ИММОБИЛИЗОВАННЫЙ 1,2-БЕНЗИЗОТИАЗОЛИНОН-3
IMMOBILIZED 1,2-BENZIZOTHIAZOLINONE-3

Область изобретения
В настоящем изобретении предложены новые противомикробные комплексы иммобилизованного 1,2-бензотиазолин-3-она/оксида цинка, полезные в качестве консервантов в связи с их устойчивостью к вымыванию из субстрата, к которому они присоединены. В данном изобретении также предложены субстраты, обладающие противомикробной защитой, включая те, которые требуют высоких температур при их обработке, такие как, но не ограниченные ими, порошковые покрытия, древесные композиционные материалы и пластики, такие как поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), пенополиэтилен низкой плотности, пластизоли и полиуретан.
Описание уровня техники
Многие материалы, которые приходят в контакт с влагой, склонны к разрушительным воздействиям ряда микроорганизмов, включая грибы, дрожжи, водоросли и бактерии. Следовательно, существует огромная необходимость в эффективных и экономичных средствах защиты таких материалов от таких разрушительных воздействий в течение длительных периодов времени. Коммерческие материалы, которые обычно требуют такой защиты, включают, например, пластики, древесину, продукты древесины, древесные композиционные материалы, древесно-пластмассовые композиционные материалы, литьевые пластики, строительные материалы, бумагу, игрушки, покрытия, материалы на основе белков, композиции на основе крахмала, чернила, эмульсии, смолы, штукатурку, бетон, камень, древесные клеи, герметики, уплотнители, кожу, краски и лаки для кожи, мылооберточные автоматы, упаковочные материалы, краски для пряжи, ткани, канатно-веревочные изделия, основы коврового покрытия, электрическую изоляцию, медицинские устройства и тому подобное.
В дополнение к защитным коммерческим материалам от таких разрушительных воздействий желательно также ингибировать рост микроорганизмов на поверхности коммерческих материалов для сохранения гигиенических условий, например, в больницах, детских яслях, учреждениях для престарелых, оборудовании для пищевой промышленности, самолетах, поездах, автобусах и тому подобном.
Ни одно отдельное противомикробное соединение не обеспечивает защиту против всех микроорганизмов или непригодно для всех применений. В дополнение к ограничениям, касающимся эффективности, другие ограничения включают стабильность соединения, физические свойства, токсикологический профиль, нормативные соображения, экономические соображения и заботу об окружающей среде. Противомикробные средства, которые пригодны при многих применениях, могут быть непригодны при других применениях. Таким образом, существует необходимость в разработке новых противомикробных композиций, которые обеспечат защиту при ряде применений и при ряде условий для защиты коммерческих материалов от разрушительных воздействий микроорганизмов и ингибирования роста микроорганизмов на поверхности коммерческих материалов.
Широко применяемым противомикробным средством является 1,2-бензизотиазолин-3-он (БИТ). БИТ и его водорастворимые соли щелочных металлов часто являются биоцидами выбора, когда промышленный бактерицид необходим для предотвращения микробного загрязнения технических систем на водной основе, подобных минеральным суспензиям, полимерным эмульсиям, чернилам, краскам, штукатурным растворам, клеям и тому подобному (см., например, W. Раи-lus "Dictionary of Microbicides for the Protection of Materials" pp.664-666 (2005), Springer, Dordrecht).
БИТ и его соли применяют, прежде всего, в жидких системах, как, например, в лакокрасочной промышленности (краски, лаки и т.д.). БИТ и его соли применяют почти исключительно в качестве консервантов для хранения краски в таре для защиты жидкой краски, в то время как краска находится в контейнере перед нанесением, а также во время нанесения. БИТ не применяют для защиты покрытия от микробного роста после того, как оно нанесено на субстрат, поскольку БИТ легко вымывается из высушенной пленки покрытия.
В патенте США №3065123 раскрыто добавление 1,2-бензизотиазолин-3-она в водную среду для защиты водной среды от инфекции микроорганизмами. В патенте США №4150026 раскрыты комплексы 3-изотиазолонов с солями металлов, которые проявляют бактерицидные, фунгицидные и альгицидные свойства. В патенте США №4188376 раскрыты биоцидные композиции, пригодные для применений при косвенном контакте с пищевыми продуктами и хранении красок на водной основе в таре, содержащие раствор соли щелочного металла 1,2-бензизотиазолин-3-она в спиртовом, гликолевом или водном растворителе. В патенте США №4871754 раскрыто применение водных препаратов литиевой соли 1,2-бензизотиазолин-3-она для защиты водных растворов от заражения микроорганизмами.

Противомикробные соединения, которые эффективны в качестве пленочных консервантов, такие как Polyphase, композиция 3-йод-2-пропинилбутилкарбамата, остаются в высушенном покрытии и, следовательно, могут продолжать защищать это покрытие от микробного роста. Polyphase эффективен, в основном, против грибов и милдью. Соответственно, существует необходимость в антибактериальном пленочном консерванте, обладающем токсикологическим профилем БИТ, который не теряет свою эффективность со временем вследствие испарения или вымывания (см. W.Lindner в "Chemisch-physikalisches Verhalten von Konservierungsmit-tel in Beschichtungsstoffen" (1998) Expert Verlag, Bd 509, W.Lindner в "Directory of Microbicides for the Protection of Materials" (2005), W.Paulus (ed) Springer).
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении предложены новые противомикробные комплексы иммобилизованного 1,2-бензизотиазолин-3-она/оксида цинка (БИТ/ZnO), полезные в качестве противомикробных агентов, которые устойчивы к вымыванию из субстрата, к которому они присоединены. Настоящее изобретение также направлено на способы получения комплексов БИТ/ZnO, на комплексы БИТ/ZnO, полученные этими новыми способами, на способы применения комплексов БИТ/ZnO для ингибирования микробного роста или снижения уровня бактерий на поверхности субстрата и на субстраты, защищенные от воздействия микробов в результате обработки комплексами БИТ/ZnO. Настоящее изобретение, кроме того, направлено на композиции, содержащие 1,2-бензизотиазолин-3-он, который иммобилизован оксидом цинка.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Фиг.1 представляет собой график, показывающий инфракрасный спектр 1,2-бензизотиазолин-3-она (БИТ).
Фиг.2 представляет собой график, показывающий инфракрасный спектр оксида цинка (ZnO).
Фиг.3 представляет собой график, показывающий инфракрасный спектр комплекса БИТ/ZnO.
Фиг.4 представляет собой график, показывающий инфракрасный спектр соли БИТ/Li.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Авторы изобретения сделали открытие, что противомикробный агент 1,2-бензизотиазолин-3-он (БИТ) может быть иммобилизован путем смешивания этого противомикробного агента с иммобилизующим эффективным количеством оксида цинка (ZnO). Хотя они не желают быть связанными какой-либо теорией, авторы изобретения считают, что противомикробный агент и иммобилизующий агент подвергаются привлекающему взаимодействию, которое способствует иммобилизации противомикробного агента от обычно вредных эффектов вымывания из субстратов, на которые он нанесен. БИТ и оксид цинка могут образовать кислотно-основной комплекс, а дополнительный оксид цинка может отлагаться вокруг комплекса БИТ/ZnO, поскольку более высокие отношения ZnO к БИТ приводят в результате к более высокой склонности комплекса БИТ/ZnO к иммобилизации. Эта иммобилизация задерживает или предотвращает вымывание противомикробного агента и приводит в результате к большему удерживанию противомикробной защиты в конечном субстрате, чем в случае, когда иммобилизующий агент не присутствует. Комбинация противомикробного агента и иммобилизующего агента неожиданно действует как улучшающая иммобилизацию противомикробного агента на субстрате.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Как показано на фиг.1-4, структура комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO проанализирована с помощью инфракрасных спектров. Фиг.1 представляет собой график, показывающий инфракрасный спектр БИТ с сильной карбонильной полосой при 1645 см. Фиг.2 представляет собой график, показывающий инфракрасный спектр ZnO. Фиг.3 представляет собой график, показывающий инфракрасный спектр комплекса БИТ/ZnO. Фиг.4 представляет собой график, показывающий инфракрасный спектр соли БИТ/Li. Инфракрасный спектр на фиг.3 четко показывает, что комплекс БИТ/ZnO не представляет собой физическую смесь БИТ и ZnO, поскольку карбонильная полоса БИТ при 1645 см (фиг.1) отсутствует.Комплекс иммобилизованного БИТ/ZnO не представляет собой основную соль, что очевидно в результате сравнения с инфракрасным спектром соли БИТ/Li (фиг.4). Можно было бы ожидать, что инфракрасные спектры комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO и соли БИТ/Li должны быть весьма сходными, поскольку вовлечен один и тот же органический анион. Но инфракрасные спектры комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO и соли БИТ/Li являются различными, в основном, в "области характерной зоны" от 700 см"1 до 1400 см, которая представляет объединенные резонансы молекулы БИТ. В соли БИТ/Li полосы комплекса БИТ/ZnO при 910, 899 и 797 см"1 отсутствуют, тогда как в комплексе БИТ/ZnO полосы соли БИТ/Li при 1055 см и 880 см отсутствуют. Инфракрасный спектр ZnO (фиг.2) является пустым в инфракрасном диапазоне, присутствующие полосы являются результатом влаги (примерно 3300 см) или органических примесей в высокой концентрации. Сочетание инфракрасных спектров на фиг.1-4 вместе с ВЭЖХ анализом на БИТ, экстрагируемый метанолом, и суммарный БИТ после гидролиза (Примеры 2-7) позволяет предположить, что БИТ должен образовать комплекс на ZnO.
