CZ38424U1 - Fotoaktivní termoplast - Google Patents
Fotoaktivní termoplast Download PDFInfo
- Publication number
- CZ38424U1 CZ38424U1 CZ2025-42539U CZ202542539U CZ38424U1 CZ 38424 U1 CZ38424 U1 CZ 38424U1 CZ 202542539 U CZ202542539 U CZ 202542539U CZ 38424 U1 CZ38424 U1 CZ 38424U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- photoactive
- derivative
- thermoplastic
- phthalocyanine
- pvc
- Prior art date
Links
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 title description 4
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 35
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 35
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical class N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 18
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 17
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 17
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 16
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 16
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 12
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 5
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 5
- 229910018626 Al(OH) Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 6
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 6
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 6
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 5
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 4
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 3
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000037338 UVA radiation Effects 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical group [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 2
- ZKSVYBRJSMBDMV-UHFFFAOYSA-N 1,3-diphenyl-2-benzofuran Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=C2C=CC=CC2=C(C=2C=CC=CC=2)O1 ZKSVYBRJSMBDMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GHJQEFSIHVPDLB-UHFFFAOYSA-N 2,5-bis(2-ethylhexyl)-1,4-diphenylpyrrolo[3,4-c]pyrrole-3,6-dione Chemical compound CCCCC(CC)CN1C(=O)C2=C(C=3C=CC=CC=3)N(CC(CC)CCCC)C(=O)C2=C1C1=CC=CC=C1 GHJQEFSIHVPDLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 206010011409 Cross infection Diseases 0.000 description 1
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical group CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004815 dispersion polymer Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 231100000957 no side effect Toxicity 0.000 description 1
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 125000004193 piperazinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
- C08F10/02—Ethene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F12/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
- C08F12/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
- C08F12/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
- C08F12/06—Hydrocarbons
- C08F12/08—Styrene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F14/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
- C08F14/02—Monomers containing chlorine
- C08F14/04—Monomers containing two carbon atoms
- C08F14/06—Vinyl chloride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
- C08F20/10—Esters
- C08F20/12—Esters of monohydric alcohols or phenols
- C08F20/14—Methyl esters, e.g. methyl (meth)acrylate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
- C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B47/00—Porphines; Azaporphines
- C09B47/04—Phthalocyanines abbreviation: Pc
- C09B47/08—Preparation from other phthalocyanine compounds, e.g. cobaltphthalocyanineamine complex
- C09B47/18—Obtaining compounds having oxygen atoms directly bound to the phthalocyanine skeleton
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B47/00—Porphines; Azaporphines
- C09B47/04—Phthalocyanines abbreviation: Pc
- C09B47/32—Cationic phthalocyanine dyes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Fotoaktivní termoplast
Oblast techniky
Technické řešení se týká oblasti širokopásmové ochrany před ulpěním bakterií, virů a/nebo kvasinek, konkrétně se týká fotoaktivních termoplastů upravených organickými koloranty vykazujícími fotoaktivitu pro degradaci organických a mikrobiálních polutantů po iradiaci blízkým infračerveným zářením.
Dosavadní stav techniky
Termoplasty se vyznačují jednoduchým a energeticky nenáročným způsobem zpracování, a i díky nízké hmotnosti a vysoké variabilitě vlastností mají velice široké spektrum využití. Variabilita termoplastů je zvýšena také možností použít velké spektrum výchozích polymerů, které pak mají vliv na uživatelské vlastnosti vyrobených předmětů. Povrch termoplastů však vykazuje určitou míru porozity a permeability což vede k tomu, že není chráněn před usazováním organických a následně i mikrobiálních polutantů. V mikroskopickém měřítku se znečištěný povrch termoplastů postupně stává živnou půdou pro růst plísní, bakterií a kvasinek. Tento jev je v řadě aplikací spojen s nebezpečím přenosu infekčního onemocnění nebo šíření bakteriálních kmenů odolných proti účinkům antibiotik. V oblasti nemocnic je používání termoplastů rozšířené a výše uvedené negativní vlastnosti mohou přispívat k šíření tzv. nozokomiálních nákaz, které mají vysoký podíl na mortalitě dlouhodobě hospitalizovaných pacientů.
