CN103168094A - 极端温度水性去污组成物 - Google Patents

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Abstract

一种使用以破坏微生物、化学武器及生物恐怖试剂的例如溶液的极端温度去污组成物，其通常在低温低至约零下25°F不冻结，且在温度高达约120°F也没有显著的蒸发或分解。此溶液对于例如VX和HD的神经试剂及发疱药以及各种生物试剂是有效的。此组成物包括二氯异氰脲酸或二溴异氰脲酸的金属盐、包含例如水及烷基乙二醇的极性化合物的水性溶剂系统以及拟亲水性化合物。此组成物可被配制为其中全部成分混合在一起的一个部分系统。

Description

极端温度水性去污组成物
本发明系在US Army RDECOM ACQ CTR核准及政府支持下进行。在本发明中，政府具有一定的权利。
技术领域
本发明涉及一种水性去污组成物，其在惊人的广大温度范围下可有效对抗包含微生物、化学武器试剂及生物恐怖试剂的生物，为不可燃，具有低黏度，且为环境无害的。组成物大致包含二氯异氰脲酸或二溴异氰脲酸的金属盐、包含极性化合物例如水及乙二醇的水性溶剂系统以及拟亲水性化合物。可稳定地获得高达对数6的微生物下降。
背景技术
化学及生物武器试剂(分别为CWA及BWA)在现今军事上仍然是一种威胁。神经试剂、发疱药及生物试剂可在世界各地不同气候条件下遇到。为了应对此挑战，在极端天气条件下需要去污系统。于温度频谱两端有效的单一去污剂可藉由不需使用多个去污剂配方而降低物流。
目前，使用于化学及生物武器试剂污染的表面的去污的材料主要是在接近或高于室温下显示理想活性的水性基系统。在低温下(低于水的凝固点)，这些系统往往凝固或其活性降低至几乎为零，或者所需接触时间为不合理地长。相反地，在高温下，由于其反应性质，很多去污剂快速地分解，并且当其为典型的水溶液时，其迅速地从表面蒸发而限制其暴露于目标试剂。
此外，在工业上有许多需要低温/灭菌剂的实例。此例子为低温无尘室、低温制造区域、肉类储物柜等。
美国专利3,169,906涉及一种无菌局部气溶胶制剂及其制备方法。更具体地说，其涉及自灭菌人体局部气溶胶制剂，其含有20至500p.p.m.申化合物引入加压气溶胶分配器于具有推进器的混合物中，使得所述对所述推进剂的浓度在40至1000p.p.m.的范围内，且优选为40至400p.p.m.。
美国专利5,236,614、6,123,950及美国公开号2006/0008494大致涉及消毒及漂白组成物，其可包含硅化合物、醇类溶剂或洗涤剂。
美国专利6,706,677、7,259,133及7,319,085大致涉及含有亲脂性流体及漂白系统的组成物，用以处理例如服装、床单及帐幔的织物制品。
美国公开2004/0022672涉及一种方法，用以藉由使用主动解决方式消毒及/或灭菌牙科单元内的液压回路。
美国公开2007/0244010涉及提供具有储存稳定性的二氯异氰酸酯组成物、使用于水性溶液中据称对不同金属具有低腐蚀性以及即使在其浓度增加的水性溶液中产生低刺激性气味。此组成物包含二氯异氰脲酸及五水偏硅酸钠，其中只有粒子表面进行处理以降低水合程度。
英国专利2426708A涉及一个多部分的消毒剂组合物，包含在使用前分开封装的部分，所述部分在水或水性溶液中结合时，反应生成二氧化氯。优选地，此单独部分为金属亚氯酸盐，例如亚氯酸钠及单-、二-或三-氯异氰酸酯。
国际公开2006/085975涉及有机去污组成物及其使用方法，其包含杀生物剂部分分散在基本上不含水的载体中，并具有小于约10%水重量。杀生物剂包含杀菌有效的有机过氧化物、氧化物、醛类、酚类、石脑油及酸、季胺化合物、过渡金属盐、卤素、包含卤素、氮、硫、或硼原子的化合物、臭氧及其混合物。
国际公开2007/022610涉及用以处理有或无过肉的咖啡果实的方法，包含以下步骤：接触咖啡果实与选自于活性氯气释放的无机及有机组成物溶液，例如氧氯化钙(calcium oxychloride)、二氯异氰脲酸(dichloroisocyanuric acid)及其钠及钾盐以及稀释于液体载体的三氯异三聚氰酸(trichloroisocyanuricacid)。
中国专利101036622涉及一种主要适用于人体的消毒和杀菌的洗涤液体及二氯异氰脲酸钠(sodium dichloroisocyanurate)，藉由结合溶剂、二氯异氰脲酸钠原料粉末、颜料、香料和甘油而形成，其能够以任何比例与水混合，且所有药物皆保持在溶剂中。
中国专利1615699涉及一种气溶胶灭菌剂，其系由100重量份的二氯异氰脲酸钠(sodium dichloroisocyanurate)、6-14重量份的己二酸(adipic acid)、8-12重量份的高锰酸钾(potassium hypermanganate)及4-8重量份的酚醛成型粉末(phenolic molding powder)组成。此袋装气溶胶灭菌剂用以产生具有良好杀灭红霉、绿霉、青霉、黄曲霉、毛霉等有害食用菌类的效果的杀菌及漂白氯气气溶胶。
中国专利1631154涉及一种具有低氯味的含氯起泡消毒剂，其可为含氯起泡消毒片剂、颗粒或粉末。其从有机氯、表面活性剂及钠盐络合，且可迅速溶解在水中及制备成含氯消毒液。
中国专利1220089涉及一种对革兰氏阳性球菌、革兰氏阴性杆菌、芽孢、真菌及各种微生物的肝炎病毒和流感病毒等具有快速杀伤作用的消毒剂。所述快速复合消毒剂使用活性氯为主要成分以有效杀死细菌，并添加去污消毒剂和蛋白质变性消毒剂。
