Композитный материал, препятствующий загрязнению

Композитный материал, препятствующий загрязнению

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область технического применения

Настоящее изобретение касается препятствующего загрязнению композитного материала, на который почти не происходит отложений из взвешенных в воздухе частиц вещества, состоящих из мелких частиц (типа грунтовой пыли, песочной пыли или пыльцы), или из жидких веществ (типа соевого соуса, кофе или сока), или такого материала, с которого легко удаляются взвешенные в воздухе частицы или жидкие вещества, даже если произошло их осаждение на указанный материал.

Предпосылки создания изобретения

В последние годы серьезной социальной проблемой стали аллергические заболевания, вызванные взвешенными веществами типа пыльцы кедра, мертвых клещей, грибковых спор или домашней пыли. Взвешенные в воздухе частицы вещества легко осаждаются на одежде или фильтре кондиционера воздуха. Поэтому взвешенные частицы вещества, осажденные на одежде и фильтрах, в свою очередь, могут отцепиться от них, загрязняя при этом среду в помещении. Помимо этого, такие частицы вещества снижают силу всасывания или вентилирующую емкость фильтров очистительных устройств или вентиляторов.

Взвешенные частицы вещества имеют тенденцию осаждаться на волокнистых структурах со сложным строением, включающим шероховатую поверхность и пустоты. Далее, поскольку у пыльцы кедра имеются неровности, то она легко осаждается на волокнистых структурах. Таким образом пыльца кедра способна легко проникать в жилые помещения. Фильтры кондиционеров воздуха и их обшивки, а также вентиляторы или очистители воздуха, имеющие узлы из формованного пластика, при трении заряжаются. Поэтому хорошо известно, что взвешенные в воздухе частицы вещества осаждаются на этих объектах и становятся основной причиной их загрязнения и ухудшения работы.

Помимо этого, осаждение на одежде, обоях или коврах жидких веществ (типа соевого соуса, кофе или сока) может вызвать их окрашивание или возникновение плесени, которая, в свою очередь, продуцирует грибковые споры. В дополнение к этому, после того, как указанные жидкие вещества высыхают, содержащиеся в них компоненты способны осаждаться в воздухе, загрязняя при этом внутреннюю среду.

В качестве препятствующей загрязнению (далее называемой также пыленепроницаемой) методики, препятствующей осаждению «твердой грязи» (типа сора или пыли), недавно было предложены волокна, на которых почти не происходит осаждение пыльцы кедра, или такие способы обработки, которые предотвращают осаждение указанной пыльцы. Примеры таких волокон включают ткани, обработанные специальными средствами, содержащими неионогенный антистатик; кварцевый золь, который содержит коллоидный кремнезем, модифицированный алюмосиликатом, а также водную эмульсию полиэтилена (см., например, патентный документ 1); волокна на основе целлюлозы, на которых осаждены мелкие частицы окиси алюминия с размером 1,0 мкм или ниже, или волокна на основе целлюлозы, пропитанные мелкими частицами окиси алюминия (см., например, патентный документ 2); а также волокнистые структуры, обработанные коллоидным кремнеземом, и техническую жидкость, содержащую смолы на основе глиоксаля или силиконовую смолу (см., например, патентный документ 3).

Обработка одежды, обоев или ковров водоотталкивающими средствами обычно проводится как способ, препятствующий загрязнению и предназначенный для предотвращения отложения жидких красителей (типа соевого соуса, кофе, сока, масла, грязной воды или крови), а также твердых примесей (типа сора или пыли). Примеры водоотталкивающих средств включают водные растворы, содержащие акрилат или метакрилат, каждый из которых имеет фторалкильную группу и алкоксисилановый сшивающий агент (см., например, патентный документ 4); технические жидкости, содержащие алкоксисиланы и модифицированное алкилом силиконовое масло, диспергированное в органическом растворителе (см., например, патентный документ 5); а также составы, содержащие соединения фосфорной кислоты, включающие перфторалкильную группу и термопластичную смолу или термореактивную смолу (см., например, патентный документ 6). Указанные составы наносят на волокнистую поверхность (типа одежды или ковров) для придания ей свойств, препятствующих загрязнению.

Патентный документ 1 - нерассмотренная заявка на патент Японии №2004-270039.

