一种用于水性涂料组合物的非致敏性抗菌组合物的制作方法

一种用于水性涂料组合物的非致敏性抗菌组合物
1.本发明涉及一种意在用于水性涂料组合物和生产这种涂料组合物的设施的抗菌组合物。
技术领域
2.涂料组合物，也被称为涂漆，在过去的几十年里经历了巨大的变化。在世界的一些地方，这种变化仍在进行。减少涂料中的有机溶剂用量的目标使得水性涂料组合物的使用大幅增加。涂料中的挥发性有机化合物(voc)即有机溶剂的减少，导致涂漆罐中微生物活动问题的增加。许多报告称，由于细菌或霉菌等造成的微生物污染感染了涂漆，之前打开的涂漆罐将不得不被处理掉。解决这个众所周知的问题的一个已知方法是包含抗菌剂。在最公知的所用试剂中，可以提到异噻唑啉酮，例如甲基异噻唑啉酮(mit)、苯并异噻唑啉酮(bit)和氯甲基异噻唑啉酮(cmit)。尽管非常有效，但是这些抗菌剂最近已受到质疑，因为它们是已知的致敏物质。这当然会导致长期暴露引起的过敏反应，并且由于上述抗菌剂也可以在许多个人护理和家用产品中找到，所以这种过敏会变得相当具有挑战性。
3.在涂料组合物中越来越多地使用水作为唯一的溶剂，这不仅给最终用户造成问题，也给生产线造成问题。在这里，卫生已经成为越来越受关注的领域，因为剩余的微生物污染物在生产设备相当复杂的构成中形成生物膜，可以保持多年，并造成比普通人可以想象的更大的问题。引入抗菌剂当然会抵制微生物的生长，但是致敏的抗菌剂最终会出现在涂料组合物中，并可能相应地影响最终用户。
具体实施方式
4.本发明涉及一种用作水性涂料组合物的防腐剂的抗菌组合物。本发明的特征在于，所述抗菌组合物包含至少两种有机化合物的组合，该组合选自化合物组i)和化合物组ii)的组合。
5.化合物组i)选自十二烷酸、十二烷酸金属盐、十二烷酸铵及其组合。
6.化合物组ii)选自丙酸、甲酸金属盐、丙酸金属盐、丙酸铵及其组合。
7.水性涂料组合物基于乳液聚合物树脂，所述乳液聚合物树脂基于选自以下的自由基聚合聚合物；醋酸乙烯酯(pva)聚合物、醋酸乙烯酯/乙烯(vae)共聚物、乙烯丙烯酸共聚物、丙烯酸系聚合物、苯乙烯丙烯酸共聚物、醋酸乙烯酯/乙烯/氯乙烯共聚物、醋酸乙烯酯叔碳酸酯及其组合。所述抗菌组合物占包括水稀释剂在内的涂料组合物的0.3-3.0重量％。
8.根据本发明的一个实施方案，抗菌组合物占包括水稀释剂在内的涂料组合物的0.5-2.5重量％。
9.根据本发明的另一个实施方案，抗菌组合物占包括水稀释剂在内的涂料组合物的0.7-2.2重量％。
10.根据本发明的一个优选实施方案，抗菌组合物包含：
11.a)30重量份的化合物组i)，和
12.b)5-50重量份的化合物组ii)，和
13.c)任选地氢氧化物，其选自碱金属氢氧化物和氢氧化铵及其组合，用于将ph值调整到ph 6-9的范围。ph值适宜地被调整到ph 7.5-9的范围。
14.所述十二烷酸金属盐的金属优选选自钠、钾、钙、镁和锌。
15.所述丙酸金属盐的金属优选选自钠、钾、钙、镁和锌。
16.根据本发明的一个特定实施方案，该抗菌组合物可进一步包含0.005-0.1重量份的腐蚀抑制剂，该腐蚀抑制剂选自偏硅酸金属盐、磷酸锌、磷酸钙或其组合。
17.在添加另外的涂料组分之前，有利地将抗菌组合物添加到涂料组合物中，所述组分包括颜料、流变改性剂和分散剂。
18.根据本发明的一个实施方案，抗菌组合物的添加量为0.1-3重量％，用于减少生产所述涂料组合物的工艺设备内的微生物污染。
19.根据本发明的抗菌组合物主要用于减少微生物污染和延长涂料组合物的保质期。
20.在本发明的一个特定实施方案中，抗菌组合物进一步包含选自以下的腐蚀抑制剂：偏硅酸金属盐、磷酸锌、磷酸钙或其组合。作为上述腐蚀抑制剂的代替或补充，抗菌组合物中可以有较少量的十二烷酸锌和/或丙酸锌，如0.002-5重量％。
