CN109477291B - 涂料和涂布有该涂料的个人防护服产品 - Google Patents

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Abstract

描述了涂料和结合所述涂料的涂布的个人防护服产品。所述涂料包括聚合物组分；金属氧化物组分；和催化组分。所述催化组分包括为氧化反应的有效催化剂的金属氧化物或混合金属氧化物。所述涂布的个人防护服产品包括具有包括所述涂料的涂层的个人防护服基材。

Description

涂料和涂布有该涂料的个人防护服产品
本申请要求2016年6月7日提交的美国临时申请No.62/346,588的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
发明背景
住宅、工业和森林火灾产生的烟雾含有空气传播的(air-borne)致癌物和有毒的烟尘颗粒。一个主要的致癌问题是多环芳烃(PAH)，如苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[a]蒽、苯并[k]荧蒽、芴、蒽、荧蒽。这些是具有两个或更多个稠合芳环的化合物，仅含有碳和氢。它们是内分泌干扰以及致瘤物质。苯并(a)芘(BaP)是毒性最大的PAH之一。
当消防员暴露于火中时，PAH可在其制服表面上沉积。需要从制服中安全地除去这些化合物。
目前，通过洗涤除去PAH。然而，虽然这有效，但它也将其他衣服暴露于PAH，这是不期望的。
因此，需要在洗涤之前从衣物中除去和/或减少PAH，以减少或消除进一步暴露于PAH。
发明详述
总体而言，本发明涉及涂料及其应用。本发明的一个方面涉及涂料，其氧化多芳烃，诸如苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[a]蒽、苯并[k]荧蒽、芴、蒽、荧蒽及其组合。所述涂料包括三种组分：金属氧化物组分、催化组分和聚合物组分。
本发明的另一方面涉及所述涂料用于保护目的的用途。在一个实施方案中，它们可以用在衣服上，诸如消防员穿的服装装束(turnout clothing)，以防止环境中的有害物质。在另一个实施方案中，涂料用于健康护理应用，诸如伤口愈合、诊断方法或医疗装置。
当施用于防护服时，金属氧化物组分可以减少有害物质在衣物上的粘附。催化组分可以改变与衣物接触的材料，以使其危害较小。聚合物组分使金属氧化物组分和催化组分与衣服粘合，并且还降低了有害物质在衣服上的粘附性。
本发明的另一方面涉及一种组合物。所述组合物包括金属氧化物组分、催化组分和聚合物组分。
涂料的金属氧化物组分
在某些实施方案中，涂料的金属氧化物组分包括两亲化合物。众所周知，两亲化合物由亲水部分和疏水部分组成。所述化合物可包括任何合适的亲水部分和疏水部分。
在一个特定的实施方案中，两亲化合物描述于2015年4月7日授权的Lalgudi等人的美国专利No.9,000,203中，其通过引用并入本文。所述两亲化合物包括具有以下结构式的共价连接的离子部分：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中M=金属氧化物或二元金属氧化物，
A1选自表面能大于或等于25达因/厘米的化合物，
A2选自表面能大于或等于12达因/厘米的化合物，
A3选自具有多于一个反应性官能团的化合物，
x=NH2、NHR'或NR'2(R'=甲基、乙基、丙基或异丙基)，
y=COOH、SO3H或PO3H，和
R=H或卤素；和
其中A1-x、A2或A3-y中的一个可以被第二个O-R替换。在某些实施方案中，所述化合物包括所有的A1-x、A2和A3-y基团。
在以上显示的结构式中，A1可选自表面能大于或等于25达因/厘米，或25达因/厘米至40达因/厘米，或25达因/厘米至30达因/厘米的任何合适的化合物。在某些实施方案中，A1选自一种或多种反应性硅烷，其包括但不限于三甲氧基[3-(甲基氨基)-丙基]硅烷、(N,N-二甲基氨基丙基)-三甲氧基硅烷、(3-氨基丙基)-三乙氧基硅烷、N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-乙二胺、3-[双(2-羟乙基)-氨基]丙基-三乙氧基硅烷、氨基官能的聚(二甲基硅氧烷)、二乙氧基(3-缩水甘油氧基丙基)甲基硅烷、(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷和3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基异氰酸酯。
在结构式中，A2可选自表面能大于或等于12达因/厘米，或大于或等于12达因/厘米且小于或等于25达因/厘米的任何合适的化合物。在某些实施方案中，A2选自一种或多种反应性硅烷，其包括但不限于含有全氟烷基、聚硅氧烷和烃官能团的硅烷。
在结构式中，A3可选自具有多于一个反应性官能团的任何合适的化合物。在某些实施方案中，具有多于一个反应性官能团的化合物选自含羟基的羧酸和含羟基的磺酸。
M可为Si、Zr、Ti、Pt的氧化物或其混合物。
在另一个实施方案中，所述两亲化合物包括具有以下结构式的共价连接的离子部分：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中M=金属氧化物或二元金属氧化物，
A1选自表面能大于或等于25达因/厘米的化合物，
A2选自表面能大于或等于7达因/厘米的化合物，
x=NH2、NHR'或NR'2(R'=甲基、乙基、丙基或异丙基)，和
R=H或卤素；和
其中A1-x或A2中的一个可以被第二个O-R替换。在某些实施方案中，所述化合物包括A1-x和A2基团二者。
M和A1基团如上所述。
A2基团可选自表面能大于或等于7达因/厘米，或大于或等于7达因/厘米且小于或等于25达因/厘米，或大于或等于7达因/厘米且小于或等于17达因/厘米的任何合适的化合物。在某些实施方案中，A2选自一种或多种反应性硅烷，其包括但不限于含有全氟烷基、聚硅氧烷和烃官能团的硅烷。
涂层的金属氧化物组分的亲水部分可以是阴离子的、阳离子的、两性离子的和/或两性的。在一个特定的实施方案中，它是阳离子的。涂层的金属氧化物组分的疏水部分可为具有疏水性质的任何合适的化合物。在一个特定的实施方案中，它是全氟烷基化合物。
金属氧化物组分可通过任何合适的方法制备。制备离子化合物(即表面活性剂和离子交换树脂)的不同方法是众所周知的，并在以下专利中举例说明：美国专利号5,645,883、4,918,210和4,066,592。
