Разрушение и защита полимерный материалов при эксплуатации в условиях воздействия микроорганизмов

• Автор: Семенов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 273 c. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Современные представления о биоповреждении материалов и изделий техники. Обзор литературы

1.1. Повреждаемые материалы и микроорганизмыдеструкторы

1.2. Процессы взаимодействия материалов с микроорганизмамидеструкторами

1.3. Повышение микробиологической стойкости материалов и изделий

ГЛАВА 2. Общая методика исследований

ГЛАВА 3. Характеристики процессов и особенности повреждения материалов военной техники микроорганизмами в условиях эксплуатации
3.1. Характеристики процессов взаимодействия микроорганизмовдеструкторов с материалами
3.2. Повреждения материалов военной техники, вызываемые микроорганизмами в условиях эксплуатации
Заключение
ГЛАВА 4. Адгезионное взаимодействие микроорганизмов
деструкторов с материалами
4.1. Количественное описание и показатели процесса
4.2. Зависимость адгезии от свойств материала, спор микроскопических грибов и температурновлажностных условий внешней среды
Заключение
ГЛАВА 5. Рост микроорганизмовдеструкторов на материалах
5.1. Количественное описание и показатели процесса
5.2. Зависимость микробиологического ростового процесса от свойств материала, микроорганизма и температурновлажностных условий внешней среды
Заключение
ГЛАВА 6. Изменение свойств материалов под воздействием микроорганизмов
6.1. Изменение свойств материалов, обусловленное физическими процессами
6.1.1. Адсорбция метаболитов микроскопических грибов на поверхности полимерных материалов
6.1.2. Сорбция метаболитов микроорганизмов в объеме
полимера
6.1.3. Десорбция пластификатора из ПВХпластиката
6.1.4. Засорение горючесмазочных материалов биомассой
6.2. Изменение свойств материалов, обусловленное
химическими процессами
6.2.1. Химическая деструкция полимерных материалов иод действием метаболитов микроскопических грибов
6.2.2. Электрохимическая коррозия стали Ст.З и алюминиевого сплава Д при контакте с микроорганизмами
Заключение
ГЛАВА 7. Защита материалов и изделий военной техники от микробиологического повреждения. Реализация результатов исследования
7.1. Методики исследования микробиологической стойкости материалов и изделий
7.1.1. Выявление микробиологических повреждений военной техники
7.1.2. Определение количественных показателей микробиологической стойкости материалов и эффективности 2 средств защиты
7.1.3. База данных о микробиологических повреждениях
военной техники. Коллекция микроорганизмовдеструкторов
7.2. Математическое моделирование и прогнозирование
процесса микробиологического повреждения материалов
7.2.1. Экстраполяция имеющейся информации о процессе
7.2.2. Математическое моделирование процесса
7.3. Методы и средства защиты изделий от микробиологических повреждений
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Все эти виды осаждения характеризуются соотношением между количеством спор, присутствующих в воздушном слое толщиной в I см над поверхностью, и их количеством, осевшим на данную поверхность. В исследованиях обычно используют какуюлибо стандартную поверхность обычно поверхность стекла, на которую, как правило, наносят питательную для микроорганизмов среду. Подсчет уловленных поверхностью спор производится известными микробиологическими методами 6. Взаимодействие микроорганизмов с материалом начинает проявляться в непосредственной близости от его поверхности на расстоянии порядка сотен ангстрем и приводит к прикреплению клеток к материалу 9,0. Эту стадию процесса биоповреждения в литературе обозначают различными терминами сорбция, адсорбция, адгезия, закрепление, поглощение, прилипание и др. В то же время, с точки зрения современной физической и коллоидной химии поглощение микробных клеток спор твердыми материалами можно рассматривать, как процесс адгезии 1,2. Согласно упомянутым представлениям две поверхности могут считаться адгезированными, когда требуется какаялибо работа для разделения их до первоначатьного состояния. Имеющиеся данные позволяют рассматривать процесс адгезии микроорганизмов как необходимое условие и первый этап собственно повреждения материала. В 9 показано, что разрушение стекла бактериями происходит именно в местах их прикрепления к поверхности. Также показано 3. Процессы микробной адгезии рассматриваются в медицинской микробиологии, вирусологии, экологии, почвоведении микробиология почв. Исследования посвящены, в основном, взаимодействию бактерий с различными субстратами в водных средах. Наиболее подробно вопросы микробной адгезии рассмотрены в монографии 9, а также в ряде статей 6. Достаточно полно разработаны физикохимические представления и методология исследования адгезии мелкодисперсных частиц пыли, порошков небиологической природы 1,2. Адгезионное взаимодействие определяется свойствами контактирующих объектов и окружающей среды. Повехность микробных клеток имеет сложную морфологию выступы, нити, выросты. Отмечается большая мозаичность строения ее внешнего слоя. Он содержит гидрофильные и гидрофобные участки, самые разнообразные функциональные группы, области с положительным и отрицательным электрическим зарядом 6. В процессе контакта, приспосабливаясь к субстату, клетка способна видоизменяться, формируя адгезионные вещества, в том числе и внеклеточные. Адгезионные функции установлены у продуцируемых клетками гетероиолисахаридов, мукополисахаридов, некоторых липидов 9. Исследования внешнего слоя плазматической мембраны клеток амебы ii ii показали, что при агрегации организмов существенную роль играют лектины. Адгезия микроорганизмов как и мелкодисперсных частиц небиологической природы, может обуславливаться молекулярными, химическими, капиллярными и электрическими силами 2,9. Обычно процесс адгезии рассматривают состоящим из двух стадий. В начальный период контакта первая стадия, характеризующийся сравнительно слабым прикреплением клетки к поверхности, определяющую роль играют силы физической природы. Затем вторая стадия их характер может меняться за счет появления химической составляющей. Известны количественные описания адгезионного взаимодействия отдельных систем микроорганизмматериал, устанавливающие взаимосвязь числа клеток на субстрате материале с их концентрацией в окружающей среде 1. Для анализа успешно используются представления физической и коллоидной химии. Адгезию обычно характеризуют количеством клеток, прикрепившихся к единице поверхности, и силой, необходимой для удаления этих клеток. Экспериментальные методики основаны, как правило, на двух обязательных этапах работ. Это непосредственный подсчет микробных клеток, проводимый различными методами микроскогшрования световое, люминесцентное, электронное, и воздействие на адгезионную пару силового поля способом наклона поверхности образцов, центрифугирования, вибрационного обрыва и др. Силы адгезии однородных мелкодисперсных частиц к данной поверхности при одних и тех же условиях испытаний не одинаковы по величине 9,2. Поэтому в качестве характеристики силы адгезии таких частиц используют так называемое число адгезии.