DE20211854U1 - Polymers with antibiotic, bioresistant and fungus-resistant properties - Google Patents
Polymers with antibiotic, bioresistant and fungus-resistant propertiesInfo
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- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
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Description
GbGB
POLYMERE MIT ANTIBIOTISCHEN, BIORESISTENTEN UND PILZBESTÄNDIGEN EIGENSCHAFTENPOLYMERS WITH ANTIBIOTIC, BIORESISTENT AND FUNGAL RESISTANT PROPERTIES
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Polymere und Anstriche, die Polymere enthalten, und im Besonderen Polymere mit bioresistenten und pilzbeständigen Eigenschaften.This invention relates generally to the field of polymers and paints containing polymers, and more particularly to polymers having bioresistant and fungal resistant properties.
STAND DER TECHNIK
15 STATE OF THE ART
15
Der Gebrauch von Schwermetallen in Farben und Schiffsanstrichen ist in den meisten Industrieländern unzulässig. Es ist bekannt, dass Schiffsanstrichfarben ausfallen, wenn sie durch Mikroben angegriffen werden. Schließlich wird der Anstrich vollständig zerstört. Früher wurden Schwermetalle in Anstrichen benutzt, um diesen Angriff zu verhindern. Mit Hufe eines Polymeranstrichs könnte dieses Problem gelöst werden.The use of heavy metals in paints and marine coatings is prohibited in most industrialized countries. It is known that marine paints fail when attacked by microbes. Eventually the paint is completely destroyed. In the past, heavy metals were used in paints to prevent this attack. With the help of a polymer coating, this problem could be solved.
Darüber hinaus werden Polymere in vielen Anwendungen benutzt, die vonIn addition, polymers are used in many applications that
antibiotischen oder pilzbeständigen Eigenschaften profitieren könnten, wie z. B. in der medizinischen Ausrüstung, in Kontaktlinsen, Plastikwindeln und zahlreichen anderen Anwendungen. Die kovalente Verbindung eines antibiotischen Anteils in der Hauptkette des Polymers, das diese Eigenschaften liefert, würde von großem Nutzen sein.antibiotic or antifungal properties, such as in medical equipment, contact lenses, plastic diapers, and numerous other applications. Covalently incorporating an antibiotic moiety into the main chain of the polymer that provides these properties would be of great benefit.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Polymer, das einen antibiotischen Anteil enthält, der kovalent in die Hauptkette (Rückgrat) des Polymers verbunden wird.The present invention relates to a polymer containing an antibiotic moiety that is covalently linked into the main chain (backbone) of the polymer.
^ Dieser Anteil besteht im Allgemeinen aus einem Bromatom und einer Nitrogruppe (NO2),^ This moiety generally consists of a bromine atom and a nitro group (NO2),
das heißt, einer Bromnitrogruppe, die mit mindestens einem Kohlenstoffatom in der Hauptkette des Polymers verbunden wird (das Bromatom und die Nitrogruppe anthat is, a bromonitro group which is linked to at least one carbon atom in the main chain of the polymer (the bromine atom and the nitro group on
J5 denselben oder unterschiedliche Kohlenstoffatomen verbunden werden). Der Anteil kannJ5 the same or different carbon atoms). The proportion can
in verschiedenen Stufen von 5 ppm bis 100 % auftreten. Der bevorzugte Anteil liegt bei ca. 1000 ppm. Gegenstand der Erfindung sind also Polyurethan, Polyurea (Polyharnstoff), Polyamid, Polyester, Polycarbonat, Polyäther, Polysiloxan, Epoxy, Polyacryl, Polyacrylat, Polyvinyl bzw. alle Polymere, bei denen die Bromnitrogruppe mit der Hauptkette des Polymers verbunden ist. Es ist weithin bekannt, dass die Reaktion eines organischen Isocyanats (Di- oder Polyisocyanat) mit einem Polyol (Polyalkohol) oder Polyolpolymer in Anwesenheit eines verwendbaren Katalysators ein Polyurethanpolymer bildet. Mit dieser Erfindung wird einem Standardpolyol ein Bromonitrosubstitutionsdiol oder ein Bromonitrosubstitutionspolyol für die Polymersynthese hinzugefügt. Das Verhältnis des Substitutionsmittels wird so gewählt, dass die gewünschte Konzentration des Anteils im endgültigen Polymer erzielt wird. Ein bevorzugtes Diol für die Anwendung ist Bromonitropropandiol oder 2-Bromo-2-Nitropropan -1,3-Diol (BNPD). Diesesin various levels from 5 ppm to 100%. The preferred proportion is approximately 1000 ppm. The invention therefore relates to polyurethane, polyurea, polyamide, polyester, polycarbonate, polyether, polysiloxane, epoxy, polyacrylic, polyacrylate, polyvinyl or all polymers in which the bromonitro group is linked to the main chain of the polymer. It is widely known that the reaction of an organic isocyanate (di- or polyisocyanate) with a polyol (polyalcohol) or polyol polymer in the presence of a suitable catalyst forms a polyurethane polymer. With this invention, a bromonitro-substitution diol or a bromonitro-substitution polyol is added to a standard polyol for polymer synthesis. The ratio of the substitution agent is selected to achieve the desired concentration of the proportion in the final polymer. A preferred diol for use is bromonitropropanediol or 2-bromo-2-nitropropane-1,3-diol (BNPD). This
• · t <• · t <
bestimmte Diol ist ein festes Material mit unterschiedlichem Maß an Löslichkeit in anderen Polyolen und besitzt erwiesene antibiotische Eigenschaften. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass BNPD keine krebserzeugenden Wirkungen hat, und ist im Allgemeinen auf Ebenen von bis zu 0,1 % zur Anwendung in Kosmetikprodukten anerkannt.particular diol is a solid material with varying degrees of solubility in other polyols and has proven antibiotic properties. In addition, BNPD has been shown not to have carcinogenic effects and is generally accepted for use in cosmetic products at levels up to 0.1%.