在一个特定的实例中，金属氧化物组分通过含有阳离子亚单元的化合物的疏水改性制备。在另一个实例中，两亲化合物通过含有两性离子亚单元的化合物的疏水改性制备。在另一个实例中，修饰具有反应性官能团的阳离子化合物，以得到所述两亲化合物。例如，具有官能团的阳离子化合物可与官能衍生的含氟聚合物和/或聚(二甲基硅氧烷)反应，以得到两亲阳离子化合物。
金属氧化物可以一定的量包括在金属氧化物组分中，其量为约1%至约50%重量，或约1%至约45%重量，或约1%至约40%重量，或约1%重量至约30%重量，或约5%至约30%重量，或约5%至约25%重量，或约5%至约20%重量，或约8%至约20%重量。
涂料的催化组分
涂料的催化组分包含为氧化反应的有效催化剂的金属氧化物或混合金属氧化物。在某些实施方案中，金属氧化物是一种或多种以下金属的氧化物：铈、铯、锆、铬、钼、钨、镧、银、钒、锰、铁、钴、镍或铜。
金属氧化物可以处于任何合适的氧化态。例如，取决于特定的氧化物和条件，金属氧化物可以处于氧化态0、1、2、3或4。
涂料的催化组分可进一步包含金属氧化物的载体，诸如由二氧化硅、氧化铝、氧化锆、二氧化钛、粘土、碳或其混合物制成的载体。
在某些实施方案中，催化组分包含金属氧化物纳米颗粒，所述金属氧化物纳米颗粒的粒径大于1nm且小于200nm，并且在一些实施方案中，大于1nm且小于175nm，或大于1nm且小于150nm，或大于1nm且小于125nm，或大于1nm且小于100nm，或大于6nm且小于200nm，或大于6nm且小于175nm，或大于6nm且小于150nm，或大于6nm且小于125nm，或大于6nm且小于100nm。
在某些实施方案中，金属氧化物催化剂包括氧化铈(也称为“铈土(ceria)”)。金属铈非常具有反应性并且是强氧化剂，当与氧配体结合时稳定。当存在于氧化铈和其他化合物中时，铈以四价态(Ce4+，四价铈)和三价态(Ce3+，三价铈)存在。氧化铈(IV)具有结构式CeO2，氧化铈(III)具有结构式Ce2O3。
氧化铈可以以粉末的形式制造，或者以颗粒在液体载体或溶剂中的分散体或溶液的形式制造。例如，载体或溶剂可选自醇、醚、酯、酮、水、卤化溶剂、芳族溶剂或其混合物。可以针对不同的应用调节氧化铈颗粒的浓度。
以粉末形式或在分散体或溶液中的氧化铈颗粒通常具有纳米级范围的粒径。例如，氧化铈纳米颗粒的粒径可不大于200nm，不大于100nm，不大于75nm，不大于50nm，或不大于25nm。粒径可通过透射电子显微镜(TEM)或任何其他合适的方法测量。
许多制造商生产以各种粉末、分散体和溶液形式的氧化铈纳米颗粒。制造商包括例如Sigma-Aldrich、US Research Nanomaterials，Inc.和Meliorum Technologies。
在某些实施方案中，通过溶胶-凝胶法制备氧化铈纳米颗粒。在该方法中，将氧化铈的前体诸如铈醇盐溶解在液体溶剂中。取决于具体的方法，溶剂可以是水、有机液体或其他溶剂。可以将稳定剂(诸如氢氧化四甲基铵(TMAOH))加入到溶液中，以通过避免各个纳米颗粒的聚集而控制纳米颗粒的生长。溶液(“溶胶”)逐渐朝向形成含有液相和离散氧化铈纳米颗粒的固相二者的凝胶状双相系统(“凝胶”)发展。然后通过干燥过程(固化)除去液体，以回收纳米颗粒。例如，干燥过程可使用微波炉。
金属氧化物或混合金属氧化物可以一定的量包括在催化剂组分中，其量为约1%至约50%重量，或约1%至约45%重量，或约1%至约40%重量，或约1%至约30%重量，或约1%至约20%重量，或约5%至约20%重量，或约5%至约15%重量，或约5%至约15%重量，或约6%至约12%重量。
涂料的聚合物组分
在某些实施方案中，涂料的聚合物组分包括呈现疏水性并且含有至少一种能够螯合涂料的催化剂组分的活性官能团的聚合物。合适的疏水聚合物包括含氟聚合物、聚硅氧烷聚合物和聚丙烯酸酯，诸如衍生自全氟烷基丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯的那些、含有聚硅氧烷的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯、含有烃的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯和具有至少一个活性亚甲基的丙烯酸酯共聚单体。
用于涂层形成的聚合物组分的合适单体包括但不限于甲基丙烯酸2-(全氟烷基)乙酯(可从DuPont商购的ZonylTM)、丙烯酸1,1,1,3,3,3-六氟异丙酯、丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、丙烯酸2,2,3,3,3-五氟丙酯、丙烯酸2,2,3,3,4,4,4-七氟丁酯、丙烯酸2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11-二十氟十一烷酯、丙烯酸2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9-十六氟壬酯、丙烯酸2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-十二氟庚酯、丙烯酸2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊酯、丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯、丙烯酸2,2,3,4,4,4-六氟丁酯、甲基丙烯酸1,1,1,3,3,3-六氟异丙酯、甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、甲基丙烯酸2,2,3,3,3-五氟丙酯、甲基丙烯酸2,2,3,3,4,4,4-七氟丁酯、甲基丙烯酸2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊酯、甲基丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯封端的多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)、苯乙烯基-封端的POSS、聚(二甲基硅氧烷-共-二苯基硅氧烷)(二乙烯基封端的)、聚(二甲基硅氧烷)(乙烯基封端的)。
