穩定的殺微生物製劑的製作方法

2023-12-05 09:24:41

專利名稱：穩定的殺微生物製劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及穩定殺微生物劑的方法。具體地講，本發明涉及改進的穩定3-異噻唑酮殺微生物劑的方法。
殺微生物劑在商業上用於在各種場所如冷卻塔、金屬加工液體系、油漆和化妝品中預防微生物的生長。非常重要的一種殺微生物劑是3-異噻唑酮化合物。有多種3-異噻唑酮化合物取得了商業上的成功，因為它們可以非常有效地在各種條件下在各種場所中防止微生物的生長。最重要的3-異噻唑酮化合物是5-氯-2-甲基-3-異噻唑酮、2-甲基-3-異噻唑酮以及它們的混合物。
儘管3-異噻唑酮化合物是非常有效的殺微生物劑，但它們的缺點是在某些條件下不穩定。如果不存在穩定劑，多種3-異噻唑酮化合物會發生化學降解並失去殺微生物的效力。很多研究都致力於穩定3-異噻唑酮化合物。
由5-氯-2-甲基-3-異噻唑酮和2-甲基-3-異噻唑酮的3∶1混合物形成的3-異噻唑酮產品含有1-25(重量)％的3-異噻唑酮混合物和少量穩定劑。5-氯-2-甲基-3-異噻唑酮和2-甲基-3-異噻唑酮的3∶1混合物的濃縮組合物通常含有約5-30％(重量)的3-異噻唑酮化合物並需要加入約10-25％(重量)的穩定劑。5-氯-2-甲基-3-異噻唑酮和2-甲基-3-異噻唑酮的3∶1混合物的稀釋液含有約0.5-5％(重量)的3-異噻唑酮化合物並需要5-23％(重量)的穩定劑。
通常，可以穩定3-異噻唑酮濃縮物的化合物不能穩定3-異噻唑酮的稀釋液。硝酸鎂等化合物雖然可以同時穩定3-異噻唑酮的濃縮物和稀釋液，但所用的量完全不同。穩定3-異噻唑酮稀釋液時所需的硝酸鎂比穩定濃縮物所需量要多，穩定稀釋液時所需的濃度為23％wt，穩定濃縮物時所需的濃度為12-16％wt。由於稀釋液通常是通過稀釋3-異噻唑酮濃縮組合物製備的，因此就需要補加穩定劑，從而導致成本的增加和操作上的不便。
銅離子也是一種已知的3-異噻唑酮化合物的穩定劑，但通常與硝酸鎂結合使用。通常，銅鹽與3-異噻唑酮的比例為約1∶10，因為有效的穩定作用需要較少量的銅離子。可購買到的3-異噻唑酮化合物產品已知含有1.5％wt的3-異噻唑酮、1.7％wt的硝酸鎂和0.15％wt(1500ppm)的硝酸銅。其它商品含有1.5％wt的3-異噻唑酮化合物、1.7％wt的硝酸鎂(二價金屬硝酸鹽)和0.015-0.02％wt(150-200ppm)的硝酸銅。
儘管使用金屬硝酸鹽等穩定劑可以使3-異噻唑酮產品的殺微生物效力保持較長的時間，但會出現其它的問題，例如在儲藏時形成可觀察到量的沉澱。雖然該沉澱的出現並不會影響3-異噻唑酮化合物的效力，但是，沉澱的出現會使產品的用戶感到產品的外觀不能令人滿意。很明顯，從商業的角度考慮，優選不形成沉澱的產品。
US 5,670,529(Clarke)公開了在用硝酸鎂(一種二價金屬硝酸鹽)穩定的3-異噻唑酮濃縮物中使用非常低濃度(最高100ppm)的銅離子來防止沉澱的形成。該專利並沒有考慮在稀釋3-異噻唑酮濃縮物形成稀釋液時的穩定性的問題。
已知的用於3-異噻唑酮化合物的金屬鹽穩定劑所存在的問題是，當將用二價金屬鹽穩定的3-異噻唑酮加入到膠乳製劑中時，二價金屬鹽會使膠乳凝固。用一價金屬鹽穩定的3-異噻唑酮濃縮物使膠乳凝固的可能性要低於用二價金屬鹽穩定的3-異噻唑酮濃縮物。但是，在稀釋形成3-異噻唑酮稀釋液時，這些濃縮物仍需補加穩定劑。
因此，人們不斷需要在無須補加穩定劑的條件下稀釋形成稀釋液時仍能保持穩定並且不形成沉澱的穩定的3-異噻唑酮濃縮組合物。
