Поливинилхлорид медицинского назначения. Учебное пособие

Для получения грунтовочного слоя использован пластификатор ЭДОС. Внутренние антистатики добавляли в лицевой прозрачный слой линолеума.

Удельное поверхностное электрическое сопротивление линолеума без антистатика составляло 2,45·1012 Ом. Введение 3 массовых частей синтамида снизило его удельное поверхностное электрическое сопротивление, и антистатические свойства полученного материала оценивались как умеренные.

Введение в композицию стеарокса-6 в количестве 3,5-4 массовых частей относительно ПВХ снижает удельное поверхностное электрическое сопротивление материала до величины 2 · 1010 Ом. Дальнейшее увеличение содержания этой добавки незначительно улучшает антистатические свойства, но не допустимо, из-за ухудшения эстетических и физико-механических характеристик напольного покрытия. Таким образом, стеарокс-6 не является эффективным антистатиком.

Наиболее перспективно применение синтанола АЛМ-10, введение 5-6 мас. ч. которого снижает величину удельного поверхностного электрического сопротивления линолеума на 4 порядка до 3 · 108 Ом, практически без изменения остальных потребительских свойств.

При полной замене в грунтовочном слое пластификатора диалкилфталата (ДАФ) на ЭДОС удельное поверхностное электрическое сопротивление полученного напольного материала без антистатиков составляло 4,3 · 1011 Ом. То есть оно почти на порядок снижается, что указывает на то, что пластификатор ЭДОС играет, в определенной степени, роль антистатика. Это связано с поверхностной активностью данного пластификатора. То есть экспериментально доказано влияние типа пластификатора в грунтовочном слое материала на его антистатические характеристики.

Использование синтанола АЛМ-10 в лицевом прозрачном слое в качестве внутреннего антистатика позволяет значительно (более, чем на 4 порядка) снизить удельное поверхностное электрическое сопротивление и обеспечивает мгновенное стекание заряда.

Таким образом, при замене в грунтовочном слое линолеума пластификатора ДАФ на ЭДОС и использовании в лицевом прозрачном слое в качестве внутреннего антистатика синтанола АЛМ-10, возможно снизить удельное поверхностное электрическое сопротивление материала более, чем на 5 порядков до величины 2 · 107 Ом. Это по-

31

зволяет получить напольный материал с хорошими антистатическими свойствами, отвечающий требованиям мировых стандартов.

Введение до 3 массовых частей синтанола АЛМ-10 практически не влияет на истираемость линолеума, а дальнейшее увеличение концентрации антистатика приводит к значительному ухудшению этого показателя.

Абсолютная остаточная деформация, изменение линейных размеров, водопоглощение и гибкость полученного линолеума не превышали предельно-допустимых величин для коммерческого линолеума.

Токорассеивающие ПВХ – напольные покрытия обладают сопротивлением 106–108Ом, что позволяет образовавшемуся в конкретной точке помещения электрическому заряду не накапливаться в одном месте, а мгновенно рассеиваться по всей площади пола, тем самым, становясь абсолютно безопасным. Для получения токорассеивающих свойств в линолеум вводят специальные добавки, как правило, это частицы углерода.

Однако токорассеивающие покрытия способны полностью отвечать заданным свойствам только при поддержании в помещении относительной влажности воздуха 40-60 % и температуры 18-25 °C. Поэтому, если само помещение не имеет постоянно необходимой влажности, в нем следует несколько раз за день делать влажную уборку, для поддержания максимальных свойств линолеума. Токорассеивающий линолеум необходимо укладывать на токопроводящий клей, это повышает эффективность свойств этого напольного покрытия.

Токопроводящие ПВХ-покрытия обладают сопротивлением 104 – 106 Ом, что обеспечивает моментальный отвод электрического заряда с их поверхности, при этом относительная влажность и температура помещения на проводимость материала не влияют.

Они рекомендованы к укладке в помещениях, где установлены высокочувствительные приборы различного типа, например, в операционных и рентген кабинетах.

