JP2023044027A - 抗菌剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】比較的高い自由度で被固定化物を選択できる抗菌剤を提供すること。【解決手段】抗菌剤は、複数のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物、イソシアネート基の一部と反応する3級アミノ基含有化合物、および、イソシアネート基の一部に対する残部をブロックするブロック剤の一次反応生成物と、酸との二次反応生成物を含み、ポリイソシアネート化合物と、3級アミノ基含有化合物と、ブロック剤との総量に対して、3級アミノ基含有化合物の割合が、1.5質量%を超過し、3級アミノ基含有化合物の3級アミノ基の少なくとも一部は、酸と反応することにより3級アンモニウム塩を形成している。【選択図】なし
Description
本発明は、抗菌剤に関する。
従来、抗菌剤として、第4級アンモニウム塩を含む化合物が、知られている。また、このような抗菌剤を、各種物品の表面に固定して使用する方法が、知られている。
より具体的には、エトキシシラン系第4級アンモニウム塩を含む抗菌剤の溶液に、カルボキシル基を有する樹脂成分を含む物品を接触させて、物品の表面にエトキシシラン系第4級アンモニウム塩を付与する方法が、提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
この方法では、カルボキシル基を有する樹脂成分のカルボキシル基と、エトキシシラン系第4級アンモニウム塩のエトキシシラン基との反応により、抗菌剤が物品に固定される。
しかし、特許文献1に記載の方法では、物品(被固定化物)としてカルボキシル基を有する樹脂成分を選択する必要があり、かつ、抗菌剤(固定化物)としてエトキシシラン系第4級アンモニウム塩を選択する必要がある。そのため、物品(被固定化物)の選択の自由度が比較的低いという不具合がある。
本発明は、比較的高い自由度で被固定化物を選択できる抗菌剤である。
本発明[1]は、複数のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物、複数の前記イソシアネート基の一部と反応する3級アミノ基含有化合物、および、複数の前記イソシアネート基の前記一部に対する残部をブロックするブロック剤の一次反応生成物と、前記3級アミノ基含有化合物の3級アミノ基の少なくとも一部と3級アンモニウム塩を形成する酸との二次反応生成物を含み、前記ポリイソシアネート化合物と、前記3級アミノ基含有化合物と、前記ブロック剤との総量に対する、前記3級アミノ基含有化合物の割合が、1.5質量%を超過する、抗菌剤を、含んでいる。
本発明[2]は、前記ポリイソシアネート化合物が、脂肪族ポリイソシアネート誘導体を含む、上記[1]に記載の抗菌剤を、含んでいる。
本発明[3]は、前記酸が、有機酸を含む、上記[1]または[2]に記載の抗菌剤を、含んでいる。
本発明の抗菌剤は、複数のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物、複数のイソシアネート基の一部と反応する3級アミノ基含有化合物、および、複数のイソシアネート基の一部に対する残部をブロックするブロック剤の一次反応生成物と、3級アミノ基含有化合物の3級アミノ基の少なくとも一部と反応し3級アンモニウム塩を形成する酸との二次反応生成物を含み、ポリイソシアネート化合物と、3級アミノ基含有化合物と、ブロック剤との総量に対する、3級アミノ基含有化合物の割合が、所定値を上回る。
つまり、本発明の抗菌剤は、3級アンモニウム塩を、所定の割合で含む。そのため、本発明の抗菌剤は、優れた抗菌性を有する。とりわけ、本発明の抗菌剤では、3級アミノ基含有化合物が、ポリイソシアネート化合物と反応する。そして、3級アミノ基含有化合物が、3級アンモニウム塩を形成している。
その結果、3級アミノ基含有化合物がポリイソシアネート化合物と反応せずに単独で3級アンモニウム塩を形成している場合に比べて、本発明の抗菌剤は、優れた抗菌性を有する。
そして、本発明の抗菌剤は、3級アンモニウム塩の他、ブロック剤によりブロックされたイソシアネート基を含む。そのため、ブロック剤を脱ブロックさせることによって、イソシアネート基を化学反応に供することができ、種々の樹脂(被固定化物)と容易に反応させることができる。その結果ため、本発明の抗菌剤は、比較的高い自由度で被固定化物を選択して、抗菌性の3級アンモニウム塩を樹脂中に固定できる。
本発明の抗菌剤は、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートを含んでいる。
3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートは、分子中に1つ以上の3級アンモニウム塩と、1つ以上のブロックイソシアネート基とを含有する化合物である。
3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートは、例えば、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートと、酸との反応により得られる。
より具体的には、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートは、3級アミノ基含有ブロックイソシアネート中の3級アミノ基を、酸で3級アンモニウム塩にすることによって、形成される。
3級アミノ基含有ブロックイソシアネートは、分子中に1つ以上の3級アミノ基と、1つ以上のブロックイソシアネート基とを含有する化合物である。
より具体的には、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートは、複数のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物と、複数のイソシアネート基の一部と反応する3級アミノ基含有化合物と、複数のイソシアネート基の一部に対する残部をブロックするブロック剤との反応生成物(一次反応生成物)である。
また、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートは、3級アミノ基含有ブロックイソシアネート(上記の一次反応生成物)と、酸との反応生成物(二次反応生成物)である。
(1)ポリイソシアネート化合物
ポリイソシアネート化合物として、例えば、ポリイソシアネート単量体、および、ポリイソシアネート誘導体が挙げられる。
ポリイソシアネート化合物として、例えば、ポリイソシアネート単量体、および、ポリイソシアネート誘導体が挙げられる。
ポリイソシアネート単量体として、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート、および、芳香脂肪族ポリイソシアネートが挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとして、例えば、エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、1,4-テトラメチレンジイソシアネート、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、および、2,6-ジイソシアネートメチルカプロエートが挙げられる。
また、脂肪族ポリイソシアネート単量体として、脂環族ポリイソシアネート単量体も挙げられる。
脂環族ポリイソシアネート単量体として、例えば、1,3-シクロペンタンジイソシアネート、1,3-シクロペンテンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、3-イソシアナトメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチル-2,4-シクロヘキサンジイソシアネート、メチル-2,6-シクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、および、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとして、例えば、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシネート、4,4’-トルイジンジイソシアネート、および、4,4’-ジフェニルエーテルジイソシアネートが挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとして、例えば、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、および、ω,ω’-ジイソシアネート-1,4-ジエチルベンゼンが挙げられる。
ポリイソシアネート誘導体は、上記したポリイソシアネート単量体から誘導される。ポリイソシアネート誘導体として、例えば、イソシアヌレート変性体、イミノオキサジアジンジオン変性体、トリオール付加体、アロファネート変性体、ビウレット変性体、ウレア変性体、オキサジアジントリオン変性体、カルボジイミド変性体、ウレトジオン変性体および、ウレトンイミン変性体が挙げられる。
ポリイソシアネート化合物は、単独使用または2種類以上併用できる。ポリイソシアネート化合物は、好ましくは、ポリイソシアネート誘導体を含み、より好ましくは、ポリイソシアネート誘導体からなる。
ポリイソシアネート誘導体として、好ましくは、脂肪族ポリイソシアネートから誘導される脂肪族ポリイソシアネート誘導体が挙げられ、さらに好ましくは、脂肪族ポリイソシアネートのイソシアヌレート変性体が挙げられ、とりわけ好ましくは、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体が挙げられる。