現已驚奇地發現，向用一價金屬硝酸鹽穩定的3-異噻唑酮濃縮物中加入非常少量的銅離子時，可以形成無沉澱、無腐蝕性、在稀釋形成稀釋液時穩定並且使膠乳凝固的作用減弱的3-異噻唑酮組合物。
本發明涉及穩定、無沉澱的殺微生物組合物，該組合物含有(a)以組合物的總重量為基準計，1-30％wt的水溶性3-異噻唑酮化合物；(b)以組合物的總重量為基準計，5-25％wt的一價金屬硝酸鹽；(c)大於100ppm呈水溶性銅鹽形式的銅離子；和(d)水。
本發明還涉及減少用一價金屬硝酸鹽穩定的含水3-異噻唑酮組合物中一價金屬硝酸鹽穩定劑含量的方法，該方法包括，將3-異噻唑酮組合物與大於100ppm呈水溶性銅鹽形式的銅離子混合。
本發明還涉及在場所中控制或抑制微生物生長的方法，該方法包括向所述場所加入上述的組合物。
若無另外明確說明，在整個說明書中的以下術語具有如下含義。
術語「殺微生物劑」是指可以在場所中抑制或控制微生物生長的化合物。術語「微生物」包括但不僅限於真菌、細菌和藻類。術語「場所」是指可被微生物汙染的工業系統或產品。
在本說明書中，使用了如下縮寫HPLC＝高效液相色譜；℃＝攝氏度；ppm＝百萬分之一份；g＝克；％wt＝重量百分數。
若無另外說明，所有含量和比例均是用重量表示的。所有的範圍均包括端值。
任何水溶性的3-異噻唑酮化合物均可用於本發明的組合物。水溶性3-異噻唑酮化合物是在水中的溶解度大於1000ppm的化合物。適宜的3-異噻唑酮化合物包括但不僅限於5-氯-2-甲基-3-異噻唑酮；2-甲基-3-異噻唑酮；2-乙基-3-異噻唑酮；5-氯-2-乙基-3-異噻唑酮；2-異丙基-3-異噻唑酮；5-氯-2-異丙基-3-異噻唑酮；4，5-二氯-2-甲基-3-異噻唑酮以及它們的混合物。優選5-氯-2-甲基-3-異噻唑酮；2-甲基-3-異噻唑酮以及它們的混合物。當使用5-氯-2-甲基-3-異噻唑酮和2-甲基-3-異噻唑酮的混合物時，5-氯-2-甲基-3-異噻唑酮和2-甲基-3-異噻唑酮的比例通常為99∶1-1∶99，優選90∶10-75∶25。
以組合物的總重量為基準計，用於本發明組合物的水溶性3-異噻唑酮化合物的量為1-30％wt。優選的用量為1.5-25％wt，更優選12-18％wt，以組合物的總重量為基準計。
任何水溶性一價金屬硝酸鹽均可用於本發明的組合物。適宜的金屬硝酸鹽包括但不僅限於硝酸鋰、硝酸鈉、硝酸鉀和硝酸銨。優選的金屬硝酸鹽是硝酸鋰、硝酸鈉或硝酸鉀，更優選硝酸鈉或硝酸鉀。有利地，可在本發明的組合物中使用一種以上的一價金屬硝酸鹽。
用於穩定本發明的3-異噻唑酮濃縮組合物的一價金屬硝酸鹽的量通常為5-25％wt，以組合物的重量為基準計。一價金屬硝酸鹽優選的用量為10-20％wt，更優選12-20％wt。金屬硝酸鹽通常是可購買到的，例如從Aldrich化學品公司(Milwaukee，Wisconsin)購買到並可不經純化直接使用。
有多種銅鹽是本領域已知的。任何具有足夠的水溶性從而能在溶液中提供所需銅離子濃度的銅鹽均可以使用。適宜的離子包括但不僅限於硫酸銅、乙酸銅、氯化銅、溴化銅、氯酸銅、高氯酸銅、亞硝酸銅和硝酸酮。優選硫酸銅和硝酸酮。銅鹽通常是可購買到的，例如從Aldrich化學品公司(Milwaukee，Wisconsin)購買到並可不經純化直接使用。
用於本發明組合物的銅離子的量通常大於100ppm，以組合物的總重量為基準計。優選使用120-500ppm的銅離子，更優選120-200ppm，以組合物的總重量為基準計。
特別有用的本發明組合物含有12-18％wt的水溶性3-異噻唑酮化合物；10-20％wt選自硝酸鈉和硝酸鉀的一價金屬硝酸鹽；120-200ppm選自硝酸酮和硫酸銅的銅鹽形式的銅離子；水。以上所用的所有百分比均以組合物的總重量為基準計。
