композиция для получения матрицы с фотокаталитической активностью

Классы МПК:C09D5/14 содержащие биоциды, например фунгициды, инсектициды или пестициды
C09D163/00 Составы для нанесения покрытий на основе эпоксидных смол; составы для нанесения покрытий на основе производных эпоксидных смол
C09D163/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов
C08K5/06 простые эфиры; ацетали; кетали; сложные ортоэфиры
C08L63/00 Композиции эпоксидных смол; композиции производных эпоксидных смол
C08L63/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "Биопротект" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-08-22
публикация патента:

Изобретение относится к гибридным органонеорганическим нанокомпозиционным покрытиям. Композиция для получения матрицы с фотокаталитической активностью включает золь на основе элементорганического соединения и эпоксидной составляющей, в которой в качестве элементоорганического соединения в составе композиции использован алкоксид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%: алкоксид титана 30-70, эпоксидная составляющая золя 30-70,

при этом в качестве эпоксидных соединений композиция содержит диглицидиловый эфир дициклогексилпропана, а в качестве алкоксида титана - тетрабутоксититан. Техническая задача - создание композиции для получения покрытия, обладающего фотокаталитической активностью, под действием ультрафиолетового света происходит образование активных форм кислорода. 1 табл., 3 прим.

Формула изобретения

Композиция для получения матрицы с фотокаталиктической активностью, включающая золь на основе элементорганического соединения и эпоксидной составляющей, в которой в качестве элементорганического соединения в составе композиции использован алкоксид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алкоксид титана30-70
эпоксидная составляющая золя 30-70,


отличающаяся тем, что в качестве эпоксидных соединений композиция содержит диглицидиловый эфир дициклогексилпропана, а в качестве алкоксида титана - тетрабутоксититан.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к композиционным материалам, а именно к гибридным органонеорганическим нанокомпозиционным покрытиям, в частности к покрытиям, формируемым на основе гибридных золей, которые обладают повышенной фотокаталиктической активностью. Композиция может быть использована в виде покрытий для защиты строительных сооружений городской инфраструктуры и уникальных памятников культурного наследия от биоразрушений.

Для придания композициям биоактивности используют различные биодобавки - биоциды. Наиболее широко используются так называемые жесткие биоциды:

аммонийные, оловосодержащие, кремнийорганические и другие соединения. (Richardson В.A. Control of microbial growth on stone and concrete // ln "Biodeterioration". Elsevier Applied Science. 1988. P.101-106.) Их ингибирующее действие на микроорганизмы кратковременно и часто приводит к селекции новых более агрессивных штаммов. Применение токсических химических биоцидов является опасным для окружающей среды и обслуживающего персонала.

Наиболее предпочтительно применение «мягких» биоцидов-фотокализаторов; синтетических аналогов хлорофилла-фталоцианинов и дифталоцианинов металлов. (Артемьев И.М., Рябчук В.К. Введение в гетерогенный фотокатализ СПб: СПбГУ, 1999. С.304.)

Известны эпоксисилоксановые композиции, используемые в качестве реставрационных материалов для защиты от неблагоприятных условий окружающей среды (Cardiano P., Sergi S, Lazzari M., Piraino P. Epoxy-silica polymers as restoration materials // J. Polymer. 2002. 43. № 5. P. 6635-6640; P. Cardiano, P. Mineo, S. Sergi, R.C. Ponterio, M. Triscari, P. Piraino Epoxy-silica polymers as restoration materials. Part II // Polymer. 44. 2003. P. 4435-4441), которые формируются на основе аминопропилтриэтоксисилана и глицидоксипропилтриметоксисилана или эпоксидно-диановой неотвержденной смолы. Недостатком этой композиции является отсутствие биоактивности.

