АНИОННЫЙ ЛАТЕКС В КАЧЕСТВЕ НОСИТЕЛЯ ДЛЯ БИОАКТИВНЫХ ИНГРЕДИЕНТОВ И СПОСОБЫ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
ANIONIC LATEX AS CARRIER FOR BIOACTIVE INGREDIENTS AND METHODS OF PRODUCING AND USING SAID LATEX

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области полимерных материалов, которые можно использовать в сочетании с широким кругом подложек, таких как текстильные материалы, металл, целлюлозные материалы, пластмассы и т.п., и к области биоактивных/антимикробных средств, таких как антибактериальные и противогрибковые материалы.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Нанесение латексных полимерных покрытий на твердые подложки давно используют для придания определенных полезных свойств подложкам, таких как гидрофобность, прочность, адгезивные свойства, совместимость и т.п. В зависимости от выбора исходных мономеров, поверхностно-активных веществ, условий эмульсионной полимеризации и других параметров можно создать нанесенные полимеры, несущие анионный, катионный или амфотерный заряд, т.е. особенность, которая непосредственно влияет на эффективность покрытия. Кроме того, полученный латексный полимер можно смешивать с рядом других функциональных материалов для придания дополнительных или повышенных качеств конечному кроющему материалу.
В ряде применений латексные полимеры можно смешивать с композициями, содержащими биоактивные соединения, проявляющими антимикробную активность, для создания латексной композиции, которую можно применять в жестких внешних условиях, где особенно необходимы антимикробные свойства. Эти антимикробные компоненты обычно применяют в относительно малых количествах в качестве ингредиентов рецептур, которые добавляют после получения полимера. Хотя такие смеси являются полезными, остаются многие практические аспекты, заключающиеся в попытках повысить или регулировать степень противомикробной защиты, которую могут создавать эти композиции. Например, такие композиции и способы часто не способны предоставить длительную защиту подложек или материалов, в которых их применяют, особенно в их противогрибковых свойствах. Необходимы также способы повышения или более тонкого регулирования антимикробных свойств. Проблемы регулирования, связанные с внедрением нового антимикробного материала, а именно полимера, могут быть значительными. Более того, попытки продления или расширения эффективности антимикробных свойств остаются безуспешными.
Поэтому для придания антимикробной активности латексным полимерам и для ее повышения у них, а также у покрытий и изделий, изготовленных из них, требуются новые способы и подходы. Кроме того, необходимы способы более тонкого регулирования антимикробной активности таких материалов, включая подходы, расширяющие эффективность их биологической активности.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к новым способам и подходам, применяемым для включения в латекс биоактивных или антимикробных ингредиентов, таких как антибактериальные и противогрибковые средства, для того чтобы антимикробные свойства латекса можно было повышать и регулировать. Настоящее изобретение также относится к новым типам биологически активных анионных полимерных латексных материалов. В одном аспекте, настоящее изобретение предоставляет способ для включения антимикробных ингредиентов в латекс в процессе эмульсионной полимеризации. Прежде антимикробные средства добавляли к латексу после процесса полимеризации и в относительно малых количествах в качестве консервантов для латексного продукта или при конечном применении, например, в качестве красок. Настоящее изобретение позволяет применять более высокие концентрации широкого круга биоактивных ингредиентов, включая высокогидрофобные биоактивные ингредиенты, которые могут быть легко включены в латексы, так что получаемые в результате этого латексные частицы функционируют в качестве носителей для активных ингредиентов. Адекватное включение активного ингредиента, проведенное таким образом, может обеспечить существенно гомогенное распределение этих добавок и привести к повышению качества и стабильности по сравнению с дисперсиями, приготовленными заранее.
В одном аспекте настоящего изобретения эмульсионную полимеризацию проводят так, чтобы биоактивные вещества включались в полимер в процессе полимеризации, обычно посредством растворения биоактивного компонента в потоке мономера. При этом биоактивные вещества могут быть хотя бы частично инкапсулированными внутри полимерной матрицы латекса. Одним из преимуществ, предоставляемых настоящим способом, является возможность включения или инкапсулирования больших количеств биоактивных ингредиентов, включая гидрофобные компоненты, без значительного разрушения биоактивного вещества. В другом аспекте, настоящее изобретение также предоставляет регулируемую антимикробную систему, основанную на анионном латексе, которая функционирует как некоторый тип носителя по меньшей мере для одного биоактивного ингредиента и, необязательно, дополнительно включает другую биоактивную добавку, которая может быть смешана с латексами, раскрытыми в настоящем описании. Таким образом, эти латексы могут иметь многофункциональное назначение, такое как предоставление способности связывания, упрочнения и диспергирования, в дополнение к роли носителя для активного функционального ингредиента и, необязательно, к роли одного из компонентов смешанной антимикробной композиции.
В одном аспекте, вследствие того, что биоактивные ингредиенты обычно включают в латексы в процессе эмульсионной полимеризации, эти биоактивные компоненты могут быть по меньшей мере частично инкапсулированными внутри полимерной матрицы латекса. В другом аспекте биоактивные компоненты могут быть существенно инкапсулированными в полимерную матрицу латекса. Без связи с какой-либо теорией, полагают, что, доставляя активный ингредиент к желаемой цели конечного применения, латексный полимер с инкапсулированными биоактивными ингредиентами может предоставить устойчивое и контролируемое воздействие биоактивных ингредиентов на среду, в которой их применяют, тем самым предоставляя более длительную и более эффективную защиту продукта или способа применения. Кроме того, вследствие того, что биоактивные анионные латексы можно получать существующими способами эмульсионной полимеризации, эти способы полимеризации преимущественно позволяют получать полимеры с высокой молекулярной массой.
В следующем аспекте способы, раскрытые в настоящем описании, также предоставляют возможность регулировать антимикробные свойства, используя сочетание различных способов применения антимикробного средства. Например, продукту могут быть приданы узкоспециализированные антимикробные свойства как посредством включения биоактивного ингредиента в латекс в процессе эмульсионной полимеризации, так и посредством комбинирования полученного латексного продукта с тем же самым или по меньшей мере одним другим биоактивным компонентом в смеси. Этот подход позволяет проводить отбор и регулирование антимикробных свойств, применяя полимер, добавку, или и то и другое, соответственно обстоятельствам и требуемой эффективности.
В еще одном аспекте технические способы, раскрытые в настоящем описании, могут предоставить возможность инкапсулировать большие количества активного ингредиента в латексную композицию, чем это достигалось стандартными способами. Например, антимикробные компоненты обычно применяют в относительно малых количествах как ингредиенты рецептуры уже после получения латексного полимера, и такие биологически активные вещества обычно применяют в концентрациях, достигающих примерно 1000-2000 частей на миллион. В отличие от этого, антимикробный компонент латексной композиции согласно настоящему изобретению можно применять в концентрациях, составляющих примерно 40% по массе, в расчете на общую массу мономера. В этом аспекте настоящее изобретение может предоставить стабильные концентрированные дисперсии, которые можно применять непосредственно или в качестве добавки, или может предоставить концентрированные дисперсии, которые можно разбавлять и добавлять к другим системам, которым требуется антимикробная защита. Высокие концентрации антимикробного компонента обеспечивают гибкость системы и гарантируют применимость этих латексных композиций в качестве концентратов, а также в неконцентрированной форме.
Хотя способы, раскрытые в настоящем описании, можно применять к любому биоактивному агенту, требуемому конкретным способом конечного применения, настоящее раскрытие прежде всего предназначено для обеспечения или повышения антимикробных свойств латекса, подложки или конкретного конечного продукта. Соответствующая антимикробная активность может включать антибактериальную активность, противогрибковую активность, противовирусную активность, противопаразитную активности или их любое сочетание, в зависимости от конкретного выбора биоактивных средств. Используемый в настоящем документе термин «биоактивный» компонент, агент или ингредиент применяется взаимозаменяемо с термином «антимикробный» компонент, агент или ингредиент.
В другом аспекте настоящее изобретение предоставляет биоактивный анионный полимерный латекс, включающий в себя:
a) латексный полимер, содержащий продукт полимеризации i) по меньшей мере одного этиленового ненасыщенного первого мономера; и ii) необязательно, по меньшей мере одного этиленового ненасыщенного второго мономера, который является анионным или предшественником аниона;
b) по меньшей мере один биоактивный компонент, по меньшей мере частично инкапсулированный в латексном полимере; и
c) необязательно, по меньшей мере один стерически объемный компонент, включенный в латексный полимер.
Хотя представленные латексы согласно настоящему раскрытию являются анионными по природе, это не означает, что анионный заряд этих латексов обязательно придан им мономером, который является анионным или предшественником аниона, т.е. анионным мономером. Например, анионный инициатор или анионное поверхностно-активное вещество, которые могут быть полимеризуемыми или неполимеризуемыми, могут быть использованы для введения анионного заряда в латексы согласно настоящему изобретению. Соответственно, в данном аспекте этот по меньшей мере один этиленовый ненасыщенный второй мономер, который является анионным или предшественником аниона, описан в качестве необязательной особенности биоактивного анионного полимерного латекса.
Когда в качестве первого мономерного компонента применяют более одного этиленового ненасыщенного первого мономера, тогда каждый из этих первых мономеров выбирают независимо. Аналогичным образом, когда в качестве второго мономерного компонента применяют более одного этиленового ненасыщенного второго мономера, который является анионным или предшественником аниона, называемого в настоящем документе «анионным» мономером, тогда каждый из этих вторых мономеров выбирают независимо. В настоящем изобретении можно применять широкий диапазон массовых процентных концентраций по меньшей мере одного первого мономера и по меньшей мере одного второго мономера. Например, латекс может содержать от примерно 0,01% до 100% по массе этиленового ненасыщенного первого мономера, в расчете на общую массу мономера, и латекс может содержать от 0% до примерно 99,99% по массе этиленового ненасыщенного второго мономера, который является анионным или предшественником аниона, в расчете на общую массу мономера.
Кроме того, латексы согласно настоящему изобретению могут также содержать стерически объемный компонент, который включен в анионный полимерный латекс для стерической стабилизации этого латекса. Эти стерически объемные компоненты могут включать, без ограничения на них, мономеры, полимеры и их смеси, как описано ниже. Таким образом, мономер может быть включенным в качестве сомономера, который может быть присоединенным к главной цепи анионного полимера или составлять ее часть, примеры чего включают алкоксилированный этиленовый ненасыщенный третий мономер. Полимер может быть включенным посредством адсорбции или может быть привитым на поверхность латекса, примеры чего включают поливиниловый спирт.
Хотя этот по меньшей мере один стерически объемный компонент, включенный в латексный полимер, является необязательным компонентом, настоящее изобретение также предоставляет для применения широкий диапазон количеств и концентраций этого компонента. Так, как будет понятно квалифицированному специалисту, в биоактивных анионных полимерных латексах, которые не включают в себя по меньшей мере один стерически объемный компонент, стабильность латекса может быть повышена посредством увеличения относительной доли анионного второго мономера, изменения количества и типа применяемого инициатора, добавления поверхностно-активных веществ, таких как неионные или анионные поверхностно-активные вещества и т.п., или сочетания таких способов. В присутствии по меньшей мере одного стерически объемного компонента можно снизить относительную долю анионного второго мономера и/или исключить поверхностно-активные вещества.
В еще одном другом аспекте настоящее изобретение предоставляет способ получения биоактивного анионного полимерного латекса, включающий проведение эмульсионной полимеризации водной композиции, содержащей, в любое время в течение этой эмульсионной полимеризации,
а) по меньшей мере один этиленовый ненасыщенный первый мономер;
b) необязательно, по меньшей мере один этиленовый ненасыщенный второй мономер, который является анионным или предшественником аниона;
c) по меньшей мере одно анионное поверхностно-активное вещество;
d) по меньшей мере один биоактивный компонент;
e) по меньшей мере один свободно-радикальный инициатор;
f) необязательно, по меньшей мере один стерически объемный этиленовый ненасыщенный третий мономер;
г) необязательно, по меньшей мере один стерически объемный полимер; и
h) необязательно, по меньшей мере одно неионное поверхностно-активное вещество.
В этом аспекте, вследствие того, что анионные латексы согласно настоящему изобретению несут суммарный отрицательный заряд, в тех случаях, когда анионный латекс получают в отсутствие необязательного второго анионного мономера, общий отрицательный заряд латекса может быть придан этому латексу свободно-радикальным инициатором, анионным поверхностно-активным веществом, анионным стерически объемным компонентом или любой их комбинацией.
В одном аспекте настоящего изобретения по меньшей мере один биоактивный компонент может быть растворенным во вводимом мономере в любое время в процессе эмульсионной полимеризации. Кроме того, в другом аспекте, компоненты водной композиции и по меньшей мере один биоактивный компонент могут быть предоставлены в виде дисперсии до инициации эмульсионной полимеризации. Таким образом, настоящее изобретение предусматривает периодические процессы, в которых по меньшей мере один биоактивный компонент присутствует на стадии затравки. В этом аспекте, эмульсионную полимеризацию инициируют тогда, когда все компоненты композиции, включая по меньшей мере один биоактивный компонент, присутствуют со времени инициации. Кроме того, настоящее изобретение также предусматривает полунепрерывные процессы, в которых эмульсионную полимеризацию инициируют в то время, когда все компоненты композиции не присутствуют со времени инициации, но некоторые из них добавляют в различные моменты времени после инициации полимеризации. В этом аспекте, например, по меньшей мере один биоактивный компонент может быть добавлен в любое время после стадии затравки. В другом аспекте, например, любой другой компонент или комбинация компонентов, указанных выше, могут быть добавлены в любое время после стадии затравки, за исключением той части общего количества любого компонента, которая требуется для инициации и развития эмульсионной полимеризации. Таким образом, биоактивный анионный латекс, предоставленный в настоящем изобретении, можно получать, применяя любые варианты периодических или полунепрерывных процессов.