中国专利1281824涉及一种用于循环水系统的灭菌方法，其特征在于添加无机碱性化合物在含有杀菌剂的循环水中，以使pH值为9-12。所述发明的灭菌方法可用于抑制微生物的生长。
中国专利101103728涉及一种农业杀菌组成物，包含二氯异氰脲酸钠(sodium dichloroisocyanurate)、二氯异氰脲酸钾(potassium dichloroisocyanurate)及其它活性成分。
日本专利11-158008涉及一种组成物，其藉由涂布(A)释放氯代异氰酸系化合物(chlorinated isocyanuric acid-based compound)、1,3-卤素-取代-5,5-二甲基乙内酰脲(1,3-halogen-substituted-5,5-dimethylhydantoin)等的活性卤素的固体化合物于表面与(B)选自于(i)高级醇硫酸盐(higher alcohol sulfate salt)和(ii)较高饱和脂肪酸(盐)以及基于化合物A使用0.5-50重量百分比的量，优选为2-25重量百分比。
发明内容
一种宽广频谱水性去污溶液组成物被揭露且在不冷冻或实质上蒸发地宽广温度范围下，例如约-25°F(-32°C)至约120°F(49°C)为有效的，且包含二氯或二溴异氰脲酸或其金属盐以及不同水性溶剂例如水、乙二醇或丙二醇类、烷基乳酸盐以及可选择性的醇类或有机碳酸盐。溶液大致具有pH值为约4至约10，为不可燃、稳定、环境无害的，如绿色溶液，且于宽广温度范围内具有适当黏度。去污溶液组成物为对微生物、化学武器及生物恐怖试剂是非常有效的且可产生约5、或约6、或约7的对数下降值。可去污的不同类别化合物的例子包含芽孢、真菌、分枝杆菌、植物性细菌、原生动物以及其它病原体，包括生物恐怖制剂，如炭疽、肉毒杆菌、布鲁氏菌、霍乱、伤寒、斑疹及其类似物。
在本发明的一个方面中，一种极端温度水性去污溶液包含：二氯异氰脲酸或二溴异氰脲酸的金属盐；水性溶剂系统，包含含有水及一种或多种具有2至约4个碳原子的烷基乙二醇的极性化合物；以及包含具有1至约10个碳原子的烷基乳酸盐的一种或多种拟亲水性化合物；其中，基于所述极性化合物及所述拟亲水性化合物的总重量，所述极性化合物的量为约35%至约90%；其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，所述二氯异氰脲酸或所述二溴异氰脲酸的所述金属盐的量为约1重量份至约10重量份；其中，所述极端温度水性去污组合物基本上不含任一含有机硅化合物，其中，所述极端温度水性去污组合物基本上不含任一漂白剂。
本发明的另一方面为用以形成极端温度水性去污溶液的多个封装结构，包含：第一封装结构，其包含二氯异氰脲酸或二溴异氰脲酸的金属盐；以及第二封装结构，其包含含有水及一种或多种具有2至约4个碳原子的烷基乙二醇的极性化合物的极性系统，以及包含具有1至约10个碳原子的烷基乳酸盐的一种或多种拟亲水性化合物；其中，基于所述极性化合物及所述拟亲水性化合物的总重量，所述极性化合物的量为约35%至约90%；其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，所述二氯异氰脲酸或所述二溴异氰脲酸的所述金属盐的量为约1重量份至约10重量份；其中，所述第一封装结构及所述第二封装结构基本上不含任一含有机硅化合物，以及其中，所述第一封装结构及所述第二封装结构基本上不含任一漂白剂。
本发明的又一方面为用以形成极端温度水性去污溶液的方法，包含下列步骤：提供二氯异氰脲酸或二溴异氰脲酸的金属盐；提供水性溶剂系统，其包含含有水及一种或多种具有2至约4个碳原子的烷基乙二醇的极性化合物；提供包含具有1至约10个碳原子的烷基乳酸盐的一种或多种拟亲水性化合物；其中，基于所述极性化合物及所述拟亲水性化合物的总重量，所述极性化合物的量为约35%至约90%；其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，所述二氯异氰脲酸或所述二溴异氰脲酸的所述金属盐的量为约1重量份至约10重量份；以及混合所述二氯异氰脲酸或所述二溴异氰脲酸的所述金属盐、所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，并形成水性去污溶液。
附图说明
图1涉及二氯异氰脲酸(dichloroisocyanuric acid，DCICA)于溶剂系统中对化学试剂HD及VX的效能；
图2涉及DCICA对CARC面板上的苯基甲基硫醚模拟剂的效率；
图3涉及-30°C下DCICA反应时间对DEMPT；
图4涉及在溶剂系统中的DCICA相较于漂白剂及SporKlenz RTU的生物效能；
图5涉及在不同pH值的DCICA对枯草芽孢杆菌(B.Subtilis)的效能;
图6涉及在漂白溶液中不利于乙基乳酸盐的影响；以及
图7涉及在DCICA溶液中不利于苯并咪唑(benzimidazole)的影响。
具体实施方式