Ochrana termoplastů před usazováním různých typů mikroorganismů je řešena povrchovými úpravami nebo přímo implementací antimikrobiálních aditiv do polymerní matrice polymeru. Speciální povrchové úpravy mohou být založeny na hydrofobizaci povrchu se zvýšenou odolnosti před poškrábáním, což výrazně snižuje pravděpodobnost usazování organických a následně i mikrobiálních polutantů. Tyto povrchové úpravy jsou však finančně nákladné jak z pohledu použitých materiálů, tak i výrobních technologií. Navíc časem dochází k opotřebení povrchových úprav a ztrátě odolnosti proti vnějším vlivům.
Vysokou míru účinnosti ochrany před mikrobiálním napadením poskytují především běžné biocidní prostředky. Lze je ve formě polymerních koncentrátů přidávat přímo do hmoty termoplastů nebo do povrchových laků. Používání biocidních látek s sebou však nese celou řadu nevýhod. Biocidní látky nelze chemicky fixovat do polymerní matrice materiálu termoplastu, protože tím dochází ke ztrátě jejich aktivity, mají tudíž tendenci migrovat na povrch předmětu a časem se smývat. Celá řada biocidních látek působí dráždivě na lidskou pokožku, případně je přímo škodlivá pro životní prostředí. Z tohoto důvodu platí evropská směrnice 528/2012 o dodávání biocidních přípravků na trh a jejich používání. Tato směrnice byla několikrát novelizována a přesně stanovuje, které typy biocidních látek smí být používány ve jednotlivých aplikacích a za jakých podmínek. V návaznosti na tuto směrnici tak došlo k výraznému zúžení typů možných aktivních biocidních látek, které jsou na trh dodávány. Současně dochází k následnému k růstu rezistence mikroorganismů vůči nejčastěji využívaným látkám.
Odlišný typ ochrany poskytují fotokatalytické systémy. V důsledku iradiace povrchu světlem definované vlnové délky dochází ke generaci tzv. volných radikálů nebo reaktivních forem kyslíku, které eliminují organické a mikrobiální polutanty na takto ošetřeném povrchu. Nejpropracovanější fotokatalytický systém je založen především na nanoformě TiO2. Aktivace se provádí UVA zářením s maximem okolo 360 nm. V přítomnosti vzduchu a vzdušné vlhkosti se tvoři volné OH radikály, které jsou velmi reaktivní a jsou schopny chemicky rozrušit organické nečistoty. Nevýhodou tohoto systému je, že OH radikály napadají i strukturu polymerní matrice materiálu termoplastu a dochází ke ztrátě mechanických vlastností ošetřeného předmětu. Navíc v interiérech se nenachází přirozený ani umělý zdroj UVA záření o vlnové délce 360 nm.
- 1 CZ 38424 U1
Polymerní materiály vykazují dostatečnou odolnost vůči působení reaktivních forem kyslíku. K jejich generaci, zejména tzv. singletové formy kyslíku dochází při interakci molekulárního kyslíku s některými organickými fotokatalyzátory. Jedná se pouze o krátkodobou změnu kvantového stavu molekuly, není generována nová molekula a v řádu maximálně desítek až stovek nanosekund dochází k návratu do základního kvantového stavu molekulárního kyslíku. Tato aplikace má výhodu v tom, že bez přítomnosti světla nemá organický fotokatalyzátor žádné vedlejší účinky, a navíc s ohledem na krátkodobou životnost jsou jejich účinky směřovány výhradně na ošetřený povrch. Velmi účinnými fotokatalyzátory jsou ftalocyaniny s centrálním atomem Zn či Al, a to jak v základní pigmentové formě, tak v substituované formě, která umožňuje lepší zapracování do hmoty nosiče.