Патентный документ 2 - нерассмотренная заявка на патент Японии №2005-163236.

Патентный документ 3 - нерассмотренная заявка на патент Японии №2004-003046.

Патентный документ 4 - нерассмотренная заявка на патент Японии №9-241622.

Патентный документ 5 - нерассмотренная заявка на патент Японии №11-092714.

Патентный документ 1 - нерассмотренная заявка на патент Японии №2003-096311.

Раскрытие предмета изобретения

Задачи, которые должно решить настоящее изобретение

Однако описанные выше текстильные материалы и волокнистые структуры имеют следующие сложности.

Например, текстильному материалу, описанному в патентном документе 1, функцию, препятствующую осаждению этого материала, придает неионогенный антистатик, который представляет собой детергент. Указанный детергент может быть смыт водой при стирке или может быть смыт дождем. В случае пыльцы функцию, препятствующую ее осаждению, трудно поддерживать длительное время. Далее, в волокнистых продуктах, описанных в патентном документе 2, мелкие частицы окиси алюминия иммобилизованы на волокнах на основе целлюлозы. Этот недостаток ограничивает тип волокнистого материала. В волокнистых структурах, описанных в патентном документе 3, коллоидный кремнезем иммобилизован на волокнах со связующим на основе глиоксалевой смолы. Такие волокнистые структуры, за счет присутствия некоторых компонентов полимерного связующего, могут легко приобретать заряд. Поэтому взвешенные в воздухе частицы вещества легко осаждаются на волокнистых структурах, а после осаждения их удалить трудно.

Из-за того, что гидрофобное соединение, описанное в патентных документах 4 и 5, смывается при стирке или дожде, свойство этого соединения - препятствовать загрязнению - трудно сохранять надолго. Связующее из термопластичного или термореактивного полимера, описанное в патентном документе 6, легко приобретает заряд. Поэтому при достижении эффекта, препятствующего загрязнению, свойство пыленепроницаемости не наблюдается. Кроме того, осажденные взвешенные частицы вещества трудно удалить.

В целях решения описанных выше и известных задач заявители улучшили настоящее изобретение, обнаружив, что мелкие неорганические частицы с покрытием из силанового мономера, которые для предотвращения электризации трением иммобилизованы на субстрате, способны обеспечить предотвращающий загрязнение композитный материал очень высокого качества. Эти мелкие неорганические частицы могут предотвратить осаждение взвешенных частиц вещества или осаждение жидких веществ. Даже если взвешенные частицы вещества или жидкие вещества осаждены на композитном материале, их можно легко удалить с этого материала.

Способы решения указанных задач

Первый аспект настоящего изобретения обеспечивает препятствующий загрязнению композитный материал, содержащий субстрат и слой мелких неорганических частиц, расположенных на поверхности указанного субстрата. При этом слой мелких неорганических частиц содержит мелкие неорганические частицы и связующий компонент, и указанные мелкие неорганические частицы покрыты силановым мономером с ненасыщенными связями; содержание связующего компонента в слое мелких неорганических частиц составляет от 0,1 мас.% до 40 мас.% от содержания указанных частиц. Согласно настоящему изобретению связующий компонент входит в лакуны между мелкими неорганическими частицами, покрытые силановым мономером, и смешивается с силановым мономером таким образом, что не принимает участия в химических связях между этими мелкими частицами. Это увеличивает силу химической связи между мелкими частицами, обеспечивая, таким образом, препятствующий загрязнению композитный материал, обладающий высокой прочностью и большой практической пользой.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения связующий компонент препятствующего загрязнению композитного материала может содержать гидрофобное вещество или маслонепроницаемое вещество. По настоящему изобретению указанное гидрофобное вещество или маслонепроницаемое вещество находится в лакунах между мелкими неорганическими частицами, покрытых силановым мономером, а также на поверхности слоя мелких неорганических частиц, таким образом, при низких концентрациях такое вещество эффективно проявляет свойства гидрофобности и маслонепроницаемости. Наличие очень незначительного пространственного объема, через который могут пройти электроны, затрудняет электризацию трением, предотвращая, таким образом, осаждение взвешенных в воздухе мелких частиц вещества (типа грунтовой пыли или пыльцы) или осаждение жидкого вещества (типа соевого соуса, кофе или сока).

Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения связующий компонент препятствующего загрязнению композитного материала может содержать фторированное соединение.

По настоящему изобретению связующий компонент, содержащий фторированное соединение, расположен симметрично на поверхности слоя мелких неорганических частиц, таким образом эффективно при низких концентрациях проявляя свойства гидрофобности и маслонероницаемости. Наличие очень незначительного пространственного объема, через который могут пройти электроны, затрудняет электризацию трением, предотвращая, таким образом, осаждение взвешенных в воздухе мелких частиц вещества (типа грунтовой пыли или пыльцы) или осаждение жидкого вещества (типа соевого соуса, кофе или сока).

Далее, согласно первому аспекту настоящего изобретения в препятствующем загрязнению композитном материале ненасыщенные химические связи силанового мономера, который расположен на мелких неорганических частицах, могут образовывать химические связи, создавая, таким образом, слой мелких неорганических частиц, а ненасыщенные химические связи силанового мономера, расположенного на мелких неорганических частицах, могут объединиться с поверхностью субстрата с помощью химических связей, при этом на указанном субстрате закрепляется слой мелких неорганических частиц.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения в препятствующем загрязнению композитном материале эти химические связи могут возникать при привитой сополимеризации.

Согласно пятому аспекту настоящего изобретения в препятствующем загрязнению композитном материале указанная привитая полимеризация может представлять собой привитую радиационную сополимеризацию.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения в препятствующем загрязнению композитном материале по меньшей мере одна поверхность субстрата может быть сформирована из полимера.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения в препятствующем загрязнению композитном материале указанный субстрат может быть сформирован из полимера.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения в препятствующем загрязнению композитном материале указанный субстрат может иметь волокнистую структуру.

Настоящее изобретение обеспечивает также, согласно восьмому аспекту, ткань, изготовленную из препятствующего загрязнению композитного материала.

Настоящее изобретение обеспечивает также, согласно восьмому аспекту, фильтр, сделанный из препятствующего загрязнению композитного материала.

Настоящее изобретение обеспечивает также, согласно восьмому аспекту, москитную сетку из препятствующего загрязнению композитного материала.

Настоящее изобретение обеспечивает также, согласно седьмому аспекту, строительный материал, полученный из препятствующего загрязнению композитного материала.

Настоящее изобретение обеспечивает также, согласно восьмому аспекту, материал для внутренней облицовки, полученный из препятствующего загрязнению композитного материала.

Краткое описание фигур

Фиг.1 представляет фрагментарно увеличенное сечение препятствующего загрязнению композитного материала по одному варианту настоящего изобретения.

Фиг.2A представляет собой одну из сравнительных фотографий препятствующего загрязнению покрытия по одному варианту настоящего изобретения, а также необработанного покрытия; показана фотография препятствующего загрязнению покрытия.

Фиг.2B представляет собой одну из сравнительных фотографий препятствующего загрязнению покрытия по одному варианту настоящего изобретения, а также необработанного покрытия; показана фотография необработанного покрытия.

Фиг.3A представляет собой одну из сравнительных фотографий препятствующего загрязнению фильтра по одному варианту настоящего изобретения, а также необработанного фильтра; показана фотография препятствующего загрязнению фильтра.

Фиг.3B представляет собой одну из сравнительных фотографий препятствующего загрязнению фильтра по одному варианту настоящего изобретения, а также необработанного фильтра; показана фотография необработанного фильтра.

Фиг.4A представляет собой одну из сравнительных фотографий препятствующей загрязнению москитной сетки по одному варианту настоящего изобретения, а также необработанной москитной сетки; показана фотография препятствующей загрязнению москитной сетки.

Фиг.4B представляет собой одну из сравнительных фотографий препятствующей загрязнению москитной сетки по одному варианту настоящего изобретения, а также необработанной москитной сетки; показана фотография необработанной москитной сетки.

Фиг.5A представляет собой одну из сравнительных фотографий препятствующего загрязнению строительного материала по одному варианту настоящего изобретения, а также необработанного строительного материала; показана фотография препятствующего загрязнению строительного материала.

Фиг.5B представляет собой одну из сравнительных фотографий препятствующего загрязнению строительного материала по одному варианту настоящего изобретения, а также необработанного строительного материала; показана фотография необработанного строительного материала.

