Оценка биостойкости органических добавок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Факультет технологический

Кафедра «Прикладная экология»

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Основы изобретательской деятельности и патентоведения»

на тему

«Оценка биостойкости органических добавок»

Выполнил: студент гр. БОС-10-01

Проверил: профессор, д.т.н. Г.Г.Ягафарова

Содержание

Введение

1.Биостойкость органических строительных материалов

2. Биостойкость древесины

2.1 Основные причины биоразрушения древесины

2.2 Насекомые и другие технические вредители

3. Биостойкость полимербетонов

4.Биоповреждения и защита лакокрасочных материалов

Заключение

Список использованной литературы

Принятые обозначения и сокращения

ПАВ - поверхностно активные вещества

ЦНИИМОД - центральный научно-исследовательский институт механической обработки древесины

ВБ - высокая биостойкость

Введение

В современном мире все более актуальной становится проблема повреждения зданий, сооружений, строительных материалов, обусловленная заселением и развитием микроорганизмов. Эта проблема широко известна как биокоррозия. Биокоррозия - разрушение конструкционных материалов под действием микроорганизмов и продуктов их метаболизма. Чаще всего начало биокоррозии проявляется на поверхности конструкций в виде изменения окраски или появления грибковых пятен, и известно, как «плесень».

Биологическое повреждение строительных конструкций приводит не только к ухудшению комфортности жилища, но и к снижению их прочностных характеристик.

Одним из основных этапов решения проблемы является разработка надежных, доступных количественных методов исследования и оценки биостойкости строительных материалов.

1.Биостойкость органических строительных материалов

Способность древесины сопротивляться действию организмов, вызывающих её биоразрушение, называют биостойкостью. Степень биостойкости зависит от химического состава строительного материала, влажности и условий эксплуатации. Так, изделия из древесины и других органических материалов в воздушно-сухом состоянии при эксплуатация в холодном или умеренном климате насекомыми и микроорганизмами не разрушаются.

Недостаточная биостойкость органических материалов вызывается тем, что их составные части служат источниками питания микроорганизмов, обладающих способностью образовывать гидролитические ферменты (целлюлозу, ксиланазу), расщепляющие основные компоненты строительных материалов растительного происхождения (целлюлозу, лигнин, гемицеллюлозы).

Наиболее опасными разрушителями древесины в зданиях и сооружениях, находящихся в умеренном климатическом поясе, являются домовые грибы Serpula lacrymans (syn. Merulius lacrymans), Coniophora cerebella, Coriolus vaporarius (syn. Poria vapo- raria), Paxillus acheruntius, Lentinus squamosus (Lentinus lepideus), Cloeo- phyllum sepiarium (syn. Lenzites sepiaria); домовые точильщики Anobium pertinax L., Xestobium rufovillosum Der. и др., черный и рыжий домовые усачи (Hylotrupes baju- lus, Stromatium unikolor) и нек-рые виды термитов (Calotermes flavicollis Farb, Ro- ticulitermes lucifugus Rossi и др.). На строительных деталях из органических материалов могут развиваться также грибы синевы (Discula brunneotingens, Ceretostamella pilifera, cladosporium herbarun), плесени (Penicil- lium brevcaule, Verticillium glaucum) и биржевые грибы (Peniophora gigantea P. cerialis). Их появление сигнализирует о наличии дефектов в устройстве или в эксплуатации здания и о возможности поражения его в дальнейшем домовыми грибами. В странах с жарким климатом строит. материалы разрушаются главным образом термитами из семейств Hodotermitidae и Termitidae, а в морской воде -- древоточцами Teredo navalis и др.

Разрушение строит, бумаги, пакли, гидро-, термо-, звуко-, электроизоляционных целлюлозосодержащих материалов происходит в основном под действием плесневых грибов Trichoderma sr, Chaetomium globosum и целлюлозных бактерий Sporocytophaga myxococcoides, Sorangium cellulusum и др.[3]