БИТ может быть иммобилизован на поверхностях ZnO путем осаждения водорастворимых солей БИТ, в частности, солей щелочных металлов, на ZnO. Неограничивающие примеры водорастворимых цинковых солей БИТ включают соли, образованные с хлоридом цинка, бромидом цинка, ацетатом цинка, формиатом цинка и нитратом цинка. Методика получения комплексов иммобилизованного БИТ/ZnO может широко варьировать. Водорастворимую соль БИТ можно осаждать на поверхности предварительно образованного оксида цинка путем нейтрализации раствора. Например, водный раствор калийной соли БИТ можно смешивать с ZnO и ZnCI2, а затем осаждать БИТ на ZnO путем нейтрализации смеси. Альтернативно БИТ и ZnO можно смешивать непосредственно с образованием комплекса БИТ/ZnO. Дополнительный оксид цинка можно осаждать на предварительно образованных комплексах БИТ/ZnO. Путем выбора условий осаждения свойства противомикробного соединения можно варьировать. Комплексы БИТ/ZnO могут быть получены в виде твердых веществ или в виде дисперсионных концентратов с использованием общепринятых дисперсионных методик. Отношение масс./масс. БИТ к ZnO в комплексе можно регулировать таким образом, чтобы оно соответствовало конкретному применению конечного продукта. Размер частиц комплекса БИТ/ZnO и вязкость комплекса БИТ/ZnO в дисперсионном концентрате можно также регулировать таким образом, чтобы оно соответствовало конкретному применению конечного продукта. Более высокие отношения масс./масс. ZnO к БИТ приводят в результате к большей склонности комплекса БИТ/ZnO к иммобилизации. Размер частиц комплекса БИТ/ZnO можно регулировать путем измельчения, и он может находиться в интервале от наношкалы (примерно 10 нм) до нескольких сотен микрон. Как правило, комплекс иммобилизованного БИТ/ZnO осаждается при размере частиц, который является достаточно малым, чтобы непосредственно использовать его в материале покрытия. Вязкость дисперсионного концентрата комплекса БИТ/ZnO можно регулировать путем добавления агента, регулирующего вязкость. Предпочтительной реакционной средой является вода, низшие спирты, такие как метанол, этанол, изопропанол, н-пропанол, н-бутанол, emop-бутанол, mpem-бутанол, и их смеси. Комплекс иммобилизованного БИТ/ZnO можно выделить с помощью обычных методик, таких как фильтрование или распылительная сушка. Комплекс иммобилизованного БИТ/ZnO можно комбинировать с дополнительными противомикробными агентами и фунгицидными пленочными консервантами, такими как карбендиазим (метилбензимидазол-2-илкарбамат), 3-йод-2-пропинилбутилкарбамат, пиритион цинк, триклозан (5-хлор-2-(2,4-дихлорфенокси)фенол), 2-н-октилизотиазолин-3-он, 4,5-дихлор-2-н-октилизотиазолин-3-он, хлорталонил (2,4,5,6-тетрахлоризофталонитрил), бетоксазин (3-бензо[b]тиен-2-ил-5,6-дигидро-1,4,2-оксатиазин 4-оксид), зирам (цинк бис(диметилдитиокарбамат), тирам (тетра-метилтиурам дисульфид), 2-н-бутилбензизотиазолин-3-он, а также серебро и соединения серебра, такие как серебро, нанесенное в виде покрытия на оксид цинка AirQual AQ200, имеющееся в продаже от фирмы AirQual, соединения цинка серебра зеолита, имеющиеся в продаже от фирмы Ciba, хлорид серебра на диоксиде титана, имеющийся в продаже от фирмы Clariant, и серебро (наночастицы серебра), имеющееся в продаже от фирмы NANUX.
Противомикробные комплексы иммобилизованного БИТ/ZnO по настоящему изобретению обеспечивают комплекс, где БИТ является устойчивым к испарению или вымыванию, либо любому другому процессу, который вызвал бы истощение БИТ на поверхности субстрата. Противомикробные комплексы иммобилизованного БИТ/ZnO также обеспечивают антибактериальные гигиенические покрытия для поверхностей, как, например, в больницах, домах престарелых, детских садах, устройствах для пищевой промышленности и фармацевтическом оборудовании. Бактерии, приходящие в контакт с такими покрытиями, сдерживаются присутствием иммобилизованного антибактериального агента. Такие постоянные противомикробные свойства могут обеспечить процедуры очистки и дезинфекции на труднодоступных поверхностях. Противомикробные иммобилизованные комплексы могут также сдерживать образование пленки микроорганизмов на поверхности материалов для уплотнений, как, например, в системах водоснабжения. Противомикробные иммобилизованные комплексы дополнительно обеспечивают противомикробное соединение, пригодное для применения в гигиенических поверхностях, которые не должны быть обременены нежелательными свойствами, характерными для других противомикробных поверхностей, используемых для таких целей. Дополнительные материалы, которые могут быть покрыты противомикробными комплексами иммобилизованного БИТ/ZnO, включают покрытия, пластики, изделия из древесины, древесные композиционные материалы, древесно-пластмассовые композиционные материалы, литьевые пластики, строительные материалы, бумагу, композиции на основе крахмала, клеи, штукатурку, бетон, герметики, уплотнители, ткани и канатно-веревочные изделия.
1
4
1
4
1
4
1
4
В соответствии с настоящим изобретением предложен способ получения комплекса иммобилизованного 1,2-бензизотиазолин-3-она/оксида цинка, включающий стадии (а) нагревания 1,2-бензизотиазолин-3-она и хлорида цинка до кипения с дефлегмацией в C-C разветвленном или неразветвленном спирте с образованием раствора; (б) охлаждения этого раствора и добавления иммобилизующего эффективного количества оксида цинка к раствору с образованием смеси; (в) нагревания смеси до кипения с дефлегмацией, а затем охлаждения смеси до комнатной температуры; (г) фильтрования смеси с получением комплекса иммобилизованного 1,2-бензизотиазолин-3-она/оксида цинка. Этот способ может дополнительно включать промывание твердого вещества C-C разветвленным или неразветвленным спиртом и высушивание твердого вещества в вакууме. C-C разветвленные или неразветвленные спирты могут быть выбраны из группы, состоящей из метанола, этанола, н-пропанола, изопропанола, н-бутанола, втор-бутанола и трет-бутанола. Предпочтительно C-C разветвленные или неразветвленные спирты выбраны из группы, состоящей из метанола, этанола, н-пропанола и изопропанола, более предпочтительно эти спирты представляют собой метанол или этанол и наиболее предпочтительно метанол.
В другом воплощении в настоящем изобретении предложен способ получения дисперсионного концентрата комплекса иммобилизованного 1,2-бензизотиазолин-3-она/оксида цинка, включающий стадии (а) образования водного раствора 1,2-бензизотиазолин-3-она и гидроксида калия, имеющего pH от примерно 7 до примерно 8,5; (б) добавления хлорида цинка и иммобилизующего эффективного количества оксида цинка к раствору с образованием смеси и (в) измельчения смеси с образованием дисперсионного концентрата комплекса иммобилизованного 1,2-бензизотиазолин-3-она/оксида цинка. Этот способ может дополнительно включать добавление дисперсионного агента к смеси на стадии (б) и ингибитора пенообразования к смеси на стадии (в).
Еще в одном воплощении в настоящем изобретении предложен способ получения дисперсионного концентрата комплекса иммобилизованного 1,2-бензизотиазолин-3-она/оксида цинка, включающий стадии (а) образования водной смеси 1,2-бензизотиазолин-3-она, хлорида цинка и иммобилизующего эффективного количества оксида цинка; (б) доведения pH смеси от примерно 7 до примерно 8,5 и (в) измельчения смеси с образованием дисперсионного концентрата комплекса иммобилизованного 1,2-бензизотиазолин-3-она/оксида цинка. Этот способ может дополнительно включать добавление дисперсионного агента к смеси на стадии (б) и ингибитора пенообразования к смеси на стадии (в).