Для получения токопроводящих свойств в линолеум вводят графитовые нити, которые образуют на поверхности материала интересный рисунок с черными прожилками. Токопроводящий линолеум укладывается исключительно на подготовленную заранее сетку из медной ленты, которая в свою очередь должна быть заземлена. Поверх сетки наносят токопроводящий клей, и уже затем стелют само покрытие.

32

Гетерогенные антистатические напольные ПВХ-покрытия, с сопротивлением статическому электричеству в 2 кВ, как правило, имеют свою маркировку с добавлением к названию окончания AS. На гомогенных покрытиях такая маркировка не ставится – они уже обладают антистатическими свойствами

Чтобы обеспечить достаточный уровень безопасности, рекомендуется вводить в состав антистатического ПВХ напольного покрытия:

-углеродные добавки, которые могут присутствовать, как по всему материалу в качестве примесей, так и в виде прослойки. Эти добавки способны рассеивать заряд. Ток, дойдя до углеродной прослойки, останавливается там, перераспределяется и, дойдя до заземления, покидает контур помещения;

-графитовые вставки, обеспечивающие способность линолеума моментально выводить свободный заряд из комнаты.

Монтаж такого линолеума уместен в помещениях с большим количеством электронной техники.

Для улучшения антистатических свойств возможно добавление

вкомпозицию токопроводящих наполнителей, например, технического углерода. Это создает проводящий путь в ПВХ-матрице. В этом случае никаких мигрирующих на поверхность добавок не используется, антистатические свойства сохраняются в течение длительного периода эксплуатации. Однако этот способ придания линолеуму антистатических свойств может отрицательно влиять на его декоративные характеристики, из-за черного цвета сажевого наполнителя.

Разница между токорассеивающим и токопроводящим на-

польными покрытиями заключается не только в строении и сопротивлении, но и в укладке. Монтаж ПВХ-линолеума первого типа проводится традиционным клеевым способом. Для полноценного использования второго нужна медная лента или сетка и специальный, токопроводящий клей.

Укладка антистатического линолеума несколько отличается от монтажа аналогичного материала с обычными свойствами. От правильности проведения монтажных работ в дальнейшем полностью зависят характеристики и защитные свойства этого напольного покрытия.

Этапы проведения работ:

-Подготовка поверхности. Антистатический линолеум требователен к ровности поверхности, как и любое другое напольное по-

33

крытие. В данном случае перекос горизонтального покрытия не должен превышать 2 мм на 1 м². Любая поверхность (если необходимо) выравнивается, просушивается, обезжиривается, обрабатывается антибактериальной грунтовкой. Монтаж материала предусматривает использование специальных грунтовок, которые повышают сопротивление поверхности электрическому току.

-Нарезка материала. Антистатический линолеум перед монтажом должен пробыть в помещении не менее суток, чтобы его структура адаптировалась к температурным и влажностным условиям окружающей среды. Далее линолеум расстилается на полу в помещении. Он нарезается, согласно контуру и геометрии комнаты. Затем обратно скручивается в рулон.

-Токопроводящие клей и полоса – обязательный атрибут укладки антистатического линолеума. Полоса может быть самоклеющейся, но в большинстве случаем ее монтаж проводится на клей. Основная функция токопроводящих вспомогательных элементов при укладке линолеума – создание отводного потенциала. Лента укладывается с шагом в 20 см, расстояние от нее до стены также должно быть 20 см. Конец ленты состыкуется с заземлением;

-Непосредственно монтаж. Как только клей для токопроводящей полосы набрал нужную прочность, выполняют монтаж напольного покрытия. Клей наносится на обратную поверхность материала при помощи зубчатого шпателя. Декорирующий слой укладывается с середины помещения. Клей наносится по мере раскручивания рулона. После того, как один рулон раскручен один рулон, он тщательно выравнивается.