Užitný vzor CZ 31 976 popisuje bavlněné textilní materiály, které jsou modifikovány ftalocyaniny Zn nebo Al substituovanými tak, že jsou díky reaktivní vazbě fixovány na základní celulózovou nosnou strukturu. Tyto textilie vykazují velmi dobrou odolnost proti usazování polutantů a jsou zejména cílené na oblast textilních materiálů pro medicinské aplikace.
Patent CZ 305 659 popisuje nátěrovou hmotu a/nebo penetrační prostředek na bázi polymerního disperzního materiálu, ve kterém je vázán ftalocyaninový derivát, a to ve slupce jádrového nosiče. Jiné řešení je popsáno v patentu CZ 306 947, který popisuje použití dvoujfunkčního ftalocyaninového derivátu vázaného kovalentně v polymerním fotomeru na bázi maleinátové pryskyřice nebo polyurethanu, zabudovatelné reaktivně do UV tvrditelných lakových kompozic. Další řešení je popsáno v patentu CZ 310 209, který popisuje systém složený z ftalocyaninového derivátu modifikovaného tak, že je součástí polymerní matrice a biocidní látky. Tato směs vykazuje synergický efekt, kdy základní relativně nízké antimikrobiální účinky jsou výrazně zvýšeny po ozáření světlem o vlnové délce 600 až 700 nm.
Nevýhodou organických fotokatalytických systémů je oblast vlnové délky světelného zdroje nutná kjejich aktivaci. Ftalocyaninové deriváty, které se používají v dosud známých systémech polymerních matric jsou aktivní v oblasti 600 až 700 nm, přičemž materiály jimi vybarvené jsou modré. Mezi takové deriváty patří hydroxyethylmethykrylátovou skupinou nebo piperazinovou skupinou substituovaný ftalocyaninový derivát s centrálním atomem hliníku nebo zinku, nebo nesubstituovaný ftalocyanin s centrálním atomem hliníku nebo zinku. Pokud je z aplikačního hlediska potřeba jiný odstín nebo výraznější úprava, pak dochází k výraznému narušení fotokatalytického efektu. Excitační světelná energie dané vlnové délky je z velké míry absorbovaná kolorantem používaným pro nuancování světelného odstínu a ftalocyaninový derivát není dostatečně aktivovaný. Bylo zjištěno, že u řady polymerů světlo o vlnové délce 600 až 700 nm nedostatečně penetruje do materiálu a opět je výrazným způsobem redukována fotokatalytická aktivace ftalocyaninového derivátu.
Úkolem technického řešení je nalezení takového ftalocyaninového derivátu, který by fotoaktivnímu termoplastu předával fotoaktivní vlastnosti v oblasti blízkého infračerveného záření, zejména v rozsahu 650 do 800 nm pro zajištění vysoké fotoaktivity u barevných předmětů z tohoto termoplastu s rovnoměrným rozložením fotoaktivního derivátu v termoplastu a zajištěním stejného odstínu barvy předmětu z termoplastu.
Podstata technického řešení
Vytčený úkol je vyřešen pomocí fotoaktivního termoplastu zahrnujícího polymerní bázi vybranou ze skupiny polypropylen, polyethylen, polyvinylchlorid, polystyren, polymethylmethakrylátu enbo polymanid s aditivem ftalocyaninového derivátu. Podstata technického řešení spočívá v tom, že aditivum ftalocyaninového derivátu je ve fotoaktivním termoplastu v koncentraci od 0,5 do 1,0 % hmotn. a je vybráno ze skupiny:
- 2 CZ 38424 UI t-Bu
ZnNc-TB nebo
MePc kde Me = Zn, Al(OH) nebo Si(OH)2 a R je vybráno ze skupiny: ίο
-3 CZ 38424 UI
| Označení derivátu | Me | R |
| MePcl | Zn | * H3c/\;H Η /^3 |
| MePc2 | Al(OH) | H3c/\h H /^°3 |
| MePc3 | Si(OH)2 | h h 3 Η3^\Η η /^3 |
| MePc4 | Zn | !—0 /=\ / \___/ Λ--O rA // / \ 0 — [ H,c h3c |
Takové řešení poskytuje aktivaci fotoaktivního termoplastu pomocí generace reaktivních forem kyslíku, a to v oblasti vlnové délky blízkého infračerveného záření, konkrétně ve vlnové délce mezi 650 a 800 nm, čímž se zajišťuje vysoká fotoaktivita u barevných předmětů. Vybrané polymery jsou vhodné pro přípravu polymemího koncentrátu, který je následně naředěn termoplastem a je tak zabezpečeno jak rovnoměrné rozložení ftalocyaninového derivátu v termoplastu, tak i stejní odstín 10 barvy předmětu v celém svém povrchu.