本发明的宽广频谱水性去污溶液在消除、破坏或杀死各种微生物是非常有效的，其包含，但不限于各种孢子(spores)、各种真菌(fungi)、各种分枝杆菌(mycobacteria)、各种植物性细菌(vegetative bacteria)、各种原生动物(protozoa)；以及各种化学武器试剂；和各种生物恐怖试剂。孢子(spores)的例子包括如嗜热脂肪土芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis globigii)、产芽孢梭菌(Clostridium sporogenes)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)及环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)的芽孢(endospores)。真菌(fungi)的例子包括黑曲霉(Aspergillus niger)、白色念珠菌(Candida albicans)、须发癣菌(Trichophytonmentagrophytes)及皮炎万氏霉(Wangiella dermatitis)。分枝杆菌(mycobacteria)的例子包含龟鳖结核杆菌(Mycobacterium chelonae)、戈登分枝杆菌(Mycobacterium gordonae)、结核分枝杆菌(Mycobacterium smegmantis)及结核分枝杆菌(Mycobacterium terrae)。植物性细菌(vegetative bacteria)的例子包含嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)、粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、粪链球菌(Streptococcus faecalis)、屎肠球菌(Enterococcus faecium)、酿脓链球菌(Streptococcus pyrogenes)、大肠埃希氏菌(Escherichia coli)、克雷白氏菌(Klebsiella)(肺炎(pneumoniae))、嗜肺军团菌(Legionella pneumophila)、甲基杆菌属(Methylobacterium)、绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)、猪霍乱沙门氏菌(Samonella choleraesuis)、幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)及嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)。原生动物(protozoa)的例子包含蓝氏贾第鞭毛虫(Giardia lamblia)及隐孢子虫(Cryptospodidim parvum)。
可藉由本发明的去污溶液消除或破坏的化学武器试剂包含：例如HD的发疱药以及包含VX的神经试剂以及任一其它含膦酰基化合物(phosphono-containing compounds)。
可藉由本发明的去污溶液处理的生物恐怖试剂的例子包含炭疽(anthrax)(炭疽杆菌(Bacillus anthracis))、肉毒中毒(botulisum)(肉毒杆菌毒素(Clostridium botulinum toxin))、布氏杆菌属种(brucella species)(布氏杆菌病(brucellosis))、鼻疽伯克霍尔德氏菌(Burkholderia mallei)(鼻疽(glanders))、伯克氏类鼻疽菌(Burkholderia pseudomallei)(类鼻疽(Melloidsis))、鹦鹉披衣菌(Chlamydia Psittaci)(鹦鹉病(psittacosis))、霍乱(cholera)(霍乱弧菌(Vibriocholerae))、产气荚膜芽胞梭菌(Clostridium perfringens)(Epsilon毒素)、蒲奈氏科克斯氏体(Coxiella burnetii)(Q热)、例如尼帕病毒(nipah virus)及汉坦病毒(hantavirus)的新出现的传染病、大肠杆菌0157:H7(E.Coli)、食品安全的威胁(如沙门氏菌(salmonella species))、土拉弗朗西斯菌(ancisella tularensis)(土拉菌病(tularemia))、瘟疫(plague)(鼠疫耶氏杆菌(Yersinia pestis))、来自蓖麻的蓖麻毒素(ricin toxin from Ricinus communis)(菎麻子(castor beans))、普氏立克次氏体(Rickettsia prowazekii)(斑疹伤寒(typhus fever))、伤寒沙氏杆菌(Salmonellatyphi)(伤寒(typhoid fever))、志贺氏菌(shigella)(志贺杆病菌(shigellosis))、天花(smallpox)(天花重大)金黄色葡萄球菌B型肠毒素(Staphylococcal enterotoxinB)、霍乱弧菌(Vibrio cholerae)(霍乱(cholera))、病毒性脑炎(Viral encephalitis)(阿尔发病毒(alphaviruses)[如委内瑞拉马脑炎(Venezuelan equine encephalitis)、东部马脑炎(eastern equine encephalitis)、西方马脑炎(western equineencephalitis)]、病毒性出血热(viral hemorrhagic fevers)(丝状病毒(filoviruses)[如埃博拉病毒(Ebola)、马堡(Marburg)]以及沙粒病毒(arenaviruses)[如拉萨(Lassa)、马秋波(Machupol)]、水安全威胁(water safety threats)(如隐鞭孢子虫(Cryptosporidium parvum)及鼠疫耶氏杆菌(Yersinia pestis)(鼠疫(plague))、或其任一组合。