Известна композиция для получения биологически стойкого покрытия по патенту РФ № 2382059, включающая золь на основе водно-спиртового раствора тетраэтоксисилана - силикатную составляющую с добавкой неорганической кислоты и, при необходимости солей металлов, которая характеризуется тем, что она дополнительно содержит эпоксидные соединения в золе - эпоксидную составляющую и модифицирующую добавку - детонационный наноалмаз с размером наночастиц и их агрегатов 3-100 нм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

силикатная составляющая золя 49,75-49,99
эпоксидная составляющая золя49,75-49,99
детонационный наноалмаз0,02-0,5

В качестве эпоксидной составляющей эта композиция может содержать алифатическую эпоксидную смолу и эпоксидно-диановую неотвержденную смолу, а модифицирующая добавка может находиться в виде водной суспензии, алмазного порошка или алмазной шихты.

Эта композиция принята в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Данную композицию золя используют для получения покрытия, защищающего уникальные памятники культурного наследия от биоразрушений за счет введения в нее биоцидной добавки - детонационного наноалмаза, поскольку она не обладает фотокаталиктической активностью.

Задачей заявляемого изобретения является создание композиции для получения покрытия, формируемого на основе эпоксититанатного золя и обладающего фотокаталиктической активностью по отношению к плесневелым грибам, наиболее часто встречающимся в воздушной среде больших городов, при температуре окружающей среды (+15-30°С) за счет введения в состав золя алкоксида титана.

Сущность изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.

Композиция для получения матрицы с фотокаталиктической активностью, включающая золь на основе элементорганического соединения и эпоксидной составляющей, в которой в качестве элементорганического соединения в составе композиции использован алкоксид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%: алкоксид титана - 30-70, эпоксидная составляющая золя - 30-70, характеризующаяся тем, что в качестве эпоксидных соединений композиция содержит диглицидиловый эфир дициклогексилпропана, а в качестве алкоксида титана - тетрабутоксититан.

Введение в состав золя эпоксидной составляющей позволяет получать механически прочные, плотно прилегающие к поверхности слои без высокотемпературной обработки, что облегчает технологический процесс нанесения покрытий.

Алкоксид титана является обязательным компонентом композиции. При этом он может быть введен в нее в виде тетрабутоксититана.

Введение в состав заявленной композиции алкоксида титана усиливает фотокаталиктическую активность эпоксититановой матрицы, формируемой из золя, в силу происходящих фотокаталитических реакций под действием ультрафиолетового света, в результате чего происходит образование озона и других активных форм кислорода (синглетный кислород). В связи с этим происходит энергетическое воздействие на клетку простейшего микроорганизма (микромицеты плесневых грибов), подавляющее его жизнедеятельность. Выявлено, что катализаторы с переносом заряда проявляют свойства «мягкого» биоцида. Они ингибируют рост ряда агрессивных плесневых грибов, наиболее часто встречающихся в воздушной среде больших городов.

Нижний предел введения алкоксида титана - 30 мас.% определяется снижением фотокаталитической активности покрытия. Введение алкоксида титана в количестве более 70 мас.% нецелесообразно и приводит, с одной стороны, к ухудшению механической прочности покрытия, а с другой стороны, может повлиять на цвет защищаемого материала.

В результате применения такой композиции получается новое нанокомпозиционное покрытие для защиты каменных памятников культурного наследия от воздействия ряда агрессивных плесневых грибов, наиболее часто встречающихся в воздушной среде больших городов.

Изобретение поясняется примерами приготовления заявленных составов.

Пример 1. Состав, содержащий:

тетрабутоксититан 30 мас.%
эпоксидная составляющая золя70 мас.%

Заявляемая композиция может быть приготовлена следующим образом.

Синтез золя, включающий:

- приготовление спиртового раствора тетрабутоксититана (ТБТ): к 1,45 г ТБТ последовательно приливают 0,43 г ацетилацетона, 2,80 г этилцеллозольва и интенсивно перемешивают;

- приготовление результирующего золя, содержащего все компоненты: к 4,68 г спиртового раствора ТБТ приливают 0,49 г 1 н. раствор азотной кислоты и интенсивно перемешивают; к такой смеси последовательно добавляют 1,45 г диглицидилового эфира дициклогексилпропана (EPONEX 1510) и 0,20 г кислоты BF3, после чего тщательно перемешивают. Мольное соотношение компонентов в результирующем золе следующее:

Ti(OC4H9)4 : EPONEX 1510 : C5H8O2 : C4 H10O2 : BF3 : H2O : HNO3 = 1:7:0.5:0.2:0.4:1.5:0.001.