Da der aktive antibiotische Anteil direkt kovalent mit der Polymerhauptkette verbunden ist, wird eine solche Schiffsanstrichfarbe auch unter extremen Bedingungen (wiederholtes und lang anhaltendes Untertauchen) nicht ausgelaugt. Der Anteil ist außerdem nicht lichtempfindlich und wird nicht durch Tageslicht oder Mineralsalze (wie das Salz im Meerwasser) zersetzt.Since the active antibiotic component is directly covalently linked to the polymer main chain, such a ship paint is not leached out even under extreme conditions (repeated and long-term immersion). The component is also not sensitive to light and is not decomposed by daylight or mineral salts (such as the salt in sea water).
Weil das BNPD ein Substitutionsdiol ist, bildet es einen natürlichen Reaktionspartner für eine polymerische Kette mit einem Isocyanat. Als Diol kann BNPD direkt mit vielen Polyolen und anderen leistungssteigernden Zusätzen gemischt werden. Das Mischen verursacht keine Probleme oder nachteiligen Reaktionen. Tatsächlich kann es in einem beliebigen Verhältnis (soweit es löslich ist) mit jedem Standardpolyol, das zum Synthetisieren von Polyurethan oder anderen Polymeren verwendet wird, gemischt werden. Ferner scheint die Brom- oder Nitrogruppe nicht in der Lage zu sein, unerwünschte Vernetzungen im resultierenden Polymer zu bilden.Because BNPD is a substitution diol, it forms a natural reactant for a polymeric chain with an isocyanate. As a diol, BNPD can be mixed directly with many polyols and other performance-enhancing additives. Mixing does not cause any problems or adverse reactions. In fact, it can be mixed in any ratio (as long as it is soluble) with any standard polyol used to synthesize polyurethane or other polymers. Furthermore, the bromine or nitro group does not appear to be able to form undesirable crosslinks in the resulting polymer.
Aufgrund seiner nachgewiesenen Eigenschaften und seiner günstiger Effekte auf die Umwelt und den menschlichen Körper gilt BNPD als bevorzugtes Antimikrobenmittel. Es können jedoch auch andere Diole oder Polyole mit Brom- und Nitrogruppen an denselben oder unterschiedliche Kohlenstoffatomen in der Hauptkette des Polymers verbunden werden, um einen antibiotischen oder pilzbeständigen Effekt zu erzielen. Als Polyole können aliphatische, cycloaliphatische oder weniger bevorzugt aromatische Diole oder Polyole zur Verbindung mit der Bromnitrogruppe eingesetzt werden, beispielsweise die isomeren Butandiole, Pentandiole, Hexandiole, Heptandiole, Octandiole und Nonandiole.Due to its proven properties and its beneficial effects on the environment and the human body, BNPD is considered the preferred antimicrobial agent. However, other diols or polyols containing bromine and nitro groups can also be linked to the same or different carbon atoms in the polymer's main chain to achieve an antibiotic or antifungal effect. The polyols used can be aliphatic, cycloaliphatic or, less preferably, aromatic diols or polyols to link to the bromonitro group, for example the isomeric butanediols, pentanediols, hexanediols, heptanediols, octanediols and nonanediols.
Tests mit BNPD haben gezeigt, dass es gegen verschiedene Arten des grampositiven und gramnegativen Bakteriums in Konzentrationen von 1-50 ppm wirkungsvoll ist. Die minimale wirkungsvolle Konzentration ist ca. 25 ppm. Andere Tests haben gezeigt, dass BNPD pilzbeständig ist.Tests with BNPD have shown that it is effective against various types of gram-positive and gram-negative bacteria at concentrations of 1-50 ppm. The minimum effective concentration is approximately 25 ppm. Other tests have shown that BNPD is resistant to fungi.
