CN111315221A - 抗微生物地板涂层及制剂 - Google Patents

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Abstract

提供了一种抗微生物地板涂层，其包括：包含聚合材料的基质；以及包含控释剂的多个第二相颗粒，所述控释剂包含多个抗微生物铜离子。聚合材料包括环氧类和丙烯酸类，并且所述多个第二相颗粒分布在基质内。进一步地，涂层的外表面展现出根据改良的EPA铜测试方案，金黄色葡萄球菌的浓度具有至少2个对数减少。进一步地，控释剂可包含可相分离的玻璃。

Description

抗微生物地板涂层及制剂
相关申请的交叉参考
本申请根据35 U.S.C.§119要求2017年11月1日提交的系列号为62/579,931的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。
背景技术
本公开一般涉及抗微生物地板涂层及制剂。更具体地，本文所述的各个实施方式涉及具有聚合材料和抗微生物铜离子的抗微生物地板涂层和制剂。
地板涂层和地板漆对于美观以及下方的混凝土、木材和其他铺地材料的耐磨损性是重要的。这些地板涂层和漆可能易于受微生物(例如，细菌、真菌、病毒等)的污染，特别是当相比于其他表面(例如，墙壁)上使用的涂层和漆时。然而，地板涂层和漆还需要展现出比其他表面(例如，墙壁)上使用的涂层和漆更高的耐久性和耐磨损性。
虽然目前在市场上的少数地板涂层号称具有抗微生物性质，但是根据美国环境保护署(“EPA”)规定的严格抗微生物标准，这些涂层均不能显示出抗微生物效力。相反，认为这些常规抗微生物涂层表现出的抗微生物性能通过测试方案(例如日本工业标准JISZ2801测试)来判断，其提供的是在湿润条件下的抗微生物接触。具体地，这些方案促使涂层中的抗微生物剂与湿润或潮湿的测试表面上的微生物之间相互作用并持续24小时。相较之下，来自EPA的抗微生物测试方案显著更严格并且更符合现实，因为它们要求“干燥”的测试表面以及在2小时内的更快的杀灭。
因此，需要提供耐磨损性以及在“湿润”测试条件下的抗微生物效力的抗微生物地板涂层和制剂。所需的抗微生物效力的程度可包括显示出金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)的浓度有2个对数减少，这根据源自美国环境保护署的方案的测试程序(“改良的EPA铜测试方案”)来确定。由于金黄色葡萄球菌是改良的EPA铜测试方案需证明杀灭的其中一种关键细菌，因此金黄色葡萄球菌的杀灭可以被认为是对大范围的其他细菌(例如，大肠杆菌(Eschecheria coli)、绿脓杆菌(Pseudomonasaeruginosa)和产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes))有效力的合理证据。
发明内容
本公开的第1方面涉及一种抗微生物地板涂层，其包括：包含聚合物材料的基质；以及包含控释剂的多个第二相颗粒，所述控释剂包含多个抗微生物铜离子。聚合材料包括环氧类和丙烯酸类，并且所述多个第二相颗粒分布在基质内。进一步地，涂层的外表面展现出根据改良的EPA铜测试方案，金黄色葡萄球菌的浓度有至少2个对数减少。在实施方式中，涂层的外表面展现出根据改良的EPA铜测试方案，金黄色葡萄球菌的浓度具有至少3个对数减少。
在第1方面的实施方式中，控释剂可进一步包括可相分离的玻璃。地板涂层还可包括一种或多种颜料。所述多个抗微生物铜离子在涂层中可以为约2重量％或更小的浓度。
在这些地板涂层的一些实施方式中，可相分离的玻璃可包含B2O3、P2O5和R2O中的至少一种，并且所述多个抗微生物离子是包含多个Cu+离子的赤铜矿。所述可相分离的玻璃还可包括：约40至约70摩尔％的SiO2，约0至约20摩尔％的Al2O3，约10至约50摩尔％的含Cu氧化物，约0至约15摩尔％的CaO，约0至约15摩尔％的MgO，约0至约25摩尔％的P2O5，约0至约25摩尔％的B2O3，约0至约20摩尔％的K2O，约0至约5摩尔％的ZnO，约0至约20摩尔％的Na2O，约0至约5摩尔％的Fe2O3，以及任选的成核剂，包括TiO2和ZrO2中的任何一种或两种，其中，含Cu氧化物的量大于Al2O3的量。
在这些地板涂层的另一些实施方式中，聚合材料源自不混合的单组分环氧丙烯酸类地板漆。所述可相分离的玻璃可包括：约45摩尔％的SiO2、约35摩尔％的CuO、约7.5摩尔％的K2O、约7.5摩尔％的B2O3和约5摩尔％的P2O5。另外，环氧类可源自环氧前体，其包括二丙二醇单甲醚、二丙二醇丁氧基醚和乙二醇中的一种或多种，所述丙烯酸类可包括苯乙烯丙烯酸类聚合物，并且所述基质还可包括霞石正长岩。
本公开的另一个方面涉及一种抗微生物地板涂层制剂，其包括环氧类；丙烯酸类聚合物；水性介质；以及包含控释剂的多个第二相颗粒，所述控释剂包含多个抗微生物铜离子。另外，所述多个第二相颗粒的浓度为每加仑制剂约25g至每加仑制剂约150g。在实施方式中，所述多个第二相颗粒的浓度为每加仑制剂约50g至每加仑制剂约125g。在该方面的另外的实施方式中，当水性介质干燥后，所述制剂的外表面展现出根据改良的EPA铜测试方案，金黄色葡萄球菌的浓度减少至少2log。
根据这些制剂的方面，控释剂可进一步包括可相分离的玻璃。地板涂层制剂还可包括一种或多种颜料。
在这些地板涂层制剂的一些实施方式中，可相分离的玻璃可包含B2O3、P2O5和R2O中的至少一种，并且所述多个抗微生物离子是包含多个Cu+离子的赤铜矿。所述可相分离的玻璃还可包括：约40至约70摩尔％的SiO2，约0至约20摩尔％的Al2O3，约10至约50摩尔％的含Cu氧化物，约0至约15摩尔％的CaO，约0至约15摩尔％的MgO，约0至约25摩尔％的P2O5，约0至约25摩尔％的B2O3，约0至约20摩尔％的K2O，约0至约5摩尔％的ZnO，约0至约20摩尔％的Na2O，约0至约5摩尔％的Fe2O3，以及任选的成核剂，包括TiO2和ZrO2中的任何一种或两种，其中，含Cu氧化物的量大于Al2O3的量。
在这些地板涂层制剂的另一些实施方式中，环氧类、丙烯酸类聚合物和水性介质源自不混合的单组分环氧丙烯酸类地板漆。所述可相分离的玻璃可包括：约45摩尔％的SiO2、约35摩尔％的CuO、约7.5摩尔％的K2O、约7.5摩尔％的B2O3和约5摩尔％的P2O5。另外，环氧类可源自环氧前体，其包括二丙二醇单甲醚、二丙二醇丁氧基醚和乙二醇中的一种或多种，所述丙烯酸类可包括苯乙烯丙烯酸类聚合物，并且所述基质还可包括霞石正长岩。
在以下的具体实施方式中给出了其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述的各个实施方式而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的具体实施方式都仅仅是示例性的，并且旨在提供用于理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。
附图说明
图1是根据本公开的一个方面所述的一种抗微生物地板涂层的透视示意图。
图1A是图1描绘的抗微生物地板涂层的外表面的平面图。
图2是描绘了具有可相分离的含铜玻璃的比较用双组分环氧类地板漆的抗微生物效力的条形图，这根据改良的EPA铜测试方式测试。
图3根据本公开的方面，描绘了具有可相分离的含铜玻璃的单组分环氧/丙烯酸类地板漆的抗微生物效力的条形图，这根据改良的EPA铜测试方式测试。
具体实施方式
下面将详细说明各个实施方式，这些实施方式的实例在附图中示出。