В одном аспекте, биоактивные латексы согласно настоящему изобретению можно предоставлять или применять в виде покрытий, которые могут быть использованы для медицинских имплантов, включая искусственные шаровые шарнирные суставы, штифты, стенты, зубные импланты, мандрены, винты, катетеры и т.п. Такие покрытия можно также предоставлять на неспециализированных поверхностях, таких как змеевики в устройствах для кондиционирования воздуха, воздушные фильтры, трубы, кровельные материалы, объекты ванных комнат, кухонные объекты и т.п. Такие покрытия могут предотвращать заражение микробами, такими как бактерии или плесень, в транспортных средствах и жилых помещениях, больницах и других зданиях. Другими примерами применения получаемых продуктов является их применение в качестве водных дисперсий или непосредственно в порошковой форме, например, для стерилизации контуров охлаждающей воды, или для непрямого применения, например, в качестве добавок в краски и другие поверхностные покрытия.
Эти и другие особенности, аспекты, варианты осуществления и преимущества настоящего изобретения станут очевидными после рассмотрения нижеследующего подробного описания изобретения. Следует, однако, понимать, что эти аспекты, варианты осуществления и примеры представлены только для иллюстрации и их ни в коем случае не следует понимать как устанавливающие ограничения на его объем.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение предоставляет новые латексные полимерные материалы, которые можно применять в сочетании с широким кругом подложек, таких как текстильные материалы, металл, целлюлозные материалы, пластмассы и т.п., в которых полимерные материалы включают биоактивные компоненты, включенные в латексный полимер. Настоящее изобретение также предоставляет новые способы и процессы, которые позволяют включать высокие концентрации активного ингредиента, такого как противогрибковые средства, во время эмульсионной полимеризации. В одном аспекте, например, описанный процесс можно применять для включения от примерно 0,01% до примерно 40%, в расчете на общую массу мономера («чнс», или частей на сто частей мономера), существенно гидрофобного биоактивного ингредиента в течение эмульсионной полимеризации. Хотя биоактивный ингредиент можно вводить на любой стадии в течение процесса полимеризации, включая очень ранние, относящиеся к стадии формирования затравки, в одном аспекте биоактивный компонент или добавку (биодобавку) можно добавлять в течение более поздних стадий процесса полимеризации, например, когда в реактор полимеризации введено от примерно 30% до примерно 90% мономера.
Применимые биоактивные добавки могут быть твердыми веществами, жидкостями или их комбинациями. Многие из биоактивных добавок, применимых в настоящем изобретении, являются существенно нерастворимыми в воде или имеют ограниченную растворимость в воде. В этом аспекте, типичное нерастворимое в воде гидрофобное биоактивное вещество может быть растворимым по меньшей мере в одном из мономеров, применяемых в эмульсионной полимеризации. Так, типичный гидрофобный биоактивный ингредиент можно вводить в реактор полимеризации посредством его существенного или частичного растворения в мономере, вводимом в соответствующее время. Поэтому типичные ингредиенты, выбираемые для придания антимикробных свойств, будут растворимыми в мономерах, которые применяют для получения полимерного латекса. В другом аспекте, биоактивные добавки, применимые в настоящем изобретении, могут быть также существенно водорастворимыми, примеры чего включают о-фенилфенат (депротонированный о-фенилфенол) и аналогичные вещества. В этом аспекте нет необходимости в том, чтобы гидрофильная биоактивная добавка была растворимой в любом мономере, подлежащем полимеризации.
В другом аспекте нет необходимости в том, чтобы антимикробные ингредиенты были растворимыми по меньшей мере в одном из применяемых мономеров, поскольку эти ингредиенты можно также добавлять в виде предварительно полученной дисперсии в воде. В этом аспекте, дисперсии можно приготовить, наряду с другими способами, используя относительно концентрированное количество добавки и проводя диспергирование с использованием поверхностно-активных веществ, дисперсантов и т.п., и обычно применяя смешивающее устройство, такое как высокоскоростной смеситель, гомогенизатор, смеситель Эппенбаха и аналогичные устройства. В таком случае для доставки соответствующего количества активного ингредиента в латекс эту дисперсию можно вводить в реактор.
В одном аспекте настоящее изобретение охватывает биоактивный анионный полимерный латекс, содержащий:
a) латексный полимер, содержащий продукт полимеризации: i) по меньшей мере одного этиленового ненасыщенного первого мономера; ii) необязательно, по меньшей мере одного этиленового ненасыщенного второго мономера, который является анионным или предшественником аниона;
b) по меньшей мере один биоактивный компонент, по меньшей мере частично инкапсулированный в латексном полимере; и
c) необязательно, по меньшей мере один стерически объемный компонент, включенный в латексный полимер.
Как указано в настоящем документе, этот по меньшей мере один стерически объемный компонент, включенный в латексный полимер, может быть независимо выбранным из по меньшей мере одного стерически объемного этиленового ненасыщенного третьего мономера, по меньшей мере одного стерически объемного полимера или их любой комбинации. Каждый из этих компонентов, как и необязательные или дополнительные компоненты, учтен в настоящем документе.
В другом аспекте настоящее изобретение также охватывает способ получения биоактивного анионного полимерного латекса, включающий проведение эмульсионной полимеризации водной композиции, содержащей, в любое время в течение этой эмульсионной полимеризации:
a) по меньшей мере один этиленовый ненасыщенный первый мономер;
b) необязательно, по меньшей мере один этиленовый ненасыщенный второй мономер, который является анионным или предшественником аниона;
c) по меньшей мере одно анионное поверхностно-активное вещество;
d) по меньшей мере один биоактивный компонент;
e) по меньшей мере один свободно-радикальный инициатор;
f) не обязательно, по меньшей мере один стерически объемный этиленовый ненасыщенный третий мономер;
г) не обязательно, по меньшей мере один стерически объемный полимер;
h) не обязательно, по меньшей мере одно неионное поверхностно-активное вещество.
В еще одном другом аспекте, настоящее изобретение предоставляет способ получения биоактивного анионного полимерного латекса, включающий в себя:
a) предоставление водной композиции, содержащей:
i) по меньшей мере один этиленовый ненасыщенный первый мономер;
ii) необязательно, по меньшей мере один этиленовый ненасыщенный второй мономер, который является анионным или предшественником аниона;
iii) по меньшей мере одно анионное поверхностно-активное вещество;
iv) необязательно, по меньшей мере один стерически объемный этиленовый ненасыщенный третий мономер;
v) по меньшей мере один свободно-радикальный инициатор; и
vi) необязательно, по меньшей мере одно неионное поверхностно-активное вещество;
b) инициацию эмульсионной полимеризации этой композиции; и
c) добавление по меньшей мере одного биоактивного компонента в процессе эмульсионной полимеризации.
В этом аспекте для получения биоактивного анионного полимерного латекса обычно применяют по меньшей мере одно анионное поверхностно-активное вещество. Это применяемое по меньшей мере одно анионное поверхностно-активное вещество может быть в форме анионного поверхностно-активного вещества, которое не входит в состав этиленового ненасыщенного второго мономера, или это по меньшей мере одно анионное поверхностно-активное вещество может быть этиленовым ненасыщенным вторым мономером, который является анионным или предшественником аниона. В последнем случае, этот второй мономер, который является анионным или предшественником аниона, функционирует одновременно как этиленовый ненасыщенный второй мономер и как анионное поверхностно-активное вещество. В любом случае, когда анионный латекс получают в отсутствие необязательного второго анионного мономера, общий негативный заряд латекса может быть придан этому латексу свободно-радикальным инициатором, анионным поверхностно-активным веществом, анионным стерически объемным компонентом или их любой комбинацией.
Многие соединения и виды, которые можно применять в качестве этиленовых ненасыщенных первых мономеров и стерически объемных компонентов раскрыты в европейском патенте под номером EP 1109845 и в соответствующей опубликованной патентной заявке PCT WO 00/8008077, каждое раскрытие которой включено в настоящий документ посредством ссылки во всей полноте.
Этиленовые ненасыщенные первые мономеры
В латексе согласно настоящему изобретению можно применять различные этиленовые ненасыщенные первые мономеры. Примеры подходящих первых мономеров можно найти хотя бы в патенте США № 5830934, публикациях патентных заявок США №№ 2005/0065284 и 2005/0003163, европейском патенте EP 1109845, все относятся к группе Krishnan et al., причем раскрытие каждого из этих документов во всей полноте включено в настоящее описание в качестве ссылки. В этом аспекте примеры таких мономеров включают, но не ограничиваются ими, виниловые ароматические мономеры, галогенированные или негалогенированные олефиновые мономеры, алифатические сопряженные диеновые мономеры, неароматические ненасыщенные моно- и дикарбоксильные сложноэфирные мономеры, ненасыщенные алкоксилированные сложные моно- и диэфирные мономеры, ненасыщенные сложные диэфиры кислотно-ангидридного мономера, азот-содержащие мономеры, нитрил-содержащие мономеры, циклические и ациклические аминосодержащие мономеры, разветвленные или неразветвленные алкилвиниловые сложноэфирные мономеры, арилвиниловые сложноэфирные мономеры, галогенированные или негалогенированные алкил-(мет)акрилатные мономеры, галогенированные или негалогенированные арил-(мет)акрилатные мономеры, виниловые сложные эфиры карбоновых кислот, алкениловые сложные эфиры уксусной кислоты, алкениловые сложные эфиры карбоновых кислот, винилгалид, винилиденгалид или их любую комбинацию, любой из которых имеет до 20 атомов углерода. Так, этиленовый ненасыщенный первый мономер выбирают из мономера, не являющегося анионным и предшественником аниона в условиях реакционных и рабочих процедур. Авторы настоящего изобретения намерены раскрыть акрилатные и метакрилатные фрагменты, когда каждый фрагмент раскрыт в подходящем мономере. Таким образом, раскрытие того, что акрилатный мономер является подходящим этиленовым ненасыщенным первым мономером, также охватывает раскрытие того, что соответствующий метакрилатный мономер также является подходящим первым мономером. Аббревиатуру «(мет)акрилат» можно использовать для представления такого раскрытия.
3
8
3
8
3
8
3
8
3
8
3
8
Много различных этиленовых ненасыщенных первых мономеров можно применять в получении биоактивных латексов согласно настоящему изобретению. В одном аспекте подходящие примеры этиленовых ненасыщенных первых мономеров включают, но не ограничиваются ими, стирол, пара-метилстирол, хлорметилстирол, винилтолуол, этилен, бутадиен, метил-(мет)акрилат, этил-(мет)акрилат, пропил-(мет)акрилат, бутил-(мет)акрилат, пентил-(мет)акрилат, глицидил-(мет)акрилат, изодецил-(мет)акрилат, лаурил-(мет)акрилат, (мет)акрилонитрил, (мет)акриламид, N-метилол-(мет)акриламид, N-(изобутоксиметил)(мет)акриламид, винилнеодеканоат, винилверсатат, винилацетат, C-C-алкилвиниловые простые эфиры, C-C-алкоксивиниловые простые эфиры, винилхлорид, винилиденхлорид, винилфторид, винилиденфторид, трифторэтилен, тетрафторэтилен, хлортрифторэтилен, гексафторпропилен, хлортрифторэтилен, перфторбутилэтилен, перфторированные C-C-альфа-олефины, фторированные C-C-алкилвиниловые простые эфиры, перфторированные C-C-алкилвиниловые простые эфиры, перфторированные C-C-алкоксивиниловые простые эфиры и т.п. или их любую комбинацию. Таким образом, галогенированные аналоги подходящих этиленовых незамещенных первых мономеров охвачены этим раскрытием, и авторы настоящего изобретения намерены раскрыть любые и все подходящие галоген-замещенные аналоги и производные этих мономеров, включая фтор-замещенные аналоги, хлор-замещенные аналоги, бром-замещенные аналоги и йод-замещенные аналоги. Термин «галоген-замещенный» означает включение частично галоген-замещенных и пергалоген-замещенных, в которых любые галогеновые заместители могут быть теми же или могут быть различными. Также и в этом аспекте авторы настоящего изобретения намерены раскрыть акрилатные и метакрилатные фрагменты, когда каждый фрагмент раскрыт в подходящем мономере.
В другом аспекте этиленовый ненасыщенный первый мономер может быть галогенированным или негалогенированным. Аналогичным образом, этиленовый ненасыщенный первый мономер может быть фторированным или нефторированным. Например, можно применять фторированные аналоги алкилакрилатов или метакрилатов, а также нефторированные соединения. Этиленовый ненасыщенный первый мономер может также быть хлорированным или нехлорированным. Этиленовый ненасыщенный первый мономер может также быть бромированным или небромированным. Этиленовый ненасыщенный первый мономер может также быть йодированным или нейодированным. Например, можно применять фторированные аналоги алкилакрилатов или метакрилатов, а также нефторированные соединения.
В еще одном другом аспекте настоящего изобретения латексы, предоставленные в настоящем изобретении, могут содержать от примерно 0,01% до 100% по массе этиленового ненасыщенного первого мономера, в расчете на общую массу мономера. В этом аспекте латекс согласно настоящему изобретению может также содержать от примерно 0,1% до примерно 99,9%, от примерно 1% до примерно 99%, от примерно 5% до примерно 98%, от примерно 10% до примерно 95%, от примерно 25% до примерно 92%, от примерно 35% до примерно 90%, от примерно 50% до примерно 87% или от примерно 65% до примерно 85% по массе этиленового ненасыщенного первого мономера, в расчете на общую массу мономера. В этом аспекте авторы настоящего изобретения намерены раскрыть индивидуально каждое возможное число, которое могло бы быть разумно охваченным такими диапазонами, а также поддиапазонами и комбинациями поддиапазонов, охваченными ими. Подходящие диапазоны массы этого по меньшей мере одного этиленового ненасыщенного первого мономера являются функцией конструктивных свойств и предназначенной области применения материала, как должно быть понятно квалифицированному специалисту.
Необязательные этиленовые ненасыщенные анионные вторые мономеры
В еще одном другом аспекте латексный полимер согласно настоящему изобретению также содержит продукт полимеризации по меньшей мере одного этиленового ненасыщенного второго мономера, который является анионным или предшественником аниона. Как предоставлено в настоящем изобретении, этот по меньшей мере один этиленовый ненасыщенный второй мономер может быть коллективно обозначен термином «анионный мономер», т.е. любым мономером, который обладает или может быть сделан обладающим отрицательным зарядом. В одном аспекте этот отрицательный заряд может быть придан в результате гидролиза и образования кислотной функциональной группы, которая легко депротонируется, или посредством другой реакции, известной специалисту с обычной квалификацией, в результате которой образуется отрицательно заряженный фрагмент. Такая реакция, например реакция гидролиза, может иметь место на любой стадии в процессе эмульсионной полимеризации, как, например, в мономерном компоненте, в олигомере, в конечном полимере или в их любой комбинации. В другом аспекте отрицательный заряд может происходить из предварительно образованной кислотной или солевой функциональной группы в мономерном компоненте, применяемом для получения латексного полимера. Анионный мономер обычно включается в латексный полимер благодаря наличию его этиленовой ненасыщенности.
