CC BY
27
УДК 674.8: 502.1
ОЦЕНКА ГРИБОСТОЙКОСТИ ПЛЕНКООБРАЗОВАТЕЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ
ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ СООБЩЕНИЕ 2. ГРИБОСТОЙКОСТЬ ОЛИГОМЕРНЫХ БУТАДИЕН-НИТРИЛЬНЫХ КАУЧУКОВ
В.Д. Ворончихин, П.Н. Бондарь
ФГБОУ ВО «Сибирский государственный технологический университет», г. Красноярск, пр. Мира, 82, e-mail: [email protected]
Распространение плесневых грибов рода Trichoderma во многих климатических зонах определяется доступностью целлюзосодержащего сырья, являющегося питательной средой для их развития. Поверхностная модификация хвойной древесины и семенного материала соединениями полимерного и олигомерного характера позволяет снизить негативное воздействие внешних факторов на их основу. В работе, в качестве протекторных пленкообразователей использовались олигомерные бутадиен-нитрильные каучуки СКН-10КТР, СКН-10-1А и СКН-30КТР. Грибы рода Tricho-derma, выделенные из лесорастительных зон Красноярского края и Республики Тыва, были представлены штаммами: Trichoderma asperellum «Mg-6», Trichoderma asperellum «ТН-7», Trichoderma asperellum «ТН-11», Trichoderma harzia-num «М99/5», Trichoderma harzianum «Универсальный», Trichoderma koningii «ТСГ», Trichoderma koningii «ТСЛ-06» и Trichoderma viride «Lg-1».
Установлено, что наличие в структуре олигомера СКН-10-1А фрагментов метакриловой кислоты обеспечивает наименьшую биодеградацию образцов штаммами Trichoderma koningii «ТСГ» и Trichoderma koningii «ТСЛ-06», в сравнении с сополимерами бутадиена и акрилонитрила СКН-10КТР и СКН-30КТРА. Для исследуемых пар «бута-диен-нитрильный олигомер - плесневый гриб», в которых использовались штаммами Trichoderma asperellum «ТН-11», Trichoderma koningii «ТСГ» и Trichoderma viride «Lg-1», степень поражения поверхности образцов определяется содержанием акрилонитрильных фрагментов, т.е образцы олигомера СКН-30КТРА более интенсивно деградируют в присутствии микрофлоры. В тоже время штаммы Trichoderma asperellum «Mg-6», Trichoderma harzianum «Универсальный» и Trichoderma koningii «ТСЛ-06» с равной интенсивностью поражают образцы олигомеров СКН-10КТР и СКН-30КТРА.
Сравнение активности плесневых грибов рода Trichoderma по отношению к исследуемым бутадиен-нитрильным олигомерам показало, что наибольшей устойчивостью к биологическому повреждению обладает олигодиен СКН-10-1А, содержащий метакриловые фрагменты, а наименьшей - высоконитрильный олигомер СКН-30КТРА.
Ключевые слова: модификация хвойной древесины, защита семенного материала, олигомерные бутадиен-ни-трильные каучуки, Trichoderma, грибостойкость.
The proliferation of fungi of the genus Trichoderma in many climatic zones is determined by the availability callusogenesis raw materials that are a breeding ground for their development. Surface modification of pine wood and seed compounds with polymeric and oligomeric nature can reduce the negative impact of external factors on their basis. In operation, as the sacrificial binders used oligomeric butadiene-nitrile rubber SKN-ШКТР, SKN-10-1A and SKN-30KrR Fungi of the genus Trichoderma isolated from forest zones of the Krasnoyarsk region and the Tuva Republic, was represented by strains of Trichoderma asperellum «Mg-6», Trichoderma asperellum «TN-7», Trichoderma asperellum «TN-11», Trichoderma harzianum «М99/5», Trichoderma harzianum «Universal», Trichoderma koningii «TSG», Trichoderma koningii «TSL-06», Trichoderma viride «Lg-1».
It is established that the presence in the structure of the oligomer of SKN-10-1A fragments methacrylic acid provides the least biodegradation of samples of strains of Trichoderma koningii «TSG» and Trichoderma koningii «TSL-06», in comparison with the copolymers of butadiene and а^Ьт^к (SKN-10KIP and SKN-30KXP4). For the studied pairs «nitrile-butadiene oligomer - mold fungus», which used strains of Trichoderma asperellum «TN-11», Trichoderma koningii «TSG» and Trichoderma viride «Lg-1», the degree of damage of the sample surface is determined by the content acrylonitrile fragments, i.e., samples of the oligomer SKN-30KТPА more rapidly degraded in the presence of microflora. At the same time, the strains Trichoderma asperellum «Mg-6», Trichoderma harzianum «Universal» and Trichoderma koningii «TSL-06» with equal intensity strike the samples of oligomers of SKN-ШКТР and S^^K^.
Comparison of the activity of fungi genus Trichoderma in relation to the studied nitril-butadiene the oligomers showed that the highest resistance to biological damage has alimodian SKN-10-1A containing methacrylic fragments and the smallest oligomer SKN-30KТPА.