Es ist weithin bekannt, dass die Verbindung von Polyolen oder Polyolvorpolymeren mit organischem Isocyanat und anderen Materialien Polymere und Polymerharze (z. B. Polyurethan) bildet. Insbesondere enthalten Farben, einschließlich Schiffsanstrichfarben, in hohem Umfang Polyurethan oder andere beschichtende Polymermaterialien. Ein generisches Urethan hat die Formel:It is widely known that the combination of polyols or polyol prepolymers with organic isocyanate and other materials forms polymers and polymer resins (e.g. polyurethane). In particular, paints, including marine paints, contain high levels of polyurethane or other coating polymer materials. A generic urethane has the formula:
-2--2-
H IHI
Dabei können R und R' identisch oder unterschiedlich sein.R and R' can be identical or different.
Ein typisches Polyurethanpolyraer besteht aus Ketten in der Form:A typical polyurethane polymer consists of chains in the form:
R-R-
oder:or:
N I HN I H
ISTIS
&ogr; \&ogr; \
H HH H
R"R"
BNPD hat die Struktur:BNPD has the structure:
BrBr
HOHO
OHOH
NO0 NO 0
-3--3-
BNPD-gemischte Polyole können mit organischen Isocyanaten kombiniert werden, um Polyurethanschichten und Polymere zu bilden. Dadurch wird der aktive Anteil kovalent in die Hauptkette des Polymers verbunden. BNPD und ähnliche Komponenten, die den gewünschten Anteil enthalten, können mit der Polyolkomponente der bekannten Zweikomponentensysteme gemischt werden. Im Fall von Polyurethan gleicht der verbundene Anteil der folgenden Struktur:BNPD blended polyols can be combined with organic isocyanates to form polyurethane layers and polymers. This covalently bonds the active moiety into the polymer's main chain. BNPD and similar components containing the desired moiety can be blended with the polyol component of the known two-component systems. In the case of polyurethane, the bonded moiety resembles the following structure:
R-R-
'N'N
BrBr
&Lgr;,&Lgr;,
NO,NO,
N I HN I H
R1 R1
In allgemeiner Form:In general terms:
O OoO
BrBr
NO,NO,
Obwohl BNPD ein bevorzugter Polyolausgangspunkt zum Verketten des aktiven Anteils in ein Polymer ist, können andere Materialien, die ein Bromatom und eine Nitrogruppe enthalten, benutzt werden. Normalerweise sind das Brom und die Nitrogruppe mit dem gleichen Kohlenstoffatom verkettet. Es ist jedoch anzunehmen, dass ein Anteil, bei dem das Brom und die Nitrogruppe nicht zum gleichen Kohlenstoffatom, aber dicht beieinander verkettet werden, die gewünschten Eigenschaften haben würde. Darüber hinaus sind viele andere Verbindungen, wie z. B. Bromonitromethandiol, Bromonitroethandiol, Bromotitrobutandiol, möglich. Es ist bekannt, dass Bromonitromethan für die Behandlung von Fadenwürmern im Boden (US-Patent 5,013,762) und als allgemeines Biozid (US-Patent 5,866,511) wirkungsvoll ist. Es wird angenommen, dass Bromonitro-Methandiol und ähnliche Diole gleichermaßen wirkungsvoll sind.Although BNPD is a preferred polyol starting point for linking the active moiety into a polymer, other materials containing a bromine atom and a nitro group can be used. Typically, the bromine and nitro group are linked to the same carbon atom. However, it is believed that a moiety in which the bromine and nitro group are not linked to the same carbon atom but are linked close together would have the desired properties. In addition, many other compounds are possible, such as bromonitromethanediol, bromonitroethanediol, bromonitrobutanediol. Bromonitromethane is known to be effective for the treatment of nematodes in soil (US Patent 5,013,762) and as a general biocide (US Patent 5,866,511). Bromonitro-methanediol and similar diols are believed to be equally effective.
-4--4-
Die Erfindung umfasst auch die Verwendung einer BNPD- oder BNPD-Entsprechung als Terminus, wie im folgenden Beispiel:The invention also includes the use of a BNPD or BNPD equivalent as a term, as in the following example:
X.X
BrBr
R1
NOo R1
NOo
Dabei kann R' CH2 OH, OH, CH3 oder H (oder eine andere Kombination) sein.R' can be CH 2 OH, OH, CH 3 or H (or any other combination).
Produktionsmethoden für Polyurethanfarbanstriche sind weithin bekannt. Beispielsweise nennt das US-Patent 5,712,342 einige Beispiele für einen Prozess zur Produktion einer Wasserdispersion des Polyurethanharzes für eine Farbe mit einem Vorpolymer des ungefähren Molekulargewichts 800, hergestellt aus Phenylpropan und verschiedenen Isocyanaten wie Isophoron-Diisocyanat, dessen Ergebnis Polymere mit durchschnittlichen Molekulargewichten von etwa 3200 für Farbanstriche darstellt.Production methods for polyurethane paints are widely known. For example, US Patent 5,712,342 gives some examples of a process for producing a water dispersion of the polyurethane resin for paint with a prepolymer of approximately molecular weight 800 prepared from phenylpropane and various isocyanates such as isophorone diisocyanate, the result of which is polymers with average molecular weights of about 3200 for paints.