合适的非氟化单体诸如丙烯酸类单体、乙烯基酯单体或苯乙烯单体也可用作本文所述聚合方法中的共聚单体。它们可单独使用或与其他非氟化丙烯酸类单体组合使用。合适的非氟化丙烯酸类单体的实例包括但不限于丙烯酸和甲基丙烯酸的烯属不饱和可聚合的d-C8烷基酯。这些包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯和相应的甲基丙烯酸酯。
乙烯基酯单体的实例包括但不限于乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、2-乙基己酸乙烯酯、马来酸二丁酯、马来酸二辛酯、马来酸二异丙酯、富马酸二异丙酯、具有9-12个碳原子，并优选9-10个碳原子的支链烷烃羧酸(versatic acid)乙烯基酯，或其混合物。
苯乙烯类单体的实例包括但不限于苯乙烯、α-甲基苯乙烯和4-氯苄基苯乙烯。
合适的含有活性亚甲基的共聚单体包括但不限于乙酰乙酸2-(甲基丙烯酰氧基)乙酯和马来酸单-2-(甲基丙烯酰氧基)-乙酯。
使用本领域技术人员已知的自由基溶液或乳液聚合技术，使用无规共聚和/或嵌段共聚，可使上述单体和共聚单体聚合以形成疏水聚合物。所得到的疏水聚合物可以一定的量包括在聚合物组分中，其量为约1%至约99%重量，或约5%至约95%重量，或约10%至约90%重量，或约10%至约80%重量，或约10%至约70%重量，或约10%至约60%重量，或约10%至约50%重量，或约10%至约40%重量，或约15%至约40%重量，或约15%至约30%重量，或约20%至约30%重量。
在某些实施方案中，涂料的聚合物组分包括聚合物，所述聚合物可包括以下物质：1)具有基本上氟化的碳链结构的聚合物，该碳链结构任选地与基本上氟化的侧链连接。这些聚合物含有磺酸基团或磺酸基团的衍生物、羧酸基团或羧酸基团的衍生物、膦酸基团或膦酸基团的衍生物、磷酸基团或磷酸基团的衍生物和/或这些基团的混合物。全氟化聚合物包括分别从EI DuPont de Nemours、Asahi Glass KK和Asahi Chemical Industry商购的Nafion®、Flemion®和Aciplex®。2)含有芳环的全氟化或部分氟化聚合物，其已经用SO3H、PO2H2、PO3H2、CH2PO3H2、COOH、OSO3H、OPO2H2、OPO3H2官能化。还包括辐射或化学接枝的全氟化聚合物，其中全氟化碳链例如聚四氟乙烯(PTFE)、氟化的乙烯-丙烯(FEP)、四氟乙烯-乙烯(ETFE)共聚物、四氟乙烯-全氟烷氧基(PFA)共聚物、聚(氟乙烯)(PVF)和聚(偏二氟乙烯)(PVDF)在单体如苯乙烯存在下通过辐射或化学引发活化，所述单体可被官能化以含有离子交换基团。3)包括烃的非氟化聚合物，如苯乙烯-(乙烯-丁烯)-苯乙烯、苯乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和三元共聚物，其中苯乙烯组分用磺酸酯、磷酸和/或膦酸基团官能化。4)含氮聚合物，例如聚苯并咪唑烷基磺酸和聚苯并咪唑烷基或芳基膦酸酯。
在某些实施方案中，涂料的聚合物组分包括无毒、不易燃的全氟烷基链，其能够产生低于25达因/厘米，优选低于18达因/厘米，最优选低于12达因/厘米的低自由能表面。涂层可以通过防止致癌物或其他有害物质粘附于纺织品或其他基材表面而起作用。例如，致癌燃烧产物通常是对化合物如油基材料具有亲和力的有机化合物。防止致癌化合物粘附于经处理的纺织品的能力可来自施用的涂层的疏油性。涂层的疏油性越高，则化合物的排斥性越大。该排斥性保护涂布的织物以免致癌物粘附于表面。另外，通过掺入特定化合物如金属氧化物，更优选钛、锆、钒、锌、铁、铂、金、银、钯、锰和镁的氧化物，涂层可具有防止油在表面上聚合的能力，允许表面自清洁。
涂料
涂料的金属氧化物组分、催化组分和聚合物组分可以以任何合适的方式组合。例如，它们可以作为单独的层施用，以在基材上形成涂层。或者，可将所有三种组分混合在一起，然后作为涂料混合物施用。此外，聚合物组分可以与聚合物组分混合并施用，然后施用催化化合物。在另一种方法中，它们可以以这样的方式单独施用到基材上，使得它们在形成涂层时混合在一起。或者，催化组分和金属氧化物组分可以在聚合物内原位形成。
Lalgudi等人的上述美国专利No.8,883,935公开了通过各种混合方法将金属氧化物纳米颗粒引入到聚合物基质中。
催化组分和金属氧化物组分可以通过任何合适的方法在聚合物组分中分散，如通过使用高速和/或高剪切混合机。2015年4月7日授权的Lalgudi等人的美国专利No.9,000,203(通过引用并入本文)在实施例8中公开了使用Flaktek高剪切混合机通过在2800rpm下混合1分钟以将纳米颗粒分散在聚合物中。
2011年2月1日授权的Lalgudi等人的美国专利No.7,879,935(通过引用并入本文)公开了一种用于生产分散在聚合物中的金属氧化物纳米颗粒的方法。纳米颗粒可以在聚合物内原位形成。在某些实施方案中，该方法用于在粘合剂体系中配制涂层，以控制纳米颗粒的粒径(用于最佳催化剂效率)和对基材如织物的更持久的粘合。
2008年7月17日公开的Heintz等人的国际公开No.WO2008/085550 A2公开了一种用于产生涂层接枝到含有活性官能团的聚合物的纳米材料。涂层还可包括液体载体，其促进将涂层施用于基材表面。
可以通过任何合适的方法将涂料施用于基材。可以使用的各种涂布方法包括浸涂、喷涂、刷涂、辊涂和电喷涂。例如，它们可以通过在未固化的聚合物中浸涂基材和在催化组分和金属氧化物组分的溶液中浸涂基材来施用。在一个实施方案中，首先在未固化的聚合物中浸涂基材，然后在聚合物固化之前在氧化铈纳米颗粒溶液中浸涂。然后将聚合物固化，以形成双层涂层。
涂料也可以通过喷涂施用。例如，未固化的聚合物和催化剂溶液可以单独但同时喷涂到基材上，其方式使得当在基材上形成涂层时它们混合在一起。例如，它们可以通过单独的喷枪喷射到织物的表面上，并在表面上混合在一起。
在另一个实施方案中，金属氧化物组分和催化组分可以组合为相同化合物的各部分。例如，它们可以组合为提及涂料的金属氧化物组分时上述两亲化合物的各部分。如上述结构所示，“M”可以是二元金属氧化物。二元金属氧化物的一部分可以是金属氧化物催化剂如氧化铈。二元金属氧化物的另一部分可以是金属氧化物如硅。该结构的“A2”部分可以是烃、碳氟化合物或聚硅氧烷。该化合物的烃、碳氟化合物和聚硅氧烷部分具有疏水性，该疏水性可以降低有害物质在基材上的粘附性，而金属氧化物催化剂部分可以改变任何有害物质或与之反应，以使其危害较小。
