CN101111151A - 生物稳定聚合物 - Google Patents

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Abstract

在至少一个星期内可以有效防止微生物群落在表面上，例如无生命表面，生长的方法和组合物，其中表面被干燥的或者基本干燥的膜所覆盖，该膜是从含有聚乙烯醇和季铵化合物的组合物所制得的。膜是通过用含有聚乙烯醇和季铵化合物的溶液或乳液涂在表面上然后使其干燥或准许其干燥或充分干燥原位形成的。

Description

生物稳定聚合物
发明领域
本发明涉及生物稳定(biostatic)或生物杀灭聚合物组合物，并涉及防止微生物群落在其上生长的表面的处理方法。组合物可被制成膜，该膜可以长期阻止微生物生长。
发明背景
在整个说明书中对现有技术的任何讨论决不应该被认为是承认这些现有技术已广为人知或构成本领域普通常识的一部分。
众所周知，传染病是通过直接接触、通过吸入空气携带的传染性颗粒或通过与传染性流体接触从一个人传给另一个人的。一般传染病也可以间接传播，例如接触到一个被传染的人接触到的表面，或与空气携带的传染性颗粒或流体接触。
例如，众所周知，医院水龙头具有传播传染病的潜质，并且通过使用肘柄水龙头(elbow lever tap)，这种状况已经得到了某种程度的减轻。但是在医院里，微生物物质如细菌、孢子、病毒和真菌也可以通过员工操作器械，器械消毒槽，门把手以及通过接触到许多其它表面而间接传播。在医院内外，传染病经由数不清的例子得以传播，例如接触厕所间表面、抽水马桶冲洗按钮/手柄、厕所门把手、电话听筒、电梯按钮、家具和建筑物表面、文件和器具。微生物、霉等的群落在所有这些典型的栖息地表面大量快速地生长。
用消毒溶液定期清洗可以减少从这样一些表面传染的风险。然而要足够经常地擦洗这些表面以提供有效的消毒是不现实的。
在很长一段时间里，没有可以用到这些表面的可以在长期使用中足够地维持生物稳定或生物杀灭表面的消毒剂。将消毒剂结合到表面中以便缓慢释放的尝试既不能保证足够持久，也不能足够有效，或太有毒或昂贵，并且没有一个已经获得商业上的成功。
本发明的一个目的是克服或改善至少一个现有技术的缺陷，或提供一种有用的替代品。
发明简述
根据本发明的第一方面，提供一个有效的方法，可以在至少一个星期内防止表面上生长微生物群落，该方法包含用干燥的或基本干燥的膜覆盖的步骤，该膜是由含有聚乙烯醇和季铵化合物的组合物所构成的。优选的本发明的实现方案在至少一个星期内可以有效地防止微生物群落的生长，有时时间可长达几个月。
第二方面，本发明提供一种在至少一个星期里可以有效防止微生物群落在表面上生长的组合物，其包括含聚乙烯醇和季铵化合物所形成的络合物的组合物所制成的干燥的或基本干燥的膜。
本发明提供一种由溶液或乳液涂到表面上去并被干燥成或准许被干燥成干燥的膜的聚合物质，尽管在少数的实现方案中较不优选，膜基本是干燥的但可保持有一些水分。优选膜的表面长期保持生物稳定。
生物稳定指的是表面上的微生物群落(若有的话)没有生长或繁殖。“长期”在本上下文中指的是至少一个星期的时间，优选数星期、数月，并更优选数年。
除非上下文清楚地要求，否则在整个说明书和权利要求中，“含有”等应被解释为包括的意思，与排斥或无遗漏的意思相反；也就是“包括，但不限于”意思。
在优选的实现方案中，通过作为膜刷到或喷洒到表面上，将本发明的组合物涂到无生命(inanimate)表面(例如台面)上。然后可将组合物从无生命表面上擦掉并用来(a)消毒要被涂上的表面，(b)清扫表面且(c)留下残留的透明残留物膜(生物稳定至少一个星期，并优选数星期)。不需要将组合物擦掉，而且在例如空气调节管内的情形中，喷洒的组合物可以简单留下，让其干燥。在其他的优选实现方案中，可以通过刮刀涂布或压延或喷洒或将其浸到聚合物的溶液或乳液中、让膜或准许膜干燥，涂到制品上(例如涂到板状材料上)。在本发明的优选实现方案中，季铵化合物的量为干燥组合物的0.5％到75％w/w。