Фиг.6A представляет собой одну из сравнительных фотографий препятствующего загрязнению материала для внутренних помещений по одному варианту настоящего изобретения, а также необработанного материала для внутренней облицовки; показана фотография препятствующего загрязнению материала для внутренней облицовки.

Фиг.6B представляет собой одну из сравнительных фотографий препятствующего загрязнению материала для внутренних помещений по одному варианту настоящего изобретения, а также необработанного материала для внутренней облицовки; показана фотография необработанного материала для внутренней облицовки.

Цифровые ссылки

100 - препятствующий загрязнению композитный материал

1 - субстрат

2 - мелкие неорганические частицы

3 - силановый мономер

4 - связующий компонент

5 - химическая связь

10 - слой мелких неорганических частиц

Лучший вариант осуществления изобретения

Далее будет подробно описан препятствующий загрязнению композитный материал по настоящему изобретению.

Фиг.1 представляет фрагментарно увеличенное поперечное сечение препятствующего загрязнению композитного материала 100 по одному варианту настоящего изобретения. Согласно этому варианту указанный препятствующий загрязнению композитный материал 100 содержит слой 10 мелких неорганических частиц, закрепленных на субстрате 1. Этот слой 10 мелких неорганических частиц содержит мелкие неорганические частицы 2, а также связующий компонент 4.

Для разъяснения варианта настоящего изобретения - несмотря на то что, согласно фиг.1, слой 10 мелких неорганических частиц содержит только один вид мелких частиц, в указанный слой может входить два или более видов таких частиц. Кроме того, слой 10 мелких неорганических частиц может включать монослой мелких частиц или этот слой может быть многослойным.

Согласно представленному варианту поверхность мелких неорганических частиц 2 сцеплена с поверхностно ориентированным силановым мономером 3, имеющим ненасыщенные связи. Указанные ненасыщенные связи обращены наружу относительно поверхности мелких неорганических частиц 2. Указанная поверхность мелких неорганических частиц 2 покрыта силановым мономером 3. Гидрофильная концевая группа силанола одного конца силанового мономера 3 притягивается гидрофильной поверхностью мелких неорганических частиц 2. Гидрофобная ненасыщенная связь другого конца силанового мономера 3 расположена в направлении, противоположном поверхности мелких неорганических частиц 2. Группа силанола силанового мономера 3 связывается с поверхностью мелких неорганических частиц 2 при конденсации с дегидратацией. Таким образом, силановый мономер 3 ориентируется вместе с направленной наружу ненасыщенной связью.

Например, при специальной обработке силановый мономер 3 добавляют в раствор, который содержит мелкие неорганические частицы 2, диспергированные в органическом растворителе, и распыляют внутрь этих частиц. Для того, чтобы собрать мелкие неорганические частицы 2, указанный дисперсный раствор разделяют на твердую и жидкую фракции. Для того чтобы объединить силановый мономер 3 и мелкие неорганические частицы 2, указанные частицы нагревают при температуре, составляющей от 100°C до 180°С. Или же, силановый мономер 3 добавляют к раствору, который содержит мелкие неорганические частицы 2, диспергированные в органическом растворителе, и распыляют внутрь этих частиц. После этого указанный дисперсный раствор переносят в сосуд, снабженный трубкой для конденсата, и нагревают на масляной бане; процесс осуществляют в целях сцепления силанового мономера 3 с поверхностью мелких неорганических частиц 2.

Количество силанового мономера 3, вводимое на поверхность мелких неорганических частиц 2 при реакции конденсации, может быть таким, чтобы указанным силановым мономером 3 было покрыто от 0,5% до 100% поверхности мелких неорганических частиц 2.

Диаметр мелких неорганических частиц, а также других мелких частиц описанного выше вещества, не лимитирован, если эти мелкие частицы были получены согласно способу по настоящему изобретению. Однако, для того чтобы описываемая далее привитая сополимеризация протекала как требуется, средний размер мелких неорганических частиц предпочтительно должен составлять 300 нм или менее. Помимо этого, более сильное связывание мелких неорганических частиц и субстрата 1 можно получить, если средний размер частиц составляет 100 нм или менее. Следовательно, в терминах долговечности этот диапазон более предпочтителен.