В зависимости от исходных характеристик применяемых материалов, помещением, где был уложен ПВХ-линолеум с антистатическими свойствами, можно пользоваться уже через сутки.

Так как между электрическим сопротивлением и влажностью нет определенной зависимости, то линолеум антистатический токопроводящий возможно укладывать в помещении любого типа. В тоже время, этот вид напольного покрытия должен обладать высокими показателями износостойкости и прочности, поскольку любая неоднородность по толщине может нарушить равномерность распределения электрозаряда. Также жесткие требования предъявляются в этом случае к ровности поверхности чернового пола.

Как правило, антистатический линолеум имеет хороший уровень эластичности и теплоизоляции. Этот материал трудно воспламе-

34

няется, термостоек, не подвержен фрикционному разогреву. Его отличает высокий показатель светостойкости.

Учитывая важность соответствия скорости и равномерности поглощения заряда в вопросе электробезопасности, антистатическое напольное покрытие время от времени тестируется по этим параметрам. Эти факторы имеют принципиальное значение для помещений, где установлена высокоточная техника, и, кстати, это единственный вариант обеспечить надежную электрозащиту.

Антистатический линолеум для различных учреждений медицинского профиля: санаториев, медицинских центров и других должен иметь высокие показатели гигиеничности и отличаться особой устойчивостью к негативному воздействию окружающей среды. Кроме того, для него необходим высокий уровень звукоизоляции и отличная устойчивость к резким колебаниям температуры.

Антистатические линолеумы, как и стандартные ПВХнапольные покрытия, отличаются широкой цветовой палитрой, что дает возможность подобрать вариант, наилучшим образом вписывающий в интерьер. Их возможно использовать под теплый пол.

Для медицинских учреждений представляет определенный интерес и ПВХ-линолеум на вспененной основе, которая выполняет две функции.

Во-первых, в случае случайного падения больного, она в значительной степени гасит силу удара.

Во-вторых, толстая пористая подложка создает дополнительные комфортные условия для ходьбы: препятствует передаче ударных нагрузок на позвоночник и снижает утомляемость многих мышечных групп.

Для удобства эксплуатации покрытие может быть обработано составом бактерицидного и фунгицидного действия. В качестве антистатической добавки в ПВХ-линолеум можно использовать органическое основание, содержащее гидроксильные группы, и кислоту при мольном соотношении между ними 1:1.

Органическое основание представляет собой продукт взаимодействия триэтаноламина либо его смеси с полиаминами общей формулы:

35

где n = 1-4, содержащими 40-90 % диаминодифенилметана и около 16 % мас. первичных аминогрупп, с оксидом этилена или оксидом пропилена, взятой в количестве от 1 до 1,5 моль на 1 моль активных атомов водорода в триэтаноламине или его смеси с полиаминами.

В качестве кислоты используют нонилфенолсульфокислоту, нонилбензолсульфокислоту, лаурилсульфокислоту и монолаурилсульфат. Эта добавка позволяет существенно снизить удельное поверхностное сопротивление напольного покрытия при достаточно низкой концентрации антистатического агента в композиции.

Известно также, что порошкообразные и, особенно, волокнистые антистатические добавки, усложняют процесс переработки ПВХкомпозиции, и часто оказывают отрицательное влияние на физикомеханические свойства материала. Например, использование в пластизольных ПВХ-композициях антистатиков из углеродного волокна типа «Углен» для производства линолеума промазным способом, приводит к появлению в пластизоле сгустков и комков, затрудняющих получение изделия и существенно ухудшающих качество поверхности. В связи с этим при производстве ПВХ-материалов по пластизольным технологиям,предпочтение отдается жидким антистатикам, в качестве которых широко используются этоксилированные спирты и этаноламиды синтетических жирных кислот.

Известны антистатики на основе оксиэтилированных спиртов типа «Стеарокс», азотсодержащие соединения типа «Синтамид-5», существенно снижающие термостабильность поливинилхлоридных композиций и обладающие высокой вязкостью и температурой застывания. Это затрудняет применение этих антистатиков в производстве линолеума, снижает производительность труда и приводит к дополнительным энергозатратам.