Процесс разрушения органических строительных материалов развивается при наличии определенных условий окружающей среды: повышенной температуры и влажности воздуха, длительного увлажнения органического материала. Например, наиболее сильное разрушение древесины домовыми грибами происходит в сырых, плохо проветриваемых помещениях и конструкциях, где влажность воздуха близка к 100%, влажность древесины--к точке сорбционного насыщения (30%), а температура воздуха -- обычная для жилых помещений (20°С). Домовые точильщики и усачи поражают главным образом древесину, влажность которой не превышает 20%; однако для полного цикла их развития необходимо временное (сезонное) понижение температуры и соответственно повышение сорбционной влажности. Именно поэтому точильщики часто разрушают деревянные конструкции, подверженные действию зимних заморозков (чердачные перекрытия, концы балок, заделанные в наружные стены, и пр.). При благоприятных для них условиях домовые грибы, точильщики, усачи размножаются очень быстро и могут за несколько месяцев и даже недель частично или полностью нарушить механические и физико-химические свойства недостаточно биостойких строительных, материалов. Во избежание этого применяется специальная обработка материалов токсичными для микроорганизмов веществами -- антисептиками.

Методы определения биостойкости, зависящие в основном от назначения материала и вида микроорганизма, чаще всего состоят в сопоставлении внешнего вида, веса или механической прочности испытуемого материала до и после воздействия дереворазрушающих организмов в течение определенного отрезка времени. В других случаях биостойкость определяется путем подсчета количества насекомых спор или мицелия гриба. В последнем случае используются культуры грибов, меченные радиоактивным изотопом. Количество мицелия в образце определяют путем измерения радиоактивных излучений счетчиком элементарных частиц или радио-автографически.[2]

2.Биостойкость древесины

Различают биостойкость натуральную (естественную) и приобретенную. Натуральная биостойкость зависит в основном от породы древесины, ее состояния и условий эксплуатации (хранения). Приобретенная же обусловлена главным образом свойствами и количеством введенного в древесину специального защитного вещества.

Древесина в процессе хранения и при эксплуатации (в готовых изделиях) подвергается воздействию различных факторов: механических нагрузок, температуры и влажности окружающей среды, солнечного света, агрессивных жидкостей и газов, грибов, насекомых и т. д. Способность древесины сопротивляться разрушению от действия указанных факторов называют ее стойкостью. Что касается механических и других физических, а также химических факторов, то их действие на древесину и стойкость древесины по отношению к ним мы рассмотрели ранее. Теперь обратимся к наиболее разрушительному для древесины фактору -- биологическому.

2.1 Основные причины биоразрушения древесины

Дерево - живой организм, и, умирая, оно утилизируется в природе до полного исчезновения. Поэтому, чтобы остановить этот естественный процесс в изделиях из древесины, человеку требуется приложить немало усилий.

Основной причиной разрушения древесины является гниение - биологическое разложение древесины дереворазрушающими грибами. Этот процесс становится возможным только в определённых, благоприятных для развития грибка условиях. Так, содержание свободной воды в древесине не должно составлять менее 18-20%, а минимальный объём воздуха, в зависимости от экологических требований гриба - от 5 до 20%. Характер гниения зависит от того, какими ферментами гриб воздействует на древесину, какие компоненты её клеточных оболочек он разрушает. [1]

При деструктивном типе гниения разлагаются только целлюлоза, гемицеллюлоза и другие полисахариды, входящие в состав древесины. Интенсивность разрушения в этом случае зависит от содержания в древесине лигнина: чем меньше лигнина, тем интенсивнее происходит разрушение. Гриб воздействует своими ферментами на всю древесную массу, не оставляя незатронутых разложением участков ткани. В результате древесина растрескивается, крошится, а в конечной стадии гниения легко растирается в порошок. При этом древесина постепенно принимает светло- или тёмно-бурую окраску с красноватым или сероватым оттенком (бурая деструктивная гниль). При коррозионном типе гниения, в отличие от деструктивного, разложению подвергается не вся древесная масса сплошь, а отдельные её участки. Поэтому для такой гнили характерны ямки, отверстия, пустоты различной форма и размеров. При коррозионной гнили древесина расщепляется на волокна, крошится, но долго сохраняет вязкость и ее вязкость не уменьшается.