US-Patent 3,936,409 beschreibt eine Methode zur Produktion von Urea-Urethan mit organischen Lösungsmitteln. Das Polymer wird in gelöster Form gebildet, indem man das Lösungsmittel verdunsten lässt. Das Patent beschreibt auch die sofortige Bildung durch den Gebrauch einer Spraydüse.US Patent 3,936,409 describes a method for producing urea-urethane using organic solvents. The polymer is formed in solution by allowing the solvent to evaporate. The patent also describes instantaneous formation by using a spray nozzle.
Die Erfindung beschreibt BNPD oder ein vergleichbares Kohlenwasserstoffdiol als Ersatzmittel, das mit oder ohne die Hilfe eines Lösungsmittels oder Co-Lösungsmittels zur Herstellung der Vorpolymere in die Polyole aufgelöst wird, um den aktiven Anteil des Broms und Nitros im Bereich von 5 ppm bis 100 % in die Hauptkette des resultierenden Polymers zu verbinden. Die Molekulargewichte der resultierenden Polymere können von mehreren Tausend bei Farbanstrichen bis zu mehreren Hunderttausend bei verschiedenen anderen Polymeren reichen.The invention describes BNPD or a comparable hydrocarbon diol as a replacement agent which is dissolved into the polyols with or without the aid of a solvent or co-solvent to prepare the prepolymers to incorporate the active portion of the bromine and nitro in the range of 5 ppm to 100% into the main chain of the resulting polymer. The molecular weights of the resulting polymers can range from several thousand for paints to several hundred thousand for various other polymers.
US-Patent 5,798,115 beschreibt die Verbindung anderer antibiotischen Mittel in die Hauptkette von Polymeren, die in medizinischen Anwendungen benutzt werden. Insbesondere werden Dusocynate mit einem antibiotischen Mittel wie Ciprofloxacin zur Reaktion gebracht, um polymerische Materialien zu bilden. Dabei entsteht ein biologisch abbaubares Polymer, das antimikrobielle Substanzen freigibt, während es durch Enzyme zersetzt wird.US Patent 5,798,115 describes the incorporation of other antibiotic agents into the backbone of polymers used in medical applications. Specifically, dusocynate is reacted with an antibiotic agent such as ciprofloxacin to form polymeric materials. This produces a biodegradable polymer that releases antimicrobial substances as it is broken down by enzymes.
Die Erfindung resultiert in Polymeren für die medizinische Industrie und für viele andere Zwecke, wobei der aktive Anteil des Broms und der Nitrogruppe mit einer aliphatischen Kette in der Hauptkette des Polymers kovalent verbunden sind. Die Erfindung kann überall dort angewendet werden, wo Mikroben vernichtet oder die durch Mikroben bzw. Pilz verursachte Zersetzung verhindert werden soll.The invention results in polymers for the medical industry and for many other purposes, wherein the active part of the bromine and the nitro group are covalently linked to an aliphatic chain in the main chain of the polymer. The invention can be used wherever microbes are to be destroyed or decomposition caused by microbes or fungi is to be prevented.
-5--5-
• ··
Die Erfindung trifft auf Polyurethan, Polyurea, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polyacryl, Polyester, Polyamid, Polyimid, Polycarbonat, Polyglycolicensäure, polylaktische Säure, Polyäther, Polysiloxan, Epoxykleber und Polymerstrukturen vieler anderer Arten zu.
5The invention applies to polyurethane, polyurea, polyacrylate, polymethacrylate, polyacrylic, polyester, polyamide, polyimide, polycarbonate, polyglycolic acid, polylactic acid, polyether, polysiloxane, epoxy adhesives and polymer structures of many other types.
5
Von besonderem Interesse sind die Polymere, die von polylaktischer Säure (Polymilchsäure) gebildet werden. Diese Polymere sind seit 1932 bekannt. Milchsäure wird kommerziell durch die Gärung von Mais gebildet. Die Säure bildet sich in zwei Komponenten, die so genannten Laktide, L-laktischen Säure und R-laktischen Säure. Die physikalischen Eigenschaften der endgültigen Polymere können durch den Prozentsatz des L- und R-Isomers gesteuert werden.Of particular interest are the polymers formed from polylactic acid (polylactic acid). These polymers have been known since 1932. Lactic acid is produced commercially by the fermentation of corn. The acid forms in two components called lactides, L-lactic acid and R-lactic acid. The physical properties of the final polymers can be controlled by the percentage of L and R isomers.