Výše uvedené ftalocyaninové deriváty jsou rozpustné v nepolárních rozpouštědlech, jako je toluen, xylen, hexan, heptan, petroléter, dále v chlorovaných rozpouštědlech dichlormethanu a chloroformu. Současně bylo zjištěno, že tyto ftalocyaninové deriváty lze použít pro přípravu 15 polymemích koncentrátů obsahujících 5 až 10 % hmotn. ftalocyaninového derivátu. Polymemí koncentráty lze následně mísit s neupraveným termoplastem tak, aby finální produkt obsahoval 0,5 až 1,0 % ftalocyaninového derivátu. Bylo zjištěno, že již při přípravě koncentrátu jsou
-4CZ 38424 U1 ftalocyaninové deriváty rozpustné v tavenině termoplastu. Díky tomu dochází k jejich rovnoměrnému rozptýlení v celé hmotě a podobně se chovají při následném mísení na finální aplikace. Vybarvení je rovnoměrné, není pozorován vzniky částic a tím pádem takto upravený fotoaktivní termoplast vykazuje fotokatalytické chování v celé své ploše.
Výhody fotoaktivního termoplastu podle tohoto technického řešení spočívají zejména v tom, že termoplast je aktivní v oblasti blízkého infračerveného záření, zejména v rozsahu 650 do 800 nm a zajišťuje vysokou fotoaktivitu u barevných předmětů připravených z tohoto termoplastu s rovnoměrným rozložením fotoaktivního derivátu v termoplastu a zajišťuje stejný odstín barvy předmětu z tohoto fotoaktivního termoplastu.
Příklady uskutečnění technického řešení
Stanovení fotoaktivity
Fotoaktivita termoplastů s aditivem fotoaktivních derivátů na bázi ftalocyaninu byla určena na základě množství generovaného singletového kyslíku. Ta byla zjišťována následným postupem. Vzorek o rozměrech cca 0,7x0,7 cm byl vložen do spektrofotometrické kyvety optické dráhy 1 cm. Následně bylo přilito 3 ml hexanu a nadávkován roztok indikátoru 1,3-difenylisobenzofuranu neboli DPIBF v hexanu tak, aby absorbance při absorpčním maximu indikátoru činila A412nm~ 0,9. Jako zdroj záření byl použit laser emitující při 661 nm (MediCom). Vzorky byly v pravidelných intervalech proměřovány pomocí UV/Vis spektrofotometrie (Shimadzu). Množství singletového kyslíku bylo následně určeno směrnicí k [J-1] a následně výpočtem zjištěn poločas rozkladu T1/2 DPIBF [s]. Dle hodnoty ti/2 byla posouzena míra produkce singletního kyslíku.
| T1/2 | Méně než 1000 s | 1000 až 1500 s | 1500 až 2000 s | Více než 2000 s |
| Hodnocení | Velmi dobrá | dobrá | Slabá | nedostatečná |
Stanovení samočisticího účinku
Samočisticí vlastnosti byly zjišťovány na základě úbytku modelového polutantu, kterým byl zvolen derivát DPP (2,5-bis(2-ethylhexyl)-3,6-difenyl-1 H,2H,4H,5 H-pyrrolo[3,4-c ]pyrrol-1,4-dion), který byl nanesen na jednotlivé vzorky v podobě tenkého filmu. Na vzorky 3x4 cm bylo aplikováno 250 μl derivánu DPP v hexanu (0,4 mg/ml) za vzniku tenké vrstvy. Takto připravené vzorky byly vysušeny v sušárně (Memmert) při 50 °C a následně umístěny pod širokospektrální LED zdroj (19 V, 900 lux) emitující v celé oblasti viditelného spektra. Vzorky byly v pravidelných intervalech proměřovány pomocí fluorescenčního spektrometru (Scinco) při emisním maximu fluorescence DPP (524 nm). Samočisticí vlastnosti vzorků byly následně vyjádřeny úbytek v čase 24 hodin a dále jako poločas rozkladu ti/2 [h].