Примеры подходящих анионных мономеров можно найти хотя бы в публикациях патентных заявок США №№ 2005/0065284 и 2005/0003163 группы Krishnan et al. В этом аспекте примеры подходящих анионных мономеров включают, но не ограничиваются ими, мономер, основанный на сложном полуэфире ненасыщенной мономерной дикарбоновой кислоты, мономерную ненасыщенную моно- или дикарбоновую кислоту, сульфат-содержащий мономер, сульфонат-содержащий мономер, фосфат-содержащий мономер, ненасыщенный ангидрид, сложный моноэфир ангидрида кислоты или их любые комбинации, каждый из которых имеет до 20 атомов углерода. Когда в качестве анионного мономерного компонента применяют более одного этиленового ненасыщенного второго мономера, каждый анионный мономер выбирают независимо.
Кроме того, подходящие примеры этиленовых ненасыщенных анионных мономеров, которые можно применять в латексе согласно настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются ими, (мет)акриловую кислоту, малеиновую кислоту, малеиновый ангидрид, 2-сульфоэтил-(мет)акрилат, стиролсульфонат, 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоту, монометилмалеат, итаконовую кислоту, итаконовый ангидрид, фумаровую кислоту или их любую комбинацию.
Как описано для первых мономеров, галогенированные аналоги подходящих этиленовых незамещенных вторых мономеров также охвачены этим раскрытием, и авторы настоящего изобретения намерены раскрыть любые и все подходящие галоген-замещенные аналоги или производные этих мономеров, включая фтор-замещенные аналоги, хлор-замещенные аналоги, бром-замещенные аналоги и йод-замещенные аналоги. Термин «галоген-замещенный» означает включение частично галоген-замещенных и пергалоген-замещенных, в которых любые галогенные заместители могут быть одними и теми же или различными. Также и в этом аспекте авторы настоящего изобретения намерены раскрыть акрилатные и метакрилатные фрагменты, когда каждый фрагмент раскрыт в подходящем мономере.
В следующем аспекте латексный полимер согласно настоящему изобретению может содержать от 0 до примерно 99,99% по массе этиленового ненасыщенного второго мономера, который является анионным или предшественником аниона, в расчете на общую массу мономера. В этом аспекте латекс согласно настоящему изобретению может также содержать от примерно 0,01 до примерно 99%, от примерно 0,1 до примерно 98%, от примерно 0,5 до примерно 95%, от примерно 1 до примерно 90%, от примерно 2 до примерно 80%, от примерно 3 до примерно 70%, от примерно 4 до примерно 60%, от примерно 5 до примерно 50%, от примерно 7 до примерно 40%, от примерно 10 до примерно 30% или от примерно 15 до примерно 25% по массе анионного второго мономера, в расчете на общую массу мономера. В этом аспекте авторы настоящего изобретения намерены раскрыть индивидуально каждое возможное число, которое могло бы быть разумно охваченным такими диапазонами, а также любыми охваченными ими поддиапазонами и комбинациями поддиапазонов.
Стерически объемные компоненты
Как раскрыто в настоящем документе, один аспект настоящего изобретения охватывает анионный полимерный латекс, содержащий: а) латексный полимер как раскрыто в настоящем документе; b) по меньшей мере один биоактивный компонент, хотя бы частично инкапсулированный в латексном полимере; и с) необязательно, по меньшей мере один стерически объемный компонент, включенный в латексный полимер. Этот по меньшей мере один стерически объемный компонент, включенный в латексный полимер, может быть выбранным независимо от по меньшей мере одного стерически объемного этиленового ненасыщенного третьего мономера, по меньшей мере одного стерически объемного полимера или их любой комбинации. В этом аспекте и без связи с какой-либо теорией этот стерически объемный компонент обычно включают в анионный полимерный латекс, чтобы стабилизовать этот латекс стерически.
Используемый в настоящем документе термин «включенный», в отношении к применению по меньшей мере одного стерически объемного этиленового ненасыщенного третьего мономера, включает, но не ограничивается этим, присоединение этого третьего мономера к анионному полимеру, например, посредством полимеризации третьего мономера с первым мономером и необязательным вторым мономером, раскрытым в настоящем документе, для образования анионного полимерного латекса. Кроме того, термин «включенный», в отношении по меньшей мере к одному стерически объемному этиленовому ненасыщенному третьему мономеру, может также включать присоединение этого третьего мономера к анионному полимеру любым другим образом, таким как, например, прививка на главную цепь полимера. В другом аспекте термин «включенный», в отношении к применению по меньшей мере одного стерически объемного полимера, включает, но не ограничивается этим, присоединение этого полимера к латексу или ассоциацию этого полимера с латексом для способов, включающих, но не ограничивающихся ими, абсорбирование или прививку стерически объемного полимера на поверхность латекса. Например, таким образом в латекс может быть включен поливиниловый спирт. Этот стерически стабилизирующий компонент может охватывать неионный мономер или неионный полимер, что включает стерическую стабилизацию частицы латекса без воздействия на седиментационные характеристики анионного полимерного латекса.
Типичные мономеры, которые можно применять в качестве стерически объемных этиленовых ненасыщенных третьих мономеров, включают, но не ограничиваются ими, такие этиленовые ненасыщенные мономеры, которые содержат алкоксилированные (например, этоксилированные или пропоксилированные) функциональные группы. В одном аспекте, примеры таких мономеров включают, но не ограничиваются ими, по меньшей мере одно стерически объемное этиленовое ненасыщенное соединение, независимо выбранное из следующих соединений:
2
2
m
1A
2A
3A
1A
2A
3A
1A
2A
3A
a) CH=C(R)COO(CHCHRO)R, где R, R и R могут быть выбранными независимо из Н или алкильной группы, имеющей от 1 до 6 атомов углерода включительно, и m может быть целым числом от 1 до 30 включительно. В этом аспекте, R, R и R также могут быть выбранными независимо из Н или метила, m может быть целым числом от 1 до 10 включительно;
2
2
2
n
2
p
1B
2B
3B
1B
2B
3B
1B
2B
3B
b) CH=C(R)COO(CHCHO)(CHCHRO)R, где R, R и R могут быть выбранными независимо из Н или алкильной группы, имеющей от 1 до 6 атомов углерода включительно, и n и p могут быть целыми числами, выбранными независимо из диапазона от 1 до 15 включительно. Также в этом аспекте R, R и R могут быть выбранными независимо из Н или метила, и n и p могут быть целыми числами, выбранными независимо из диапазона от 1 до 10 включительно;
2
2
q
2
2
r
1C
2C
3C
1C
2C
3C
1C
2C
3C
c) CH=C(R)COO(CHCHRO)(CHCHO)R, где R, R и R могут быть выбранными независимо из Н или алкильной группы, имеющей от 1 до 6 атомов углерода включительно, и q и r могут быть целыми числами, выбранными независимо из диапазона от 1 до 15 включительно. Кроме того, в этом аспекте R, R и R могут быть выбраны независимо из Н или метила, и q и r могут быть целыми числами, выбранными независимо из диапазона от 1 до 10 включительно; или
d) любой комбинации любых этих соединений.
тм
TM
ТМ
В другом аспекте настоящего изобретения ряд других типов ненасыщенных соединений, которые можно применять в качестве стерически объемных этиленовых ненасыщенных третьих мономеров, включает, но не ограничивается ими, полимеризуемые поверхностно-активные вещества. Так, дальнейшие примеры подходящих стерически объемных этиленовых ненасыщенных третьих мономеров включают, но не ограничиваются ими, алкоксилированные сложные моноэфиры дикарбоновой кислоты; алкоксилированные сложные диэфиры дикарбоновой кислоты; алкилаллилсульфосукцинатные соли; винилсульфонатные соли, такие как NOIGEN RN; простые алкилфениловые эфиры полиоксиэтилена с сульфатом аммония, такие как HITENOL BC или их любую комбинацию. В этом аспекте, например, для достижения желаемого стабилизирующего эффекта можно также применять этоксилированные сложные моно- и диэфиры дикарбоновых кислот, таких как малеиновая и итаконовая кислоты. Таким же образом можно также применять акрилатные, метакрилатные, виниловые и аллиловые аналоги поверхностно-активных веществ, называемые полимеризуемыми поверхностно-активными веществами. Примеры таких полимеризуемых поверхностно-активных веществ включают, но не ограничиваются им, TREM LF-40 продаваемый фирмой Cognis. В одном аспекте эти поверхностно-активные вещества типичны в том, что они обладают этиленовой ненасыщенностью, которая дает возможность этим поверхностно-активным веществам включаться непосредственно в латексный полимер, а также обладают изменяемыми гидрофобными и гидрофильными функциональными группами. В другом аспекте поверхностно-активные вещества, которые особенно применимы для настоящего изобретения, включают такие неионные поверхностно-активные вещества, гидрофобный характер которых считают следствием присутствия алкиленоксидных групп. Примеры подходящих неионных поверхностно-активных веществ включают, но не ограничиваются ими, этиленоксид, пропиленоксид, бутиленоксид и т.п. В таких видах степень гидрофобности можно изменять в зависимости от выбора функциональной группы.
et al.
,
По меньшей мере один стерически объемный компонент, включенный в латексный полимер, может также составлять по меньшей мере один полимер. Опять же, без связи с какой-либо теорией, полагают, что такие полимеры предоставляют стерическую стабильность получаемому латексному полимеру. Такие полимеры в данной области иногда называют защитными коллоидами. Примеры стерически объемных полимеров включают, но не ограничиваются ими, поливиниловые спирты, поливинилпирролидон, гидроксиэтилцеллюлозу и т.п., включая любые комбинации этих материалов. Более того, смеси или комбинации любых из вышеуказанных стерически объемных мономеров и любые из этих стерически объемных полимеров можно также применять в качестве по меньшей мере одного стерически объемного компонента, включенного в латексный полимер. Ряд других мономеров и полимеров, применимых в настоящем изобретении, которые могут придавать стабильность, предоставлены в патенте США № 5830934 (Krishnan ) который во всей полноте включен в настоящий документ посредством ссылки.
Необязательный по меньшей мере один стерически объемный компонент может присутствовать в количестве от 0 до примерно 25% по массе, в расчете на общую массу мономеров. В этом аспекте латекс согласно настоящему изобретению может также содержать от примерно 0,1 до примерно 20%, от примерно 0,2 до примерно 18%, от примерно 0,5 до примерно 15%, от примерно 0,7 до примерно 12% или от примерно 1 до примерно 10% по массе стерически объемного компонента, в расчете на общую массу мономера. В этом аспекте авторы настоящего изобретения намерены раскрыть индивидуально каждое возможное число, которое могло бы быть разумно охваченным таким диапазоном, а также любыми охваченными ими поддиапазонами и комбинациями поддиапазонов.
Свободно-радикальные инициаторы
ТМ
В еще одном дальнейшем аспекте латекс согласно настоящему изобретению может включать в себя свободно-радикальный инициатор, способный инициировать эмульсионную полимеризацию, выбор которого известен специалисту с обычной квалификацией в данной области. Поскольку анионные латексы согласно настоящему изобретению несут общий анионный заряд, в тех случаях, когда анионный латекс получают в отсутствие необязательного второго анионного мономера, общий отрицательный заряд латекса может быть придан свободно-радикальным инициатором. Так, в добавление к анионному мономеру, общий отрицательный заряд может быть придан латексу свободно-радикальным инициатором, анионным поверхностно-активным веществом, анионным стерически объемным компонентом или их комбинацией. Таким образом, хотя можно применять любой анионный или неионный свободно-радикальный инициатор полимеризации и можно допускать даже низкие уровни катионного инициатора, типичные свободно-радикальные инициаторы включают, но не ограничиваются ими, анионные инициаторы, включая, но не ограничиваясь ими, персульфаты, пероксиды, азо-соединения или их любую комбинацию, способные придать анионный заряд получаемому латексу. В этом аспекте можно также применять любой свободно-радикальный инициатор, который при разложении генерирует некоторый вид аниона и придает латексу анионный заряд. Примеры такого инициатора включают, но не ограничиваются им, 4,4'-азобис-(4-цианопентановую кислоту), которая продается коммерчески как WAKO V-501 фирмой Wako Chemicals of Richmond, Virginia.
Биоактивные/антимикробные средства и их включение
Способ полимеризации и инкапсулирования анионного латекса, раскрытый в настоящем описании, можно применять с рядом антимикробных средств. Анионные латексные полимеры можно также смешивать с композициями, содержащими биоактивные соединения, проявляющие антимикробную активность, для предоставления латексной готовой формы, которую можно применять в неблагоприятных условиях окружающей среды, где антимикробные свойства, приданные анионному латексу, особенно необходимы. Таким же образом антимикробные свойства, приданные анионному латексу способом инкапсулирования, раскрытым в настоящем документе, могут быть дополнены по меньшей мере одним антимикробным средством в композиции, которую смешивают с анионным латексным полимером.
В этом аспекте настоящее изобретение также предоставляет способы получения противогрибкового и антибактериального усиленного анионного латекса и нанесения такого латекса влажным способом на волокна пульпы, так что получаемый лист бумаги становится существенно противогрибковым и антимикробным. Например, в одном аспекте настоящее изобретение предоставляет способ нанесения антимикробного анионного латекса на волокна пульпы, хотя такому способу не способствуют кулоновские силы, возникающие от противоположных зарядов на латексе и волокнах. Таким образом, нанесение можно проводить с анионным латексом, который, хотя и не имеет собственных антимикробных свойств, будет функционировать как носитель для включенного биоактивного ингредиента. Такое нанесение обычно связано с флокулированием анионного латекса с использованием катионного ингредиента, что приводит к коагуляции полимера на волокне и создает взвесь всех компонентов, демонстрирующую различные степени гетерогенности. В этом аспекте типичные инициаторы также включают в себя азо-соединения и композиции.