Polymere der Polymilchsäure sind biologisch abbaubar. Da bei vielen Anwendungen die natürliche Geschwindigkeit des biologischen Abbaus verhindert oder kontrolliert werden soll, trifft diese Erfindung auch auf diese Polymere zu. Beispielsweise kann Milchsäure mit BNPD kombiniert werden, um ein Polymilchsäurenpolymer auf den Grundregeln der Erfindung zu bilden. Nach dem Abbau des Wassers und derPolymers of polylactic acid are biodegradable. Since in many applications the natural rate of biodegradation is to be prevented or controlled, this invention also applies to these polymers. For example, lactic acid can be combined with BNPD to form a polylactic acid polymer on the principles of the invention. After the degradation of the water and the
Kondensationspolymerisierung wird mit der Bromnitrogruppe ein Polymer gebildet. Fig. 1 zeigt die allgemeinen Schritte zu diesem Vorgang.
20Condensation polymerization forms a polymer with the bromonitro group. Fig. 1 shows the general steps of this process.
20
Wie Polymilchsäure ist auch Polyglykolsäure von besonderem Interesse. Polyglykolsäure ist ein weiteres biologisch abbaubares Polymer, das von der Kontrolle der natürlichen biologischen Abbaugeschwindigkeit durch die Erfindung profitieren kann.Like polylactic acid, polyglycolic acid is also of particular interest. Polyglycolic acid is another biodegradable polymer that can benefit from the invention's control of its natural biodegradation rate.
Ferner betrifft die Erfindung die Gruppe der Polymethacrylatpolymere, die in Kontaktlinsen wie Polymacon benutzt werden. Fig. 2 zeigt die normale Produktionsmethode für Polymacon (Marke) und zwei Produktionsmethoden für ein geändertes Polymacon (Marke), das den gewünschten Anteil enthält. Methacrylsäure oder Methylmethacrylat können mit dem BNPD oder einem ähnlichen Diol kombiniert werden, das mit einem Brom und einer Nitrogruppe auf dem gleichen Kohlenstoffatom verbunden wird. Im Allgemeinen werden 2 Mol Methacrylsäure mit einem Mol BNPD in ReaktionThe invention further relates to the group of polymethacrylate polymers used in contact lenses such as Polymacon. Fig. 2 shows the normal production method for Polymacon (trade mark) and two production methods for a modified Polymacon (trade mark) containing the desired proportion. Methacrylic acid or methyl methacrylate can be combined with the BNPD or a similar diol which is linked to a bromine and a nitro group on the same carbon atom. Generally, 2 moles of methacrylic acid are reacted with one mole of BNPD.
^ gebracht (es können jedoch auch gleiche Molmengen verwendet werden). Das^ (however, equal molar amounts can also be used). The
" resultierende Produkt kann dann mit Äthylenglykoldimethacrylat (2-Hydroxyethyl-" The resulting product can then be treated with ethylene glycol dimethacrylate (2-hydroxyethyl-
Methacrylat) kombiniert werden. Athylenglykolmonomethacrylat kann auch hinzugefügt werden, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen.Methacrylate). Ethylene glycol monomethacrylate can also be added to achieve the desired properties.
US-Patent 4,109,074 beschreibt den grundlegenden Prozess zur Bildung eines solchen hydrophilen Polymers vom Monomer. Das grundlegende Polymer wird vorbereitet, indem ein Monomer wie z. B. Athylenglykolmonomethacrylat für eine bestimmte Zeit bei einer bestimmten Temperatur erhitzt wird. Für den ursprünglichen Prozess wird ein Initiator oder Katalysator verwendet. Dadurch entsteht ein Polymer, das frei von jeglichen toxischen Überresten eines Initiators oder Katalysators ist. Dieses Ergebnis ist besonders in medizinischen Produkten wie Kontaktlinsen erstrebenswert.US Patent 4,109,074 describes the basic process for forming such a hydrophilic polymer from the monomer. The basic polymer is prepared by heating a monomer such as ethylene glycol monomethacrylate for a specific time at a specific temperature. An initiator or catalyst is used for the initial process. This produces a polymer that is free of any toxic residues of an initiator or catalyst. This result is particularly desirable in medical products such as contact lenses.
Die bakterielle Infektion von Kontaktlinsen kann zu Augenentzündung oder sogar ernsteren Infektionen führen, die u. U. Blindheit verursachen können. Daher ist die Produktion eines hydrophilischen Polymers wünschenswert, das bakterielles WachstumBacterial infection of contact lenses can lead to eye inflammation or even more serious infections that may cause blindness. Therefore, the production of a hydrophilic polymer that inhibits bacterial growth
-6--6-
an der Oberfläche unterbindet. Die Verbindung der Bromnitrogruppe in dieser Erfindung kann ein geeignetes Polymer mit bakteriell resistenten Eigenschaften hervorbringen.on the surface. The compound of the bromonitro group in this invention can produce a suitable polymer with bacterial resistant properties.
