专利名称：稳定的杀微生物制剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及稳定杀微生物剂的方法。具体地讲，本发明涉及改进的稳定3-异噻唑酮杀微生物剂的方法。
杀微生物剂在商业上用于在各种场所如冷却塔、金属加工液体系、油漆和化妆品中预防微生物的生长。非常重要的一种杀微生物剂是3-异噻唑酮化合物。有多种3-异噻唑酮化合物取得了商业上的成功，因为它们可以非常有效地在各种条件下在各种场所中防止微生物的生长。最重要的3-异噻唑酮化合物是5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮、2-甲基-3-异噻唑酮以及它们的混合物。
尽管3-异噻唑酮化合物是非常有效的杀微生物剂，但它们的缺点是在某些条件下不稳定。如果不存在稳定剂，多种3-异噻唑酮化合物会发生化学降解并失去杀微生物的效力。很多研究都致力于稳定3-异噻唑酮化合物。
由5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮的3∶1混合物形成的3-异噻唑酮产品含有1-25(重量)％的3-异噻唑酮混合物和少量稳定剂。5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮的3∶1混合物的浓缩组合物通常含有约5-30％(重量)的3-异噻唑酮化合物并需要加入约10-25％(重量)的稳定剂。5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮的3∶1混合物的稀释液含有约0.5-5％(重量)的3-异噻唑酮化合物并需要5-23％(重量)的稳定剂。
通常，可以稳定3-异噻唑酮浓缩物的化合物不能稳定3-异噻唑酮的稀释液。硝酸镁等化合物虽然可以同时稳定3-异噻唑酮的浓缩物和稀释液，但所用的量完全不同。稳定3-异噻唑酮稀释液时所需的硝酸镁比稳定浓缩物所需量要多，稳定稀释液时所需的浓度为23％wt，稳定浓缩物时所需的浓度为12-16％wt。由于稀释液通常是通过稀释3-异噻唑酮浓缩组合物制备的，因此就需要补加稳定剂，从而导致成本的增加和操作上的不便。
铜离子也是一种已知的3-异噻唑酮化合物的稳定剂，但通常与硝酸镁结合使用。通常，铜盐与3-异噻唑酮的比例为约1∶10，因为有效的稳定作用需要较少量的铜离子。可购买到的3-异噻唑酮化合物产品已知含有1.5％wt的3-异噻唑酮、1.7％wt的硝酸镁和0.15％wt(1500ppm)的硝酸铜。其它商品含有1.5％wt的3-异噻唑酮化合物、1.7％wt的硝酸镁(二价金属硝酸盐)和0.015-0.02％wt(150-200ppm)的硝酸铜。
尽管使用金属硝酸盐等稳定剂可以使3-异噻唑酮产品的杀微生物效力保持较长的时间，但会出现其它的问题，例如在储藏时形成可观察到量的沉淀。虽然该沉淀的出现并不会影响3-异噻唑酮化合物的效力，但是，沉淀的出现会使产品的用户感到产品的外观不能令人满意。很明显，从商业的角度考虑，优选不形成沉淀的产品。
US 5,670,529(Clarke)公开了在用硝酸镁(一种二价金属硝酸盐)稳定的3-异噻唑酮浓缩物中使用非常低浓度(最高100ppm)的铜离子来防止沉淀的形成。该专利并没有考虑在稀释3-异噻唑酮浓缩物形成稀释液时的稳定性的问题。
已知的用于3-异噻唑酮化合物的金属盐稳定剂所存在的问题是，当将用二价金属盐稳定的3-异噻唑酮加入到胶乳制剂中时，二价金属盐会使胶乳凝固。用一价金属盐稳定的3-异噻唑酮浓缩物使胶乳凝固的可能性要低于用二价金属盐稳定的3-异噻唑酮浓缩物。但是，在稀释形成3-异噻唑酮稀释液时，这些浓缩物仍需补加稳定剂。
因此，人们不断需要在无须补加稳定剂的条件下稀释形成稀释液时仍能保持稳定并且不形成沉淀的稳定的3-异噻唑酮浓缩组合物。