如前所述，去污溶液具有关于其特性及应用的许多优点，例如在温度极端的良好稳定性、低凝固点、低蒸气压、不可燃性、低粘度、化合物兼容性以及环境友好。
本发明的水性去污组成物在温度高于约0°F(-18°C)下不凝固，优选为温度高于约-25°F(-32°C)。因此，本发明的液体去污组成物的良好稳定特性大致存在于约-25°F(-32°C)至约120°F(49°C)，优选约0°F(-18°C)至约110°F(至约43°C)且更优选约10°F(-12°C)至约100°F(39°C)。相对于一般的化学特性，本发明的去污溶液大致上对人体皮肤不造成伤害且其蒸气对肺部不造成伤害。
本发明的去污溶液的另一个重要特性是，其为不可燃的、具有高于100°C的沸点以及具有低蒸气压。去污溶液的蒸发速率是极微小的。200分钟后，对一个实施例而言，在10°C下重量损失<20%，在20°C下重量损失<50%，在50°C下重量损失<90%。此蒸发速率相较于去污反应时间是缓慢的。
除了不凝固之外，本发明保持了适用于泵送或浇注的一致性。去污溶液的粘度通常为约120厘泊(centipoises)或更低，在约-25°F(-32°C)的温度下优选为约100厘泊或更低；通常为约50或更低，或约40或更低，甚至在约0°F(-18°C)的温度下为约35厘泊或更低；以及更优选为在约10°F(-12°C)的温度下为约20厘泊或更低。在高达约120°F(49°C)的温度下黏度的下限通常是小于约20，优选为小于约10，更优选为小于约5厘泊。
本发明的去污溶液的另一个重要优点是，其不同成分于上述宽广温度范围中是彼此兼容的。去污组成物也具有通常至少4小时的良好的使用期限，优选为在80°F(27°C)下至少8个小时。也就是说，在所述使用期限之后，关于去污不同微生物等其仍是有效的。
去污溶液也是对环境无害的，其符合绿色化学的环保署定义。“绿色化学为减少或消除使用或产生有害物质的化学产品和方法的设计。”本发明的分解产物包含乙醇、甘油和其它天然存在的溶剂以及乳酸等有机酸。
本发明的去污组成物通常可以包含其中所有成分被混合在一起的一个封装系统，或两个封装系统。关于单封装组成物，一个成分为包含例如一种或多种拟亲水性化合物的极性化合物的水性溶剂系统。极性组成物包含水，基于极性溶剂的总重量，其一般在约20至约80%的明显的量，优选为约30至约70%，更优选为约40至约60%。其它已被发现可有效达到本发明的上述各种特性的极性成分为具有2至约4个碳原子的各种烷基乙二醇的极性化合物成分，例如乙二醇与优选的丙二醇。基于极性溶剂的总重量，上述一种或多种乙二醇的量通常为约20至约80%，优选为约30至约70%，更优选为约40至约60%。
拟亲水性化合物包含其中烷基具有1至约10且优选为1至约3个碳原子的一种或多种烷基乳酸盐，例如乳酸甲酯(methyl lactate)、乳酸乙酯(ethyllactate)或乳酸丙酯(propyl lactate)，优选为乳酸乙酯。一种或多种乳酸盐的量一般为约10至约65%，优选为约20至约50或约60%，更优选为约30%至约40%或约45%，与剩余的％为极性化合物的总重量计的，即水和一种或多种烷基二醇。因此，基于极性化合物及拟亲水性化合物的总重量，所述两个或更多的极性化合物的总重量计为从约35％至约90％，优选从约40％或约50％至约80％，优选从约55％或约60％至约70％。
本发明的另一方面为可选利用少量的烷基碳酸盐，其中烷基包含2至约4个碳原子以及优选碳酸伸丙酯(propylene carbonate)。烷基碳酸盐的使用已被发现改善如本发明的特性的溶剂。基于100重量份的一种或多种极性化合物及一种或多种拟亲水性化合物，一种或多种碳酸盐的量通常为约2至约20重量份，优选为4至约17重量份，更优选为约9至约13重量份。
本发明，如上面提到的，涉及一种水性去污溶液且因此包含大量的极性化合物或包含水的溶剂。因此，含有少量的极性化合物例如水、醇类、乙二醇、乙二醇醚、醚及其类似物的组成物于本发明中被排除。术语“少量”通常意味着极性化合物的量，基于水性去污溶液的总重量，其通常是小于约30%，优选小于约25%。
去污剂为二氯异氰脲酸(dichloroisocyanuric acid，DCICA)或二溴异氰脲酸(dibromoisocyanuric acid，DBICA)及/或优选为金属盐，更优选为碱金属盐，例如锂、钠或钾，特别优选为钠。去污化合物的量，即，一种或多种二氯异氰脲酸或二溴异氰脲酸的盐，或两者，基于100重量份的一种或多种极性化合物及一种或多种拟亲水性化合物，通常为约0.1至约10，优选为约2至约9，更优选为约3.5至约8重量份。
本发明的极端温度水性去污溶液可通常以一个部分或两个部分系统而制备，即，为一个封装或两个封装实施例。关于一个封装实施例，各种成分例如极性化合物、拟亲水性化合物及二氯异氰脲酸或二溴异氰脲酸的金属盐通常可以任一方式被混合并接着封装。在使用上，一个封装组成物可以施加到任何受污染的产品，例如表面、基板、物品、装置、衣物、织物或人体，以任何常规的方式，例如藉由喷涂、辊涂、刷涂、浸泡或浸渍物品至去污溶液组成物及其类似物。如果希望或需要的话，可以随后进行第二个应用程序。