在上述组合的化合物中，金属氧化物催化剂部分(提供催化作用)和附着于金属氧化物部分的疏水基团(提供抗粘附作用)可以在化合物中间隔足够的距离，使得它们不会掩盖彼此的作用。在某些实施方案中，这可以通过在结构中引入间隔基团来实现。例如，间隔基团可以是金属氧化物催化剂的前体，如金属醇盐，其与催化剂接枝。例如，间隔基团可以是异丙醇铈。在另一个实施方案中，间隔基团可以是任何合适类型的配体。
涂料可以具有中和致癌物、有毒烟灰颗粒或其他有害物质和/或防止致癌物、有毒烟灰颗粒、其他有害物质和水的粘附和/或脱落的能力。
在某些实施方案中，涂料与柔性纺织品基质相容。涂层可以具有涂布从棉到挤出织物的各种不同纺织品的能力。
在某些实施方案中，涂料对磨损和极端环境高度耐久，并且抗微生物生长。在某些实施方案中，涂层与织物或其他基材的表面共价键合。这使涂层能够不被洗掉或磨掉。在一个实例中，通过在涂布表面上使用擦洗技术来研究涂层的耐久性。将油基污渍的接触角与市售涂层和未涂布的对照物进行比较。使用ASTM D7490方法测量接触角，该方法是基材与所施用的材料之间的角度的量度。接触角越大，则施用的材料润湿表面越少。经处理基材的擦洗测试的结果表明，本发明的涂料最初具有最大的接触角，并且在600次循环后仍具有该最大的接触角。
在某些实施方案中，所施用的涂料具有高热稳定性(例如，在500℃下稳定)，以及使用ASTM E2180测试方法测定的对微生物生长的高抗性(例如，6 log减少)。抗微生物生长的能力对于涂层的寿命是重要的，因为微生物可以加速涂层的降解。
在某些实施方案中，涂料能够在保持超过五年的功效，而不需要处理或替换。例如，涂层可以在多达600次擦洗循环中证明有效，这比在五年周期期间60个月洗涤循环大一个数量级。
当涂料在基材上沉积时，沉积的涂层包括约25mg/平方英寸至约300mg/平方英寸，约50mg/平方英寸至约250mg/平方英寸，约75mg/平方英寸至约200mg/平方英寸，或约100mg/平方英寸至约150mg/平方英寸的聚合物组分；和约40mg/平方英寸至约200mg/平方英寸，或约50mg/平方英寸至约175mg/平方英寸，或约60mg/平方英寸至约150mg/平方英寸，或约70mg/平方英寸至约125mg/平方英寸，或约80mg/平方英寸至约100mg/平方英寸的金属氧化物组分；和约1mg/平方英寸至约25mg/平方英寸，或约1mg/平方英寸至约20mg/平方英寸，或约1mg/平方英寸至约15mg/平方英寸，或约3mg/平方英寸至约15mg/平方英寸，或约3mg/平方英寸至约10mg/平方英寸，或约5mg/平方英寸至约15mg/平方英寸，或约5mg/平方英寸至约10mg/平方英寸，或约5mg/平方英寸至约7mg/平方英寸的催化组分。
涂料的用途
本发明的涂料可具有许多不同的用途。例如，如上所述，涂层可用于保护目的，或者其可用于健康护理应用。
当涂料用于保护目的时，聚合物组分提供第一保护功能。例如，聚合物组分可作为抗粘连剂，以减少有害物质在衣服上的粘附。催化组分提供第二保护功能。例如，催化组分可以用于催化改性与涂层接触的材料，以使其危害较小。或者，聚合物组分和催化组分可具有另外的和/或其他功能。
涂料可以施用于许多不同类型的基材，以提供保护免受有害材料的影响。例如，可将涂层施用于纺织品或织物，用于不同的应用，如生产衣服。
施用于个人防护服的涂料
在某些实施方案中，将涂料施用于个人防护服的外表面，以保护穿着者免受环境中的有害物质的影响。防护服可包括例如由消防员和急救人员穿着的服装装束、防火服和防害套装。消防员的道岔服通常包括制服衬衫、制服裤子、夹克、裤子、手套、靴子、风帽和头盔的组合。执法部门、军队、清洁或维修服务、建筑业和其他人员也可能穿着防护服。
总部位于美国俄亥俄州代顿市的Lion Group，Inc.生产和销售广泛选择的高品质个人防护服和衣服。该公司还拥有多项相关的美国专利和专利申请。他们最近的一些专利包括：8,973,169；8,719,969；8,701,218；8,650,668；8,522,368；8,479,321；8,332,963；8,327,469；8,104,100；7,996,920；7,958,569；7,913,322；7,395,555和7,168,103。
2015年8月13日公布的Lion的美国专利申请No. 2015/0224349 A1将保护性服装通常定义为包括耐热、阻燃和耐磨的外壳，该外壳构造成穿戴在穿着者身体的至少一部分上。更具体地，如Lion专利申请中所述，图1说明消防员外套形式的保护性或危险性任务服装。涂层可包括具有左前面板、右前面板和后面板的主体部分。左前面板和右前面板可通过紧固件可释放地附接，如拉链、按扣、扣子、夹子、钩环紧固材料等。主体部分可以限定躯干腔，该躯干腔被成形并构造成在其中接收穿着者的躯干。该服装可包括一对袖套，该袖套连接到主体部分并从主体部分大致向外延伸，并成形，以在其中接收穿着者的手臂。
该服装在其厚度上可包括各种层，以向服装提供各种耐热、防潮和耐磨的品质，使得该服装可以用作保护性、危险性任务和/或消防员服装。例如，服装可包括外壳，位于外壳内部并与其相邻的水分阻挡层，位于水分阻挡层内部并与其相邻的热衬里或阻挡层，以及位于热阻挡层内部并与其相邻的内衬或面布。
外壳可以由多种材料制成或包括多种材料，包括耐火、耐热和耐磨材料，如芳族聚酰胺纤维和/或聚苯并咪唑纤维的紧密织物。可商购的芳族聚酰胺材料包括NOMEX和KEVLAR纤维(均为Wilmington，Del.的E.I. DuPont de Nemours＆Co.，Inc.的商标)，并且市售的聚苯并咪唑纤维包括PBI纤维(PBI Performance Fabrics，Charlotte，N.C.的商标)。因此，外壳可以是芳族聚酰胺材料、芳族聚酰胺材料的共混物、聚苯并咪唑材料、芳族聚酰胺和聚苯并咪唑材料的共混物，或其他合适的材料。外壳也可以由热稳定的有机聚合物材料制成，如由法国科尔马的Kermel SAS销售的KERMEL®材料。外壳可涂布有根据本发明的涂料以保护穿着者。
水分阻挡层和热阻挡层通常可以与外壳共同延伸，或者与外壳的外边缘略微向内间隔开(即，与袖套的外端、衣领和与服装的下边缘略微向内间隔开)，为整个服装提供水分和热保护。水分阻挡层可包括半透膜层和基材。