Еще в одном воплощении в настоящем изобретении предложен способ получения дисперсионного концентрата комплекса иммобилизованного 1,2-бензизотиазолин-3-она/оксида цинка, включающий стадии (а) образования водной смеси 1,2-бензизотиазолин-3-она и иммобилизующего эффективного количества оксида цинка и (б) измельчения смеси с образованием дисперсионного концентрата комплекса иммобилизованного 1,2-бензизотиазолин-3-она/оксида цинка. Этот способ может дополнительно включать добавление дисперсионного агента к смеси на стадии (а) и ингибитора пенообразования к смеси на стадии (б).
В настоящем изобретении также предложен комплекс иммобилизованного 1,2-бензизотиазолин-3-она/оксида цинка, полученный вышеизложенными способами. В настоящем изобретении, кроме того, предложен способ защиты субстрата от заражения микроорганизмами, при котором обрабатывают субстрат эффективным против микроорганизмов количеством комплекса иммобилизованного 1,2-бензизотиазолин-3-она/оксида цинка, полученный вышеизложенными способами. В настоящем изобретении, кроме того, предложена композиция, содержащая 1,2-бензизотиазолин-3-он, который иммобилизован оксидом цинка.
Противомикробный агент, используемый в комплексах иммобилизованного БИТ/ZnO по настоящему изобретению, представляет собой имеющийся в продаже 1,2-бензизотиазолин-3-он (1,2-бензизотиазолин-3(2H)-он, БИТ) и его соли. БИТ имеет молекулярную массу 151,19, растворим в горячей воде и образует водорастворимые соли со щелочными металлами и аминами, а также обладает высокой растворимостью в органических растворителях, в частности в спиртах и гликолях. БИТ и его водорастворимые соли щелочных металлов полезны для предотвращения микробного загрязнения технических систем на водной основе, подобных минеральным суспензиям, полимерным эмульсиям, чернилам, краскам, штукатурным растворам, клеям и тому подобному. БИТ раскрыт в патенте США №3065123, описание которого включено здесь путем ссылки.
Иммобилизующий агент, используемый в комплексах иммобилизованного БИТ/ZnO по настоящему изобретению, представляет собой имеющийся в продаже оксид цинка (ZnO). Оксид цинка имеет молекулярную массу 81,38, существует в виде белого или желтовато-белого порошка без запаха и практически нерастворим в воде. Можно также использовать наноструктуры оксида цинка. Наноструктуры оксида цинка подробно раскрыты в публикации Materialstoday, June (2004), pp.26-33, описание которой включено здесь путем ссылки.
В соответствии с настоящим изобретением иммобилизующее эффективное количество ZnO смешивают с БИТ с образованием комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO. Иммобилизующее эффективное количество ZnO представляет собой количество, эффективное для иммобилизации противомикробного агента БИТ в комплексе иммобилизованного БИТ/ZnO. Обнаружено, что избыток иммобилизующего агента более эффективно иммобилизует противомикробный агент. Соответствующее количество иммобилизующего агента может зависеть от ряда факторов, включая природу субстрата, подлежащего защите, и условия и продолжительность времени, при которых этот субстрат используют. Соответствующее количество иммобилизующего агента для конкретной цели можно определить путем рутинного тестирования иммобилизации противомикробного агента варьирующими количествами добавленного иммобилизующего агента. Способы оценки отсутствия мобильности противомикробного агента, такие как ВЭЖХ, известны и доступны специалистам в данной области техники и изложены в разделе примеров данного описания. Таким образом, в зависимости от таких факторов отношение масс./масс. 5HT:ZnO может находиться в очень широких пределах. Как правило, отношение масс./масс. BHT:ZnO должно составлять от примерно 1:20 до примерно 3:1. Предпочтительно отношение масс./масс. 5HT:ZnO должно составлять от примерно 1:10 до примерно 3:1, более предпочтительно от примерно 1:5 до примерно 1:1 и наиболее предпочтительно от примерно 1:3 до примерно 2:3.
Для целей данного изобретения "иммобилизованный БИТ" и "свободный БИТ" определены в рабочих терминах на основании того факта, что БИТ сам по себе растворим в метаноле при концентрации выше, чем 5%, то есть 5 граммов чистого БИТ должны полностью раствориться в 100 мл метанола. Когда твердый комплекс БИТ/ZnO, полученный в соответствии с данным изобретением, встряхивают при температуре окружающей среды (комнатной) с количеством метанола, составляющим его двадцати-(20) кратную массу, любой БИТ, который переходит в раствор, то есть не остается присоединенным к ZnO, определяют как "свободный" или "неиммобилизованный" БИТ, тогда как БИТ, который остается присоединенным к ZnO как часть твердого, нерастворенного комплекса БИТ/ZnO, определяют как "иммобилизованный БИТ." Соответственно, различие между общим количеством БИТ в комплексе БИТ/ZnO и количеством "свободного" БИТ (то есть количеством БИТ, растворимого в предопределенном количестве метанола) составляет количество "иммобилизованного БИТ" в комплексе БИТ/ZnO.
Аналитические методы ВЭЖХ, описанные в разделе примеров данного описания, предлагают удобный путь для анализа комплекса БИТ/ZnO, чтобы определить, какое количество БИТ в нем является "свободным" и какое количество БИТ в нем является "иммобилизованным". (Например, если образец 500 мг комплекса БИТ/ZnO, который составлял примерно 33% масс./масс. БИТ, встряхивают со 100 мл метанола, такой образец должен содержать менее чем 170 мг БИТ, и, если весь БИТ является свободным, он должен весь раствориться в метаноле, образуя менее чем 0,2% раствора.) Поскольку растворимость БИТ в метаноле при температуре окружающей среды составляет более чем 5%, такой анализ четко иллюстрирует какую-либо иммобилизацию БИТ таким образом, что любое количество БИТ, которое не растворяется в метаноле, явно иммобилизовано в комплексе БИТ/ZnO.
Как правило, желательно максимально увеличить количество БИТ, которое составляет "иммобилизованный БИТ" в комплексе БИТ/ZnO, и минимизировать количество "свободного БИТ" для целей данного изобретения, понятно, что для конкретных обстоятельств может быть предпочтительно иметь смеси, что противоположно максимальному увеличению "иммобилизованного БИТ" в комплексе. Комплекс ZnO/БИТ, где от примерно 40% до примерно 100% БИТ иммобилизовано, должен быть пригоден для многих применений, где предпочтительно от примерно 50% до примерно 100%, более предпочтительно от примерно 70% до примерно 100% и наиболее предпочтительно от примерно 90% до примерно 100%.
Как правило, комплекс иммобилизованного БИТ/ZnO получают путем осаждения в дисперсионном концентрате при размере частиц, который является достаточно малым, чтобы использовать непосредственно в материале покрытия. Желаемый размер частиц комплекса БИТ/ZnO может зависеть от ряда факторов, включая природу субстрата, подлежащего защите, и условия и продолжительность времени, при которых этот субстрат используют. Размер частиц комплекса БИТ/ZnO можно регулировать путем измельчения, как, например, в бисерной мельнице, и он может находиться в интервале от наношкалы (примерно 10 нм) до нескольких сотен микрон. Размер частиц комплекса БИТ/ZnO может находиться в интервале от 0,8 мкм 50%/10 мкм 95%. Предпочтительно размер частиц комплекса БИТ/ZnO может находиться в интервале от 1 мкм 50%/8 мкм 95%, более предпочтительно от 1,5 мкм 50%/6 мкм 95% и наиболее предпочтительно от 2,5 мкм 50%/4 мкм 95%.
Вязкость дисперсионного концентрата комплекса БИТ/ZnO можно регулировать так, чтобы непосредственно использовать его в материале покрытия. Вязкость комплекса БИТ/ZnO может зависеть от ряда факторов, включая природу покрытия и субстрата, подлежащего защите. Вязкость комплекса БИТ/ZnO можно регулировать так, чтобы она соответствовала конкретному применению конечного продукта. Вязкость дисперсионного концентрата комплекса БИТ/ZnO можно регулировать путем добавления агента, регулирующего вязкость. Предпочтительным агентом, регулирующим вязкость, является ксантановая камедь (Kelzan). Вязкость дисперсионного концентрата комплекса БИТ/ZnO может находиться в интервале от примерно 400 до примерно 1200 мПа·с, предпочтительно от примерно 400 до примерно 1100 мПа·с, более предпочтительно от примерно 400 до примерно 1000 мПа·с и наиболее предпочтительно от примерно 400 до примерно 900 мПа·с.
