Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения антиадгезионно-биоцидного покрытия из оксидов металлов нестехиометрического состава

Изобретение относится к неорганическим антиадгезионно-биоцидным материалам и может быть использовано в качестве покрытия глазури керамической плитки, предназначенной для облицовки помещений санитарно-гигиенического и/или медицинского назначения.

Известно бактерицидное оксидное покрытие, включающее суммарное содержание оксидов магния, и/или кальция, и/или цинка не менее 40 мол.% от общего количества состава покрытия и состоящее из наночастиц, имеющих размер менее 100 нм, а также остальное - связующее в виде наночастиц оксидов металлов: железа, кремния, титана, имеющих размер менее 100 нм (патент РФ №2395548, МПК С09D 5/14, В82В 1/00, опубл. 27.07.2010).

Недостатком указанного изобретения являются низкие антиадгезионные свойства.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сути и достигаемому результату является способ получения антиадгезионного покрытия фунгицидного действия, состоящего из пленки оксидов олова нестехиометрического состава, полученной путем распыления на предварительно разогретую до 400-450°С стекловидную или металлическую поверхность спиртового раствора хлорида олова (IV), и дополнительно содержащей в качестве фунгицидного компонента катион меди (Cu²⁺), вводимый в распыляемый раствор в виде хлорида меди(II) при следующем содержании ингредиентов (мас. %):

(Патент РФ №2667300, МПК C09D 5/14; B05D 5/08, опубл. 18.09.2018).

Недостатком этого способа являются неудовлетворительные бактерицидные свойства.

Техническая задача состоит в получении покрытия из оксидов металлов нестехиометрического состава на поверхности глазури керамической плитки, обладающего одновременно антиадгезионными и биоцидными свойствами.

Техническая задача достигается тем, что в способе получения антиадгезионно-биоцидного покрытия из оксидов металлов нестехиометрического состава, состоящего из пленки оксидов олова нестехиометрического состава, полученной путем распыления на разогретую до 400-450°С поверхность глазури керамической плитки спиртового раствора хлорида олова (IV) дополнительно включают в качестве биоцидного компонента катион кадмия (Cd²⁺), вводимый в распыляемый раствор в виде хлорида кадмия (II) при следующем содержании ингредиентов, (мас. %):

Указанное соотношение компонентов обеспечивает образование на нагретой до 400 - 450°С поверхности глазури керамической плитки покрытия из оксидов олова нестехиометрического состава (Антонов О.Н., Игошин В.М., Фроленков К.Ю. Антиадгезионные покрытия на основе пленок сложных оксидов // Хранение и переработка сельхозсырья, 2000, №3, с. 46-48).

Полученная таким образом пленка оксидов олова нестехиометрического состава обладает антиадгезионными свойствами за счет дефицита кислорода в структуре покрытия. Легирование этой пленки катионами кадмия придает ей биоцидные свойства.

Технический результат заключается в существенном снижении риска образования вредных микроорганизмов на поверхности глазури керамической плитки, предназначенной для облицовки помещений санитарно-гигиенического и/или медицинского назначения, что позволит уменьшить затраты на их дезинфекцию и значительно улучшить их санитарно-гигиеническое состояние.

Для экспериментальной проверки заявляемого покрытия было нанесено три покрытия, полученных из заявляемых растворов, и одно покрытие, полученное из раствора-прототипа. Соотношение ингредиентов приведено в таблице.

В качестве основы для нанесения покрытий использовали глазурованную керамическую плитку производства ООО «Керама Марацци» (г. Орел).

Подготовку поверхности глазури керамической плитки перед операцией нанесения покрытия осуществляли путем ее протирки марлевым тампоном, смоченным спиртом этиловым (ГОСТ 18300-87). Такая обработка допустима только для свежеобожженных керамических плиток.

Способ осуществляется следующим образом.

Подготовленную керамическую плитку нагревают в муфельной печи МИМП-ЗУ ТУ 3442.002.24662585-01 и на поверхность ее глазури методом пульверизации наносят раствор, приготовленный из следующих ингредиентов: SnCl₄⋅5H₂O (ТУ 6-09-3084-82) - 40,0-50,0%; CdCl₂⋅2,5H₂O (ГОСТ 4330-76) -0,5-1,0%; спирт этиловый (ГОСТ 18300-87) - 49,0-59,5%.

Керамические плитки с нанесенными на их поверхность покрытиями в дальнейшем проходили лабораторные испытания.

В качестве критерия антиадгезионных свойств исследованных покрытий принимали значения краевого угла смачивания поверхности покрытий дистиллированной водой (ГОСТ 6709-72), определяемые по методу «сидячей капли» (Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир, 1979, 598 с.).

Для определения биоцидной эффективности полученных покрытий использовали штаммы следующих микроорганизмов: плесени (Mucor Mucedo); золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus); кишечной палочки (Esherichia coli). Биоцидную эффективность покрытий оценивали в соответствии со стандартом JIS-Z 2801 (JIS 2801:2000, Antimicrobial products -Test for antimicrobial activiti and efficacy) по следующей методике:

- образец керамической плитки размером 10,0×10,0 см с нанесенным покрытием заражали 100 мкл суспензии микроорганизмов (50 мл физиологического раствора +0,7 мг свежевыращенного штамма микроорганизмов);

- выдерживали 24 часа под лампой при температуре 24°С;

- приготавливали питательную среду (картофельно-глюкозный агар для плесени; мясо-пептонный агар (питательный агар) для бактерий);

- в стерильные чашки Петри заливали подготовленную питательную среду и подсушивали до затвердения среды (образования желеобразной массы);

- на ранее зараженную поверхность образца керамической плитки осторожно наносили 500 мкл физиологического раствора, смачивали всю зараженную поверхность образца;

- сливали физиологический раствор с поверхности зараженного образца в чашку Петри с питательной средой и выдерживали 48 часов при температуре 24°С;

- подсчитывали число колониеобразующих единиц (КОЕ). Результаты лабораторных испытаний приведены в таблице.

Из таблицы видно, что заявляемое покрытие существенно превосходит прототип по бактерицидной эффективности при примерном паритете антиадгезионных и фунгицидных свойств.