Как представлено в настоящем документе, можно применять широкий диапазон условий полимеризации. В одном аспекте биоактивный компонент или добавка обычно растворимы по меньшей мере в одном из применяемых мономеров и/или в смеси мономеров или в применяемой композиции. В другом аспекте биоактивную добавку можно вводить на любой стадии в процессе полимеризации, включая очень ранние, приходящиеся на стадию образования затравки, включая инициацию эмульсионной полимеризации, когда все компоненты композиции, включая по меньшей мере один биоактивный компонент, присутствуют во время инициации. В другом аспекте биодобавку можно добавлять в течение более поздней стадии процесса полимеризации. Например, биоактивный ингредиент можно вносить во вводимый мономер, когда примерно 30% мономера уже введено в реактор полимеризации.
Без связи с какой-либо теорией полагают, что внесение биоактивного компонента во вводимый мономер относительно поздно в процессе полимеризации могло бы минимизировать разрушение этого биоактивного агента, вызванное условиями полимеризации. Например, биоактивный агент может разрушаться при температуре, при которой проводят полимеризацию, или может реагировать с определенными мономерами или другими компонентами. Соответственно, для минимизации такого процесса разрушения этот биоактивный агент можно вводить в такой момент процесса, когда, например, процесс завершен более чем примерно на 50%, более чем примерно на 60%, более чем примерно на 70%, более чем примерно на 80% или более чем примерно на 90%, таким образом минимизируя время контакта биоактивного агента с другими компонентами в условиях полимеризации. Другой подход к минимизации разрушения биоактивного агента заключается в применении таких биоактивных агентов, которые содержат «латентные» биоактивные фрагменты, которые можно активировать термическими, химическими, фотохимическими или аналогичными средствам в подходящее время после эмульсионной полимеризации.
В другом аспекте настоящего изобретения биоактивную добавку можно вводить на любой стадии в процессе эмульсионной полимеризации, включая, например, такое время в течение этого процесса, когда получаемый в результате антимикробный латекс проявляет биоактивность, которая не является существенно пониженной относительно стандартной биоактивности, проявляемой таким же антимикробным латексом, полученным добавлением биоактивного компонента в тот момент, когда полимеризация завершена примерно на 50%. Таким образом, эта стандартная биоактивность является активностью такого же антимикробного латекса, синтезированного из того же биоактивного компонента и того же латекса при существенно тех же концентрациях, полученного добавлением биоактивного компонента тогда, когда эмульсионная полимеризация завершена примерно на 50%, как оценено при сходных условиях. Термин «не является существенно пониженной» использован для обозначения любого отличия в активности полученного биоактивного латекса относительно этой стандартной биоактивности, которое удовлетворяет любому одному, или более чем одному, из следующих критериев: 1) измеренная активность полученного биоактивного латекса является меньшей или равной величине, на 15% меньшей, чем измеренная активность стандарта; 2) активность полученного биоактивного латекса имеет численную оценку активности, основанную на произвольной шкале активности, которая является на 35% меньшей, чем численная оценка активности стандарта, или равной ей; или 3) эмпирически основанная описательная оценка уровня активности полученного биоактивного латекса является не большей, чем оценка, на два уровня описательной оценки меньшая уровня оценки активности стандарта. Измерение антимикробной активности может быть определено согласно любому одному, или более чем одному, из следующих стандартов испытаний: ASTM E2180-01; ASTM E2149-01; ASTM E1882-05; ASTM D3273; AATCC, способ испытаний 30, часть 3; AATCC, способ испытаний 100; ASTM D5590. Примером критерия 1) для термина «не является существенно пониженной» является следующее. Биоактивная добавка может быть введена в такое время, или введение может быть начато в такое время, в процессе эмульсионной полимеризации, которое требуется, чтобы предоставить получаемый антимикробный латекс, имеющий минимальную ингибиторную концентрацию (MIC), равную 0,009 мг/мл, что меньше, чем величина, на 15% меньшая значения MIC для стандарта, равного 0,010 мг/мл. Примером критерия 2) для термина «не является существенно пониженной» является следующее. Биоактивная добавка может быть введена в такое время, или введение может быть начато в такое время, в процессе эмульсионной полимеризации, которое требуется, чтобы предоставить получаемый антимикробный латекс, имеющий численную оценку биоактивности, основанную на произвольной шкале активности, равную 5, что меньше, чем величина, на 35% меньшая, чем численная оценка биоактивности для стандарта, равная 7. Примером критерия 3) для термина «не является существенно пониженной» является следующее. В эмпирически основанной описательной системе оценок, которая включает смежные уровни оценок «отличная активность», «очень хорошая активность» и «хорошая активность», биоактивная добавка может быть введена в такое время, или введение может быть начато в такое время, в процессе эмульсионной полимеризации, которое требуется, чтобы предоставить получающийся антимикробный латекс, имеющий активность, оцениваемую как «хорошая активность» в сравнении с «отличной активностью» у стандарта. В любом из этих измерений активности биоактивная добавка может быть введена в любое время в процессе полимеризации, которое предоставляет этот результат, или введение может быть начато в такое время в процессе полимеризации, которое предоставляет результат, раскрытый выше.
В другом аспекте нет необходимости вносить биоактивный компонент во вводимый мономер относительно поздно в процессе полимеризации. Например, биодобавочный агент можно также добавлять тогда, когда примерно 0%, примерно 10%, примерно 20%, примерно 30%, примерно 40%, примерно 50%, примерно 60%, примерно 70%, примерно 80%, примерно 90% или примерно 100% мономера введено в реактор полимеризации. В этом аспекте эмульсионную полимеризацию инициируют в то время, когда все компоненты композиции не присутствуют со времени инициации, но некоторые из них добавляют в различные моменты времени после инициации полимеризации, включая, но не ограничиваясь им, по меньшей мере один биоактивный компонент. Также в этом аспекте авторы настоящего изобретения намерены раскрыть любые и все диапазоны между такими числами и индивидуально заявить каждое возможное число, которое такие диапазоны могли бы разумно охватывать, а также любые охваченные ими поддиапазоны и комбинации поддиапазонов.
В другом аспекте полимеризацию можно осуществлять в диапазоне температур, обычно выбранных между самой низкой температурой, которая обеспечивает разумные скорости полимеризации, и самой высокой допустимой температурой, которая не приводит к существенному разложению и распаду антимикробного биоактивного ингредиента. В одном аспекте полимеризацию можно проводить при самой низкой температуре, при которой возможно протекание полимеризации. В этом случае температура полимеризации должна быть достаточно низкой, чтобы не вызывать существенного разложения и распада любого включенного биоактивного ингредиента, но достаточно высокой, чтобы скорости и времена полимеризации были адекватными полезной продукции конечного латексного полимера.
Антимикробный агент можно также вводить в виде предварительно полученной эмульсии, произведенной эмульгированием смеси мономера, добавки, поверхностно-активных веществ, воды и т.п., применяя способы и материалы, известные специалисту с обычной квалификацией в данной области. Например, в этом аспекте можно получать дисперсии, наряду с другими способами, применяя относительно концентрированное количество добавки и диспергируя с использованием поверхностно-активных веществ, диспергирующих агентов и т.п., и обычно с использованием смешивающих устройств, таких как высокоскоростной смеситель, гомогенизатор, смеситель Эппенбаха и аналогичные устройства. Более того, можно применять любой другой возможный процесс или процесс, известный специалисту с обычной квалификацией, который предоставляет эмульгированные полимеры, в которых добавка является дисперсией, эмульсией, суспензией или т.п., или является существенно растворенной в смеси мономеров до полимеризации.
В одном аспекте полезные антимикробные агенты, которые предоставляют противогрибковые и антибактериальные свойства, могут быть, во многих случаях, восприимчивыми к окислению или восстановлению, особенно при повышенных температурах. Поэтому, в дополнение к растворимости антимикробного агента, другим аспектом, определяющим выбор и включение антимикробных агентов, является снижение любых реакций окисления или восстановления, способных разрушать такие компоненты. Способы согласно настоящему изобретению обычно могут привести к этому результату посредством контролирования температуры полимеризации, выбора адекватного периода времени для добавления активного ингредиента в реакцию для контроля воздействия температуры полимеризации, добавления соответствующего окислителя или восстановителя в некоторые моменты в течение полимеризации для снижения или ослабления окислительно-восстановительного разложения или любой комбинацией этих способов.
1
5
В дальнейшем аспекте настоящего изобретения, по меньшей мере один биоактивный компонент может быть выбран независимо из ундециленовой кислоты; ундециленового спирта; продукта реакции ундециленовой кислоты с гидроксиэтил-(мет)акрилатом или полиэтиленгликоль-(мет)акрилатом; продуктом реакции ундециленовой кислоты с (мет)акриловой кислотой, малеиновым ангидридом или итаконовой кислотой; или их любой комбинации. Дополнительные антимикробные компоненты, которые можно применять в настоящем изобретении, предоставлены в публикации патентной заявки США № 2005/0003163 (Krishnan), которая во всей полноте включена в настоящий документ посредством ссылки. Другой аспект настоящего изобретения предоставляет возможность независимого выбора биоактивного компонента из меди, солей меди, серебра, солей серебра, цинка, солей цинка, оксида серебра, оксида цинка, хлоргексидина, глюконата хлоргексидина, глутараля, галазона, гексахлорфена, нитрофуразона, нитромерзола, повидон-иода, тимерозола, C-C-парабенов, гипохлоритных солей, клофукарбана, клорофена, полоксамер-иода, феноликов, ацетата мафенида, гидрохлорида аминакрина, четвертичных солей аммония, оксихлоросена, метабромсалана, мербромина, дибромсалана, глицериллаурата, солей пиритиона, пиритиона-натрия, пиритиона-цинка, (додецил)(диэтилендиамин)глицина, (додецил)(аминопропил)глицина, фенола, м-крезола, н-крезола, п-крезола, о-фенилфенола, резорцина, винилфенола, полимерных гуанидинов, полимиксинов, бацитрацина, циркулина, октапептинов, лизоцима, лизостафина, целлюлитических ферментов, ванкомицина, ристоцетина, актиноидинов, авопарцинов, тироцидина А, грамицидина S, полиоксина D, туникамицина, неомицина, стрептомицина или их любой комбинации.
Еще один аспект настоящего изобретения состоит в том, что по меньшей мере один биоактивный компонент проявляет фунгицидную активность. В этом аспекте подходящие фунгициды, применимые в настоящем раскрытии, включают, но не ограничиваются ими, азолы, четвертичные соединения аммония, дитиокарбаматы, дикарбоксимиды или их любые комбинации. Например, в этом аспекте азольный фунгицид может быть выбран из азаконазола, битернатола, бромуконазола, ципроконазола, диниконазола, фенбуконазола, флусилазола, флутнафола, имазалила, имибенконазола, метконазола, паклобутразола, перфлуазоата, пенконазола, симеконазола, триадимефона, триадименола, униконазола или их любой комбинации. Также в этом аспекте дитиокарбаматный фунгицид может быть выбран из манкозеба, манеба, метирама, цинеба, или их любой комбинации.
N
тм
TM
В другом аспекте подходящие фунгициды могут включать, но не ограничиваться ими, флудиоксонил, флухинконазол, дифеноконазол, 4,5-диметил--(2-пропенил)-2-(триметилсилил)-3-тиофенкарбоксамид (силтиофам), гексаконазол, этаконазол, тритиконазол, флутриафол, эпоксиконазол, бромуконазол, тетраконазол, миклобутанил, битертанол, пиреметанил, ципродинил, тридеморф, фенпропиморф, крезоксим-метил, азоксистробин, ZEN90160, фенпиклонил, беналаксил, фуралаксил, металаксил, R-металаксил, орфурас, оксадиксил, карбоксин, прохлораз, трифлумизол, пирифенокс, ацибензолар-S-метил, хлороталонил, цимоксанил, диметоморф, фамоксадон, хиноксифен, фенпропидин, спироксамин, триазоксид, BAS50001F, гимексазол, пенцикурон, фенамидон, гуазатин и т.п, включая их любые комбинации. Еще один другой аспект настоящего изобретения состоит в том, что подходящие фунгициды могут включать, но не ограниваются ими, беномил (также известный как бенлат), каптан, карбендазим, капропамид, этиримол, флутоланил, фосетил-алюминий, фуберидазол, гимексанол, касугамицин, триацетат иминоктадина, ипконазол, ипродион, мепронил, металаксил-M (мефеноксам), нуаримол, оксиновая медь, оксолиновая кислота, перфуразоат, гидрохлорид пропамокарба, пирохилон, хинтозен (также известный как PCNB), силтиофам, MON™ 65500, текназен, тиабендазол, тифлузамид, тиофенат-метил, тирам, толклофос-метил, трифлумизол и т.п., включая их любые комбинации. Кроме того, можно применять любые комбинации или смеси любых из этих фунгицидов.
В еще одном другом аспекте настоящего изобретения обычные количества биоактивного компонента, который может быть добавлен во время эмульсионной полимеризации, могут находиться в диапазоне от примерно 0,01% до примерно 40% по массе биоактивной добавки, в расчете на общую массу мономера. В другом аспекте обычные количества биоактивного компонента, которые могут быть добавлены во время эмульсионной полимеризации, могут находиться в диапазоне от примерно 0,025% до примерно 35%, от примерно 0,05% до примерно 30%, от примерно 0,1% до примерно 25%, от примерно 0,25% до примерно 20% или от примерно 0,5% до примерно 15% по массе биоактивной добавки, в расчете на общую массу мономера. В этом аспекте авторы настоящего изобретения намерены раскрыть индивидуально каждое возможное число, которое такие диапазоны могли бы разумно охватывать, а также любые охваченные ими поддиапазоны и комбинации поддиапазонов. В сравнении с количеством антимикробного компонента, добавленного после реакции («post-add»), эти концентрации биоактивной добавки обычно намного больше, чем количества, добавляемые после реакции («post-add»). Среди других факторов эта особенность предоставляет стабильные, концентрированные дисперсии, которые можно применять как концентраты, как добавки или как концентрированные дисперсии, которые можно разбавлять и добавлять к другим системам, требующим противомикробной защиты.