В соответствии с изобретением противомикробный комплекс иммобилизованного БИТ/ZnO можно включать в конечный препарат для применения в таких конечных продуктах применения, как краски, покрытия, пластики, изделия из древесины, древесные композиционные материалы, древесно-пластмассовые композиционные материалы, литьевые пластики, строительные материалы, бумага, композиции на основе крахмала, клеи, штукатурка, бетон, герметики, уплотнители, ткани, канатно-веревочные изделия, текстильные изделия и тому подобное, в широком интервале активной концентрации от примерно 0,004% до 2,0%. Такие композиции можно готовить из композиций высоких концентраций иммобилизованного комплекса путем соответствующего разведения. Оптимальный полезный интервал составляет примерно от 0,01% до 1,0% иммобилизованного комплекса в конечных препаратах для таких систем конечного применения. При применении такого модифицированного препарата в системах конечного применения возможно защищать субстраты в течение длительных периодов времени против роста микроорганизмов.
Композиции по настоящему изобретению, как правило, следует готовить путем смешивания или диспергирования иммобилизованного комплекса в выбранном соотношении с жидким носителем для растворения или суспендирования активных компонентов. Этот носитель может содержать разбавитель, эмульгатор и увлажняющий агент. Ожидаемые применения противомикробного иммобилизованного комплекса включают защиту красок и покрытий на водной основе, клеев, клеев для швов, уплотнителей, мастик, типографских красок, сред для обработки металлов (технологических масел), полимерных эмульсий, дисперсий пигментов, водных изделий промышленного назначения, смазок, герметиков и тому подобного. Противомикробный иммобилизованный комплекс может быть представлен в виде жидких смесей, в виде увлажняемых порошков, дисперсий или в любом другом подходящем виде продукта, который является желательным. В этом отношении композиция по настоящему изобретению может быть представлена в виде продукта, готового к употреблению, в форме водных дисперсий, масляных дисперсий или в виде концентрата.
Полезными растворителями, которые можно использовать при получении продуктов, содержащих противомикробный иммобилизованный комплекс, являются некоторые гликолевые простые и сложные эфиры, такие как пропиленгликоля н-бутиловый эфир, пропиленгликоля mpem-бутиловый эфир, 2-(2-метоксиметилэтокси)-трипропиленгликоля метиловый эфир, пропиленгликоля метиловый эфир, дипропиленгликоля метиловый эфир, трипропиленгликоля метиловый эфир и сложные эфиры вышеупомянутых соединений. Другими полезными растворителями являются н-метилпирролидон, н-пентилпропионат и двухосновные сложные эфиры некоторых дикарбоновых кислот, а также их смеси. Предпочтительными растворителями для этих продуктов являются пропиленгликоля н-бутиловый эфир, 1-метокси-2-пропанол и двухосновный изобутиловый эфир смеси янтарной, глутаровой и адипиновой кислот.
При изготовлении препаратов по настоящему изобретению для конкретных применений композицию также, вероятно, следует обеспечивать адъювантами, общепринято используемыми в композициях, предназначенных для таких применений, таких как органические связующие агенты, дополнительные противомикробные средства, вспомогательные растворители, технологические добавки, фиксаторы, пластификаторы, УФ-стабилизаторы или усилители стабильности, водорастворимые или нерастворимые в воде красители, цветные пигменты, сиккативы, ингибиторы коррозии, средства против оседания, средства против образования поверхностной корки и тому подобное.
Иммобилизацию БИТ на ZnO можно дополнительно регулировать добавлением к комплексу основных солей карбоновых кислот, например, жирных кислот. Предпочтительными жирными кислотами являются бензойная кислота, октановая кислота, 2-этилгексановая кислота, нонановая кислота, декановая кислота, ундека-новая кислота, стеариновая кислота, олеиновая кислота и их смеси.
В соответствии с настоящим изобретением субстраты защищают от загрязнения микроорганизмами просто путем обработки субстрата композицией, содержащей противомикробный комплекс иммобилизованного БИТ/ZnO по настоящему изобретению. Такая обработка может включать смешивание композиции с субстратом, покрытие или иное приведение в контакт субстрата с композицией и тому подобное.
Приведенные ниже примеры представлены для иллюстрации и объяснения изобретения. Если не указано иное, все ссылки на доли и проценты здесь и на протяжении всей заявки основаны на массе.
ПРИМЕРЫ
Аналитическая методика определения количества иммобилизованного БИТ в комплексе БИТ/ZnO
Данный анализ позволяет определить суммарное количество БИТ и количество "свободного" БИТ в комплексе БИТ/ZnO. Различие между суммарным количеством БИТ в комплексе БИТ/ZnO и количеством "свободного" БИТ (то есть количеством БИТ, растворимого в предопределенном количестве метанола) определяют как количество "иммобилизованного БИТ" в комплексе БИТ/ZnO.
1. Анализ суммарного количества БИТ в комплексе БИТ/ZnO Для анализа суммарного количества БИТ в комплексе БИТ/ZnO комплекс БИТ/ZnO должен быть подвергнут гидролизу для высвобождения БИТ таким образом, чтобы его можно было проанализировать с помощью стандартных методик ВЭЖХ.
Гидролиз
Примерно 200 мг комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO точно взвешивают (точная масса может варьировать в зависимости от ожидаемого суммарного количества БИТ в анализируемом комплексе) в 100 мл колбу. Затем добавляют количество 20 мл метанола (ВЭЖХ качества) и 5 мл соляной кислоты (1 моль/л). Колбу нагревают примерно до 50°С в течение 15 минут. После охлаждения до температуры окружающей среды колбу заполняют метанолом вплоть до отметки 100 мл. Затем реакционную смесь фильтруют через мембранный фильтр 0,25 мкм (например, Millipore), и она готова для впрыскивания на колонку ВЭЖХ.
Условия ВЭЖХ
Прибор
Аппарат Shimadzu А6
Колонка
Nucleosil 100-5 C18 HD (Macherey-Nagel)
Ток градиента растворителя
1,3 мл/мин
Длина волны УФ детектора
312 нм
Элюент A
вода +5% ацетонитрил (об:об)
Элюент B
ацетонитрил
Время тока (мин)
Градиент растворителя*
0,1
10% Элюент B+90% Элюент A
3,0
10% Элюент B+90% Элюент A
8,0
70% Элюент B+30% Элюент A
10,0
70% Элюент B+30% Элюент A
11,0
90% Элюент B+10% Элюент A
12,0
90% Элюент B+10% Элюент A
13,0
10% Элюент B+90% Элюент A
15,0
10% Элюент B+90% Элюент A
17,0
остановка
*=об:об
Затем суммарное количество БИТ в комплексе БИТ/ZnO определяют путем сравнения с внешним стандартом (150 мг БИТ/1 литр метанола). 2. Анализ "свободного" БИТ
БИТ является сильно растворимым в метаноле и может быть экстрагирован из комплекса БИТ/ZnO для определения количества "свободного" БИТ.
Примерно 500 мг комплекса БИТ/ZnO точно взвешивают (точная масса может варьировать в зависимости от ожидаемого содержания "свободного" БИТ анализируемого комплекса) в 100 мл колбу. Добавляют количество 50 мл метанола (ВЭЖХ качества). Затем колбу, содержащую смесь, озвучивают ультразвуком в водяной бане в течение примерно 15 минут.После охлаждения до температуры окружающей среды колбу заполняют метанолом вплоть до отметки 100 мл. Затем реакционную смесь фильтруют через мембранный фильтр 0,25 мкм (например, Millipore), и она готова для впрыскивания на колонку ВЭЖХ.
Условия ВЭЖХ для анализа "свободного" БИТ являются такими же, как изложено выше в части 1. Затем количество "свободного" БИТ в комплексе БИТ/ZnO определяют путем сравнения с внешним стандартом (150 мг БИТ/1 литр метанола).
Пример 1
Сравнительный пример
Бис-(1,2-Бензизотиазолин-3-он)цинка(11)хлорид
Бис-(1,2-бензизотиазолин-3-он)цинка(И)хлорид был получен в соответствии с примером 53 патента США №4150026.
1,5 г 1,2-бензизотиазолин-3-она (аналитической степени чистоты) растворяли в 75 мл абсолютного метанола. Добавляли количество 0,68 г хлорида цинка с получением прозрачного раствора. Затем растворитель выпаривали в вакууме, и остаток высушивали. Было получено количество 2,1 г бис-(1,2-бензизотиазолин-3-он)цинка(II)хлорида. Молярное отношение BHT:Zn=2:1.
1,2-Бензизотиазолин-3-он не был иммобилизован в виде солевого комплекса бис-(1,2-бензизотиазолин-3-он)цинка(П)хлорида, поскольку этот комплекс почти полностью растворим в метаноле. Анализ ВЭЖХ показал, что 63% этого солевого комплекса составлял 1,2-бензизотиазолин-3-он, полученный из метанольного экстракта.
