BR112018004598B1 - Composição de revestimento antimicrobiana - Google Patents
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Abstract
COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO ANTIMICROBIANA. A presente invenção fornece uma composição de revestimento antimicrobiana compreendendo (i) uma emulsão de polímero e (ii) de 20ppm a 6.000ppm, por peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, de uma prata, e a emulsão de polímero compreende, como unidades polimerizadas, (a) monômeros não iônicos etilenicamente insaturados e (b) de 0,01% a 20%, em peso seco com base no peso seco total da emulsão de polímero, de monômeros contendo grupo heterocíclico.
Description
[001] A presente invenção se refere a uma emulsão de polímero e uma composição de revestimento antimicrobiana feita a partir da mesma com estabilidade de cor melhorada mediante exposição a calor.
[002] Íon de prata ou elemento de prata é usado em formulações de revestimento para proporcionar desempenho antimicrobiano. Quanto mais alto o teor de prata é no revestimento, melhor o desempenho antimicrobiano é. No entanto, quando o teor de prata está em uma concentração mais alta que 20ppm no revestimento, o revestimento pode ficar amarelo ou mesmo escuro mediante exposição a calor ou luz solar. É desejado proporcionar uma composição de revestimento antimicrobiana contendo prata com melhor resistência a descoloração.
[003] A presente invenção fornece uma composição de revestimento antimicrobiana compreendendo (i) uma emulsão de polímero e (ii) de 20ppm a 6.000ppm, por peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, de uma prata, em que a emulsão de polímero compreende, como unidades polimerizadas, (a) monômeros não iônicos etilenicamente insaturados e (b) de 0,01% a 20%, em peso seco com base no peso seco total da emulsão de polímero, de monômeros contendo grupo heterocíclico.
[004] A presente invenção fornece uma composição de revestimento antimicrobiana compreendendo (i) uma emulsão de polímero e (ii) de 20ppm a 6.000ppm, de preferência de 100ppm a 3.000ppm e, mais preferencialmente, de 200ppm a 1.500ppm, em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, de uma prata.
[005] A emulsão de polímero compreende, como unidades polimerizadas, (a) monômeros não iônicos etilenicamente insaturados; e (b) de 0,01% a 20%, de preferência de 0,05% a 10% e, mais preferencialmente de 0,1% a 5%, em peso seco com base no peso seco total da emulsão de polímero, de monômeros contendo grupo heterocíclico.
[006] A razão molar do(s) grupo(s) heterocíclico(s) no(s) monômero(s) contendo grupo(s) heterocíclico(s) para a prata é de mais de 4, preferivelmente de mais de 7, e mais preferencialmente de mais de 9.
[007] Como aqui utilizado, o termo "monômeros não iônicos" se refere a monômeros que não carregam uma carga iônica entre pH = 1 a 14. Exemplos adequados dos monômeros não iônicos etilenicamente insaturados incluem ésteres de alquila de ácidos (metil)acrílicos, tal como acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de butila, acrilato de 2-etilhexila, acrilato de decila, acrilato de laurila, metacrilato de metila, metacrilato de butila, metacrilato de isodecila, metacrilato de laurila, metacrilato de hidroxietila, metacrilato de hidroxipropila e quaisquer combinações dos mesmos; (met)acrilonitrila; (met)acrilamida; monômeros amino funcionais e ureido funcionais, tal como metacrilato de hidroxietil etileno ureia; monômeros carregando grupos funcionais de acetoacetato, tal como metacrilato de acetoacetoxietila (AAEM); monômeros carregando grupos contendo carbonila, tal como diacetona acrilamida (DAAM); monômeros etilenicamente insaturados tendo um anel de benzeno tal como estireno e estirenos substituídos; butadieno; α-olefinas tal como etileno, propileno, e 1- deceno; acetato de vinila, butirato de vinila, versatato de vinila e outros ésteres de vinila; monômeros de vinila, tal como cloreto de vinila e cloreto de vinilideno; (met)acrilato de glicidila; e combinações dos mesmos.
[008] Numa modalidade preferida, o monômero não iônico etilenicamente insaturado é selecionado de estireno, C2-C12 alquil ésteres de ácidos (metil)acrílicos, derivados dos mesmos e quaisquer combinações dos mesmos.