在製備本發明的組合物時，可將3-異噻唑酮、一價金屬硝酸鹽、銅離子和水以任意順序混合。優選本發明的組合物是通過將銅鹽形式的銅離子加入到3-異噻唑酮、一價金屬硝酸鹽和水的混合物中製備的。
本發明組合物的優點是，即使在55℃儲藏4周後，它們仍沒有可觀察到的沉澱形成。通過稀釋本發明的3-異噻唑酮濃縮物而製備的稀釋液在儲藏時也沒有沉澱形成。此外，根據本發明製備的稀釋液無需補加穩定劑，因此降低了成本並減少了已知的3-異噻唑酮濃縮物所需要的額外操作。
本發明組合物的另一個優點是，降低了乳液與膠乳的絮凝或凝固作用。這就減少了為了用於膠乳或乳液防腐而將3-異噻唑酮殺微生物劑預稀釋的需要。
本發明的又一個優點是可以降低穩定3-異噻唑酮濃縮物所需的一價金屬鹽的量，從而進一步降低在被加入乳液或膠乳中時引起凝固的可能性。例如，一般的用一價金屬硝酸鹽穩定的3-異噻唑酮組合物含有12-18％wt的3-異噻唑酮和25-30％wt的一價金屬硝酸鹽。當向組合物中加入25-500ppm水溶性銅鹽形式的銅離子時，僅需10-20％wt的一價金屬硝酸鹽就可達到同樣的3-異噻唑酮的穩定作用。
可通過將殺微生物有效量的本發明組合物加入到受到微生物攻擊的場所中來抑制微生物的生長。適宜的場所包括但不僅限於冷卻塔；空氣洗滌器；鍋爐；礦物漿料；廢水處理；裝飾噴泉；反滲透過濾；超過濾；壓艙水；蒸發冷凝器；熱交換器；紙漿和紙加工液體；塑料；乳液和分散液；油漆；膠乳；塗料，例如清漆；建築產品，例如膩子、白堊和密封膠；建築粘合劑，例如陶瓷粘合劑、地毯襯墊粘合劑和層壓粘合劑；工業或生活用粘合劑；照相用化學品；印刷液體；家用產品，例如浴室消毒劑或衛生洗滌劑；化妝品和盥洗用品；香波；香皂；清潔劑；工業消毒劑或衛生洗滌劑，例如冷消毒劑、硬表面消毒劑；地板拋光劑；洗衣店清洗用水；金屬加工液體；傳送帶潤滑劑；傳壓流體；皮革和皮革產品；紡織品；紡織產品；木頭和木頭製品，例如三合板、粗紙板、刨花板、層壓柱、定向紋板(strandboard)、硬紙板和碎料板；石油加工液體；燃料；油田液體，例如噴射水、破碎液體和鑽探泥漿；農業添加劑防腐；表面活性劑防腐；醫療設備；診斷試劑防腐；食品防腐，例如塑料或紙食品包裝袋；水塘和溫泉浴場。優選的場所是冷卻塔；空氣洗滌器；鍋爐；礦物漿料；廢水處理；裝飾噴泉；反滲透過濾；超過濾；壓艙水；蒸發冷凝器；熱交換器；紙漿和紙加工液體；塑料；乳液和分散液；油漆；膠乳；塗料和金屬加工液體。
用於抑制或控制微生物生長的3-異噻唑酮化合物的量是本領域技術人員已知的並且取決於需要保護的場所。適於抑制微生物生長的3-異噻唑酮殺微生物劑的量通常為0.05-5,000ppm，以需要保護的所述場所的體積為基準計。優選0.1-2,500ppm。例如，冷卻塔或紙漿和紙加工液體等場所需要0.1-100ppm的3-異噻唑酮殺微生物劑來抑制微生物的生長。在冷卻塔或紙漿和紙加工液體中，優選的用量為0.1-50ppm。其它場所例如建築產品、油田液體或乳液需要0.5-5000ppm的3-異噻唑酮殺微生物劑來抑制微生物的生長，而消毒劑或衛生洗滌劑需要高達5,000ppm。
可以通過與一種或多種其它抗微生物劑結合來提高抗微生物劑的功效是本領域已知的。因此，有利地，可將其它已知的抗微生物劑與本發明的組合物結合。
