ПЛАСТИКИ

ПЛАСТИКИ

Пластики, основу которых составляют синтетические полимер­ные материалы, как правило, сравнительно стойки к разрушению экзоферментами и другими метаболитами микроорганизмов. Поли­мерная цепь макромолекулы синтетических высокомолекулярных соединений слишком велика и прочна, чтобы непосредственно ус­ваиваться бактериями или грибами. Поэтому во многих случаях пластики и другие материалы на основе синтетических высокомо­лекулярных соединений являются более стойкими к микробиологи­ческим повреждениям, чем материалы, содержащие природные вы­сокомолекулярные соединения — целлюлозу и лигнин, составляю­щие основу материалов древесины, коллаген, из которого состоит в основном натуральная кожа, и т. д. В состав пластиков, помимо их основы — связующих полимер­ных соединений, входят низкомолекулярные добавки — пластифи­каторы, наполнители, стабилизаторы и др. Среди этих добавок встречаются вещества с различной микробиологической стойкостью. Из-за биостойкости таких добавок снижается биостойкость мате­риала в целом. Поэтому полимерные пластики, применяемые в различных отраслях техники и в повседневной жизни, нередко пов­реждаются микроорганизмами. Повреждения могут носить раз­личный характер — изменение окраски, прочности, электрофизиче­ских и других свойств. Если многие пластики и не разрушаются полностью микроорганизмами, они могут ухудшать свои эксплуата­ционные и товарные свойства и терять практическую ценность. Основными микроорганизмами, повреждающими пластики в обычных условиях эксплуатации, являются микроскопические гри­бы. Повреждения пластиков происходят в результате разрастания колоний грибов на поверхности изделия, проникновения мицелия з толщу материала через микротрещины, а также вследствие агрес­сивного воздействия ферментов и органических кислот — метаболи­тов грибов на отдельные компоненты пластиков. Скопление мице­лия на поверхности деталей из пластиков, входящих в состав ра­диоэлектронных и других приборов, может вызвать нарушение ра­боты всего прибора в результате изменения влажности и электри­ческого сопротивления в узлах приборов. Бактерии реже повреждают пластики, но действие их может быть коварно. В отдельных случаях их присутствие трудно обна­ружить невооруженным глазом, тем более что повреждение мате­риалов чаще бывает под землей или под водой. О повреждении мож­но судить .по появлению постороннего запаха, окраски, слизи и т. п. Водоросли на поверхности пластиков появляются в условиях по­вышенной влажности или при непосредственном контакте с водой (плавательные бассейны, пластмассовые корпуса и детали подвод­ной части морских и речных судов, подводные кабели, тросы, буи и т, д.). Они не разрушают пластики, но портят внешний вид, со­здают помехи и сами являются хорошим субстратом для поселения  и развития бактерий и грибов, разрушающих пластификаторы и другие ингредиенты пластиков. Биологические повреждения пластиков насекомыми и грызуна­ми проявляются в прямом механическом разрушении отдельных деталей, защитных покрытий, упаковочных материалов. Разруше­ние пластмассовой упаковки и затем поселение и размножение на­секомых и грызунов может происходить в труднодоступных для че­ловека узлах приборов и механизмов, которые могут служить для них своеобразной безопасной экологической нишей- Скопление жи­вотных и их метаболитов в ответственных местах электрических приборов неоднократно бывало причиной замыкания и других па-рушений работы приборов. Биоповреждения пластиков, как и других материалов, как пра­вило, происходят одновременно с их старением под действием внешних физических и химических факторов окружающей среды (ультрафиолет, вода, перепады температур и т. д.). Оба процесса — биоповреждения и старение дополняют и усугубляют друг друга.