[009] Os monômeros contendo grupo heterocíclico são derivados polimerizáveis de imidazol, tiofeno, pirrol oxazol, tiazole tetrazol, piridina, piridazina, pirimidina, pirazina, azol, indazol, triazol, seus isómeros e quaisquer combinações dos mesmos. Exemplos adequados do monômero contendo grupo heterocíclico incluem 1-vinil imidazol, N-vinil imidazol, vinil benzotriazol, vinil-metil-benzotriazol, vinil benzotiazol, vinil metilbenzotiazol, vinil benzimidazol e vinil metil benzimidazol. De preferência, o monômero contendo grupo heterocíclico é selecionado de 1- vinil imidazol, vinil benzotriazol e vinil benzimidazol.
[0010] Opcionalmente, a emulsão de polímero compreende ainda, como unidades polimerizadas, em peso seco com base no peso seco total da emulsão de polímero, (c) de 0,01% a 5%, de preferência de 0,1% a 4%, e mais preferencialmente de 0,3% a 3% de monômeros estabilizadores.
[0011] Exemplos adequados dos monômeros estabilizadores incluem sulfonato de sódio estireno (SSS), sulfonato de sódio vinil (SVS), ácido 2- acrilamido-2-metilpropanossulfônico (AMPS), acrilamida (AM), ácido acrílico (AA), ácido metilacrílico (MAA), ácido itacônico (IA) e quaisquer combinações dos mesmos.
[0012] A polimerização da emulsão de polímero pode ser qualquer método conhecido na arte, incluindo polimerização de emulsão, polimerização de miniemulsão e tecnologia de dispersão mecânica.
[0013] Na presente invenção, prata é incorporada na composição de revestimento em elemento de prata, isto é, Ag0, ou em íons de prata no estado de oxidação, isto é, Ag1+, e é fornecida em soluções de prata. Exemplos adequados das soluções de prata incluem nitrato de prata, acetato de prata, citrato de prata, iodeto de prata, lactato de prata, picrato de prata, sulfato de prata em água deionizada ("DI") e quaisquer combinações dos mesmos. Exemplos preferidos das soluções de prata são nitrato de prata e iodeto de prata. Além de água DI outros meios líquidos também podem ser utilizados, tal como água, soluções aquosas tamponadas e soluções orgânicas, tal como poliéteres ou álcoois. A concentração da prata nestas soluções pode variar da concentração necessária para adicionar uma quantidade conhecida de prata, isto é, de 20 ppm a 6.000 ppm, de preferência de 100 ppm a 3.000 ppm e, mais preferencialmente, de 200 ppm a 1.500ppm em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento como na presente invenção, à composição de revestimento antimicrobiana até uma solução de prata saturada. Soluções de prata comercialmente disponíveis incluem SILVADUR™ 900, SILVADUR 930, SILVADUR 961 e SILVADUR ET da The Dow Chemical Company, e IRGAGUARD™ B 5000, IRGAGUARD B 5120, IRGAGUARD B 6000, IRGAGUARD D 1071 e IRGAGUARD H 6000 da BASF Company.
[0014] A composição de revestimento pode ainda compreender pigmentos ou extensores.
[0015] Como aqui utilizado, o termo "pigmento" se refere a um material inorgânico particulado que é capaz de contribuir materialmente para a opacidade ou capacidade de ocultação de um revestimento. Pigmentos têm tipicamente um índice refrativo igual ou maior que 1,8 e incluem óxido de zinco, sulfeto de zinco, sulfato de bário e carbonato de bário. Para efeitos de clareza, as partículas de dióxido de titânio da presente invenção não estão incluídas no "pigmento" da presente invenção.
[0016] O termo "extensor" se refere a um material inorgânico particulado tendo um índice refrativo menor ou igual a 1,8 e maior que 1,3 e inclui carbonato de cálcio, óxido de alumínio (AbO?), argila, sulfato de cálcio, aluminossilicato, silicato, zeólito, mica, terra diatomácea, vidro sólido ou oco e conta cerâmica.
[0017] PVC (concentração em volume de pigmento) da composição de revestimento é calculada como se segue, PVC (%) = [volume de pigmento(s) + volume de extensor(es)] / volume seco total de revestimento.
[0018] Numa modalidade preferida, a composição de revestimento tem uma PVC de 10% a 75%, e, de preferência, de 20% a 70%.
[0019] Opcionalmente, a composição de revestimento da presente invenção compreende ainda, em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento de 0,004% a 10%, de preferência de 0,05% a 2% e, mais preferencialmente, de 0,1% a 2% de um oxidante.