本公开的方面一般涉及抗微生物地板涂层及制剂。更具体地，本文所述的各个实施方式涉及具有聚合材料以及抗微生物铜离子的抗微生物地板涂层和制剂，所述聚合材料包括环氧类和丙烯酸类。在优选的实施方式中，聚合材料源自不混合的单组分环氧丙烯酸类地板漆。这些抗微生物地板涂层具有指示地板涂层的高耐久性和抗微生物效力的出人意料的组合，所述抗微生物效力根据改良的EPA铜测试方式将杀灭>99％的人类病原体。本文公开的地板涂层和地板涂层制剂的抗微生物性质包括抗病毒和/或抗菌性质。如本文所用的术语“抗微生物”意为材料或材料表面将杀灭或抑制细菌、病毒和/或真菌的生长。如本文所用的术语不意味着材料或材料表面将杀灭或抑制所述家庭内的所有微生物种类的生长，而是其将杀灭或抑制来自所述家庭的一种或多种微生物种类的生长。
如本文所用，术语“对数减少”意为-log(Ca/C0)，其中Ca＝抗微生物表面的菌落形成单位(CFU)数，并且C0＝非抗微生物表面的对照表面的菌落形成单位(CFU)。例如，“3log”减少等于约99.9％的细菌、病毒和/或真菌被杀灭。
参考图1，其以示例性的示意形式提供了抗微生物地板涂层100。涂层100包括基质10，其包括聚合材料。在实施方式中，聚合材料包含环氧类和丙烯酸类。涂层100还包括多个第二相颗粒20。颗粒20包括控释剂，并且所述控释剂包括多个抗微生物铜离子。在实施方式中，控释剂还包括可相分离的玻璃，所述可相分离的玻璃包括含铜抗微生物剂。另外，所述多个颗粒20可以第二相体积分数分布在基质10中。还如图1所示，涂层100限定了外表面40，其包括基质10的暴露部分和多个第二相颗粒20。图1A的平面图也示出了外表面40的暴露部分。在某些实施方式中，涂层100的其他外表面30也可包括这种暴露部分。
注意，涂层100在图1中以自立形式示出，即，没有其下方的基材(例如，木地板、混凝土地板等)。因此，应将涂层100设想成被放置在铺地基材的上方(例如，通过涂覆方法)。另外，图1所示的涂层100的矩形性质仅是在用于清楚地描绘涂层的特征的意义上的样式，实际的涂层100仍然可以具有典型地板涂层类似的各种缺少锐利直角边缘的形式。因此，涂层100的其他外表面30相对于外表面40的暴露部分可以为各种取向。
再次参考图1，至少在一些方面中，涂层100的外表面40的暴露部分可含有一定百分比的第二相颗粒20，它们是暴露的，并且其部分表面在周围基质10之外。在某些实施方式中，所述多个第二相颗粒20的暴露部分可被分布在基质10的暴露部分内，并且第二相面积分数与第二相体积分数相差在±25％以内。也就是说，在这些实施方式中，外表面40的暴露部分拥有与抗微生物地板涂层100的本体大致相同或相似的第二相颗粒百分比。
如之前所阐述的，抗微生物地板涂层100的第二相颗粒20包括控释剂，其可以包括具有含铜抗微生物剂的可相分离的玻璃。用于颗粒20的可相分离的玻璃见述于2015年2月16日提交的美国专利申请第14/623,077号，现授权为美国专利第9,622,483号，所述文献的与可相分离的玻璃相关的突出部分通过引用纳入本公开中。在一个或多个实施方式中，用于第二相颗粒20的可相分离的玻璃包括Cu物质。在一个或多个替代性实施方式中，Cu物质可以包括Cu1+、Cu0和/或Cu2+。Cu物质的组合总量可以为约10重量％或更多。然而，如下文将更具体论述的，Cu2+的量被最小化或减少，以使得抗微生物玻璃基本上不含Cu2+。Cu1+离子可以存在于抗微生物玻璃的表面和/或本体之上或之中。在一些实施方式中，Cu1+离子存在于抗微生物玻璃的玻璃网络和/或玻璃基质中。如果Cu1+离子存在于玻璃网络中，则Cu1+离子与玻璃网络中的原子原子键合。如果Cu1+离子存在于玻璃基质中，则Cu1+离子可以分散在玻璃基质中的Cu1+晶体的形式存在。在一些实施方式中，Cu1+晶体包括赤铜矿(Cu2O)。在这样的实施方式中，如果存在Cu1+晶体，则所述材料可以被称为抗微生物玻璃陶瓷，这是旨在表示具有晶体的特定类型的玻璃，所述晶体可以经受或者可以不经受传统的陶瓷化工艺，通过该传统的陶瓷化工艺，在玻璃中引入和/或产生了一个或多个结晶相。如果Cu1+离子以非结晶形式存在，则所述材料可以被称为抗微生物玻璃。在一些实施方式中，在本文所述的抗微生物玻璃中存在Cu1+晶体以及不与晶体缔合的Cu1+离子二者。
在另外的实施方式中，第二相颗粒20可包括其他控释剂(即，除可相分离的玻璃之外的控释剂)，其包括含铜抗微生物剂。这些其他控释剂可包括但不限于无机物质，例如沸石，有机物质，例如胶束和两亲化合物，水凝胶，笼状化合物，例如环糊精，其他封装聚合物，以及杂型/纳米颗粒物质，例如核-壳颗粒(例如赤铜矿核-二氧化硅壳)。另外，在一些实施方式中，控释剂可包括可相分离的玻璃和这些其他控释剂中的任何一种或多种。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个方面中，用于第二相颗粒20的抗微生物玻璃可以由某种组合物形成，以摩尔百分比计，所述组合物可包括：约40至约70的SiO2，约0至约20的Al2O3，约10至约30的含铜氧化物，约0至约15的CaO，约0至约15的MgO，约0至约25的P2O5，约0至约25的B2O3，约0至约20的K2O，约0至约5的ZnO，约0至约20的Na2O和/或约0至约5的Fe2O3。在这样的实施方式中，含铜氧化物的量大于Al2O3的量。在一些实施方式中，所述组合物可以包含R2O的含量，其中，R可以包括K、Na、Li、Rb、Cs及其组合。
根据抗微生物地板涂层100的另一个方面，作为控释剂或者是控释剂的部分的可相分离的玻璃可包含B2O3、P2O5和R2O中的至少一种，并且所述多个抗微生物离子是包含多个Cu+离子的赤铜矿。所述可相分离的玻璃还可包括：约40至约70摩尔％的SiO2，约0至约20摩尔％的Al2O3，约10至约50摩尔％的含Cu氧化物，约0至约15摩尔％的CaO，约0至约15摩尔％的MgO，约0至约25摩尔％的P2O5，约0至约25摩尔％的B2O3，约0至约20摩尔％的K2O，约0至约5摩尔％的ZnO，约0至约20摩尔％的Na2O，约0至约5摩尔％的Fe2O3，以及任选的成核剂，包括TiO2和ZrO2中的任何一种或两种，其中，含Cu氧化物的量大于Al2O3的量。根据一个优选的实施方式，所述可相分离的玻璃可包括：约45摩尔％的SiO2、约35摩尔％的CuO、约7.5摩尔％的K2O、约7.5摩尔％的B2O3和约5摩尔％的P2O5(“Cu-玻璃”或“Cu玻璃”)。
在本文所述的组合物的实施方式中，SiO2用作主要的玻璃形成氧化物。组合物中存在的SiO2的量应足以提供玻璃并且所述玻璃展现出适于其在抗微生物地板涂层100中使用或应用的必要的化学耐久性。可以对SiO2的上限进行选择，以控制本文所述的组合物的熔化温度。例如，过量的SiO2可将200泊时的熔化温度驱使到高温，在该高温下，例如可出现小气泡之类的缺陷，或者在加工期间和得到的玻璃中可产生小气泡之类的缺陷。另外，与大多数氧化物相比，SiO2降低了通过所得玻璃的离子交换过程产生的压缩应力。换言之，由具有过量SiO2的组合物所形成的玻璃可能不可离子交换到与由不具有过量SiO2的组合物所形成的玻璃相同的程度。附加或替代性地，根据一个或多个实施方式，存在于组合物中的SiO2可增加所得玻璃的断裂性质之前的塑性变形。由本文所述的组合物形成的玻璃中的增加的SiO2含量还可以增加玻璃的压痕断裂阈值。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个方面中，作为可相分离的玻璃形式的控释剂的组合物包括的SiO2的量以摩尔百分比计在以下范围内：约40至约70、约40至约69、约40至约68、约40至约67、约40至约66、约40至约65、约40至约64、约40至约63、约40至约62、约40至约61、约40至约60、约41至约70、约42至约70、约43至约70、约44至约70、约45至约70、约46至约70、约47至约70、约48至约70、约49至约70、约50至约70、约41至约69、约42至约68、约43至约67、约44至约66、约45至约65、约46至约64、约47至约63、约48至约62、约49至约61、约50至约60，以及其间的所有范围和子范围。