Příklad 1: Postup přípravy vrstev termoplastů PS a PMMA, obsahujících fotoaktivní derivát.
Homogenní vrstva fotoaktivního termoplastu, konkrétně fotoaktivního polystyrenu neboli PS a polymethylmethakrylátu neboli PMMA byla připravena tak, aby obsahovala 1 % hmotn. příslušného ftalocyaninového derivátu. Množství 1 g PS nebo PMMA bylo rozpuštěno v 10 ml chloroformu a následně proveden přídavek 10 mgfotoaktivního derivátu vybraného ze skupiny MePC1, MePc2, MePc3 nebo ZnNc-TB . Po důkladné homogenizaci byla výsledná směs nanesena na filtrační papír o průměru 10 cm a vysušena v sušárně Memmert při 50 °C.
Příklad 2: Postup přípravy termoplastu PVC s obsahem fotoaktivního derivátu.
Pro přípravu filmů na bázi polyvinylchloridu neboli PVC byla zvolena dvousložková PVC pasta Hama 0202. Přídavek ftalocyaninových derivátů činil 0,5 % hmotn. PVC. Množství 25 mg fotoaktivního derivátu bylo rozpuštěno v 1 ml xylenu. Následně byl proveden přídavek 2 g kapalné
- 5 CZ 38424 U1 složky PVC pasty Hama 0202, provedena homogenizace a vneseno 3 g práškové složky. Po důkladné homogenizaci byla výsledná pasta nanesena pravítkem na polyethylenovou fólii v síle nánosu 40 μm. Poté byla provedena želatinace při 180 °C po dobu 5 minut. U výsledných filmů byla spektrofotometricky stanovena absorpční maxima ve VIS/NIR oblasti spektra.
| Použitý derivát | Absorpční maximum PVC filmu [nm] |
| MePc2 | 720 |
| MePc3 | 724 |
| MePc4 | 691 a 744 |
Příklad 3: Stanovení generace singletového kyslíku u PS a PMMA vrstev, obsahujících ftalocyaninové deriváty připravené dle Příkladu 1.
Generace singletového kyslíku byla zjišťována postupem uvedeným výše v textu. U derivátu ZnNc-TB byla v obou polymerních matricích stanovena nedostatečná produkce singletního kyslíku. U všech dalších fotoaktivních derivátů byla po zapracování do PS nebo PMMA stanovena produkce singletního kyslíku jako velmi dobrá nebo dobrá, v případě MePcl v PMMA byla produkce shledána jako slabá.
Tabulka 1: Hodnoty generace singletového kyslíku pro fotoaktivní termoplasty.
| Derivát | PMMA | PS | ||||
| k [J-1] | T1/2 [s] | Hodnocení | k [J-1] | T1/2 [s] | Hodnocení | |
| PMMA | 0,0037 | 4683 | - | - | - | - |
| PS | - | - | - | 0,0052 | 3332 | - |
| MePc1 | 0,0111 | 1561 | slabá | 0,0207 | 837 | velmi dobrá |
| MePc2 | 0,0133 | 1303 | dobrá | 0,0295 | 587 | velmi dobrá |
| MePc3 | 0,0173 | 1002 | dobrá | 0,033 | 525 | velmi dobrá |
| MePc4 | 0,0126 | 1375 | dobrá | 0,0318 | 545 | velmi dobrá |
| ZnNc-TB | 0,0042 | 4126 | nedostatečná | 0,0086 | 2015 | nedostatečná |
Příklad 4: Stanovení samočisticích vlastností u PS a PMMA vrstev.