Различают три стадии гниения: I, II и III. На I стадии гриб распространяется главным образом в сердцевинных лучах и сосудах, не затрагивая оболочки клеток древесины. Под действием выделений гриба поражённая древесина приобретает оливковый, лиловато-серый или красновато-бурый оттенок. Физико-механические свойства древесины практически не меняются, страдает только внешний вид. На II стадии происходит интенсивное разрушение клеточных оболочек. В поражённой древесине появляются мелкие трещинки или ямки. Разрастающийся мицелий гриба образует кремово-белые или темно-окрашенные скопления в виде характерных линий, штрихов и точек. Физико-механические свойства древесины резко ухудшаются. На III стадии завершается процесс разрушения древесной массы, и полностью проявляются структура и окраска, свойственные тому или иному типу гниения. Поражённая древесина становится очень лёгкой, распадается на отдельные куски или расщепляется на волокна. У ядровой гнили выделяют и четвёртую стадию - образование дупла.

2.2 Насекомые и другие технические вредители

Насекомые повреждают ослабленные деревья и мёртвую древесину при её хранении в лесу, на складах (усачи, термиты, короеды, златки, сверлильщики и т.д.), а также деревянные конструкции, постройки, мебель. В лесу особенно большой вред древесине хвойных наносят чёрные хвойные усачи и лестничный полосатый древесник. Они прогрызают в древесине ещё стоящих ослабленных деревьев ходы, которые делают её непригодной для строительства и переработки. Древесину в постройках и мебели разрушают главным образом точильщики и домовой чёрный усач, которые живут в ней из поколения в поколение, приводя её в полную непригодность. Наиболее распространены мебельный и домовый точильщики. Мебельный точильщик - это жук длиной 3-4 мм, распространённый практически повсеместно. Он откладывает яйца в щели деревянных перекрытий, оконных рам, плинтусов, стен деревянных домов, избегая гладких, особенно полированных поверхностей. Предпочитает хвойные породы. Домовый точильщик покрупнее - 5-7 мм, и предпочитает старую древесину в местах, подверженных воздействию морозов или сильному увлажнению. В отличие от всеядного мебельного, домовый точильщик мебель не трогает. Заражение легко обнаружить по летным отверстиям в древесине и тончайшей пыли («бурой муке») на полу, окнах, мебели и т.д.

К техническим вредителям относят и некоторых морских двустворчатых моллюсков, разрушающих подводные деревянные части кораблей и гидротехнических устройств.

Древесина различных пород в одних и тех же условиях ведёт себя по-разному. В основном - за счёт наличия в ней смолистых и токсичных веществ. Так, например, сосна проявляет большую стойкость к биологическим воздействиям, чем ель или пихта, что обусловлено большим количеством содержащейся в ней смолы; дуб более стоек, чем ясень, из-за содержащихся в его древесине дубильных и других экстрактивных веществ.

В пределах одной породы биостойкость зависит от плотности - древесина с большей плотностью разрушается медленнее. Повышается стойкость древесины и с увеличением возраста. Сопротивление загниванию зависит и от того, из какой части ствола взята древесина. Как правило, ядро имеет большую стойкость, чем заболонь, так же как и древесина комлевой нижней части ствола по сравнению с верхней частью. Ещё одна важная деталь: древесина, заготовленная в вегетационный период, более склонна к загниванию. Именно поэтому для строительства лучше использовать древесину зимней заготовки, а вовсе не потому, что влажность её зимой меньше. Напротив, зимой влажность свежезаготовленной древесины на 20-25% выше, чем в разгар лета.[8]

В ЦНИИМОДе на основании восьмилетних полигонных испытаний был проведён сравнительный анализ стойкости различных пород. Согласно европейскому стандарту EH 350-2:1994, все породы по стойкости древесины против гниения делятся на 5 классов. К очень стойким относятся Тик (Индия), Эвкалипт (Австралия), Гринхарт (Ю. Америка) и др.; к стойким - дуб, белая акация, тис, махагони; к умеренно стойким - сосна, грецкий орех; к малостойким - пихта, ель, вяз; к нестойким - бук, ольха, берёза, тополь. Эта классификация основана на показателях ядровой древесины, а заболонь отнесена к нестойкой древесине. В меньшей степени от породы зависит стойкость к древоточцам. Из всех пород, произрастающих на территории России, наибольшую стойкость проявляет древесина кипариса. При рассмотрении процесса гниения древесины уже отмечалась зависимость этого процесса от условий, в которых древесина используется или хранится. В условиях, исключающих или крайне затрудняющих возможность развития грибов, она может сохраняться без разрушения весьма длительное время, и не только в сухих помещениях, но и на открытом воздухе. Примером могут служить Церковь Лазаря Муромского (XIV в.) и другие памятники деревянной архитектуры. И, напротив, в неблагоприятных условиях (контакт с сырыми материалами, высокая влажность среды, перепады температуры) древесина очень быстро разрушается. В этом случае в ней появляются многочисленные трещины, нарушающие её целостность и способствующие заражению спорами грибов и их быстрому развитию.