现已惊奇地发现，向用一价金属硝酸盐稳定的3-异噻唑酮浓缩物中加入非常少量的铜离子时，可以形成无沉淀、无腐蚀性、在稀释形成稀释液时稳定并且使胶乳凝固的作用减弱的3-异噻唑酮组合物。
本发明涉及稳定、无沉淀的杀微生物组合物，该组合物含有(a)以组合物的总重量为基准计，1-30％wt的水溶性3-异噻唑酮化合物；(b)以组合物的总重量为基准计，5-25％wt的一价金属硝酸盐；(c)大于100ppm呈水溶性铜盐形式的铜离子；和(d)水。
本发明还涉及减少用一价金属硝酸盐稳定的含水3-异噻唑酮组合物中一价金属硝酸盐稳定剂含量的方法，该方法包括，将3-异噻唑酮组合物与大于100ppm呈水溶性铜盐形式的铜离子混合。
本发明还涉及在场所中控制或抑制微生物生长的方法，该方法包括向所述场所加入上述的组合物。
若无另外明确说明，在整个说明书中的以下术语具有如下含义。
术语“杀微生物剂”是指可以在场所中抑制或控制微生物生长的化合物。术语“微生物”包括但不仅限于真菌、细菌和藻类。术语“场所”是指可被微生物污染的工业系统或产品。
在本说明书中，使用了如下缩写HPLC＝高效液相色谱；℃＝摄氏度；ppm＝百万分之一份；g＝克；％wt＝重量百分数。
若无另外说明，所有含量和比例均是用重量表示的。所有的范围均包括端值。
任何水溶性的3-异噻唑酮化合物均可用于本发明的组合物。水溶性3-异噻唑酮化合物是在水中的溶解度大于1000ppm的化合物。适宜的3-异噻唑酮化合物包括但不仅限于5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮；2-甲基-3-异噻唑酮；2-乙基-3-异噻唑酮；5-氯-2-乙基-3-异噻唑酮；2-异丙基-3-异噻唑酮；5-氯-2-异丙基-3-异噻唑酮；4，5-二氯-2-甲基-3-异噻唑酮以及它们的混合物。优选5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮；2-甲基-3-异噻唑酮以及它们的混合物。当使用5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮的混合物时，5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮的比例通常为99∶1-1∶99，优选90∶10-75∶25。
以组合物的总重量为基准计，用于本发明组合物的水溶性3-异噻唑酮化合物的量为1-30％wt。优选的用量为1.5-25％wt，更优选12-18％wt，以组合物的总重量为基准计。
任何水溶性一价金属硝酸盐均可用于本发明的组合物。适宜的金属硝酸盐包括但不仅限于硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾和硝酸铵。优选的金属硝酸盐是硝酸锂、硝酸钠或硝酸钾，更优选硝酸钠或硝酸钾。有利地，可在本发明的组合物中使用一种以上的一价金属硝酸盐。
用于稳定本发明的3-异噻唑酮浓缩组合物的一价金属硝酸盐的量通常为5-25％wt，以组合物的重量为基准计。一价金属硝酸盐优选的用量为10-20％wt，更优选12-20％wt。金属硝酸盐通常是可购买到的，例如从Aldrich化学品公司(Milwaukee，Wisconsin)购买到并可不经纯化直接使用。
有多种铜盐是本领域已知的。任何具有足够的水溶性从而能在溶液中提供所需铜离子浓度的铜盐均可以使用。适宜的离子包括但不仅限于硫酸铜、乙酸铜、氯化铜、溴化铜、氯酸铜、高氯酸铜、亚硝酸铜和硝酸酮。优选硫酸铜和硝酸酮。铜盐通常是可购买到的，例如从Aldrich化学品公司(Milwaukee，Wisconsin)购买到并可不经纯化直接使用。
用于本发明组合物的铜离子的量通常大于100ppm，以组合物的总重量为基准计。优选使用120-500ppm的铜离子，更优选120-200ppm，以组合物的总重量为基准计。
