所公开的技术提供了热塑性聚氨酯(tpu)组合物，其具有非浸出抗微生物性能，同时仍保持良好的物理性质，制备该组合物的方法，以及由这种组合物制成的制品。
背景
抗微生物剂是减少和/或减轻微生物生长或发育的化学化合物。抗微生物添加剂通过多种机制起作用，这取决于作用方式，组成，活性程度和应用。如果使用得当，抗微生物化合物会导致目标微生物死亡或停滞生长。自20世纪初发现以来，抗微生物剂已经改变了传染病的预防和治疗方法。抗微生物添加剂目前用于非常广泛的应用，包括在各种医学应用中使用的聚合物材料中使用抗微生物剂。例如，包含抗微生物添加剂的聚合物材料可用于制造用于医疗应用的制品和装置，其随后将消除，减少和/或减轻微生物的生长或发育，从而有助于预防和治疗传染病，包括医疗植入物和装置上的有害感染。
然而，抗微生物剂也可能对人类健康有害。因此，需要抗微生物添加剂，其不会从使用它们的材料中浸出。此外，需要抗微生物添加剂，其不会从使用它们的材料中浸出并且在材料的使用寿命期间保持有效，或者由使用抗微生物添加剂的材料制成的制品或装置。
理想地，提供这些非浸出抗微生物特性的抗微生物剂将具有已证实的使用历史和对各种微生物的有效活性，而对患者的健康没有任何不利影响。抗微生物材料或含有抗微生物添加剂的其他材料应通过商业上可行的制造方法(例如模塑，挤出和所有其他“转化”的热塑性方法或溶剂基加工，水性体系和100％固体(可交联)液体)应用于医疗或其他保健产品和/或其表面。此外，抗微生物添加剂不应干扰处理过的材料，医疗或其他保健产品和/或其表面的生理化学和/或机械性质。
细菌感染是与医疗装置的使用相关的常见并发症。各种医疗装置的进步，包括但不限于导管，血管通路设备，外围线，静脉注射(iv)部位，排水管，胃饲管，气管导管，支架，导丝，起搏器和其他可植入装置，有利于诊断和治疗性医疗。然而，细菌感染正在成为与使用医疗装置相关的严重且常见的并发症，尤其是那些在具有受损防御系统的患者体内植入和/或使用的医疗装置。
减少装置相关感染的一种方法是开发具有杀菌活性的表面，例如通过用将洗脱和/或释放抗微生物化合物的材料制造或涂覆表面。几乎所有的处理都属于以下三类之一：1)被动地或与表面活性剂结合或通过表面键合的聚合物将抗微生物添加剂吸附到材料表面；2)将抗微生物添加剂掺入涂覆在材料表面上的聚合物涂层中；3)将抗微生物添加剂配混到包含该装置的体材料中。
然而，所有这些方法都基于浸出机制，其中抗微生物添加剂从其中添加它的材料中浸出。这意味着材料的抗微生物性能通常取决于抗微生物添加剂的浓度(负载)和从添加它的材料中释放的速率。通常很难控制释放速率并在表面保持恒定的浓度水平，因为释放速率取决于许多因素，例如本体聚合物中这些活性成分的实际浓度，溶解度和扩散性，这些因素也可能会随使用时间发生变化。所有这些问题都意味着基于这种浸出机制的方法往往是无效的。
因此，需要一种简单且成本有效的方法来制备可用于医学应用的抗微生物组合物，并且该方法不依赖于浸出机理来提供其抗微生物特性。
概述
所公开的技术提供了具有非浸出抗微生物性能同时仍保持良好物理性能的热塑性聚氨酯(tpu)组合物，其制备方法以及由这种组合物制成的制品。
所公开的技术提供了制备抗微生物聚合物组合物的方法，其中所述方法包括以下步骤：(a)将抗微生物添加剂混合到聚合物材料中；其中聚合物材料包括由衍生自多异氰酸酯和多元醇的氨基甲酸酯键构成的聚合物主链；并且所述混合在导致少数所述氨基甲酸酯键断裂的条件下发生，产生反应性异氰酸酯基团；和其中两个或更多个所述反应性异氰酸酯基团与所述抗微生物添加剂反应，以将所述抗微生物添加剂共价键合到所述聚合物材料的聚合物主链中；产生抗微生物聚合物组合物。
在一些实施方案中，给定抗微生物添加剂反应到聚合物主链的主链中的方式，所得抗微生物聚合物组合物的抗微生物性质是基本上或完全不浸出并且抗微生物聚合物组合物的物理性质可以保存。
所公开的技术还公开了所述方法，其中抗微生物添加剂包括去质子化的胍化合物，去质子化的双胍化合物或其混合物。这些去质子化的化合物可以是部分去质子化的胍和/或双胍化合物，完全去质子化的胍和/或双胍化合物，或其混合物。在一些实施方案中，抗微生物添加剂是去质子化的聚六亚甲基双胍(phmb)，也称为游离碱phmb，并且在一些实施方案中，抗微生物添加剂不含质子化的phmb。
所公开的技术还公开了所述方法，其中抗微生物添加剂包括去质子化的phmb。
所公开的技术还公开了所述方法，其中聚合物材料包括衍生自(a)多异氰酸酯组分，(b)多元醇组分和(c)任选的扩链剂组分的热塑性聚氨酯。
所公开的技术还公开了所述方法，其中聚合物材料包括衍生自(a)二苯基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯，(b)聚醚多元醇，和(c)丁二醇组分的热塑性聚氨酯。在一些实施方案中，其中聚醚多元醇是芳族聚醚多元醇。
所公开的技术还公开了所述方法，其中混合在160至225℃的温度下进行。混合也可以在180至225℃，或160至200℃的温度下进行。在一些实施方案中，发生混合的温度范围是重要的，以便将抗微生物添加剂掺入聚合物材料中，使得添加剂反应到聚合物材料的主链中，但聚合物材料中的氨基甲酸酯键不会回复到发生广泛交联的程度，影响聚合物材料的物理性质。
所公开的技术还公开了所述方法，其中混合在挤出机中进行，其中将抗微生物添加剂加入到聚合物材料中，并且其中所述混合在180和225℃之间的温度下进行，其中挤出机包括具有同向旋转自擦拭螺杆、混合的输送和混合元件和20:1至50:1的长径比的双螺杆挤出机。
所公开的技术还公开了所述方法，其中抗微生物添加剂包含去质子化的胍化合物，去质子化的双胍化合物或其混合物；其中当聚氨酯在所示温度下挤出时多异氰酸酯不可避免地从聚氨酯键的反转中释放出来并且其中多异氰酸酯与所述抗微生物添加剂和所述聚合物材料反应以将所述抗微生物添加剂共价键合到所述聚合物材料的聚合物主链上时；和其中混合在180至225℃，或者甚至是190至210℃的温度下进行。
所公开的技术还公开了所述方法，其中抗微生物添加剂包括聚六亚甲基双胍，去质子化的聚六亚甲基双胍，部分去质子化的聚六亚甲基双胍或其组合；其中聚合物材料包括衍生自(a)二苯基甲烷二异氰酸酯，(b)聚醚多元醇和(c)丁二醇组分的热塑性聚氨酯；其中混合在挤出机中进行，其中抗微生物添加剂加入到聚合物材料中，并且其中所述混合在180至225℃的温度下进行，其中挤出机包括具有同向旋转自擦拭螺杆、混合的输送和混合元件和20:1至50:1的长径比的双螺杆挤出机。
所公开的技术进一步公开了所述方法，其中所得抗微生物聚合物组合物是非浸出的，通过抗微生物整理剂在纺织材料上的aatcc147评估：平行条纹法中显示零抑制区确定。