Веществом субстрата 1, используемым в препятствующем загрязнению композитном материале 100, согласно представляемому варианту может быть любое вещество, способное формировать химические связи 5 с силановым мономером 3, имеющим ненасыщенные связи. Примеры таких веществ включают полимеры, синтетические и натуральные волокна. Согласно представленному варианту настоящего изобретения по меньшей мере поверхность субстрата, используемого в препятствующем загрязнению композитном материале 100, была изготовлена из полимера.

Поверхность субстрата 1 или весь субстрат 1 целиком могут быть изготовлены из синтетических полимеров или из природных полимеров. Примеры синтетических полимеров или природных полимеров включают термопластичные полимеры (типа полимеров полиэтилена, полимеров полипропилена, полимеров полистирола, сополимеров акрилонитрила и бутадиенстирола, сополимеров акрилонитрила и стирола, сополимеров этилена и винилацетата, полимеров полиметилпентена, полимеров поливинилхлорида, полимеров поливинилиденхлорида, полимеров полиметилакрилата, полимеров поливинилацетата, полиамидных полимеров, полиимидных полимеров, полимеров поликарбоната, сополимеров полиэтилена и терефталата, сополимеров полибутилена и терефталата, полимеров полиацеталя, полиакрилатных полимеров, полисульфоновых полимеров, сополимеров поливинилиденфторида и политетрафторэтилена); полимеры, подверженные биологическому разложению (типа полимеров молочной кислоты, полимеров полигидроксибутирата, модифицированных полимеров крахмала, полимеров поликапролактона, сополимеров полибутилена и сукцината, сополимеров полибутилена, адипата и терефталата, сополимеров полибутилена, сукцината и терефталата, а также полимеров полиэтилена и сукцината); термореактивных полимеров (типа фенольных смол, смол мочевины, смол меламина, смол ненасыщенных полиэфиров, диаллилфталатных смол, эпоксидных смол, эпоксиакрилатных смол, силиконовых смол, акрильных полиуретановых смол, а также уретановых смол); эластомеры (типа силиконых смол, полистирольных эластомеров, полиэтиленовых эластомеров, полипропиленовых эластомеров, а также полиуретановых эластомеров) и природные полимеры, типа японской глазури.

Полимер, образующий субстрат 1 по настоящему изобретению, может иметь различные формы и размеры, зависящие от его конкретного применения. Он может иметь вид пластины, пленки, волокнистой структуры, образованной из волокнистого материала (включая ткань, трикотажное полотно или нетканый материал), рулона, сетки или иметь вид сот; формы и размеры полимеров этими примеры не ограничиваются.

Если основная часть субстрата 1 формуется из металлического материала (типа алюминия, магния или железа) или из неорганического материала (типа стекла или керамики), то полимер, образующий субстрат 1, можно выложить слоями на металлический или неорганический материал. Полимер, образующий субстрат 1, может быть изготовлен в виде тонкой пленки на металлическом или неорганическом материале, процесс проводят путем нанесения покрытия (типа покрытия с помощью распыления, погружения) или методами электростатического покрытия, или печати (типа трафаретной или офсетной печати).

Далее, полимер, образующий субстрат 1, может быть окрашен пигментом или красителем. Полимер, образующий субстрат 1, может содержать неорганический материал (типа кварца, глинозема, кизельгура или слюды).

Субстрат 1 может быть сформован из волокна синтетического полимера (синтетическое волокно или химическое волокно). Примеры синтетического волокна, формирующего субстрат 1, включают полиэфирное волокно, полиамидное волокно, волокно поливинилового спирта, акриловое волокно, поливинилхлоридное волокно, поливинилиден-хлоридное волокно, полиолефиновое волокно, поликарбонатное волокно, фторуглеродное волокно, полимочевинное волокно, эластомерное волокно; а также сложное волокно из материала, составляющего эти волокна и описанных выше полимерных материалов.

Как описывалось выше, поскольку по меньшей мере поверхность субстрата 1 согласно представленному варианту сформована из полимера, и если при этом материалом субстрата 1 является волокно, отличное от синтетических полимеров, то для получения тонкой пленки полимера на указанном волокне на него можно сделать покрытие полимером, используя для этого описанный выше способ нанесения покрытий. Таким образом, материал субстрата 1 может быть изготовлен из природного волокна типа хлопка, пеньки, или шелка, или из японской бумаги, изготовленной из природного волокна.