特别有用的本发明组合物含有12-18％wt的水溶性3-异噻唑酮化合物；10-20％wt选自硝酸钠和硝酸钾的一价金属硝酸盐；120-200ppm选自硝酸酮和硫酸铜的铜盐形式的铜离子；水。以上所用的所有百分比均以组合物的总重量为基准计。
在制备本发明的组合物时，可将3-异噻唑酮、一价金属硝酸盐、铜离子和水以任意顺序混合。优选本发明的组合物是通过将铜盐形式的铜离子加入到3-异噻唑酮、一价金属硝酸盐和水的混合物中制备的。
本发明组合物的优点是，即使在55℃储藏4周后，它们仍没有可观察到的沉淀形成。通过稀释本发明的3-异噻唑酮浓缩物而制备的稀释液在储藏时也没有沉淀形成。此外，根据本发明制备的稀释液无需补加稳定剂，因此降低了成本并减少了已知的3-异噻唑酮浓缩物所需要的额外操作。
本发明组合物的另一个优点是，降低了乳液与胶乳的絮凝或凝固作用。这就减少了为了用于胶乳或乳液防腐而将3-异噻唑酮杀微生物剂预稀释的需要。
本发明的又一个优点是可以降低稳定3-异噻唑酮浓缩物所需的一价金属盐的量，从而进一步降低在被加入乳液或胶乳中时引起凝固的可能性。例如，一般的用一价金属硝酸盐稳定的3-异噻唑酮组合物含有12-18％wt的3-异噻唑酮和25-30％wt的一价金属硝酸盐。当向组合物中加入25-500ppm水溶性铜盐形式的铜离子时，仅需10-20％wt的一价金属硝酸盐就可达到同样的3-异噻唑酮的稳定作用。
可通过将杀微生物有效量的本发明组合物加入到受到微生物攻击的场所中来抑制微生物的生长。适宜的场所包括但不仅限于冷却塔；空气洗涤器；锅炉；矿物浆料；废水处理；装饰喷泉；反渗透过滤；超过滤；压舱水；蒸发冷凝器；热交换器；纸浆和纸加工液体；塑料；乳液和分散液；油漆；胶乳；涂料，例如清漆；建筑产品，例如腻子、白垩和密封胶；建筑粘合剂，例如陶瓷粘合剂、地毯衬垫粘合剂和层压粘合剂；工业或生活用粘合剂；照相用化学品；印刷液体；家用产品，例如浴室消毒剂或卫生洗涤剂；化妆品和盥洗用品；香波；香皂；清洁剂；工业消毒剂或卫生洗涤剂，例如冷消毒剂、硬表面消毒剂；地板抛光剂；洗衣店清洗用水；金属加工液体；传送带润滑剂；传压流体；皮革和皮革产品；纺织品；纺织产品；木头和木头制品，例如三合板、粗纸板、刨花板、层压柱、定向纹板(strandboard)、硬纸板和碎料板；石油加工液体；燃料；油田液体，例如喷射水、破碎液体和钻探泥浆；农业添加剂防腐；表面活性剂防腐；医疗设备；诊断试剂防腐；食品防腐，例如塑料或纸食品包装袋；水塘和温泉浴场。优选的场所是冷却塔；空气洗涤器；锅炉；矿物浆料；废水处理；装饰喷泉；反渗透过滤；超过滤；压舱水；蒸发冷凝器；热交换器；纸浆和纸加工液体；塑料；乳液和分散液；油漆；胶乳；涂料和金属加工液体。
用于抑制或控制微生物生长的3-异噻唑酮化合物的量是本领域技术人员已知的并且取决于需要保护的场所。适于抑制微生物生长的3-异噻唑酮杀微生物剂的量通常为0.05-5,000ppm，以需要保护的所述场所的体积为基准计。优选0.1-2,500ppm。例如，冷却塔或纸浆和纸加工液体等场所需要0.1-100ppm的3-异噻唑酮杀微生物剂来抑制微生物的生长。在冷却塔或纸浆和纸加工液体中，优选的用量为0.1-50ppm。其它场所例如建筑产品、油田液体或乳液需要0.5-5000ppm的3-异噻唑酮杀微生物剂来抑制微生物的生长，而消毒剂或卫生洗涤剂需要高达5,000ppm。
可以通过与一种或多种其它抗微生物剂结合来提高抗微生物剂的功效是本领域已知的。因此，有利地，可将其它已知的抗微生物剂与本发明的组合物结合。
