дозировка биоцидного компонента добавки составляет 0,01-0,05% от веса раствора (0,1-0,2% от массы сухих веществ комплексной добавки).

При испытаниях использовали стандартный набор тест-штаммов микроорганизмов (Echerichia coli, Staphylococcus aureus, Candida albicans, Aspergillus niger. Bacillus subtilis).

Результаты проведенных испытаний предлагаемой биоцидной добавки для бетонов и строительных растворов представлены в таблице 2, 3, 4.

Из анализа результатов испытаний, представленных в таблице 2 видно, что предлагаемый биоцидный компонент совместим со всеми компонентами комплексной добавки.

В таблице 3 представлены результаты проведенных испытаний по ингибированию микроорганизмов. Анализ результатов испытаний показывает, что применение предлагаемой биоцидной добавки для бетонов и строительных растворов обеспечивает задержку роста микроорганизмов и выраженное бактерицидное действие на все исследованные штаммы микроорганизмов (Echerichia coli, Staphylococcus aureus, Candida albicans, Aspergillus niger, Bacillus subtilis), существенно снижая их концентрацию.

Из результатов, представленных в таблице 4, видно, что биоцидная добавка-прототип и биоцидная добавка по предлагаемой заявке обладают практически одинаковой эффективностью при введении в растворы бионеустойчивых комплексных добавок, однако добавка по заявке не снижает своей эффективности после высушивания в составе комплексной добавки и последующего повторного растворения в воде.

Таким образом, предлагаемая биоцидная добавка для бетонов и строительных растворов совместима со всеми типами водорастворимых химических добавок и обладает широким спектром действия по отношению к различным микроорганизмам и низкой токсичностью для теплокровных, при низком содержании в композиции и при этом не теряет эффективность при выпуске комплексных добавок в сухой форме.

Таблица 2
Совместимость эфира по заявке с различными типами химических добавок

примера
Химическая добавка
ЛСТ (лигносульфонаты технические) ПНС (полиметиленнафталин-сульфонаты) Поликарбоксилаты Полисахариды Отработанный раствор сероочистки
1 совместим совместим совместим совместим совместим
2 совместим совместим совместим совместим совместим
3 совместим совместим совместим совместим совместим
4 совместим совместим совместим совместим совместим
5 совместим совместим совместим совместим совместим
Примечание: номера примеров соответствуют табл.1
Таблица 3
Эффективность ингибирования развития различных микроорганизмов
Микроорганизм Концентрация микроорганизмов, исходная/после культивирования
Контрольный Примеры по заявке
1 2 3 4 5
Е.coli 102/105 102/0 102/0 102/0 102/0 102/0
S.aureus 102/104 102/1 102/3 102/5 102/1 102/2
C.albicans 102/103 102/0 102/0 102/0 102/0 102/0
A.niger 102/104 102/0 102/0 102/0 102/0 102/0
В.subtilis 102/105 102/0 102/2 102/1 102/3 102/4
Таблица 4
Сопоставительные испытания эффективности биоцидных добавок в различных отпускных формах комплексной добавки
Эффективность действия в комплексной добавке Полипласт СП-3
жидкая форма сухая форма
прототип по заявке прототип по заявке
зона задержки, мм бактерицидное действие зона задержки, мм бактерицидное действие зона задержки, мм бактерицидное действие зона задержки, мм бактерицидное действие
Е.coli 11 слабое бактерицидное действие 12 слабое бактерицидное действие 7 слабое бактерицидное действие 12 слабое бактерицидное действие
S.aureus 15 умеренное бактерицидное действие 18 умеренное бактерицидное действие 10 слабое бактерицидное действие 17 умеренное бактерицидное действие
C.albicans 21 сильное бактерицидное действие 23 сильное бактерицидное действие 15 умеренное бактерицидное действие 23 сильное бактерицидное действие
A.niger 25 сильное бактерицидное действие 27 сильное бактерицидное действие 15 умеренное бактерицидное действие 25 сильное бактерицидное действие
В.subtilis 22 сильное бактерицидное действие 25 сильное бактерицидное действие 14 умеренное бактерицидное действие 23 сильное бактерицидное действие
Примечание: результаты испытаний представлены на примере 5 (табл.1).