Как описано в настоящем документе, в одном аспекте биоактивный компонент обычно растворяют в мономере, вводимом в процессе эмульсионной полимеризации. Таким образом, биоактивная добавка обычно хотя бы частично растворима в одном или более из применяемых мономеров. Кроме того, биоактивная добавка может быть умеренно растворимой, значительно растворимой или хорошо растворимой в одном или более из применяемых мономеров. Эта особенность может дать возможность, среди прочего, включать гидрофобные биоактивные ингредиенты, применять большие количества и концентрации биоактивных ингредиентов, усиливать контроль за антимикробными свойствами, включая повышение эффективности антимикробных свойств, применять минимальные количества поверхностно-активного вещества и хотя бы частично инкапсулировать биоактивный ингредиент. В некоторых случаях латексный полимер может значительно инкапсулировать добавленный биоактивный компонент, т.е. этот латексный полимер может функционировать как тип носителя для активных ингредиентов. Этот процесс также дает возможность включать противомикробные ингредиенты без значительного уменьшения активности этих соединений.
В другом аспекте полезные биоактивные добавки согласно настоящему изобретению могут также быть водорастворимыми в любой степени, включая значительную растворимость в воде, примеры чего включают о-фенилфенат (депротонированный о-фенилфенол) и аналогичные агенты. Таким образом, нет необходимости в том, чтобы такие гидрофильные биоактивные добавки были растворимыми в любом мономере, подлежащем полимеризации. В еще одном другом аспекте полезные биоактивные добавки в настоящем изобретении могут быть существенно нерастворимыми в полимеризующихся мономерах и существенно нерастворимыми в воде. В этом аспекте суспензию биоактивного компонента можно получать, наряду с другими способами, диспергируя определенную концентрацию добавки с использованием поверхностно-активных веществ и т.п., обычно применяя высокоскоростные смесители или гомогенизаторы.
Поскольку добавки, добавляемые после завершения полимеризации (post-add), обычно являются дисперсиями, которые подмешивают в готовую форму, может оказаться затруднительным адекватное диспергирование биоактивных добавок в полимерной пленке, связующем, покрытии или т.п., в которых их применяют. Кроме того, обычные дисперсии добавок, которые применяют в настоящее время, могут быть причиной или могут быть связанными с повышенной чувствительностью к влаге и выщелачивания добавки, и многие добавки, вводимые после полимеризации (post-add), не сохраняются в продукте в течение достаточного периода времени для обеспечения адекватной противогрибковой защиты. Подход, предоставленный в настоящем описании, дает возможность применять минимальные количества поверхностно-активных веществ для включения биоактивных добавок в латекс, и вследствие того, что эти биоактивные вещества вводят во время полимеризации, они обычно оказываются инкапсулированными и почти не высвобождаются из полученного латекса. В результате этого возможно уменьшение выщелачивания биоактивного компонента и лучшее общее распределение биоактивного ингредиента по всей полимерной пленке, связующему, покрытию и т.п. Соответственно, данный способ может предоставить потенциально более безопасную и экологически более благоприятную дисперсию, обеспечивающую устойчивую противогрибковую или антибактериальную защиту.
Способ, описанный в настоящем документе, также дает возможность применять латекс в виде концентрата в отличие от обычных концентрированных дисперсий, которые менее стабильны, чем те, которые предоставлены в настоящем изобретении. В результате этого обычные концентрированные дисперсии неудобны в обращении и поэтому их трудно ввести в окончательный продукт, а повышение концентрации может неблагоприятно влиять на такие качества, как чувствительность к воде. Концентрат латекса, предоставленный в настоящем изобретении, можно разбавлять и применять вместе с другими материалами (или без них), если такие материалы нужны для предоставления адекватного уровня добавки. Глубокое включение активного ингредиента, достигаемое таким образом, может создать гомогенное распределение добавки и улучшить и стабилизировать качество продукта по сравнению с дисперсиями, производимыми предварительно. Дополнительное преимущество этого глубокого включения биоактивного агента очевидно в пленках, получаемых с применением этих латексов, исследование которых выявляет их значительную прозрачность. Эта особенность подчеркивает высокую гомогенность поглощения биоактивного агента в частицах латекса и демонстрирует, как это однородное распределение может предоставить свойства, полезные для таких применений, как прозрачные биоактивные пленки и т.п., даже в относительно высоких концентрациях, таких как примерно 20-25%.
Другие добавки
В другом аспекте настоящего раскрытия латекс, предоставленный настоящим изобретением, может также включать другие добавки для улучшения физических и/или механических свойств полимера, выбор которых известен специалисту в данной области. Такие добавки включают, например, технологические добавки и средства, улучшающие качество продукта, включая, но не ограничиваясь ими, сшивающие агенты, природные или синтетические связующие, пластификаторы, умягчители, пеногасители, пенообразователи, антипирены, диспергирующие средства, регуляторы рН, комплексообразователи или хелаторы или другие функциональные компоненты, или их подходящие комбинации.
Типичные подложки для биоактивных анионных полимерных латексов и области их применения
Нанесение латексных полимерных покрытий согласно настоящему раскрытию на любое количество различных подложек, таких как текстильные материалы, металл, целлюлозные материалы, пластмассы и т.п., может придавать желаемые эксплуатационные свойства этим материалам и тем самым определять специализацию подложек для различных областей применения. Например, в одном аспекте настоящее раскрытие предоставляет обработанный волокнистый материал, который может содержать по меньшей мере одно волокно и по меньшей мере один биоактивный анионный полимерный латекс, как предоставлено в настоящем изобретении. В одном аспекте этот обработанный волокнистый материал может содержать по меньшей мере одно волокно и по меньшей мере один биоактивный анионный полимерный латекс, нанесенный на это по меньшей мере одно волокно или ассоциированный с этим по меньшей мере одним волокном. При желании биоактивный анионный полимер может быть нанесен на волокно в форме порошка, или полимерная композиция может быть нанесена на волокно любым подходящим способом, известным квалифицированному специалисту.
Используемый в настоящем документе термин «волокно», предназначенный для понимания в широком смысле, может включать одиночные или множественные элементарные нити, которые могут быть представлены множеством способов. Следует учитывать, что при желании биоактивным анионным полимерным латексом согласно настоящему изобретению можно обрабатывать только одиночное волокно. Волокна, которые можно применять согласно настоящему изобретению могут охватывать природные волокна, синтетические волокна или их любые комбинации или смеси. Природные волокна включают, но не ограничиваются ими, волокна животного происхождения (например, шелк и шерсть); минеральные волокна (например, асбест); и растительные волокна (например, хлопок, лен, джут и рами). Синтетические волокна включают, но не ограничиваются ими, волокна, изготовленные из полимеров, таких как полиамиды, полимерные сложные эфиры, акриловые полимеры и полиолефины. Другие примеры волокон включают, но не ограничиваются ими, вискозу и неорганические вещества, экструдированные в волокнистой форме, такие как стекло, бор, карбид бора, нитрид бора, углерод, графит, алюмосиликат, плавленый кварц и металлы, такие как сталь. В другом аспекте можно также при желании биоактивным анионным полимерным латексом согласно настоящему изобретению обрабатывать целлюлозные и древесные волокна. Можно также применять вторично используемые волокна от любого подходящего волокнистого материала. При желании биоактивным анионным полимерным латексом согласно настоящему изобретению можно обрабатывать любую смесь волокон.
Обработанный волокнистый материал может, в другом аспекте, иметь по меньшей мере один другой полимерный слой, нанесенный на волокно для образования композитной волокнистой структуры, т.е. при желании можно применять множественные полимерные слои различных типов. Например, анионные полимерные латексы можно наносить на обработанный волокнистый материал для улучшения специфических свойств этого обработанного волокнистого материала. В другом аспекте волокнистый материал можно обрабатывать последовательным образом, используя попеременно биоактивные анионные полимерные латексы и катионные полимерные латексы для образования многослойной структуры. Без связи с какой-либо теорией полагают, что простые кулоновские взаимодействия между анионными и катионными полимерами повышают стабильность таких структур, приводя к обработанным волокнистым материалам с повышенной прочностью. Аналогичным образом можно применять слои различных других полимеров, не являющихся биоактивными, например, нанося на анионный полимерный латекс, который присутствует на волокнистом материале, для образования композитной структуры. Таким образом можно построить уникальную слоистую структуру со специфически модифицированными поверхностями согласно настоящему изобретению.
В дальнейшем аспекте настоящее изобретение также предоставляет готовое изделие, содержащее подложку и биоактивный анионный полимерный латекс, нанесенный и расположенный на ней, как описано в настоящем документе. Для целей настоящего описания термин «подложка» предназначен для расширительного истолкования и интерпретации в широком смысле, чтобы включить все подложки, образованные из неорганических материалов, органических материалов, их композитов, их смесей или их комбинаций любого типа. Например, «подложка» может охватывать, но не ограничиваться ими, бумагу, композиты, волокна, наполнители, пигменты и т.п., а также другие органические и неорганические материалы.
В другом аспекте настоящего изобретения, как раскрыто в настоящем документе, можно применять волокнистую подложку. Термин «волокнистый материал» также предназначен для истолкования и интерпретации в широком смысле, чтобы включить по меньшей мере все волокна, тканые текстильные материалы, нетканые текстильные материалы, раскрытые в настоящем изобретении. Таким образом, может присутствовать волокнистая подложка, например, в форме полотна, пряжи, ткани, текстильной подложки и т.п. Дальнейшие примеры волокнистых подложек включают, но не ограничиваются ими, диапазон от природных волокон, таких как хлопок и шерсть, до синтетических волокон, таких как найлон, акриловые полимеры, полимерные сложные эфиры, уретаны и т.п. Для нанесения биоактивного анионного полимерного латекса можно применять известные способы нанесения, такие как нанесение покрытия с удалением излишков с помощью планки или ножа, импрегнирование (пропитка), проводящее покрытие, печать, применяемые в качестве предварительной обработки на индивидуальных волокнах или в качестве готовой продукции. Термин «текстильная подложка», также используемый в настоящем документе, можно определить согласно его применению в патенте США № 5403640 (Krishnan et al.), раскрытие которого во всей полноте включено в настоящий документ посредством ссылки. В этом аспекте, например, «текстильная подложка» может охватывать волокно, ткань, пряжу, нить, ленту, тканое полотно, трикотажное полотно, нетканое полотно, обивочную ткань, ворсовый ковровый материал, коротковорсовый ковровый материал и т.п., включая их любую комбинацию, образованную из любых волокон, описанных в настоящем документе.
Биоактивную анионную латексную композицию согласно настоящему изобретению можно также наносить на множество различных пластмассовых или резиновых подложек. Примеры таких материалов включают, но не ограничиваются ими, изделия из формованных термопластов, таких как полиолефины; технические термопласты, такие как полисульфоны, ацетали, поликарбонаты и т.п.; термореактивные пластмассы, такие как эпоксиды, уретаны и аналогичные материалы; и в виде пленок, полученных экструзией и выдуванием. Полимер можно наносить в виде покрытия на подложке с удалением излишков с помощью планки или ножа, пульверизацией, окунанием, ламинатным покрытием в процессе экструзии или в виде покрытия, наносимого в пресс-форме в процессе прессования. Резиновые продукты включают листовые материалы, экструдированные/прессованные изделия, композиты и т.п. В другом аспекте биоактивные анионные латексные композиции согласно настоящему изобретению также можно применять в твердой форме. В этом аспекте, например, латексы согласно настоящему изобретению можно коагулировать или сушить при распылении для предоставления твердого биоактивного анионного латекса, который можно применять в твердой форме в качестве добавки в пластмассовых продуктах, в таких процессах, как экструзия или выдувное формование, в качестве добавок для различных полиэтиленов, полипропиленов и т.п. в любом количестве областей применения полимеров и пластических масс.
Биоактивную анионную латексную композицию согласно настоящему изобретению можно также наносить на подложки, изготовленные из древесины или металла. В этом аспекте подходящие субстраты включали бы все виды природных и технических подложек из древесины. Подходящие металлические подложки включали бы как индивидуальные металлы, так и сплавы металлов, такие как углеродистая сталь, нержавеющая сталь, и включая твердый стальной прокат, листовую сталь, рулонную сталь, стальные тросы и т.п., где композицию наносят в виде покрытия одним из многих способов, таких как пульверизация, погружение, нанесение кистью, нанесение валиком и аналогичными способами.
В этом контексте произведенное изделие, содержащее подложку и биоактивный анионный полимерный латекс, нанесенный или наложенный на нее, можно изготовить согласно стандартным процедурам, известным специалисту с обычной квалификацией в соответствующей области. Произведенное изделие может иметь, в другом аспекте, по меньшей мере один другой полимерный слой, нанесенный на него для образования композитной структуры, т.е. при желании можно применять множественные полимерные слои различных типов. Например, другие слои различных полимеров можно нанести на биоактивный анионный полимерный латекс, который присутствует в произведенном изделии, для образования композитной структуры. В этом аспекте за нанесением биоактивного анионного латекса может следовать нанесение катионного латекса или других полимеров для улучшения специфических свойств произведенного изделия. Таким образом можно изготавливать уникальные узкоспециализированные изделия со специфично модифицированной поверхностью.
В более широком аспекте настоящее изобретение также предоставляет покрытый материал, содержащий любой материал и биоактивный анионный полимерный латекс, нанесенный или наложенный на него, где можно применять дополнительные слои других материалов в сочетании с биоактивным анионным полимерным латексом согласно настоящему изобретению. Используемый в настоящем документе термин «материал» предназначен для употребления в широком смысле, чтобы включать, но не ограничиваясь ими, любой неорганический материал, любой органический материал, их любой композит или их любую комбинацию. Примеры подходящих материалов включают, но не ограничиваются ими, волокно, наполнитель, частицу, пигмент, их композиты, их комбинации, их смеси и т.п.