2. Старение золя. Золь выдерживают перед дальнейшим использованием в течение 3 часов на воздухе (в закрытой емкости) при комнатной температуре.

3. Формирование покрытий. Нанесение покрытий на защищаемые поверхности осуществляют лакокрасочным методом (кистью, пульверизацией и т.д.).

4. Сушка. Сушка сформированных покрытий происходит на воздухе при температуре окружающей среды.

Пример 2. Получение состава, содержащего:

тетрабутоксититан 50 мас.%
эпоксидная составляющая 50 мас.%

Композиция готовится аналогично примеру 1. Мольное соотношение компонентов в результирующем золе следующее:

Ti(OC4 H9)4 : EPONEX 1510 : C5H 8O2 : C4H10O2 : BF3 : H2O : HNO3 = 1:5:0.5:0.2:0.4:1.5:0.001.

Пример 3. Получение состава, содержащего:

тетрабутоксититан70 мас.%
эпоксидная составляющая 30 мас.%

Композиция готовится аналогично примеру 1. Мольное соотношение компонентов в результирующем золе следующее:

Ti(ОС4Н9 )4 : EPONEX 1510 : C5H8O 2 : C4H10O2 : BF3 : H2O : HNO3 = 1:3:0.5:0.2:0.4:1.5:0.001.

Фотокаталитическая активность полученных нанокомпозиционных покрытий определялась с помощью газового анализатора фирмы «Оптек». Активность покрытий оценивалась в процентах по отношению к активности фотокатализатора TiO2 «Degussa». Кроме того, оценивали механическую прочность покрытий без термообработки визуально в баллах.

Результаты испытаний покрытий на основе эпоксисиликатного золя (по способу ближайшего аналога) и нанокомпозиционных покрытий, полученных согласно описанным выше примерам, обобщены в таблице 1.

Таблица 1.
Влияние концентрации тетрабутоксититана на фотокаталитическую актив ность и механическую прочность полученных нанокомпозиционных покрытий
Свойства Концентрация тетрабутоксититана в композиции золя, мас.%
0 (по прототипу)3050 70
фотокаталитическая активность покрытий в % по отношению к активности TiO2 «Degussa»0 52050
механическая прочность покрытий без термообработки, в баллах55 54

Результаты испытаний свидетельствуют об эффективности использования тетрабутоксититана в качестве компонента золя, придающего формируемым покрытиям фотокаталитическую активность, в силу происходящих фотокаталитических реакций под действием ультрафиолетового света, в результате чего происходит образование активных форм кислорода подавляющих жизнедеятельность микромицетов плесневых грибов. Выявлено, что концентрация ТБТ оказывает существенное влияние на фотокаталитические свойства покрытий. Активность установлена во всех покрытиях с ТБТ.

Предложенная композиция позволяет на основе эпоксититанатного золя создать новое нанокомпозиционное покрытие, обладающее фотокаталитическими свойствами, путем введения в состав золя алкоксида титана (ТБТ). В результате применения предлагаемого изобретения эпоксититанатному покрытию можно придать повышенные фотокаталитические свойства, что, несомненно, делает его перспективным для защиты строительных сооружений городской инфраструктуры и уникальных памятников культурного наследия.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2518124

patent-2518124.pdf

Класс C09D5/14 содержащие биоциды, например фунгициды, инсектициды или пестициды

синергетическая противомикробная композиция -  патент 2525921 (20.08.2014)
биоцидная композиция для покрытия полимерных изделий -  патент 2524929 (10.08.2014)
отделочная композиция и способ ее использования -  патент 2504566 (20.01.2014)
синергетическая композиция глифосата и птц -  патент 2503179 (10.01.2014)
соль цинка или меди (ii) и ее применение в качестве биоцида -  патент 2497857 (10.11.2013)
лакокрасочная композиция -  патент 2497856 (10.11.2013)
синергетическая комбинация глифосата и ипбк -  патент 2495570 (20.10.2013)
многослойное комбинированное противообрастающее покрытие, обеспечивающее репеллентно-хемобиоцидную защиту -  патент 2478114 (27.03.2013)
пористые покрытия из диоксида титана и способы формирования пористых покрытий из диоксида титана, имеющих улучшенную фотокаталитическую активность -  патент 2470053 (20.12.2012)
состав для модификации керамических строительных материалов -  патент 2458026 (10.08.2012)