所公开的技术还公开了由聚合物材料和抗微生物添加剂制成的抗微生物聚合物组合物，其中聚合物材料包含聚合物主链，所述聚合物主链包含衍生自多异氰酸酯和多元醇的氨基甲酸酯键；并且其中至少一些抗微生物添加剂通过胍或双胍的氮原子与异氰酸酯之间的两个或更多个键共价键合到聚合物材料的所述聚合物主链中。
所公开的技术还公开了所述组合物，其中抗微生物添加剂包括去质子化的胍化合物，去质子化或部分去质子化的双胍化合物，或其混合物。这些去质子化的化合物可以是部分去质子化的胍和/或双胍化合物，完全去质子化的胍和/或双胍化合物，或其混合物。在一些实施方案中，抗微生物添加剂是去质子化的聚六亚甲基双胍(phmb)，也称为游离碱phmb，并且在一些实施方案中，抗微生物添加剂不含质子化的phmb。
所公开的技术还公开了所述组合物，其中抗微生物添加剂包括去质子化的phmb。
所公开的技术还公开了所述组合物，其中聚合物材料包括衍生自(a)多异氰酸酯组分，(b)多元醇组分和(c)任选的扩链剂组分的热塑性聚氨酯。
所公开的技术还公开了所述组合物，其中聚合物材料包括衍生自(a)二苯基甲烷二异氰酸酯，氢化mdi或六亚甲基二异氰酸酯，(b)聚醚多元醇和(c)丁二醇组分的热塑性聚氨酯。
所公开的技术还公开了所述组合物，其中抗微生物添加剂包含去质子化的胍化合物，去质子化的双胍化合物或其混合物；其中在所示温度下在挤出过程中释放的多异氰酸酯与所述抗微生物添加剂和所述聚合物材料反应，以将所述抗微生物添加剂共价键合到所述聚合物材料的聚合物主链上。
所公开的技术进一步公开了所述组合物，其中抗微生物聚合物组合物是非浸出的，通过抗微生物整理剂在纺织材料上的aatcc147评估：平行条纹法确定。
所公开的技术还公开了所述组合物，其中抗微生物添加剂包括去质子化的胍化合物，去质子化的双胍化合物或其混合物；其中聚合物材料包括衍生自(a)二苯基甲烷二异氰酸酯，(b)聚醚多元醇和(c)丁二醇组分的热塑性聚氨酯。
所公开的技术还公开了用本文所述的抗微生物聚合物组合物制成的制品。在一些实施方案中，制品由抗微生物聚合物组合物制成，所述抗微生物聚合物组合物由聚合物材料和抗微生物添加剂制成，其中聚合物材料包括聚合物主链，所述聚合物主链包含衍生自多异氰酸酯和多元醇的氨基甲酸酯键；并且其中抗微生物添加剂通过两个或更多个氨基甲酸酯(或氨基甲酸酯)键共价键合到聚合物材料的所述聚合物主链中。
所公开的技术还公开了所述制品，其中抗微生物添加剂包括去质子化的胍化合物，去质子化的双胍化合物或其混合物；其中聚合物材料包括衍生自(a)二苯基甲烷二异氰酸酯，(b)聚醚多元醇和(c)丁二醇组分的热塑性聚氨酯。
所公开的技术还公开了所述制品，其中将本文所述的抗微生物聚合物组合物涂覆到形成制品的材料和/或表面上。
详细说明
以下将通过非限制性说明描述各种优选特征和实施方案。
所公开的技术提供了具有非浸出抗微生物性能同时仍保持良好物理性质的热塑性聚氨酯(tpu)组合物，其制备方法以及由这种组合物制成的制品。
所公开的技术提供了制备抗微生物聚合物组合物的方法，其中所述方法包括以下步骤：(a)将抗微生物添加剂混合到聚合物材料中；其中聚合物材料包括由衍生自多异氰酸酯和多元醇的氨基甲酸酯键构成的聚合物主链；并且其中所述混合在导致少数所述氨基甲酸酯键断裂的条件下发生，产生反应性异氰酸酯基团；和其中两个或更多个所述反应性异氰酸酯基团与所述抗微生物添加剂反应，以将所述抗微生物添加剂共价键合到所述聚合物材料的聚合物主链中；产生抗微生物聚合物组合物。
抗微生物添加剂
用于所公开技术的抗微生物添加剂为掺入它们的聚合物材料提供抗微生物性能，并且它们具有至少两个可与异氰酸酯基团反应形成共价键的基团和/或反应性位点。这使得它们能够反应到本文所述的聚合物材料的主链中，并得到所述抗微生物聚合物组合物。
合适的抗微生物添加剂包括去质子化的胍化合物，去质子化的双胍化合物或其混合物。这些去质子化的化合物可以是部分去质子化的胍和/或双胍化合物，完全去质子化的胍和/或双胍化合物，或其混合物。在一些实施方案中，抗微生物添加剂是去质子化的聚六亚甲基双胍(phmb)，也称为游离碱phmb(其一个实例可从matrix商购获得)。在一些实施方案中，抗微生物添加剂还可包括质子化的胍和/或双胍化合物。在其他实施方案中，抗微生物添加剂基本上不含或甚至完全不含质子化的胍和/或双胍化合物。
除了上述抗微生物添加剂之外，一种或多种另外的抗微生物添加剂可用于本文所述的组合物中。这些添加剂不会以所述添加剂的方式反应到主链中，但是可以以更常规的方式将该另外的抗微生物添加剂添加到组合物中，包括(i)将抗微生物添加剂被动地或与表面活性剂结合或通过表面键合聚合物吸附到材料表面上；(ii)将抗微生物添加剂加入涂在材料表面的聚合物涂层中；(iii)将抗微生物添加剂配混到包含该装置的体材料中。
可以用作这些另外的抗微生物添加剂的合适的抗微生物添加剂不受过度限制。
它们可以是有机或有机金属化合物，例如季铵盐，酚，醇，醛，碘伏，聚季铵盐(例如由烯键式不饱和二胺和烯键式不饱和二卤代化合物衍生的低聚季铵盐)，双胍，苯甲酸酯，对羟基苯甲酸酯，山梨酸酯，丙酸酯，咪唑烷基脲，1-(3-氯烯丙基)-3,5,7-三氮杂-1-氮杂金刚烷氯化物(dowacil200，quaternium)，异噻唑酮，dmdm乙内酰脲(2,3-咪唑烷二酮)，苯氧乙醇，溴硝醇，氟喹诺酮(如环丙沙星)，“强效”β-内酰胺类(第三代和第四代头孢菌素，碳青霉烯类)，β-内酰胺类/β-内酰胺酶抑制剂，糖肽类，氨基糖苷类，抗生素类药物，肝素，磷酸胆碱化合物，磺基甜菜碱，羧基甜菜碱，和选自银盐，锌盐和铜盐及其衍生物的有机金属盐。这些抗微生物剂的实例包括药物，例如青霉素，三氯生，功能性双胍，单官能聚季铵盐，季铵化单官能聚乙烯吡咯烷酮(pvp)，硅烷季铵化合物和其他季铵盐。
在一个实施方案中，另外的抗微生物添加剂是美国专利no.6,492,445b2中公开的季铵分子(通过引用并入本文)。
合适的单官能抗微生物化合物的其他实例包括2-羟乙基二甲基十二烷基氯化铵，2-羟乙基二甲基十八烷基氯化铵，酯季铵盐，例如来自masonchemicalcompany的behenoylpg-trimoniumchloride(山嵛酰氧基pg-三甲基氯化铵)，fluoroquats。其他带有抗微生物活性中心的小分子二醇可以作为扩链剂并入聚氨酯主链中。这种抗微生物扩链剂的实例包括：二酯季铵化合物，例如甲基双[乙基(牛油酸酯)]-2-羟乙基]甲基硫酸铵(cas号91995-81-2)，乙基季铵盐(ethoquads)例如十八烷基甲基双(2-羟乙基)氯化铵(casno.3010-24-0)，油基-双-(2-羟乙基)甲基氯化铵，聚氧乙烯(15)椰油烷基甲基氯化铵(casno.61791-10-4)，可从lionakzoco.ltd获得，等等。