Мелкие неорганические частицы 2, используемые в препятствующем загрязнении композитном материале 100 согласно представленному варианту, могут содержать оксид неметалла, оксид металла или сложный оксид. Мелкие неорганические частицы 2 могут быть кристаллическими или аморфными. Примеры оксидов неметаллов включают оксид кремния. Примеры оксидов металлов включают оксид магния, оксид бария, пероксид бария, оксид алюминия, оксид олова, оксид титана, оксид цинка, пероксид титана, оксид циркония, оксид железа, гидроксид железа, оксид вольфрама, оксид висмута и оксид индия. Примеры сложных оксидов включают сложный оксид бария и титана, сложный оксид кобальта и алюминия, цирконат свинца, ниобат свинца, TiO₂-WO₃, AlO₃-SiO₂, WO₃-ZrO₂ и WO₃-SnO₂.

Поверхность мелких неорганических частиц 2 может содержать мелкие частицы катализатора из благородных металлов, типа Au, Pt, Pd, Rh, и/или Ru, или мелкие частицы катализатора из оксидов, состоящих из Ni, Co, Mo, W, Mn, Cu, V и/или Se.

Слой мелких частиц, образованный одним видом мелких неорганических частиц 2, может быть сверху покрыт другим слоем мелких неорганических частиц, содержащим один или более видов указанных частиц. Слой мелких частиц 2 может быть образован слоем мелких частиц в сочетании с веществом для фотохимического катализа, противомикробным веществом, веществом, высвобождающим отрицательные ионы, веществом, испускающим лучи дальнего инфракрасного спектра, противоотражающим веществом, или веществом, поглощающим лучи ближнего инфракрасного спектра.

Если в качестве мелких неорганических частиц 2 используются мелкие частицы фотохимического катализатора, или если слой мелких частиц содержит мелкие частицы фотохимического катализатора, то гидрофильность этих частиц обеспечивает другое действие, состоящее в возможности легкого смывания осажденных загрязнений; а фотолиз органического вещества указанными частицами фотохимического катализатора создает еще один эффект - разложения и удаления осажденных загрязнений. Таким образом, очень высокий эффект, препятствующий загрязнению и попаданию пыли, можно достигнуть не только на взвешенных в воздухе частицах вещества, но также на жидких, смолистых, дымчатых или газообразных загрязняющих веществах или на веществах-поглотителях.

Используемым в этом описании термином «частица фотохимического катализатора» обозначают частицу, которая, при облучении светом, длина волны которого соответствует энергии по меньшей мере ширины запрещенной энергетической зоны, обладает эффектом фотокатализа. Указанная частица фотохимического катализатора может содержать известные соединения полупроводников (типа оксида титана, оксида цинка, оксида вольфрама, оксида железа, титаната стронция, сульфида кадмия или селенида кадмия), в чистом виде или в виде комбинаций. Предпочтительно, чтобы такая частица фотохимического катализатора содержала оксид титана, поскольку он прозрачен, долговечен и безвреден.

Кристаллическая структура оксида может представлять собой структуру рутила, анастаза, брукита; или структура может даже быть аморфной. Частица фотохимического катализатора может содержать TiO₂-XNX, в котором часть атомов кислорода из оксида титана замещена анионными атомами азота или TiO₂-X, потерявшего атом кислорода и в значительной степени не соответствующего стехиометрическим соотношениям (X равно 1,0 или менее).

В целях усиления фотокаталитических функций частица фотохимического катализатора может содержать металл (типа ванадия, меди, никеля, кобальта, хрома, палладия, серебра, платины или золота) или соединение металла.

Противомикробные неорганические мелкие частицы 2 могут снижать загрязнения, которые являются частичным результатом распространения плесени, бактерий или микроорганизмов. Типичные примеры неорганических противомикробных веществ включают серебро, медь, цинк, олово, свинец, а также их соединения. В частности, в различных приложениях благодаря своим противомикробным свойствам и отсутствию опасного воздействия на организм человека используют по меньшей мере одно противомикробное вещество, выбранное из группы, включающей серебро, медь, цинк и их соединения.