Пример 2
Дисперсионный концентрат БИТ/ZnO из БИТ-калийной соли
Количество 300 г водопроводной воды смешивали с 26,7 г приллированного гидроксида калия и 74,1 г имеющегося в продаже 1,2-бензизотиазолин-3-она (90%) (доступного от фирмы Aldrich) до получения в результате прозрачного раствора. Затем добавляли количество 270 г водопроводной воды, 40 г Emulsogen TS 200 (диспергирующего агента, доступного от фирмы Clariant), 40 г Atlox 4913 (неионного диспергирующего агента, доступного от Unigema), 155,7 г оксида цинка (доступного от Aldrich) и 30,1 г хлорида цинка (доступного от Aldrich), и партию измельчали в бисерной мельнице. Пену регулировали путем добавления 0,5 г Rhodorsil 416 (ингибитора пенообразования на силиконовой основе, доступного от Rhodia). Значение рН составляло 7. Смесь пропускали 3 раза через бисерную мельницу для уменьшения размера частиц. Продукт доводили до вязкости 420 мПа·с (Spindle 4, Brookfield) добавлением и диспергированием 4 г ксантановой камеди (Kelzan) и 59 г водопроводной воды. Отношение масс./масс. ZnO:BHT=2,6:1 и молярное отношение BHT:Zn=0,20.
Было получено 1000 г (1,2-бензизотиазолин-3-он)оксида цинка. Распределение частиц по размеру: 1,3 микрометра 50%/5,5 микрометра 95%. Анализ: 6,7% суммарного 1,2-бензизотиазолин-3-она по ВЭЖХ после кислотного гидролиза (гидролитический распад в 10% соляной кислоте, нейтрализация, разбавление метанолом, ВЭЖХ анализ БИТ). Анализ растворимого БИТ из метанольного экстракта: 2,4%. (64% суммарного БИТ фиксировано на поверхности ZnO).
Пример 3
Дисперсионный концентрат БИТ/ZnO из BHT-ZnCI2
Количество 90 г водопроводной воды смешивали с 22,2 г имеющегося в продаже 1,2-бензизотиазолин-3-она (90%), 12 г Emulsogen TS 200, 12 г Atlox 4913, 46,7 г оксида цинка и 9,0 г хлорида цинка. Партию нейтрализовали до pH 8,5 медленным добавлением при перемешивании 16 г 50% (масс./масс.) раствора гидроксида калия. Смесь пропускали 3 раза через бисерную мельницу для уменьшения размера частиц. Пену регулировали путем добавления 0,5 г Rhodorsil 416. Затем продукт доводили до вязкости 720 мПа·с (Spindle 3, Brookfield, 100 об/мин) добавлением и диспергированием 1,6 г ксантановой камеди и 121 г водопроводной воды. Отношение масс./масс. ZnO:BHT=2,6:1 и молярное отношение BHT:Zn=0,20.
Было получено количество 400 г дисперсионного концентрата (1,2-бензизотиазолин-3-он)оксида цинка. Распределение частиц по размеру: 0,8 микрометра 50%/3,5 микрометра 95%. Анализ: 6,7% суммарного 1,2-бензизотиазолин-3-она по ВЭЖХ после кислотного гидролиза (гидролитический распад в 10% соляной кислоте, нейтрализация, разбавление метанолом, ВЭЖХ анализ БИТ). Анализ растворимого БИТ из метанольного экстракта: 1,1%. (84% суммарного БИТ фиксировано на поверхности ZnO).
Пример 4
2
Дисперсионный концентрат из БИТ/ZnO из BHT-ZnCl
Количество 90 г водопроводной воды смешивали с 22,2 г имеющегося в продаже 1,2-бензизотиазолин-3-она (90%), 12 г Emulsogen TS 200, 12 г Atlox 4913, 20,6 г оксида цинка и 9,0 г хлорида цинка. Партию нейтрализовали до pH 8,5 путем смешивания с 16 г 50% (масс./масс.) раствора гидроксида калия. Партию пропускали 3 раза через бисерную мельницу для уменьшения размера частиц. Пену регулировали путем добавления 0,2 г Rhodorsil 416. Затем продукт доводили до вязкости 950 мПа·с (Spindle 3, Brookfield, 100 об/мин) путем добавления и диспергирования 1,8 г ксантановой камеди и 147 г водопроводной воды. Отношение масс./масс. ZnO:BHT=1,6:1 и молярное отношение BHT:Zn=0,35)
Было получено количество 400 г дисперсионного концентрата (1,2-бензизотиазолин-3-он)оксид цинка. Распределение частиц по размеру: 1,3 микрометра 50%/6,0 микрометров 95%. Анализ: 6,7% суммарного 1,2-бензизотиазолин-3-она по ВЭЖХ после кислотного гидролиза (гидролитический распад 10% соляной кислоты, нейтрализация, разбавление метанолом, анализ ВЭЖХ БИТ). Анализ растворимого БИТ из метанольного экстракта: 1,6%. (76% суммарного БИТ фиксировано на поверхности ZnO).
Пример 5
Дисперсионный концентрат БИТ/ZnO путем прямого осаждения в бисерной мельнице
Количество 166,2 г водопроводной воды смешивали с 33,3 г имеющегося в продаже 1,2-бензизотиазолин-3-она (90%), 3 г Emulsogen TS 200, 6 г Atlox 4913 и 70,1 г оксида цинка. Партию измельчали в бисерной мельнице в течение 30 минут. Пену регулировали путем добавления 0,3 г Rhodorsil 416. Затем продукт доводили до вязкости 1180 мПа·с (Spindle 3, Brookfield, 100 об/мин) путем добавления 0,6 г ксантановой камеди и 21 г водопроводной воды. Отношение масс./масс. ZnO:BHT=2,3:1 и молярное отношение BHT:Zn=0,24.
Было получено количество 300 г дисперсионного концентрата (1,2-бензизотиазолин-3-он)оксид цинка. Распределение частиц по размеру: 2,4 микрометра 50%/10 микрометров 95%. Анализ: 9,9% суммарного 1,2-бензизотиазолин-3-она по ВЭЖХ после кислотного гидролиза (гидролитический распад 10% соляной кислоты, нейтрализация, разбавление метанолом, анализ ВЭЖХ БИТ). Анализ растворимого БИТ из метанольного экстракта: 2,8%. (72% суммарного БИТ фиксировано на поверхности ZnO).
Пример 6
Дисперсионный концентрат БИТ/ZnO путем прямого осаждения в бисерной мельнице
Продукт из Примера 5 измельчали в течение 4 часов. Было получено количество 300 г дисперсионного концентрата (1,2-бензизотиазолин-3-он)оксид цинка.
Распределение частиц по размеру: 1,0 микрометр 50%/ 4,5 микрометра 95%. Анализ: 9,8% суммарного 1,2-бензизотиазолин-3-она по ВЭЖХ после кислотного гидролиза (гидролитический распад 10% соляной кислоты, нейтрализация, разбавление метанолом, анализ ВЭЖХ БИТ). Анализ растворимого БИТ из метанольного экстракта: 0,8%. (92% суммарного БИТ фиксировано на поверхности ZnO).
Пример 7
Дисперсионный концентрат БИТ/ZnO путем прямого осаждения в бисерной мельнице
Количество 140 г водопроводной воды смешивали с 6,7 г имеющегося в продаже 1,2-бензизотиазолин-3-она (90%), 3 г Emulsogen TS 200, 6 г Atlox 4913 и 134 г оксида цинка. Партию измельчали в бисерной мельнице в течение 4 часов. Пену регулировали путем добавления 0,1 г Rhodorsil 416. Затем продукт доводили до вязкости 1180 мПа·с (Spindle 3, Brookfield, 100 об/мин) путем добавления 0,6 г ксантановой камеди и 10 г водопроводной воды. Отношение масс./масс. ZnO:5HT=20:1 и молярное отношение BMT:Zn=0,028.
Было получено количество 300 г дисперсионного концентрата (1,2-бензизотиазолин-3-он)оксид цинка. Распределение частиц по размеру: 1,5 микрометра 50%/7,7 микрометра 95%. Анализ: 2,0% суммарного 1,2-бензизотиазолин-3-она по ВЭЖХ после кислотного гидролиза (гидролитический распад 10% соляной кислоты, нейтрализация, разбавление метанолом, анализ ВЭЖХ БИТ). Анализ растворимого БИТ из метанольного экстракта: 0,1%. (95% суммарного БИТ фиксировано на поверхности ZnO).