Fig. 3 zeigt die Behandlung vom BNPD mit Ammoniumhydroxid zur Bildung eines Bromonitroamins oder -diamins, das dann mit einer Isocyanatverbindung wie TDI (Toluoldiisocyanat) kombiniert werden kann, um einen Polyharnstoff (Polyurea) zu erzeugen. Fig. 3 zeigt zwei mögliche Strukturen dieser Art, eine mit zwei Nitrogenen, die mit einer Carbonylgruppe verbunden sind, und eine mit nur einem Nitrogen.Figure 3 shows the treatment of BNPD with ammonium hydroxide to form a bromonitroamine or diamine, which can then be combined with an isocyanate compound such as TDI (toluene diisocyanate) to produce a polyurea. Figure 3 shows two possible structures of this type, one with two nitrogens linked to a carbonyl group and one with only one nitrogen.
Fig. 4 zeigt das BNPD, das zur Bildung eines Polyesters verwendet wird, während Fig. 5 eine Polyamidstruktur darstellt. Fig. 6 zeigt die Standardstruktur des Polyamids, das als „Nylon Sixty-Six" bekannt ist. Die geänderte Polyamidstruktur mit der Bromnitrogruppe ist deutlich erkennbar.Figure 4 shows the BNPD used to form a polyester, while Figure 5 shows a polyamide structure. Figure 6 shows the standard structure of the polyamide known as "Nylon Sixty-Six". The modified polyamide structure with the bromonitro group is clearly visible.
Fig. 6 zeigt ein geändertes Epoxidharz, und Fig. 7 stellt ein geändertes Polyäther und ein geändertes Polysiloxan dar. Beide Strukturklassen (Polyäther und Polysiloxan) befinden sich im Geltungsbereich dieser Erfindung.Fig. 6 shows a modified epoxy resin, and Fig. 7 shows a modified polyether and a modified polysiloxane. Both structural classes (polyether and polysiloxane) are within the scope of this invention.
Die Erfindung besteht aus einem Bromnitro anteil, der kovalent in die Hauptkette der unterschiedlichen Polymere verbunden ist, um bakteriell- oder pilzresistente Polymere bzw. antibakterielle/antifungale Polymere vieler unterschiedlicher Kategorien und Arten zu erzielen. Die Erfindung hat viele nützliche industrielle Anwendungen.The invention consists of a bromonitro moiety covalently linked into the backbone of various polymers to obtain bacterial or fungal resistant polymers or antibacterial/antifungal polymers of many different categories and types. The invention has many useful industrial applications.
6 g BNPD wurden in 14 g &ggr;-Butyrolacton (BLO) unter starkem Mischen aufgelöst. Danach wurden 100 g urethanqualitatives Rizinusöl ebenfalls unter starkem Mischen hinzugefügt. Diesem Gemisch wurden 42 g aromatisches Isocyanat Bayer Mondur XP-744 tropfenweise über zwanzig Minuten hinweg hinzugefügt, und das Ganze wurde weitere 20 Minuten lang stark gemischt. Dieses Vorpolymerurethan des Rizinusöls / BNPD soll als T-3IBR bezeichnet werden.6 g of BNPD was dissolved in 14 g of γ-butyrolactone (BLO) with vigorous mixing. Then 100 g of urethane grade castor oil was added, also with vigorous mixing. To this mixture 42 g of Bayer Mondur XP-744 aromatic isocyanate was added dropwise over twenty minutes and the whole was vigorously mixed for another 20 minutes. This prepolymer urethane of castor oil/BNPD shall be referred to as T-3IBR.
39 g Chemoddities HP70 Acrylpolyol, 0,12 g Eagle Sales FB 100 Defoamer und 0,12 g Eagle Sales FX-6 Slip-Aid wurden 15 g T-3 IBR hinzugefugt. Diese Mischung soll als Komponet I bezeichnet werden.39 g of Chemoddities HP70 acrylic polyol, 0.12 g of Eagle Sales FB 100 Defoamer and 0.12 g of Eagle Sales FX-6 Slip-Aid were added to 15 g of T-3 IBR. This mixture shall be referred to as Component I.
Komponet I wurden 11 g Bayer Mondur XP-744 aromatisches TIC Isocyanat-Vorpolymer und 10 g BLO hinzugefügt. Das BLO dient zur Verbesserung des Flusses. Eine als Film gezogene Probe war eine ausgezeichnete Urethanklarschicht.To Component I, 11 g of Bayer Mondur XP-744 aromatic TIC isocyanate prepolymer and 10 g of BLO were added. The BLO is used to improve flow. A film sample produced an excellent urethane clear coat.
Diese Acrylurethanschicht enthielt 0,85 % BNPD.This acrylic urethane layer contained 0.85% BNPD.