ポリイソシアネート化合物におけるイソシアネート基の平均官能基数は、例えば、2以上、好ましくは、2.5以上である。また、ポリイソシアネート化合物におけるイソシアネート基の平均官能基数は、例えば、4以下、好ましくは、3.5以下である。
ポリイソシアネート化合物におけるイソシアネート基の含有量(NCO%)は、例えば、5質量%以上、好ましくは、7質量%以上である。また、ポリイソシアネート化合物におけるイソシアネート基の含有量(NCO%)は、例えば、30質量%以下、好ましくは、25質量%以下である。
また、ポリイソシアネート化合物は、活性水素基を含有する親水性化合物により変性されていてもよい。つまり、ポリイソシアネート化合物は、カチオン性親水性基とノニオン性親水性基とを併用することもできる。
親水性化合物は、活性水素基と親水性基とを有する。親水性化合物として、例えば、ノニオン性親水性化合物が挙げられ、好ましくは、ポリオキシエチレン化合物が挙げられる。ポリオキシエチレン化合物は、少なくとも3つ連続したオキシエチレン基を有する。
ポリオキシエチレン化合物として、例えば、ポリオキシエチレン基含有ポリオール、ポリオキシエチレン基含有ポリアミン、片末端封鎖ポリオキシエチレングリコール、および、片末端封鎖ポリオキシエチレンジアミンが挙げられる。
ポリオキシエチレン化合物は、単独使用または2種類以上併用することができる。
ポリオキシエチレン化合物は、好ましくは、片末端封鎖ポリオキシエチレングリコールを含み、より好ましくは、モノアルコキシポリオキシエチレングリコールを含む。
モノアルコキシポリオキシエチレングリコールの一方の末端は、例えば、炭素数1~20のアルキル基で封止されている。モノアルコキシポリオキシエチレングリコールの他方の末端には、水酸基が位置する。
モノアルコキシポリオキシエチレングリコールとして、例えば、メトキシポリオキシエチレングリコール、および、エトキシポリオキシエチレングリコールが挙げられ、好ましくは、メトキシポリオキシエチレングリコールが挙げられる。
ポリオキシエチレン化合物の数平均分子量は、例えば、200以上、好ましくは、400以上である。また、ポリオキシエチレン化合物の数平均分子量は、例えば、2000以下、好ましくは、1500以下である。なお、ポリオキシエチレン化合物の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィにより測定できる。
ポリイソシアネート化合物が親水性化合物よって変性されている場合、例えば、上記したポリイソシアネート単量体および/またはポリイソシアネート誘導体と、上記した親水性化合物とを、遊離のイソシアネート基が残存する割合で反応させる。
変性前のポリイソシアネート化合物のイソシアネート基100モルに対して、親水性化合物の活性水素基の割合は、例えば、0.5モル以上、好ましくは、1モル以上である。また、変性前のポリイソシアネート化合物のイソシアネート基100モルに対して、親水性化合物の活性水素基の割合は、例えば、10モル以下、好ましくは、5モル以下である。
(2)3級アミノ基含有化合物
3級アミノ基含有化合物は、イソシアネート反応基と、3級アミノ基とを併有する。
3級アミノ基含有化合物は、イソシアネート反応基と、3級アミノ基とを併有する。
イソシアネート反応基は、上記したポリイソシアネート化合物の複数のイソシアネート基の一部と反応するための官能基である。
イソシアネート反応基は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に対して活性を有する基である。イソシアネート反応基としては、特に制限されないが、例えば、活性水素基およびブロック基が挙げられる。活性水素基としては、例えば、水酸基、1級アミノ基、および、2級アミノ基が挙げられる。ブロック基としては、例えば、グアニジン基、イミダゾール基、アルコール基、フェノール基、活性メチレン基、アミン基、イミン基、オキシム基、カルバミン酸基、尿素基、酸アミド基、酸イミド基、トリアゾール基、ピラゾール基、メルカプタン基、重亜硫酸塩、イミダゾリン基、および、ピリミジン基が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
イソシアネート反応基として、好ましくは、ブロック基が挙げられ、より好ましくは、グアニジン基が挙げられる。
3級アミノ基は、上記したポリイソシアネート化合物のイソシアネート基と反応せずに、3級アンモニウム塩(後述)を形成するための官能基である。
より具体的には、3級アミノ基は、1つの窒素原子に対して、水素原子以外の他の原子が3つ単結合してなるアミノ基である。換言すると、1つの窒素原子に対して、水素原子以外の他の原子が二重結合または三重結合してなるアミノ基は、3級アミノ基ではない。なお、3級アミノ基は、ヘテロ環構造に含まれていてもよい。
3級アミノ基含有化合物として、より具体的には、下記一般式(1)で示されるグアニジン化合物が挙げられる。
(式中、R1~R5は、炭素数1~12の炭化水素基または水素原子を示す。ただし、R1とR2との両方が炭素数1~12の炭化水素基を示すか、および/または、R4とR5との両方が炭素数1~12の炭化水素基を示す。また、R1およびR3が互いに結合してヘテロ環を形成してもよい。また、R4およびR1が互いに結合してヘテロ環を形成してもよい。また、R5およびR3が互いに結合してヘテロ環を形成してもよい。)
上記一般式(1)において、R1~R5は、互いに同一または相異なってよい。R1~R5は、炭素数1~12の炭化水素基または水素原子を示す。
(式中、R1~R5は、炭素数1~12の炭化水素基または水素原子を示す。ただし、R1とR2との両方が炭素数1~12の炭化水素基を示すか、および/または、R4とR5との両方が炭素数1~12の炭化水素基を示す。また、R1およびR3が互いに結合してヘテロ環を形成してもよい。また、R4およびR1が互いに結合してヘテロ環を形成してもよい。また、R5およびR3が互いに結合してヘテロ環を形成してもよい。)
上記一般式(1)において、R1~R5は、互いに同一または相異なってよい。R1~R5は、炭素数1~12の炭化水素基または水素原子を示す。
ただし、R1とR2との両方が炭素数1~12の炭化水素基を示すか、および/または、R4とR5との両方が炭素数1~12の炭化水素基を示す。これにより、一般式(1)で示されるグアニジン化合物は、少なくとも1つの3級アミノ基を含有する。
R1~R5で示される炭素数1~12の炭化水素基として、例えば、炭素数1~12のアルキル基、および、炭素数6~12のアリール基が挙げられる。
炭素数1~12のアルキル基として、例えば、炭素数1~12の鎖状アルキル基、および、炭素数3~12の環状アルキル基が挙げられる。
炭素数1~12の鎖状アルキル基として、直鎖または分岐の炭素数1~12の鎖状アルキル基が挙げられ、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、イソペンチル、tert-ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、イソノニル、デシル、ウンデシル、および、ドデシルが挙げられる。
炭素数3~12の環状アルキル基として、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、および、シクロドデシルが挙げられる。
炭素数6~12のアリール基として、例えば、フェニル、トリル、キシリル、ナフチル、アズレニル、および、ビフェニルが挙げられる。
炭素数1~12の炭化水素基は、R1~R5において、互いに同一または相異なっていてもよい。
また、R1およびR3は、互いに結合してヘテロ環を形成することができる。
R1およびR3が互いに結合して形成されるヘテロ環は、-N=C-N-構造を有する含窒素ヘテロ環であって、例えば、3~20員環のヘテロ環、好ましくは、3~10員環、より好ましくは、3~8員環、さらに好ましくは、5~7員環のヘテロ環が挙げられる。また、ヘテロ環は、例えば、単環状であってもよく、複数の単環が一辺を共有する多環状であってもよい。また、ヘテロ環は、共役系ヘテロ環であってもよい。
また、R4およびR1が互いに結合してヘテロ環を形成することができる。さらに、R5およびR3が互いに結合してヘテロ環を形成することができる。
また、R1、R3、R4およびR5から形成されるヘテロ環は、複数の単環が一辺を共有する多環状であってもよい。その場合に形成されるヘテロ環は、-N=C-N-構造を有する含窒素ヘテロ環であって、例えば、6~20員環のヘテロ環、好ましくは、6~15員環、より好ましくは、6~12員環、さらに好ましくは、10~12員環のヘテロ環が挙げられる。また、ヘテロ環は、共役系ヘテロ環であってもよい。なお、R1、R3、R4およびR5がヘテロ環を形成する場合、R2は、好ましくは、水素原子を示す。このようなヘテロ環構造として、具体的には、トリアザビシクロ環構造が挙げられる。
上記一般式(1)において、R1~R5は、好ましくは、炭素数1~12の炭化水素基または水素原子を示し、より好ましくは、炭素数1~12のアルキル基または水素原子を示し、さらに好ましくは、炭素数1~12の鎖状アルキル基または水素原子を示す。
ただし、R1とR2との両方が炭素数1~12の炭化水素基を示すか、および/または、R4とR5との両方が炭素数1~12の炭化水素基を示す。
とりわけ好ましくは、上記一般式(1)において、R1、R2、R4およびR5は、炭素数1~12の鎖状アルキル基を示し、R3は、水素原子を示す。