然而，在一些实施方案中，不存在另外的抗微生物添加剂。而是仅上述抗微生物添加剂，其具有至少两个可与异氰酸酯基团反应形成共价键的基团和/或反应性位点，用于本文所述的方法中并制备本文所述的组合物。换句话说，在一些实施方案中，抗微生物添加剂不含不具有可与异氰酸酯基团反应形成共价键的至少两个基团和/或反应性位点的添加剂。
抗微生物添加剂可以以任何有效量存在于本文所述的组合物中，即，提供良好抗微生物性能的量。在一些实施方案中，良好的抗微生物性能意指在本文所述的一个或多个测试中的通过结果。在一些实施方案中，抗微生物添加剂在所述组合物中的存在量为总组合物的0.1至10重量％，或0.1至5重量％，或0.1至4重量％。在其他实施方案中，抗微生物添加剂在所述组合物中以下限0.1，0.5或1.0至上限2.0，4.0，5.0或10重量％存在。在一些实施方案中，抗微生物添加剂在所述组合物中的存在量为2.0至6.0重量％。在其他实施方案中，抗微生物添加剂在所述组合物中以下限1.5或2.0至上限3.0或3.5重量％，或甚至2.5重量％存在。
聚合物材料
所公开的技术制造并使用聚合物材料。聚合物材料由聚合物主链构成，其本身由衍生自多异氰酸酯和多元醇的氨基甲酸酯键构成。
聚合物材料的聚合物主链中的这些键对于所公开的技术是重要的，因为它是产生活性反应位点的少量这些键的逆转，所述活性反应位点然后可以与上述抗微生物添加剂反应。以下反应产生新的聚合物材料，其中抗微生物添加剂直接键合到聚合物材料的聚合物主链中，从而为整个组合物提供非浸出抗微生物性质。
用于本文所述的方法，组合物和制品的合适的聚合物材料可包括任何聚合物材料，其包括在其主链中衍生自多异氰酸酯和多元醇的氨基甲酸酯键，或聚合物共混物，其在该共混物中包含一种含有氨基甲酸酯键的聚合物。
在一些实施方案中，聚合物材料包括衍生自(a)多异氰酸酯组分，(b)多元醇组分和(c)任选的扩链剂组分的热塑性聚氨酯。
在一些实施方案中，聚合物材料包括衍生自(a)多异氰酸酯组分，(b)多元醇组分的热塑性聚氨酯。
在一些实施方案中，聚合物材料包括衍生自(a)多异氰酸酯组分，(b)多元醇组分和(c)扩链剂组分的热塑性聚氨酯。
多异氰酸酯组分可包含一种或多种多异氰酸酯。合适的多异氰酸酯包括芳族二异氰酸酯，脂族二异氰酸酯或其组合。
在一些实施方案中，多异氰酸酯组分包括一种或多种脂族二异氰酸酯。在一些实施方案中，多异氰酸酯组分基本上不含或甚至完全不含芳族二异氰酸酯。在其他实施方案中，多异氰酸酯组分包括一种或多种脂族二异氰酸酯与一种或多种芳族多异氰酸酯的组合。
在一些实施方案中，多异氰酸酯组分包括一种或多种芳族二异氰酸酯。在一些实施方案中，多异氰酸酯组分基本上不含或甚至完全不含脂族二异氰酸酯。在其他实施方案中，多异氰酸酯组分包括一种或多种芳族二异氰酸酯与一种或多种脂族多异氰酸酯的组合。
有用的多异氰酸酯的实例可包括芳族二异氰酸酯，例如4,4'-亚甲基双(苯基异氰酸酯)(mdi)，间二甲苯二异氰酸酯(xdi)，亚苯基-1,4-二异氰酸酯，萘-1,5-二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯(tdi)；3,3'-二甲基-4,4'-联苯二异氰酸酯(todi)，1,5-萘二异氰酸酯(ndi)，以及脂族二异氰酸酯如六亚甲基异氰酸酯(hdi)，4,4'-二异氰酸根合二环己基甲烷(hmdi)，异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)，1,4-环己基二异氰酸酯(chdi)，癸烷-1,10-二异氰酸酯，赖氨酸二异氰酸酯(ldi)，1,4-丁二异氰酸酯(bdi)，异佛尔酮二异氰酸酯(pdi)和二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(h12mdi)。可以使用两种或更多种多异氰酸酯的混合物。在一些实施方案中，多异氰酸酯是mdi和/或h12mdi。在一些实施方案中，多异氰酸酯包括mdi。在一些实施方案中，多异氰酸酯包括h12mdi。
在一些实施方案中，可以使用两种或更多种多异氰酸酯的混合物。
在一些实施方案中，用包括hdi的多异氰酸酯组分制备热塑性聚氨酯。在一些实施方案中，热塑性聚氨酯hdi用基本上由h12mdi组成的多异氰酸酯组分制备。在一些实施方案中，热塑性聚氨酯用由hdi组成的多异氰酸酯组分制备。
在一些实施方案中，用于制备本文所述的tpu和/或tpu组合物的多异氰酸酯以重量计为至少50％的脂环族二异氰酸酯。在一些实施方案中，多异氰酸酯包括具有5至20个碳原子的α，ω-亚烷基二异氰酸酯。
在一些实施方案中，用于制备本文所述的tpu和/或tpu组合物的多异氰酸酯包括六亚甲基-1,6-二异氰酸酯，1,12-十二烷二异氰酸酯，2,2,4-三甲基-六亚甲基二异氰酸酯，2,4,4-三甲基-六亚甲基二异氰酸酯，2-甲基-1,5-戊二异氰酸酯，或其组合。
在一些实施方案中，所述tpu用包含hdi，h12mdi，ldi，ipdi或其组合的多异氰酸酯组分制备。在一些实施方案中，tpu用由hdi组成，或甚至基本上由hdi组成的多异氰酸酯组分制备。
在其他实施方案中，多异氰酸酯组分基本上不含(或甚至完全不含)任何非直链脂族二异氰酸酯，任何芳族二异氰酸酯，或两者。在其他实施方案中，多异氰酸酯组分基本上不含(或甚至完全不含)除上述直链脂族二异氰酸酯之外的任何多异氰酸酯。
在一些实施方案中，多异氰酸酯组分是二苯基甲烷二异氰酸酯，h12mdi，六亚甲基二异氰酸酯，或其组合。在一些实施方案中，多异氰酸酯组分是二苯基甲烷二异氰酸酯。在一些实施方案中，多异氰酸酯组分是六亚甲基二异氰酸酯。
多元醇组分可包含一种或多种多元醇。适用于本发明的多元醇可包括聚醚多元醇，聚酯多元醇，聚碳酸酯多元醇，聚硅氧烷多元醇及其组合。合适的多元醇，也可以描述为羟基封端的中间体，当存在时，可以包括一种或多种羟基封端的聚酯，一种或多种羟基封端的聚醚，一种或多种羟基封端的聚碳酸酯，一种或多种羟基封端的聚硅氧烷，或其混合物。