在本发明的优选的两部分或两封装实施例中，各种液体或可溶成分被获得或提供并彼此混合或混掺以形成接着被包含于一个封装中的水性或溶剂混合物。当然，各种液体或溶剂成分的量如上所述。第二个封装涉及获得或提供去污剂及其封装。封装接着皆被储存直到需要使用。在应用极端温度水性去污溶液组成物之前，封装皆被混合或混掺，其添加至另一者，接着应用于上述方式的任一常规方式，举例来说，基材、物品等。再次地，如果希望或需要的话，可以进行一个或多个后续应用程序。
本发明也有一方面，其含液体封装的水成分可被单独地封装或使用于应用的来源。然而，这种方法通常是不希望的，因为必须量测适当量的水并且也需要一个额外的混合步骤。
本发明将藉由参阅用来说明的例子而较佳地理解，但不限于本发明。
化学试剂仿真物基于其模仿活体试剂HD及VX的特定行为或物理特性的能力而被选择，下列模拟物选自于：
HD去污模拟物：2-氯乙基苯基硫化物(2-Chloroethyl Phenyl Sulfide，CEPS)
HD物理溶解度：苯基甲基硫醚(Thioanisole)
VX去污模拟物：二乙基甲基硫代磷酸酯(Diethylmethylphosphonothioate，DEMPT)
活体试剂结果相较于仿真数据以确认二者之间的关系。
使用模拟物的高产量筛选藉由使用定制开发的反应区块装置而进行1。此装置具有可互换的温度控制区块，可容纳多达24个反应器或气相色谱药瓶。使用标准反应器程序，混合仿真物和本发明的组成物，终止反应并将此混合物使用气相色谱/质谱法(chromatography/mass spectrometry，GC-MS)检测以决定剩余未反应模拟物及/或模拟物反应产物的量。化学去污样品主要以适当地控制和标准运行于GC-MS，以允许未反应的原料和分解产物的定量。1(Tienes,B.M.;Thanavaro,A.;Kaiser,H.J.Screening Methodologies for Chemical WarfareAgent Decontaminants2006Denver Decon Science&Technology Conference,October31–November2,2006,Westminster,Colorado(Poster)).
更具体地，模拟物被添加至含有活性成分溶液的药瓶中。接着将药瓶在控制温度及持续搅拌下置于反应区块上。以适当溶液终止反应并简单地涡旋混合。接着加入氯仿以萃取所得混合物并再次涡旋药瓶。使用GC/MS分析氯仿层以决定剩余未反应模拟物及/或模拟物副产物的量。
藉由可维持固定反应温度于-32°C至50°C的高容量重新循环浴以提供适用于反应区块装置的温度控制。与反应区块连接的重新循环在所有实验中保持均匀的混合动力学。溶剂混合物的控制样品置放于药瓶中并在反应过程中被监测以确保适当的温度维持。
微生物诱发试验采用枯草芽孢杆菌孢子(B.subtilis spores)作为替代炭疽(anthrax)而进行。进行时间杀菌研究以评估最有希望的去污配方的微生物功效。
在温度极端-25°F/-32°C至120°F/49°C的宽广范围监测化学和微生物去污速率。
各种去污剂的测试显示，二氯异氰脲酸(dichloroisocyanuric acid，DCICA)最不受温度的影响。即使在-30°C下，DCICA在5分钟内达到100%去污DEMPT(一种VX模拟物)(参阅图3)。DCICA很快地溶解于本发明的极性溶剂中，提供在上述极端温度的可用性。此外，其为不可燃的、大致稳定和对环保无害的，以及通常以较低的成本取得。
化学及生物效能
活体化学试剂效能
进行初步筛选研究的模拟物的使用提供适用于探索项目的实验空间的较安全、较符合成本效益的方法。然而，对模拟物的去污剂的行为特性并不总是对活剂试剂的表现是可预测的。因此，需要活体试剂以验证模拟物的使用以及确认溶剂系统中的活性行为。在室温下完成NMR测试以便于试剂处理。与活体试剂及此测试型式温度控制于此温度极端是不可行的。然而，室温测试具有良好的校正以仿真用以校正于温度极端下的HD及VX反应的测试。
使用的配方如下：
配方(wt%)
Figure BDA00003074561900111
wt%是基于乙基乳酸盐、水、丙二醇及碳酸伸丙酯。DCICA的量是基于上述成分。
所有的溶剂成分以体积配制。3.5mL去离子水与3.0mL丙二醇及3.5mL乙基乳酸盐混合以得10mL的最终溶剂体积。二氯异氰脲酸钠使用为活性物。0.6克的活性物添加至10mL溶剂系统中并混合直至完全结合。或者-本发明的水性溶液，基于100重量份的溶液，包含35wt%的乙基乳酸盐、31wt%的丙二醇及34wt%的水的配方EM1001使用6重量份的二氯异氰脲酸钠而制备。基于100重量份的其它成分，包含30wt%的乙基乳酸盐、31wt%的丙二醇及29wt%的水以及10wt%的碳酸伸丙酯的配方EM1002使用6重量份的二氯异氰脲酸钠而制备。NMR试验藉由结合10μL的VX或HD(13C标定)及500μL的本发明(上述溶剂及活性物的溶液)于NMR管中而进行。进行五次管倒置以混合样品(EM1001)及试剂。使用600MHz仪器于给定时间量测样品。试剂及反应副产物藉由31P(VX)及13C(HD)监测。结果如图1所示，其中DCICA于25°C下完全去污HD和VX试剂。
