Пение перелётных птиц, первые цветы и листочки, свежий воздух — весенний лес зовёт нас на прогулку. Но среди травы и кустов встречаются и менее приятные вестники нового сезона, а именно клещи. Мы привыкли использовать против них аэрозоли, но всё чаще на полках магазинов можно увидеть специальную экипировку с пропиткой от насекомых. Как это работает?
Полимерные ловушки
Если просто нанести на одежду обычный репеллент, рано или поздно он испарится, смоется дождём или при стирке. В профессиональной экипировке для надёжности применяется другой подход.
В качестве действующего вещества используют акарициды, такие как перметрин — синтетический аналог природных пиретринов, содержащихся в цветах пиретрума (далматской ромашки). Но он не просто наносится на поверхность, а запечатывается в структуру ткани с помощью специальных полимерных связующих.
- Микрокапсулы. Активное вещество заключается в полимерные оболочки, которые прочно сцепляются с волокнами хлопка или синтетики. Эти капсулы настолько малы, что проникают глубоко между волокнами нитей. Сам по себе перметрин плохо удерживается на волокнах, поэтому его смешивают с термопластичными акриловыми или полиуретановыми смолами. Они выступают в роли связующего агента, обладающего высокой адгезией и к инсектициду, и к ткани.
- Фиксация. Ткань и инсектицид объединяются с помощью полимерного адгезива под воздействием высоких температур. Полимерные «мостики» надёжно приклеивают капсулы к волокнам. В результате вещество оказывается интегрированным в тонкую, гибкую и водонерастворимую оболочку. Так получается износостойкое покрытие, которое не боится механического трения о рюкзак или ветки деревьев.
Механизм закрепления
Многие путешественники опасаются, что под дождём вся защита может исчезнуть. Но здесь в игру вступают гидрофобные свойства современных полимеров.
- Водоотталкивающий барьер. Связующие полимеры создают вокруг инсектицида плёнку. Она работает по принципу мембраны: не даёт молекулам воды вымыть активное вещество, но позволяет ему постепенно высвобождаться.
- Контролируемое высвобождение. Молекулы инсектицида выходят на поверхность плёнки в концентрации, достаточной для гибели клеща, но безопасной для человека. Это происходит благодаря процессу контролируемой диффузии внутри полимерной матрицы, в которую заключён инсектицид. Полимерная матрица представляет собой густую сеть переплетенных цепей, и перметрину необходимо достаточно долгое время, чтобы пройти наружу. Этот процесс ускоряется при повышении температуры, а значит, повышает эффективность защиты, когда одежда надета на человека. Таким образом, полимер работает как микрорезервуар, который выдает инсектицид строго дозированными порциями в течение долгого времени.
Механизм защиты
Помимо химического состава, большую роль играет сама структура ткани, модифицированная полимерами. Клещ не умеет летать или прыгать, он цепляется лапками за проходящего мимо человека.
Волокна одежды обрабатываются так, чтобы на микроуровне создать ворсистую и рыхлую поверхность. Когда клещ попадает на такую ткань, он буквально вязнет в ней. Время контакта с волокнами увеличивается, а значит, полимерные капсулы успевают передать дозу акарицида на лапки насекомого. Молекулы перметрина проникают через хитиновый слой, клещ под воздействием вещества не может закрепиться на ткани и падает.
Безопасность для человека
Если вещество такое стойкое к стиркам и механическим повреждениям, безопасно ли оно для человека?
И снова на помощь приходят полимеры. Поскольку защитное вещество «заперто» внутри полимерной матрицы и прочно удерживается на волокнах, оно практически не контактирует с телом человека напрямую. К тому же перметрин практически не впитывается через кожу человека. Но даже если микроскопические дозы инсектицида попадают в организм, он эффективно с ними справляется. У млекопитающих есть ферменты — эстеразы, которые мгновенно расщепляют молекулу перметрина на безвредные метаболиты. А вот у клещей и других насекомых такие ферменты отсутствуют или работают иначе, что и делает его избирательным ядом.
Важно: несмотря на доказанную безопасность для человека, инсектицидная пропитка представляет риск для здоровья кошек. Наиболее безопасной считается заводская обработка, при которой перметрин или его аналоги жестко зафиксированы внутри полимерной матрицы.
Как ввести добавку в полимер, например в полипропилен?
Разработаны и реализованы технологии ввода инсектицида в виде мастербатчей (смеси наполнителей или функциональных добавок, равномерно распределенных в полимерной смоле-носителе).
Поскольку пиретроиды относительно летучи, при формовании нитей необходимо обеспечить эффективную вентиляцию в рабочих зонах. Кроме того, изделия должны выдерживать несколько стирок без потери эффективности. В процессе испытаний оказалось, что наилучшей стойкостью к стиркам обладает пиретроид бета-цифлутрин.
Использование такой одежды в одном помещении с питомцем допустимо, если исключена возможность её использования животным в качестве подстилки или прямой контакт со слизистыми.
Уход за одеждой
Правильный уход за одеждой с пропиткой направлен на сохранение целостности полимерной матрицы, удерживающей перметрин. Основная задача — минимизировать механическое и химическое разрушение защитного слоя:
- Бережная стирка. Используйте мягкие гели без отбеливателей, которые могут разрушить полимерные цепочки. Не рекомендуется использовать кондиционеры, так как они могут закрыть поры полимерной матрицы и блокировать диффузию инсектицида.
- Отказ от химчистки. Органические растворители, которые используют профессиональные прачечные, являются эффективными растворителями для перметрина.
- Защита от солнца. Перметрин, как и полимер, чувствителен к ультрафиолету. Чтобы инсектицидная эффективность не снижалась, храните вещи в тёмном месте.
Всё о науке в СИБУРе — на сайте.
Познакомиться с работой центра прикладных разработок СИБУР Полилаб, специализациях площадок в городах присутствия, типах исследований и доступном оборудовании можно на платформе. Также на ресурсе доступны вебинары и обучающие курсы.