合适的羟基封端的聚酯中间体包括数均分子量(mn)为约500至约10,000，约700-约5,000，或约700-约4,000的线性聚酯，并且通常具有小于1.3或小于0.5的酸值。分子量通过末端官能团的测定来确定，并且与数均分子量有关。聚酯中间体可以通过(1)一种或多种二醇与一种或多种二羧酸或酸酐的酯化反应或(2)通过酯交换反应，即一种或多种二醇与二羧酸酯的反应来制备。通常超过1摩尔的二醇与酸的摩尔比是优选的，以便获得具有优势的末端羟基的直链。合适的聚酯中间体还包括各种内酯，例如通常由ε-己内酯和双官能引发剂如二乙二醇制成的聚己内酯。所需聚酯的二羧酸可以是脂族，脂环族，芳族或其组合。可以单独使用或以混合物形式使用的合适的二羧酸通常具有总共4至15个碳原子，包括：琥珀酸，戊二酸，己二酸，庚二酸，辛二酸，壬二酸，癸二酸，十二烷二酸，间苯二甲酸，对苯二甲酸，环己烷二羧酸，等等。也可以使用上述二羧酸的酸酐，例如邻苯二甲酸酐，四氢邻苯二甲酸酐等。己二酸是优选的酸。反应形成所需聚酯中间体的二醇可以是脂族，芳族或其组合，包括上述扩链剂部分中所述的任何二醇，并且具有总共2至20或2至12个碳原子。合适的实例包括乙二醇，1,2-丙二醇，1,3-丙二醇，1,3-丁二醇，1,4-丁二醇，1,5-戊二醇，1,6-己二醇，2,2-二甲基-1,3-丙二醇，1,4-环己烷二甲醇，十亚甲基二醇，十二亚甲基二醇及其混合物。
多元醇组分还可包括一种或多种聚己内酯聚酯多元醇。可用于本文所述技术的聚己内酯聚酯二醇包括衍生自己内酯单体的聚酯二醇。聚己内酯聚酯多元醇由伯羟基封端。合适的聚己内酯聚酯多元醇可以由ε-己内酯和双官能引发剂如二乙二醇，1,4-丁二醇或本文列出的任何其他二醇和/或二元醇制成。在一些实施方案中，聚己内酯聚酯多元醇是衍生自己内酯单体的线性聚酯二醇。
有用的实例包括capatm2202a，2,000数均分子量(mn)线性聚酯二醇，和capatm2302a，3,000mn线性聚酯二醇，两者均可从perstorppolyolsinc.商购获得。这些材料也可以被描述为2-氧杂环己酮(2-oxepanone)和1,4-丁二醇的聚合物。
聚己内酯聚酯多元醇可以由2-氧杂环己酮和二醇制备，其中二醇可以是1,4-丁二醇，二乙二醇，单乙二醇，1,6-己二醇，2,2-二甲基-1,3-丙二醇，或其任何组合。在一些实施方案中，用于制备聚己内酯聚酯多元醇的二醇是线性的。在一些实施方案中，聚己内酯聚酯多元醇的数均分子量为500至10,000，或500至3,000，或600至1,000，或1,000至3,000，或500，或600，或1,000或甚至2,000至4,000或甚至3,000，甚至大约2,000。
合适的羟基封端的聚醚中间体包括衍生自具有总共2至15个碳原子的二醇或多元醇的聚醚多元醇，在一些实施方案中，烷基二醇或二醇与包含具有2至6个碳原子的环氧烷的醚反应，通常是环氧乙烷或环氧丙烷或其混合物。例如，羟基官能聚醚可以通过首先使丙二醇与环氧丙烷反应，然后与环氧乙烷反应来制备。由环氧乙烷产生的伯羟基比仲羟基更具反应性，因此是优选的。有用的商业聚醚多元醇包括包含与乙二醇反应的环氧乙烷的聚(乙二醇)，包含与丙二醇反应的环氧丙烷的聚(丙二醇)，包含与四氢呋喃反应的水的聚(四亚甲基醚二醇)，其也可描述为聚合的四氢呋喃，通常称为ptmeg。在一些实施方案中，聚醚中间体包括ptmeg。合适的聚醚多元醇还包括环氧烷的聚酰胺加合物，并且可包括，例如，包含乙二胺和环氧丙烷的反应产物的乙二胺加合物，包含二亚乙基三胺与环氧丙烷的反应产物的二亚乙基三胺加合物，和类似的聚酰胺型聚醚多元醇。共聚醚也可用于所述组合物中。典型的共聚醚包括thf和环氧乙烷或thf和环氧丙烷的反应产物。这些可从basf获得，作为嵌段共聚物的
合适的羟基封端的聚碳酸酯包括通过二醇与碳酸酯反应制备的那些。美国专利no.4,131,731在此引入作为参考，其公开了羟基封端的聚碳酸酯及其制备方法。这种聚碳酸酯是线性的并且具有末端羟基，基本上排除了其它末端基团。必需的反应物是二醇和碳酸酯。合适的二醇选自含有4至40，和或甚至4至12个碳原子的脂环族和脂族二醇，和选自每分子含有2至20个烷氧基的聚氧亚烷基二醇，每个烷氧基含有2至4个碳原子。合适的二醇包括含有4-12个碳原子的脂族二醇，如1,4-丁二醇，1,5-戊二醇，新戊二醇，1,6-己二醇，2,2,4-三甲基-1,6-己二醇，1,10-癸二醇，氢化二亚油基乙二醇，氢化二油基乙二醇，3-甲基-1,5-戊二醇；和脂环族二醇如1,3-环己二醇，1,4-二羟甲基环己烷，1,4-环己二醇，1,3-二羟甲基环己烷-，1,4-内亚甲基-2-羟基-5-羟甲基环己烷和聚亚烷基二醇。反应中使用的二醇可以是单一二醇或二醇的混合物，这取决于最终产品中所需的性质。羟基封端的聚碳酸酯中间体通常是本领域和文献中已知的那些。合适的碳酸酯选自由5至7元环组成的碳酸亚烷基酯。适用于本发明的碳酸酯包括碳酸亚乙酯，碳酸三亚甲基酯，碳酸四亚甲基酯，碳酸1,2-亚丙基酯，碳酸1,2-亚丁基酯，碳酸2,3-亚丁基酯，碳酸1,2-亚乙基酯，碳酸1,3-亚戊基酯，碳酸1,4-亚戊基酯，碳酸2,3-亚戊基酯和碳酸2,4-亚戊基酯。此外，合适的是碳酸二烷基酯，脂环族碳酸酯和碳酸二芳基酯。碳酸二烷基酯在每个烷基中可含有2-5个碳原子，其具体实例是碳酸二乙酯和碳酸二丙酯。脂环族碳酸酯，尤其是二脂环族碳酸酯，在每个环状结构中可含有4-7个碳原子，并且可存在一种或两种这样的结构。当一个基团是脂环族时，另一个基团可以是烷基或芳基。另一方面，如果一个基团是芳基，则另一个基团可以是烷基或脂环族。在每个芳基中可含有6-20个碳原子的合适的碳酸二芳基酯的实例是碳酸二苯酯，碳酸二甲苯酯和碳酸二萘酯。
合适的聚硅氧烷多元醇包括α-ω-羟基或胺或羧酸或硫醇或环氧封端的聚硅氧烷。实例包括以羟基或胺或羧酸或硫醇或环氧基封端的聚(二甲基硅氧烷)。在一些实施方案中，聚硅氧烷多元醇是羟基封端的聚硅氧烷。在一些实施方案中，聚硅氧烷多元醇的数均分子量为300-5,000，或400-3,000。
聚硅氧烷多元醇可通过聚硅氧烷氢化物与脂族多元醇或聚氧化烯醇之间的脱氢反应获得，以将醇羟基引入聚硅氧烷主链上。
在一些实施方案中，聚硅氧烷可由一种或多种具有下式的化合物表示：
其中：每个r1和r2独立地为1-4个碳原子的烷基，苄基或苯基；每个e为oh或nhr3，其中r3为氢，1至6个碳原子的烷基，或5至8个碳原子的环烷基；a和b各自独立地为2至8的整数；c为3至50的整数。在含氨基的聚硅氧烷中，至少一个e基团为nhr3。在含羟基的聚硅氧烷中，至少一个e基团为oh。在一些实施方案中，r1和r2均为甲基。
合适的实例包括α，ω-羟丙基封端的聚(二甲基硅氧烷)和α，ω-氨基丙基封端的聚(二甲基硅氧烷)，两者都是可商购的材料。其他实例包括聚(二甲基硅氧烷)材料与聚(环氧烷)的共聚物。
