Исследование неполной медной соли полиакриловой кислоты в качестве антисептика для древесины

В настоящее время на рынке представлено огромное разнообразие антисептиков для защиты древесины. Тем не менее до сих пор остается актуальным вопрос о поиске новых фунгицидов, которые будут соответствовать требованиям, предъявляемым для них, а именно: безопасность как для человека, так и для окружающей среды, физическая и химическая стойкость, невысокая стоимость, отсутствие неприятного запаха, отсутствие влияния антисептика на механические свойства древесины и др. Целью настоящей работы являлся поиск эффективного фунгицида для древесины, который по возможности будет отвечать всем предъявляемым требованиям. Нами была синтезирована неполная медная соль полиакриловой кислоты (куприл), охарактеризованная методом инфракрасной спектроскопии. Для оценки биологической активности использовали соединения на основе полиакриловой кислоты различных молекулярных масс. В ходе исследования с помощью атомно-адсорбционной спектроскопии подобран наиболее подходящий метод нанесения раствора куприла на древесину. Исследована фунгицидная и антибактериальная активность для полученного антисептика. Показано, что наиболее подходящим способом нанесения раствора куприла на поверхность древесины является нанесение с последующей температурной сушкой (105 °С). Куприл со средней и высокой молекулярной массами оказался наиболее активен против грибов разных таксономических групп – Trichaptum laricinum, Trichoderma harzianum, Hormonema macrosporum, а также проявил активность против гриба, устойчивого к меди – Fomitopsis pinicola. Проверка антибактериальной активности показала, что куприл с разными молекулярными массами полиакриловой кислоты одинаково подавлял рост бактерий Enterococcus durans и Bacillus subtilis, однако подавление Escherichia coli наблюдалось только в случае наибольшей молекулярной массы.

1. Варфоломеев Ю.А. Обеспечение долговечности изделий из древесины. М.: Изд-во ИЧП «Фирма “Ассоль”», 1992. 285 с.

2. Ayres P.G. Alexis Millardet: France’s forgotten mycologist // Mycologist. 2004. Vol. 18, no. 1. P. 23–26. DOI: 10.1017/S0269-915X(04)00109-0.

3. Горшин С.Н. Консервирование древесины. М.: Лесная промышленность, 1977. 335 с.

4. Brient J.A., Manning M.J., Freeman M.H. Copper naphthenate – protecting America’s infrastructure for over 100 years and its potential for expanded use in Canada and Europe // Wood Material Science & Engineering. 2020. Vol. 15, no. 6. P. 368–376. DOI: 10.1080/17480272.2020.1837948.

5. Eaton R.A., Hale M.D.C. Wood: decay, pests and protection. London – New York: Chapman & Hall, 1993. 546 p.

6. Townsend T., Dubey B., Tolaymat T., Solo-Gabriele H. Preservative leaching from weathered CCA-treated wood // Journal of Environmental Management. 2005. Vol. 75, no. 2. P. 105–113. DOI: 10.1016/j.jenvman.2004.11.009.

7. Lebow S.T. Alternatives to chromated copper arsenate (CCA) for residential construction // Proceedings of the Environmental Impacts of Preservative-Treated Wood Conference (Orlando, 8–10 February 2004). Gainesville, 2004. 9 p.

8. Helsen L., Hardy A., Van Bael M.K., Mullens J. Tanalith E 3494 impregnated wood: characterisation and thermal behavior // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2007. Vol. 78, no. 1. P. 133–139. DOI: 10.1016/j.jaap.2006.06.001.

9. Göttsch R., Marx H.-N. Kupfer-HDO – ein vielseitiger Wirkstoff im Holzschutz // Holz als Roh- und Werkstoff. 1989. Vol. 47. S. 509–513. DOI: 10.1007/BF02613036.

10. Kim G.-H., Hwang W.-J., Yoshimura T., Imamura Y. Laboratory evaluation of the termiticidal efficacy of copper HDO // Journal of Wood Science. 2010. Vol. 56. P. 166–168. DOI: 10.1007/s10086-009-1072-y.

11. Jakobs-Schönwandt D., Mathies H., Abraham W.-R., Pritzkow W., Stephan I., Noll M. Biodegradation of a biocide (Cu-N-cyclohexyldiazenium dioxide) component of a wood preservative by a defined soil bacterial community // Applied and Environmental Microbiology. 2010. Vol. 76, no. 24. P. 8076–8083. DOI: 10.1128/AEM.01092-10.

12. Freeman M.H., Mcintyre C.R. A comprehensive review of copper-based wood preservatives with a focus on new micronized or dispersed copper systems // Forest Products Journal. 2008. Vol. 58, no. 11. P. 6–27.

13. Sakhno T.V., Barashkov N.N., Irgibaeva I.S., Pustovit, S.V., Sakhno Yu.E. Polymer coatings for protection of wood and wood-based materials // Advances in Chemical Engineering and Science. 2016. Vol. 6, no. 2. P. 93–110. DOI: 10.4236/aces.2016.62012.

14. Newman S., Krigbaum W.R., Laugier C., Flory P.J. Molecular dimensions in relation to intrinsic viscosities // Journal of Polymer Science. 1954. Vol. 14, no. 77. P. 451–462.

15. Решедько Г.К., Cтецюк О.У. Особенности определения чувствительности микроорганизмов диско-диффузионным методом // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2001. Т. 3. N 4. С. 348–354.

16. Накамото К. ИК-спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений / пер. с англ. М.: Мир, 1991. 535 с.

17. Tarabukina E.B., Fatullaev E.I., Filippov A.P., Abzaeva K.A. Behavior of metal complexes of polyacrylic acid in solutions // International Journal of Polymer Analysis and Characterization. 2019. Vol. 24, no. 1. P. 10–17. DOI: 10.1080/1023666X.2018.1514691.

18. Kurkowiak K., Emmerich L., Militz H. Biological durability and wood–water interactions of sorbitol and citric acid (SorCA) modified wood // Journal of Wood Science. 2023. Vol. 69. P. 34. DOI: 10.1186/s10086-023-02108-y.

19. Fredriksson M., Digaitis R., Engqvist J., Thybring E.E. Effect of targeted acetylation on wood–water interactions at high moisture states // Cellulose. 2024. Vol. 31. P. 869–885. DOI: 10.1007/s10570-023-05678-8.

20. Fu Z., Chen J., Zhang Y., Xie F., Lu Y. Review on wood deformation and cracking during moisture loss // Polymers. 2023. Vol. 15, no. 15. P. 3295. DOI: 10.3390/polym15153295.

21. Clausen C.A., Green F. Oxalic acid overproduction by copper-tolerant brown-rot basidiomycetes on southern yellow pine treated with copper-based preservatives // International Biodeterioration & Biodegradation. 2003. Vol. 51, no. 2. P. 139–144. DOI: 10.1016/S0964-8305(02)00098-7.

22. Embacher J. Zeilinger S., Kirchmair M., Rodriguez-R L.M., Neuhauser S. Wood decay fungi and their bacterial interaction partners in the built environment – a systematic review on fungal bacteria interactions in dead wood and timber // Fungal Biology Reviews. 2023. Vol. 45. P. 100305. DOI: 10.1016/j.fbr.2022.100305.

23. Murray A.C., Woodward S. In vitro interactions between bacteria isolated from Sitka spruce stumps and Heterobasidion annosum // Forest Pathology. 2003. Vol. 33, no. 1. P. 53–67. DOI: 10.1046/j.1439-0329.2003.00307.x.