Способ множественного нанесения можно также применять для получения композитных пленок, которые находят применение в областях, отличных от текстильных и волокнистых материалов. В одном аспекте, например, биоактивный анионный полимерный латекс согласно настоящему изобретению можно применять для изготовления многослойных эластомерных перчаток. Можно также изготавливать целлюлозные структуры, применяя биоактивный анионный полимерный латекс, предоставляемый настоящим изобретением, включая, но не ограничиваясь ими, целлюлозные композиты и целлюлозные структуры повышенной прочности. Примеры целлюлозных композитов включают, но не ограничиваются ими, композиты, относящиеся к фильтрованию, обувные стельки, войлочные покрытия для пола, прокладочные материалы и т.п. Целлюлозные структуры повышенной прочности включают, но не ограничиваются ими, упаковочные мешки, промышленные обтирочные материалы и аналогичные структуры. В дальнейшем аспекте способ нанесения и биоактивный анионный полимерный латекс согласно настоящему изобретению можно также применять в других технологических областях, включая, но не ограниваясь ими, анионные флокулянты, влажные и сухие упрочняющие добавки при производстве бумаги, анионные удерживающие средства, модификаторы цемента, фиксаторы окраски, редиспергируемые порошки и т.п.
Настоящее изобретение может предоставить определенные преимущества по сравнению с прежними способами, применяемыми для получения биоактивных материалов. В одном аспекте, например, биоактивные анионные латексы можно в значительной степени нанести на подложку таким образом, что в среде технологической жидкости не останется остаточного биоактивного латекса, что потенциально выгодно с экологической точки зрения. Кроме того, биоактивные анионные латексы можно предпочтительно наносить на любые подложки, несущие общий положительный заряд, и нанесение можно проводить однородно, применяя меньше латекса. В этом аспекте, без связи с какой-либо теорией, полагают, что биоактивные анионные латексы способны образовывать существенно однородные монослои полимерного материала на положительно заряженной подложке, что дает возможность применять меньше латекса для создания желаемого покрытия. Поскольку биоактивные анионные латексы можно получать существующими способами эмульсионной полимеризации, эти способы полимеризации, преимущественно, позволяют получать полимеры с высокой молекулярной массой.
В дальнейшем аспекте антимикробные анионные полимерные латексы согласно настоящему описанию могут являться полезными компонентами латекса с наполнителем. Многие наполнители, такие как слюда или карбонат кальция, заряжены отрицательно, и их трудно использовать в больших количествах в сочетании с катионными латексами. Таким образом, если требуется латекс с наполнителем, настоящее изобретение предоставляет, среди прочего, анионный латексный полимер, который можно применять для получения латекса с наполнителем, даже если нужны высокие концентрации наполнителей.
Как представлено в настоящем документе, латексную композицию согласно настоящему изобретению можно наносить на множество различных подложек, применяя различные способы, хорошо известные специалисту с обычной квалификацией в данной области. В результате имеются различные области применения для настоящего изобретения, многие из которых представлены в следующем перечне. В этом аспекте, хотя этот перечень не является исчерпывающим, конкретные области применения включают, но не ограничиваются ими: текстильные материалы, такие как бытовые и коммерческие ковровые материалы и плиты; жидкие и воздушные фильтры для систем нагревания, вентиляции и кондиционирования воздуха и пылесосов или для применения в автомобилях; медицинские хирургические халаты, простыни, перевязочные материалы, покрытия и т.п.; предварительная обработка волокон, набивных или крашеных тканей для швейных изделий, мебели, простыней, полотенец и т.п.; пеленки и подгузники; применение в отделке салона автомобиля, такой как обивка, коврики, фильтры и т.п.; обивочные покрытия; ламинирующие и связывающие клеящие средства; пеноматериалы для звукопоглощения; изделия из пеноматериалов, такие как подушки и матрасы; ременные передачи и другие детали оборудования для обработки пищевых продуктов и т.п.; ленты, такие как клейкие ленты, киперная лента, промышленные ленты и т.п.; электрические, промышленные и хозяйственные обтирочные материалы, салфетки и губки; производство обуви (стельки, детали обуви и т.п.); изделия из пластмасс и резины, такие как рукоятки инструментов, захваты в инструментах, игрушки, резиновые перчатки, полотна или другие изделия; футляры и/или корпуса для приборов, таких как компьютеры, дисплеи и диагностическая аппаратура или инструментарий; медицинские устройства, такие как катетеры, баллоны, трубки, шприцы, диагностические наборы и т.п.; упаковочные или защитные материалы, применяемые для непрочных изделий, периферических устройств компьютеров, полупроводников, карт памяти, дисков CD, DVD и т.п.; модификаторов ударопрочности для акриловых полимеров, поликарбонатов и т.п.; детали перчаток, таких как перчатки для работы в чистых производственных помещениях; пленки, пропускающие воздух; антипенетрант для перчаток на тканевой основе; доски для нарезки продуктов; экструдированные и пневмоэкструдированные упаковочные пленки; изделия из бумаги, такие как вакуумные пакеты, обложки для книг, воздушные фильтры, фильтры для жидкостей, обои, влажные и сухие обтирочные салфетки, ткани и т.п.; войлок для виниловых покрытий пола; изделия из литой бумажной массы; упаковочные изделия, такие как коробки, картон, литые изделия и т.п.; покрытия клеильных прессов для подарочных упаковок, сопла для распыления краски, покрытия, пропускающие воздух, и т.п.; финальные добавки при производстве бумаги, лент, этикеток для использования в виде маскировочных, бытовых и хирургических наклеек и т.п.; связующие для применения в производстве бумаги; связующие для применения в стеновых плитах, таких как гипсокартонные плиты и т.п.; клеящие материалы (адгезивы) для применения в клеящих лентах, этикетках, наклейках, пленках, книжных переплетах, самоприклеивающихся материалах, гибких упаковочных и ламинирующих адгезивных материалах (FPLA) и т.п.; неорганические и/или органические материалы, такие как покрытия, или применяемые для инкапсулирования наполнителей или пигментов, строительные герметики и цементные растворы, гипсовые панельные покрытия или связующие, наружные или внутренние покрытия и т.п.; адгизивы для плиточных покрытий и настилов; напольные покрытия для применения в больницах, чистых производственных помещениях, клиниках, школах и аналогичных помещениях; покрытия для помещений больниц и медицинских учреждений; потолочные плиты; стекловолокнистые покрытия, такие как стеклянные маты, изоляция, материалы фильтров, армированные композиты и т.п; покрытия для змеевиков в аппаратах кондиционирования воздуха и холодильниках; другие компоненты для систем кондиционирования воздуха, теплообменников, ионообменников, систем водоподготовки, включая обработку охлаждающей воды, аппаратуру, работающую на солнечной энергии, изолированные трубопроводы и т.п.; кухонные предметы; компоненты санитарно-технического оборудования; компоненты систем водоснабжения; рабочие детали аппаратуры, с которыми контактирует оператор, такие как сенсорные панели; материалы, применяемые в ванных комнатах, такие как занавески для душа, крепежные элементы, туалетные принадлежности и даже прокладочные и уплотнительные соединения; медицинские устройства, такие как применяемые для стентов, имплантов, протезов, катетеров, трубок, контактных линз, защитных и закрепляющих пленок, медицинских инструментов и других медицинских устройств для обеспечения устойчивого действия биоактивных агентов; предметы, с которыми контактируют многие люди, такие как телефонные трубки, перила лестниц, дверные ручки, оконные шпингалеты, ленточные и стационарные поручни в общественном транспорте и т.п.; жидкие дезинфицирующие средства и очистители; средства личной гигиены, такие как шампуни, лосьоны, кремы, средства ухода за волосами и кожей, ополаскиватели для тела, косметика, туалетные принадлежности и т.п.; гигиенические покрытия поверхностей, отличных от полов, в больницах, клиниках, школах, жилых помещениях, служебных помещениях и т.п.; твердые и пористые поверхностные покрытия, применимые для стен, потолков, полов, прилавков и т.п.; декоративный бетон; покрытия из древесины, такие как панели с ориентированной текстурой (OSB); настилающие и строительные материалы для покрытия или пропитки (импрегнирования); композитные строительные материалы; покрытия мебели; гигиенические покрытия, такие как применяемые для поверхностей столов, поверхностей прилавков, круглых дверных ручек, традиционных дверных ручек, крепежных элементов и т.п.; напольные покрытия, такие как ламинаты, полы из твердой древесины и другие композитные материалы для полов; декоративные ламинаты, такие как столешницы, поверхности прилавков, мебели и т.п.; другие строительные материалы, такие как кровельный материал, материал для стен, фасадов, окон или для защиты древесины; области применения, связанные с морем, например, для обработки корпусов кораблей, доков, буев и бакенов, нефтяных платформ или емкостей для балластной воды; металл, например, в шкафах, круглых дверных ручках, рукоятках, крепежных деталях и т.п.; и мебель, покрытия, применимые в бытовых приборах, аппаратуре первоначального производителя (OEM-аппаратуре) и т.п.
В этом аспекте, антимикробные рецептуры согласно настоящему изобретению могут быть полезными в качестве ингибитора биологического обрастания, в частности, в охлаждающих контурах. Для предупреждения повреждения охлаждающих контуров, обусловленных загрязнением водорослями или бактериями, эти контуры обычно нужно часто чистить, или они должны быть соответственно завышенного размера. В открытых охлаждающих системах, обычных на электростанциях и химических заводах, добавление микробиоцидов, таких как формалин, как правило, невозможно. Другие микробиоцидные вещества обычно являются сильно корродирующими или образующими пену, что исключает их использование в системах этого типа. Следовательно, можно эффективно ингибировать отложение бактерий или водорослей на компонентах этой системы. Поэтому рецептуры и материалы согласно настоящему изобретению могут быть весьма полезными при применении в таких областях.
В другом аспекте настоящее изобретение может также предоставить способ для стерилизации потоков охлаждающей воды или систем водоподготовки добавлением антимикробных композиций в диспергированной форме к охлаждающей воде. Диспергированную форму можно получить в самом производственном процессе, например, посредством эмульсионной полимеризации, как подробно описано в настоящем документе, а также полимеризацией с осаждением или суспензионной полимеризацией или последующим помолом антимикробного полимера, полученного любым из этих способов, например в струйной мельнице.
Антимикробный латексный полимер согласно настоящему изобретению можно наносить или применять в качестве кроющей композиции, которую можно применять для многих целей, для которых желательно антимикробное действие. Например, в одном аспекте антимикробные латексные полимеры, раскрытые в настоящем документе, можно применять в связи с множеством изоляционных материалов, таких как обмоточный изоляционный материал для трубопроводов, которые подвергаются особому риску бактериальной инвазии. Так, материалы согласно настоящему изобретению полезны для применения с эластомерными изоляционными материалами. Такие кроющие композиции можно также применять с промышленными изоляционными материалами, такими как применяемые для изоляции трубопроводов, например, нагревательных трубопроводов, или для изоляции клапанов и труб. Кроме того, антимикробные латексы, раскрытые в настоящем документе, можно применять с термическими и/или акустическими и аналогичными изоляционными материалами во многих областях применения. Латексы, предоставленные в настоящем документе, можно также применять с промышленными пеноматериалами в качестве подложек для антимикробных покрытий. Такие покрытия, содержащие антимикробные латексы, раскрытые в настоящем документе, можно также применять в качестве покрытий для установок кондиционирования воздуха, конденсаторов, холодильников и других охлаждающих устройств и их частей, а также для кроющих композиций, применяемых для покраски морских судов и для защиты древесины. Покрытия, содержащие антимикробные латексы согласно настоящему описанию, можно также применять в качестве покрытий подложек, таких как металл, пластмассы или керамика, в гигиенических устройствах, больницах или в пищевой промышленности, или любых изделиях, связанных с частыми контактами любого типа, которые могут легко переносить инфекционные патогены, такие как дверные ручки, санитарно-технические уплотнения, выключатели и рукоятки. В случае таких покрытий может оказаться выгодным применение кроющих композиций в форме порошковых покрытий.
Нанесение антимикробных латексов на медицинские устройства
Используемый в настоящем документе термин «медицинское устройство» относится к любому материалу, природному или искусственному, который вводят в тело млекопитающего. Конкретные медицинские устройства, подходящие для нанесения антимикробных латексов и композиций согласно настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются ими, периферически вводимые катетеры центральных вен, диализные катетеры, долговременные туннельные катетеры центральных вен, долговременные нетуннельные катетеры центральных вен, катетеры периферических вен, кратковременные катетеры центральных вен, артериальные катетеры, катетеры Свана-Ганза для легочной артерии, мочевой катетер, искусственный мочевой сфинктер, долговременные мочевые устройства, мочевые расширители, мочевые стенты, другие мочевые устройства, мочевые устройства, связывающие ткани, протезы пениса, сосудистые импланты, клапаны сосудистых катетеров, расширители сосудов, внесосудистые стенты, дренажные трубки для ран, гидроцефальные шунты, желудочковые катетеры, перитонеальные катетеры, системы водителя сердечного ритма, малые или временные заменители суставов, клапаны сердца, вспомогательные кардиологические устройства и т.п., и протезы костей, протезы суставов и зубные протезы.
TM
TM
TM
TM
В одном аспекте медицинские устройства, применимые с биоактивными анионными латексами согласно настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются ими, неметаллические материалы, такие как термопласты или полимерные материалы. Примеры таких материалов включают резину, пластмассу, полиэтилен, полиуретан, силикон, GORTEX (политетрафторэтилен), DACRON (полиэтилентетрафталат), поливинилхлорид, TEFLON (политетрафторэтилен), эластомеры, найлон и DACRON, уплотненные желатином, коллагеном или альбумином. Количество каждого биоактивного анионного латекса, применяемого для покрытия медицинского устройства, до некоторой степени варьирует, но оно составляет такое количество, которое по меньшей мере достаточно для образования эффективной концентрации для ингибирования роста бактериальных и грибковых организмов.
Антимикробные латексы можно применять отдельно или в комбинации, содержащей два или более антимикробных латексов. Каждый антимикробный латекс может содержать один или более антимикробных компонентов, как описано в настоящем документе. Любое применение или употребление, раскрытое в настоящем документе, может, кроме того, охватывать применение по меньшей мере одного биоактивного латекса в сочетании по меньшей мере с одним другим антимикробным агентом, который может быть диспергированным по всей поверхности медицинского устройства. Количество каждого биоактивного латекса и каждого антимикробного агента, примененного для импрегнирования медицинского устройства, до некоторой степени варьирует, но оно составляет концентрацию, по меньшей мере эффективную для ингибирования роста бактериальных и грибковых организмов.