上記一般式(1)に示されるグアニジン化合物として、具体的には、3,3-ジアルキルグアニジン、1,1,3,3-テトラアルキルグアニジン、および、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ-5-エンが挙げられる。
上記一般式(1)に示されるグアニジン化合物は、単独使用または2種以上併用することができる。
3級アミノ基含有化合物は、上記のグアニジン化合物に限定されない。3級アミノ基含有化合物としては、上記のグアニジン化合物の他、例えば、N-ジメチルアミノエタノール(DMAE)、N-メチルジエタノールアミン(MDEA)、N-メチルピペラジン(MPZ)、N-メチルホモピペラジン(MHPZ)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)、N,N,N’-トリメチルエチレンジアミン(TMEDA)、および、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ―5-エン(TABD)が挙げられる。
3級アミノ基含有化合物は、単独使用または2種類以上併用できる。3級アミノ基含有化合物として、好ましくは、上記一般式(1)に示されるグアニジン化合物が挙げられる。3級アミノ基含有化合物が、上記一般式(1)に示されるグアニジン化合物を含んでいれば、優れた水分散性および抗菌性を有する抗菌剤が得られる。
3級アミノ基含有化合物として、より好ましくは、1,1,3,3-テトラアルキルグアニジンが挙げられ、より好ましくは、1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG)が挙げられる。すなわち、3級アミノ基含有化合物は、より好ましくは、1,1,3,3-テトラメチルグアニジンを含み、さらに好ましくは、1,1,3,3-テトラメチルグアニジンからなる。3級アミノ基含有化合物が、1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG)を含んでいれば、とりわけ優れた水分散性および抗菌性を有する抗菌剤が得られる。
3級アミノ基含有化合物において、イソシアネート反応基がブロック基(好ましくは、グアニジン基)である場合、3級アミノ基含有化合物は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基をブロックして不活性化する。
そして、イソシアネート反応基がブロック基(グアニジン基)である場合、3級アミノ基含有化合物は、加熱により脱ブロックし、イソシアネート基を再生することができる。
このような場合、3級アミノ基含有化合物の解離温度(イソシアネート反応基がブロック基である場合の、3級アミノ基含有化合物の解離温度(以下同様))は、好ましくは、後述するブロック剤の解離温度よりも高い。
3級アミノ基含有化合物の解離温度が、後述するブロック剤の解離温度よりも高ければ、後述するブロック剤が解離する場合にも、3級アミノ基および3級アンモニウム塩(後述)は解離せず、ポリイソシアネート化合物との結合状態を維持できる。
そのため、後述するブロック剤の解離により樹脂(後述)が形成される場合、その樹脂に3級アンモニウム塩を固定できる。
3級アミノ基含有化合物の解離温度は、より具体的には、例えば、60℃以上、好ましくは、100℃以上である。また、3級アミノ基含有化合物の解離温度は、例えば、200℃以下、好ましくは、180℃以下、さらに好ましくは、160℃以下である。
なお、3級アミノ基含有化合物の解離温度は、後述するブロック剤の解離温度と同様にして測定できる(以下同様)。
また、3級アミノ基含有化合物の3級アミノ基が3級アンモニウム塩(後述)となった場合、3級アンモニウム塩(後述)の解離温度は、3級アミノ基含有化合物の解離温度以上である。より具体的には、3級アンモニウム塩(後述)の解離温度は、3級アミノ基含有化合物の解離温度に対して、0℃~30℃高い。
(3)ブロック剤
ブロック剤は、イソシアネート基をブロックして不活性化(ブロックイソシアネート化)することができる。また、ブロック剤は、加熱により脱ブロックし、イソシアネート基を再生することができる。また、ブロック剤は、3級アミノ基を有しておらず、上記の3級アミノ基含有化合物とは区別される。
ブロック剤は、イソシアネート基をブロックして不活性化(ブロックイソシアネート化)することができる。また、ブロック剤は、加熱により脱ブロックし、イソシアネート基を再生することができる。また、ブロック剤は、3級アミノ基を有しておらず、上記の3級アミノ基含有化合物とは区別される。
より具体的には、ブロック剤は、ポリイソシアネート化合物の複数のイソシアネート基の残部と反応するためのイソシアネート反応基を有する。なお、残部とは、ポリイソシアネート化合物の複数のイソシアネート基のうち、上記の3級アミノ基含有化合物と反応する一部に対する残部である。
ブロック剤として、例えば、イミダゾール系化合物、アルコール系化合物、フェノール系化合物、活性メチレン系化合物、1~2級アミン系化合物、イミン系化合物、オキシム系化合物、カルバミン酸系化合物、尿素系化合物、酸アミド系化合物、酸イミド系化合物、トリアゾール系化合物、ピラゾール系化合物、メルカプタン系化合物、重亜硫酸塩、イミダゾリン系化合物、および、ピリミジン系化合物が挙げられる。
イミダゾール系化合物として、例えば、イミダゾール、ベンズイミダゾール、2-メチルイミダゾール、4-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2-イソプロピルイミダゾール、2,4-ジメチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、および、2-アミン-イミダゾールが挙げられる。
アルコール系化合物として、例えば、メタノール、エタノール、2-プロパノール、n-ブタノール、s-ブタノール、2-エチルヘキシルアルコール、1-オクタノール、2-オクタノール、シクロへキシルアルコール、エチレングリコール、ベンジルアルコール、2,2,2-トリフルオロエタノール、2,2,2-トリクロロエタノール、2-(ヒドロキシメチル)フラン、2-メトキシエタノール、メトキシプロパノール、2-エトキシエタノール、n-プロポキシエタノール、2-ブトキシエタノール、2-エトキシエトキシエタノール、2-エトキシブトキシエタノール、ブトキシエトキシエタノール、2-ブトキシエチルエタノール、2-ブトキシエトキシエタノール、N,N-ジブチル-2-ヒドロキシアセトアミド、N-ヒドロキシスクシンイミド、N-モルホリンエタノール、2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-メタノール、3-オキサゾリジンエタノール、2-ヒドロキシメチルピリジン、フルフリルアルコール、12-ヒドロキシステアリン酸、トリフェニルシラノール、および、メタクリル酸2-ヒドロキシエチルが挙げられる。
フェノール系化合物として、例えば、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、n-プロピルフェノール、イソプロピルフェノール、n-ブチルフェノール、s-ブチルフェノール、t-ブチルフェノール、n-ヘキシルフェノール、2-エチルヘキシルフェノール、n-オクチルフェノール、n-ノニルフェノール、ジ-n-プロピルフェノール、ジイソプロピルフェノール、イソプロピルクレゾール、ジ-n-ブチルフェノール、ジ-s-ブチルフェノール、ジ-t-ブチルフェノール、ジ-n-オクチルフェノール、ジ-2-エチルヘキシルフェノール、ジ-n-ノニルフェノール、ニトロフェノール、ブロモフェノール、クロロフェノール、フルオロフェノール、ジメチルフェノール、スチレン化フェノール、メチルサリチラート、4-ヒドロキシ安息香酸メチル、4-ヒドロキシ安息香酸ベンジル、ヒドロキシ安息香酸2-エチルヘキシル、4-[(ジメチルアミノ)メチル]フェノール、4-[(ジメチルアミノ)メチル]ノニルフェノール、ビス(4-ヒドロキシフェニル)酢酸、2-ヒドロキシピリジン、2-ヒドロキシキノリン、8-ヒドロキシキノリン、2-クロロ-3-ピリジノール、および、ピリジン-2-チオールが挙げられる。
活性メチレン系化合物として、例えば、メルドラム酸、マロン酸ジアルキル、アセト酢酸アルキル、2-アセトアセトキシエチルメタクリレート、アセチルアセトン、および、シアノ酢酸エチルが挙げられる。マロン酸ジアルキルとして、例えば、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジn-ブチル、マロン酸ジ-t-ブチル、マロン酸ジ2-エチルヘキシル、マロン酸メチルn-ブチル、マロン酸エチルn-ブチル、マロン酸メチルs-ブチル、マロン酸エチルs-ブチル、マロン酸メチルt-ブチル、マロン酸エチルt-ブチル、メチルマロン酸ジエチル、マロン酸ジベンジル、マロン酸ジフェニル、マロン酸ベンジルメチル、マロン酸エチルフェニル、マロン酸t-ブチルフェニル、および、イソプロピリデンマロネートが挙げられる。アセト酢酸アルキルとして、例えば、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸n-プロピル、アセト酢酸イソプロピル、アセト酢酸n-ブチル、アセト酢酸t-ブチル、アセト酢酸ベンジル、および、アセト酢酸フェニルが挙げられる。