[0020] Exemplos adequados do oxidante incluem peróxidos, tal como peróxido de hidrogênio peróxido de benzoíla, hidroperóxido de terc-butila, hidroperóxido de di-terc-butila, peróxi benzoato de tert-butila e peroxi-2-etil- hexanoato de terc-butila; ácidos halogenados, tal como ácido clorico, ácido brômico e ácido iódico; ácido hipoaloso, tal como ácido hipocloroso, ácido hipobromoso e ácido hipoiodoso; ácido haloso, tal como ácido cloroso; ácido perhalogêneo, tal como ácido perclórico, perbrômico e ácido periódico; e seus sais de lítio, sódio e cálcio, tal como perclorato de lítio, cloreto de potássio, clorito de sódio, bromato de potássio, iodato de sódio, hipoclorito de sódio, clorato de cálcio e iodato de cálcio; e quaisquer combinações dos mesmos.
[0021] A preparação da composição de revestimento envolve o processo de selecionar e misturar ingredientes de revestimento apropriados nas proporções corretas para proporcionar um revestimento com propriedades de processamento e de manipulação específicas, bem como um filme de revestimento seco final com as propriedades desejadas.
[0022] A composição de revestimento pode ser aplicada por métodos de aplicação convencionais, tal como escovação, aplicação com rolo e métodos de pulverização, tal como pulverização atomizada com ar, pulverização assistida por ar, pistola sem ar, pulverização de alto volume e baixa pressão e pulverização sem ar assistida por ar.
[0023] Os substratos adequados para aplicação de revestimento incluem concreto, placa de cimento, painel de fibra de média densidade (MDF) e painel de partículas, placa de gesso, madeira, pedra, metal, plástico, papel de parede e têxteis, etc. De um modo preferido, todos os substratos são pré-iniciados por iniciadores transportados por água ou transportados por solvente. EXEMPLOS I. Matérias-primas
[0024] 100 mL de cada composição de revestimento foram adicionados a um recipiente de plástico estável ao calor de 200 mL e colocados em um forno a 50oC por pelo menos 10 dias. A estabilidade ao calor foi avaliada observando e comparando as aparências das composições de revestimento antes e após o aquecimento. A mudança de aparência para cada composição de revestimento foi avaliada a partir do nível 4 ao nível 1 de acordo com a regra abaixo:
[0025] Uma mistura de monômeros foi preparada misturando 336,04g de água DI, 7,50g de AM, 30,48g de MAA, 693,89g de BA, 767,00g de MMA, 7,58 g de VI e 93,76 g de surfactante RHODAFAC™ RS-610/A25. Então, 818g de água DI foram adicionados a uma taxa de agitação de 130 rpm num vaso de 1 galão equipado com um condensador de refluxo e um agitador. A temperatura de reação foi aumentada para 83 OC, e 7,26g de surfactante DISPONIL™ FES 32 foram introduzidos no vaso de reação. Depois disso, uma solução de tampão de 3,02 g de Na2CO3 em 27,78 g de água DI, 82,40g da mistura de monômeros e uma solução de iniciador de 3,01g APS em 24,08g de água DI foram injetados no vaso de reação. A mistura de reação estava sendo mantida a uma temperatura entre 76 e 86 C por 5 minutos. Em seguida, o restante da mistura de monômeros e uma solução de 1,37 g de APS em 148,17 g de água DI foram adicionados ao vaso de reação durante o período de 120 minutos a 85 C. Em seguida, o conteúdo do vaso de reação foi resfriado até a temperatura ambiente e uma solução de redutor de 0,84g de IAA em 40,75g de água DI e uma solução de iniciador de 0,91 g de t-BHP e 0,40 g de H2O2 em 38,89g de água DI foi injetada no vaso de reação quando a temperatura caiu para 70 C. Então, uma solução de 2,69 g de H2O2 em 5,56 g de água DI foi adicionada ao vaso de reação quando a temperatura estava caindo para 55C. O ligante 3 preparado tem um sólido de 47,5%, um tamanho de partícula de 125nm e um pH de 6,01.
[0026] As Emulsões de Polímeros 1-2 e 4-5 foram preparadas de acordo com o mesmo procedimento como descrito acima para preparar a Emulsão de Polímero 1 com diferentes concentrações de monômero de VI como descrito na Tabela 1. TABELA 1
* em peso seco com base no peso seco total da emulsão de polímero
[0027] A Composição de Revestimento 1 foi preparada adicionando uma solução de 2,40g de nitrato de prata em 45,65 g de água DI em 1000g de Ligante 1. A concentração de prata é de 3.229 ppm em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento. AA razão molar dos grupos heterocíclicos no monômero contendo grupo heterocíclico para a prata é de 7. 4. Preparação das Composições de Revestimento 2, 4-6 e 8 (Revestimentos) e Composições de Revestimento Comparativas 3, 7 e 9 (Revestimentos Comp.)