Под землёй древесина сохраняется достаточно хорошо. Об этом свидетельствуют найденные в Керчи части греческих саркофагов (IV-V вв. до н. э.). При раскопках древнего Новгорода обнаружены мостовые X века. Ядровая древесина сосновых лаг этих мостовых имела почти те же показатели механических свойств, что и современная древесина.

Однако и без участия грибов древесина разрушается. Здесь участвуют уже другие простейшие растения и микроорганизмы. В этих условиях различные породы проявляют неодинаковую стойкость. [4]

В целях повышения стойкости древесины, во-первых, очень важно обеспечить наилучшие условия для хранения или эксплуатации древесины и, прежде всего, температурно-влажностный режим. Например, затопление или дождевание заготовленного круглого леса в период его хранения. Для сохранения влажности заготовленного леса торцы брёвен иногда обмазывают гидроизолирующими составами. И, напротив, пиломатериалы укладывают таким образом, чтобы обеспечить хорошую вентиляцию всего штабеля, и защищают штабель от дождя и солнца. Хорошая проветриваемость необходима и для сохранения деревянных построек. Высокий сплошной забор вокруг участка, на котором стоит деревянный дом, ухудшает условия эксплуатации дома, особенно если участок расположен в низине. Важно обеспечить режим наименьших колебаний влажности окружающей среды для особо нагруженных элементов здания. Во-вторых, древесину обрабатывают антисептиками. Однако и здесь не всё так просто, как кажется на первый взгляд. Практика защиты памятников деревянного зодчества показала, что применение этих веществ не всегда приводит к однозначным результатам. Синтетические антисептики приостанавливают биоразрушение, но вызывают целый комплекс необратимых отрицательных процессов, таких, как химическая деструкция целлюлозы в поверхностном слое, дополнительное растрескивание. Кроме того, заодно с вредными микроорганизмами и грибами уничтожаются и естественные враги домового точильщика, который в результате заметно активизируется. Поэтому выбор антисептика крайне важен. Многое зависит и от способа пропитки. Ещё одна сложность - ограниченный срок действия препаратов. Поэтому периодически необходимо повторять обработку древесины антисептиками.

Для защиты древесины от насекомых неокоренной древесины на лесосеках и складах применяют мелкокапельное опрыскивание инсектицидами, а особо ответственные детали конструкций подвергают глубокой пропитке специальными пастами и суперзамазками. И, конечно же, необходимо исключить использование заражённой древесины в строительстве и производстве мебели. Старую мебель при переезде в новый дом необходимо тщательно осмотреть и при необходимости обработать инсектицидами.

3. Биостойкость полимербетонов

биостойкость строительный материал древесина

Помимо неорганических коррозионно-активных сред большую разрушающую активность по отношению к строительным материалам и конструкциям зданий и сооружений проявляют органические агрессивные среды, животные и растительные организмы и их производные -- органогенные агрессивные среды. В настоящее время ежегодные прямые потери, официально учтенные как биогенные, составляют около 2% стоимости производственной промышленной продукции.

Биоповреждения материалов, как известно, сопровождаются разрушительным воздействием органогенных агрессивных сред, выделяемых организмами и растениями (корневой сок, экскреты, экскременты и др.). Разрушительное воздействие органогенных агрессивных сред, в свою очередь, сопровождается жизнедеятельными микроорганизмами, что позволяет считать органогенную коррозию разновидностью биоповреждений. Особенно большая разрушительная деятельность биоорганизмов и органогенных агрессивных сред проявляется на предприятиях пищевой, легкой, химической, медицинской промышленности, в производственных сельскохозяйственных, гидротехнических и других зданиях и сооружениях.