本发明人已经发现，将聚乙烯醇与0.5％到75％w/w的季铵生物杀灭剂混合，得到一种生物稳定组合物，也就是说，在它上面微生物不能生长。
可将组合物制成膜状物涂布在表面上，它是生物稳定的并能长期保持。混合物可含有附着力促进剂、载体、颜料等。
希望成膜组合物中含有一种或多种表面活性剂，只要它们不会使季铵化合物失效，并且由于它们的低表面张力可以确保彻底湿润下面的无生命基质，渗透到任何划痕或裂缝中。优选的表面活性剂选自非离子、阳离子或两性表面活性剂。常规配方知识告诉我们，表面活性剂与季铵化合物混合将使季铵化合物失效和/或干燥成粘性表面，它会吸引灰尘和其他会使季铵生物杀灭剂失效的蛋白质残留物。
本发明人已经发现，聚乙烯醇和季铵化合物之间可形成络合物，在存在有效水平的与季铵(quaternary)化合物相容的表面活性剂存在下，它不是粘的。证明络合物形成的证据在于：在纯聚乙烯醇的红外光谱中的羟基峰从3296cm-1显著漂移到在与季铵生物杀灭剂的混合物中的3346cm-1，表明非常显著的氢键结合。
在优选的实现方案中，混合物被制成水溶液，它可干燥成微生物将不能在上面生长的透明硬膜。可通过擦拭、刷涂、喷洒、浸渍将溶液涂到无生命的表面上并干燥或准许其干燥。本发明的组合物可形成用于例如门把手、水龙头手柄、抽水马桶座垫、电话听筒、空气调节管、台面等的膜。
在此所用的术语“聚乙烯醇”包括所有由聚乙烯酯，例如聚醋酸乙烯酯，水解(皂化)得到的树脂。根据母体聚乙烯酯的聚合度和水解(皂化)的程度，树脂的性质变化很大。在从聚醋酸乙烯酯来制备聚乙烯醇的情形中，聚乙烯醇的结构可表示成：
-CH2CHOH(CH2CHOH)m-
其中“1+m”是聚合度。在部分水解中，成比例的量的CH2COO-残基沿着链分布以代替OH，被表示成百分比的这些醋酸酯基团的量是醋酸酯含量。因此在70％醋酸酯含量的聚乙烯醇中，最初的聚醋酸乙烯酯的30％醋酸酯基团被水解成羟基，而70％依然是醋酸酯基团。这可被称作70％醋酸酯含量或30％醇。在90％醇以上(小于10％醋酸酯)的等级中，聚乙烯醇倾向于仅易于溶解在热水(高于90℃)中，尽管这会随着聚合度发生一定程度的变化。
在此所用到的术语“聚乙烯醇”包括所有适合的等级、皂化度和聚合度。
聚乙烯醇也可以通过除了醋酸酯之外的聚乙烯酯水解来制备，同样的原理适用于这样形成的也可以用于本发明中的聚乙烯醇。然而，优选的本发明的实现方案是利用平均水解度大于96mol％的聚乙烯醇进行水解，因为通过冷水或温水被涂到表面上的这些组合物更难于被移走，同样被人接触后也不太可能从处理过的表面上移到皮肤上。
用于本发明中的季铵化合物
通过参考正烷基二甲基苄基氯化铵(也被称作苯扎氯铵(benzalkonium chloride))作为非常优选的季铵生物杀灭剂，对本发明进行举例说明。优选烷基苄基季铵化合物；然而本领域技术人员将考虑到其他的生物杀灭季铵抗微生物化合物也可以用于本发明中。
优选的是选自具有下面通式的生物杀灭季铵抗微生物化合物：
其中，R′R″RR′是相同或不同的、取代或未取代的、支化或未支化的、环状或无环的烷基，X是任意的阴离子但优选卤素，更优选氯或溴。
非常优选抗微生物化合物是单长链、三短链、四烷基铵化合物，二长链、二短链四烷基铵化合物及其混合物。“长”链指的是约C6-C30烷基，“短”链指的是C1-C5烷基，优选C1-C3烷基，或苄基，或C1-C3烷基苄基。例子包括单烷基三甲基铵盐如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，单烷基二甲基苄基化合物或二烷基苄基化合物。可以使用季铵生物杀灭剂例如双氯苯双胍己烷葡糖酸盐。
用于本发明的最优选化合物具有至少一个苄基，它可以是取代的苄基。例子包括C8-C22二甲基苄基氯化铵、C8-C22二甲基乙基苄基氯化铵和二-C6-C20烷基二甲基氯化铵
季铵化合物被结合进来是为了赋予广谱(革兰氏阳性和革兰氏阴性)抗微生物特性。
虽然季铵化合物可以构成干燥的膜组合物的0.5％到75％w/w，优选使用大于干燥的膜组合物的2％w/w。