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个方面中，作为可相分离的玻璃形式的控释剂的组合物包括的Al2O3的量以摩尔百分比计在以下范围内：约0至约20、约0至约19、约0至约18、约0至约17、约0至约16、约0至约15、约0至约14、约0至约13、约0至约12、约0至约11、约0至约10、约0至约9、约0至约8、约0至约7、约0至约6、约0至约5、约0至约4、约0至约3、约0至约2、约0至约1、约0.1至约1、约0.2至约1、约0.3至约1、约0.4至约1、约0.5至约1、约0至约0.5、约0至约0.4、约0至约0.3、约0至约0.2、约0至约0.1，以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，所述组合物基本上不含Al2O3。如本文所用的，关于组合物和/或所得玻璃的组分的短语“基本上不含”意为在初始配料或后续的后处理(例如，离子交换工艺)期间不向组合物主动或有意添加，但是可作为杂质存在的组分。例如，当一种组分以小于约0.01摩尔％的量存在时，组合物、玻璃可以被描述为基本上不含该组分。
当用作第二相颗粒20的控释剂时，可以调整Al2O3的量以用作玻璃形成氧化物和/或控制可相分离的玻璃内的熔融组合物的粘度。不囿于理论，认为当组合物中的碱金属氧化物(R2O)的浓度等于或大于Al2O3的浓度时，发现铝离子与用作电荷平衡剂的碱金属离子呈四面体配位。该四面体配位显著地增强了由所述组合物形成的玻璃的各种后处理(例如离子交换工艺)。二价阳离子氧化物(RO)也可将四面体铝电荷平衡到各种程度。尽管例如钙、锌、锶以及钡之类的元素的特征相当于两个碱金属离子，但是镁离子的高场强使它们无法完全使四面体配位中的铝电荷平衡，导致形成五配位和六配位形式的铝。一般地，Al2O3在可离子交换组合物和强化玻璃中起到重要作用，因为其能够形成牢固的网络骨架(即，高应变点)，同时允许碱金属离子具有相对较快的扩散率。然而，当Al2O3的浓度过高时，所述组合物可能展现出较低的液相线粘度，因此，可以将Al2O3浓度控制在合理的范围内。另外，如下文更详细描述的，已经发现，过量Al2O3促进Cu2+离子而不是期望的Cu1+离子的形成。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个方面中，当用作第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃的组合物包括含铜氧化物，以摩尔百分比计，其量在以下范围内：约10至约50、约10至约49、约10至约48、约10至约47、约10至约46、约10至约45、约10至约44、约10至约43、约10至约42、约10至约41、约10至约40、约10至约39、约10至约38、约10至约37、约10至约36、约10至约35、约10至约34、约10至约33、约10至约32、约10至约31、约10至约30、约10至约29、约10至约28、约10至约27、约10至约26、约10至约25、约10至约24、约10至约23、约10至约22、约10至约21、约10至约20、约11至约50、约12至约50、约13至约50、约14至约50、约15至约50、约16至约50、约17至约50、约18至约50、约19至约50、约20至约50、约10至约30、约11至约29、约12至约28、约13至约27、约14至约26、约15至约25、约16至约24、约17至约23、约18至约22、约19至约21以及其间的所有范围和子范围。在一个或多个具体的实施方式中，所述组合物中存在的含铜氧化物的量可以为约20摩尔％、约25摩尔％、约30摩尔％或约35摩尔％。含铜氧化物可以包括CuO、Cu2O和/或其组合。另外，在抗微生物地板涂层100的一些实施方式中，控释剂中的抗微生物铜离子在涂层中的浓度可以为约2重量％或更少，例如约2重量％、约1.9重量％、约1.8重量％、约1.7重量％、约1.6重量％、约1.5重量％、约1.4重量％、约1.3重量％、约1.2重量％、约1.1重量％、约1.0重量％、约0.9重量％、约0.8重量％、约0.7重量％、约0.6重量％、约0.5重量％、约0.4重量％、约0.3重量％、约0.2重量％、约0.1重量％，以及这些数值之间的所有浓度。
组合物中的含铜氧化物形成存在于所得玻璃中的Cu1+离子。铜可以以各种形式存在于组合物和/或包含所述组合物的玻璃中，包括Cu0、Cu1+和Cu2+。Cu0或Cu1+形式的铜提供了抗微生物活性。然而，形成并保持抗微生物铜的这些价态是困难的，并且通常在已知的组合物中，形成的是Cu2+离子而非所需的Cu0或Cu1+离子。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个方面中，当用作第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃中的含铜氧化物的量大于组合物中的Al2O3的量。不囿于理论，认为组合物中的含铜氧化物和Al2O3的大约相等的量得到黑铜矿(CuO)而非赤铜矿(Cu2O)的形成。黑铜矿的存在降低了Cu1+的量而有利于Cu2+，并因此导致抗微生物活性降低。另外，当含铜氧化物的量约等于Al2O3的量时，铝优选四配位，并且组合物和所得玻璃中的铜仍为Cu2+形式以使电荷保持平衡。如果含铜氧化物的量超过Al2O3的量，则认为至少一部分的铜自由地保持在Cu1+态而非Cu2+态，因此，Cu1+离子的存在增加。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个方面中，当用作第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃的一个或多个实施方式的组合物包括P2O5，以摩尔百分比计，其量在以下范围内：约0至约25、约0至约22、约0至约20、约0至约18、约0至约16、约0至约15、约0至约14、约0至约13、约0至约12、约0至约11、约0至约10、约0至约9、约0至约8、约0至约7、约0至约6、约0至约5、约0至约4、约0至约3、约0至约2、约0至约1、约0.1至约1、约0.2至约1、约0.3至约1、约0.4至约1、约0.5至约1、约0至约0.5、约0至约0.4、约0至约0.3、约0至约0.2、约0至约0.1，以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，所述组合物包含约10摩尔％或约5摩尔％的P2O5，或者替代性地，可以基本上不含P2O5。
在一个或多个实施方式中，当用作抗微生物地板涂层100的第二相颗粒20的控释剂时，P2O5形成了可相分离的玻璃中的至少部分的耐久性较低相或可降解相。玻璃的可降解相与抗微生物活性之间的关系在本文会更加详细地论述。在一个或多个实施方式中，可以调整P2O5的量以控制成形期间组合物和/或玻璃的结晶。例如，当将P2O5的量限制到约5摩尔％或更小，或者甚至10摩尔％或更小时，可使结晶最小化或者将结晶控制到均匀。然而，在一些实施方式中，组合物和/或玻璃的结晶量或均匀性可能不是考虑因素，因此，用于组合物中的P2O5的量可以大于10摩尔％。