Keywords: modification of coniferous wood, protection of seed, oligomeric nitrile rubbers, Trichoderma, fungus resistance.
Хвойные бореальной зоны, XXXVII, № 5 - 6, 2016
ВВЕДЕНИЕ
Под влиянием антропогенных, климатических и иных факторов в древесине и семенном материале хвойных пород деревьев наблюдается деградация целлюлозосодержащей основы и, как следствие, значительные изменения исходных свойств, например, прочностных характеристик или внешнего вида.
Наиболее распространенным фактором, вызывающим изменения свойств целлюлозосодержащих материалов является микробиологическая деградация, т.е. воздействие различных плесневых грибков и бактерий. Одним из представителей почвенной микрофлоры, вызывающих деградацию свойств различных древесных материалов, являются грибы рода Trichoderma, широко распространеные в различных типах почв и климатических зонах не только Российской Федерации, но и других стран (Скрябин и др., 1986; Бондарь, 2011).
Увеличение периода эффективной эксплуатации изделий из древесины возможно при обработке различными материалами, в том числе соединениями полимерного характера. При этом в качестве подобных модифицирующих составов используют не только синтетические полимерные материалы различной природы (Темкина, 1971; Никулин и др., 2008).
Соединения полимерного и олигомерного характера применяются также в качестве основы протекторных (защитных) покрытий семенного материала хвойных пород деревьев (Аксянова, 2000) для снижения негативного воздействия внешних факторов в период их хранения.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
В качестве олигомерных соединений, используемых в протекторных составах для обработки древесины и семенного материала, в работе были использованы низкомолекулярные бутадиен-нитрильные ка-учуки, отличающиеся содержанием полярных групп (таблица 1).
Олигомеры СКН-10КТР и СКН-30КТР содержат соответственно 10 и 30 масс. % звеньев -С=Ы, распределенных микроблочно в молекуле. Олигомер СКН-10-1А, помимо акрилонитрильных звеньев, содержит 3,2 масс. % фрагментов метакриловой кислоты. В тоже время каждый из использованных в работе олигомеров в своей основе содержит диеновый фрагмент концевые карбоксильные группы.
Различия в структуре использованных в работе олигомеров, обусловленные разным типом и содержанием функциональных групп, оказывают влияние на химическую и биологическую активность данных соединений.
Грибы рода Trichoderma, выделенные из лесорастительных зон Красноярского края и Республики Тыва, были представлены следующими штаммами: Trichoderma а&реге11ит «Mg-6», Тпскв-derma а&'регеИит «ТН-7», Trichoderma а&'регеИит
«ТН-П», Trichoderma harzianum «M99/5», Trichoder-ma harzianum «Универсальный», Trichoderma koningii «ТСГ», Trichoderma koningii «ТСЛ-06», Trichoderma viride «Lg-1».
Таблица 1 - Основные характеристики бутадиен-нитрильных олигомеров (Твердов, Ворончихин, 2014)
Наименование показателя
Тип олигомера
СКН-10 КТР
СКН-30 КТРА
СКН-10-1А
Динамическая вязкость 7,5-11,0 65,0-115,0 30,0-100,0
при 50 °С, Пас
Доля функциональных
групп, %
НАК 8-12 25-30 6-8
карбоксильных_2,8-3,0 2,6-3,2 2,4-3,2
Грибостойкость олигомерных бутадиен-нитриль-ных каучуков определялась чашечным методом (Дубок и др., 1971): образцы в количестве 1 мл помещались в чашки Петри на твердую питательную среду сусло-агар, зараженную спорами микромицетов. Среда предварительно подвергалась стерилизации при давлении 1 атмосфера (136 кПа) в течение 0,5 часа. Посевы культивировались в термостате при 28-29 °С в течение 14 суток. Опыты проводились в 3-х по-вторностях. Оценка грибостойкости производилась визуально по пятибалльной системе, представленной ранее (Ворончихин, Бондарь, 2016).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты испытаний олигомерных бутадиен-нитрильных каучуков на грибостойкость чашечным методом представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Грибостойкость олигомерных бутадиен-нитрильных каучуков
Тип олигомера
Штамм Trichoderma
ТР АТР 1А 0КТ КТ 10-
С
С
С
Trichoderma asperellum «Mg-6» 5 5 5
Trichoderma asperellum «ТН-7» 3 3 4
Trichoderma asperellum «ТН-11» 4 5 4
Trichoderma harzianum «M99/5» 5 4 4
Trichoderma harzianum «Универсальный» 5 5 4
Trichoderma koningii «ТСГ» 4 5 3
Trichoderma koningii «ТСЛ-06» 5 5 3
Trichoderma viride «Lg-1» 4 5 5
Олигомерные бутадиен-нитрильные каучуки в своей структуре, помимо атомов углерода, являющегося основным источником питания плесневых грибов содержат атомы азота, который также необходим для их развития. Основным различием исследуемых олигомеров является их микроструктура. Олигомеры СКН-10КТР и СКН-30КТР содержат соответственно 10 и 30 масс. % звеньев -С=^ рас-
пределенных микроблочно в молекуле. Олигомер СКН-10-1А, помимо акрилонитрильных звеньев, содержит в своей структуре 3,2 масс. % метакриловой кислоты.