以下实施例用来进一步说明本发明的各方面，并非想要限定本发明的范围。实施例1评估用一价金属硝酸盐稳定的3-异噻唑酮浓缩组合物的样品以测定它们是否会造成胶乳的凝固。制备3种样品并分别标记A、B和C，所述样品通过向三个瓶中的每一个瓶中称量加入足以在产品中提供14％wt 3-异噻唑酮化合物量的5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮(“CMI”)和2-甲基-3-异噻唑酮(“MI”)的3∶1混合物制得。然后向这些样品中加入硝酸钠和水。各样品中硝酸钠的量为20％wt。向样品A、B和C中还加入硝酸铜形式的铜离子。样品A、B和C中铜离子的量分别为186、300和73ppm。然后将各样品搅拌至所有盐均被溶解为止。样品C-1为对照物，是可购买到的含水制剂，其中含有14％wt CMI和MI的3∶1混合物和26％wt的硝酸钠，但不含铜离子。样品C-2也是对照物，是商品，含14％wt CMI和MI的3∶1混合物和26％wt的二价金属离子(16％wt硝酸镁和10％wt氯化镁)，但不含铜离子。
从四种不同的对盐析(salt shock)作用敏感的商购丙烯酸乳液中各取两滴分别加到载玻片上。向其中分别加入1滴样品A、B、C、C-1和C-2中的一种。用肉眼观察各乳液的絮凝作用。对样品的评估如下“P”指乳液不发生絮凝；“F”指样品确实会引起絮凝；“P/F”指样品会造成轻微的絮凝。结果记录于表1中。表1乳液 样品A 样品B 样品C 样品C-1样品C-21 P/F F P F F2 P P/FP F F3 F F P F F4 F F P F F以上数据表明，非常少量的铜离子可以将借助一价金属硝酸盐稳定的3-异噻唑酮化合物杀微生物剂保存的乳液的凝固过程预以非常有效的抑制。
权利要求
1.一种稳定、无沉淀的杀微生物组合物，该组合物含有(a)以组合物重量为基准计1-30％wt水溶性3-异噻唑酮化合物；(b)以组合物重量为基准计5-25％wt一价金属硝酸盐；(c)大于100ppm呈水溶性铜盐形式的铜离子；和(d)水。
2.权利要求1的组合物，其中3-异噻唑酮化合物选自5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮；2-甲基-3-异噻唑酮；2-乙基-3-异噻唑酮；5-氯-2-乙基-3-异噻唑酮；2-异丙基-3-异噻唑酮；5-氯-2-异丙基-3-异噻唑酮；4，5-二氯-2-甲基-3-异噻唑酮以及它们的混合物。
3.权利要求2的组合物，其中3-异噻唑酮化合物选自5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮；2-甲基-3-异噻唑酮以及它们的混合物。
4.权利要求1的组合物，其中以组合物的总重量为基准计铜离子的含量为120-500ppm。
5.权利要求1的组合物，其中以组合物的总重量为基准计3-异噻唑酮化合物的含量为1.5-25％wt。
6.权利要求1的组合物，其中一价金属硝酸盐选自硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾。
7.权利要求1的组合物，其中3-异噻唑酮的含量为12-18％wt；一价金属硝酸盐是硝酸钠，其含量为10-20％wt；铜离子的含量为120-200ppm并且呈选自硝酸酮和硫酸铜的铜盐形式。
8.减少用一价金属硝酸盐稳定的含水3-异噻唑酮组合物中一价金属硝酸盐稳定剂含量的方法，该方法包括，将3-异噻唑酮组合物与大于100ppm呈水溶性铜盐形式的铜离子混合。
9.权利要求8的方法，其中3-异噻唑酮化合物选自5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮；2-甲基-3-异噻唑酮以及它们的混合物。
10.在场所中控制或抑制微生物生长的方法，该方法包括，向所述场所加入权利要求1的组合物。
全文摘要
一种稳定、无沉淀的杀微生物组合物,其中含有3－异噻唑酮化合物、一价金属硝酸盐、呈铜盐形式的铜离子和水。本发明还公开了减少稳定3－异噻唑酮组合物所需的一价金属硝酸盐量的方法。
文档编号A01N25/02GK1246282SQ99118070
公开日2000年3月8日 申请日期1999年8月25日 优先权日1998年8月31日
发明者J·R·马托克斯, E·S·西蒙, R·B·派提加拉 申请人:罗姆和哈斯公司