当存在时，多元醇组分可包括聚(乙二醇)，聚(四亚甲基醚二醇)，聚(三亚甲基氧化物)，环氧乙烷封端的聚(丙二醇)，聚(己二酸丁二醇酯)，聚(己二酸乙二醇酯)，聚(己二酸己二醇酯)，聚(四亚甲基-co-六亚甲基己二酸酯)，聚(己二酸3-甲基-1,5-戊二醇酯)，聚己内酯二醇，聚(碳酸六亚甲基酯)二醇，聚(碳酸五亚甲基酯)二醇，聚(碳酸三亚甲基酯)二醇，二聚物脂肪酸基聚酯多元醇，植物油基多元醇，或其任何组合。
可用于制备合适的聚酯多元醇的二聚物脂肪酸的实例包括可从croda商购的priplasttm聚酯二醇/多元醇和可从oleon商购的
在一些实施方案中，多元醇组分包括聚醚多元醇，聚碳酸酯多元醇，聚己内酯多元醇或其任何组合。
在一些实施方案中，多元醇组分包括聚醚多元醇。在一些实施方案中，多元醇组分基本上不含或甚至完全不含聚酯多元醇。在一些实施方案中，用于制备tpu的多元醇组分基本上不含或甚至完全不含聚硅氧烷。
在一些实施方案中，多元醇组分包括环氧乙烷，环氧丙烷，环氧丁烷，氧化苯乙烯，聚(四亚甲基醚二醇)，聚(丙二醇)，聚(乙二醇)，聚(乙二醇)和聚(丙二醇)的共聚物，表氯醇等，或其组合。在一些实施方案中，多元醇组分包括聚(四亚甲基醚二醇)。
在其他实施方案中，多元醇组分基本上不含(或甚至完全不含)任何聚醚多元醇，聚碳酸酯多元醇，聚硅氧烷多元醇或所有上述物质。
合适的聚酰胺低聚物，包括遥爪聚酰胺多元醇，不受过度限制，包括在主链结构中包含n-烷基化酰胺基团的低分子量聚酰胺低聚物和遥爪聚酰胺(包括共聚物)。遥爪聚合物是含有两个反应性端基的大分子。胺封端的聚酰胺低聚物可用作所公开技术中的多元醇。术语聚酰胺低聚物是指具有两个或更多个酰胺键的低聚物，或者有时指定酰胺键的量。聚酰胺低聚物的子集是遥爪聚酰胺。遥爪聚酰胺是具有高百分比或特定百分比的单一化学类型的两个官能团的聚酰胺低聚物，例如，两个末端胺基团(意指伯，仲或混合物)，两个末端羧基，两个末端羟基(再次表示伯，仲或混合物)，或两个末端异氰酸酯基团(表示脂族，芳族或混合物)。可以满足遥爪定义的双官能百分比的范围包括至少70，80，90或95摩尔％的低聚物是双官能的，而不是更高或更低的官能度。反应性胺封端的遥爪聚酰胺是遥爪聚酰胺低聚物，其中端基是胺类型，伯胺或仲胺及其混合物，即不包括叔胺基团。
在一些实施方案中，多元醇组分是聚醚多元醇。在一些实施方案中，聚醚多元醇是ptmeg。
在一些实施方案中，扩链剂组分可含有一种或多种扩链剂。适用于本发明的扩链剂可包括至少一种通式ho-(ch2)x-oh的二醇扩链剂，其中x为2至12或甚至4至6的整数。在其他实施方案中，x为整数4。
有用的增量剂还包括二醇扩链剂，例如相对小的多羟基化合物，例如具有2至20，或2至12，或2至10个碳原子的低级脂族或短链二醇。合适的实例包括乙二醇，二乙二醇，丙二醇，二丙二醇，1,4-丁二醇(bdo)，1,6-己二醇(hdo)，1,3-丁二醇，1,5-戊二醇，新戊二醇，1,4-环己烷二甲醇(chdm)，2,2-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]丙烷(hepp)，庚二醇，壬二醇，十二烷二醇，乙二胺，丁二胺，六亚甲基二胺，和羟乙基间苯二酚(her)，和类似物，以及它们的混合物。在一些实施方案中，扩链剂包括bdo，hdo或其组合。在一些实施方案中，扩链剂包括bdo。可以使用其他二醇，例如芳族二醇，但在一些实施方案中，本文所述的tpu基本上不含或甚至完全不含这类物质或其组合。
在一些实施方案中，扩链剂包括环状扩链剂。合适的实例包括chdm，hepp，her及其组合。在一些实施方案中，扩链剂可包括芳族环状扩链剂，例如hepp，her或其组合。在一些实施方案中，扩链剂可包括脂族环状扩链剂，例如chdm。在一些实施方案中，扩链剂基本上不含或甚至完全不含芳族扩链剂，例如芳族环状扩链剂。在一些实施方案中，扩链剂基本上不含或甚至完全不含聚硅氧烷。
在一些实施方案中，扩链剂组分是丁二醇。
抗微生物聚合物材料
本文所述的聚合物材料通常包括一种或多种上述热塑性聚氨酯(tpu)材料。
聚合物材料还可包括一种或多种另外的组分。这些另外的组分包括可与本文所述的tpu共混的其他聚合物材料。这些另外的组分还包括可以添加到tpu中的一种或多种添加剂，或含有tpu的共混物，以影响组合物的性质。
本文所述的tpu还可以与一种或多种其他聚合物共混。与本文所述的tpu可以共混的聚合物不受过度限制。在一些实施方案中，所述组合物包括两种或更多种所述tpu材料。在一些实施方案中，组合物包含至少一种所述tpu材料和至少一种其他聚合物，其不是所述tpu材料之一。在一些实施方案中，所述共混物将具有与上述tpu组合物相同的性质组合。在其他实施方案中，tpu组合物当然具有所述的性质组合，而tpu组合物与一种或多种上述其它聚合物材料的共混物可以是或可以不是。
可与本文所述的tpu材料组合使用的聚合物还包括更常规的tpu材料，例如非己内酯聚酯基tpu，聚醚基tpu或含有非己内酯聚酯和聚醚基团的tpu。可与本文所述的tpu材料共混的其它合适材料包括聚碳酸酯，聚烯烃，苯乙烯聚合物，丙烯酸聚合物，聚甲醛聚合物，聚酰胺，聚苯醚，聚苯硫醚，聚氯乙烯，氯化聚氯乙烯，聚乳酸或其组合。
用于本文所述共混物的聚合物包括均聚物和共聚物。合适的实例包括：(i)聚烯烃(po)，例如聚乙烯(pe)，聚丙烯(pp)，聚丁烯，乙丙橡胶(epr)，聚氧乙烯(poe)，环烯烃共聚物(coc)，或它们的组合；(ii)苯乙烯类，如聚苯乙烯(ps)，丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)，苯乙烯丙烯腈(san)，丁苯橡胶(sbr或hips)，聚α-甲基苯乙烯，苯乙烯马来酸酐(sma)，苯乙烯-丁二烯共聚物(sbc))(如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(sbs)和苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯共聚物(sebs))，苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯共聚物(seps)，苯乙烯丁二烯胶乳(sbl)，乙烯丙烯二烯单体(epdm)改性的san和/或丙烯酸弹性体(例如，ps-sbr共聚物)，或其组合；(iii)除上述之外的热塑性聚氨酯(tpu)；(iv)聚酰胺，例如nylontm，包括聚酰胺6,6(pa66)，聚酰胺1,1(pa11)，聚酰胺1,2(pa12)，共聚酰胺(copa)或其组合；(v)丙烯酸类聚合物，例如聚丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯苯乙烯(ms)共聚物，或其组合；(vi)聚氯乙烯(pvc)，氯化聚氯乙烯(cpvc)或其组合；(vii)聚甲醛，如聚缩醛；(viii)聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)，共聚酯和/或聚酯弹性体(cope)，包括聚醚-酯嵌段共聚物，例如乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(petg)，聚乳酸(pla)，聚乙醇酸(pga)，pla和pga的共聚物，或其组合；(ix)聚碳酸酯(pc)，聚苯硫醚(pps)，聚苯醚(ppo)或其组合；或其组合。
