CN1106150C - 稳定的杀微生物制剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了含有3-异噻唑酮化合物、氯酸盐或高氯酸盐、铜盐和水的杀微生物剂组合物。也公开了防止或减少3-异噻唑酮组合物中沉淀生成的方法。
Description
本发明涉及杀微生物剂的稳定化。本发明特别是涉及3-异噻唑酮提浓组合物的改进的稳定化作用。
杀微生物剂在商业上用来防止各种各样场所的微生物的生长，例如冷却塔，金属加工流体系统，涂料和化妆品。较重要的杀微生物剂种类之一是3-异噻唑酮类。很多3-异噻唑酮获得了商业上的成功，因为它们在很多不同的条件下和在各种各样场所都能非常有效地防止微生物的生长。最重要的3-异噻唑酮是5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮，2-甲基-3-异噻唑酮及其混合物。
尽管3-异噻唑酮类是非常有效的杀微生物剂，但是它们在一些条件下是不稳定的。没有一种稳定剂的存在，则很多3-异噻唑酮类化学降解而失去其杀微生物效能。已经进行了很多研究来稳定3-异噻唑酮类。
通常情况下，稳定3-异噻唑酮提浓物的化合物并不稳定化3-异噻唑酮的稀溶液。稳定3-异噻唑酮提浓物和稀溶液两者的化合物例如硝酸镁，以大为不同的量起稳定化作用。稳定3-异噻唑酮稀溶液比稳定3-异噻唑酮提浓物需要更多的硝酸镁；对于稀溶液需要23％重量，相比之下，对于提浓物需要12-16％重量。因为一般通过稀释3-异噻唑酮提浓物来制备稀溶液，则附加的稳定剂的需要导致费用增大和增加操作。
一般的5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮以3∶1混合的3-异噻唑酮产品含有1-25％重量的3-异噻唑酮混合物和相似量的稳定剂。5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮以3∶1混合的提浓组合物一般含有大约5-35重量％的3-异噻唑酮化合物，并且需要大约10-25％重量的稳定剂，例如硝酸镁。5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮的3∶1混合物的稀溶液含有大约0.5-5％重量的3-异噻唑酮化合物。
已知各种3-异噻唑酮提浓物的稳定剂。这些已知的稳定化了的3-异噻唑酮稀溶液的缺点在于，它具有高的金属盐含量或具有有限的稳定性。当向一种胶乳制剂中加入用一种金属盐稳定的一种3-异噻唑酮时，高金属盐含量会使胶乳凝结。US 5145502(Lashen等)，这里引作参考，公开了用一种金属溴酸盐对3-异噻唑酮提浓物的稳定化。这些组合物的问题在于贮存时所有没被卤化的异噻唑酮类都被溴化了，导致3-异噻唑酮类有限的稳定性。该专利也说明了氯酸盐和高氯酸盐不稳定3-异噻唑酮类。而且，该专利没有提出3-异噻唑酮组合物储存时生成沉淀这一问题。
尽管使用稳定剂使3-异噻唑酮产品在相当长的时间内保持其杀微生物效能，但是不明显损失3-异噻唑酮类可能会产生其它问题，例如储存时生成沉淀。沉淀的存在不影响3-异噻唑酮类的效能；但是沉淀的存在会使该产品的使用者见到不希望的外观。很明显，从商业的角度出发优选获得不形成沉淀的产品。
因此一直需要当被稀释生成稀溶液时不需要额外的稳定剂、但仍然保持稳定且没有沉淀的、稳定化了的3-异噻唑酮提浓组合物。
现在发现，3-异噻唑酮提浓组合物可以被以少量铜盐形式的铜离子的存在下的氯酸盐或高氯酸盐有效地稳定化，而且避免了盐冲击干扰、3-异噻唑酮类有限的稳定性、及储存时生成沉淀这些问题。
本发明涉及一种稳定的杀微生物剂组合物，其含有：(a)以组合物重量计为5-35重量％的水溶性3-异噻唑酮；(b)以组合物重量计为0.2-20重量％的氯酸盐或高氯酸盐；(c)以组合物重量计为0.01-3重量％的、以铜盐形式存在的铜离子；和(d)水；其中(b)与(c)的重量比是6∶1-200∶1；该组合物没有沉淀。