1~2級アミン系化合物として、例えば、ジブチルアミン、ジフェニルアミン、アニリン、N-メチルアニリン、カルバゾール、ビス(2,2,6,6-テトラメチルピペリジニル)アミン、ジ-n-プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、イソプロピルエチルアミン、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンアミン、2,2,5-トリメチルヘキサメチレンアミン、N-イソプロピルシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ビス(3,5,5-トリメチルシクロヘキシル)アミン、ピペリジン、2,6-ジメチルピペリジン、t-ブチルメチルアミン、t-ブチルエチルアミン、t-ブチルプロピルアミン、t-ブチルブチルアミン、t-ブチルベンジルアミン、t-ブチルフェニルアミン、2,2,6-トリメチルピペリジン、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、(ジメチルアミノ)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジン、6-メチル-2-ピペリジン、および、6-アミノカプロン酸が挙げられる。
イミン系化合物として、例えば、エチレンイミン、ポリエチレンイミン、および、1,4,5,6-テトラヒドロピリミジンが挙げられる。
オキシム系化合物として、例えば、ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム、ジアセチルモノオキシム、ペンゾフェノオキシム、2,2,6,6-テトラメチルシクロヘキサノンオキシム、ジイソプロピルケトンオキシム、メチルt-ブチルケトンオキシム、ジイソブチルケトンオキシム、メチルイソブチルケトンオキシム、メチルイソプロピルケトンオキシム、メチル2,4-ジメチルペンチルケトンオキシム、メチル3-エチルへプチルケトンオキシム、メチルイソアミルケトンオキシム、n-アミルケトンオキシム、2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオンモノオキシム、4,4’-ジメトキシベンゾフェノンオキシム、および、2-ヘプタノンオキシムが挙げられる。
カルバミン酸系化合物として、例えば、N-フェニルカルバミン酸フェニルが挙げられる。
尿素系化合物として、例えば、尿素、チオ尿素、および、エチレン尿素が挙げられる。
酸アミド系化合物は、言い換えれば、ラクタム系化合物である。酸アミド系化合物として、例えば、アセトアニリド、N-メチルアセトアミド、酢酸アミド、ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム、ピロリドン、2,5-ピペラジンジオン、および、ラウロラクタムが挙げられる。
酸イミド系化合物として、例えば、コハク酸イミド、マレイン酸イミド、および、フタルイミドが挙げられる。
トリアゾール系化合物として、例えば、1,2,4-トリアゾール、および、ベンゾトリアゾールが挙げられる。
ピラゾール系化合物として、例えば、ピラゾール、3-メチルピラゾール、3-メチル-5-フェニルピラゾール、3,5-ジフェニルピラゾール、4-ベンジル-3,5-ジメチルピラゾール、4-ニトロ-3,5-ジメチルピラゾール、4-ブロモ-3,5-ジメチルピラゾール、および、3,5-ジアルキルピラゾールが挙げられる。3,5-ジアルキルピラゾールは、ピラゾール環の4位に置換基を有していない。3,5-ジアルキルピラゾールとして、例えば、3,5-ジメチルピラゾール、3,5-ジイソプロピルピラゾール、3,5-ジ-t-ブチルピラゾールが挙げられる。
メルカプタン系化合物として、例えば、ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、および、ヘキシルメルカプタンが挙げられる。
重亜硫酸塩として、例えば、重亜硫酸ソーダが挙げられる。
イミダゾリン系化合物として、例えば、2-メチルイミダゾリン、および、2-フェニルイミダゾリンが挙げられる。
ピリミジン系化合物として、例えば、2-メチル-1,4,5,6-テトラヒドロピリミジンが挙げられる。
また、ブロック剤は、上記に限定されない。ブロック剤として、例えば、ベンゾオキサゾロン、無水イサト酸、および、テトラブチルホスホニウム・アセタートも挙げられる。
このようなブロック剤は、単独使用または2種類以上併用できる。
ブロック剤は、好ましくは、ピラゾール系化合物を含み、より好ましくは、ピラゾール系化合物からなる。ピラゾール系化合物として、好ましくは、3,5-ジフェニルピラゾール、および、3,5-ジアルキルピラゾールが挙げられ、より好ましくは、3,5-ジアルキルピラゾールが挙げられ、さらに好ましくは、3,5-ジメチルピラゾールが挙げられる。
また、ブロック剤の解離温度は、好ましくは、3級アミノ基含有化合物の解離温度よりも低い。
ブロック剤の解離温度が、3級アミノ基含有化合物の解離温度よりも低ければ、3級アミノ基および3級アンモニウム塩(後述)の解離を抑制しながら、ブロック剤を解離させることができる。
そのため、ブロック剤の解離により樹脂(後述)が形成される場合、その樹脂に3級アンモニウム塩を固定できる。
ブロック剤の解離温度は、より具体的には、例えば、50℃以上である。また、ブロック剤の解離温度は、例えば、150℃以下、好ましくは、140℃以下、さらに好ましくは、130℃以下である。
また、ブロック剤の解離温度と、3級アミノ基含有化合物の解離温度との差は、例えば、1℃以上、好ましくは、10℃以上である。また、ブロック剤の解離温度と、3級アミノ基含有化合物の解離温度との差は、例えば、50℃以下、好ましくは、40℃以下である。
なお、ブロック剤の解離温度は、以下の方法により測定できる(以下同様)。
イソシアネート基がブロック剤によりブロックされたブロックイソシアネートを、シリコンウェハーに塗布し、加熱しながらIR測定によってイソシアネート基が再生する温度を観察する。これにより、ブロック剤の解離温度を測定できる。また、必要により、ブロックイソシアネートとポリオールとを混合し、その混合物をシリコンウェハーに塗布し、加熱しながらIR測定によってポリオール化合物の水酸基が反応する温度を観察する。これにより、ブロック剤の解離温度を測定できる。
(4)酸
酸としては、例えば、有機酸および無機酸が挙げられる。酸は、好ましくは、有機酸を含み、より好ましくは、有機酸からなる。酸が有機酸を含むと、優れた貯蔵安定性を有する抗菌剤が得られる。
有機酸として、例えば、炭素数2または3のカルボン酸、および、炭素数4以上のカルボン酸が挙げられ、好ましくは、炭素数2または3のカルボン酸が挙げられる。炭素数2または3のカルボン酸として、例えば、酢酸、プロピオン酸および乳酸が挙げられる。言い換えれば、酸は、さらに好ましくは、酢酸、プロピオン酸および乳酸からなる群から選択される少なくとも1種の有機酸からなる。酸は、単独使用または2種類以上併用できる。
(5)抗菌剤の製造
以下において、抗菌剤の製造方法について、詳述する。
以下において、抗菌剤の製造方法について、詳述する。
抗菌剤を製造するには、まず、ポリイソシアネート化合物と、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤とを反応させる。これにより、一次反応生成物として、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートを製造する(一次反応工程)。次いで、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートの3級アミノ基と、酸とを反応させる。これにより、二次反応生成物として、3級アンモニウム塩基含有ブロックイソシアネートを形成する(二次反応工程)。
より具体的には、まず、ポリイソシアネート化合物と、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤とを反応させる(一次反応工程)。
反応工程では、3級アミノ基含有化合物が、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の一部と反応する。また、ブロック剤が、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の一部に対する残部と反応する。なお、一部および残部は、相対的に判断される。すなわち、ブロック剤が、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の一部と反応し、3級アミノ基含有化合物が、イソシアネート基の残部と反応することもできる。
反応工程において、ポリイソシアネート化合物、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤の総量に対して、ポリイソシアネート化合物の割合(質量基準)が、例えば、40質量%以上、好ましくは、50質量%以上である。また、ポリイソシアネート化合物、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤の総量に対して、ポリイソシアネート化合物の割合が、例えば、80質量%以下、好ましくは、70質量%以下である。
また、ポリイソシアネート化合物、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤の総量に対して、3級アミノ基含有化合物の割合(質量基準)が、1.5質量%を超過し、好ましくは、1.9質量%以上、より好ましくは、2.0質量%以上、さらに好ましくは、5.0質量%以上、さらに好ましくは、10.0質量%以上、さらに好ましくは,20.0質量%以上、とりわけ好ましくは、30.0質量%以上である。また、ポリイソシアネート化合物、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤の総量に対して、3級アミノ基含有化合物の割合が、例えば、70.0質量%以下、好ましくは、60.0質量%以下、より好ましくは、50.0質量%以下、さらに好ましくは、40.0質量%以下である。