Известен антистатик, представляющий собой калиевую соль оксиэтилированного диэфира фосфорной кислоты и два-этил- гексилового спирта (Оксифос Б-1). Применение Оксифоса Б-1 в антистатических ПВХ-композициях не снижает их термостабильности и не требует использования дополнительных дорогостоящих термостабилизаторов. Однако Оксифос Б-1 имеет высокую температуру застывания, что приводит к потере технологичности и усложняет транспортировку, хранение и применение этого антистатика в осенне-зимний период. Необходимость обогрева емкостей, застывание антистатика в перекачивающих путепроводах может приводить к перерасходу дорогостоящих ресурсов.

36

Кроме того, для снижения электролизуемости поливинилхлоридных материалов до уровня 5·108–2·108 Ом, необходимо обеспечить содержание Оксифоса Б-1 в поливинилхлоридных композициях в количестве от 8 до 9 мас. В тоже время, именно в этом диапазоне концентраций происходит исключительно сильное выпотевание (миграция) антистатика Оксифоса Б-1 из массы материала на поверхность, вследствие чего ПВХ-линолеумы теряют товарный вид и становятся непригодными для дальнейшего использования.

Для понижения температуры застывания и предотвращения выпотевания антистатика из поливинилхлоридных материалов в широком диапазоне концентраций, предлагается использовать жидкий нелетучий антистатик, который содержит, дополнительно к Оксифосу Б-1, полигликоль.

Установлено, что эффективными добавками, придающими высокие антистатические свойства ПВХ-материалам, являются азотсодержащие поверхностно-активные вещества с определенным числом оксиэтильных групп и с оптимальной длиной углеводородного радикала.

Практический интерес для лечебных учреждений представляет гибкий антистатический плинтус из ПВХ, который подвергается поверхностной обработке ультрафиолетовыми лучами. Его преимуществами являются:

-сильные антистатические функции,

-стабильность размеров за счет применения специального стекловолокна,

-отличная прочность и износостойкость к интенсивным движениям и истиранию, вследствие использования специального защитного покрытия от ультрафиолета,

-отличное сопротивление пятнам и легкая чистка.

В качестве антистатиков применяют также некоторые полимеры, например, полиакриловую кислоту, полиакриламид.

Относительно недавно на рынке появились полимерные антистатики постоянного действия (до 50 лет) на основе блок сополимера полиэфира и полиамида, свойства которых не зависят от влажности. Эти антистатики образуют электропроводящие мостики, аналогично цепочкам сажи, поэтому требуется значительный процент введения этих соединений (10-20 % мас.).

37

Из-за высокой цены их рекомендуется применять для изделий, которым необходима постоянная и длительная защита от статического электричества. Преимущества этих антистатиков следующие:

-эффективность при низкой относительной влажности;

-незначительное изменение свойств поверхности (способность

кнанесению печати, цветовая гибкость).

В качестве антистатиков может использоваться широкий спектр таких соединений, как:

-азотсодержащие (длинноцепные амины, амиды или соли четвертичных аммониевых оснований);

-сульфокислоты и алкиларил сульфонаты;

-многоатомные спирты и их производные;

-производные полиэтиленгликоля;

-этоксилированные соединения.

При реакции глицерина с высшими жирными кислотами получают моно-, ди- и тризамещенные эфиры. Монозамещенные эфиры находят применение в качестве антистатиков. Данные соединения теплостойки (до 300 °С), не токсичны, но они менее эффективны, чем этоксилированные амины и диэтаноламиды при использовании в ПВХ-материалах.

Этоксилированные амины представляют собой третичные этоксилированные амины высших жирных кислот. Свойства этого типа антистатиков во многом зависят от исходного сырья; чем длиннее углеводородный радикал, тем медленнее антистатик мигрирует на поверхность изделия. Амины менее термостабильны, чем монозамещенные эфиры, и обладают раздражающим эффектом. В тоже время они достаточно эффективны и подходят для применения в условиях низкой влажности (20-25 % мас.).