Например, асфальтобетонные полы в жировых цехах мясокомбинатов разрушаются после 2--3 мес. эксплуатации. Долговечность полов из керамических плиток в других производственных цехах мясокомбинатов не превышает 2,5--3 лет. Имеются сведения, что бетонные ограждающие конструкции и особенно полы в животноводческих комплексах разрушаются за 3--4 года эксплуатации. Поэтому в системе мероприятий, направленных на повышение биостойкости строительных материалов и конструкций, проблема химически стойких полов достаточно важна.

Установлено, что органогенные агрессивные среды чрезвычайно коррозионно активны к цементному бетону. Так, при ежедневном контакте со свиным жиром, нагретым до 70°С, цементные бетоны разрушаются в течение 1--2 мес. Довольно интенсивно цементные бетоны корродируют при контакте с растительными маслами, молочными продуктами, фруктовыми и овощными соками и другими пищевыми продуктами. Введение различных добавок, в том числе полимерных эмульсий, латексов, синтетических смол, почти не повышает биостойкости цементных бетонов.

Кроме биохимических разрушительных воздействий, при органогенной коррозии наблюдаются биомеханические, биофизические и биоэлектрические коррозионные процессы. Вместе с тем в органогенных агрессивных средах развиваются различные микроорганизмы, что усложняет способы повышения биостойкости материалов и требует придания им соответствующей бактерицидности. Таким образом, механизмы биоповреждений и органогенной коррозии более сложны и многогранны по сравнению с коррозионными процессами, обусловленными неорганическими агрессивными средами.

Как показали исследования, наиболее коррозионно-стойкими по отношению к органогенным агрессивным средам являются полимербеюны, в том числе на фурановых, эпоксидных и других смолах. Полимербетоны на основе фурановых, фенолоформальдегидных, мочевино-формальдегидных смолах обладают не только значительно большей биостойкостью по сравнению с цементными и асфальтовыми бетонами, но и высокой бактерицидностью; 2%-ный водный раствор фурфурола полностью приостанавливает брожение; фурфурол, формальдегид и другие составляющие полимерного связующего убивают или приостанавливают рост бактерий. [5]

Наряду с повышенной биостойкостью некоторым видам полимербетонов присущи и определенные недостатки: наличие в ряде полимерных связующих свободных экзогенных биологически активных веществ, которые оказывают на биосферу и продукты питания негативные химико-биологические воздействия; содержание в связующем свободной воды, которая уменьшает биостойкость фенольных и карбамидных полимербетонов. Поэтому для улучшения эксплуатационных характеристик, и в том числе биостойкости полимербетонов, следует использовать модифицирование минеральных наполнителей поверхностно-активными веществами, введение в полимербетонную смесь бактерицидов и фторсодержащих минеральных наполнителей.

Кроме улучшения смачиваемости повышения удобоукладываемости и конечной плотности полимербетонов, ПАВ при введении в полимербетонную смесь интенсифицируют процессы освобождения полимерного связующего от низкомолекулярных биологически активных веществ (ацетона, фурфурола, дифурфурилдиацетона и др.), что способствует улучшению химико-биологических характеристик полимербетонов.

Наиболее распространенными бактерицидами в настоящее время служат органические и неорганические соединения. К органическим соединениям относятся фенол и его производные, нафтолы, галогенпроизводные, органические соединения ртути и др., к неорганическим -- галогены, хлориды и др. В качестве фторсодержащих добавок к минеральным наполнителям используют фтористый аммоний, фтористую медь и др.

4.Биоповреждения и защита лакокрасочных материалов

Лакокрасочные покрытия применяют в качестве защитных и декоративных. Они придают товарам красивый внешний вид, облегчают уход за ними, защищают их от разрушения, повышают огнестойкость, химическую стойкость и т.д.

Лакокрасочные материалы делят на основные (олифы, лаки, красочные составы) и вспомогательные (грунтовки, шпатлевки и др.).

Основой лакокрасочных составов являются пленкообразующие вещества (пленкообразователи). Кроме того, в них могут входить пигменты, красители, растворители и разбавители, пластификаторы, сиккативы, отвердители и другие добавки.