21.需要腐蚀抑制剂的原因是非常不同的。事实上，塑料罐和涂覆金属罐是目前用于水性组合物的主要容器，但有时在待涂的基材上存在金属配件、钉子和螺丝。在某些条件下，这些可能会被腐蚀，并在涂漆表面留下难看的锈迹。另一个更重要的原因是需要了解涂料组合物的价值链。相应地，首先生产一种粘合剂树脂。这种已知的树脂有很多类型，其中一些在本发明的后面披露。由于是水性的，所以它们也会受到微生物活动如真菌、细菌和霉菌的影响。如前所述，这不仅是涂漆罐中的问题，也是生产设施中的问题。粘合剂树脂只占最终涂料组合物的一部分，但也会受到微生物活动的影响。因此，有理由在生产涂料组合物的过程中尽早添加根据本发明的抗菌组合物。然而，这些对于不同的树脂类型是敏感的、不同的，所以有一个上限，即能够添加多少而不对相关树脂的性能产生负面影响。了解到在一些涂料组合物中只有约20％由树脂粘合剂构成，就会意识到在许多情况中，在混合最终组分例如凝聚剂、流变改性剂、颜料、颜料分散剂和填料(这只是在涂料组合物中使用的一些常用组分)之前和之后都必须添加抗菌剂。在本段的开头，讨论了对腐蚀抑制剂的可能需求。由于生产设备包括混合容器、管道、泵、搅拌器等在大多数情况中是钢制的，所以确保特定的生产设备不被抗菌剂腐蚀确实变得很重要。不仅设备的使用寿命和功能会受到影响，而且涂料组合物也可能会变色。
22.如上所述，在添加另外的涂料添加剂之前，适宜地将所述抗菌组合物添加到经配制和反应的聚合物树脂中，所述添加剂包括颜料、填料、流变改性剂和分散剂。然后以0.1-3重量％的量添加抗菌组合物，用于减少用于生产所述涂料组合物的工艺设备内的微生物污染。0.1-3％可以适宜地按最终的涂料组合物计算，即包括颜料、填料、流变改性剂、分散剂和其他添加剂。在一些涂料组合物中，只有20％的最终涂料组合物由聚合物树脂构成。然而，在所有情况中都有必要调整根据本发明的抗菌组合物的用量，使其不对最终结果产生负面影响。然而，在合成聚合物树脂时已经添加足够的量，即0.1-3.0％的范围，以便在制造中获得对卫生的良好控制，这是可行的和有利的。在后续阶段当添加另外的组分例如颜料、填料、流变改性剂、分散剂和其他添加剂，因而稀释了一开始添加的抗菌组合物时，可以添加更多的根据本发明的抗菌组合物。所有这些都是为了保持抗菌剂的水平。
23.如上所述，所述抗菌组合物被用于减少微生物污染和延长涂料组合物的保质期。无论是否在工艺的早期阶段添加了根据本发明的抗菌组合物，都可以实现这一点。众所周知，一些涂料生产商确实已经设法在其生产设备中保持严格的卫生制度，而不必涉及抗菌剂。
24.根据本发明，用不同类型的涂料组合物进行了一系列的实验，经受不同的微生物丛的影响，并用不同的抗菌组合物处理。结果是非常正面的，涂料组合物上的微生物污染得到了彻底的减少。
25.实施例
26.合成了典型的醋酸乙烯酯/乙烯(vae)共聚物类型的涂料粘合剂树脂，并与典型量的添加剂混合，但没有添加任何传统上使用的异噻唑啉酮。然后将获得的涂料组合物分别与表1中定义的量的甲酸钠(sofo)、丙酸钠(sopr)和十二烷酸(c12)混合。样品被布置在厌氧小瓶中，并接种了测试生物体：绿脓假单胞菌(pseudomonas aeruginosa)，atcc 10145。同样如表1所规定，在不添加任何抗菌剂的情况下制备了三个样品，其中两个样品，即5号和7号测试(正面参照)接种了绿脓假单胞菌，剩下的8号测试没有接种。这三个样品，即5号、7号和8号都用作比较例。所有样品在接种后5天和21天进行了生长检查。同时在接种后5天和21天测量atp水平(atp(三磷酸腺苷)测量：由开发的测试和方法)。第21天后，样品再次接种绿脓假单胞菌，再过9天后，检查样品的生长和atp水平。结果列于表1。
27.表1
[0028][0029]
从测试例2和4中可以看出，当甲酸钠与十二烷酸或者丙酸钠与十二烷酸分别组合使用时，结果优异。单独的组分或甲酸钠与丙酸钠的组合不具有足够的抗菌效果。测试还显示了卫生的重要性，以及水性涂料组合物对不期望的微生物活动的易感性。样品5、7和8不含抗菌添加剂，通过目测和atp测量都显示了生长。特别注意到，尽管在处理的每个步骤中都采取了严格的卫生措施，但是没有接种绿脓假单胞菌的8号样品却显示出非常高的感染水平。本发明的理论是，8号样品已经感染了一些尚未确定的野生菌株的微生物。从实验中得出的结论是，抗菌剂在水性涂料中确实是必不可少的。它还表明，如今普遍使用的有害的异噻唑啉酮可以用更良性和环境友好的根据本发明的组合物来代替。