Пример 8
Твердый иммобилизованный БИТ/ZnO
Количество 30 г (198 ммоль) 1,2-бензизотиазолин-3-она и 15 г (110 ммоль) хлорида цинка нагревали до кипения с дефлегмацией в 250 мл метанола. Полученный в результате прозрачный раствор охлаждали примерно до 50°C и добавляли 70 г (860 ммоль) оксида цинка. Затем эту смесь нагревали до кипения с дефлегмацией в течение 1 часа при перемешивании, а затем охлаждали до комнатной температуры. Твердое вещество отфильтровывали и промывали 250 мл порциями метанола до тех пор, пока хлорид невозможно было обнаружить в фильтрате путем тестирования нитратом серебра в серной кислоте. Комплекс БИТ/ZnO высушивали в вакууме до постоянной массы с получением 90 г белого порошка. Отношение масс./масс. ZnO:5HT=2,57:1 и молярное отношение BHT:ZnO=0,20.
Продукт БИТ/ZnO анализировали путем нагревания 300 мг при 60°C в течение 10 минут с 50 мл 5% раствора гидроксида натрия в метаноле. Достаточное количество метанола добавляли для доведения раствора до 100 мл, и полученный в результате раствор фильтровали через 0,45 микронный фильтр и впрыскивали на колонку ВЭЖХ RP-18 (элюент представлял собой смесь ацетонитрил/вода). Количество БИТ определяли, используя внешний стандарт и УФ детектор, действующий при 310 нм. Теоретический выход 96% на основе БИТ был достигнут для комплекса БИТ/ZnO, который по результатам тестирования был свободен от хлорида. (96% суммарного БИТ фиксировано на поверхности ZnO).
Пример 9
Дисперсионный концентрат иммобилизованного БИТ/ZnO из БИТ-калийной соли
Количество 45 г приллированного гидроксида калия, 125 г 1,2-бензизотиазолин-3-она (80% БИТ, Mergal БИТ технический, имеется в продаже от фирмы Troy GmbH) и 20 г Emulsogen TS 200 смешивали в 440 г водопроводной воды до получения прозрачного раствора. 234 г оксида цинка смешивали и добавляли 12,5 г Emulsogen TS 200. Пену регулировали путем добавления 0,5 г Rhodorsil 416. Затем добавляли 45 г хлорида цинка, и температуру повышали до 40°C. Значение pH доводили до 8 добавлением 30 г соляной кислоты (16%). Смесь пропускали 3 раза через бисерную мельницу для уменьшения размера частиц. Продукт доводили до вязкости 440 мПа·с (Spindle 4, Brookfield) путем добавления 2 г ксантановой камеди. Отношение масс./масс. ZnO:BHT=2,6:1 и молярное отношение BHT:ZnO=0,20.
Было получено количество 1000 г (1,2-бензизотиазолин-3-он)оксида цинка.
Распределение частиц по размеру: 19 микрометров 50%/79 микрометров 95%. Анализ: 10,0% 1,2-бензизотиазолин-3-он по ВЭЖХ после щелочного гидролиза.
Пример 10
Инфракрасный спектр БИТ
Образец БИТ, использованный для анализа инфракрасного спектра на фиг.1, представлял собой аналитический стандарт Mergal (99,56%) от Troy Corporation. Образец был получен в соответствии со стандартными методиками в виде прессованной (10-20%) КВг(99%)-пилюли, используя прибор Perkin-Elmer, System 2000 FT-IR.
Пример 11
Инфракрасный спектр ZnO
Образец ZnO, использованный для анализа инфракрасного спектра на фиг.2, имел аналитическую чистоту (99+%). Методика проведения анализа инфракрасного спектра является такой же, как изложено в Примере 10.
Пример 12
Инфракрасный спектр комплекса БИТ/ZnO
Образец БИТ/ZnO, использованный для анализа инфракрасного спектра на фиг.3, представлял собой комплекс, полученный в примере 8. Методика проведения анализа инфракрасного спектра является такой же, как изложено в Примере 10.
Пример 13
Инфракрасный спектр БИТ/Li соли
Образец БИТ/Li соли, использованный для анализа инфракрасного спектра на фиг.4, представлял собой стандарт аналитической чистоты (99%) от Mergal. Количество 202 г (1 моль) БИТ (Proxel Press Paste, Arch) в виде 75% влажного кека (остаточная вода) и 45 г (1,07 моль) гидрата гидроксида лития нагревали до кипения с дефлегмацией в течение одного часа в 700 мл метанола. Затем эту смесь охлаждали до температуры окружающей среды для осаждения БИТ - литиевой соли, которую выделяли фильтрованием и высушивали до постоянной массы. Методика проведения анализа инфракрасного спектра является такой же, как изложено в Примере 10.
Пример 14
Активность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO в краске для матовых покрытий на водной основе против Pseudomonas aeruginosa с использованием модифицированного швейцарского стандартного теста SNV195120
Активность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO из примера 8 в качестве сухого пленочного бактерицида против Pseudomonas aeruginosa DSM 939 определяли в краске ICI UK, Diamond Matt, имеющейся в продаже интерьерной краске для матовых покрытий на водной основе (40% акрилового вещества) в соответствии с модифицированным швейцарским стандартным тестом SNV195120, который описан ниже.
Приготовление тестируемого образца
Комплекс иммобилизованного БИТ/ZnO из примера 8 был включен в ин-терьерную краску для матовых покрытий на водной основе на уровнях, показанных в приведенной ниже таблице. Краскам давали уравновеситься в течение одной недели при комнатной температуре.
2
Количество 50 мг комплекса БИТ/ZnO смешивали со 100 г краски (с получением в результате 0,05% образца 1 в приведенной ниже таблице, другие образцы были получены соответственно). Округлые фильтровальные бумаги (диаметр 5,5 см) покрывали тестируемым материалом до толщины 150 г/м во влажном виде и полученные в результате образцы высушивали при комнатной температуре.
2
Одну половину тестируемого образца вымывали водопроводной водой (9 литров на м) в химическом стакане. Образцы высушивали при комнатной температуре и стерилизовали гамма-излучением из источника кобальт 60 (25 кГр). В микробиологическом тесте Pseudomonas aeruginosa DSM 939 использовали в качестве источника бактерий.
Жидкие культуры каждого штамма бактерий инкубировали в течение ночи при соответствующих температурах, а затем разводили 1:100000 с получением в результате счета 104 кое на мл. 0,1 мл этих разведенных культур рассевали на бактериальной питательной среде в чашках Петри. Тестируемые образцы помещали покрытой стороной вниз на инокулированную питательную среду и инкубировали в течение 1 суток при 29°C.
Рост бактерий на агаре под тестируемым образцом оценивали следующим образом:
0H Отсутствие роста бактерий под образцом, зона ингибирования на питательной среде.
0 Отсутствие роста бактерий под образцом.
G Рост бактерий под образцом.
Рост бактерий под образцом наблюдали под незащищенным чистым материалом. Бактерицидная защита была обеспечена, если отсутствовал рост бактерий под образцом.
№ образца
Обозначение образца
Противомикробная активная концентрация %
Масса пленки (г/м<sup>2</sup>)
Psa невымытые
Psa вымытые через 24 ч
Примечания
1
Интерьерная краска для матовых покрытий** +0,05% иммобилизованного БИТ/пример 8
БИТ* 0,016%
182
0
G
2
Интерьерная краска для матовых покрытий** +0,1% иммобилизованного БИТ/пример 8
БИТ* 0,032%
212
0
0
3
Интерьерная краска для матовых покрытий** +Тирам
Тирам 0,1%
223
0
G
Сравнительный пример
4
Интерьерная краска для матовых покрытий** +Тирам
Тирам 0,2%
195
0
G
Сравнительный пример
5
Интерьерная краска для матовых покрытий**+ Зирам
Зирам 0,1%
209
0
G
Сравнительный пример
6
Интерьерная краска для матовых покрытий**+ Зирам
Зирам 0,2%
186
ОН
G
Сравнительный пример
7
Интерьерная краска для матовых покрытий** - чистый контроль
нет
255
G
G
Контроль роста
*БИТ=1,2-бензизотиазолин-3-он, суммарная концентрация
**Интерьерная краска для матовых покрытий=ICI UK, Diamond Matt
Тирам=тетраметилтиурам дисульфид
Зирам=(T-4)-бис(диметилдитиокарбамат-8,8')цинк)
В данном тесте продемонстрирована эффективность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO из Примера 8 при очень низкой концентрации против Pseudo-monas aeruginosa в интерьерной краске для матовых покрытий на водной основе (40% акрилового вещества) с использованием модифицированного швейцарского стандартного теста SNV195120. Этот эффект все еще присутствовал после искусственного процесса старения (24 часа вымывания, погружение в воду), что демонстрирует длительный срок годности противомикробного субстрата с иммобилизованным 1,2-бензизотиазолин-3-оном по сравнению с образцами краски с общепринятой защитой, отсутствующей после вымывания.