在一个或多个实施方式中，可基于用作抗微生物地板涂层100的第二相颗粒20的控释剂的可相分离的玻璃的所需耐损坏性来调整组合物中的P2O5的量，尽管P2O5倾向于在玻璃中形成耐久性较低相或可降解相。不囿于理论，相对于SiO2，P2O5可降低熔化粘度。在一些情况中，P2O5被认为有助于抑制锆石分解粘度(即，锆石分解形成ZrO2时的粘度)，并且关于这一点，其比SiO2更有效。当玻璃通过离子交换工艺得到化学强化时，当与有时表征为网络形成剂的其他组分(例如，SiO2和/或B2O3)相比时，P2O5可提高扩散率并减少离子交换时间。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个方面中，当用作第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃的一个或多个实施方式的组合物包括B2O3，以摩尔百分比计，其量在以下范围内：约0至约25、约0至约22、约0至约20、约0至约18、约0至约16、约0至约15、约0至约14、约0至约13、约0至约12、约0至约11、约0至约10、约0至约9、约0至约8、约0至约7、约0至约6、约0至约5、约0至约4、约0至约3、约0至约2、约0至约1、约0.1至约1、约0.2至约1、约0.3至约1、约0.4至约1、约0.5至约1、约0至约0.5、约0至约0.4、约0至约0.3、约0至约0.2、约0至约0.1，以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，所述组合物包含非零量的B2O3，例如，其可以为约10摩尔％或约5摩尔％。一些实施方式的组合物可以基本上不含B2O3。
在一个或多个实施方式中，当用作抗微生物涂层100的第二相颗粒20的控释剂时，B2O3形成了可相分离的玻璃中的耐久性较低相或可降解相。玻璃的可降解相与抗微生物活性之间的关系在本文会更加详细地论述。不囿于理论，认为在组合物中包含B2O3使含有这些组合物的玻璃具有耐损坏性，尽管B2O3倾向于在玻璃中形成耐久性较低相或可降解相。一个或多个实施方式的组合物包括一种或多种碱金属氧化物(R2O)(例如，Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和/或Cs2O)。在一些实施方式中，碱金属氧化物改变了所述组合物的熔化温度和/或液相线温度。在一个或多个实施方式中，可以调整碱金属氧化物的量以提供展现出低熔化温度和/或低液相线温度的组合物。不囿于理论，添加碱金属氧化物可以增加包含所述组合物的抗微生物玻璃的热膨胀系数(CTE)和/或降低化学耐久性。在一些情况中，这些属性可由于加入碱金属氧化物而显著改变。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个方面中，当用作第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃的一个或多个实施方式的组合物可以包括一种或多种二价阳离子氧化物，例如碱土金属氧化物和/或ZnO。可包含这些二价阳离子氧化物以改进组合物的熔化性质。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个方面中，当用作第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃的一个或多个实施方式的组合物可包括CaO，以摩尔百分比计，其量在以下范围内：约0至约15、约0至约14、约0至约13、约0至约12、约0至约11、约0至约10、约0至约9、约0至约8、约0至约7、约0至约6、约0至约5、约0至约4、约0至约3、约0至约2、约0至约1、约0.1至约1、约0.2至约1、约0.3至约1、约0.4至约1、约0.5至约1、约0至约0.5、约0至约0.4、约0至约0.3、约0至约0.2、约0至约0.1以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，所述组合物基本上不含CaO。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个方面中，当用作第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃的一个或多个实施方式的组合物可包括MgO，以摩尔百分比计，其量在以下范围内：约0至约15、约0至约14、约0至约13、约0至约12、约0至约11、约0至约10、约0至约9、约0至约8、约0至约7、约0至约6、约0至约5、约0至约4、约0至约3、约0至约2、约0至约1、约0.1至约1、约0.2至约1、约0.3至约1、约0.4至约1、约0.5至约1、约0至约0.5、约0至约0.4、约0至约0.3、约0至约0.2、约0至约0.1以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，所述组合物基本上不含MgO。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个方面中，当用作第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃的一个或多个实施方式的组合物可包括ZnO，以摩尔百分比计，其量在以下范围内：约0至约5、约0至约4、约0至约3、约0至约2、约0至约1、约0.1至约1、约0.2至约1、约0.3至约1、约0.4至约1、约0.5至约1、约0至约0.5、约0至约0.4、约0至约0.3、约0至约0.2、约0至约0.1以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，所述组合物基本上不含ZnO。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个方面中，当用作第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃的一个或多个实施方式的组合物可包括Fe2O3，以摩尔百分比计，其量在以下范围内：约0至约5、约0至约4、约0至约3、约0至约2、约0至约1、约0.1至约1、约0.2至约1、约0.3至约1、约0.4至约1、约0.5至约1、约0至约0.5、约0至约0.4、约0至约0.3、约0至约0.2、约0至约0.1以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，所述组合物基本上不含Fe2O3。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个方面中，当用作第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃的一个或多个实施方式的组合物可以包括一种或多种着色剂，例如，使涂层100具有颜色的添加剂、颜料等。所述着色剂的实例包括NiO、TiO2、Fe2O3、Cr2O3、Co3O4及其他已知的着色剂和颜料。在一些实施方式中，所述一种或多种着色剂可以以最高至约10摩尔％的量存在。在一些情况中，所述一种或多种着色剂可以存在的量在以下范围内：约0.01摩尔％至约10摩尔％、约1摩尔％至约10摩尔％、约2摩尔％至约10摩尔％、约5摩尔％至约10摩尔％、约0.01摩尔％至约8摩尔％、或约0.01摩尔％至约5摩尔％。在一些方面中，对用于第二相颗粒20的着色剂进行选择，以匹配用于抗微生物地板涂层100的基质的颜色。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个方面中，当用作第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃的一个或多个实施方式的组合物可以包括一种或多种成核剂。示例性的成核剂包括TiO2、ZrO2和本领域其他已知的成核剂。所述组合物可包括一种或多种不同的成核剂。组合物的成核剂含量可以在约0.01摩尔％至约1摩尔％的范围内。在一些情况中，成核剂含量可以在以下范围内：约0.01摩尔％至约0.9摩尔％、约0.01摩尔％至约0.8摩尔％、约0.01摩尔％至约0.7摩尔％、约0.01摩尔％至约0.6摩尔％、约0.01摩尔％至约0.5摩尔％、约0.05摩尔％至约1摩尔％、约0.1摩尔％至约1摩尔％、约0.2摩尔％至约1摩尔％、约0.3摩尔％至约1摩尔％、或约0.4摩尔％至约1摩尔％，以及其间的所有范围和子范围。