Биоповреждения основных компонентов пластиков. Основу плас­тиков составляют полимерные связующие, в качестве которых ис­пользуют полимерные смолы. По типу полимерных смол называют и сами пластики — термореактивные или термопластичные (в зави­симости от способа их отверждения при получении материала) и полиэтиленовые, поливинилхлоридные, полиамидные и др. (в за­висимости от химической структуры полимера). Полимерные смолы имеют различную биостойкость в зависи-симости от химической структуры макромолекулы, длины полимер­ной цепи, наличия боковых разветвлений и др. Общим правилом яв­ляется повышение устойчивости к микробиологическому поврежде­нию полимеров по мере роста длины цепи макромолекул. При про­чих равных условиях линейные карбоцепиые полимеры менее биостойкие, чем разветвленные, или гетероцепные. К числу полимерных смол, обладающих повышенной стой­костью к повреждению плесневыми грибами, относят полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливнннлхлорид (жесткий), полиамид, полиэтилентерефталат. Менее грибостойки в сравнительных испыта­ниях — поливинилацетат, поливиниловый спирт, хлорсульфирован-ный полиэтилен и др. Вторым, после полимерных смол, важным компонентом пласти­ков являются пластификаторы. Как правило, пластификаторами служат сложные эфиры дикарбоновых и поликарбоновых алифа­тических и ароматических кислот. Содержание пластификатора мо­жет составлять 30—50% от массы пластика, поэтому от его био­стойкости в большой мере зависит и биостойкость всего материа­ла. При сравнении стойкости к поражению плесневыми грибами наиболее распространенных пластификаторов — эфиров фталевой и адипиновой кислот — более стойкими являются эфиры фталевой кислоты — ароматической, чем эфиры адипиновой — алифатичес­кой дикарбоновой кислоты. Низкой грибостойкостыо обладают эфи­ры другой алифатической кислоты — себациновой и др. Третий важный компонент пластиков — наполнители, которые вводят в композиции для придания соответствующих прочностных свойств. Наполнители из природных органических продуктов микро­биологически неустойчивы. К их числу относятся древесная мука, бумага, волокна и ткани. Однако низкая грибостойкость их может не оказать решающего влияния на биостойкость, например, у дре­весных пластиков. В то же время такие биостойкие наполнители, как стекловолокно и асбест, не гарантируют биостойкости стекло­пластиков и асбопластиков, хотя, очевидно, не ухудшают этих свойств. Биоповреждения отдельных представителей пластиков. Биопов­реждения пластиков чаще вызывают микроскопические грибы родов Аspergillus, Тrihoderma, Рenicillium, С1аdosporium, Fusarium и др., большинство которых вызывают пигментацию светлоокрашенных пластиков, обесцвечивание, потускнение, реже — изъязвление по­верхности. Повреждения иногда носят поверхностный характер и проявляются только в обрастании мицелием, который может быть удален и не окажет заметного влияния на рабочие характеристики материала или изделия в целом. В других случаях биоповреждения могут носить более глубокий характер, когда наряду с изменением внешнего вида меняются физико-химические, физико-механические и другие свойства материалов — изменение вязкости, прочности, твердости, электроизоляционных и других свойств. Характер биоповреждений пластифицированных поливинилхло-ридных пластиков зависит от их состава, способов производства и переработки. Жесткий поливинилхлорид более стоек к обрастанию и повреждению грибами и бактериями. Трубы из жесткого поливинилхлорида хотя и обрастают плесневыми грибами, но не теря­ют прочностных свойств при эксплуатации в почве более 10 лет. Искусственные кожи из поливинилхлоридного пластика на тка­невой основе должны защищаться фунгицидами, если они предназ­начены для использования в условиях повышенной влажности и температуры. Это относится к тропическим районам, в которых по­ражаются микроорганизмами, например, сиденья и внутренняя об­шивка кабин автомобилей, обшитые искусственной кожей без спе­циальной антисептической обработки или без введения в состав ре­цептуры пластика или тканевой основы фунгицидных добавок. Трубы, пленки, пресс-материалы и изделия из полиэтиленовых пластиков, как правило, обладают высокой биостойкостью. Исклю­чение составляет