Диэтаноламиды похожи по строению на этоксилированные амины, только к атому азота присоединена карбонильная группа, изменяющая полярность молекулы. Свойства таких антистатиков также зависят от длины углеводородного радикала. Проведенные исследования показывают, что они работают даже при очень низкой влажности (до 12 % мас.).

Обычно глицерилмоностеараты и этоксилированные амины используются в виде синергических смесей в соотношении 2:1. Такие смеси намного более эффективны, чем отдельные компоненты.

Алкилсульфонаты щелочных металлов также являются высокоэффективными антистатиками для ПВХ. Они обладают низкой ток-

38

сичностью и способностью предотвращать притягивание пыли. Алкилсульфонаты – это антистатики довольно длительного действия.

Аминные и амидные антистатики обладают основными свойствами и могут взаимодействовать с кислыми добавками, например, галогеносодержащими антипиренами и вспенивателями.

В присутствии антискользящих добавок эффективность антистатиков немного снижается, так как места на поверхности изделия становится меньше.

Другие группы антистатиков включают алкильные производные фосфора и серы. В состав эластичных ПВХ-покрытий может входить до 7 % таких добавок. Антистатические добавки могут быть введены внутрь полимерной композиции или нанесены на наружную поверхность материала распылением или погружением изделия в раствор антистатической добавки.

Таким образом, для получения антистатического ПВХлинолеума для различных учреждений медицинского профиля предлагается широкий ассортимент специальных добавок, обеспечивающих токорассеивающие и токопроводящие свойства, при одновременном сохранении высоких показателей гигиеничности, износостойкости и устойчивости к негативному воздействию окружающей среды.

Вопросы

1.Чем отличаются специальные виды линолеума: антистатический, токорассеивающий и токопроводящий?

2.Виды антистатических добавок для ПВХ-линолеума.

39

Бактерицидные и фунгицидные добавки для ПВХ

Только учтенные потери от биоповреждений составляют 5-7 % стоимости мировой промышленной продукции, и они имеют тенденцию к росту. В связи с этим защита материалов и изделий от биологического повреждения и обрастания имеет большое народнохозяйственное значение. Особенно актуальна эта задача для полимерных изделий медицинского назначения.

Известно, что биокоррозия может привести к прямому разрушению, если сам полимер или его компоненты являются питательной средой. Поверхность полимера также может стать носителем колоний микроорганизмов, поступающих как из окружающей среды, так и в контакте с питательной средой.

То есть полимерные материалы, в том числе и ПВХ-линолеум, нуждаются в антимикробной и противогрибковой защите.

Напольные покрытия в медицинских учреждениях, в отличие, например, от бытового линолеума, подвергаются регулярному воздействию моющих и дезинфицирующих средств. Поэтому, к ним предъявляются повышенные гигиенические требования по стойкости к бактериям и грибам.

Для предотвращения поражения микроорганизмами применяют различные методы защиты полимерных материалов:

1)механическое удаление загрязнений;

2)физические методы (бактериальные фильтры, электромагнитное, радиационное и ультрафиолетовое облучение, ультразвук, электрохимическая защита);

3)гидрофобизация поверхности;

4)биологическая защита (конкуренция микроорганизмов);

5)химические средства:

-применение биоцидных соединений,

-использование биостатиков,

-введение фунгицидов и бактерицидов.

Таким образом, к настоящему времени разработан целый набор антимикробных добавок для поливинилхлорида. Эти добавки по характеру своего действия подразделяются на биоциды (уничтожающие микробных возбудителей биоповреждений), и биостатики (тормозящие рост микроорганизмов).

По биологическому (биоцидному) действию к средствам защиты от биоповреждений относятся также фунгициды, которые напря-

40