当用作抗微生物地板涂层100的第二相颗粒20的控释剂时，前述组合物的可相分离的玻璃可包括多个Cu1+离子。在一些实施方式中，所述Cu1+离子形成玻璃网络的部分并且可以表征为玻璃改性剂。不囿于理论，如果Cu1+离子为玻璃网络的部分，认为在通常的玻璃成形工艺期间，熔融玻璃的冷却步骤发生过快而不允许含铜氧化物(例如CuO和/或Cu2O)结晶。因此，Cu1+保持为无定形状态，并且变成玻璃网络的部分。在一些情况中，Cu1+离子的总量—无论Cu1+离子在晶相中或在玻璃基质中—甚至可以更高，例如最高至40摩尔％、最高至50摩尔％或者最高至60摩尔％。
在一个或多个实施方式中，当用作抗微生物地板涂层100的第二相颗粒20的控释剂时，由本文公开的组合物所形成的可相分离的玻璃包括Cu1+离子，其作为Cu1+晶体分散在玻璃基质中。在一个或多个实施方式中，Cu1+晶体可以赤铜矿的形式存在。存在于玻璃中的赤铜矿可以形成与玻璃基质或玻璃相不同的相。在其他实施方式中，赤铜矿可以形成一种或多种玻璃相(例如本文所述的可耐久相)的一部分或者可以与所述一种或多种玻璃相缔合。Cu1+晶体的平均主尺寸可以为约5微米(μm)或更小、约4微米(μm)或更小、约3微米(μm)或更小、约2微米(μm)或更小、约1.9微米(μm)或更小、约1.8微米(μm)或更小、约1.7微米(μm)或更小、约1.6微米(μm)或更小、约1.5微米(μm)或更小、约1.4微米(μm)或更小、约1.3微米(μm)或更小、约1.2微米(μm)或更小、约1.1微米或更小、约1微米或更小、约0.9微米(μm)或更小、约0.8微米(μm)或更小、约0.7微米(μm)或更小、约0.6微米(μm)或更小、约0.5微米(μm)或更小、约0.4微米(μm)或更小、约0.3微米(μm)或更小、约0.2微米(μm)或更小、约0.1微米(μm)或更小、约0.05微米(μm)或更小，以及其间的所有范围和子范围。如本文所用，对于短语“平均主尺寸”，词语“平均”是指平均值，并且词语“主尺寸”是通过扫描电子显微技术(SEM)测得的颗粒的最大尺寸。在一些实施方式中，赤铜矿相可以抗微生物玻璃的至少约10重量％、至少约15重量％、至少约20重量％、至少约25重量％以及其间的所有范围和子范围的量存在于抗微生物复合制品100的第二相颗粒20的玻璃中。在某些实施方式中，当用作抗微生物地板涂层100的第二相颗粒20的控释剂时，由本文公开的组合物所形成的可相分离的玻璃可包括可相分离的玻璃的10摩尔％至50摩尔％(以及其间的所有范围和子范围)的赤铜矿。
在一些实施方式中，当用作抗微生物地板涂层100的第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃可以包括约70重量％或更多的Cu1+，以及约30重量％或更少的Cu2+。Cu2+离子可以黑铜矿形式存在并且/或者甚至可以玻璃存在(即，不形成为结晶相)。
在一些实施方式中，当用作抗微生物地板涂层100的第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃中的Cu总量以重量％计可以在以下范围内：约10至约30、约15至约25、约11至约30、约12至约30、约13至约30、约14至约30、约15至约30、约16至约30、约17至约30、约18至约30、约19至约30、约20至约30、约10至约29、约10至约28、约10至约27、约10至约26、约10至约25、约10至约24、约10至约23、约10至约22、约10至约21、约10至约20、约16至约24、约17至约23、约18至约22、约19至约21，以及在其间的所有范围和子范围。在一个或多个实施方式中，玻璃中的Cu1+离子与Cu总量的比值为约0.5或更大、0.55或更大、0.6或更大、0.65或更大、0.7或更大、0.75或更大、0.8或更大、0.85或更大、0.9或更大、或者甚至是1或更大，以及其间的所有范围和子范围。Cu的量以及Cu1+离子与Cu总量的比值可以通过本领域已知的电感耦合等离子体(ICP)技术确定。
在一些实施方式中，当用作抗微生物地板涂层100的第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃可以展现出比Cu2+更大量的Cu1+和/或Cu0。例如，基于玻璃中的Cu1+、Cu2+和Cu0的总量计，Cu1+和Cu0的组合百分比可以在以下范围内：约50％至约99.9％、约50％至约99％、约50％至约95％、约50％至约90％、约55％至约99.9％、约60％至约99.9％、约65％至约99.9％、约70％至约99.9％、约75％至约99.9％、约80％至约99.9％、约85％至约99.9％、约90％至约99.9％、约95％至约99.9％，以及其间的所有范围和子范围。Cu1+、Cu2+和Cu0的相对量可以使用本领域已知的x射线光致发光波谱法(XPS)来确定。
再次参考图1和1A，抗微生物地板涂层100的多个第二相颗粒20包括控释剂，在一些实施方式中，其可以采用可相分离的玻璃。具体地，可相分离的玻璃至少可包括第一相和第二相(与第二相颗粒20不同)。在一个或多个实施方式中，可相分离的玻璃可以包括两个或更多个相，其中，基于在给定相中原子键承受与浸出液的相互作用的能力，各个相有所不同。具体而言，一个或多个实施方式的玻璃可以包含可被描述成可降解相的第一相以及可被描述成可耐久相的第二相。短语“第一相”和“可降解相”可互换使用。在可相分离的玻璃的上下文中，短语“第二相”和“可耐久相”可互换使用。如在本文中所使用的，术语“可耐久”是指可耐久相的原子键在与浸出液相互作用期间和之后保持完整的趋势。如在本文中所使用的，术语“可降解”是指可降解相的原子键在与一种或多种浸出液相互作用期间和之后断裂的趋势。在一个或多个实施方式中，可耐久相包含SiO2并且可降解相包含B2O3、P2O5和R2O中的至少一种(其中R可包含K、Na、Li、Rb和Cs中的任何一种或多种)。不囿于理论，认为可降解相的组分(即，B2O3、P2O5和/或R2O)更易于与浸出液相互作用并且这些组分在彼此之间及与可相分离的玻璃中的其他组分之间的键在与浸出液相互作用期间和之后更易于断裂。浸出液可以包含水、酸或其他类似材料。在一个或多个实施方式中，可降解相承受降解1周或更久，1个月或更久，3个月或更久，或者甚至6个月或更久。在一些实施方式中，寿命可以表征为在规定的时间内维持抗微生物效力。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个实施方式中，用于第二相颗粒的可相分离的玻璃的可耐久相以一定的量存在，以重量计，该量大于可降解相的量。在一些情况中，可降解相形成岛，并且可耐久相形成包围岛的海(即，可耐久相)。在一个或多个实施方式中，可耐久相和可降解相中的任何一种或两种可以包括赤铜矿。在这样的实施方式中，赤铜矿可以分散在相应的相中或者分散在两个相中。
在可相分离的玻璃的一些实施方式中，在无需对玻璃进行任何额外的热处理的情况下发生相分离。在一些实施方式中，相分离可以在熔化期间发生，并且当玻璃组合物在高至且包括约1600℃或1650℃的温度下熔化时，可存在相分离。当玻璃冷却时，维持相分离(例如，处于亚稳态)。
如前所述的可相分离的玻璃可以以片材形式提供，或者可以具有另一种形状，例如微粒、纤维等。参考图1和1A，可相分离的玻璃为第二相颗粒20的形式，其一般通过基质10界定，所述基质10包含聚合材料。在外表面40的暴露部分中的第二相颗粒20中，颗粒20的表面部分可以包括多个铜离子，其中，所述多个铜离子中的至少75％包括Cu1+离子。例如，在一些情况中，表面部分中的所述多个铜离子的至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％、至少约98％、至少约99％、或至少约99.9％包括Cu1+离子。在一些实施方式中，表面部分中的所述多个铜离子的25％或更少(例如，20％或更少、15％或更少、12％或更少、10％或更少或者8％或更少)包括Cu2+离子。例如，在一些情况中，表面部分中的所述多个铜离子的20％或更少、15％或更少、10％或更少、5％或更少、2％或更少、1％或更少、0.5％或更少、或者0.01％或更少包括Cu2+离子。在一些实施方式中，控制抗微生物玻璃中的Cu1+离子的表面浓度。在一些情况中，可以在抗微生物玻璃的表面上提供约4ppm或更大的Cu1+离子浓度。