Samočisticí vlastnosti PS a PMMA vrstev byly zjišťovány postupem popsaným výše v textu. Použity byly vrstvy PS a PMMA obsahující deriváty MePc2 nebo MePc3 nebo MePc4, připravené dle Příkladu 1. Tabulka 2 uvádí hodnoty úbytku derivátu DPP během prvních 24 hodin ozařování a čas potřebný k rozkladu 50 % modelové látky. Celkový úbytek DPP u PS vrstev s uvedenými ftalocyaninovými deriváty činil 33 až 46 % za 24 hodin, přičemž polovina DPP byla rozložena během 35 až 46 hodin. Celkový úbytek DPP u PMMA vrstev s obsahem uvedených derivátů činil 32 až 56 % za 24 hodin, přičemž polovina DPP byla rozložena během 15 až 110 hodin.
Tabulka 2: Hodnoty úbytku derivátu DPP během 24 hodin a příslušný čas potřebný k rozkladu 50 % derivátu pro jednotlivé vzorky fotoaktivních termoplastů.
| Derivát | PS | PMMA | ||
| Úbytek24h [%] | T50% [h] | Úbytek24h [%] | T50% [h] | |
| Reference | 16 | - | 15 | - |
| MePc2 | 46 | 35 | 41 | 70 |
| MePc3 | 43 | 40 | 56 | 15 |
| MePc4 | 33 | 46 | 32 | 110 |
- 6 CZ 38424 U1
Příklad 5: Stanovení generace singletového kyslíku u PVC vrstev, obsahujících fotoaktivní deriváty ftalocyaninu, připravených dle Příkladu 2.
Generace singletového kyslíku vrstev PVC připravených dle Příkladu 2 byla zjišťována postupem popsaným výše v textu.
Tabulka 3: Hodnoty generace singletového kyslíku pro fotoaktivní termoplast PVC.
| Derivát | k [J-1] | T1/2 [s] | Hodnocení |
| Reference | 0,0057 | 3040 | - |
| MePc2 | 0,013 | 1333 | dobrá |
| MePc3 | 0,0151 | 1148 | dobrá |
| MePc4 | 0,0192 | 903 | velmi dobrá |
Příklad 6: Stanovení samočisticích vlastností u PVC vrstev, připravených dle Příkladu 2.
Samočisticí vlastnosti PVC vrstev byly zjišťovány postupem popsaným výše v textu. Použity byly vrstvy PVC obsahující 0,5 % hmotn. derivátu MePc2 nebo MePc3 nebo MePc4, připravené dle Příkladu 2. Tabulka 4 uvádí hodnoty úbytku derivátu DPP během prvních 24 hodin ozařování a čas potřebný k rozkladu 50 % modelové látky. Celkový úbytek DPP činil 38 až 48 % za 24 hodin, přičemž polovina DPP byla rozložena během 17 až 48 hodin.
Tabulka 4: Hodnoty úbytku derivátu DPP během 24 hodin a příslušný čas potřebný k rozkladu 50 % derivátu pro jednotlivé vzorky fotoaktivního termoplastu PVC.
| Derivát | PVC | |
| Úbytek24h [%] | T50% [h] | |
| Reference | 15 | - |
| MePc2 | 48 | 48 |
| MePc3 | 56 | 17 |
| MePc4 | 38 | 38 |
Průmyslová využitelnost
Fotoaktivní polymer podle tohoto technického řešení lze použít k přípravě sterilních předmětů, které mohou být dále využity ve zdravotnictví, a to o různých barvách.