Пленкообразующие вещества (масла, смолы, эфиры целлюлозы) способны образовывать на поверхности твердую блестящую пленку, а также связывать и закреплять частицы других компонентов состава, например пигмента в красках. Пленкообразование может происходить вследствие испарения растворителя либо дисперсионной среды (у спиртовых лаков, нитролаков, водоэмульсионных красок) или в результате химических превращений, сопровождаемых сшиванием цепных молекул и образованием полимера (у полиэфирных и эпоксидных лаков). Превращение жидкого пленкообразователя в твердую пленку происходит под действием отвердителей, тепла, кислорода и других факторов.

Лакокрасочные материалы и покрытия, применяемые в условиях, благоприятных для роста и развития плесневых грибов, бактерий и других микроорганизмов, являясь питательным субстратом для этих агентов биоповреждений, могут подвергаться микробиологическим повреждениям. При эксплуатации в естественных условиях биоповреждение лакокрасочных покрытий в результате обрастания живыми организмами и агрессивного действия продуктов их жизнедеятельности (ферменты, органические кислоты), как правило, сочетается с воздействием физических и химических внешних факторов (солнечная радиация, повышенная влажность, температура и т.д.), вызывающих старение материалов. Старение материалов способствует развитию биоповреждений. Процессы старения и биоповреждения могут протекать одновременно или не совпадать по времени, но в большинстве случаев они взаимно дополняют друг друга, ускоряя и усугубляя разрушение материалов и ухудшая их эксплуатационно-технические и декоративные свойства. В реальных условиях бывает трудно определить, в какой мере повреждение лакокрасочного покрытия произошло за счет биологических, а в какой - за счет физико-химических факторов.[6]

Следует различать поражения лакокрасочных материалов (в особенности водоэмульсионных красок) микроорганизмами, происходящие на стадии их производства (хранения), и биоповреждения отвержденных лакокрасочных защитных и декоративных покрытий, нанесенных на подложки. В первом случае микроорганизмы обычно попадают в полуфабрикаты лаков и красок в процессе технологического цикла их производства (с сырьем, водой, из воздуха производственных помещений и т.д.), во втором - споры грибов и бактерий оседают на поверхность готовых покрытий из окружающей среды, чему в немалой степени способствуют различного рода загрязнения.

Следует подчеркнуть, что биостойкость лакокрасочных покрытий существенно зависит от природы и свойств защищаемого материала (подложки) и, как установлено в ряде случаев, нарастает в последовательности: древесина, металл, кирпич и другие строительные материалы. При этом покрытия, нанесенные на цветные металлы, разрушаются несколько быстрее, чем лакокрасочные покрытия на черных металлах.

Источником углерода, необходимого для питания микроорганизмов, иногда могут быть даже незначительные количества примесей органических веществ, присутствующих в воздухе, и загрязнения на оборудовании и поверхностях производственных помещений. Это приводит к увеличению вероятности возникновения биоповреждений окрашенных поверхностей находящегося в помещениях оборудования и самих помещений. Такие случаи имеют место, например, на предприятиях микробиологической, хлебопекарной, мясомолочной, химической промышленности, в некоторых складских помещениях и т.д. Это вызывает необходимость повышения санитарно-гигиенических требований и использования в этих условиях лакокрасочных материалов, обладающих повышенной грибостойкостью.

Растрескивание и отслаивание лакокрасочных защитных покрытий, шелушение и появление бугристости, образование пятен и сквозных точечных отверстий - характерные признаки и проявления разрушительной деятельности биологических агентов, усиливаемой физическими, химическими, механическими и другими неблагоприятными внешними воздействиями.

Поверхностные окрашивания лакокрасочных покрытий (серые, черные, фиолетовые, розовые и др.), вызванные пигментами микроорганизмов, иногда удается стереть или смыть. Если же поражение материала покрытий носит объемный характер (прорастание гифов мицелия), устранить поражение таким путем и восстановить декоративные и защитные свойства покрытия не удается. Трещины, отслаивания, вспучивание лакокрасочных покрытий могут вызывать микроорганизмы, находящиеся на поверхности или под пленкой лакокрасочного покрытия, на защищаемой поверхности. Рост грибов и их развитие под пленкой покрытия сопровождается газообразованием и повышением давления, достигающем величины достаточной для отслаивания и вспучивания лакокрасочного покрытия.