また、ポリイソシアネート化合物、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤の総量に対して、ブロック剤の割合(質量基準)が、例えば、1質量%以上、好ましくは、10質量%以上である。また、ポリイソシアネート化合物、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤の総量に対して、ブロック剤の割合が、例えば、60質量%以下、好ましくは、50質量%以下である。
また、ポリイソシアネート化合物に対して結合する、3級アミノ基含有化合物とブロック剤との割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。
例えば、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤の総量(モル数)に対して、3級アミノ基含有化合物は、例えば、5モル%以上、好ましくは、10モル%以上である。また、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤の総量(モル数)に対して、3級アミノ基含有化合物は、例えば、50モル%以下、好ましくは、40モル%以下である。
また、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤の総量(モル数)に対して、ブロック剤は、例えば、50モル%以上、好ましくは、60モル%以上である。また、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤の総量(モル数)に対して、ブロック剤は、例えば、95モル%以下、好ましくは、90モル%以下である。
また、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤の総量100モルに対して、ポリイソシアネート化合物の割合(モル基準)が、例えば、5モル以上、好ましくは、10モル以上である。また、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤の総量100モルに対して、ポリイソシアネート化合物の割合(モル基準)が、ポリイソシアネート化合物の割合が、例えば、100モル以下、好ましくは、80モル以下である。
ポリイソシアネート化合物と、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤との反応順序は、特に制限されない。例えば、まず、ポリイソシアネート化合物と3級アミノ基含有化合物とを混合し、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の一部と、3級アミノ基含有化合物とを反応させる。次いで、これらの反応生成物とブロック剤とを混合し、イソシアネート基の一部に対する残部とブロック剤とを反応させる。これにより、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートが得られる。
また、例えば、まず、ポリイソシアネート化合物とブロック剤とを混合し、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の一部とブロック剤とを反応させる。次いで、これらの反応生成物と3級アミノ基含有化合物とを混合し、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の残部と3級アミノ基含有化合物とを反応させる。これにより、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートが得られる。
また、例えば、ポリイソシアネート化合物と、3級アミノ基含有化合物およびブロック剤とを混合し、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の一部と、3級アミノ基含有化合物とを反応させると同時に、イソシアネート基の一部に対する残部とブロック剤とを反応させる。これにより、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートが得られる。
好ましくは、ポリイソシアネート化合物とブロック剤とを混合し、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の一部とブロック剤とを反応させる。次いで、これらの反応生成物と3級アミノ基含有化合物とを混合し、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の残部と3級アミノ基含有化合物とを反応させる。
ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に対する、ブロック剤におけるイソシアネート基反応基の当量比(イソシアネート基反応基/イソシアネート基)は、例えば、0.1以上、好ましくは、0.2を超過し、より好ましくは、0.3以上、さらに好ましくは、0.75以上である。また、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に対する、ブロック剤におけるイソシアネート基反応基の当量比(イソシアネート基反応基/イソシアネート基)は、例えば、0.99未満、好ましくは、0.98以下、より好ましくは、0.94以下である。
また、ポリイソシアネート化合物とブロック剤との反応は、例えば、不活性ガス雰囲気において実施される。不活性ガスとして、例えば、窒素ガス、および、アルゴンガスが挙げられる。
反応温度は、例えば、0℃以上、好ましくは、20℃以上である。また、反応温度は、例えば、80℃以下、好ましくは、60℃以下である。反応圧力は、例えば、大気圧である。反応時間は、例えば、0.5時間以上、好ましくは、1.0時間以上である。また、反応時間は、例えば、24時間以下、好ましくは、12時間以下である。
これにより、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の一部が、ブロック剤によりブロックされ、潜在イソシアネート基(ブロックイソシアネート基)が生成する。一方、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の残部は、遊離状態で残存する。
次いで、ブロックイソシアネートに残存する遊離状態のイソシアネート基(上記残部)と、3級アミノ基含有化合物とを反応させる。
遊離状態のイソシアネート基に対する、3級アミノ基含有化合物におけるイソシアネート反応基の当量比(イソシアネート反応基/イソシアネート基)は、例えば、0.1以上、好ましくは、0.5以上である。また、遊離状態のイソシアネート基に対する、3級アミノ基含有化合物におけるイソシアネート反応基の当量比(イソシアネート反応基/イソシアネート基)は、例えば、1.3以下、好ましくは、1.2以下、さらに好ましくは、1.1以下である。
また、ブロックイソシアネートと3級アミノ基含有化合物との反応は、例えば、不活性ガス雰囲気において実施される。不活性ガスとして、例えば、窒素ガス、および、アルゴンガスが挙げられる。
反応温度は、例えば、0℃以上、好ましくは、20℃以上である。また、反応温度は、例えば、80℃以下、好ましくは、60℃以下である。反応圧力は、例えば、大気圧である。反応時間は、例えば、0.5時間以上、好ましくは、1.0時間以上である。また、反応時間は、例えば、24時間以下、好ましくは、12時間以下である。
また、反応の終了は、例えば、赤外分光分析法などを採用し、イソシアネート基の消失または減少を確認することによって判断できる。
これにより、ブロックイソシアネートにおいて、遊離状態で残存するイソシアネート基が3級アミノ基含有化合物と反応する。その結果、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートが得られる。
また、上記の各反応は、いずれも、無溶媒下であってもよく、例えば、有機溶媒の存在下であってもよい。
有機溶媒として、例えば、ケトン類、ニトリル類、ニトリル類、脂肪族炭化水素類、脂環族炭化水素類、芳香族炭化水素類、グリコールエーテルエステル類、エーテル類、ハロゲン化脂肪族炭化水素類、および、極性非プロトン類が挙げられる。有機溶媒は、単独使用または2種類以上併用できる。
3級アミノ基含有ブロックイソシアネートは、ブロック剤によりイソシアネート基がブロックされている潜在イソシアネート基と、3級アミノ基含有化合物に由来する3級アミノ基とを、1分子中に併有している。
ブロック剤によりイソシアネート基がブロックされている潜在イソシアネート基と、3級アミノ基との総量(モル数)に対して、潜在イソシアネート基は、例えば、50モル%以上、好ましくは、60モル%以上である。また、ブロック剤によりイソシアネート基がブロックされている潜在イソシアネート基と、3級アミノ基との総量(モル数)に対して、潜在イソシアネート基は、例えば、95モル%以下、好ましくは、90モル%以下である。
ブロック剤によりイソシアネート基がブロックされている潜在イソシアネート基と、3級アミノ基との総量(モル数)に対して、3級アミノ基は、例えば、5モル%以上、好ましくは、10モル%以上である。また、ブロック剤によりイソシアネート基がブロックされている潜在イソシアネート基と、3級アミノ基との総量(モル数)に対して、3級アミノ基は、例えば、50モル%以下、好ましくは、40モル%以下である。