本发明还涉及一种稳定杀微生物剂组合物的方法，包括下面步骤：向含有以组合物重量计为5-35重量％的水溶性3-异噻唑酮化合物和水的3-异噻唑酮组合物中，加入以组合物重量计为0.2-20重量％的氯酸盐或高氯酸盐和以组合物重量计为0.01-3重量％的以铜盐形式存在的铜离子，其中氯酸盐或高氯酸盐与铜盐的重量比是6∶1-200∶1。
本发明还涉及一种控制或抑制微生物在某一场所生长的方法，包括向该场所引入上述一种组合物。
除了另有明确指出外，本说明书中使用的下面术语应该具有下面的意义。
术语“杀微生物剂”指一种能控制或抑制微生物在某一场所生长的化合物。术语“微生物”包括但不限于真菌，细菌和藻类。术语“场所”指微生物污染的工业系统或产品。
本说明书使用了下面的缩写：HPLC＝高效液相色谱；C＝摄氏度；ppm＝每百万份中的份数；g＝克；DI＝去离子的；mL＝毫升；及wt％＝重量百分比。
除非另有说明，所有的量是重量百分比，并且所有重量百分比范围首尾包括在内。所有比例是重量比，并且所有比例范围首尾包括在内。
任何水溶性3-异噻唑酮化合物在本发明组合物中是适用的。水溶性3-异噻唑酮化合物是水溶解度大于1000ppm的那些化合物。合适的3-异噻唑酮化合物包括但不限于：5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮；2-甲基-3-异噻唑酮；2-乙基-3-异噻唑酮；5-氯-2-乙基-3-异噻唑酮；4，5-二氯-2-甲基-3-异噻唑酮；及其混合物。优选的3-异噻唑酮类是5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮，或者是单一成分或者是混合物。当使用5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮混合物时，5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮与2-甲基-3-异噻唑酮的重量比一般是99∶1-1∶99，优选10∶1-3∶1。
用于本发明组合物的水溶性3-异噻唑酮化合物的量是5-35重量％，以组合物重量计。优选3-异噻唑酮化合物的量是5-25重量％；更优选10-25重量％。
在本发明组合物中可以使用任何水溶性氯酸盐或高氯酸盐。合适的氯酸盐或高氯酸盐包括但不限于：氯酸钠，氯酸钾，高氯酸钠，和高氯酸钾。优选氯酸钠和氯酸钾。在本发明组合物中，可以有利地使用多于一种的氯酸盐或高氯酸盐。
在本发明组合物中使用的氯酸盐或高氯酸盐的量是0.2-20重量％，以组合物重量计。优选的氯酸盐或高氯酸盐的量是1-10重量％，更优选2-8重量％。氯酸盐或高氯酸盐一般可以商购，例如由Aldrich ChemicalCompany(Milwaukee，Wisconsin)购得，并且可以不用进一步纯化即可使用。
很多种铜盐是本领域公知的。有足够的水溶性以提供铜离子在溶液中的期望的水平的任何铜盐可以在本发明组合物中使用。合适的例子包括但不限于：硫酸铜，醋酸铜，氯化铜，溴化铜，氯酸铜，高氯酸铜，亚硝酸铜和硝酸铜。优选硫酸铜和硝酸铜。这些铜盐一般可以商购，例如由Pfalz和Bauer(Waterbury，Connecticut)购得，并且可以不用进一步纯化即可使用。也可以使用铜盐混合物。
用于本发明组合物中的铜盐的量是0.01-3重量％，优选0.05-2重量％；更优选0.1-1.5重量％，以组合物重量为计。
氯酸盐或高氯酸盐与铜盐的重量比一般是6∶1-200∶1，优选20∶1-100∶1，更优选25∶1-50∶1。
本发明特别有用的组合物包含5-25重量％水溶性3-异噻唑酮，它选自5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮，及其混合物；1-10重量％氯酸钠或氯酸钾；0.05-8重量％铜盐形式的铜离子；和水。上面使用的所有百分比以组合物重量计。