Основными агентами микробиологических повреждений лакокрасочных покрытий являются плесневые грибы. Бактериальные поражения встречаются реже, они характеризуются появлением бесцветного или окрашенного слизистого налета. Под слоем краски встречаются микробиоценозы сложного состава, включающие бактерии и грибы. Среди микроорганизмов, повреждающих лакокрасочные покрытия, часто встречаются грибы родов Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Trichoderma, Alternaria, Cephalosporium, Pullularia, бактерии родов Pseudomonas, Flavobacterium. Повреждения покрытий грибами происходят либо за счет компонентов, входящих в состав покрытия, либо за счет веществ, загрязняющих поверхность покрытия, под действием метаболитов, выделяемых мицелием, который растет за счет загрязняющих покрытия веществ.

Характерными признаками биоповреждения самих красок может быть изменение их цвета, газообразование (вздутие тары), появление постороннего запаха, разжижение и, наконец, желатинизация.

Биостойкость готовых лакокрасочных покрытий в значительной степени зависит от их состава, химической природы полимерного связующего и пигментов. На биостойкость оказывают влияние и другие компоненты лаков и красок (растворители, разбавители, стабилизаторы, отвердители и др.).

Пленкообразующие вещества в основном определяют биостойкость лакокрасочных материалов и защитных покрытий на их основе. Решающим фактором здесь является, с одной стороны, химическое строение полимерного пленкообразователя и, с другой - его физические свойства как в неотвержденном, так и в отвержденном состоянии (набухаемость, влагоемкость, твердость, гладкость поверхности, пористость и др.).[7]

Повышенная скорость высыхания пленкообразующего вещества играет положительную роль в обеспечении биостойкости защитного покрытия. Чем меньше поглощается влаги при отверждении, тем меньше в дальнейшем вероятность роста плесневых грибов. Увеличению грибостойкости способствует использование пленкообразующих веществ, дающих гладкие ровные, блестящие пленки, поверхность которых труднее загрязняется в связи с отсутствием неровностей и шероховатостей.

Среди природных пленкообразователей наиболее распространенными являются высыхающие масла - масла растительного происхождения (льняное, хлопковое, конопляное, подсолнечное и др.). Все они обладают сравнительно невысокой грибостойкостью. Для повышения биостойкости из растительных масел рафинированием удаляют воду, белковые продукты и другие примеси. Характерными признаками повреждения растительных масел микроорганизмами являются снижение их вязкости, повышенние кислотности, ухудшение полимеризационной способности, т.е. скорости образования пленки. Одним из наиболее биостойких пленкообразующих веществ лакокрасочных материалов природного происхождения является канифоль. Биостойкость канифоли связывают с присутствием в ее составе терпенов, обладающих фунгицидными свойствами, и образованием кислых продуктов в пленке в процессе формирования защитного покрытия.

Синтетические пленкообразующие полимеры (термопластичные и термореактивные) менее склонны к повреждению микроорганизмами, чем природные. Грибостойкость этих покрытий уменьшается в следующем ряду: эпоксидные, полиуретановые, меламиноалкидные, кремнийорганические, пентафталевые.

Применяемые в качестве пленкообразователей битумы имеют недостаточную биостойкость. Для повышения биостойкости в состав битумных лаков и битумных защитных покрытий добавляют фенольные, малеиновые и другие синтетические смолы.

Термопластичные синтетические смолы на основе хлорированного каучука, сополимеров стирола с бутадиеном и винилхлорида с винил ацетатом, применяемые для производства быстросохнущих лаков и необрастающих лакокрасочных покрытий, характеризуются высокой биостойкостью.

Заключение

Высокая биостойкость пенопластов обусловливается как их водостойкостью, так и отсутствием питательной среды в их составе, а также наличием веществ (антисептиков), токсичных для грибков. При значительном увлажнении образцы пенопластов обрастают мицелием грибков (Кониофора, Лензитес, Пория и другими) и механические характеристики снижаются. Выявлено, что из исследованных буровых реагентов высокой биостойкостью обладают акриловые полимеры, кроме того, зарубежные добавки DKS-extcnder, dk-drill и saypan практически не разлагаются. Причиной биостойкости DKS-extender, dk-drill и saypan, по-видимому, является нарушение целостности и увеличение проницаемости мембран клеток.