在一些实施方案中，这些共混物包括一种或多种选自组(i)，(iii)，(vii)，(viii)或其某些组合的其他聚合物材料。在一些实施方案中，这些共混物包括一种或多种选自组(i)的其他聚合物材料。在一些实施方案中，这些共混物包括一种或多种选自组(iii)的其他聚合物材料。在一些实施方案中，这些共混物包括一种或多种选自组(vii)的其他聚合物材料。在一些实施方案中，这些共混物包括一种或多种选自组(viii)的其他聚合物材料。
适用于本文所述tpu组合物的其他添加剂不受过度限制。合适的添加剂包括颜料，uv稳定剂，uv吸收剂，抗氧化剂，润滑剂，热稳定剂，水解稳定剂，交联活化剂，阻燃剂，层状硅酸盐，辐射遮光剂(radiopacifier)，如硫酸钡，钨金属，非氧化铋盐，填料，着色剂，增强剂，粘合介质，冲击强度改性剂，抗微生物剂及其任何组合。
本文所述的tpu组合物还可包含其他添加剂，其可称为稳定剂。稳定剂可包括抗氧化剂如酚类，亚磷酸酯，硫酯和胺，光稳定剂如受阻胺光稳定剂和苯并噻唑uv吸收剂，以及其它加工稳定剂及其组合。在一个实施方案中，优选的稳定剂是basf的
更进一步的任选添加剂可用于本文所述的tpu组合物中。添加剂包括着色剂，抗氧化剂(包括酚类，亚磷酸酯，硫酯和/或胺)，抗臭氧剂，稳定剂，惰性填料，润滑剂，抑制剂，水解稳定剂，光稳定剂，受阻胺光稳定剂，苯并三唑紫外线吸收剂，热稳定剂，防止变色稳定剂，染料，颜料，无机和有机填料，辐射遮光剂，增强剂及其组合。
上述所有添加剂可以以这些物质的常规有效量使用。这些另外的添加剂可以混入到tpu树脂的组分中或反应混合物中用于tpu组合物的制备，或者在制备tpu树脂之后混入。在另一种方法中，所有材料可以与tpu树脂混合然后熔化，或者它们可以直接掺入tpu树脂的熔体中。
方法
所公开的技术包括制备所述抗微生物聚合物组合物的方法。所述方法包括将一种或多种上述抗微生物添加剂混合到一种或多种聚合物材料中的步骤，所述聚合物材料也如上所述。聚合物材料包括由衍生自多异氰酸酯和多元醇的氨基甲酸酯键构成的聚合物主链。所述混合在导致少数所述氨基甲酸酯键断裂的条件下发生，产生反应性异氰酸酯基团。两个或更多个所述反应性异氰酸酯基团与所述抗微生物添加剂反应，以将所述抗微生物添加剂共价键合到所述聚合物材料的聚合物主链中。所得材料是抗微生物聚合物组合物。
当抗微生物添加剂具有两个或更多个能够与异氰酸酯基团反应的反应性基团并且聚合物材料和抗微生物添加剂的混合在导致聚合物材料的聚合物主链中的少量氨基甲酸酯键反转或离解的控制条件下完成时，所公开的技术提供了非浸出抗微生物聚合物组合物的期望结果，并且相对少量的现在具有反应性异氰酸酯基团的断裂聚合物链与抗微生物添加剂反应，使得新的形成聚合物，其中断裂的聚合物主链与新主链中存在的抗微生物添加剂一起重组。因此，抗微生物添加剂不作为与聚合物主链连接或键合的侧基存在。此外，抗微生物添加剂不作为与聚合物链的末端连接或键合的末端基团存在。相反，所公开技术的抗微生物添加剂随机地结合到聚合物材料本身的主链中。更进一步地，如果在聚合物材料的合成期间添加抗微生物添加剂，则不能实现所公开技术的益处，因为抗微生物添加剂将不能在所得聚合物材料的整个主链中适当地分配和/或将在tpu合成过程中产生不希望的副反应。而且，由于大多数抗微生物添加剂具有两个以上的反应性位点，它们将充当交联剂，形成不适用于本文所述用途和应用的不可用的高交联聚合物材料。最后，在不产生本文所述的主链断裂和重组的条件下简单地将抗微生物添加剂添加到聚合物材料中将不会导致具有结合到主链中的抗微生物添加剂的聚合物材料，而仅仅是抗微生物添加剂不与聚合物材料结合并发生浸出的简单混合物。
通过仔细控制聚合物材料和抗微生物添加剂混合的条件，实现所公开技术的非浸出抗微生物聚合物组合物，其中抗微生物添加剂结合到聚合物材料的主链中。特别地，挤出温度和挤出机螺杆的构造对于确保足够的热能以充分地反转氨基甲酸酯键以产生反应性异氰酸酯基团是重要的。产生抗微生物和非浸出聚合物产品的确切温度和螺杆构造将取决于在配方中使用何种类型的异氰酸酯来生产tpu，因为本领域技术人员熟知脂族氨基甲酸酯键在低于芳族氨基甲酸酯键的温度下反转产生异氰酸酯基团，因此，如果在配方中使用脂族tpu，则与芳族tpu相比，可以使用较低的温度来挤出以制备抗微生物tpu。
首先，本发明的热塑性聚氨酯可通过本领域用于合成聚氨酯弹性体的常规方法制备，例如但不限于两步法，间歇法或一步法。在两步法中，预聚物中间体与过量的二异氰酸酯反应，然后使其链增长。在间歇方法中，将组分，即二异氰酸酯，多元醇和扩链剂，以及催化剂和任何其他添加剂，如果需要，引入容器中，混合，分配到托盘中并使其固化。然后可以将固化的tpu造粒和粒化。一步法在挤出机中进行，例如单螺杆，双螺杆，其中形成组分单独或作为混合物引入挤出机中。
在聚合反应期间可以存在一种或多种聚合催化剂。通常，任何常规催化剂可用于使二异氰酸酯与多元醇中间体或扩链剂反应。特别是加速二异氰酸酯的nco基团与多元醇和扩链剂的羟基之间反应的合适催化剂的实例是现有技术中已知的常规叔胺，例如，三乙胺，二甲基环己胺，n-甲基吗啉，n，n'-二甲基哌嗪，2-(二甲基氨基乙氧基)乙醇，二氮杂双环[2.2.2]辛烷等，特别是有机金属化合物，如钛酸酯，铁化合物，例如乙酰丙酮铁，锡化合物，例如二乙酸亚锡，二辛酸亚锡，二月桂酸亚锡，或脂族羧酸的二烷基锡盐，例如二乙酸二丁基锡，二月桂酸二丁基锡等。催化剂的通常用量为每100重量份多羟基化合物(b)0.0001-0.1重量份。
上述tpu材料可通过包括以下步骤的方法制备：(i)使以下组分反应：a)上述多异氰酸酯组分，其包括至少一种脂族二异氰酸酯；b)上述多元醇组分，其包括至少一种聚酯多元醇；c)上所述的扩链剂组分，其包括取代的2,5-二酮哌嗪，如上所述。
该方法可以进一步包括以下步骤：(ii)将步骤(i)的tpu组合物与一种或多种共混物组分混合，所述共混物组分包括一种或多种另外的tpu材料和/或聚合物，包括任何上述那些。