Claims (1)
1. Fotoaktivní termoplast zahrnující polymemí bázi vybranou ze skupiny: polypropylen, polyethylen, polyvinylchlorid, polystyren, polymethylmethakrylát nebo polyamid s aditivem 5 ftalocyaninového derivátu, vyznačující se tím, že aditivum ftalocyaninového derivátu je ve fotoaktivním termoplastu v koncentraci od 0,5 do 1,0 % hmota, a je vybráno ze skupiny:
f-Bu
ZnNc-TB, nebo
MePC, kde Me = Zn, Al(OH) nebo Si(OH)2 a R je vybráno ze skupiny:
-8 CZ 38424 UI
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2025-42539U CZ38424U1 (cs) | 2025-01-13 | 2025-01-13 | Fotoaktivní termoplast |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2025-42539U CZ38424U1 (cs) | 2025-01-13 | 2025-01-13 | Fotoaktivní termoplast |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ38424U1 true CZ38424U1 (cs) | 2025-02-11 |
Family
ID=94601228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2025-42539U CZ38424U1 (cs) | 2025-01-13 | 2025-01-13 | Fotoaktivní termoplast |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ38424U1 (cs) |
-
2025
- 2025-01-13 CZ CZ2025-42539U patent/CZ38424U1/cs active IP Right Grant
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Stoll et al. | BODIPY-embedded electrospun materials in antimicrobial photodynamic inactivation | |
| US11039616B2 (en) | Photodynamic compositions, methods of making, and uses thereof | |
| CN109996801B (zh) | 光敏剂 | |
| Winter et al. | Back to the roots: photodynamic inactivation of bacteria based on water-soluble curcumin bound to polyvinylpyrrolidone as a photosensitizer | |
| US11154063B2 (en) | Method for producing a bacteriostatic and fungistatic additive in masterbatch for application in plastics | |
| US20230131958A1 (en) | Cosmetic and Dermatological Compositions | |
| Rossi et al. | The photodynamic inactivation of Staphylococcus aureus in water using visible light with a new expanded porphyrin | |
| Beech et al. | Incorporation of crystal violet, methylene blue and safranin O into a copolymer emulsion; the development of a novel antimicrobial paint | |
| Kirtiwar et al. | Effect of nutrient media on antibacterial activity of silver nanoparticles synthesized using Neolamarckia cadamba | |
| CZ38424U1 (cs) | Fotoaktivní termoplast | |
| González López et al. | Light-activated antibacterial ethylcellulose electrospun nanofibrous mats containing fluorinated Zn (II) porphyrin | |
| da Silva et al. | Functionalization of fibrous substrates with mesoporous silica nanoparticles as a strategy to obtain photodynamic antibacterial textiles | |
| EP0881879B1 (en) | Photosensitive composition | |
| Li et al. | Advancements in photodynamic inactivation: A comprehensive review of photosensitizers, mechanisms, and applications in food area | |
| Calovi et al. | Antibacterial efficiency over time and barrier properties of wood coatings with colloidal silver | |
| Trochowski et al. | Dihydroxyanthraquinones as stable and cost-effective TiO2 photosensitizers for environmental and biomedical applications | |
| Mahltig et al. | Photobactericidal and photochromic textile materials realized by embedding of advantageous dye using sol-gel technology | |
| Rehan et al. | Chemically modified extract of peanut red skin: Toward functional dyeing of textile fabrics and study adsorption kinetics and adsorption isotherm of dyeing process | |
| CZ25370U1 (cs) | Paropropustná fólie nebo laminát s antimikrobiální povrchovou úpravou | |
| Pedro et al. | Immobilization of triclosan and erythrosine in layer-by-layer films applied to inactivation of microorganisms | |
| WO2022185348A1 (en) | Broad-spectrum photo-absorbent material, process for ita preparation and related uses | |
| US11884784B2 (en) | Photodynamic compositions, methods of making, and uses thereof | |
| CZ202067A3 (cs) | Pigment na bázi perylenového derivátu pro barvení polymerních systémů s obsahem aditiva a polymerní systém s tímto pigmentem | |
| CZ37511U1 (cs) | Transparentní fólie pro antimikrobiální ochranu dotykových displejů | |
| JP2002179514A (ja) | 抗菌剤，抗菌剤の製造方法及び抗菌性樹脂組成物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20250211 |