Иммобилизованный 1,2-бензизотиазолинон-3

Иммобилизованный 1,2-бензизотиазолинон-3

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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. Paulus "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 вы-мывания (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.

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^-1. 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^-1 (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^-1, 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^-1 и 880 см^-1 отсутствуют. Инфракрасный спектр ZnO (фиг.2) является пустым в инфракрасном диапазоне, присутствующие полосы являются результатом влаги (примерно 3300 см^-1) 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. Не ограничивающие 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 ZnCl₂, 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, етор-бутанол, трет-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 канат-но-веревочные изделия.

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 C₁-C₄ 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 C₁-C₄ разветвленным или неразветвленным спиртом и высушивание твердого вещества в вакууме. C₁-C₄ разветвленные или неразветвленные спирты могут быть выбраны из группы, состоящей из метанола, этанола, н-пропанола, изопропанола, н-бутанола, втор-бутанола и трет-бутанола. Предпочтительно C₁-C₄ 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 рН 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 ценообразования 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 рН 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 ценообразования 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(2Н)-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 БИТ:ZnO может находиться в очень широких пределах. Как правило, отношение масс/масс БИТ:ZnO должно составлять от примерно 1:20 до примерно 3:1. Предпочтительно отношение масс/масс БИТ: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 "не иммобилизованный" 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 мПас, предпочтительно от примерно 400 до примерно 1100 мПас, более предпочтительно от примерно 400 до примерно 1000 мПас и наиболее предпочтительно от примерно 400 до примерно 900 мПас.

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 трет-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, ундекановая 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 A6
Колонка:	Nucleosil 100-5 С18 HD (Macherey-Nagel)
Ток градиента растворителя:	1,3 мл/мин
Длина волны УФ детектора:	312 нм
Элюент А:	вода +5% ацетонитрил (об:об)
Элюент В:	ацетонитрил

Время тока (мин)	Градиент растворителя*
0,1	10% Элюент В + 90% Элюент А
3,0	10% Элюент В + 90% Элюент А
8,0	70% Элюент В + 30% Элюент А
10,0	70% Элюент В + 30% Элюент А
11,0	90% Элюент В + 10% Элюент А
12,0	90% Элюент В + 10% Элюент А
13,0	10% Элюент В + 90% Элюент А
15,0	10% Элюент В + 90% Элюент А
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(II)хлорид

Бис-(1,2-бензизотиазолин-3-он)цинка(II)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 БИТ:Zn=2:1.

1,2-Бензизотиазолин-3-он не был иммобилизован в виде солевого комплекса бис-(1,2-бензизотиазолин-3-он)цинка(II)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 ценообразования 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 мПас (Spindle 4, Brookfield) добавлением и диспергированием 4 г ксантановой камеди (Kelzan^®) и 59 г водопроводной воды. Отношение масс/масс ZnO:БИТ=2,6:1, и молярное отношение БИТ: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-ZnCl₂

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 rAtlox^® 4913, 46,7 г оксида цинка и 9,0 г хлорида цинка. Партию нейтрализовали до рН 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 мПас (Spindle 3, Brookfield, 100 об/мин) добавлением и диспергированием 1,6 г ксантановой камеди и 121 г водопроводной воды. Отношение масс/масс ZnO:БИТ=2,6:1, и молярное отношение БИТ:Zn=0,20.

Было получено количество