膜层通常可透过水蒸汽，但通常不透过液体水分。膜层可以由膨胀的聚四氟乙烯制成或包括膨胀的聚四氟乙烯，如GORE-TEX或CROSSTECH材料(二者都是Newark, Del.的WLGore＆Associates，Inc.的商标)、聚氨酯基材料、氯丁橡胶基材料、交联聚合物、聚酰胺或其他材料。膜层可具有微观开口，其允许湿气(例如水蒸气)通过，但阻止液体(如液态水)通过。膜层可以由微孔材料制成，所述微孔材料是亲水的、疏水的或介于其间。膜层也可以是整体的，并且可以通过分子扩散使湿气透过。膜层也可以是微孔和整体材料的组合(称为双组分水分阻挡层)，其中微孔或整体材料是层状或缠结的。
膜层可以粘合或粘附于阻燃和耐热材料的基材，为膜层提供结构和保护。基材可以是或包括类似于外壳的芳族聚酰胺纤维的芳族聚酰胺纤维，但可以更薄和重量更轻。基材可以是织造的、非织造的、水刺的基材或其他材料。膜层可以位于外壳和基材之间，或者基材可以位于外壳和膜层之间。
热阻挡层可以由几乎任何合适的阻燃材料制成，其提供足够的绝热。在一个实施方案中，热阻挡层可以包括相对厚(即约1/16英寸-3/16英寸之间)的毛絮、毡或针刺非织造松散或毛絮材料形式的松散材料层。松散材料可包括芳族聚酰胺纤维毛絮(如NOMEX毛絮)、芳族聚酰胺针刺材料、芳族聚酰胺非织造材料、芳族聚酰胺混纺针刺材料、芳族聚酰胺混纺毛絮材料、芳族聚酰胺混纺非织造材料、泡沫(开孔或闭孔)或其他合适的绝热材料。松散材料可以捕获空气并具有足够的蓬松度，为衣服提供耐热性。
松散材料可以绗缝成热阻挡层面布，该热阻挡层面布可以是轻质芳族聚酰胺材料的编织物。因此，可以认为单独的松散材料或松散材料与热阻挡层面布组合构成热阻挡层。热阻挡层松散材料可以位于外壳和热阻挡层面布之间，或者面布可以位于外壳和松散层之间。在一个实施方案中，热阻挡层(或整个衣服)可具有至少约20的热防护性能(“TPP”)，并且整个服装可具有至少约35的TPP。如果需要，可以用防水或斥水整理来处理热阻挡层。
面布可以是衣服的最内层，位于热阻挡层和水分阻挡层内。面布可为穿着者提供舒适的表面并保护热阻挡层和/或水分阻挡层免受磨耗和磨损。面布可以绗缝到相邻层(即在所说明的实施方案中的热阻挡层)。但是，面布是任选的，如果需要可以排除。另外，在某些情况下，衣服可能不必包括水分阻挡层和/或热阻挡层。
服装的每一层和服装整体可满足国家消防协会(“National Fire ProtectionAssociation，NFPA”)1971年关于保护性消防服装的标准(“Protective Clothing forStrucural Firefighting”)。该NFPA标准规定了耐热和阻燃性以及撕裂强度的各种最低要求。作为NFPA标准1971的替代或补充，该服装还可满足欧洲标准化委员会(EuropeanCommittee for Standardization)(也称为Comite Europeen de Normalization(“CEN”))设定的消防服装的欧洲规范(“EN”)标准。
根据需要，涂料可涂布在衣服的一层或多层上。涂层厚度通常在约10nm至约10微米的范围内。
通过涂料的催化组分对致癌物的改性
如上所述，PAH是住宅、工业和森林火灾产生的烟雾的主要致癌组分。
在某些实施方案中，涂料的催化组分可催化改性致癌物，以使其危害较小。例如，氧化铈通过催化氧化具有分解苯并(a)芘和其他致癌物的能力。据信氧化铈(IV)特别有效，其为较高氧化态的氧化铈。
涂层的催化组分的氧化态和浓度可以通过加入添加剂来控制，所述添加剂如柠檬酸、酒石酸、乙二胺四乙酸、精氨酸、N-乙酰半胱氨酸、DTPPH(二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸))、NTMP(次氮基三(亚甲基)膦酸)、HEDP(1-羟基乙烷-1,1-二膦酸)和次氮基三乙酸，使抗致癌物和其他有害物质的效果最大。通过调节pH和/或在非水溶剂如丙酮、甲乙酮、甲苯和/或己烷中制备催化剂组分，或通过改变其组成来调节涂层的聚合物组分的表面能，催化剂组分中的氧化铈与涂料的聚合物组分的相容性可以最大化。
在低温、无贵金属下，铈土对致癌物的改性
铈土(氧化铈)氧化烃的潜力已为人所知多年。然而，先前报道了铈土仅在相对高或中等温度(高于300℃)下有效地运行。
然而，已经发现含有粒径为200nm或更小的铈土纳米颗粒的涂料可以在低温或中等温度(例如，低于100℃，低于80℃，或约40℃至约60℃)下有效地氧化烃致癌物。
此外，先前报道了铈土需要与贵金属(如Pd、Pt或Rh)紧密接触，以有效地催化氧化烃。
然而，在本发明中，已经发现含有铈土纳米颗粒的涂料可以有效地氧化烃致癌物，而不需要存在贵金属。
虽然不打算受理论限制，但据信低于某些粒径的铈土纳米颗粒发生的平带效应(flat band effect)(或高表面氧空位浓度)可以使铈土纳米颗粒在低温下有效地催化氧化烃致癌物，而不需要贵金属。
涂料在健康护理应用中的用途
本发明的涂料也可用于健康护理应用。在一个实施方案中，涂料用于伤口愈合。通过背景技术，向伤口供应氧气可以通过许多有益效果加速伤口愈合。这些效果包括，例如，增加的抗菌活性，增加的细胞代谢和能量产生，以及新血管生长的增加的速率和质量。
由于氧气是挥发性的，因此通常难以直接向伤口供氧。然而，通过分解伤口附近的活性氧物质(“ROS”)，可以间接地向伤口供应氧气。 ROS的一个实例是过氧化氢。活性氧物质的分解引起氧气的释放。本发明涂料的催化组分，例如氧化铈，能够催化活性氧物质的分解，从而释放氧气。
通过供氧的伤口愈合可以以任何合适的方式完成。例如，2015年7月30日公开的国际公开号WO2015/112807公开了一种伤口敷料系统，其包含包裹物和易碎安瓿。包裹物配置成接触/围绕伤口部位并包括氧催化剂。安瓿包括氧前体。催化剂和前体配置成在组合时形成氧。类似的公开在2015年6月4日公布的WO2015/081,151和2015年7月30日公布的WO2015/112,810中。
在另一个实施方案中，涂料用于诊断方法。例如，涂料可用于涂布或包封用于检测和治疗癌症的示踪剂纳米颗粒。当涂料与癌细胞接触时，涂层的催化组分可引起细胞的催化氧化，从而降解或破坏它们。
在另一个实施方案中，将涂料涂布在医疗装置如导管上。
组合物