Эти металлы, а также их соединения можно применять отдельно. Однако, поскольку некоторые из этих соединений меняют цвет или вызывают обесцвечивание противомикробных продуктов, то их используют в виде формы на носителе, в которую они включены в виде загрузки на мелких частицах неорганического вещества. Примеры неорганических веществ включают цеолит (типа цеолита с высоким содержанием кремнезема, содалита, морденита, аналцита и эринита) и апатит (типа гидроксиапатита). Указанные неорганические вещества обладают ионно-обменными свойствами. Другие типичные примеры неорганического вещества включают диоксид титана, диоксид кремния, оксид алюминия, оксид магния, оксид кальция, карбонат кальция, сульфат бария, оксид циркония, титанат бария и фосфат циркония.

Доступные для приобретения противомикробные продукты в виде мелких частиц, например "Novaron" фирмы Toagosei Co., Ltd., "Zeomic" фирмы Sinanen Zeomic Co., Ltd., "Apatizer А" фирмы Sangi Co., Ltd., "Diakiller" фирмы Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Ltd., "Atomy Ball" фирмы Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd., и "Bactekiller" фирмы Kanebo Chemical Industries Ltd., можно использовать индивидуально или в комбинации.

Согласно представленному варианту в препятствующих загрязнению композитных материалах слой 10 мелких неорганических частиц, содержащий мелкие неорганические частицы 2, посредством химических связей 5 (заполненные циклы на фиг.1) закреплен на субстрате 1 вместе с силановым мономером 3, имеющим ненасыщенные связи.

Специфические примеры ненасыщенной связи силанового мономера 3 включают винильную группу, эпоксигруппу, стирильную группу, метакрильную группу, акрилоксигруппу, а также изоцианатную группу.

Согласно представленному варианту в композитном материале активный силановый мономер 3 соединяет мелкие неорганические частицы 2 посредством химической связи, возникающей при конденсации с дегидратацией силаноловых групп силанового мономера 3. Указанный мономер 3 также соединяет мелкие неорганические частицы 2 и субстрат 1 посредством химических связей 5, возникающих при привитой сополимеризации функциональной группы силанового мономера 3 с полимерной поверхностью субстрата 1, как это описано ниже.

Примеры силанового мономера 3, предназначенного для использования в препятствующем загрязнению композитном материале 100, согласно представленному варианту включает винилтриметоксисилан, винилтриэтоксисилан, винилтриацетоксисилан, N-β-(N-винилбензил-аминоэтил)-γ-аминопропилтриметоксисилан, гидрохлорид N-винил-бензил-2-аминоэтил-3-аминопропилтриметоксисилана, 2-(3,4-эпокси-циклогексил)этилтриметоксисилан, 3-глицидоксипропилтриметоксисилан, 3-глицидоксипропилметилдиэтокси-силан, 3-глицидоксипропилтриэтоксисилан, п-стирилтриметоксисилан, 3-метакрилоксипропилметилдиметокси-силан, 3-метакрилоксипропилтриметоксисилан, 3-метакрилоксипропилметилдиэтоксисилан, 3-метакрилоксипропилтриэтоксисилан, 3-акрилокси-пропилтриметоксисилан и 3-изоцианатпропилтриэтоксисилан.

Указанные силановые мономеры 3 можно использовать индивидуально, или в сочетаниях. Силановый мономер 3 применяют в виде раствора, содержащего необходимое количество силанового мономера 3 в органическом растворителе (типа метанола, этанола, ацетона, толуола или ксилола). В этот раствор в целях улучшения его дисперсности дополнительно можно ввести минеральную кислоту (типа соляной или азотной кислоты).

Примеры указанных растворителей включают низшие спирты (типа этанола, метанола, пропанола и бутанола), низшие карбоновые кислоты (типа муравьиной и пропионовой кислоты), ароматические соединения (типа толуола и ксилола), сложные эфиры (типа этилацетата и бутилацетата), целлозольвы (типа метилцеллозольва и этилцеллозольва). Эти растворители можно использовать индивидуально или в сочетаниях.

Мелкие неорганические частицы 2, предполагаемые для использования в препятствующем загрязнении композитном материале 100, согласно представленному варианту, применяют в виде дисперсии в растворе силанового мономера 3. Указанные мелкие неорганические частицы 2 могут быть диспергированы перемешиванием (для которого используют смеситель или магнитную мешалку), распылением на шаровой, барабанной или струйной мельницах, или с помощью ультразвуковых волн.