Канализационные трубы из стеклопластиков диаметром до 1500 мм и длиной от 3 до 6 м, предназначенные для транспортировки коррозионных производственных стоков, имеют следующие преимущества перед трубами из традиционных материалов: вес их невелик; монтаж прост и удобен; они не подвержены электрохимической коррозии; не разрушаются в коррозионных почвах и под действием грунтовых вод; обладают высокой биостойкостью; стойки к кислым сточным водам, содержащим сероводород; гладкая блестящая внутренняя поверхность позволяет в ряде случаев уменьшать уклоны и использовать трубы меньших диаметров; срок службы их при минимальных эксплуатационных затратах достаточно велик.

Покрытия для защиты от коррозии подземных металлических сооружений должны удовлетворять следующим основным требованиям: обладать высокими диэлектрическими свойствами и быть химически стойкими; быть сплошными и иметь хорошую адгезию к металлу сооружения; быть эластичными и обладать высокой механической прочностью; противостоять осмосу и электроосмосу; обладать устойчивостью к воздействию климатических факторов и сохранять свои защитные свойства при отрицательных и положительных температурах; обладать ВБ и не содержать компонентов, оказывающих коррозионное воздействие на металл. Установлены нормальные, усиленные и весьма усиленные покрытия.

Однако, в бурении нефтяных и газовых скважин в последнее время широко применяются импортные буровые добавки, трудно поддающиеся биодеградации известными микроорганизмами. Причиной высокой биостойкости реагентов может быть нарушение физиологической активности штаммов-деструкторов этих соединений, в том числе проницаемости цитоплазматической мембраны. В этом случае потери метаболитов могут достичь такого уровня, при котором наступает гибель клеток.

На биостойкость полимеров влияет даже метод его получения. Если суспензионные смолы, применяемые для получения ПХА-пластикатов, обладают некоторой грибостойкостью, то эмульсионные смолы фунгицидны. Однако при попадании в них низкомолекулярных примесей или внедрении разветвленных структур биостойкость снижается.

Внедрение мероприятий по повышению биостойкости материалов, покрытий и защищенности металлоконструкций от биоповреждений позволяет увеличить долговечность техники и сооружений, что отвечает основным задачам настоящего времени.

Идентичные нефтепродукты обнаруживают различную степень биостойкости в зависимости от исходного сырья и особенностей технологии производства на данном заводе. Присутствие ароматических углеводородов в нефтепродуктах повышает их биостойкость. Постепенное удаление ароматических углеводородов в процессе очистки приводит к снижению биостойкости продукта.

Основным и общепринятым способом оценки биостойкости материалов является способ, основанный на определении интенсивности и характера роста тест-организмов на поверхности или в присутствии испытуемых материалов, как единственного источника питательных веществ.

Технико-экономическая эффективность мероприятий по повышению биостойкости материалов, покрытий и защищенности от биоповреждений металлоконструкций в целом определяется технической, экономической, экологической целесообразностью и экономической эффективностью

Список использованной литературы

1. Актуальные вопросы биоповреждений. - М.: Наука, 1983. - 265 с.

2. Актуальные проблемы биологических повреждений и защиты материалов, изделий и сооружений: Сб. статей. - М.: Наука, Научный Совет по биоповреждениям АН СССР, 1989. - 256 с.

3. Микробная коррозия и ее возбудители / Е.И. Андреюк, В.И. Билай, Э.З. Коваль и др. - Киев: Наукова Думка, 1980. - 258 с.

4. Биоповреждения и методы оценки биостойкости материалов: Сб. статей. - М.: Наука, Научный Совет по биоповреждениям АН СССР, 1988. - 140 с.

5. Биоповреждения, методы защиты: Сб. докл. - Полтава: Научный Совет по биоповреждениям АН СССР, 1985. - 182 с.

6. Благник Р., Занова В. Микробиологическая коррозия. - М.: Химия, 1965. - 222 с.

7. Проблемы биологического повреждения материалов. Экологические аспекты. - М.: Научный Совет по биоповреждениям АН СССР, 1988. - 124 с.

8. Защита материалов и техники от повреждений, причиняемых насекомыми и грызунами: Тез. докл. - М.: Научный Совет по биоповреждениям АН СССР, 1984. - 145 с.

Размещено на Allbest.ru