полиэтилен с. молекулярной массой менее 25 000. Изделия из низкомолекулярного полиэтилена могут обрастать и повреждаться механически плесневыми грибами в течение несколь­ких месяцев эксплуатации, особенно в почве. Трубы и пленки из полиэтилена средней и высокой плотности обладают хорошей био­стойкостью даже в почве и морской воде. Полиамидные пластики, нейлоновые, капроновые и другие обыч­но устойчивы к микробиологическим повреждениям. Загрязнения органическими веществами их поверхности может вызвать обрас тание плесневыми грибами, однако это не ухудшит работоспособ­ности деталей и изделий   (втулок, шестерен,  прокладок и т.  п.). На уровне полиамидных пластиков по микробиологической стой­кости находятся полистироловые, полиакрилатные, поликарбонат­ные и другие пластики. Менее биостойкими являются полиуретановые пластики и защитные покрытия. Известны случаи отслаи­вания и разрушения полиуретановых защитных покрытий топлив­ных баков самолетов из алюминиевых сплавов. Неустойчивы к по­вреждению и обрастанию также изделия и покрытия из полиурета­нов, которые должны использоваться в морской воде. Защита пластиков от биоповреждений осуществляется различ­ными путями — использованием в составе композиционных рецеп­тур компонентов синтетических материалов, обладающих естест­венной высокой биостойкостью, введением в композиции пластиков добавок биоцидов, обработкой поверхности материалов биоцидными препаратами, применением физических методов обеззаражива­ния— ультрафиолета, ультразвука, термообработки, гамма-облу­чения и пр. Среди биоцидов для пластиков в течение ряда лет применяются такие вещества, как салициланилид, 8-оксихинолят меди, 2-оксиди-фенил, 4-нитрофенол, пентахлорфенолят натрия и др. В последние годы получили известность такие биоциды, как трилан (4,5 -три-хлорбензоксазолинон), цимид (циклогексилимид дихлормалеиновой кислоты), некоторые мышьяк- и оловоорганические соединения. Трилан, цимид и эпоксар (мышьяксодержащий препарат) хоро­шо зарекомендовали себя в качестве биоцидов для получения гри-бостойких поливинилхлоридных пленок и искусственных кож тех­нического назначения, используемых в изделиях, поставляемых в тропики. Например, добавка 1—2% цимида к пленке искусст­венной кожи из поливинилхлорида обеспечивает длительное сохра­нение прочности, хорошего внешнего вида и других свойств мате­риала в самых жестких условиях. Незащищенный триланом мате­риал в тех же условиях теряет прочность на 15—30% в течение трех месяцев. Достоинство эпоксара заключается в том, что наряду с биоцид-ными свойствами он обладает способностью улучшать свето- и теп­лостойкость полимерных материалов, т. е. он — универсальный ста­билизатор. Некоторые антисептированные полимерные материалы иногда позволяют находить оригинальное решение сложных технических задач. Пленки, содержащие в составе биоциды, были успешно ис­пользованы для выстилания дна каналов, бассейнов и других гид­росооружений. Такие защитные покрытия не обрастали микро­организмами и водорослями, имели повышенный срок службы, пре­дотвращали утечку воды в почву и даже предохраняли в опреде­ленной степени воду от засорения микроорганизмами и водорос­лями. Использование биоцидов в составе пластиков может преследо­вать цели не только предохранения их от биоповреждений, но  и санитарно-гигиенические. Так, в некоторых лечебных учреждениях положительно зарекомендовали себя биоцидные пластики, из кото­рых изготавливают пластмассовые ручки, сиденья унитазов, неко­торые детали медицинского оборудования, пленочные изделия, ан­тисептические подстилки для детских колясок и т. п. Изделия санитарно-гигиенического назначения, изготовленные из антисептированного гексохлорофеном (1—2%) полиэтилена, уда­ропрочного полистирола и других пластиков, сохраняют антисепти­ческие свойства более года эксплуатации в больницах и предуп­реждают распространение инфекций, в то время как обычные не­защищенные биоцидами материалы в тех же условиях могут быть источниками инфекционных болезней.