希望组合物含有一种或多种和季铵化合物相容(也就是不会使之失效)的表面活性剂。优选选自非离子、阳离子和两性的表面活性剂，例如非离子表面活性剂如C12-C18直链醇或乙氧基化醇或椰油胺(cocamine)氧化物。然而其他例子包括支化链和芳香乙氧基化表面活性剂。适合的阳离子表面活性剂例子是聚乙二醇-2-古柯胺，适合的两性表面活性剂例子是椰油-甜菜碱(coco-betaine)。
发明实施例
实施例1.本发明的组合物的生产
按表1所示的组成制成组合物：
使用下面的程序：
●将约四分之一所要求的水量(约724kg)放到已经被清洗、消毒过的水夹套混合罐中。
●开启混合器。缓慢加入聚乙烯醇。
●将温度升到80-90℃，同时搅拌
●继续再混合1小时或直到在此温度下聚乙烯醇被溶解。
●然后将罐冷却，同时在剩余的水中混合。
●将溶液冷却到低于40℃，并加入Teric LA8。
●将混合物混合5分钟，然后加入季铵化合物(Barquat MB-80)。将混合物进一步搅拌10分钟，将pH调到7.0并按需要补足水。
表1组成
    批量大小     3000升3015kg
    密度     1.005g/ml
  普通名     商品名     ％w/w     (kg)
  水     水     96     2894.4
  聚乙烯醇     普通     1.5     45.225
  醇，C12-15，乙氧基化  Teric LA8     0.2     6.030
  正烷基(40％C12，50％C14，10％C16)二甲基苄基氯化铵(80％溶液)  Barquat MB-80     1.5     45.225
  氢氧化钠或盐酸  NaOH(10％)或HCl(10％)     到pH 6.5-7.5     到pH 7
  水  水     到100％     到3015kg
聚乙烯醇的皂化度在80％-95％的范围内，更通常在约87.5％，粘度3.0-3.7MPa.s(cp)。
使用刮刀式涂布机，在金属(铝)表面上涂上本发明的组合物并允许其干燥成透明的膜。给干燥的膜上接种Pseudomonas OriginosaATCC15442(6.1 log浓度)。1小时后发现群体的数目下降到小于1 log。24小时后群体的数目降到0。7天后群体的数目还是0。30天后表面上的微生物群体的数目依然是0。这些测试继续进行而且本发明人确信表面将在很长时间内保持细菌稳定(bateriostatic)特性。
使用黑曲霉(Aspergillus Niger)ATCC16404，在显示对抗细菌和真菌时，所得到的结果同样好或更佳。
对于仅含聚乙烯醇和季铵化合物，比例在0.5％到75％的流延膜，也得到同样的结果。
使用上述方法也可以制得具有类似结果的下面实施例2和3组合物。
实施例2
水                          95.6.0％w/w
聚乙烯醇                    1.2％w/w
(低分子量；％水解96.5％-99.0％)
乙氧基化C12到C18直链醇      0.2％w/w
洁而灭                      3.0％w/w
用NaOH或HCl调节pH到7.0
水                          QS 100％
实施例3
水                          96.0％w/w
聚乙烯醇                    1.5％w/w
(低分子量；％水解96.5％-99.0％)
乙氧基化C12到C18直链醇      0.2％w/w
洁而灭                      1.2％w/w
用NaOH或HCl调节pH到7.0
水                          QS 100％
依照方法AOAC955.17，1，7和30天后，实施例1，2和3的组合物制得的膜都被认为对防止微生物群落的生长有效。
实施例4