また、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートの3級アミノ基当量は、例えば、300以上、好ましくは、1000以上、より好ましくは、1500以上、さらに好ましくは、3000以上である。また、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートの3級アミノ基当量は、例えば、10000以下、好ましくは、8000以下、より好ましくは、6000以下、さらに好ましくは、4000以下である。なお、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートの3級アミノ基当量は、アミノ基1モルあたりの3級アミノ基含有ブロックイソシアネートの分子量(3級アミノ基含有ブロックイソシアネートの分子量/3級アミノ基含有ブロックイソシアネート1分子中のアミノ基の官能基数)であり、仕込み比から算出される。
次いで、この方法では、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートと、酸とを反応させる。これにより、3級アミノ基含有ブロックイソシアネート中の3級アミノ基の少なくとも一部が、酸と反応し、3級アンモニウム塩を形成する(二次反応工程)。
3級アミノ基含有ブロックイソシアネートと酸との反応は、例えば、中和反応である。3級アミノ基含有ブロックイソシアネートと酸とを反応させるには、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートに、酸を添加する。
3級アミノ基含有ブロックイソシアネート中の3級アミノ基に対する、酸の当量比(酸/3級アミノ基)は、例えば、0.1以上、好ましくは、0.5以上、より好ましくは、0.8以上、さらに好ましくは、0.9以上、とりわけ好ましくは、1.1以上である。また、3級アミノ基含有ブロックイソシアネート中の3級アミノ基に対する、酸の当量比(酸/3級アミノ基)は、例えば、5.0以下、好ましくは、3.0以下、より好ましくは、2.0以下である。すなわち、酸が、3級アミノ基に対して、過剰であることが好ましい。
また、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートと酸との反応は、特に制限されないが、例えば、大気下または不活性ガス雰囲気において実施される。不活性ガスとして、例えば、窒素ガス、および、アルゴンガスが挙げられる。
反応温度は、例えば、0℃以上、好ましくは、20℃以上である。また、反応温度は、例えば、80℃以下、好ましくは、60℃以下である。反応圧力の条件として、特に制限されないが、例えば、加圧条件および大気圧条件が挙げられ、好ましくは、大気圧条件が挙げられる。反応時間は、例えば、0.1時間以上、好ましくは、0.5時間以上である。また、反応時間は、例えば、24時間以下、好ましくは、12時間以下である。
また、上記の反応は、好ましくは、上記した有機溶媒の存在において実施される。
これによって、3級アミノ基含有ブロックイソシアネート中の3級アミノ基が、酸によって中和されて、カチオン性基としての3級アンモニウム塩を形成する。
これにより、ポリイソシアネート化合物と、3級アミノ基含有化合物と、ブロック剤と、酸との反応生成物として、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートが製造される。
3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートにおいて、3級アンモニウム塩の含有割合は、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネート(二次反応生成物)の総量に対して、例えば、1.5質量%を超過し、好ましくは、1.9質量%以上、より好ましくは、2.0質量%以上、さらに好ましくは、5.0質量%以上、さらに好ましくは、10.0質量%以上、さらに好ましくは,20.0質量%以上、とりわけ好ましくは、30.0質量%以上である。また、3級アンモニウム塩の含有割合は、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネート(二次反応生成物)の総量に対して、例えば、70.0質量%以下、好ましくは、60.0質量%以下、より好ましくは、50.0質量%以下、さらに好ましくは、40.0質量%以下である。
なお、3級アンモニウム塩の含有割合は、ポリイソシアネート化合物と、3級アミノ基含有化合物と、ブロック剤と、酸と仕込み比に基づいて算出される。
また、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートのカチオン当量は、例えば、3級アミノ基含有ブロックイソシアネート中の3級アミノ基と同じである。すなわち、抗菌剤のカチオン当量は、例えば、300以上、好ましくは、1000以上、より好ましくは、1500以上、さらに好ましくは、3000以上である。また、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートのカチオン当量は、例えば、10000以下、好ましくは、8000以下、より好ましくは、6000以下、さらに好ましくは、4000以下である。なお、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートのカチオン当量は、カチオン(3級アンモニウム塩)1モルあたりの3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートの分子量(3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートの分子量/抗菌剤1分子中のカチオンのモル数)であり、仕込み比から算出される。
3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートにおいて、ブロック剤によりイソシアネート基がブロックされている潜在イソシアネート基の平均官能基数は、例えば、1以上、好ましくは、1.5以上である。また、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートにおいて、ブロック剤によりイソシアネート基がブロックされている潜在イソシアネート基の平均官能基数は、例えば、3以下、好ましくは、2.5以下である。
なお、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートと酸との反応において有機溶媒が使用される場合、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートは、有機溶媒を含む反応液に溶解されている。この場合、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートを含む反応液に、水を添加して、反応液と水とを攪拌機を用いて乳化させる。そして、乳化液を、例えば、減圧下で加熱することにより、有機溶媒を揮発除去する。これにより、抗菌剤の水分散液が製造される。
3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートの水分散液の固形分濃度は、例えば、1質量%以上、好ましくは、10質量%以上である。また、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートの水分散液の固形分濃度は、例えば、80質量%以下、好ましくは、50質量%以下である。
3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートの水分散液の粘度(25℃)は、例えば、1mPa・s以上、好ましくは、3mPa・s以上である。また、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートの水分散液の粘度(25℃)は、例えば、800mPa・s以下、好ましくは、500mPa・s以下である。
3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートの水分散液のpHは、例えば、3.0以上、好ましくは、4.0以上である。また、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートの水分散液のpHは、例えば、9.0以下、好ましくは、8.0以下である。
3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートの水分散液における粒子径は、例えば、5nm以上、好ましくは、10nm以上である。また、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートの水分散液における粒子径は、例えば、500nm以下、好ましくは、300nm以下である。
抗菌剤は、上記の3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートを含有していればよい。例えば、抗菌剤は、3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートの水分散液からなる。
また、抗菌剤は、上記のポリイソシアネート化合物を含んでいてもよい。すなわち、抗菌剤は、上記の3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートと、上記のポリイソシアネート化合物とを含むことができる。さらに、抗菌剤は、上記の親水性化合物により変性された上記のポリイソシアネート化合物を含んでいてもよい。すなわち、抗菌剤は、上記の3級アンモニウム塩含有ブロックイソシアネートと、上記の親水性化合物により変性された上記のポリイソシアネート化合物とを含むことができる。なお、ポリイソシアネート化合物および/または親水性化合物により変性された上記のポリイソシアネート化合物の含有割合は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。