本发明的另一方面是一种组合物，所述组合物包含金属氧化物组分、催化组分和聚合物组分。这些组分可以混合在一起以形成组合物。各组分如上所述。用于组合物的溶剂包括但不限于水、异丙醇、丙酮、甲乙酮、甲苯、己烷和/或其组合。金属氧化物组分、催化组分和聚合物组分以一定的量包括在组合物中，使得当组合物在基材上沉积时，沉积的涂层将包括约25mg/平方英寸至约300mg/平方英寸，约50mg/平方英寸至约250mg/平方英寸，约75mg/平方英寸至约200mg/平方英寸，或约100mg/平方英寸至约150mg/平方英寸的聚合物组分；和约40mg/平方英寸至约200mg/平方英寸，或约50mg/平方英寸至约175mg/平方英寸，或约60mg/平方英寸至约150mg/平方英寸，或约70mg/平方英寸至约125mg/平方英寸，或约80mg/平方英寸至约100mg/平方英寸的金属氧化物组分；和约1mg/平方英寸至约25mg/平方英寸，或约1mg/平方英寸至约20mg/平方英寸，或约1mg/平方英寸至约15mg/平方英寸，或约3mg/平方英寸至约15mg/平方英寸，或约3mg/平方英寸至约10mg/平方英寸，或约5mg/平方英寸至约15mg/平方英寸，或约5mg/平方英寸至约10mg/平方英寸，或约5mg/平方英寸至约7mg/平方英寸的催化组分。
实施例
实施例1-金属氧化物组分的制备
通过加入8g氨基丙基三甲氧基硅烷(AMPTS Sigma＃281778)、8g(十三氟-1,1,2,2-四氢辛基)三乙氧基硅烷(Gelest SIT 8175.0)、40g异丙醇(IPA)和0.03克冰醋酸在一起，制备涂层的金属氧化物组分。将混合物搅拌过夜。溶液澄清，无色，固体约为28.6%。
2014年11月11日授权给Lalgudi等人的美国专利No.8,883,935(其通过参考并入本文)在实施例2和6中公开了合成涂层的金属氧化物组分的附加指南。
实施例2-催化剂组分的制备
将40g硝酸铵铈(IV)(Sigma＃C3654)溶解在100g去离子(DI)水中。一旦固体溶解，将超声波喇叭(超声仪=Misonix Sonicator 3000，喇叭=Misomx Inc. Model＃4，~1/4 -1/2”)放入铈溶液中。将溶液超声处理，然后加入24 ml四甲基氢氧化铵(TMAH，25%水溶液，Sigma＃331635)。一旦已加入所有TMAH，将溶液再超声处理8-10分钟。溶液为澄清的黄色/橙色溶液，pH约为1，固体含量约为7.5%
实施例3：涂布织物的程序
用160g异丙醇(IPA)稀释6g由实施例1得到的金属氧化物组分。使用Preval喷雾器将该溶液喷雾到Nomex®试验织物的6”×6”片上，将喷雾器保持在离织物约6”处。将喷雾器从左向右移动，然后从右向左移动，每次通过重叠约1/2”。一旦整个织物被涂布后，使用热风枪轻轻加热以除去IPA。热为触摸时温热(约40°C-45°C)。以左右运动的方式施加热量，并持续到织物干燥。将织物旋转90°，并再重复涂布步骤三次。干燥后，施用的涂料的量小于100mg。一旦织物用金属氧化物组分处理，以类似的方式施用由实施例2得到的催化剂组分，不同之处在于不使用热量除去水。溶液如制备时使用，无需进一步稀释。一旦沉积了所需的Ce负载，将织物在120℃的烘箱中固化1小时。
实施例4：催化活性的评价
将由实施例3得到的涂布织物切成几片(1英寸×1英寸)，并将300微升B(a)P放置在每个测试样品上。将测试样品保持在维持在25±3℃温度的室中。定期取出测试样品，并在环境条件下用10mL乙腈萃取5分钟。用Amberlyst A-36离子交换树脂处理提取物，以除去任何残留的铈。使用具有UV-VIS检测器的高效液相色谱(HPLC)分析提取的溶液中B(a)P的存在。将结果与未涂布的织物进行比较，如下表所示。涂布有涂料的织物在室温下在四周内使有毒B(a)P减少高于70%。
表：测试织物对抗有毒物质B(a)P的催化活性的评价
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具体实施方案
以下具体实施方案旨在用于说明的目的，而不是旨在限制说明书或权利要求的范围。
一个实施方案涉及一种涂料。1. 一种涂料，所述涂料包含：聚合物组分；金属氧化物组分；和催化组分，所述催化组分包含金属氧化物或混合金属氧化物，它是氧化反应的有效催化剂。2. 权利要求1的涂料，其中所述聚合物组分包含碳氟聚合物。3. 权利要求1-2中任一项的涂料，其中所述碳氟聚合物包括表面能大于或等于7达因/厘米的全氟烷基链。4.权利要求1-3中任一项的涂料，其中所述聚合物组分包含阳离子聚合物。5. 权利要求1-4中任一项的涂料，其中所述金属氧化物组分包含具有以下结构式的两亲化合物：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中M=金属氧化物或二元金属氧化物，
A1选自表面能大于或等于25达因/厘米的化合物，
A2选自表面能小于或等于12达因/厘米的化合物，
A3选自具有多于一个反应性官能团的化合物，
x=NH2、NHR'或NR'2(R'=甲基、乙基、丙基或异丙基)，
y=COOH、SO3H或PO3H，和
R=H或卤素；和
其中A1-x、A2或A3-y中的一个可以被第二个OR替换；
或
Figure DEST_PATH_IMAGE010
其中M=金属氧化物或二元金属氧化物，
A1选自表面能大于或等于25达因/厘米的化合物，
A2选自表面能大于或等于7达因/厘米的化合物，
x=NH2、NHR'或NR'2(R'=甲基、乙基、丙基或异丙基)，和
R=H或卤素；和
其中A1-x或A2中的一个可以被第二个O-R替换。6. 权利要求1-5中任一项的涂料，其中所述催化组分包含金属氧化物纳米颗粒。7. 权利要求1-6中任一项的涂料，其中所述催化组分包含氧化铈。8. 权利要求1-7中任一项的涂料，其中所述金属氧化物组分、所述催化组分和所述聚合物组分组合为在基材上的单独的层。9. 权利要求1-8中任一项的涂料，其中将所述金属氧化物组分和所述聚合物组分混合在一起并施用于基材，并且其中将所述催化组分单独施用于所述基材。10. 权利要求1-9中任一项的涂料，其中将所述催化组分和所述金属氧化物组分组合为相同化合物的各部分。11. 权利要求1-10中任一项的涂料，其中所述催化组分和所述金属氧化物组分通过化合物中的间隔基团分开。12. 权利要求1-11中任一项的涂料，其中所述涂料用于保护目的，所述聚合物组分提供第一保护功能且所述催化组分提供第二保护功能。13. 权利要求1-12中任一项的涂料，其中所述聚合物组分用作抗粘附材料以减少有害材料在基材上的粘附，并且所述催化组分用于催化改性与所述涂料接触的有害物质，以使所述有害物质的危害较小。14. 权利要求1-13中任一项的涂料，其中所述有害物质包括多环芳烃。15. 权利要求1-14中任一项的涂料，其中所述涂料作为涂层施用在个人防护服上。16. 权利要求1-15中任一项的涂料，其中所述催化组分包含粒径为200nm或更小的氧化铈纳米颗粒，并且其中所述催化组分在低于100°的温度下有效氧化多环芳烃。17. 权利要求1-16中任一项的涂料，其中所述催化组分包含粒径为200nm或更小的氧化铈纳米颗粒，并且其中所述催化组分有效氧化多环芳烃，而不需要存在贵金属。18.权利要求1-17中任一项的涂料，其中所述涂料用于健康护理应用。19. 权利要求1-18中任一项的涂料，其中所述健康护理应用是伤口愈合。20. 权利要求1-19中任一项的涂料，其中所述健康护理应用是用于治疗癌症的示踪剂纳米颗粒的涂层或包囊。21. 权利要求1-20中任一项的涂料，其中所述沉积的涂料包含25mg/平方英寸至300mg/平方英寸的所述聚合物组分，40mg/平方英寸至200mg/平方英寸的所述金属氧化物组分，以及1mg/平方英寸至25mg/平方英寸的所述催化组分。