CARC基材在效能的影响
为了关注水性去污溶液于耐化学试剂涂料(chemical agent resistantcoating，CARC)表面上的效能可能会降低，进行对苯基甲基硫醚(Thioanisole)，一种HD-试剂兴奋剂的效能研究。使用EM1001的结果显示暴露于去污剂五分钟后成功去污(图2)。处理后面板的目视观察并没有发现在CARC表面有任何明显的负面影响。
为了预测在低温下，即-30°C，化学武器试剂上的温度效应，进行EM1001对DEMPT(一种VX模拟物)的测试(图3)。在30、15及5分钟的时间可获得完全去污。此证明可在低于冰点的温度下去污化学武器试剂。
另一个时间杀菌研究已被完成以评估EM1001配方对非孢子生物的寒冷天气效能，并作为更多已知材料的效能的基准。在-3°C下测试黑霉菌(A.niger)(基准5.68)对照漂白剂及SporKlenz RTU(SK RTU)，一种过氧乙酸系杀孢子剂的消毒。图4所示之结果显示，此极端温度配方对此微生物相较于漂白剂或SK RTU更明显地有效。由于在五分钟内室温下的6对数下降值的微测试结果，未测试更高的温度。化学反应速率已经是非常高的，其仅会增加不到5分钟的反应时间。此外，温度极端的高端将提供所测试的微生物在不须化学物下不适宜居住的环境。
从上述例子中，该微生物，本发明的微生物、化学武器及生物恐怖试剂去污溶液可于约-30°F(-34°C)或约-25°F(-32°C)至约120°F(49°C)显著地去污或消除微生物。本发明的水性溶剂系统被证明可提供有利的优点及特性，如低粘度、低凝固点、不可燃、对环境无害的及其类似物。
增加枯草芽孢杆菌(B Subtilis)pH值的效应
如图5所示，本发明的去污水性溶液EM1001从约pH4至约pH10导致7对数下降值。相较之下，一种商业产品，即SporKlenz RTU，过氧乙酸系杀孢子剂(pH2-4)仅导致约1.0对数下降值。因此，本发明的溶液在约pH值从4.0至10通常是有效的，优选为pH6至约pH8。
已知的是，去污水性溶液中的乙基乳酸盐去活化氯。由于二氯异氰脲酸为一种氯系氧化化合物，其被认为乙基乳酸盐的使用会妨碍及禁止抗菌活性。加入不同量的乙基乳酸盐至10%的漂白剂溶液中，并将其结果显示于图6。
如图6所示，10%的漂白剂溶液对于枯草芽孢杆菌(B.Subtilis)可有效实现对数7.0下降。然而，当加入不同量的乙基乳酸盐，漂白剂溶液基本上呈现完全地不起作用。即使当漂白剂被添加到本发明中，即配方EM1001，仍呈现无害。然而，当使用申请人的包含图6所示成分量的去污水性溶液，约6的对数下降值可出人意料地达到。换句话说，乙基乳酸盐对二氯异氰脲酸的氯含量上没有产生任何影响。因此，意想不到的效果已经被证明。
为了实现本发明上述良好的特性，包括低凝固点、低蒸气压、不可燃性、低粘度、化合物兼容性以及对环境无害，须避免各种不利于特性的化合物，不利于特性的化合物包含：各种咪唑(imadazole)化合物；各种金属碳酸盐化合物；各种有机硅化合物，其为包含一个硅原子的化合物，如硅烷(silanes)、环状或直链硅氧烷(siloxanes)、各种硅酸盐(silicates)及其类似物；各种漂白剂；各种如具有6个碳原子和更高的高分子量乙二醇；以及各种乙二醇醚和各种乙二醇聚合物，如聚乙二醇和聚丙二醇。因此，考虑到一个封装系统或二个封装系统的每一封装的上述化合物的使用量是低的，基于100重量份的一种或多种极性溶剂及拟亲水性化合物，其通常是大约不到10重量份，优选小于约5重量份，更优选小于约2重量份，最优选为零，其为其中无化合物。也就是说，水性去污组成物基本上不含上述化合物。
举例来说，当咪唑(imadazole)化合物，例如的苯并咪唑(benzimidazole)(90mM)加入至本发明的去污溶液EM1001或EM1002中，其基本上抑制枯草芽孢杆菌(B.Subtilis)的任何对数杀菌，参阅图7。因此，由于会消耗杀孢子活性，各种咪唑化合物被排除在本发明。也就是说，本发明的各种去污剂水性溶液不含任何咪唑化合物或仅包含上述非常小的量。
金属碳酸盐例如碳酸钠被排除于本发明，因为使用EM1001已发现会降低杀死枯草芽孢杆菌(B.Subtilis)的量。因此，如果利用任何碳酸钠，其使用如上述非常小的量。
如前所述，各种排除的含硅化合物包括硅酸盐(silicates)或其盐类、硅烷(silanes)以及线性和环状聚硅氧烷(polysiloxanes)，因为它们经常添加滑移的组成物从而减少所用基材的粘附以及使水性去污组成物成分较不环保。
排除漂白剂，如各种过氧化氢漂白剂(hydrogen peroxide bleaches)、各种过硼酸盐漂白剂(perborate bleaches)，如过硼酸钠(sodium perborate)、各种焦磷酸盐漂白剂(pyrophosphate bleaches)，如焦磷酸钠(sodium pyrophosphate)；过碳酸钠(sodium percarbonate)；过氧化钠(sodium peroxide)；各种过硫酸盐漂白剂(persulfate bleaches)、各种过氯酸漂白剂(hyprochlorite bleaches)及其类似物，皆是在本发明的范畴中。本发明的溶液基本上不含上述成分，且若使用的话也仅是含有非常小的量。