该方法还可包括以下步骤：(ii)将步骤(i)的tpu组合物与一种或多种选自颜料，uv稳定剂，uv吸收剂，抗氧化剂，润滑剂，热稳定剂，水解稳定剂，交联活化剂，阻燃剂，层状硅酸盐，填料，着色剂，增强剂，粘合介质，冲击强度改性剂和抗微生物剂的其他添加剂混合。
该方法可以进一步包括以下步骤：(ii)将步骤(i)的tpu组合物与一种或多种共混物组分混合，所述共混物组分包括一种或多种另外的tpu材料和/或聚合物，包括上述任何一种，和/或步骤：(iii)将步骤(i)的tpu组合物与一种或多种选自颜料，uv稳定剂，uv吸收剂，抗氧化剂，润滑剂，热稳定剂，水解稳定剂，交联活化剂，阻燃剂，层状硅酸盐，填料，着色剂，增强剂，粘合介质，冲击强度改性剂和抗微生物剂的其它添加剂混合。
该方法可以进一步包括在步骤i中包括共扩链剂组分，该共扩链剂组分包括至少一种通式ho-(ch2)x-oh的二醇扩链剂，其中x是2至6的整数。
一旦tpu准备好，它可以用作所公开方法的聚合物材料，并且它可以与上述抗微生物添加剂混合。
精心控制的混合条件必须有效地熔融聚合物材料，有效地将抗微生物添加剂混合到聚合物材料中，并且还有效地反转或离解聚合物材料主链中的少量氨基甲酸酯键。
在一些实施方案中，虽然不希望受理论束缚，但申请人相信在聚合物材料的主链中存在少量氨基甲酸酯键离解。在一些实施方案中，这意味着小于聚合物材料主链中所有键的20％，或小于10％，或小于5％或小于2％。在其他实施方案中，它意指0.1至20％的键，或0.1至10，0.1至5，0.2至2％的氨基甲酸酯键。在其他实施方案中，其意指1至20％的键，或1至10，1至5，1至2％的氨基甲酸酯键。在其他实施方案中，它意指约0.1，0.2，0.5或1％至2，3或5％的氨基甲酸酯键。在一些实施方案中，在聚合物材料的主链中离解少量氨基甲酸酯键意指聚合物材料的主链中所有氨基甲酸酯键的0.1％至2％或0.1至5％。关于氨基甲酸酯键断裂的其他信息，参见chemicalreview，2013，113(1)，第80-118页和macromolecularmaterialsandengineering，2003，288(6)，第525-530页，它们均通过引用并入本文。
所公开的技术还公开了所述方法，其中混合在混合装置中在160至225℃的温度下进行。混合也可以在180至225℃，或160至200℃下进行。
在一些实施方案中，其中聚合物材料包括脂族tpu(由脂族二异氰酸酯制成的tpu)，混合在混合装置中在160至200℃的温度下进行。混合也可以在155至175，或160至180，或甚至165至185℃下进行。
在一些实施方案中，其中聚合物材料包括芳族tpu(由芳族二异氰酸酯制成的tpu)，混合在混合装置中在180至220℃的温度下进行。混合也可以在175至215，或180至220，或甚至185至225℃下进行。
所公开的技术还公开了所述方法，其中混合在挤出机中进行，其中将抗微生物添加剂加入到聚合物材料中，并且其中所述混合在180和225℃之间的温度下进行，其中挤出机包括具有同向旋转自动擦拭螺杆，混合的输送和混合元件和30:1至50:1的长径比的双螺杆挤出机。在其他实施方案中，所述挤出机中所述的方法发生在160至200，155至175，160至180或165至185℃。在其他实施方案中，所述挤出机中所述的方法发生在180至220，175至215，180至220或185至225℃。
制品
本文所述的组合物可用于制备一种或多种制品。可由本文所述的tpu材料和/或组合物制成的特定类型的制品不受过度限制。
本发明进一步提供用本文所述的tpu材料和/或组合物制成的制品。实例包括但不限于医学应用，以及用于个人护理应用，药物应用，保健产品应用或任何其他数量的应用。这些制品可通过挤出，注塑或任何组合制备。
在一些实施方案中，本文描述的组合物用于制备管状医疗装置。本发明意义上的管状医疗制品是可以传导流体的那些医疗制品。特别地，医疗制品选自导管，中心静脉导管，外周静脉导管，呼吸管，支架，接头，端口，导管系统，连接器，钉，阀，三通旋塞，注射器，导管，注射口，伤口引流管，胸腔引流管和探头。
可以使用本文所述的组合物制备的其他合适的医疗制品包括中心静脉导管；外周静脉导管；呼吸管，支架；用于区域麻醉的产品，尤其是导管，接头，过滤器；用于输液治疗的产品，尤其是容器，端口，导管系统，过滤器；附件，如连接器，钉，阀，三通旋塞，注射器，导管，注射口；配方产品，特别是转移套装(transfersets)，混合套装(mixingsets)；泌尿科产品，尤其是导尿管，尿液测量和收集装置；伤口引流管；伤口敷料；手术缝合材料；植入辅助设备以及植入物，尤其是塑料植入物，例如，疝网，非织造物，针织物/针织物，端口，端口导管，血管假体；消毒剂；一次性手术器械；胸腔引流管；探头；导管；医疗装置的外壳，尤其是输液泵，透析装置和屏幕；人造假牙；液体容器，特别是隐形眼镜容器。这里公开的组合物的其他合适的应用包括食品加工设备和化妆品材料。
在一些实施方案中，本文所述的组合物用于制备picc导管和cvc导管。
抗微生物性能
本领域技术人员充分意识到术语“抗微生物”的含义。此外，本领域技术人员熟悉具有抗微生物特性的各种化学物质。然而，申请人在本发明的上下文中提供了术语“抗微生物”的定量定义。本发明的抗微生物添加剂是一种赋予含有它的聚合物降低聚合物表面大肠杆菌浓度50％的能力的添加剂。
所公开的技术进一步公开了所述方法，其中所得抗微生物聚合物组合物是非浸出的，通过抗微生物整理剂在纺织材料上的aatcc147评估：平行条纹法中显示零抑制区确定。
在其他实施方案中，本文所述的tpu材料和/或组合物可用于生产医疗装置，例如植入物或植入物上的涂层，其中tpu在植入部位递送一种或多种治疗剂。术语“治疗剂”和“药物”在本文中可互换使用，意指在植入部位具有治疗效果的任何材料。同样如本文所用，据说本发明的装置“递送”或“洗脱”治疗剂-这些术语同义使用并且通常是指治疗剂与组织接触的任何机制。
可以以多种方式递送治疗剂。在一个实例中，将治疗剂包埋在涂层内，所述涂层使用本文所述的tpu材料和/或组合物制成，所述tpu材料和/或组合物粘附到植入物或其他医学制品或医疗装置的一个或多个表面上。在一些实施方案中，涂层由一种或多种本文所述的tpu材料和/或组合物与治疗剂混合制成，使得该试剂随着时间的推移从聚合物中洗脱，或者随着其在体内降解从涂层中释放出来。在一些实施方案中，将一种或多种治疗剂施用在植入物或其他医学制品或医疗装置的一个或多个单独部分或表面上的离散区域中。
