Neue Antifouling-Beschichtung auf der Basis von hydrophobem kationischem Biozid modifiziertem Alkydlack
Forschende fanden heraus, dass die Modifizierung von alkydbasierten Farben mit dem hydrophoben kationischen Biozid PyrC12-DBS zu einer signifikanten Erhöhung der Benetzbarkeit der Beschichtung führt. Die Ergebnisse von Rasterelektronenmikroskopie- (SEM) und energiedispersiver Röntgenspektroskopie- (EDX) Studien deuten auf eine hohe Homogenität der modifizierten Beschichtungen hin. Infrarotspektroskopische Analysen zeigten Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Estergruppen des Alkydharzes und den Pyridiniumkationen des PyrC12-DBS.
Ein neues, mit Wasser nicht mischbares kationisches Biozid, 1-Dodecylpyridiniumdodecylbenzolsulfonat (PyrC12-DBS), wurde synthetisiert und als potenzielles Antifoulingmittel für handelsübliche Alkydfarbe PP-115 (Ukraine) getestet. Die modifizierten PP-115/PyrC12-DBS-Beschichtungen, die 8 % und 16 % (w/w) PyrC12-DBS enthalten, wurden durch direktes Auflösen des kationischen Biozids in der PP-115-Farbe hergestellt. Nach der Lackierung der Edelstahlstäbe wurde festgestellt, dass die Oberflächenbenetzbarkeit der Beschichtung durch die Modifizierung mit dem kationischen Biozid deutlich erhöht wurde. Die Ergebnisse der Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) zeigen eine hohe Homogenität der modifizierten Beschichtungen. Die Infrarotanalyse zeigte Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Estergruppen des Alkydharzes und den Pyridiniumkationen von PyrC12-DBS.
Die weichmachende Wirkung des kationischen Biozids auf das Alkydbindemittel wurde auch durch eine Differential-Scanning-Kalorimetrie-Analyse nachgewiesen. Den spektrophotometrischen Analysedaten zufolge weist PyrC12-DBS eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen das Auslaugen aus Schutzbeschichtungen in Wasser auf. Die Antibiofilm-Effizienz von PyrC12-DBS wurde anhand der Fähigkeit von zwei biofilmbildenden Modellstämmen, nämlich Staphylococcus aureus ATCC 25923 und Pseudomonas aeruginosa PA01, bewertet, auf der mit modifizierter Alkydfarbe beschichteten Oberfläche anhaftende Biofilme zu bilden. Für PP-115/PyrC12-DBS (16%) Beschichtungen wurde ein signifikanter Rückgang der metabolischen Aktivität des Biofilms sowie der Zellbiomasse festgestellt. Die Antifouling-Aktivität wurde bewertet, indem die Versuchssubstrate 143 Tage lang in Süßwasser (Fluss Dnipro) ausgesetzt wurden. Die Oberfläche von PP-115/PyrC12-DBS (16%) Beschichtungen zeigte eine fast 13-fache Reduzierung der von Dreissenidae-Muscheln gebildeten Gesamtbiomasse im Vergleich zu Kontrollsubstraten. Insgesamt deuten die gewonnenen Daten darauf hin, dass die kontaktaktiven Schutzbeschichtungen auf der Grundlage einer wasserunlöslichen Polymermatrix und eines wasserunlöslichen kationischen Biozids dem Biofouling bei relativ hohem Biozidgehalt wirksam widerstehen können.
Die Studie wurde im Journal of Coatings Technology and Research, Band 21, Ausgabe 1, 03. Januar 2024 veröffentlicht.
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