另一个实施方案涉及涂布的个人防护服产品。22. 一种涂布的个人防护服产品，其包含：个人防护服基材；在所述个人防护服基材上的涂层，所述涂层包含涂料，所述涂料包含：聚合物组分；金属氧化物组分；和催化组分，所述催化组分包含为氧化反应的有效催化剂的金属氧化物或混合金属氧化物。23. 权利要求22的涂布的个人防护服产品，其中所述涂料包含100mg/平方英寸至150mg/平方英寸的所述聚合物组分，80mg/平方英寸至100mg/平方英寸的所述金属氧化物组分，以及5mg/平方英寸至7mg/平方英寸的所述催化组分。24. 权利要求22-23中任一项的涂布的个人防护服产品，其中所述聚合物组分包含碳氟聚合物。25. 权利要求22-24中任一项的涂布的个人防护服产品，其中所述金属氧化物组分包含具有以下结构式的两亲化合物：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
其中M=金属氧化物或二元金属氧化物，
A1选自表面能大于或等于25达因/厘米的化合物，
A2选自表面能小于或等于12达因/厘米的化合物，
A3选自具有多于一个反应性官能团的化合物，
x=NH2、NHR'或NR'2(R'=甲基、乙基、丙基或异丙基)，
y=COOH、SO3H或PO3H，和
R=H或卤素；和
其中A1-x、A2或A3-y中的一个可以被第二个OR替换；
或
Figure DEST_PATH_IMAGE014
其中M=金属氧化物或二元金属氧化物，
A1选自表面能大于或等于25达因/厘米的化合物，
A2选自表面能大于或等于7达因/厘米的化合物，
x=NH2、NHR'或NR'2(R'=甲基、乙基、丙基或异丙基)，和
R=H或卤素；和
其中A1-x或A2中的一个可以被第二个O-R替换。在某些实施方案中，所述组合物包括A1-x和A2基团二者。26. 权利要求22-25中任一项的涂布的个人防护服产品，其中所述催化组分包含氧化铈。27. 权利要求22-26中任一项的涂布的个人防护服产品，其中所述金属氧化物组分、所述催化组分和所述聚合物组分组合为在所述个人防护服基材上的单独的层。28. 权利要求22-27中任一项的涂布的个人防护服产品，其中将所述金属氧化物组分和所述聚合物组分混合在一起并施用于所述个人防护服基材，并且其中将所述催化组分单独施用于所述个人防护服基材。29. 权利要求22-28中任一项的涂布的个人防护服产品，其中所述聚合物组分用作抗粘附材料以减少有害材料在所述涂布的个人防护服基材上的粘附，并且所述催化组分用于催化改性与所述涂料接触的有害物质，以使所述有害物质的危害较小。30. 权利要求22-29中任一项的涂布的个人防护服产品，其中所述有害物质包括多环芳烃。31. 权利要求22-30中任一项的涂布的个人防护服产品，其中所述催化组分包含粒径为200nm或更小的氧化铈纳米颗粒，并且其中所述催化组分在低于100℃的温度下有效氧化多环芳烃。32. 权利要求22-31中任一项的涂料，其中所述催化组分包含粒径为200nm或更小的氧化铈纳米颗粒，并且其中所述催化组分有效氧化多环芳烃而不需要存在贵金属。
另一个实施方案是一种氧化烃致癌物的方法。33. 一种氧化烃致癌物的方法，所述方法包括：将权利要求1-21中任一项的涂料施用于基材；将所述基材上的所述涂料暴露于烃致癌物，其中所述涂料的所述催化组分氧化所述烃致癌物。34. 权利要求33的方法，其中所述催化组分包含粒径为200nm或更小的氧化铈纳米颗粒，并且其中所述催化组分在低于100℃的温度下有效氧化多环芳烃。35. 权利要求33-34中任一项的方法，其中所述催化组分包含粒径为200nm或更小的氧化铈纳米颗粒，并且其中所述催化组分有效氧化多环芳烃而不需要存在贵金属。36. 权利要求33-35中任一项的方法，其中所述沉积的涂层包含25mg/平方英寸至300mg/平方英寸的所述聚合物组分，40mg/平方英寸至200mg/平方英寸的所述金属氧化物组分，以及1mg/平方英寸至25mg/平方英寸的所述催化组分。
另一个实施方案是一种组合物。37. 一种组合物，所述组合物包含：聚合物组分；金属氧化物组分；和催化组分，所述催化组分包含为氧化反应的有效催化剂的金属氧化物或混合金属氧化物。38. 权利要求37的组合物，其中所述聚合物组分包含碳氟聚合物。39.权利要求37-38中任一项的组合物，其中所述碳氟聚合物包括表面能大于或等于7达因/厘米的全氟烷基链。40. 权利要求37-39中任一项的组合物，其中所述聚合物组分包含阳离子聚合物。41. 权利要求37-40中任一项的组合物，其中所述金属氧化物组分包含具有以下结构式的两亲化合物：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
其中M=金属氧化物或二元金属氧化物，
A1选自表面能大于或等于25达因/厘米的化合物，
A2选自表面能小于或等于12达因/厘米的化合物，
A3选自具有多于一个反应性官能团的化合物，
x=NH2、NHR'或NR'2(R'=甲基、乙基、丙基或异丙基)，
y=COOH、SO3H或PO3H，和
R=H或卤素；和
其中A1-x、A2或A3-y中的一个可以被第二个OR替换；
或
Figure DEST_PATH_IMAGE018
其中M=金属氧化物或二元金属氧化物，
A1选自表面能大于或等于25达因/厘米的化合物，
A2选自表面能大于或等于7达因/厘米的化合物，
x=NH2、NHR'或NR'2(R'=甲基、乙基、丙基或异丙基)，和
R=H或卤素；和