1. Биоцидная добавка для бетонов и строительных растворов, в качестве активного компонента содержащая биоактивный сложный эфир на основе полиэтиленгликоля, отличающаяся тем, что она содержит смесь моно- и бисэтерифицированного полиалкиленоксида и неорганического производного серной кислоты при следующем соотношении, мас.%:
моноэтерифицированный полиалкиленоксид 80-98;
бисэтерифицированный полиалкиленоксид 1-10;
неорганическое производное серной кислоты 1-10.

2. Биоцидная добавка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве производного полиалкиленоксида используют эфир полиэтиленоксида, полипропиленоксида полибутиленоксида или их сополимеров с замещенной ароматической карбоновой кислотой.

3. Биоцидная добавка по п.1, отличающаяся тем, что количество звеньев в полиалкиленоксидной цепи составляет n = 5÷20.

4. Биоцидная добавка по п.1, отличающаяся тем, что неорганическое производное серной кислоты соответствует общей формуле R2SO4, где R = Na, К или является смесью указанных катионов.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к составу добавки для бетонов и строительных растворов и может найти применение в производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций при бетонировании в широком диапазоне температур окружающей среды.
Изобретение относится к области измельчения материалов, в частности к составам добавок, используемых для интенсификации помола клинкера при производстве цемента, при помоле шамота, боксита, корунда, периклаза, кварцита, угля, глинозема, доломита, руды и рудных концентратов.
Изобретение относится к связующим для производства фрикционных композиционных углерод-углеродных материалов, а также к технологии получения ФКУМ, выполненным из данного связующего, и может быть использовано, в частности, для получения тормозных дисков, применяющихся для авиа, железнодорожного и автомобильного транспорта.
Изобретение относится к составу комплексной добавки для бетонных смесей и строительных растворов и может найти широкое применение при производстве монолитных и сборных конструкций преимущественно для гидротехнических сооружений и дорожных бетонов.
Изобретение относится к составу комплексной добавки для бетонных смесей и строительных растворов и может найти широкое применение при производстве монолитных и сборных конструкций, преимущественно для гидротехнических сооружений и дорожных бетонов.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам добавок для строительных смесей, которые могут применяться в качестве штукатурных, шпаклевочных, монтажных смесей.
Изобретение относится к технологиям, интенсифицирующим процесс размола. .

Изобретение относится к редиспергируемым в воде дисперсионным порошковым составам, к способу получения таких составов, а также к их применению в строительных материалах.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составу комплексной добавки, используемой в производстве бетонов, бетонных смесей и строительных растворов.
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве конструкционных и теплоизоляционных ячеистых бетонов. .

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам комплексных добавок, используемых в производстве бетонов, строительных растворов, бетонных и железобетонных изделий.

Настоящее изобретение относится к составу добавки для бетонов и строительных растворов и может найти применение в производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций при бетонировании в широком диапазоне температур окружающей среды.
Изобретение относится к изготовлению изделий, таких как облицовочные панели, плитки, плинтуса и т.п. Способ состоит в том, что производят измельчение бумажной и/или картонной массы, замачивают измельченную массу в горячей или холодной воде для набухания и выдерживают 60-240 минут, в набухшую массу добавляют поливинилацетат в пропорции от 1:7 до 6:7 по отношению к измельченной массе в весовом соотношении и вымешивают полученную массу в течение 30-90 минут до консистенции теста, добавляя концентрированный колеровочный пигмент на водной основе определенного цвета.