これにより、抗菌剤において、イソシアネート基(遊離のイソシアネート基および潜在イソシアネート基を含む)の含有量を調整でき、後述する主剤に対する抗菌剤の反応性を調整できる。
より具体的には、抗菌剤のイソシアネート基(遊離のイソシアネート基および潜在イソシアネート基を含む)の平均官能基数は、例えば、2以上、好ましくは、2.5以上である。また、抗菌剤のイソシアネート基(遊離のイソシアネート基および潜在イソシアネート基を含む)の平均官能基数は、例えば、4以下、好ましくは、3.5以下である。
加えて、上記の抗菌剤は、添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、溶剤、触媒、エポキシ樹脂、塗工性改良剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、増粘剤、沈降防止剤、可塑剤、界面活性剤、顔料、充填剤、有機微粒子、無機微粒子、および、防カビ剤が挙げられる。添加剤の配合量は、その目的および用途により適宜決定される。
また、上記の抗菌剤は、公知の抗菌剤と併用されていてもよい。すなわち、上記の抗菌剤と、その他の抗菌剤とを混合することができる。なお、混合割合は、その目的および用途により適宜決定される。
<作用効果>
上記の抗菌剤は、複数のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物、複数のイソシアネート基の一部と反応する3級アミノ基含有化合物、および、複数のイソシアネート基の一部に対する残部をブロックするブロック剤の一次反応生成物と、3級アミノ基含有化合物の3級アミノ基の少なくとも一部と反応し3級アンモニウム塩を形成する酸との二次反応生成物を含み、ポリイソシアネート化合物と、3級アミノ基含有化合物と、ブロック剤との総量に対する、3級アミノ基含有化合物の割合が、所定値を上回る。
上記の抗菌剤は、複数のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物、複数のイソシアネート基の一部と反応する3級アミノ基含有化合物、および、複数のイソシアネート基の一部に対する残部をブロックするブロック剤の一次反応生成物と、3級アミノ基含有化合物の3級アミノ基の少なくとも一部と反応し3級アンモニウム塩を形成する酸との二次反応生成物を含み、ポリイソシアネート化合物と、3級アミノ基含有化合物と、ブロック剤との総量に対する、3級アミノ基含有化合物の割合が、所定値を上回る。
つまり、上記の抗菌剤は、3級アンモニウム塩を、所定の割合で含む。そのため、本発明の抗菌剤は、優れた抗菌性を有する。とりわけ、上記の抗菌剤では、3級アミノ基含有化合物が、ポリイソシアネート化合物と反応する。そして、3級アミノ基含有化合物が、3級アンモニウム塩を形成している。
その結果、3級アミノ基含有化合物がポリイソシアネート化合物と反応せずに単独で3級アンモニウム塩を形成している場合に比べて、上記の抗菌剤は、優れた抗菌性を有する。
そして、上記の抗菌剤は、3級アンモニウム塩の他、ブロック剤によりブロックされたイソシアネート基を含む。そのため、ブロック剤を脱ブロックさせることによって、イソシアネート基を化学反応に供することができ、種々の樹脂(被固定化物)と容易に反応させることができる。その結果ため、上記の抗菌剤は、比較的高い自由度で被固定化物を選択して、抗菌性の3級アンモニウム塩を樹脂中に固定できる。
さらに、上記の抗菌剤は、3級アンモニウム塩を所定値以上の割合で含有するため、水分散性に優れる。
<樹脂>
以下において、抗菌剤を、樹脂(被固定化物)に固定する方法について、詳述する。抗菌剤を樹脂に固定する場合、抗菌剤は、好ましくは、硬化剤として兼用される。
以下において、抗菌剤を、樹脂(被固定化物)に固定する方法について、詳述する。抗菌剤を樹脂に固定する場合、抗菌剤は、好ましくは、硬化剤として兼用される。
硬化剤のイソシアネート基(遊離のイソシアネート基および潜在イソシアネート基を含む)の平均官能基数は、例えば、2以上、好ましくは、2.5以上である。また、硬化剤のイソシアネート基(遊離のイソシアネート基および潜在イソシアネート基を含む)の平均官能基数は、例えば、4以下、好ましくは、3.5以下である。
より具体的には、この方法では、遊離のイソシアネート基と反応可能な主剤と、硬化剤としての抗菌剤とを混合し、樹脂組成物を得る。次いで、樹脂組成物を加熱し、3級アンモニウム塩の少なくとも一部を解離させずに、抗菌剤の潜在イソシアネート基を脱ブロックさせることにより、遊離のイソシアネート基を得る。そして、遊離のイソシアネート基と、主剤とを反応させる。これにより、抗菌剤が分子中に固定された樹脂を、得ることができる。樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂およびアクリル樹脂が挙げられ、好ましくは、ポリウレタン樹脂が挙げられる。
<主剤>
主剤は、潜在イソシアネート基の脱ブロックにより得られる遊離のイソシアネート基と反応し、樹脂を形成可能な成分である。例えば、樹脂がポリウレタン樹脂である場合、主剤としては、例えば、活性水素基含有化合物が挙げられる。活性水素基含有化合物は、分子中に1つ以上の活性水素基を含有する化合物である。活性水素基含有化合物としては、例えば、ポリオール化合物およびポリアミン化合物が挙げられる。活性水素基含有化合物として、好ましくは、ポリオール化合物が挙げられる。
主剤は、潜在イソシアネート基の脱ブロックにより得られる遊離のイソシアネート基と反応し、樹脂を形成可能な成分である。例えば、樹脂がポリウレタン樹脂である場合、主剤としては、例えば、活性水素基含有化合物が挙げられる。活性水素基含有化合物は、分子中に1つ以上の活性水素基を含有する化合物である。活性水素基含有化合物としては、例えば、ポリオール化合物およびポリアミン化合物が挙げられる。活性水素基含有化合物として、好ましくは、ポリオール化合物が挙げられる。
ポリオール化合物として、例えば、低分子量ポリオール、および、高分子量ポリオールが挙げられる。
低分子量ポリオールの数平均分子量は、例えば、300未満、好ましくは、400未満である。低分子量ポリオールは、水酸基を2つ以上有する。
低分子量ポリオールとして、例えば、2価アルコール、3価アルコール、4価アルコール、5価アルコール、6価アルコール、7価アルコールおよび8価アルコールが挙げられる。2価アルコールとして、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブチレングリコール、1,3-ブチレングリコール、1,2-ブチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,2,2-トリメチルペンタンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、アルカン(C7~20)ジオール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、1,4-ジヒドロキシ-2-ブテン、2,6-ジメチル-1-オクテン-3,8-ジオール、ビスフェノールA、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、および、ジプロピレングリコールが挙げられる。3価アルコールとして、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、および、トリイソプロパノールアミンが挙げられる。4価アルコールとして、例えば、テトラメチロールメタン(ペンタエリスリトール)、および、ジグリセリンが挙げられる。5価アルコールとして、例えば、キシリトールが挙げられる。6価アルコールとして、例えば、ソルビトール、マンニトール、アリトール、イジトール、ダルシトール、アルトリトール、イノシトール、および、ジペンタエリスリトールが挙げられる。7価アルコールとして、例えば、ペルセイトールが挙げられる。8価アルコールとして、例えば、ショ糖が挙げられる。低分子量ポリオールは、単独使用または2種以上併用することができる。
高分子量ポリオールの数平均分子量は、例えば、300以上、好ましくは、400以上、より好ましくは、500以上である。高分子量ポリオールは、水酸基を2つ以上有する。
高分子量ポリオールとして、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリウレタンポリオール、エポキシポリオール、植物油ポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオール、ビニルモノマー変性ポリオール、および、フッ素含有ポリオールが挙げられる。
ポリエーテルポリオールとして、例えば、ポリオキシアルキレン(C2~3)ポリオール、および、ポリテトラメチレンエーテルポリオールが挙げられる。
ポリエステルポリオールとして、例えば、アジピン酸系ポリエステルポリオール、フタル酸系ポリエステルポリオール、および、ラクトン系ポリエステルポリオールが挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとして、例えば、上記した低分子量ポリオールを開始剤とするエチレンカーボネートの開環重合物、および、上記した2価アルコールと開環重合物とを共重合した非晶性ポリカーボネートポリオールが挙げられる。
ポリウレタンポリオールとして、例えば、ポリエステルポリウレタンポリオール、ポリエーテルポリウレタンポリオール、ポリカーボネートポリウレタンポリオール、および、ポリエステルポリエーテルポリウレタンポリオールが挙げられる。