Класс C09D163/00 Составы для нанесения покрытий на основе эпоксидных смол; составы для нанесения покрытий на основе производных эпоксидных смол

Класс C09D163/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов

порошковая покрывающая композиция -  патент 2528264 (10.09.2014)
композиция для получения энергосберегающих покрытий -  патент 2522008 (10.07.2014)
вибропоглощающая эпоксидная композиция -  патент 2507228 (20.02.2014)
слабогорючая химически стойкая полимерная композиция -  патент 2495894 (20.10.2013)
двухупаковочная композиция для защитного и декоративного покрытия пола -  патент 2489465 (10.08.2013)
слабогорючая химически стойкая полимерная композиция -  патент 2488610 (27.07.2013)
композиция для катодного электроосаждения с высокой рассеивающей способностью, предназначенная для получения покрытий с повышенной твердостью и износостойкостью -  патент 2486220 (27.06.2013)
состав для защитного покрытия полимерных композиционных материалов -  патент 2480499 (27.04.2013)
способ получения градиентных покрытий - модификаторов ржавчины -  патент 2478674 (10.04.2013)
эпоксиполиэфирная лакокрасочная композиция -  патент 2472830 (20.01.2013)

Класс C08K5/06 простые эфиры; ацетали; кетали; сложные ортоэфиры

огнезащитные смеси галогенированных фенильных эфиров -  патент 2519849 (20.06.2014)
латексные связующие вещества, водные покрытия и краски, обладающие стабильностью при многократном замораживании, и способы их применения -  патент 2499009 (20.11.2013)
полимерное связующее для композитной арматуры -  патент 2495892 (20.10.2013)
резиновые композиции, наполненные маслом -  патент 2494124 (27.09.2013)
резиновая смесь -  патент 2485147 (20.06.2013)
формовочные массы с улучшенным качеством поверхности, содержащие простой полиарилэфир -  патент 2479605 (20.04.2013)
полимерная композиция -  патент 2476463 (27.02.2013)
композиция модификатора асфальта и композиция асфальта, содержащая такой модификатор -  патент 2459839 (27.08.2012)
огнезащитные средства для применения в пеностиролах -  патент 2442803 (20.02.2012)
концентрированные формы готовых фотоинициаторов на водной основе, полученные с помощью гетерофазной полимеризации -  патент 2439082 (10.01.2012)

Класс C08L63/00 Композиции эпоксидных смол; композиции производных эпоксидных смол

полимерная композиция для герметизации пьезокерамических приемоизлучающих гидроакустических устройств -  патент 2529542 (27.09.2014)
термоотверждающаяся композиция эпоксидной смолы и полупроводниковое устройство -  патент 2528849 (20.09.2014)
прямая заливка -  патент 2528845 (20.09.2014)
полимерная композиция -  патент 2528681 (20.09.2014)
стабилизаторы для полимеров, содержащих бром алифатического присоединения -  патент 2528677 (20.09.2014)
растворимый в воде амин и его применение -  патент 2528335 (10.09.2014)
эпоксидное связующее для полимерных композиционных материалов -  патент 2527086 (27.08.2014)
использование полимеризуемых смол, характеризующихся низким газовыделением в вакууме, для изготовления композитных материалов, предназначенных для использования в космосе -  патент 2526973 (27.08.2014)
способ получения наномодифицированного связующего -  патент 2522884 (20.07.2014)
заливочный состав для пожаробезопасного остекления -  патент 2522335 (10.07.2014)

Класс C08L63/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов

Наверх