根据一个或多个实施方式所述的抗微生物地板涂层100，尤其是其具有暴露部分的外表面30和40，可以展现出在改良的美国环境保护署的“Test Method for Efficacy ofCopper Alloy Surfaces as a Sanitizer(铜合金表面作为消毒剂的效力的测试方法)”测试条件下，对金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌、绿脓杆菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)和大肠杆菌中的至少一种的浓度有2log减少或更多(例如2.5log、3log、3.5log、4log、4.5log、5log、5.5log、6log、6.5log，以及其间的所有范围和子范围)，其中，该改良的条件包括用方法中规定的含铜表面替代抗微生物地板涂层，以及使用铜金属制品作为方法中的规定的对照样品(统称为“改良的EPA铜测试方案”)。照此，通过引用将美国环境保护署的“Test Method for Efficacyof Copper Alloy Surfaces as a Sanitizer”全文纳入本公开。在一些情况中，抗微生物地板涂层展现出根据改良的EPA铜测试方案，金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌、绿脓杆菌细菌、MRSA和大肠杆菌中的至少一者的浓度有至少4log减少、5log减少或者甚至是6log减少。另外，应注意，抗微生物地板涂层100的抗微生物效力的程度可包括金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)的浓度有2log减少，这根据源自美国环境保护署的方案的测试程序(“改良的EPA铜测试方案”)来确定。如本公开的领域的普通技术人员所理解的，由于金黄色葡萄球菌是改良的EPA铜测试方案需证明杀灭的其中一种关键细菌，因此金黄色葡萄球菌的杀灭可以被认为是对大范围的其他细菌(例如，大肠杆菌(Eschecheriacoli)、绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)和产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes))有效力的合理证据。
根据一个或多个实施方式所述的抗微生物地板涂层100可以长时间展现出本文所述的对数减少。换言之，抗微生物地板涂层100可以表现出延长的或延时的抗微生物效力。例如，在一些实施方式中，在形成抗微生物地板涂层100后，所述抗微生物地板涂层100根据改良的EPA铜测试方案可以展现出本文所述的对数减少，并且持续一周、两周、三周、多至1个月、多至3个月、多至6个月或者多至12个月。
根据一个或多个实施方式，当用作第二相颗粒20的控释剂时，可相分离的玻璃在与本文所述的基质10组合时可以展现出防腐功能。在这样的实施方式中，可相分离的玻璃可以杀灭或消除、或者减少基质10中各种污物的生长。污物包括真菌、细菌、病毒及其组合。
根据一个或多个实施方式，当将本文所述的含可相分离的玻璃的抗微生物地板涂层100暴露于浸出液或与浸出液接触时，其浸出铜离子。在一个或多个实施方式中，当暴露于含水的浸出液时，玻璃仅浸出铜离子。
在一个或多个实施方式中，本文所述的抗微生物地板涂层100可以具有可调的抗微生物活性释放。通过含有可相分离的玻璃的第二相颗粒20与浸出液(例如水)之间的接触，可引起可相分离的玻璃的抗微生物活性，其中，浸出液造成Cu1+离子从玻璃中释放。该作用可被描述成水溶性并且可调节该水溶性以控制Cu+1离子的释放。
在一些实施方式中，如果Cu1+离子分散在可相分离的玻璃的玻璃网络中和/或与可相分离的玻璃的玻璃网络中的原子形成原子键，则水或湿气将这些键断裂，并且Cu1+离子可释放并且可以在第二相颗粒20上暴露。
在抗微生物地板涂层100的一个或多个实施方式中，可在通常用于熔化玻璃组合物(例如钠钙硅酸盐)的低成本熔化槽中形成可相分离的玻璃。使用本领域已知的成形工艺，可以将这种可相分离的玻璃形成为片材形式或直接形成为微粒。例如，示例性的成形方法包括浮法玻璃工艺和下拉工艺，例如熔合拉制和狭缝拉制。当将可相分离的玻璃形成为片材时，其随后被研磨或以其他方式加工以形成用于抗微生物地板涂层100的第二相颗粒20。
如前所述，抗微生物地板涂层100(参见图1和1A)包括基质10，其包括聚合材料。在实施方式中，聚合材料包含环氧类和丙烯酸类。根据涂层100的一个实施方式，聚合材料源自不混合的单组分环氧丙烯酸类地板漆。各种单组分环氧丙烯酸类地板漆可用于抗微生物地板涂层100，包括但不限于Behr
Figure BDA0002478805390000171
单组分环氧混凝土和车库地板漆[购自百色熊公司(Behr Process Corporation)]、
Figure BDA0002478805390000172
E1单组分环氧地板漆[购自联合吉尔斯通研究所(United Gilsonite Laboratories)]和
Figure BDA0002478805390000173
单组分环氧丙烯酸类混凝土和车库地板漆[购自玛斯特凯工业有限责任公司(Masterchem Industries LLC)]。
根据一些实施方式，抗微生物地板涂层100的基质10(参见图1和1A)包括源自环氧前体的环氧类，所述环氧前体包括二丙二醇单甲醚、二丙二醇丁氧基醚和乙二醇中的一种或多种。在另外的实施方式中，抗微生物地板涂层100的基质10包括丙烯酸类，其包含苯乙烯丙烯酸类聚合物。在一些实施方式中，基质10还可包括霞石正长岩。
在一个或多个实施方式中，可相分离的玻璃可以微粒形式作为第二相颗粒20来提供。在这种形式中，可相分离的玻璃的直径可以在以下范围内：约0.1微米(μm)至约10微米(μm)、约0.1微米(μm)至约9微米(μm)、约0.1微米(μm)至约8微米(μm)、约0.1微米(μm)至约7微米(μm)、约0.1微米(μm)至约6微米(μm)、约0.5微米(μm)至约10微米(μm)、约0.75微米(μm)至约10微米(μm)、约1微米(μm)至约10微米(μm)、约2微米(μm)至约10微米(μm)、约3微米(μm)至约10微米(μm)、约3微米(μm)至约6微米(μm)、约3.5微米(μm)至约5.5微米(μm)、约4微米(μm)、至约5微米(μm)，以及它们之间的所有范围和子范围。玻璃可以基本上是球形或者可以具有不规则形状。
图1和1A描绘的抗微生物地板涂层100提供了以下的组合(a)包含控释剂的多个第二相颗粒20，其中，所述控释剂包含多个抗微生物铜离子；和(b)聚合材料基质10，其包含环氧类和丙烯酸类，相比于包含环氧基质材料而没有其他聚合物以及抗微生物铜离子的地板涂层，所述抗微生物地板涂层100提供了显著更大的抗微生物效力。不囿于理论，认为相比于包含双组分环氧和抗微生物铜离子的地板涂层基质，所述抗微生物地板涂层100的基质10具有更低的密度和/或包封其抗微生物铜离子的水平。
在一些实施方式中，本文所述的抗微生物地板涂层100可以包括一种或多种填料(包括颜料)，其通常是可被添加以用于颜色和其他目的的基于金属的无机物，例如，铝颜料、铜颜料、钴颜料、锰颜料、铁颜料、钛颜料、锡颜料、粘土颜料(天然形成的铁氧化物)、碳颜料、锑颜料、钡颜料和锌颜料。