除非另有说明，否则所述的每种化学组分的量不包括通常存在于商业材料中的任何溶剂，即基于活性化学物质。然而，除非另有说明，否则本文提及的每种化学品或组合物应解释为商品级材料，其可含有异构体，副产物，衍生物和通常理解为在商业等级中存在的其它此类物质。
根据本发明，“基本上不含”是指所述材料可以低于1重量％，优选低于0.5重量％，更优选低于0.01重量％的量存在，所述重量百分比基于用于制备管状医疗制品的组合物的总重量。
已知上述一些材料可在最终制剂中相互作用，使得最终制剂的组分可与最初添加的组分不同。例如，金属离子(例如阻燃剂)可以迁移到其他分子的其他酸性或阴离子位点。由此形成的产物，包括在其预期用途中使用本文所述技术的组合物时形成的产物，可能不易于描述。然而，所有这些修饰和反应产物都包括在本文所述技术的范围内；本文描述的技术包括通过混合上述组分制备的组合物。
实施例
参考以下非限制性实施例可以更好地理解本文所述的技术。
评估下面提供的实施例以确定它们是否通过抑制区(zoi)测试是非洗脱的，并且还通过各种试验测试以确定它们的抗微生物性能，包括jisz2801，qualitylabcertikatm测试和/或innovotechbesttm测试。
材料：
在制备实施例1至3中使用以下材料：
(1)游离碱phmb，(去质子化)从matrix获得的phmb。
(2)中性phmb，从lonza获得的中性ph质子化phmb。
(3)tpua，tecothanetmtt1095a和肖氏a硬度为93的芳族聚醚tpu，可从lubrizol商购获得。
(4)tpub，tecoflextmeg93a-b30，一种肖氏a硬度为90的脂族聚醚tpu，可从lubrizol商购，用辐射遮光剂改性。
抗微生物聚合物组合物的制备：对于每个实施例，将抗微生物添加剂phmb和tpu用重力进料器一起进料到26mm双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机具有带有输送和混合元件和l/d比例为39:1的同向旋转自擦拭螺杆。将线料挤出到冷水浴中并切成粒料。随后将粒料压塑成薄膜或挤出成管以进行另外的测试。通过nmr确认添加剂负载水平，并且在所有情况下基本上等于进料到挤出机中的添加剂的比例。制剂和性能结果总结在表1中。
通过标准测试方法jisz2801测试以下所示的实施例的抗微生物功效。各种组合物的抗微生物功效测试结果如表1所示。
还评估了以下所示的实施例的抗微生物和非浸出性能。
设计jisz2801测试方法以定量测试硬表面在24小时接触期间抑制微生物生长或杀死它们的能力。在jisz2801测试中：(i)制备测试微生物，(ii)通过在营养肉汤中稀释来标准化测试微生物的悬浮液，(iii)对照和测试表面接种微生物并且使用薄的无菌薄膜覆盖微生物接种物，(iv)通过洗脱，然后稀释和平板，在“零时间”测定微生物浓度，(v)用样品进行对照，(vi)样品在潮湿环境中不受干扰地孵育24小时，(vii)在孵育后测定微生物浓度。计算相对于初始浓度和对照表面的微生物减少，因此更高的结果表明更好的抗微生物性能。还通过gpc分析实施例的重均分子量(mw)和多分散指数(pdi)。使用watersmodel515泵gpc测量分子量，其具有watersmodel717自动进样器，使用plgelguard+2xmixedd(5u)的watersmodel2414refractiveindex(折射率)@40℃，具有用250ppmbht稳定的thf的300x7.5mm柱组，1.0ml/min，40℃流动相和50μl的注射体积(即浓度～0.12％)。用polymerlaboratories的easical聚苯乙烯标准物建立分子量校准曲线。
表1：
结果显示，当使用游离碱phmb(即去质子化的phmb)时，与tpu本身相比，抗微生物性能显著提高。此外，结果显示tpu中1％的phmb具有与用4％质子化phmb处理的tpu相当的抗微生物性能。
表2显示了可以测试其抗微生物性能的其他实施例，其中使用不同形式和量的phmb：
表2
表3显示了可以测试其抗微生物性能的其他实施例，其中使用不同的处理。标记为“热”的实施例是指组合物的混合在225℃以上进行。标记为“冷”的实施例是指组合物的混合在170℃以下进行。
表3
上面提到的每篇文献都通过引用并入本文，包括任何先前的申请，无论是否具体列在上面，要求优先权。提及任何文件并不是承认该文件有资格作为现有技术或构成任何管辖区域内技术人员的一般知识。除了在实施例中或另外明确指出之外，本说明书中指定材料量，反应条件，分子量，碳原子数等的所有数值量应理解为由词语“约”修饰。应理解，本文所述的上限和下限，范围和比例限制可以独立地组合。类似地，本文描述的技术的每个元素的范围和量可以与任何其他元素的范围或量一起使用。
如下文所述，上述材料的分子量已使用已知方法测定，例如使用聚苯乙烯标准的gpc分析。测定聚合物分子量的方法是众所周知的。该方法描述于例如：(i)p.j.flory，“principlesofstarpolymerchemistry”，cornelluniversitypress91953)，第vii章，第266-315页；或(ii)“macromolecules，introductiontostarpolymerscience”，f.a.bovey和f.h.winslow，编辑，academicpress(1979)，第296-312页。如本文所用，所述材料的重均分子量和数均重分子量是通过将对应于目标材料的峰下面积积分而得到的，不包括与稀释剂，杂质，未偶联的星形聚合物链和其它添加剂相关的峰。
如本文所用，与“包含”，“含有”或“特征在于”同义的过渡术语“包括”是包含性的或开放式的，并且不排除另外的，未列举的元素或方法步骤。然而，在本文的每个“包含”的叙述中，该术语还意图包括，作为替代实施方案，短语“基本上由......组成”和“由......组成”，其中“由...组成”排除未指定的任何要素或步骤，“基本上由...组成”允许包括额外的未列举的元素或步骤，这些元素或步骤不会实质上影响所考虑的组合物或方法的基本和新颖的特征。即“基本上由......组成”允许包含在考虑时不会显著影响组合物的基本和新颖特征的物质。
尽管出于说明本文描述的主题技术的目的已经示出了某些代表性实施方案和细节，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本主题的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变和修改。在这方面，本文描述的技术的范围仅由以下根据权利要求限制。