В одном аспекте антимикробный агент можно выбрать из антибиотика, антисептика, дезинфектанта или их любой комбинации. В другом аспекте антимикробный агент может быть антибиотиком, включая, но не ограничиваясь ими, пенициллины, цефалоспорины, карбепенемы, другие бета-лактамные антибиотики, аминогликозиды, макролиды, линкозамиды, гликопептиды, тетрациклины, хлорамфеникол, хинолоны, фузидины, сульфонамиды, триметопримы, рифамицины, оксалины, стрептограмины, липопептиды, кетолиды, полиены, азолы, эхинокандины или любую их комбинацию.
В одном аспекте по меньшей мере одно лекарственное средство можно наносить на медицинское устройство, применяя биоактивные латексы, предоставленные настоящим изобретением, и при применении в комбинациях с лекарственными средствами, которые могут прилипать к биоактивным латексам, а не инкапсулироваться в них. Например, анионное антимикробное латексное покрытие можно наносить как покрытие на медицинское устройство, которое может иметь ионный заряд. После этого лекарственное средство, имеющее комплементарный заряд, может быть нанесено на заряженное покрытие, нанесенное на поверхность устройства, и связано с ним, когда заряженное покрытие и лекарственное средство воздействуют друг на друга. Силу связи между лекарственным средством и покрытием можно использовать для влияния на легкость высвобождения лекарственного средства с поверхности устройства. В одном аспекте настоящее раскрытие предоставляет доставку импланта или медицинского устройства, обладающего этой особенностью доставки лекарственного средства к выбранной анатомической области. В этом аспекте применимые лекарственные средства обычно включают, но не ограничиваются ими, антимикробные средства и антибиотики, такие как неомицин, и сульфамидные лекарственные средства, противовоспалительные средства, такие как стероидные или нестероидные противовоспалительные средства или их комбинации.
Применение биоактивных полимерных латексов в производстве стеновых обшивочных плит
Стеновые обшивочные плиты обычно производят, заключая сердцевину, состоящую из водной взвеси, полученной с использованием полугидрата сульфата кальция, называемого обожженным гипсом, и других материалов, между двумя большими листами обложечной бумаги обшивочной плиты. После схватывания и сушки гипсовой взвеси сформированный лист разрезают на стандартные размеры. Таким образом, сердцевина стеновой обшивочной плиты может рассматриваться как полученная комбинированием «сухой» части и «влажной», или водной, части, которую затем помещают между двумя листами обложечной бумаги, в которых она схватывается и затвердевает.
Большая часть «сухого» ингредиента сердцевины гипсовой стеновой обшивочной плиты является полугидратом сульфата кальция, обычно называемого обожженным гипсом или стукко, который получают сушкой, пульверизацией и обжигом природного каменного гипса (дигидрата сульфата кальция). Стадия сушки просто удаляет любую свободную влагу, не связанную химически в камне, тогда как обжиг освобождает часть молекул химически связанной воды. В результате обожженный гипс обладает желаемым свойством химической реактивности с водой и достаточно быстро схватывается, когда эти два вещества контактируют, и полугидрат сульфата кальция регидратируют до его дигидратного состояния. В дополнение к полугидрату сульфата кальция сухие ингредиенты могут включать широкий диапазон добавок, таких как замедлители схватывания, ускорители схватывания, средства, предупреждающие высушивание (антидессиканты), стабилизаторы, крахмал и/или другие добавки, которые могут быть полезными в процессе производства или для конечных свойств стеновой обшивочной плиты.
В дополнение к наличию включенной воды, «влажная» часть сердцевины стеновой обшивочной плиты содержит взвесь бумажной массы. В одном аспекте влажная часть состава серцевины стеновой обшивочной плиты обычно, хотя и не обязательно, включает первый влажный компонент и второй влажный компонент. Первый влажный компонент можно называть раствором бумажной массы; он включает в себя смесь воды, бумажной массы, необязательно, одного или более агентов, увеличивающих текучесть, и, необязательно, замедлитель схватывания. Раствор бумажной массы предоставляет большую часть воды, которая образует суспензию гипса в композиции сердцевины. Второй влажный компонент может включать в себя композицию, содержащую упрочняющие средства, пенообразующие средства, поверхностно-активные вещества, другие традиционные добавки или их любую комбинацию. Как правило, любой влажный компонент, или первый влажный компонент и второй влажный компонент, можно комбинировать с сухой частью сердцевины гипсовой стеновой обшивочной плиты в любом порядке и любым образом.
th
В другом аспекте передняя и задняя стороны кроющего листа, применяемого в производстве стеновой обшивочной плиты, являются многослойной бумагой, получаемой из распущенной (ресуспендированной) газетной бумаги. Передняя и задняя бумага обычно имеют внутренний слой (обычно негрунтованный), который контактирует с массой сердцевины, чтобы кристаллы гипса могли расти до внутреннего слоя или внутрь него. Взаимодействия между кристаллами гипса и бумагой составляют главную форму связывания срединной взвеси с кроющим листом. Средние слои обычно являются загрунтованными, и внешний слой является более сильно загрунтованным; он может быть обработан для регулирования абсорбции красителей и герметиков. Оба кроющих листа обычно обладают достаточной проницаемостью, чтобы дать возможность водяному пару пройти через них при последующем процессе сушки плит. Эти и аналогичные способы производства гипсовых стеновых обшивочных плит в целом описаны, например, в публикации Michelsen, T. "Building Materials (Survey)," Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, (1992 4ed.), vol. 4, pp. 618-619, раскрытие которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
Один аспект настоящего изобретения предоставляет готовую антимикробную стеновую обшивочную плиту, содержащую по меньшей мере один биоактивный латексный полимер, раскрытый в настоящем документе, и также предоставляет способ изготовления антимикробной гипсовой обшивочной стеновой плиты, содержащей по меньшей мере один биоактивный латексный полимер. В этом аспекте биоактивный латексный полимер можно применять в любом компоненте стеновой плиты, т.е. в качестве компонента сердцевины гипсовой плиты, первого кроющего листа, второго кроющего листа или их любой комбинации. Таким образом, данный способ и изделие содержат добавку по меньшей мере одного антимикробного латекса к стеновой плите или любому ее компоненту, на уровнях, достаточно эффективных против микробов; поэтому биоактивный латекс является необязательным ингредиентом каждого компонента стеновой обшивочной плиты. Кроме того, по меньшей мере один полимер биоактивного латекса можно применять в любой форме, такой как эмульсия, дисперсия или твердая форма, как раскрыто в настоящем документе. Таким образом, в дальнейшем аспекте настоящее изобретение предоставляет добавку по меньшей мере одного полимера биоактивного латекса на конечной стадии, такой как нанесение покрытия, пульверизация, окрашивание и т.п.
В дальнейшем аспекте настоящее изобретение также предоставляет применение биоактивных полимерных латексов в качестве связующих или покровных материалов, которые можно комбинировать с взвешенной бумажной массой, применяемой для получения лицевого кроющего бумажного листа и заднего кроющего бумажного листа в произведенной стеновой обшивочной плиты. В этом аспекте каждый из кроющих листов плиты или оба эти листа могут содержать по меньшей мере один биоактивный анионный полимерный латекс, раскрытый в настоящем документе, который может быть одним и тем же или различным. Эти биоактивные анионные латексы можно применять для получения внутреннего, среднего или внешнего слоев кроющего листа или их любой комбинации. Кроме того, любую комбинацию кроющих листов, в которой первый кроющий лист, второй кроющий лист или оба эти кроющие листа содержат антимикробные компоненты, можно применять с гипсовой взвесью, содержащей по меньшей мере один биоактивный анионный полимерный латекс, или с гипсовой взвесью, не содержащей по меньшей мере один биоактивный анионный полимерный латекс.
Таким образом, в одном аспекте, настоящее раскрытие предоставляет способ производства стеновой обшивочной плиты, включающий в себя:
a) образование суспензии, содержащей полугидрат сульфата кальция, воду, взвесь бумажной массы и, необязательно, по меньшей мере один первый биоактивный анионный полимерный латекс;
b) нанесение этой суспензии на первый кроющий лист, необязательно, содержащий по меньшей мере один второй биоактивный анионный полимерный латекс; и
c) нанесение второго кроющего листа, необязательно, содержащего по меньшей мере один третий биоактивный анионный полимерный латекс поверх нанесенной суспензии; и
d) сушку полученной плиты;
в котором по меньшей мере один из членов группы, состоящей из суспензии, первого кроющего листа или второго кроющего листа, содержит по меньшей мере один биоактивный анионный полимерный латекс; и
в котором по меньшей мере один первый биоактивный анионный полимерный латекс, по меньшей мере один второй биоактивный анионный полимерный латекс и по меньшей мере один третий биоактивный анионный полимерный латекс являются одними и теми же или различными.
Таким образом, по меньшей мере один первый, по меньшей мере один второй и по меньшей мере один третий биоактивные анионные полимерные латексы выбраны независимо друг от друга. Любые из биоактивных анионных полимерных латексов или комбинаций биоактивных анионных полимерных латексов, раскрытых в настоящем документе, можно применять в любом из компонентов антимикробной стеновой обшивочной плиты.
Соответственно, настоящее изобретение также предоставляет антимикробную стеновую обшивочную плиту, содержащую:
a) гипсовый лист, необязательно, содержащий по меньшей мере один первый биоактивный анионный полимерный латекс;
b) первый кроющий лист, помещенный на одной стороне гипсового листа и, необязательно, содержащий по меньшей мере один второй биоактивный анионный полимерный латекс; и
c) второй кроющий лист, помещенный на противоположной стороне гипсового листа и, необязательно, содержащий по меньшей мере один третий биоактивный анионный полимерный латекс;
в котором по меньшей мере один из членов группы, состоящей из гипсового листа, первого кроющего листа или второго кроющего листа, содержит по меньшей мере один биоактивный анионный полимерный латекс; и
в котором по меньшей мере один первый биоактивный анионный полимерный латекс, по меньшей мере один второй биоактивный анионный полимерный латекс и по меньшей мере один третий биоактивный анионный полимерный латекс являются одними и теми же или различными.
Хотя любые способы, устройства и материалы, сходные с теми, которые описаны в настоящем документе, или эквивалентные им, можно применять на практике или при испытаниях настоящего изобретения, в настоящем документе описаны типичные способы, устройства и материалы. Все публикации и патенты, названные в настоящем документе, включены в настоящий документ посредством ссылки для целей описания и раскрытия, например, структуры и методологии, описанные в публикациях, которые можно было бы применять в связи с настоящим описанным изобретением. Публикации, обсуждаемые в настоящем документе, представлены только для их раскрытия до даты подачи настоящей заявки. Никакие материалы, содержащиеся в настоящем документе, не следует истолковывать как допущение того, что авторы настоящего изобретения не управомочены датировать задним числом такое раскрытие на основании предшествующего изобретения.
1
12
3
8
3
5
7
10
Когда заявители изобретения раскрывают или заявляют диапазон любого типа, например, диапазон температур, диапазон концентраций, диапазон количества атомов, процента по массе или т.п., намерением заявителей изобретения является раскрытие или заявление индивидуально каждого возможного числа, которое могло бы разумно охватываться таким диапазоном, а также любые охваченные им поддиапазоны и комбинации поддиапазонов. Таким образом, когда заявители изобретения раскрывают или заявляют некоторый химический фрагмент, имеющий определенное число атомов углерода, намерением заявителей является раскрытие или заявление индивидуально каждого возможного числа, поддиапазона и комбинации поддиапазонов, которые такой диапазон чисел мог бы охватывать, согласно описанию в настоящем документе. Например, раскрытие, что R выбран из алкильной группы, имеющей до 12 атомов углерода, или, иными словами, из С-С-алкильной группы, как используется в настоящем документе, относится к группе R, которая может быть выбрана независимо из алкильной группы, имеющей 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12 атомов углерода, а также любой диапазон между этими двумя числами, например, к С-С-алкильной группе, и также включая любую комбинацию диапазонов между этими двумя числами, например, C-C- и C-C-алкильную группу. Таким образом заявители изобретения сохраняют право заменять терминологию, такую как «группа, имеющая до 12 атомов углерода», любым индивидуальным числом, которое такой диапазон мог бы разумно охватывать, а также любым поддиапазоном и комбинацией поддиапазонов, охваченных им. В другом примере раскрытием, что молярное отношение обычно составляет диапазон от примерно 0,1 до примерно 1,0, заявители изобретения намереваются заявить, что это молярное отношение может быть выбрано из примерно 0,1:1, примерно 0,2:1, примерно 0,3:1, примерно 0,4:1, примерно 0,5:1, примерно 0,6:1, примерно 0,7:1, примерно 0,8:1, примерно 0,9:1 или примерно 1,0:1, а также из любых поддиапазонов и комбинаций поддиапазонов, охваченных им. Аналогичным образом, раскрывая, что конкретный процент по массе может составлять от примерно 80% до примерно 90% по массе, заявители изобретения намерены заявить, что процент по массе может составлять примерно 80%, примерно 81%, примерно 82%, примерно 83%, примерно 84%, примерно 85%, примерно 86%, примерно 87%, примерно 88%, примерно 89% или примерно 90% по массе.
Заявители изобретения сохраняют право оговорить специальным условием присутствие или исключение любого индивидуального члена любой такой группы, включая любые поддиапазоны или комбинации поддиапазонов внутри группы, которые могут быть заявлены согласно диапазону или любым подобным образом, если по любой причине заявители изобретения выберут решение заявить меньше полной меры данного раскрытия, например, чтобы принять во внимание ссылку, которая могла быть неизвестной заявителям во время подачи заявки. Кроме того, заявители сохраняют право оговорить специальным условием присутствие или исключение любых индивидуальных заместителей, добавок, соединений, мономеров, поверхностно-активных веществ, структур и т.п. или их любых групп, или любых индивидуальных членов заявленной группы, если по любой причине заявители изобретения выберут решение заявить меньше полной меры данного раскрытия, например, чтобы принять во внимание ссылку, которая могла быть неизвестной заявителям во время подачи заявки.
Для любого конкретного химического соединения, раскрытого в настоящем документе, любое общее раскрытие или представленная структура также охватывает все изомеры, такие как конформационные изомеры, региоизомеры, стереоизомеры и т.п., которые могут возникнуть из конкретного набора заместителей. Общая структура также охватывает все энантиомеры, диастереомеры и другие оптические изомеры, как в энантиомерных, так и в рацемических формах, а также смеси стереомеров, согласно требованиям контекста.