Указанные различия в химическом строении бута-диен-нитрильных олигомеров оказывают влияние на интенсивность роста колоний плесневых грибов, что наиболее заметно при сравнении характера поражения образцов штаммом Trichoderma koningii «ТСГ» (таблица 2, рисунок 1).
Установлено, что наличие в структуре олиго-мера СКН-10-1А фрагментов метакриловой кислоты обеспечивает наименьшую биодеградацию образцов штаммами Trichoderma koningii «ТСГ» и Trichoderma koningii «ТСЛ-06», в сравнении с сополимерами бутадиена и акрилонитрила СКН-10КТР и СКН-30КТРА.
Для исследуемых пар «бутадиен-нитрильный олигомер - плесневый гриб», в которых использовались штаммами Trichoderma а&'регеИит «ТН-11», Trichoderma ^п^И «ТСГ» и Trichoderma viride «Lg-1», степень поражения поверхности образцов
А
определяется содержанием акрилонитрильных фрагментов, т.е образцы олигомера СКН-30КТРА более интенсивно деградируют в присутствии микрофлоры. В тоже время штаммы Trichoderma а&регеИит «М^-6», Trichoderma harzianum «Универсальный» и Trichoderma koningii «ТСЛ-06» с равной интенсивностью поражают образцы олигомеров СКН-10КТР и СКН-30КТРА.
Комплексно оценивая активность плесневых грибов по отношению к кислородсодержащим олигоме-рам необходимо отметить наличие ее зависимости от типа функциональных групп, содержащихся в структуре низкомолекулярного каучука. Учитывая высокую поражаемость бутадиен-нитрильных олигомеров плесневыми грибами рода Trichoderma подобные соединения целесообразно использовать в качестве основы протекторных (защитных) композиций семенного материала, которые должны в период хранения защищать семена от внешних воздействий, а при посадке быстро биодеградировать под воздействием почвенной микрофлоры.
Б
Б
Рисунок 1 - Сравнительная характеристика роста колоний Trichoderma ^тщи «ТСГ» на поверхности бутадиен-нитрильных олигомеров СКН-10КТР (А), СКН-30КТРА (Б) и СКН-10-1А (В)
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Аксянова, Т.Ю. Влияние капсулирования семян сосны кедровой сибирской при длительном хранении на жизнеспособность, рост сеянцев и лесных культур [Текст] : дисс. ... канд. сель.-хоз. наук : 06.03.01 / Т.Ю. Аксянова. - Красноярск, 2000. - 148 с.
Бондарь, П.Н. Штаммы грибов рода Trichoderma (Реге.: Fr.) как основа для создания биопрепаратов защиты растений и получения кормовых добавок [Текст] : дисс. ... канд. биол. наук : 03.01.06 / П.Н. Бондарь - Красноярск, 2011. - 220 с.
Ворончихин, В.Д. Оценка грибостойкости плен-кообразователей, используемых для модификации
Хвойные бореальной зоны, XXXVII, № 5 - 6, 2016
поверхности древесины. Сообщение 1. Грибостой-кость функциональных олигодиенов [Текст] / В.Д. Ворончихин, П.Н. Бондарь // Хвойные бореальные зоны. - 2016. - Т. 34. - Вып. 1-2. - С.
Дубок, Н.Н. Исследование грибостойкости каучуков, ингредиентов и резин [Текст] / Н.Н. Дубок, Л.Г. Ангерт, Г.И. Рубан // Каучук и резина. - 1971. - № 3. - С. 19-22.
Могилевич, М.М. Жидкие углеводородные каучу-ки [Текст] / М.М. Могилевич, Б.С. Туров, Ю.Л. Морозов, Б.Ф. Уставщиков. - М.: Химия, 1983. - 200 с.
Никулин, С.С. Композиционные материалы на основе бутадиен-стирольных каучуков [Текст] /
С.С. Никулин, И.Н. Пугачева, О.Н. Черных -М.: Изд-во «Академия Естествознания», Мо.-сква, 2008, 145 с.
Скрябин, Г. К. Проблемы биоконверсии растительного сырья [Текст] / Г.К. Скрябин, Е.Л. Головлев, А.А. Клесов. - М.: Наука, 1986. - 292 с.
Твердов, А.И. Промышленное производство диеновых олигомеров в Российской Федерации [Текст] / А.И. Твердов, В.Д. Ворончихин // Известия СПбГТИ (ТУ). - 2013. - № 22 (48). - С. 36-38.|
Темкина, Р.З. Синтетические клеи в деревообработке [Текст] / Р.З. Темкина. - М.: Лесная промышленность, 1971. - 288 с.
Поступила в редакцию 29.06.16 Принята к печати 29.12.16