制备本发明组合物时，不能直接向单独的3-异噻唑酮中加入氯酸盐或高氯酸盐。而是，3-异噻唑酮、氯酸盐或高氯酸盐、铜盐、和水可以以任何顺序混合。本发明组合物优选通过向3-异噻唑酮、铜盐、和水的混合物中加入氯酸盐或高氯酸盐来制备。
本发明组合物的优点在于，它们即使在55℃下储存12星期后也不生成可见的沉淀。即使通过稀释含有3-异噻唑酮化合物、氯酸盐或高氯酸盐、铜盐形式的铜离子，和水的本发明3-异噻唑酮提浓物而制备的稀溶液，其不只是对化学降解稳定，而且也在储存时不形成沉淀。根据本发明制备的稀溶液不需要额外的稳定剂，因此降低了消耗并减少了与已知的3-异噻唑酮提浓物相关的另外操作。本发明的另一个优点是，3-异噻唑酮提浓物当加入到胶乳中时不引起凝结。
本发明组合物可以通过向受微生物侵染的场所之上、之中或之处引入杀微生物有效量的本发明组合物来用于抑制微生物的生长。合适的场所包括但不限于：冷却塔；空气净化器；锅炉；矿物泥浆；废水处理；装饰性喷泉；反渗透过滤；超滤；压舱水；蒸发冷凝器；热交换器；纸浆和纸加工液；塑料；乳液和分散液；漆；胶乳；涂料，例如清漆；结构件产品，例如胶粘水泥，堵塞物，和密封剂；建筑粘合剂，例如陶瓷粘合剂，地毯背衬粘合剂，和层压板粘合剂；工业和消费者用粘合剂；照相化学品；印刷流体；家用产品，例如浴室消毒剂或灭菌剂，化妆品和厕卫用品；香波；肥皂；洗涤剂；工业消毒剂或清洁剂，例如冷消毒剂，硬表面消毒剂；地板抛光剂；洗衣房喷淋水；；金属加工液；传送设备润滑剂；水力系统用流体；皮革和皮革制品；纺织原料；和纺织品；木材和木制品，例如胶合板，废纸制成的纸板，踏板，层合板，定向的浅滩栈桥，硬板和颗粒板；石油加工液；燃料；油田用流体，例如注入水，压裂液，和钻探泥浆；农业助剂防腐剂；表面活性剂防腐剂；医药装置；诊断试剂防腐剂；食品防腐剂，例如塑料或纸质食品包装；游泳池和spas。优选的场所是冷却塔；空气净化器；锅炉；矿物泥浆；废水处理；装饰性喷泉；反渗透过滤；超滤；压舱水；蒸发冷凝器；热交换器；纸浆和纸加工液；塑料；乳液和分散液；漆；胶乳；涂料和金属加工液。
适于抑制或控制微生物生长的3-异噻唑酮化合物的量是本领域公知的，并且取决于要保护的场所。适于抑制或控制微生物生长的3-异噻唑酮杀微生物剂的量，取决于要保护的场所，一般是0.05-5000ppm。优选使用0.1-2500ppm。例如，象冷却塔或纸浆和纸加工液这样的场所需要0.1-100ppm的3-异噻唑酮杀微生物剂来抑制微生物的生长。在冷却塔或纸浆和纸加工液中，优选使用0.1-50ppm。其它场所，例如结构件产品，油田用流体或乳液，需要0.5-5000ppm的3-异噻唑酮杀微生物剂来抑制微生物的生长，而象消毒剂或杀菌剂这样的场所需要最多5000ppm。
本领域公知，通过与一种或几种其它抗微生物剂结合，可以提高抗微生物剂的性能。因此，其它已知的抗微生物剂可以有利地与本发明组合物混合。
下面的实施例进一步详细说明本发明的各个方面，但不是为了在任何方面限制本发明的范围。在下面的实施例中，当在55℃下储存2星期后仍保持了至少85％3-异噻唑酮类的话，则样品被认为是稳定的。
实施例1
根据表1制备两个3-异噻唑酮提浓物样品。使用的3-异噻唑酮类是5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮(“CMI”)和2-甲基-3-异噻唑酮(“MI”)的大约3∶1的混合物。通过将3-异噻唑酮和水混合后加入任何稳定剂来制备样品。表1中各成分的量以重量％计。样品在55℃烘箱中储存，并通过HPLC测定1和2星期储存期后保留的CMI百分比。结果见表2。
表1
| 样品 | CMI+MI | 水 | 硫酸铜(重量％) | 氯酸钠(重量％) |
| 对比 | 15 | 81.0 | -- | 4.0 |
| A | 15 | 80.9 | 0.1 | 4.0 |