Пример 15
Активность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO в полуматовом глянце на водной основе против Pseudomonas aeruginosa с использованием модифицированного швейцарского стандартного теста SNV195120
Активность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO из Примера 8 в качестве сухого пленочного бактерицида против Pseudomonas aeruginosa DSM 939 определяли в имеющемся в продаже интерьерном полуматовом глянце на водной основе (40% акрилового вещества с активатором склеивания) в соответствии с модифицированным швейцарским стандартом SNV195120. Состав краски, которую обычно наносят во влажных помещениях, изложен ниже. Микробиологический тест проводили в соответствии с методикой, описанной в Примере 14.
Компонент
Количество
Вода
16 г
Гидроксиметилцеллюлоза
0,2 г
Калгон N
0,1 г
Диоксид титана (рутил)
15 г
Алюмосиликат магния
3 г
Белая фарфоровая глина В
5 г
Карбонат кальция Кальцит
12,5 г
Оксид железа
3 г
Mowilith DM 772 (полиакрилатная дисперсия Celanese (прежнее название Clariant)
40 г
Texanol
4 г
Merral K14 (консервант для хранения краски в таре)
0,2 г
pH доводили до 8,5 гидроксидом аммония (25%)
№ образца
Обозначение образца
Противомикробная активная концентрация %
Масса пленки (г/м<sup>2</sup>)
Psa невымытые
Psa вымытые через 24 ч
Примечания
1
Интерьерный полуматовый глянец+0,05% иммобилизованного БИТ/пример 8
БИТ* 0,016%
229
G
0
Водорастворимые ингредиенты краски, поддерживающие рост, вымыты
2
Интерьерный полуматовый глянец+0,1% иммобилизованного БИТ/пример 8
БИТ* 0,032%
231
0
ОН
3
Интерьерный полуматовый глянец+Тирам
Тирам 0,1%
221
G
G
Сравнительный пример
4
Интерьерный полуматовый глянец+Тирам
Тирам 0,2%
222
G
G
Сравнительный пример
5
Интерьерный полуматовый глянец - чистый контроль
нет
221
G
G
Контроль роста
*БИТ=1,2-бензизотиазолин-3-он суммарная концентрация
Тирам=тетраметилтиурам дисульфид
В данном тесте продемонстрирована эффективность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO из Примера 8 при очень низкой концентрации против Pseudomonas aeruginosa интерьерном полуматовом глянце на водной основе (40% акрилового вещества с активатором склеивания) с использованием модифицированного швейцарского стандартного теста SNV195120.
Пример 16
Активность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO в краске для матовых покрытий на водной основе против Escherichia coli с использованием теста JIS Z2801:2000 (E)
Активность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO из Примера 9 в качестве сухого пленочного бактерицида против Escherichia coli определяли в краске ICI UK, Diamond Matt, имеющейся в продаже интерьерной краске для матовых покрытий на водной основе (40% акрилового вещества) в соответствии с тестом JIS Z2801:2000 (E) (японский промышленный стандартный тест Z2801:2000 (E), противомикробные продукты - тест на противомикробную активность и эффективность).
Комплекс наносили на контрольные панели Leneta Scrub Resistance при толщине сухой пленки 200 микрометров пенопластовым валиком, давая время для высушивания 18 часов между покрытиями. Панели уравновешивали в темноте в течение 7 суток. Вырезали вторичные образцы (каждый 50 мм×50 мм). Образцы инокулировали суспензией тестируемых бактерий, а затем инкубировали в камерах (1 на вид) при 20°C и относительной влажности 65%.
2
Для выделения бактерий использовали соскобы. Из образца чистого контроля было выделено 1,8×105 кое/см. Это число было принято за исходную бактериальную нагрузку на поверхности.
№ образца
Обозначение образца
Противомикробная активная концентрация %
Время контакта, ч
Log (кое/см<sup>2</sup>)
Степень ингибирования % относительно чистого контроля
Примечания
1а
Интерьерная краска - чистый контроль
чистый контроль
0
5,26
Выделенный инокулум
16
Интерьерная краска - чистый контроль
чистый контроль
8
5,20
0%
Контроль
2
Интерьерная краска+0,15% иммобилизованного БИТ/пример 9
БИТ * 0,05%
8
2,57
99,8%
3
Интерьерная краска+0,05% ZPT
ZPT0,05%
8
3,76
96,4%
Сравнительный пример
4
Интерьерная краска 2,5% дисперсии IPBC
IPBC 1,0%
8
5,04
31,3%
Сравнительный пример
ZPT=пиритион цинк
IPBC=дисперсия: 40% суспензионный концентрат 3-йодпропиноксибутилкарбамата
*БИТ=1,2-бензизотиазолин-3-он суммарная концентрация
В данном тесте продемонстрирована эффективность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO из Примера 9 при очень низкой концентрации против Escherichia coli в интерьерной краске для полуматовых покрытий на водной основе (40% акрилового вещества) с использованием теста JIS Z2801:2000 (Е). Данные показывают, что Escherichia coli выживают в течение 8 часов на интерьерной краске для полуматовых покрытий на водной основе (40% акрилового вещества), не обработанной комплексом иммобилизованного БИТ/ZnO. Комплекс иммобилизованного БИТ/ZnO снижал уровень бактерий на 99,8%, тогда как для имеющихся в продаже сравнительных материалов уровень снижения был значительно ниже.
Пример 17
Активность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO в краске для матовых покрытий на водной основе против Pseudomonas aeruginosa с использованием теста JIS Z2801:2000 (Е)
№ образца
Обозначение образца
Противомикробная активная концентрация %
Время контакта, ч
Log (кое/см<sup>2</sup>)
Степень ингибирования % относительно чистого контроля
Примечания
1а
Интерьерная краска - чистый контроль
чистый контроль
0
5,11
Выделенный инокулум
16
Интерьерная краска - чистый контроль
чистый контроль
8
4,69
0%
Контроль
2
Интерьерная краска+0,15% иммобилизованного БИТ/пример 8
БИТ* 0,05%
8
3,56
92,70%
3
Интерьерная краска+0,05% ZPT
ZPT 0,05%
8
4,18
69,40%
Сравнительный пример
4
Интерьерная краска 2,5% дисперсии IPBC
IPBC 1,0%
8
4,53
30,60%
Сравнительный пример
Активность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO из Примера 8 в качестве сухого пленочного бактерицида против Pseudomonas aeruginosa DSM 939 определяли в краске ICI UK, Diamond Matt, имеющейся в продаже интерьерной краске для матовых покрытий на водной основе (40% акрилового вещества) в соответствии с тестом JIS Z2801:2000 (E). Микробиологический тест проводили в соответствии с методикой, описанной в Примере 16.
ZPT=пиритион цинк
IPBC=дисперсия: 40% суспензионный концентрат 3-йодпропиноксибутилкарбамата
*БИТ=1,2-бензизотиазолин-3-он суммарная концентрация
В данном тесте продемонстрирована эффективность иммобилизованного комплекса БИТ/ZnO из Примера 8 при очень низкой концентрации против Pseudomonas aeruginosa DSM 939 в интерьерной краске для полуматовых покрытий на водной основе (40% акрилового вещества) с использованием теста JIS Z2801:2000 (E).
Пример 18
Активность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO в краске для матовых покрытий на водной основе против Pseudomonas aeruginosa с использованием теста JIS Z2801
Активность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO из Примера 8 в качестве сухого пленочного бактерицида против Pseudomonas aeruginosa DSM 939 определяли в краске, описанной в Примере 15, в соответствии с тестом JIS Z2801. Микробиологический тест проводили в соответствии с методикой, описанной в Примере 16.
№ образца
Обозначение образца
Противомикробная активная концентрация %
Время контакта, ч
Log (кое/см<sup>2</sup>)
Степень ингибирования % относительно чистого контроля
Примечания
1a
Интерьерная краска для стен - чистый контроль
чистый контроль
0
4,18
Выделенный инокулум
1б
Интерьерная краска для стен - чистый контроль
чистый контроль
8
4,69
0%
контроль
2
Интерьерная краска для стен+0,15% иммобилизованного БИТ/приме Р8
БИТ* 0,05%
8
1,08
99,98%
3
Интерьерная краска для стен+0,05% ZPT
ZPT 0,05%
8
4,66
39,5%
Сравнительный пример
4
Интерьерная краска для стен 2,5% дисперсии IPBC
IPBC 0,1%
8
4,34
71,1%
Сравнительный пример
ZPT=пиритион цинк
IPBC=дисперсия: 40% суспензионный концентрат 3-йодпропиноксибутилкарбамата
*БИТ=1,2-бензизотиазолин-3-он суммарная концентрация
В данном тесте продемонстрирована эффективность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO из Примера 8 при очень низкой концентрации против Pseudo-monas aeruginosa в интерьерной акриловой краске для стен с использованием JIS Z2801.