被排除在本发明之外的其它化合物包括高级烷基乙二醇，即C6和更高，以及乙二醇醚，即含有6个或更多个碳原子或重复其官能基的醚类，以及聚乙二醇，如聚乙二醇和聚丙二醇。因此，本发明的水性去污组成物基本上不含上述乙二醇和乙二醇醚，且如果使用的话，其含有如上述非常少的量。
如上文所述，本发明的一个重要方面是使用高含量的极性溶剂，例如水和各种烷基乙二醇。即，基于极性溶剂及全部拟亲水性化合物的总重量，本发明的极性溶剂的总重量通常是至少约30%或至少约35%，优选至少约40%，更优选至少约60%。
虽然按照专利法规，已阐明最佳模式和优选实施例，本发明的范围并不局限于此，而是藉由所附权利要求的范围。

Claims (22)

1.一种极端温度水性去污溶液，其特征在于，包含：
二氯异氰脲酸或二溴异氰脲酸的金属盐；
一种水性溶剂系统，包含：含有水及一种或多种具有2个至约4个碳原子的烷基乙二醇的极性化合物；以及包含具有1个至约10个碳原子的烷基乳酸盐的一种或多种拟亲水性化合物，
其中，基于所述极性化合物及所述拟亲水性化合物的重量，所述极性化合物的量为约35%至约90%；
其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，所述二氯异氰脲酸或所述二溴异氰脲酸的所述金属盐的量为约1重量份至约10重量份；
其中，所述极端温度水性去污组合物基本上不含任一含有机硅化合物，以及
其中，所述极端温度水性去污组合物基本上不含任一漂白剂。
2.如权利要求1所述的极端温度水性去污溶液，其特征在于，所述金属盐为碱金属；
其中，所述烷基乳酸盐具有1个至约3个碳原子；
其中，基于所述水及所述烷基乙二醇的总量，所述水的量为约20%至约80%；
其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，任一所述含有机硅化合物的量为约5重量份；以及
其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，任一所述漂白剂的量为约5重量份或更少。
3.如权利要求2所述的极端温度水性去污溶液，其特征在于，所述烷基乙二醇为乙二醇或丙二醇，其中，基于所述极性化合物及所述拟亲水性化合物的重量，所述极性化合物的量为约40%至约80%，其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，所述二氯异氰脲酸或所述二溴异氰脲酸的所述盐的量为约2重量份至约9重量份。
4.如权利要求3所述的极端温度水性去污溶液，其特征在于，所述碱金属盐为钠或钾，其中，所述烷基乙二醇为丙二醇，其中，所述烷基乳酸盐为伸乙基乳酸盐，其中，基于所述水及所述烷基乙二醇的总量，所述水的量为约30%至约70%的重量；
其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，任一所述含有机硅化合物的量为约2重量份或更少；以及
其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，任一所述漂白剂的任一量为约2重量份或更少。
5.如权利要求4所述的极端温度水性去污溶液，其特征在于，基于所述极性化合物及所述拟亲水性化合物的总重量，所述极性化合物的量为约55%至约70%；以及
其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，所述二氯异氰脲酸或所述二溴异氰脲酸的量为约3.5重量份至约8重量份。
6.如权利要求1所述的极端温度水性去污溶液，其特征在于，在基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物中，还包含约2重量份至约20重量份的具有2个至约4个碳原子的烷基碳酸盐。
7.如权利要求4所述的极端温度水性去污溶液，其特征在于，在基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物中，还包含约4重量份至约17重量份的具有2个至约4个碳原子的烷基碳酸盐。
8.如权利要求1所述的极端温度水性去污溶液，其特征在于，所述水性去污溶液能够达到至少约5的微生物或生物恐怖试剂对数下降值。
9.如权利要求4所述的极端温度水性去污溶液，其特征在于，所述水性去污溶液能够达到至少约6的微生物或生物恐怖试剂对数下降值。
10.一种用以形成极端温度水性去污溶液的多个封装结构，其特征在于，包含：
一个第一封装结构，包含二氯异氰脲酸或二溴异氰脲酸的金属盐；以及
一个第二封装结构，包含：含有水及一种或多种具有2至约4个碳原子的烷基乙二醇的极性化合物的极性系统；以及包含具有1至约10个碳原子的烷基乳酸盐的一种或多种拟亲水性化合物；其中，基于所述极性化合物及所述拟亲水性化合物的总重量，所述极性化合物的量为约35%至约90%；
其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，所述二氯异氰脲酸或所述二溴异氰脲酸的所述金属盐在所述第一封装结构中的量为约1重量份至约10重量份；
其中，所述第一封装结构及所述第二封装结构基本上不含任一含有机硅化合物，以及
其中，所述第一封装结构及所述第二封装结构基本上不含任一漂白剂。
11.如权利要求10所述的极端温度水性去污溶液，其特征在于，所述金属盐为碱金属；
其中，所述烷基乳酸盐具有1个至约3个碳原子；
其中，基于所述水及所述烷基乙二醇的总量，所述水的量为约20%至约80%；