表2
| 样品 | 1星期 | 2星期 |
| 对比 | 0 | 0 |
| A | 98 | 96 |
上面的数据清楚地表明，铜离子和氯酸盐结合比只有铜离子时提供给3-异噻唑酮提浓物更大的稳定性。
实施例2
在制备样品并且在55℃储存的不同时间后，目测根据实施例1制备的样品的沉淀情况，结果见表3。
表3
| 样品 | 0天 | 5天 | 90天 |
| 对比 | -*- | + | + |
| A | - | - | - |
*“-”＝不存在沉淀；“+”＝存在沉淀
上面的数据清楚地表明，低含量的铜离子和氯酸盐的混合物提供了没有沉淀的3-异噻唑酮提浓组合物。
实施例3(对比)
该实施例证明，单独的铜离子作为3-异噻唑酮提浓物的稳定剂的效果。通过向30ml玻璃螺丝帽管形瓶中加入0.59g硫酸铜(64％无水)，8.17gDI水和1.24g 3-异噻唑酮(如一种5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮的3∶1的混合物)来制备样品。将管形瓶盖上盖子，摇荡，并在40℃烘箱中储存。该样品含有12重量％3-异噻唑酮和1.5重量％(15000ppm)铜离子。通过HPLC测定1和2星期储存期后样品中保留的5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮(“CMI”)的百分比。结果见表4。
表4
| 样品 | 铜离子(重量％) | 1星期 | 2星期 |
| 对比 | 1.5 | 16 | 1 |
上面的数据清楚地表明，单一的铜离子不稳定3-异噻唑酮提浓物。
Claims (10)
1.一种稳定的杀微生物剂组合物，其包括：
(a)以组合物重量计为5-35重量％的一种水溶性3-异噻唑酮；
(b)以组合物重量计为0.2-20重量％的一种氯酸盐或高氯酸盐；
(c)以组合物重量计为0.01-3重量％的一种铜盐形式的铜离子；和
(d)水；
其中(b)对(c)的重量比是6∶1-200∶1；该组合物没有沉淀。
2.权利要求1的组合物，其中3-异噻唑酮选自：5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮；2-甲基-3-异噻唑酮；2-乙基-3-异噻唑酮；5-氯-2-乙基-3-异噻唑酮；4，5-二氯-2-甲基-3-异噻唑酮；及其混合物。
3.权利要求1的组合物，其中氯酸盐或高氯酸盐选自：氯酸钠，氯酸钾，高氯酸钠，和高氯酸钾。
4.权利要求1的组合物，其中铜盐选自硫酸铜，醋酸铜，氯化铜，溴化铜，氯酸铜，高氯酸铜，亚硝酸铜和硝酸铜。
5.权利要求1的组合物，其中3-异噻唑酮选自：5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮；2-甲基-3-异噻唑酮；及其混合物。
6.一种制备稳定杀微生物剂组合物的方法，包括下面步骤：向含有以组合物重量计5-35重量％水的溶性3-异噻唑酮化合物和水的3-异噻唑酮组合物中加入以组合物重量计为0.2-20重量％的氯酸盐或高氯酸盐和以组合物重量计为0.01-3重量％铜盐形式的铜离子，其中氯酸盐或高氯酸盐与铜盐的重量比是6∶1-200∶1。
7.权利要求6的方法，其中铜盐选自硫酸铜，醋酸铜，氯化铜，溴化铜，氯酸铜，高氯酸铜，亚硝酸铜和硝酸铜。
8.权利要求6的方法，其中氧化剂选自：氯酸钠，氯酸钾，高氯酸钠，和高氯酸钾。
9.一种控制或抑制微生物在某一场所生长的方法，包括向所述场所引入权利要求1的组合物。
10.权利要求9的方法，其中所述场所选自冷却塔；空气净化器；锅炉；矿物泥浆；废水处理；装饰性喷泉；反渗透过滤；超滤；压舱水；蒸发冷凝器；热交换器；纸浆和纸加工液；塑料；乳液和分散液；漆；胶乳；涂料和金属加工液。
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