Пример 19
Активность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO в краске для матовых покрытий на водной основе против Pseudomonas aeruginosa с использованием теста JIS Z2801 Имитация тяжелых условий окружающей среды
Активность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO из Примера 8 в качестве сухого пленочного бактерицида против Pseudomonas aeruginosa DSM 939 определяли в краске, описанной в Примере 15, в соответствии с тестом JIS Z2801. Микробиологический тест проводили в соответствии с методикой, описанной в Примере 16. После уравновешивания образцы вымывали в воде (24 часа) для имитации условий применения в тяжелых условиях окружающей среды. Пленку краски очищали струей воды.
№ образца
Обозначение образца
Противомикробная активная концентрация %
Время контакта, ч
Log (кое/см<sup>2</sup>)
Степень ингибирования % относительно чистого контроля
Примечания
1а
Интерьерная краска для стен - чистый контроль
чистый контроль
0
4,18
Выделенный инокулум
16
Интерьерная краска для стен - чистый контроль
чистый контроль
24
3,88
0%
контроль
2
Интерьерная краска для стен+0,15% иммобилизованного БИТ/приме P8
БИТ* 0,05%
24
2,52
95,7%
3
Интерьерная краска для стен+0,05% ZPT
ZPT 0,05%
24
3,04
85,5%
Сравнительный пример
4
Интерьерная краска для стен 2,5% дисперсии IPBC
IPBC 0,1%
24
3,76
25,0%
Сравнительный пример
ZPT=пиритион цинк
IPBC=дисперсия: 40% суспензионный концентрат 3-йодпропиноксибутилкарбамата
*БИТ=1,2-бензизотиазолин-3-он суммарная концентрация
В данном тесте продемонстрирована эффективность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO из Примера 8 при очень низкой концентрации против Pseudomonas aeruginosa в интерьерной акриловой краске для стен с использованием теста JIS Z2801, имитируя тяжелые условия окружающей среды.
Пример 20
Активность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO в краске для матовых покрытий на водной основе против Escherichia coli с использованием теста JIS Z2801
Имитация тяжелых условий окружающей среды
Активность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO из Примера 8 в качестве сухого пленочного бактерицида после искусственного старения против Escherichia coli определяли в краске ICI UK, Diamond Matt, имеющейся в продаже интерьерной краске для. полуматовых покрытия на водной основе (40% акрилового вещества), в соответствии с тестом JIS Z2801. Образцы краски готовили, как описано в Примере 19. Микробиологический тест проводили в соответствии с методикой, описанной в Примере 16. После уравновешивания образцы вымывали в воде (24 часа) для имитации условий применения в тяжелых условиях окружающей среды. Пленку краски очищали струей воды.
№ образца
Обозначение образца
Противомикробная активная концентрация %
Время контакта, ч
Log (кое/см<sup>2</sup>)
Степень ингибирования % относительно чистого контроля
Примечания
1а
Интерьерная краска для стен - чистый контроль
чистый контроль
0
3,04
Выделенный инокулум
1б
Интерьерная краска для стен - чистый контроль
чистый контроль
24
3,30
0%
Контроль
2
Интерьерная краска для стен+0,15% иммобилизованного БИТ/пример 8
БИТ* 0,05%
24
2,73
73%
3
Интерьерная краска для стен+0,05% ZPT
ZPT 0,05%
24
3,04
20%
Сравнительный пример
4
Интерьерная краска для стен 2,5% дисперсии IPBC
IPBC 0,1%
24
3,76
35%
Сравнительный пример
ZPT=пиритион цинк
IPBC=дисперсия: 40% суспензионный концентрат 3-5 йодпропиноксибутилкарбамата
*БИТ=1,2-бензизотиазолин-3-он суммарная концентрация
В данном тесте продемонстрирована эффективность комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO из Примера 8 при очень низкой концентрации против Escherichia coli в интерьерной краске для матовых покрытий на водной основе (40% акрилового вещества) с использованием теста JIS Z2801, имитируя тяжелые условия окружающей среды.
Пример 21
Вымывание комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO в краске VOC на водной основе
Краску на водной основе с низким содержанием летучих органических веществ (VOC) готовили в соответствии с приведенной ниже рецептурой.
Ингредиент
% масс./масс.
комментарии
Вода
21,75
Walocel ХМ 30,000 PV
0,20
МНЕС модифицированный
Калгон N новый
0,20
полифосфат
Гидроксид натрия 25%
0,10
регулятор pH
Borchigel 76
0,25%
Borchigen NA40
0,50%
Kronos 2160
10,00%
Пигмент рутил
Finntalc M 30 SL
5,00%
Наполнитель
Белая фарфоровая глина
4,00%
Наполнитель
Omyacarb 10 GU
19,60%
Наполнитель
Omyacarb 5 GU
10,00%
Наполнитель
Измельчают основу в течение 30 мин при 2000 циклов/мин
Mowilith LDM 1871
23,00%
Связующее вещество - сополимер винила и этилена
Вода
5,40%
Приготовление тестируемого образца
2
Комплекс иммобилизованного БИТ из Примера 9 (10% БИТ) включали в качестве последнего компонента в краску на уровнях, указанных в приведенной ниже таблице. В качестве сравнительного соединения в краску включали имеющийся в продаже раствор БИТ-литий (Mergal K10N) (образцы 2 и 4) таким же способом. Тестируемым краскам давали уравновеситься в течение одной недели при комнатной температуре. Округлую фильтровальную бумагу (диаметр 5,5 см) покрывали тестируемыми красками и полученные в результате образцы высушивали при комнатной температуре. Тестируемые образцы вымывали водопроводной водой (9 литров на м) в химическом стакане. После периодов времени, указанных в приведенной ниже таблице, тестируемые образцы отбирали и высушивали при комнатной температуре. Суммарную концентрацию БИТ в тестируемых пленках краски анализировали с помощью ВЭЖХ после щелочного гидролиза и экстракции вымытых пленок краски.
Образец №
Противомикробное средство, добавленное в краску
Противомикробное активное вещество БИТ % масс./масс. на сырую массу краски
8 ч вымывания % БИТ*
24 ч вымывания % БИТ*
Комментарии
1
0,3% иммобилизованного БИТ пример 9
0,03%
42
17
2
0,3% водного раствора 10% БИТ литиевой соли
0,03%
2
1
Сравнительный пример
3
0,5% иммобилизованного БИТ пример 9
0,05%
49
24
4
0,5% водного раствора 10% БИТ литиевой соли
0,05%
1
1
Сравнительный пример
Результаты выражены в виде % обнаруженного количества от исходного ("невымытого") образца краски. Это элиминирует ошибку в результате различий в способе экстракции и степени выделения.
В данном примере продемонстрирована иммобилизация комплекса БИТ/ZnO в пленке краски VOC на водной основе.
Пример 22
Вымывание комплекса иммобилизованного БИТ/ZnO в алкидно-акриловой краске
Тестируемая краска представляла собой имеющуюся в продаже краску Larco типа 147 (Дания), водоразбавляемое наружное покрытие для деревянных поверхностей на основе алкидно-акриловой связующей смеси. Комплекс иммобилизованного БИТ из Примера 9 включали в эту краску, и тестируемые образцы пленки краски готовили, как описано в Примере 21. После уравновешивания образцы краски вымывали, как описано в Примере 21. Промывочную воду меняли через 24 часа.
Образец №
Противомикробное средство, добавленное в краску
Противомикробное активное вещество БИТ % масс./масс. на сырую массу краски
8 ч вымывания % БИТ*
24 ч вымывания % БИТ*
Комментарии
1
0,3% иммобилизованного БИТ пример 9
0,03%
50
27
2
0,3% водного раствора 10% БИТ литиевой соли
0,03%
7
0
Сравнительный пример
3
0,5% иммобилизованного БИТ пример 9
0,05%
47
36
4
0,5% водного раствора 10% БИТ литиевой соли
0,05%
10
2
Сравнительный пример
В данном примере продемонстрирована иммобилизация комплекса БИТ/ZnO в имеющейся в продаже водоразбавляемой краске для наружного покрытия для деревянных поверхностей на основе алкидно-акриловой связующей смеси.
Хотя изобретение проиллюстрировано со ссылкой на конкретные и предпочтительные воплощения, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что вариации и модификации можно производить посредством рутинного экспериментирования и практики изобретения. Таким образом, изобретение не предназначено для ограничения приведенным выше описанием, но должно быть определено прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.