[0028] Composições de revestimento 2, 4-6, e 8 e Composições de Revestimento Comparativas 3, 7 e 9 foram preparadas de acordo com o procedimento semelhante para a preparação da Composição de Revestimento 1, com diferentes ligantes e dosagens de prata como descrito na Tabela 2. TABELA 2
* em peso seco com base no peso seco total da emulsão de polímero IV. Resultados TABELA 3 
[0029] Conforme mostrado na Tabela 3, a Composição de Revestimento 8 e a Composição de Revestimento Comp. 9 ambas compreendiam 200ppm em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, de prata. A composição de revestimento 8 compreendeu ainda 0,1% em peso seco com base no peso seco total da emulsão de polímero, do monômero contendo grupo heterocíclico, isto é, VI; e sua razão molar do grupo heterocíclico no monômero contendo grupo heterocíclico para a prata é de 5,8. A estabilidade térmica da Composição de Revestimento 8 é muito melhor que aquela da Composição de Revestimento Comp. 9. Isso sugeriu o papel significativo desempenhado pelo monômero contendo grupo heterocíclico na estabilidade ao calor do revestimento.
[0030] As Composições de Revestimento 1 a 2, 4 a 6 e 8 compreendiam diferentes e necessárias dosagens de prata e VI e mostraram benefícios semelhantes à estabilidade ao calor do revestimento.
[0031] A Composição de Revestimento Comparativa 3 compreendeu monômero de VI insuficiente quando a dosagem de prata era de 2.796ppm em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento (razão molar do grupo heterocíclico no monômero contendo grupo heterocíclico para prata era de 2, o que era menos do que o requerido de 4), e tinha uma estabilidade ao calor do revestimento pior. Isso sugeriu o papel significativo desempenhado pela razão molar do grupo heterocíclico no monômero contendo grupo heterocíclico para prata na estabilidade ao calor do revestimento.
[0032] EDTA era um molecular que poderia ligar íons metálicos, tal como a prata na presente invenção. Mas EDTA não era polimerizável. Composições de Revestimento Comparativas 10 e 11 compreendem, respectivamente, 0,35% e 0,70% em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, EDTA, e as razões molares de EDTA pra a prata foram respectivamente de 5 e 10. As Composições de Revestimento 10 e 11 ambas mostraram estabilidade ao calor do revestimento ruim. Isso sugeriu que embora EDTA pudesse ligar íons metálicos, ele não poderia trazer benefícios para a estabilidade ao calor do revestimento.
Claims (6)
1. Composição de revestimento antimicrobiana, caracterizada pelo fato de que compreende (i) uma emulsão de polímero e (ii) de 20ppm a 6.000ppm, por peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, de uma prata, em que a emulsão de polímero compreende, como unidades polimerizadas, (a) monômeros não iônicos etilenicamente insaturados e (b) de 0,01% a 5%, em peso seco com base no peso seco total da emulsão de polímero, de monômeros contendo grupo heterocíclico, em que a razão molar do(s) grupo(s) heterocíclicos no(s) monômero(s) contendo grupo(s) heterocíclico(s) para a prata é de mais de 4, e os monômeros contendo grupos heterocíclicos são derivados polimerizáveis de imidazol, tiofeno, pirrol, oxazol, tiazol, tetrazol, piridina, piridazina, pirimidina, pirazina, azol, indazol, triazol, seus isômeros e quaisquer combinações dos mesmos.
2. Composição de revestimento antimicrobiana de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o monômero etilenicamente insaturado é selecionado de estireno, C2-C12 alquil ésteres de ácidos (metil)acrílicos, derivados dos mesmos e quaisquer combinações dos mesmos.
3. Composição de revestimento antimicrobiana de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a emulsão de polímero compreende ainda, como unidades polimerizadas, em peso seco com base no peso seco total da emulsão de polímero, (c) de 0,01% a 5% de monômeros estabilizadores.
4. Composição de revestimento antimicrobiana de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a prata é uma solução de prata e é selecionada de nitrato de prata, iodeto de prata e a combinação dos mesmos.
5. Composição de revestimento antimicrobiana de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda, em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, de 0,004% a 10% de um oxidante.
6. Composição de revestimento antimicrobiana de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o oxidante é selecionado de peróxido, ácido halogenado, ácido hipo-haloso, ácido haloso, ácido per- halogênio, seus sais de lítio, sódio e cálcio e quaisquer combinações dos mesmos.
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