Soluții de impregnare pe bază de siloxani cu rol de curățare șI conservare pentru sustrturi naturale șI sintetice

Procedeu de curățare și impregnare a suprafețelor din piatră naturală sau din materiale sintetice ce constă în folosirea compușilor de tip siloxani definiți ca agenți de cuplare ce conferă substratului tratat un caracter hidrofob, antibacterian și, ca urmare a funcţionalizării cu grupări reactive cu caracter anionic, cationic sau non-ionic cu rol de detergență adică putere de curățare a suprafeței tratate. Produșii realizați se pot aplica pe diverse suprafețe noi cu rol preventiv sau suprafețe deja în folosință, suprafețe greu accesibile ce necesită curățare și impregnare pentru a conferi materialului tratat o rezistența mai bună în timp prin realizarea unui substrat cu caracter hidrofob ce împiedică formarea biofilmelor pe suprafața acestora.

siloxani; hidrofob; curățare; antibacterian; antibiofilm.

Procedeul de curățare și de impregnare constă în tratarea substratului cu compuși siloxanici ca agenți de cuplare sau silanizare (RO)3Si-CaHbX ce formează legături covalente cu substraturile tratate prin intermediul grupelor de tip (RO3)Si-, în timp ce -CaHbX asigură funcțiuni noi suprafețelor (Figura 1) datorită grupelor funcționale introduse. Utilizarea acestor silani (agenți de funcţionalizare / cuplare), prezintă în structura generală (Figura 2) un capăt cu caracter de tip hidrofil (X= –COO–, –SO3–, – NH2, –NH3+, –N(CH3)3+, polietilenglicol; polipropilenglicol) și o catena hidrocarbonată/hidrofobă – alchil/aril de tip CaHb.
Prezența catenelor hidrocarbonate hidrofobe cu structură liniară sau ramificată, saturată sau nesaturată de tip C8-C20, şi grupe funcționale hidrofile de tip -NH2, -NR3+, –COO- sau – SO3- asigură curățarea mai ușoară a suprafețelor pe care se aplică prin caracterul de detergență indus de configurația CaHbX. Compușii cuaternari de tip (-NH3+,-NR3+) au rolul de a induce atât caracterul de curățare a suprafețelor, cât și efectul antibacterian, antifungic, antiaderent și antibiofilm. Compușii de tip etilenglicol şi polietilenglicol asigură proprietăți anti-aderente prin reducerea interacţiilor hidrofobe caracteristice suprafață – celule bacteriene iar imobilizarea acestor grupe va asigura o activitate de lungă durată.
Agenții de cuplare, de tip siloxani prezintă o reactivitate mărită pentru substraturile anorganice, minerale sau de tip compozit prin grupările polare de tip SiOH existente pe substrat. Prezența compușilor de tip siloxan Si-O-Si rezultați în urma reacției de condensare dintre grupele reactive de pe suport și reactivul de funcţionalizare conduce la formarea unei rețele care are rolul de a micșora, parțial, porii de suprafața tratată, prin efectul de căptușire a porilor.

Tehnologia este în curs de brevetare (RO135653 (A0)).
Tratarea suprafețelor minerale și a celor sintetice cu compuși pe baza de siloxani asigură sigilarea selectivă a porilor, reduce capacitatea de pătrundere a apei, însă permite respirabilitatea suprafeƫelor ceea ce conferă acestora rezistența în timp a materialului tratat. În același timp impregnarea asigură rezistență la aderența microorganismelor, împiedicând astfel, formarea biofilmelor.

Comparativ cu alte procedee ce utilizează compușii pe bază de siloxani, agenții de cuplare exemplificați prin formula generală (RO)3Si-CaHbX se caracterizează printr-o catenă de atomi de carbon care se regăsește în structura detergenților (C8-C20) și se utilizează fără alți surfactanți sau emolienți. Grupele reactive cu rolul dual de a asigura caracterul de autocurățare a suprafețelor și activitatea antimicrobiană/antibiofilm. Comparativ cu alte procedee de impregnare existente pe piață prezentul brevet conferă caracter antimicrobian suprafețelor tratate prin compoziția chimică a siloxanilor. Agenții de funcƫionalizare pe bază de siloxani cu formula (RO)3Si-CaHbX ce au la bază grupe amoniu pot forma săruri cuaternare de amoniu ce conferă o activitate antimicrobiană suprafețelor tratate.
Utilizarea compușilor pe bază de polisiloxani formează direct sau prin amestecul cu alți surfactanți detergenți, pelicule, ce acoperă substratul tratat, și care acționează ca produs de curățare a suprafețelor. Comparativ cu alte procedee folosirea mai multor surfactanți poate afecta substratul tratat iar peliculele formate pot conduce la împiedicarea respirației substratului. Prezența catalizatorilor și chiar a solvenților aromatici poate afecta structura substratului. Aplicarea soluțiilor în anumite cazuri se face la presiune, deci necesită tehnologii costisitoare.

Procedeul de impregnare cu compuși de tip siloxani cu grupări funcționale ce au rolul de curățare a suprafețelor din piatră naturală, beton, căramidă, sticlă, piele, materiale compozite pe bază de rășini și piatră naturală este avantajos prin aplicarea pe suprafețe mari, ce nu se pot muta, iar aplicarea unui singur component ce are rolul atât de curățare cât și de impregnare hidrofobă a suprafețelor poate constitui un avantaj. Activitatea antimicrobiană este asigurată atât prin prezența grupelor funcționale cât și prin prezența grupelor de tip alchil/aril cu structură biomimetica similară cu cea a cililor ce împiedică depunerea microorganismelor prin mișcarea acestora. Procedeul se aplică ușor, intr-un singur strat sau două straturi, nu necesită ustensile speciale, doar trafalet sau pensulă sau spray. Utilzarea siloxanilor existenți în piață, în diverse proporții constituie un avantaj. Procedeul de impregnare cu siloxani nu modifică aspectul suprafețelor ceea ce îl recomandă să fie folosit în tratamentul și impregnarea suprafețelor speciale, monumentelor, cladirilor istorice.

Cerere de brevet în așteptare (CBI)
Titlu: Impregnation solutions based on siloxane with a cleaning preservation role for natural and synthetic substrates/ Soluții de impregnare pe bază de siloxani cu rol de curățare și conservare pentru substraturi naturale și sintetice
Data de prioritate: 22.06.2021
Număr Brevet: RO135653 (A0)

Valorificarea tehnologiei obtinute printr-un contract de licenta acordata unui partener economic interesat, cu posibilitatea continuarii unei colaborari pe baza de contract de cercetare, pentru cresterea nivelui TRL al tehnologiei de la nivelul din faza acuala de dezvoltare (TRL 3).

Serviciul Inovare și Transfer Tehnologic
Splaiul Independenței, nr.313, R408, București,Romania Tel: +4021 402 9584
Email: sitt@upb.ro, alexandru.marin@upb.ro