-7--7-
400 g (2 Mol) BNPD wurden mit 344 g (4 Mol) Methylmethacrylat und 150 g Xylen (Rückflusslösungsmittel) in einem mit Stickstoff abgedeckten Reaktionsbehälter kombiniert, der mit einem Wasserkondensator/-abscheider ausgestattet ist. Die Mischung wurde auf 141° C erhitzt. An diesem Punkt wurde das Wasser frei gesetzt. Der Reaktionsbehälter wurde zwischen 154° und 156° C gehalten, bis der Wasserverlust fast null war (3 Stunden und 7 Minuten). Der theoretische Wasserverlust betrug 72 g. 53 g wurden zurückgewonnen und ungefähr 19 g nicht reagiertes BNPD verblieb im Reaktionsbehälter. Das nicht reagierte BNPD wurde entfernt. Dieses Umwandlungsprodukt soll als MAA / BNPD-002 bezeichnet werden.400 g (2 mol) of BNPD was combined with 344 g (4 mol) of methyl methacrylate and 150 g of xylene (reflux solvent) in a nitrogen-blanketed reaction vessel equipped with a water condenser/separator. The mixture was heated to 141°C. At this point, the water was released. The reaction vessel was maintained between 154° and 156°C until water loss was almost zero (3 hours and 7 minutes). The theoretical water loss was 72 g. 53 g was recovered and approximately 19 g of unreacted BNPD remained in the reaction vessel. The unreacted BNPD was removed. This conversion product shall be referred to as MAA/BNPD-002.
Dann wurden 360 g Xylen einem Reaktionsbehälter unter Schütteln hinzugefügt. DerThen 360 g of xylene was added to a reaction vessel with shaking.
Behälter hatte eine Stickstoffdecke sowie einen WasserkondensatorAabscheider und wurde auf 141° C erhitzt. Danach wurde tropfenweise über 3 Stunden hinweg eine Kombination von 20 g MAA/BNPD-002, 598 g Isobutylmethacrylat und 20 g Tert-Butylperoxybenzoat hinzugefügt. Nach Abschluss dieses Vorgangs wurde der Behälter 55 Minuten lang auf einer Temperatur von 142° C gehalten. Dann wurden 2 g Tert-Butylperoxybenzoat in 18 g Xylen hinzugefügt, und die Mischung wurde eine Stunde lang bei 142° C gehalten. Anschließend wurden erneut 2 g Tert-Butylperoxybenzoat in 18 g Xylen hinzugefügt und die Mischung wiederum eine Stunde lang bei 142° C gehalten. Schließlich wurden 6 g Tert-Butylperoxybenzoat hinzugefügt, und die Mischung wurde wieder eine Stunde lang bei 142° C gehalten. Danach wurde der Behälter von der Hitze entfernt, um langsam abzukühlen.The vessel was blanketed with nitrogen and had a water condenser/separator and was heated to 141°C. A combination of 20 g of MAA/BNPD-002, 598 g of isobutyl methacrylate and 20 g of tert-butyl peroxybenzoate was then added dropwise over 3 hours. After this process was completed, the vessel was held at 142°C for 55 minutes. Then, 2 g of tert-butyl peroxybenzoate in 18 g of xylene was added and the mixture was held at 142°C for one hour. Then, another 2 g of tert-butyl peroxybenzoate in 18 g of xylene was added and the mixture was held at 142°C for one hour. Finally, 6 g of tert-butyl peroxybenzoate was added and the mixture was held at 142°C for one hour. After this, the vessel was removed from the heat to cool slowly.
Das resultierende Polymer hatte die Farbe von hellem Stroh mit ausreichender Transparenz, um als freie Beschichtung verwendet zu werden. Das Material wurde zur Bestätigung abgezogen. Dieses Harz enthält 924 ppm BNPD.The resulting polymer was the color of light straw with sufficient transparency to be used as a free coating. The material was stripped for confirmation. This resin contains 924 ppm BNPD.
In einem Reaktionsbehälter mit Stickstoffdecke und WasserkondensatorAabscheider wurden 400 g (2 Mol) BNPD, 616 g (4 Mol) 1,2-Cyclohexandicarboxlic Anhydrid (HHPA) und 150 g Xylen als Reaktionslösungsmittel unter Erhitzung und Schütteln gemischt.In a reaction vessel with nitrogen blanket and water condenser/separator, 400 g (2 mol) of BNPD, 616 g (4 mol) of 1,2-cyclohexanedicarboxlic anhydride (HHPA) and 150 g of xylene as reaction solvent were mixed with heating and shaking.