其中A1-x或A2中的一个可以被第二个O-R替换。42. 权利要求37-41中任一项的组合物，其中所述催化组分包含金属氧化物纳米颗粒。43. 权利要求37-42中任一项的组合物，其中所述催化组分包含氧化铈。44. 权利要求37-43中任一项的组合物，其中将所述催化组分和所述金属氧化物组分组合为相同化合物的各部分。45. 权利要求37-44中任一项的组合物，其中所述催化组分和所述聚合物组分通过化合物中的间隔基团分开。46. 权利要求37-45中任一项的组合物，其中所述组合物用于保护目的，所述聚合物组分提供第一保护功能且所述催化组分提供第二保护功能。47. 权利要求37-46中任一项的组合物，其中所述聚合物组分用作抗粘附材料以减少有害物质在基材上的粘附，并且所述催化组分用于催化改性与所述组合物接触的有害物质，以使所述有害物质危害较小。48. 权利要求37-47中任一项的组合物，其中所述有害物质包括多环芳烃。49. 权利要求37-48中任一项的组合物，其中所述组合物作为个人防护服上的涂层施用。50. 权利要求37-49中任一项的组合物，其中所述催化组分包含粒径为200nm或更小的氧化铈纳米颗粒，并且其中所述催化组分在低于100℃的温度下有效氧化多环芳烃。51. 权利要求37-50中任一项的组合物，其中所述催化组分包含粒径为200nm或更小的氧化铈纳米颗粒，并且其中所述催化组分有效氧化多环芳烃而不需要存在贵金属。52. 权利要求37-51中任一项的组合物，其中所述组合物用于健康护理应用。53. 权利要求37-52中任一项的组合物，其中所述健康护理应用是伤口愈合。54. 权利要求37-53中任一项的组合物，其中所述健康护理应用是用于治疗癌症的示踪剂纳米颗粒的涂层或包囊。55. 权利要求37-54中任一项的组合物，其中所述组合物包含25mg/平方英寸至300mg/平方英寸的所述聚合物组分，40mg/平方英寸至200mg/平方英寸的所述金属氧化物组分，以及1mg/平方英寸至25mg/平方英寸的所述催化组分。
“约”是指在该值的10%以内，或5%以内，或1%以内。
尽管在本发明的前述详细描述中已经呈现了至少一个示例性实施方案，但是应当理解，存在大量的变型。还应当理解，一个示例性实施方案或多个示例性实施方案仅是举例，并不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实现本发明的示例性实施方案的便利路线图。应当理解，在不偏离如所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以对示例性实施方案中描述的要素的功能和排列进行各种改变。

Claims (13)

1.一种涂料，所述涂料包含：
聚合物组分，该聚合物组分包括含氟聚合物、聚硅氧烷聚合物或聚丙烯酸酯，该聚丙烯酸酯用作抗粘附材料以减少多环芳烃在基材上的粘附；
金属氧化物组分，该金属氧化物组分包含具有以下结构式的两亲化合物：
Figure 540783DEST_PATH_IMAGE001
其中M=金属氧化物或二元金属氧化物，
A1选自表面能大于或等于25达因/厘米的化合物，
A2选自表面能小于或等于12达因/厘米的化合物，
A3选自具有多于一个反应性官能团的化合物，
x=NH2、NHR'或NR'2，R'=甲基、乙基、丙基或异丙基，
y=COOH、SO3H或PO3H，和
R=H或卤素；和
其中A1-x、A2或A3-y中的一个可以被第二个O-R替换；
或者
Figure 989082DEST_PATH_IMAGE002
其中M=金属氧化物或二元金属氧化物，
A1选自表面能大于或等于25达因/厘米的化合物，
A2选自表面能大于或等于7达因/厘米的化合物，
x=NH2、NHR'或NR'2，R'=甲基、乙基、丙基或异丙基，和
R=H或卤素；和
其中A1-x或A2中的一个可以被第二个O-R替换；和
催化组分，所述催化组分包含金属氧化物纳米颗粒或混合金属氧化物纳米颗粒，其是用于多环芳烃的氧化反应的有效催化剂。
2.权利要求1的涂料，其中所述聚合物组分包含碳氟聚合物。
3.权利要求1或2的涂料，其中所述催化组分包含金属氧化物纳米颗粒。
4.权利要求1或2的涂料，其中所述金属氧化物组分、所述催化组分和所述聚合物组分组合为在基材上的单独的层。
5.权利要求1或2的涂料，其中将所述金属氧化物组分和所述聚合物组分混合在一起并施用于基材，并且其中将所述催化组分单独施用于基材。
6.权利要求1或2的涂料，其中所述涂料用于保护目的，所述聚合物组分提供第一保护功能且所述催化组分提供第二保护功能。
7.权利要求1或2的涂料，其中所述聚合物组分用作抗粘附材料以减少多环芳烃在基材上的粘附，并且所述催化组分用于催化改性与所述涂料接触的多环芳烃，以使多环芳烃的危害较小。
8.权利要求1或2的涂料，其中所述催化组分包含粒径为200nm或更小的氧化铈纳米颗粒，并且其中所述催化组分在低于100℃的温度下有效氧化多环芳烃。
9.权利要求1或2的涂料，其中所述催化组分包含粒径为200nm或更小的氧化铈纳米颗粒，并且其中所述催化组分有效氧化多环芳烃而不需要存在贵金属。
10.权利要求1或2的涂料，其中所述涂料包含25mg/平方英寸至300mg/平方英寸的所述聚合物组分，40mg/平方英寸至200mg/平方英寸的所述金属氧化物组分，以及1mg/平方英寸至25mg/平方英寸的所述催化组分。
11.权利要求1或2的涂料，其中所述聚合物组分包含碳氟聚合物，所述碳氟聚合物包括表面能大于或等于7达因/厘米的全氟烷基链，所述催化组分包含氧化铈纳米颗粒，并且其中所述金属氧化物组分包含具有以下结构式的两亲化合物：
Figure 299978DEST_PATH_IMAGE003
其中M=金属氧化物或二元金属氧化物，
A1选自表面能大于或等于25达因/厘米的化合物，
A2选自表面能大于或等于7达因/厘米的化合物，
x=NH2、NHR'或NR'2，R'=甲基、乙基、丙基或异丙基，和
R=H或卤素；和
其中A1-x或A2中的一个可以被第二个O-R替换。
12.一种涂布的个人防护服产品，其包含：
个人防护服基材；
在所述个人防护服基材上的涂层，所述涂层包含权利要求1-11中任一项的涂料。
13.一种氧化烃致癌物的方法，所述方法包括：
将权利要求1-11中任一项的涂料施用于基材；
将基材上的涂料暴露于烃致癌物，其中涂料的催化组分氧化烃致癌物，所述催化组分包含金属氧化物纳米颗粒，所述金属氧化物纳米颗粒的粒径大于1nm且小于200nm。
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