水                              77.5％w/w
聚乙烯醇                        8.0％w/w
(低分子量；％水解96.5％-99.0％)
TericBL8                        1.0％w/w
洁而灭                          8.0％w/w
苯氧基乙醇                      1.0w/w
EDTA 4 Na                       0.5％w/w
水                              QS 100％
将实施例4的组合物涂到无生命表面所制得的干燥的膜的生物稳定特性依照ASTM E2180-01进行测试，刚刚干燥后(t＝0)；7天后；和30天后得到下述结果：
    时间(t)     结果
    0     全部杀灭
    7天     全部杀灭
    30天     全部杀灭
可以将本发明的组合物涂到许多表面上且均有效，包括但不限于纸张、纺织品、塑料、金属、玻璃和陶瓷。可以将这些材料涂布到制品(例如纸杯或食品容器上，或涂布到其他表面上。
基于此处的教导，本领域技术人员将能够选择本发明所用的聚乙烯醇和季铵化合物组合，并根据最终产品的用途选择合适的比例。本发明包括这些组合，在适当溶剂中的组合的溶液以及有或没有溶剂的组合所制得的膜。

Claims (22)

1.在至少一个星期内有效防止微生物群落在表面上生长的方法，包括用包含聚乙烯醇和季铵化合物的组合物制成的干燥或基本干燥的膜覆盖表面的步骤。
2.根据权利要求1的方法，其中膜是在无生命表面上形成的。
3.根据权利要求1或2的方法，其中膜是通过用含有聚乙烯醇和季铵化合物的溶液涂在表面上然后使其干燥或准许其干燥或基本干燥原位形成的。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中膜能有效防止微生物群落在其上生长至少四个星期。
5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中聚乙烯醇的水解范围大于96mole％
6.根据前述权利要求中任一项的方法，其中季铵化合物构成干燥的膜组合物的0.5％到75％w/w
7.根据前述权利要求中任一项的方法，其中季铵化合物是烷基苯扎铵化合物
8.根据前述权利要求中任一项的方法，其中季铵化合物是正烷基二甲基苄基卤化铵。
9.根据前述权利要求中任一项的方法，其中聚乙烯醇与季铵化合物形成络合物
10.根据前述权利要求中任一项的方法，其中组合物另外含有不使季铵化合物失效的表面活性剂
11.根据权利要求10的方法，其中表面活性剂是C12到C18直链醇
12.一种至少在一个星期内可以有效防止微生物群落在表面上生长的组合物，所述表面包含干燥的或基本干燥的、由含有聚乙烯醇和季铵化合物形成的络合物的组合物制成的膜。
13.根据权利要求12的组合物，其另外含有不使季铵化合物失效的表面活性剂。
14.根据权利要求12或13的组合物，其中聚乙烯醇的平均水解度大于96mole％。
15.根据权利要求12到14中任一项的组合物，其中季铵化合物构成干燥的膜组合物的0.5％到75％w/w。
16.根据权利要求12到15中任一项的组合物，其中季铵化合物是烷基苯扎铵化合物。
17.根据权利要求12到16中任一项的组合物，其中季铵化合物是正烷基二甲基苄基卤化铵。
18.根据权利要求12到17中任一项的组合物，其中组合物含有水溶液或乳液中的聚乙烯醇和季铵化合物。
19.根据权利要求13到18中任一项的组合物，其中表面活性剂是非离子、阳离子或两性表面活性剂。
20.根据权利要求13到19中任一项的组合物，其中表面活性剂含有C12到C18直链醇或乙氧基化醇。
21.参考任一个实施例充分叙述的方法。
22.参考任一个实施例充分叙述的组合物。
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