其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，任一所述含有机硅化合物的量为约5重量份；以及
其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，任一所述漂白剂的量为约5重量份或更少。
12.如权利要求11所述的极端温度水性去污溶液，其特征在于，所述烷基乙二醇为乙二醇或丙二醇，其中，基于所述极性化合物及所述拟亲水性化合物的总重量，所述极性化合物的量为约40%至约80%。
13.如权利要求12所述的极端温度水性去污溶液，其特征在于，所述碱金属盐为钠或钾，其中，所述烷基乙二醇为丙基乙二醇，其中，所述烷基乳酸盐为伸乙基乳酸盐，其中，基于所述水及所述烷基乙二醇的总量，所述水的量为约30%至约70%的重量；其中，基于所述极性化合物及所述拟亲水性化合物的总重量，所述极性化合物的量为约55%至约70%；
其中，基于所述极性化合物及所述拟亲水性化合物的总重量，所述二氯异氰脲酸或所述二溴异氰脲酸的量为约3.5重量份至约8重量份；
其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，任一所述含有机硅化合物的量为约2重量份或更少；以及
其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，任一所述漂白剂的任一量为约2重量份或更少。
14.如权利要求10所述的极端温度水性去污溶液，其特征在于，在基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物中，包含约2重量份至约20重量份的具有2个至约4个碳原子的烷基碳酸盐。
15.如权利要求10所述的极端温度水性去污溶液，其特征在于，所述水性去污溶液能够达到至少约5的微生物或生物恐怖试剂对数下降值。
16.一种用以形成极端温度水性去污溶液的方法，其特征在于，包含下列步骤：
提供二氯异氰脲酸或二溴异氰脲酸的金属盐；
提供一种水性溶剂系统，其包含含有水及一种或多种具有2至约4个碳原子的烷基乙二醇的极性化合物；
提供包含具有1至约10个碳原子的烷基乳酸盐的一种或多种拟亲水性化合物；
其中，基于所述极性化合物及所述拟亲水性化合物的重量，所述极性化合物的量为约35%至约90%；其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，所述二氯异氰脲酸或所述二溴异氰脲酸的所述金属盐的量为约1重量份至约10重量份；以及
混合所述二氯异氰脲酸或所述二溴异氰脲酸的所述金属盐、所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，并形成一水性去污溶液。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述金属盐为碱金属；
其中，所述烷基乳酸盐具有1至约3个碳原子；
其中，基于所述水及所述烷基乙二醇的重量，所述水的量为约20%至约80%。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述碱金属为钠或钾，其中，所述烷基乙二醇为乙二醇或丙二醇，其中，所述烷基乳酸盐为伸乙基乳酸盐，其中，基于所述水及所述烷基乙二醇的总量，所述水的量为约30%至约70%的重量；其中，基于所述极性化合物及所述拟亲水性化合物的总重量，所述极性化合物的量为约40%至约80%，且其中基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，所述二氯异氰脲酸或所述二溴异氰脲酸的所述金属盐的量为约2重量份至约9重量份；
其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，所述水性去污溶液包含约5重量份或更少的含有机硅化合物；以及
其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，所述水性去污溶液包含约5重量份或更少的漂白剂。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，基于所述极性化合物及所述拟亲水性化合物的总重量，所述极性化合物的量为约55%至约70%；以及
其中，基于100重量份的所述极性化合物及所述拟亲水性化合物，所述二氯异氰脲酸或所述二溴异氰脲酸的金属盐的量为约3.5重量份至约8重量份。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法包含将所述水性去污溶液应用于一种污染物。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法包含达到所述污染物的至少约5的对数下降值。
22.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法包含：形成多个封装结构，所述多个封装结构包含所述二氯异氰脲酸的所述金属盐或二溴异氰脲酸的所述金属盐的一个第一封装结构；以及形成一个第二封装结构，所述第二封装结构包含所述极性溶剂系统及所述一种或多种拟亲水性化合物。
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