Изобретение относится к производству прочных, легких тепло-шумовлагоизолирующих термостойких строительных материалов. Сырьевая смесь для получения тепло- шумовлагоизолирующего термостойкого материала, содержащая наполнитель - вспученный перлит или вспученный вермикулит, кварцевый песок, шунгит и жидкое стекло, содержит указанные перлит или вермикулит с размером 0,5-2,5 мм, кварцевый песок, содержащий ил и глину не более 3%, с размером 0,01-0,03 мм, жидкое стекло плотностью 1,45 г/см3 и дополнительно - базальтовое или стекловолокно размером 3-7 мм, магнезитовый порошок, раствор хлорида магния плотностью 1,2-1,25 г/см3 и кремнефтористый натрий, причем магнезитовый порошок и шунгит - в виде магнезиально-шунгитовой смеси в соотношении 1:3, при следующем соотношении компонентов, масс.
Способ приготовления золобетонной смеси относится к промышленности строительных материалов и может быть использован для изготовления золобетонов. Техническая задача - удешевление смеси, ускорение процесса схватывания и твердения золобетонной смеси, повышение прочности и стабильности свойств золобетона, а также расширение области утилизации отходов техногенного происхождения.
Изобретение относится к составу сырьевой смеси для получения бетона с повышенной плотностью, отсутствие крупных пор снижает риск коррозии бетона, что увеличивает долговечность бетона и повышает возможность использования его в условиях агрессивной среды, поэтому может быть использовано для производства бетона высокого качества.

Изобретение относится к строительству и может найти применение при нанесении теплоизоляционного покрытия на стены промышленных и гражданских зданий и сооружений.
Изобретение может быть применено в строительстве для заполнения пустот в строительных конструкциях зданий и сооружений для ограничения распространения пламени, а также тепло- и звукоизоляции.
Изобретение относится к составу бетонной смеси и может найти применение в строительной отрасли, преимущественно при производстве бетонных стеновых блоков. Технический результат - повышение прочности бетона.
Изобретение относится к области производства строительных материалов, а также к области утилизации отходов промышленного, медицинского и бытового назначения, которые могут быть использованы как для производства строительных материалов, так и для производства твердого топлива (экоугля).

Изобретение относится к составу композиционных строительных материалов, включающих цементную матрицу, армированную целлюлозосодержащими материалами, и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Технический результат - создание композиционного строительного материала для изготовления бетонных изделий, позволяющего повысить предел прочности при сжатии; осадку конуса; прочность на растяжение при изгибе; модуль упругости и снизить водопоглощение. Композиционный строительный материал, содержащий цементное связующее, заполнитель, лигноцеллюлозные материалы и добавку - смесь низкомолекулярного полиэтилена и мочевины в соотношении 1:1, дополнительно содержит неионогенное ПАВ поливинилпирролидон при следующем соотношении компонентов, масс.%: цементное связующее 20-30, заполнитель 44-56, неионогенное ПАВ поливинилпирролидон 0,5-2, лигноцеллюлозные материалы 5-12, смесь низкомолекулярного полиэтилена и мочевины в соотношении 1:1 0,5-3,5 вода - до 100. 1 табл.

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к биоцидным добавкам, перспективным для борьбы с микробиологической деструкцией водных растворов органических соединений, используемых в технологии бетона и строительных растворов. Биоцидная добавка для бетонов и строительных растворов в качестве активного компонента содержит биоактивный сложный эфир на основе монозамещенного полиэтиленгликоля, при этом она содержит смесь моно- и бисэтерифицированного полиалкиленоксида и неорганического производного серной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.: моноэтерифицированный полиалкиленоксид 80-98; бисэтерифицированный полиалкиленоксид 1-10; неорганическое производное серной кислоты 1-10. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - создание биоцидной добавки с широким спектром действия по отношению к различным микроорганизмам и низкой токсичностью для теплокровных организмов, повышенная эффективность добавки при ее пониженном содержании в композиции. 3 з.п. ф-лы, 5 табл.

Наверх