以下實施例用來進一步說明本發明的各方面，並非想要限定本發明的範圍。實施例1評估用一價金屬硝酸鹽穩定的3-異噻唑酮濃縮組合物的樣品以測定它們是否會造成膠乳的凝固。製備3種樣品並分別標記A、B和C，所述樣品通過向三個瓶中的每一個瓶中稱量加入足以在產品中提供14％wt 3-異噻唑酮化合物量的5-氯-2-甲基-3-異噻唑酮(「CMI」)和2-甲基-3-異噻唑酮(「MI」)的3∶1混合物製得。然後向這些樣品中加入硝酸鈉和水。各樣品中硝酸鈉的量為20％wt。向樣品A、B和C中還加入硝酸銅形式的銅離子。樣品A、B和C中銅離子的量分別為186、300和73ppm。然後將各樣品攪拌至所有鹽均被溶解為止。樣品C-1為對照物，是可購買到的含水製劑，其中含有14％wt CMI和MI的3∶1混合物和26％wt的硝酸鈉，但不含銅離子。樣品C-2也是對照物，是商品，含14％wt CMI和MI的3∶1混合物和26％wt的二價金屬離子(16％wt硝酸鎂和10％wt氯化鎂)，但不含銅離子。
從四種不同的對鹽析(salt shock)作用敏感的商購丙烯酸乳液中各取兩滴分別加到載玻片上。向其中分別加入1滴樣品A、B、C、C-1和C-2中的一種。用肉眼觀察各乳液的絮凝作用。對樣品的評估如下「P」指乳液不發生絮凝；「F」指樣品確實會引起絮凝；「P/F」指樣品會造成輕微的絮凝。結果記錄於表1中。表1乳液 樣品A 樣品B 樣品C 樣品C-1樣品C-21 P/F F P F F2 P P/FP F F3 F F P F F4 F F P F F以上數據表明，非常少量的銅離子可以將藉助一價金屬硝酸鹽穩定的3-異噻唑酮化合物殺微生物劑保存的乳液的凝固過程預以非常有效的抑制。
權利要求
1.一種穩定、無沉澱的殺微生物組合物，該組合物含有(a)以組合物重量為基準計1-30％wt水溶性3-異噻唑酮化合物；(b)以組合物重量為基準計5-25％wt一價金屬硝酸鹽；(c)大於100ppm呈水溶性銅鹽形式的銅離子；和(d)水。
2.權利要求1的組合物，其中3-異噻唑酮化合物選自5-氯-2-甲基-3-異噻唑酮；2-甲基-3-異噻唑酮；2-乙基-3-異噻唑酮；5-氯-2-乙基-3-異噻唑酮；2-異丙基-3-異噻唑酮；5-氯-2-異丙基-3-異噻唑酮；4，5-二氯-2-甲基-3-異噻唑酮以及它們的混合物。
3.權利要求2的組合物，其中3-異噻唑酮化合物選自5-氯-2-甲基-3-異噻唑酮；2-甲基-3-異噻唑酮以及它們的混合物。
4.權利要求1的組合物，其中以組合物的總重量為基準計銅離子的含量為120-500ppm。
5.權利要求1的組合物，其中以組合物的總重量為基準計3-異噻唑酮化合物的含量為1.5-25％wt。
6.權利要求1的組合物，其中一價金屬硝酸鹽選自硝酸鋰、硝酸鈉和硝酸鉀。
7.權利要求1的組合物，其中3-異噻唑酮的含量為12-18％wt；一價金屬硝酸鹽是硝酸鈉，其含量為10-20％wt；銅離子的含量為120-200ppm並且呈選自硝酸酮和硫酸銅的銅鹽形式。
8.減少用一價金屬硝酸鹽穩定的含水3-異噻唑酮組合物中一價金屬硝酸鹽穩定劑含量的方法，該方法包括，將3-異噻唑酮組合物與大於100ppm呈水溶性銅鹽形式的銅離子混合。
9.權利要求8的方法，其中3-異噻唑酮化合物選自5-氯-2-甲基-3-異噻唑酮；2-甲基-3-異噻唑酮以及它們的混合物。
10.在場所中控制或抑制微生物生長的方法，該方法包括，向所述場所加入權利要求1的組合物。
全文摘要
一種穩定、無沉澱的殺微生物組合物,其中含有3－異噻唑酮化合物、一價金屬硝酸鹽、呈銅鹽形式的銅離子和水。本發明還公開了減少穩定3－異噻唑酮組合物所需的一價金屬硝酸鹽量的方法。
文檔編號A01N25/02GK1246282SQ99118070
公開日2000年3月8日 申請日期1999年8月25日 優先權日1998年8月31日
發明者J·R·馬託克斯, E·S·西蒙, R·B·派提加拉 申請人:羅姆和哈斯公司