本公开的另一个方面涉及抗微生物地板涂层制剂，当其干燥和/或固化时得到抗微生物地板涂层100(参见图1和1A)。除非另有说明，否则由这些制剂形成的抗微生物地板涂层100在结构和性质上与本公开先前阐述的抗微生物地板涂层100相同或基本相似，并且编号相同的元件具有相同的功能和结构。具体地，这些抗微生物地板涂层制剂可包括环氧类；丙烯酸类聚合物；水性介质；以及包含控释剂的多个第二相颗粒20，所述控释剂包含多个抗微生物铜离子。进一步地，所述多个第二相颗粒20的浓度为每加仑制剂约25g至约每加仑制剂约150g、每加仑制剂约25g至每加仑制剂约125g、每加仑制剂约25g至每加仑制剂约100g、每加仑制剂约25g至每加仑制剂约75g、每加仑制剂约25g至每加仑制剂约50g、每加仑制剂约50g至每加仑制剂约150g、每加仑制剂约50g至每加仑制剂约125g、每加仑制剂约50g至每加仑制剂约100g、每加仑制剂约50g至每加仑制剂约75g、每加仑制剂约75g至每加仑制剂约150g、每加仑制剂约75g至每加仑制剂约125g、每加仑制剂约75g至每加仑制剂约100g、每加仑制剂约100g至每加仑制剂约150g、每加仑制剂约100g至每加仑制剂约125g，以及这些数值之间的所有第二相颗粒20的浓度。
在该方面的另外的实施方式中，当水性介质干燥后，所述制剂的外表面，例如，作为抗微生物地板涂层100，其展现根据改良的EPA铜测试方案，金黄色葡萄球菌的浓度有至少2log减少。因此，可干燥和/或固化前述制剂以形成抗微生物地板涂层100，其展现出本公开先前阐述的抗微生物效力。
在用于形成抗微生物地板涂层100的这些地板涂层制剂的另一些实施方式中，环氧类、丙烯酸类聚合物和水性介质源自不混合的单组份环氧丙烯酸类地板漆。根据一些实施方式，这些地板漆可包括Behr
Figure BDA0002478805390000191
单组分环氧混凝土和车库地板漆[购自百色熊公司(Behr Process Corporation)]、
Figure BDA0002478805390000192
E1单组分环氧地板漆[购自联合吉尔斯通研究所(United Gilsonite Laboratories)]和
Figure BDA0002478805390000193
单组分环氧丙烯酸类混凝土和车库地板漆[购自玛斯特凯工业有限责任公司(Masterchem Industries LLC)]。另外，制剂的环氧类可源自环氧前体，其包括二丙二醇单甲醚、二丙二醇丁氧基醚和乙二醇中的一种或多种，制剂的丙烯酸类可包括苯乙烯丙烯酸类聚合物，并且制剂的基质10还可包括霞石正长岩。
参考图2，其提供了描绘具有可相分离的含铜玻璃的比较用双组分环氧类地板漆涂层的抗微生物效力的条形图，这根据改良的EPA铜测试方案测试。这些样品中的每个样品表示为比较例1-1、比较例1-2和比较例1-3，它们由PPG工业公司(PPG Industries,Inc.)的双组分环氧类地板漆和分别为10g/加仑、50g/加仑和125g/加仑的具有Cu-玻璃组合物的抗微生物铜玻璃的混合物配制成。进一步地，将这些样品中的每个样品涂在塑料基材上并固化超过48小时。然后利用改良的EPA铜测试方案测试经涂漆的试样对金黄色葡萄球菌的抗微生物效力。进一步地，根据所述测试方法计算对数杀灭：对数杀灭＝log(对照品上的细菌数)-log(样品上的细菌数)。
根据图2的结果显而易见的是，对于所有样品，观察到的杀灭量<<90％。不囿于理论，认为比较例1-1至1-3的高度交联的双组分环氧类提供了高度密封的表面，其阻碍Cu1+离子扩散到在测试试样的涂覆表面上的细菌。因此，这些漆制剂不利地抑制抗微生物铜离子与细菌之间的接触。
现在参考图3，其根据本公开的方面，提供了描绘了具有可相分离的含铜玻璃的单组分环氧/丙烯酸类地板漆的抗微生物效力的条形图，这根据改良的EPA铜测试方式测试。这些样品中的每个样品表示为比较例2-1、比较例2-2、实施例1-1和实施例1-2，它们由Behr
Figure BDA0002478805390000201
单组分环氧混凝土和车库地板漆(购自百色熊公司)和分别为4g/加仑、10g/加仑、50g/加仑和125g/加仑的具有Cu-玻璃组合物的抗微生物铜玻璃第二相颗粒的混合物配制成。进一步地，将这些样品中的每个样品涂在塑料基材上并固化超过48小时。然后利用改良的EPA铜测试方案测试经涂漆的试样对金黄色葡萄球菌的抗微生物效力。进一步地，根据所述测试方法计算对数杀灭：对数杀灭＝log(对照品上的细菌数)-log(样品上的细菌数)。
如根据图3的结果显而易见的是，对于用4g/加仑和10/加仑浓度(比较例2-1和比较例2-2)配制的那些样品，观察到的杀灭量为<99％，而对于用50g/加仑和124g/加仑浓度(实施例1-1和实施例1-2)配制的那些样品，观察到的杀灭量为>99％。这些单组分的基于环氧丙烯酸类的抗微生物涂层源自不混合的制剂，其不需要进行不同的环氧类容器和硬化剂容器的混合。这些涂层的树脂中的环氧类和丙烯酸类的相对量和类型可以掩埋来自水分散硬化剂的环氧化物部分；因此，在涂覆和干燥后，环氧类和硬化剂相互接触以提供可耐久的地板涂层。不囿于理论，认为来自这些单组分环氧丙烯酸类地板涂层的所得的聚合物基质不将制剂中的抗微生物铜玻璃颗粒过度密封或包封到抑制抗微生物效力的程度。进一步地，图3的结果证明，这些地板涂层中的抗微生物铜离子的浓度对涂层的抗微生物效力具有显著影响。
本公开的方面(1)涉及一种抗微生物地板涂层，其包括：包含聚合材料的基质；以及包含控释剂的多个第二相颗粒，所述控释剂包含多个抗微生物铜离子，其中，所述聚合材料包括环氧类和丙烯酸类，其中，所述多个颗粒分布在所述基质中，并且进一步地，其中，涂层的外表面展现出根据改良的EPA铜测试方案，金黄色葡萄球菌的浓度有至少2个对数减少。
本公开的方面(2)涉及如方面(1)所述的抗微生物地板涂层，其中，控释剂还包括可相分离的玻璃。
本公开的方面(3)涉及如方面(2)所述的抗微生物地板涂层，其中，所述涂层的外表面展现出根据改良的EPA铜测试方案，金黄色葡萄球菌的浓度具有至少3个对数减少。
本公开的方面(4)涉及如方面(2)或(3)中任一个方面所述的抗微生物地板涂层，其还包括一种或多种颜料。
本公开的方面(5)涉及如方面(2)至(4)中任一方面所述的抗微生物地板涂层，其中，所述多个抗微生物铜离子在涂层中的浓度为约2重量％或更少。
本公开的方面(6)涉及如方面(2)至(5)中任一个方面所述的抗微生物地板涂层，其中，可相分离的玻璃包含B2O3、P2O5和R2O中的至少一种，并且所述多个抗微生物离子是包含多个Cu+离子的赤铜矿。
本公开的方面(7)涉及如方面(2)至(6)中任一个方面所述的抗微生物地板涂层，其中，所述可相分离的玻璃包含：约40至约70摩尔％的SiO2，约0至约20摩尔％的Al2O3，约10至约50摩尔％的含Cu氧化物，约0至约15摩尔％的CaO，约0至约15摩尔％的MgO，约0至约25摩尔％的P2O5，约0至约25摩尔％的B2O3，约0至约20摩尔％的K2O，约0至约5摩尔％的ZnO，约0至约20摩尔％的Na2O，约0至约5摩尔％的Fe2O3，以及任选的成核剂，包括TiO2和ZrO2中的任何一种或两种，其中，含Cu氧化物的量大于Al2O3的量。
本公开的方面(8)涉及如方面(2)至(7)中任一个方面所述的抗微生物地板涂层，其中，所述聚合材料源自不混合的单组分环氧丙烯酸类地板漆。
本公开的方面(9)涉及如方面(8)所述的抗微生物地板涂层，其中，可相分离的玻璃包含：约45摩尔％的SiO2、约35摩尔％的CuO、约7.5摩尔％的K2O、约7.5摩尔％的B2O3和约5摩尔％的P2O5。
本公开的方面(10)涉及如方面(9)所述的抗微生物地板涂层，其中，环氧类源自环氧前体，其包括二丙二醇单甲醚、二丙二醇丁氧基醚和乙二醇中的一种或多种，其中，丙烯酸类包括苯乙烯丙烯酸类聚合物，并且其中，基质还包括霞石正长岩。