При получении препятствующего загрязнению композитного материала 100 указанные мелкие неорганические частицы 2 можно использовать в виде коллоидной или жидкой дисперсии, получаемой путем распыления мелких неорганических частиц 2 на мелкие частицы. Жидкую дисперсию мелких неорганических частиц можно применять следующим образом: силановый мономер 3 вводят в коллоидную или жидкую дисперсию, полученные распылением, и нагревают в колбе с обратным холодильником; процесс проводят в целях объединения силанового мономера 3 и мелких неорганических частиц 2 путем реакции конденсации с дегидратацией. Таким образом на мелкие неорганические частицы 2 наносят покрытие силановым мономером. Или же, после введения силанового мономера в жидкую дисперсию, полученную путем распыления мелких неорганических частиц 2 на мелкие частицы, или после добавления силанового мономера в жидкую дисперсию и распыления на мелкие частицы, проводят разделение полученного дисперсионного раствора, после этого проводят его нагревание в диапазоне 100-180°C в целях объединения мономера 3 и мелких неорганических частиц 2 путем реакции конденсации с дегидратацией с последующим повторным диспергированием путем распыления.

Если, в результате того, что силановый мономер введен в жидкую дисперсию, полученную распылением мелких неорганических частиц 2 на мелкие частицы, или того, что силановый мономер введен в жидкую дисперсию и распылен на мелкие частицы, а полученный дисперсионный раствор разделен на жидкую и твердые фазы, нагрет в диапазоне 100-180°C в целях химического соединения мономера 3 и мелких неорганических частиц 2, полученная удельная площадь поверхности мелких неорганических частиц 2 с силановым мономером составляет от 0,5% до 100%, то в этом случае сила сцепления мелких неорганических частиц 2 и субстрата 1 с полимерной поверхностью достаточна для практического применения.

Если толщина слоя 10 мелких неорганических частиц, включающего мелкие неорганические частицы 2, растет, то указанный слой 10 может быть поврежден из-за недостаточной когезии, которую определяют напряжение этого слоя 10, а также условиями эксплуатации. Таким образом, после того как на мелкие неорганические частицы 2 нанесено покрытие силановым мономером, проводят введение связующего компонента 4. Указанный связующий компонент 4 соединяет вместе мелкие неорганические частицы 2, имеющие покрытие из силанового мономера 3, он также объединяет указанные частицы 2 с субстратом 1; предотвращая таким образом отсоединение слоя 10 мелких неорганических частиц из-за различных повреждений, включая недостаточную когезию. Указанный связующий компонент 4 предпочтительно имеет ненасыщенную группу (типа винильной группы, эпокси-группы, стирильной группы, метакрильной группы, акрилокси-группы, изоцианатной группы или алкокси-группы), представляющей собой такую позицию, которая может быть химически связана с активной группой силанового мономера 3, находящегося на мелких неорганических частицах 2.

Специфические примеры связующего компонента 4 включают монофункциональные, бифункциональные и полифункциональные виниловые мономеры с ненасыщенными связями, типа акриловой кислоты, метилакрилата, этилакрилата, н-бутилакрилата, 2-гидроксиэтилакрилата, метилметакрилата, акриламида, метакриламида, акрилонитрила, винилацетата, стирола, итаконовой кислоты, триметилолпропан-триакрилата и пентаэритриттриакрилата.

Другие примеры связующего компонента 4 включают силановые мономеры с ненасыщенными связями типа винилтриметоксисилана, винилтриэтоксисилана, винилтриацетоксисилана и N-β-(N-винилбензил-аминоэтил)-γ-аминопропилтриметоксисилана.

Еще примеры связующего компонента 4 включают алкоксисилановые соединения, представленные формулой Si(OR₁)₄ (в которой R₁ обозначает алкильную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода), типа тетраметоксисилана и тетраэтоксисилана, а также алкоксисилановые соединения, представленные формулой R_2nSi(OR₃)_4n (в которой R₂ обозначает углеводородную группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, R₃ - алкильную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода, а n представляет собой целое число 1, 2 или 3), типа метилтолилметоксисилана, метилтриэтоксисилана, диметилдиэтокси-силана, фенилтриэтоксисилана, гексаметилдисилазана и гексил-триметоксисилана.

Другие примеры свя