Der Behälter wird auf 162° C erhitzt. An diesem Punkt wurde die Reaktion exothermisch und fing an sich zu verdunkeln. Die Temperatur wurde dann auf 150° C verringert und eine Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten. Es wurden 1162 g eines Umwandlungsprodukts gewonnen, das eine starke, dunkle transparenteThe container is heated to 162° C. At this point the reaction became exothermic and began to darken. The temperature was then reduced to 150° C and held at this temperature for one hour. 1162 g of a conversion product were obtained which was a strong, dark transparent
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Flüssigkeit war. Dieses Umwandlungsprodukt soll als MAA / BNPD-003 bezeichnet werden.liquid. This conversion product shall be referred to as MAA/BNPD-003.
In einem Reaktionsbehälter mit Stickstoffdecke und WasserkondensatorAabscheider wurden 416 g Neopentylglykol (NPG) und 1.7 g HHPA/BNPD-003 unter Schütteta erhitzt. Der Behälter wurde so lange geheizt, bis das NPG anfing zu schmelzen. Die Rührer wurden eingeschaltet, und die Temperatur wurde eine Stunde und 38 Minuten lang bei 149° C gehalten. Dann wurden 438 g Adipicsäure [fettstoffenthaltende Säure] dem Behälter hinzugefügt, und nach zwei Minuten fing das Wasser an, freigesetzt zu werden.In a reaction vessel with a nitrogen blanket and water condenser/separator, 416 g of neopentyl glycol (NPG) and 1.7 g of HHPA/BNPD-003 were heated under a slurry. The vessel was heated until the NPG began to melt. The stirrers were turned on and the temperature was maintained at 149°C for one hour and 38 minutes. Then 438 g of adipic acid [fatty acid] was added to the vessel and after two minutes the water began to be released.
Der Behälter wurde anschließend für 3 Stunden zwischen 156° C und 172° C gehalten, bis die Freisetzung des Wassers aufhörte und die Temperatur anfing zu steigen. Insgesamt wurden 108 g Wasser freigesetzt. Das resultierende Harz hatte eine bräunliche Farbe und war sehr klar und transparent. Es enthielt 896 ppm BNPD.The container was then kept between 156°C and 172°C for 3 hours until the release of water stopped and the temperature began to rise. A total of 108 g of water was released. The resulting resin had a brownish color and was very clear and transparent. It contained 896 ppm BNPD.
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Claims (10)
enthält
worin R und R' gleich oder verschieden sein können und unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus linearem oder verzweigtem, gesättigtem oder ungesättigtem Alkyl, Alkenyl, Alkylamin, NH oder Arylalkyl mit 0 bis 10 Kohlenstoffatomen besteht, und
worin A und A' gleich oder verschieden sein können und unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus [-(C=O)O-, - O(C=O)NH-, -HN(C=O)NH-, -O-, -OH, -CH2OH, CH3, -(C=O)OH, - O((C=O)CO)m, -O((C=O)C=C)m, -N(C=O)-, -O(C=O)C6H4(C=O)-, - O(C=O)D-, -OC(C-OH)D-, -(O-SiH2)m-, -(CH2)n-] besteht, und
worin D aus linearem oder verzweigtem, gesättigtem oder ungesättigtem Alkyl, Alkenyl, Alkylamin oder Alkylaryl mit 0 bis 10 Kohlenstoffatomen besteht, und
worin n und m für Zahlen größer als 0 stehen. 1. Polymer containing at least one bromonitro moiety of a formula
contains
wherein R and R' may be the same or different and are independently selected from the group consisting of linear or branched, saturated or unsaturated alkyl, alkenyl, alkylamine, NH or arylalkyl having 0 to 10 carbon atoms, and
wherein A and A' may be the same or different and are independently selected from the group consisting of [-(C=O)O-, - O(C=O)NH-, -HN(C=O)NH-, -O-, -OH, -CH 2 OH, CH 3 , -(C=O)OH, - O((C=O)CO) m , -O((C=O)C=C) m , -N(C=O)-, -O(C=O)C 6 H 4 (C=O)-, - O(C=O)D-, -OC(C-OH)D-, -(O-SiH 2 ) m -, -(CH 2 ) n -], and
wherein D consists of linear or branched, saturated or unsaturated alkyl, alkenyl, alkylamine or alkylaryl having 0 to 10 carbon atoms, and
where n and m represent numbers greater than 0.
enthält,
worin R und R' gleich oder verschieden sein können und unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus [-(C=O)O-, - O(C=O)NH-, -HN(C=O)NH-, -O-, -OH, -CH2OH, CH3, -(C=O)OH, - O((C=O)CO)m, -N(C=O)-, -(CH2)n-] besteht, und
worin n und m für Zahlen größer als 0 stehen. 2. Polymer according to claim 1, which contains at least one bromonitro moiety of a formula
contains,
wherein R and R' may be the same or different and are independently selected from the group consisting of [-(C=O)O-, - O(C=O)NH-, -HN(C=O)NH-, -O-, -OH, -CH 2 OH, CH 3 , -(C=O)OH, - O((C=O)CO) m , -N(C=O)-, -(CH 2 ) n -], and
where n and m represent numbers greater than 0.
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