本公开的方面(11)涉及一种抗微生物地板涂层制剂，其包括：环氧类；丙烯酸类聚合物；水性介质；以及包含控释剂的多个第二相颗粒，所述控释剂包含多个抗微生物铜离子，其中，所述多个第二相颗粒的浓度为每加仑制剂约25g至每加仑制剂约150g。
本公开的方面(12)涉及如方面(11)所述的地板涂层制剂，其中，控释剂还包括可相分离的玻璃。
本公开的方面(13)涉及如方面(12)所述的地板涂层制剂，其还包括一种或多种颜料。
本公开的方面(14)涉及如方面(12)或(13)所述的地板涂层制剂，其中，可相分离的玻璃包含B2O3、P2O5和R2O中的至少一种，并且所述多个抗微生物铜离子是包含多个Cu+离子的赤铜矿。
本公开的方面(15)涉及如方面(12)至(14)中任一个方面所述的地板涂层制剂，其中，所述可相分离的玻璃包含：约40至约70摩尔％的SiO2，约0至约20摩尔％的Al2O3，约10至约50摩尔％的含Cu氧化物，约0至约15摩尔％的CaO，约0至约15摩尔％的MgO，约0至约25摩尔％的P2O5，约0至约25摩尔％的B2O3，约0至约20摩尔％的K2O，约0至约5摩尔％的ZnO，约0至约20摩尔％的Na2O，约0至约5摩尔％的Fe2O3，以及任选的成核剂，包括TiO2和ZrO2中的任何一种或两种，其中，含Cu氧化物的量大于Al2O3的量。
本公开的方面(16)涉及如方面(12)至(15)中任一个方面所述的地板涂层制剂，其中，环氧类、丙烯酸类聚合物和水性介质源自不混合的单组分环氧丙烯酸类地板漆。
本公开的方面(17)涉及如方面(16)所述的地板涂层制剂，其中，可相分离的玻璃包含：约45摩尔％的SiO2、约35摩尔％的CuO、约7.5摩尔％的K2O、约7.5摩尔％的B2O3和约5摩尔％的P2O5。
本公开的方向(18)涉及如方面(17)所述的地板涂层制剂，其中，环氧类源自环氧前体，其包括二丙二醇单甲醚、二丙二醇丁氧基醚和乙二醇中的一种或多种，其中，丙烯酸类聚合物包括苯乙烯丙烯酸类聚合物，并且其中，基质包括霞石正长岩。
本公开的方面(19)涉及如方面(12)至(18)中任一个方面所述的地板涂层制剂，其中，所述多个第二相颗粒的浓度为每加仑制剂约50g至每加仑制剂约125g。
本公开的方面(20)涉及如方面(12)至(19)中任一方面所述的地板涂层制剂，其中，在干燥了水性介质后，所述制剂的外表面展现出根据改良的EPA铜测试方案，金黄色葡萄球菌的浓度具有至少2个对数减少。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不偏离本发明的范围或精神的情况下对本发明进行各种修改和变动。

Claims (20)

1.一种抗微生物地板涂层，其包括：
包含聚合材料的基质；和
多个第二相颗粒，其包含控释剂，所述控释剂包括多个抗微生物铜离子，
其中，所述聚合材料包含环氧类和丙烯酸类，
其中，所述多个颗粒分布在基质中，并且
进一步地，其中，涂层的外表面展现出根据改良的EPA铜测试方案，金黄色葡萄球菌的浓度具有至少2个对数减少。
2.根据权利要求1所述的地板涂层，其中，控释剂进一步包括可相分离的玻璃。
3.根据权利要求2所述的地板涂层，其中，涂层的外表面展现出根据改良的EPA铜测试方案，金黄色葡萄球菌的浓度具有至少3个对数减少。
4.根据权利要求2-3中任一项所述的地板涂层，其还包括一种或多种颜料。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的地板涂层，其中，所述多个抗微生物铜离子在涂层中的浓度为约2重量％或更少。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的地板涂层，其中，可相分离的玻璃包含B2O3、P2O5和R2O中的至少一种，并且所述多个抗微生物离子是包含多个Cu+离子的赤铜矿。
7.根据权利要求2-6中任一项所述的地板涂层，其中，可相分离的玻璃包含：
在约40摩尔％至约70摩尔％范围内的SiO2，
在约0摩尔％至约20摩尔％范围内的Al2O3，
在约10摩尔％至约50摩尔％范围内的含Cu氧化物，
在约0摩尔％至约15摩尔％范围内的CaO，
在约0摩尔％至约15摩尔％范围内的MgO，
在约0摩尔％至约25摩尔％范围内的P2O5，
在约0摩尔％至约25摩尔％范围内的B2O3，
在约0摩尔％至约20摩尔％范围内的K2O，
在约0摩尔％至约5摩尔％范围内的ZnO，
在约0摩尔％至约20摩尔％范围内的Na2O，
在约0摩尔％至约5摩尔％范围内的Fe2O3，以及
任选的成核剂，其包含TiO2和ZrO2中的任何一种或两种，其中，含Cu氧化物的量大于Al2O3的量。
8.根据权利要求2-7中任一项所述的地板涂层，其中，聚合材料源自不混合的单组分环氧丙烯酸类地板漆。
9.根据权利要求8所述的地板涂层，其中，可相分离的玻璃包含：约45摩尔％的SiO2、约35摩尔％的CuO、约7.5摩尔％的K2O、约7.5摩尔％的B2O3和约5摩尔％的P2O5。
10.根据权利要求9所述的地板涂层，其中，环氧类源自环氧前体，其包括二丙二醇单甲醚、二丙二醇丁氧基醚和乙二醇中的一种或多种，其中，丙烯酸类包括苯乙烯丙烯酸类聚合物，并且进一步地，其中，基质还包括霞石正长岩。
11.一种抗微生物地板涂层制剂，其包括：
环氧类；
丙烯酸类聚合物；
水性介质；以及
多个第二相颗粒，其包含控释剂，所述控释剂包括多个抗微生物铜离子，
其中，所述多个第二相颗粒的浓度为每加仑制剂约25g至每加仑制剂约150g。
12.根据权利要求11所述的地板涂层制剂，其中，控释剂进一步包括可相分离的玻璃。
13.根据权利要求12所述的地板涂层制剂，其还包括一种或多种颜料。
14.根据权利要求12-13中任一项所述的地板涂层制剂，其中，可相分离的玻璃包含B2O3、P2O5和R2O中的至少一种，并且所述多个抗微生物铜离子是包含多个Cu+离子的赤铜矿。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的地板涂层制剂，其中，可相分离的玻璃包含：
在约40摩尔％至约70摩尔％范围内的SiO2，
在约0摩尔％至约20摩尔％范围内的Al2O3，
在约10摩尔％至约50摩尔％范围内的含Cu氧化物，
在约0摩尔％至约15摩尔％范围内的CaO，
在约0摩尔％至约15摩尔％范围内的MgO，
在约0摩尔％至约25摩尔％范围内的P2O5，
在约0摩尔％至约25摩尔％范围内的B2O3，
在约0摩尔％至约20摩尔％范围内的K2O，
在约0摩尔％至约5摩尔％范围内的ZnO，
在约0摩尔％至约20摩尔％范围内的Na2O，
在约0摩尔％至约5摩尔％范围内的Fe2O3，以及
任选的成核剂，其包含TiO2和ZrO2中的任何一种或两种，其中，含Cu氧化物的量大于Al2O3的量。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的地板涂层制剂，其中，环氧类、丙烯酸类聚合物和水性介质源自不混合的单组分环氧丙烯酸类地板漆。
17.根据权利要求16所述的地板涂层制剂，其中，可相分离的玻璃包含：约45摩尔％的SiO2、约35摩尔％的CuO、约7.5摩尔％的K2O、约7.5摩尔％的B2O3和约5摩尔％的P2O5。
18.根据权利要求17所述的地板涂层制剂，其中，环氧类源自环氧前体，其包括二丙二醇单甲醚、二丙二醇丁氧基醚和乙二醇中的一种或多种，其中，丙烯酸类聚合物包括苯乙烯丙烯酸类聚合物，并且进一步地，其中，基质包括霞石正长岩。
19.根据权利要求12-18中任一项所述的地板涂层制剂，其中，所述多个第二相颗粒的浓度为每加仑制剂约50g至每加仑制剂约125g。
20.根据权利要求12-19中任一项所述的地板涂层制剂，其中，在水性介质干燥后，所述制剂的外表面展现出根据改良的EPA铜测试方案，金黄色葡萄球菌的浓度具有至少2个对数减少。
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