Настоящее изобретение далее проиллюстрировано следующими примерами, которые никаким образом не следует истолковывать как накладывающие ограничения на его объем. Напротив, следует ясно понимать, что возможны различные другие его аспекты, варианты осуществления, модификации и эквиваленты, представление о которых может возникнуть самостоятельно после прочтения описания в настоящем документе у специалиста с обычной квалификацией в данной области без отступления от сущности настоящего изобретения или содержания приложенной формулы изобретения. В следующих примерах, если не указано иначе, реагенты были получены из коммерческих источников. Общие процедуры, включая общие синтетические испытательные процедуры для полимерных латексов, предоставлены в публикациях заявок на патенты США №№ 2005/0065284 и 2005/0003163 (Krishnan), раскрытие каждой из которых включено в настоящий документ посредством ссылки во всей полноте.
ПРИМЕР 1. Получение биоактивного анионного латекса
TM
TM
2
В реактор полимеризации объемом один литр загружают следующие ингредиенты: примерно 270 г воды; примерно 6 г неионного поверхностно-активного средства ABEX 2525 (Rhodia); примерно 2,7 г анионного поверхностно-активного средства DOWFAX 2A1 (Dow Chemical Company) и примерно 3 г метакриловой кислоты. Из содержимого реактора можно удалить кислород, подвергая реактор нескольким циклам чередования вакуума и заполнения N.
Готовят следующие реакционные смеси:
TM
TM
1) водную смесь мономеров, содержащую примерно 150 г воды, примерно 6 г метоксиполиэтиленгликольметакрилата (MPEG 550 от Cognis), примерно 4,5 г метакриловой кислоты, примерно 1,3 г DOWFAX 2A1 и примерно 6 г ABEX 2525. Общее время введения в реактор составляет 5 часов;
2) неводную смесь мономеров, содержащую примерно 153 г бутилакрилата, примерно 132 г метилметакрилата и примерно 64 г биоактивного агента. Общее время введения для этой смеси составляет 5 часов. Биоактивный агент можно вводить в эту смесь по истечении примерно 3-часового периода времени. Таким образом, данная неводная смесь мономеров в течение первых 3 часов содержит только бутилакрилат и метилметакрилат; и
3) смесь инициатора, которая может содержать примерно 30 г воды и примерно 2,10 г инициатора V-501™ (Wako Chemical). Общее время введения составляет примерно 5,5 часов. Если необходимо, для облегчения растворения инициатора можно добавить несколько капель аммиака.
К первоначальной загрузке реактора добавляют 10% неводной смеси мономеров, которая содержит только два мономера, метилметакрилат и бутилакрилат, поскольку биоактивный агент не вводят в смесь в течение первых трех часов. Затем температуру реактора поднимают до примерно 74°С и после достижения этой точки схватывания в реактор можно ввести исходный раствор инициатора (отличный от смеси инициатора, описанной выше), содержащий примерно 3 г воды и примерно 0,30 г V-501. Содержимое реактора выдерживают при этой температуре примерно 30 минут, после чего начинают вводить реакционные смеси.
После завершения добавления реакционных смесей, реакцию продолжают до тех пор пока не прореагирует бтльшая часть мономеров (более чем примерно 98%). Затем содержимое реактора охлаждают и в вакууме удаляют непрореагировавшие мономеры и повышают концентрацию твердых веществ до примерно 42-43% по массе. Если необходимо, перед удалением летучих компонентов реакции можно установить рН латекса в диапазоне от примерно 6,0 до примерно 7,0.
ПРИМЕР 2. Биоактивный анионный латекс, полученный при позднем введении биоактивного агента.
Реакцию эмульсионной полимеризации проводят согласно предоставленному в Примере 2, за исключением того, что приблизительно 32-граммовый образец биоактивного компонента вводят в неводную реакционную смесь мономеров по истечении примерно четырех (а не трех) часов в пятичасовом периоде введения неводной реакционной смеси мономеров.
В настоящем описании раскрыты типичные варианты осуществления настоящего изобретения, и хотя были использованы специфические термины, их применяли в общем и описательном смысле и не в целях ограничения. Настоящее изобретение дополнительно проиллюстрировано и описано прилагаемыми пунктами формулы изобретения; однако следует ясно понимать, что возможны различные другие варианты осуществления, аспекты, модификации и эквиваленты того, что раскрыто в формуле изобретения, представление о которых может возникнуть самостоятельно после прочтения описания в настоящем документе у специалиста с обычной квалификацией в данной области без отступления от сущности настоящего изобретения или содержания этих пунктов формулы изобретения.
Пример 1
4
3
3
Эксперименты осуществляют для оценки введение оксида цинка (Nyacol DP370) в препарат полимерного латекса. Таблица 4 приводит препарат анионного латекса и количества каждого компонента. Полученный препарат латекса может использоваться в качестве солнцезащитного средства. В настоящем примере, компоненты 1-4 загружают в реакционную емкость. Приготавливают премикс исходных материалов водного раствора мономера (компоненты 6-10) и исходных материала мономера (компоненты 11-12). Приготавливают начальный катализатор (компонент 15) и катализатор для исходных материалов (компонент 16). Затем pH доводят до 6,5 с помощью приблизительно 2 мл NHOH. Затем реакционную смесь продувают инертным газом (азотом) и нагревают до температуры 71°С. После достижения этой температуры, добавляют начальный катализатор и реакционную смесь выдерживают в течение 30 минут. Затем, вводится мономер (компоненты 11-12) в течение 5 часов. Затем водный раствор мономера (компоненты 6-10) вводят в реакционную смесь в течение 4 часов, с последующим введением позднего катализатора (компонент 16) в течение 5,5 часа. Через 4 часа рН доводят до 6,7 с помощью приблизительно 2 мл NH, температуру повышают до 75°С и начинают одночасовое введение компонентов 13-14. Наконец, рН полученного препарата доводят до 7,0 с помощью NH, добавляют 300 мл DW и извлекают до 53% TS. Полученные физические свойства перечисляются в Таблице 2.
Компоненты, перечисленные в таблицах, ниже, именуются сокращенно с использованием обычных сокращений. Приводятся определения для некоторых терминов. Если конкретное сокращение не определяется конкретно в настоящем документе, это сокращение не должно считаться неопределенным, но скорее используется в употреблении, обычном для специалистов в данной области.
DW - деионизованная вода;
AWC - натрий формальдегид сульфоксилат;
Abex 2525 - неионное поверхностно-активное вещество;
MAA - метакриловая кислота;
MPEG 550 MA - метоксиполиэтиленгликоль метакрилат;
Dowfax™ 2A1 - поверхностно-активное вещество;
IA - итаконовая кислота;
Special NMA - соответствующая смесь N-метилол акриламида и акриламида;
SFS - натрий формальдегид сульфоксилат;
NaP - натрий персульфат;
ВА - бутилакрилат;
STY - стирол;
ММА - метилметакрилат;
ST - стирол;
Wako V501 - 4,4'-азо бис-4-цианопентановая кислота;
Dissolvine NA 3-36 - тринатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты,
ТВНР - третичный бутилгидропероксид;
Таблица 1
№ Компонента
Компонент
Charge Масс
1
DW
350,00
2
Abex 2525
12,50
3
MAA
5,00
4
Dowfax 2A1
5,56
5
Dissolvine NA 36
6,94
6
DW
50,00
7
MPEG 550 MA
10,00
8
Dowfax™ W2A1
2,22
9
Abex 2525
25,00
10
MAA
7,50
11
BA
257,50
12
MMA
220,00
13
DW
40,00
14
NyacoP DP370
20,83
15
Wako V501
2,50
16
Wako V501
40,00
Итого
1055,56
Таблица 2
Конечные физические свойства
Реальный % твердых продуктов
50,10
% Преобразования
99,0
Размер частиц (нм)
184
Вязкость (сантипуазы)
46
pH
8,0
Пример 2
Эксперименты осуществляют для оценки введения глины (монтмориллонита) в препарат полимерного латекса. Таблица 3 приводит препарат анионного латекса и количества каждого компонента. Полученный латексный препарат может использоваться в различных косметических продуктах в качестве загустителя или потенциально в качестве заполнителя трещинок или морщин в косметических применениях. В настоящем примере, загрузку перемешивают при высокой скорости, по меньшей мере, в течение 20 минут, чтобы позволить полное диспергирование глины. Компоненты 1-5 загружают в реактор и нагревают до 95°С. Начинают введение мономера (компоненты 10-13), и вводят его при скорости 12,5% в течение первых тридцати минут, а затем оставшиеся 87,5% вводят от момента времени 30 минут до момента окончания, 195 минут. Наконец, компоненты 6-9 вводят в реактор в течение 220 минут. Затем pH содержимого реактора доводят до 5,5-6,5 с помощью 15% раствора NaOH и подвергают процедуре удаления для удаления непрореагировавших мономеров и появления твердых продуктов. Полученные физические свойства препарата после удаления перечисляются в Таблице 4.
Таблица 3
№ Компонент
Компонент
Масса загрузки
1
DW
487,86
2
IA
8,30
3
Затравочный латекс
3,01
4
Dissolvine NA 3-36
0,28
5
Монтмориллонит
10,00
6
DW
139,05
7
NaP
5,50
8
Dowfax™ 2A1
5,56
9
Гидроксид натрия
1,60
10
STY
275,000
11
BA
199,368
12
Sulfole 120
0,50
13
DW
4,79
14
TBHP
0,71
15
DW
5,00
16
SFS
0,50
Итого
1147,03
Таблица 4
Конечные физические свойства
Реальный % твердых продуктов
46,9
Размер частиц (нм)
215
Вязкость (CPS)
1088
РН
3,18
Пример 3
Другой эксперимент осуществляют для оценки введения глины (монтмориллонита) в препарат полимерного латекса. Таблица 5 приводит препарат анионного латекса и различные количества каждого компонента. В настоящем примере, компоненты 1-3 объединяют и перемешивают 30 минут с образованием премикса. Премикс добавляют в реактор и перемешивают при 200 об/мин. Затем мономер, содержащий компоненты 4-6, добавляют в реактор (10%) и реактор продувают в течение 15 минут. Затем, реакционную смесь нагревают до 70°С и добавляют в реактор начальный катализатор (компоненты 7-8). Реакционную смесь выдерживают в течение 30 минут. Затем вводят мономер (компоненты 4-6) в течение 4 часов. Затем в реакционную смесь вводят водный раствор мономера (компоненты 9-10) в течение 3 часов, с последующим введением замедленного катализатора (компоненты 11-12) в течение 4,5 часов. Затем температуру повышают до 75°С через 1,5 часа. После расходования исходных материалов, реакционную смесь выдерживают в течение 30 минут. Затем, вводят в реакционную смесь первую обработку (компоненты 13-16) в течение 30 минут и выдерживают в течение 10 минут. Вторую обработку (компоненты 17-20) вводят в реакционную смесь в течение 30 минут, и реакционную смесь отбирают для анализа на присутствие каких-либо остаточных мономеров. Затем, реакционную смесь выдерживают опять в течение 10 минут, а затем охлаждают до комнатной температуры. Полученные физические свойства перечисляются в Таблице 6.
Таблица 5
№ Компонента
Компонент
Масса загрузки
1
DW
600,00
2
Dowfax 2A1
1,67
3
Монтмориллонит
15,00
4
BA
120,00
5
ST
177,00
6
MAA
3,00
7
DW
3,00
8
AP
0,60
9
DW
60,00
10
Dowfax™ 2A1
13,33
11
DW
60,00
12
AP
1,50
13
DW
3, 00
14
TBHP
0,86
15
DW
3,00
16
SFS
0,60
17
DW
3,00
18
TBHP
0,86
19
DW
3,00
20
SFS
0,60
Итого
1070,01
Таблица 6
Конечные физические свойства
Реальный % твердых продуктов
30,5
% Преобразования
100,0
Размер частиц (нм)
90
Вязкость (CPS)
470
pH
2,6
Пример 4
4
3
3
Эксперименты осуществляют для оценки введения цинка пиритиона (3% уровень) (доступного как дисперсия Zink Omadine) в препарат полимерного латекса. Таблица 7 приводит препарат анионного латекса и количества каждого компонента. В настоящем примере, компоненты 1-4 загружают в реакционную емкость. Приготавливают премикс исходных материалов водного раствора мономера (компоненты 6-10) и исходных материалов мономера (компоненты 11-12). Приготавливают начальный катализатор (компонент 15) и катализатор исходных материалов (компонент 16). Затем рН доводят до 6,5 с помощью приблизительно 2 мл NHOH. Затем реакционную смесь продувают инертным газом (азотом) и нагревают до температуры 71°С. После достижения этой температуры, добавляют начальный катализатор, и реакционную смесь выдерживают в течение 30 минут. Затем вводят мономер (компоненты 11-12) в течение 5 часов. Затем вводят в реакционную смесь водный раствор мономера (компоненты 6-10) в течение 4 часов, с последующим введением позднего катализатора (компонент 16) в течение 5,5 часов. Через 4 часа, pH доводят до 6,7 с помощью приблизительно 2 мл NH, температуру повышают до 80°С и начинают одночасовое введение компонентов 13-14. Наконец, рН полученного препарата доводят до 7,0 с помощью NH, добавляют 300 мл DW и повергают процедуре извлечения до 53% TS. Полученные физические свойства перечисляются в Таблице 8.
Таблица 7
№ Компонента
Компонент
Масса загрузки
1
DW
350,00
2
Abex 2525
12,50
3
MAA
5,00
4
Dowfax™ 2A1
5,56
5
Dissolvine NA36
6,94
6
DW
50,00
7
MPEG 550MA
10,00
8
Dowfax™ 2A1
2,22
9
Abex 2525
25,00
10
MAA
7,50
11
BA
255,00
12
MMA
220,00
13
DW
40,00
14
Zinc Omadine
31,25
15
Wako V501
2,50
16
Wako V501
40,00
Итого
1063,47
Таблица 8
Конечные физические свойства
Реальный % твердых продуктов
48,40
% Преобразования
95,4
Размер частиц (нм)
155
Вязкость (CPS)
56
pH
7,1