エポキシポリオールとして、例えば、上記した低分子量ポリオールと、多官能ハロヒドリンとの反応により得られるエポキシポリオールが挙げられる。
植物油ポリオールとして、例えば、ひまし油、やし油、および、エステル変性ひまし油ポリオールが挙げられる。
ポリオレフィンポリオールとして、例えば、ポリブタジエンポリオール、および、部分ケン価エチレン-酢酸ビニル共重合体が挙げられる。
アクリルポリオールとして、例えば、ヒドロキシル基含有アクリレートと、ヒドロキシル基含有アクリレートと共重合可能な共重合性ビニルモノマーとの共重合体が挙げられる。
ビニルモノマー変性ポリオールは、上記した高分子量ポリオールと、ビニルモノマーとの反応により得られる。
フッ素含有ポリオールとして、例えば、上記したアクリルポリオールの共重合において、共重合性ビニルモノマーとして、フッ素化合物が配合されたアクリルポリオールが挙げられる。
高分子量ポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
ポリオール化合物は、単独使用または2種類以上併用することができる。
ポリオール化合物のなかでは、好ましくは、高分子量ポリオールが挙げられ、より好ましくは、ポリウレタンポリオールおよびアクリルポリオールが挙げられる。
主剤は、添加剤を含有できる。添加剤として、例えば、反応溶媒、触媒、エポキシ樹脂、塗工性改良剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、増粘剤、沈降防止剤、可塑剤、界面活性剤、顔料、充填剤、有機微粒子、無機微粒子、および、防カビ剤が挙げられる。添加剤の配合量は、その目的および用途により適宜決定される。
<樹脂組成物>
樹脂組成物の製造では、上記の主剤と、硬化剤としての抗菌剤とを配合する。配合割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。例えば、主剤(活性水素基含有化合物)の活性水素基に対する、抗菌剤の潜在イソシアネート基の当量比(潜在イソシアネート基/活性水素基)は、例えば、0.1以上、好ましくは、0.5以上である。また、主剤(活性水素基含有化合物)の活性水素基に対する、抗菌剤の潜在イソシアネート基の当量比(潜在イソシアネート基/活性水素基)は、例えば、5以下、好ましくは、3以下である。
樹脂組成物の製造では、上記の主剤と、硬化剤としての抗菌剤とを配合する。配合割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。例えば、主剤(活性水素基含有化合物)の活性水素基に対する、抗菌剤の潜在イソシアネート基の当量比(潜在イソシアネート基/活性水素基)は、例えば、0.1以上、好ましくは、0.5以上である。また、主剤(活性水素基含有化合物)の活性水素基に対する、抗菌剤の潜在イソシアネート基の当量比(潜在イソシアネート基/活性水素基)は、例えば、5以下、好ましくは、3以下である。
そして、樹脂組成物は、公知の塗工方法により、対象物に塗工され、乾燥されることにより塗膜を形成する。その後、塗膜は、加熱され、必要に応じて熟成される。
加熱温度および加熱時間は、ブロック剤を潜在イソシアネート基から解離させることができ、かつ、3級アンモニウム基の少なくとも一部が潜在イソシアネートから解離せずに残存するように、設定される。
加熱温度は、例えば、50℃以上、好ましくは、80℃以上である。また、加熱温度は、例えば、180℃以下、好ましくは、150℃以下、より好ましくは、130℃以下、さらに好ましくは、120℃以下、とりわけ好ましくは、110℃以下である。
加熱時間は、例えば、10秒以上、好ましくは、30秒以上である。また、加熱時間は、例えば、10分以下、好ましくは、5分以下である。
これにより、抗菌剤の潜在イソシアネート基が、脱ブロックされる。一方、3級アンモニウム基の少なくとも一部が、潜在イソシアネートから解離せずに残存する。
そして、抗菌剤の遊離のイソシアネート基と、主剤とが反応し、樹脂の硬化物が得られる。その結果、樹脂に、3級アンモニウム基の少なくとも一部が、固定される。その結果、優れた抗菌性を有する樹脂(硬化物)が得られる。
さらに、抗菌剤が余剰となるように配合されている場合、余剰の抗菌剤は、主剤と反応せずに樹脂(硬化物)に含有される。その結果、余剰の抗菌剤によって、とりわけ優れた抗菌性が得られる。
このような樹脂組成物(未硬化物)および樹脂(硬化物)の用途として、例えば、繊維処理剤、撥水剤、塗料組成物、接着剤、帯電防止剤、製紙用処理剤、湿潤紙力増強剤、記録媒体の受理層、電着塗装組成物、抗菌・抗ウイルス組成物、カプセル化された組成物、光学部材およびラテックス組成物が挙げられる。樹脂組成物(未硬化物)および樹脂(硬化物)の用途のなかでは、好ましくは、繊維処理剤、撥水剤、塗料組成物および接着剤が挙げられ、より好ましくは、繊維処理剤および撥水剤が挙げられる。
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、それらに限定されない。以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。なお、「部」および「%」は、特に言及がない限り、質量基準である。
<抗菌剤の調製>
実施例1~2
室温(25℃)において、攪拌機、温度計、冷却器および窒素ガス導入管を備えた容量2Lの反応器に、ヘキサメチンジイソシアネート(HDI)のイソシアヌレート誘導体(ポリイソシアネート化合物、商品名:タケネートD170N、固形分100質量%、イソシアネート基含有量20.7%、三井化学社製)200質量部と、酢酸エチル(溶媒)とを仕込んだ。
実施例1~2
室温(25℃)において、攪拌機、温度計、冷却器および窒素ガス導入管を備えた容量2Lの反応器に、ヘキサメチンジイソシアネート(HDI)のイソシアヌレート誘導体(ポリイソシアネート化合物、商品名:タケネートD170N、固形分100質量%、イソシアネート基含有量20.7%、三井化学社製)200質量部と、酢酸エチル(溶媒)とを仕込んだ。
次いで、反応器に、3,5-ジメチルピラゾール(DMP、解離温度120℃、ブロック剤)を加えた。DMPの添加割合は、HDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1に示すモル数であった。そして、HDIのイソシアヌレート誘導体とDMPとを反応させた。
次いで、反応器に、1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG、解離温度150℃、3級アミノ基含有化合物)を加えた。TMGの添加割合は、HDIのイソシアヌレート誘導体が有するイソシアネート基100モルに対して、表1に示すモル数であった。そして、HDIのイソシアヌレート誘導体とTMGとを反応させた。
その後、FT-IRスペクトルを測定することで、イソシアネート基がブロック化されていることを確認した。これによって、3級アミノ基含有ブロックイソシアネートを含む反応液を得た。
次いで、反応液に酢酸を加えて攪拌した。酢酸の添加割合は、3級アミノ基含有化合物(TMG)1モルに対して、2モルであった。このとき、反応液の温度は、28℃であった。攪拌時間は、0.5時間であった。
これによって、3級アミノ基含有化合物に由来する3級アミノ基が、酢酸によって中和されて、3級アンモニウム塩としての酢酸アンモニウム塩が形成した。これによって、抗菌剤を含む反応液を得た。
その後、抗菌剤を含む反応液120質量部に、水220質量部を添加した。その後、反応液と水とをホモミキサーで攪拌して乳化させた。次いで、減圧条件下において、乳化液から、酢酸エチル(溶媒)を留去するともに、水の一部を留去した。以上によって、抗菌剤の水分散液を調製した。抗菌剤の水分散液の固形分濃度は、30質量%であった。
実施例3
1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG、解離温度150℃超過、3級アミノ基含有化合物)に代えて、N-ジメチルアミノエタノール(DMAE、脱離温度150℃以上、3級アミノ基含有化合物)を用いた。それ以外は、実施例1と同じ方法で、抗菌剤の水分散液を調製した。抗菌剤の水分散液の固形分濃度は、30質量%であった。
1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG、解離温度150℃超過、3級アミノ基含有化合物)に代えて、N-ジメチルアミノエタノール(DMAE、脱離温度150℃以上、3級アミノ基含有化合物)を用いた。それ以外は、実施例1と同じ方法で、抗菌剤の水分散液を調製した。抗菌剤の水分散液の固形分濃度は、30質量%であった。
比較例1
1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG、3級アミノ基含有化合物)を、抗菌剤として準備した。
1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG、3級アミノ基含有化合物)を、抗菌剤として準備した。
その後、抗菌剤に、水を添加し、抗菌剤の水溶液を調製した。抗菌剤の水溶液の固形分濃度は、30質量%であった。
比較例2
反応器内で、1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG、3級アミノ基含有化合物)に、酢酸を加えて攪拌した。酢酸の添加割合は、3級アミノ基含有化合物(TMG)1モルに対して、2モルであった。このとき、反応液の温度は、28℃であった。攪拌時間は、0.5時間であった。
反応器内で、1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG、3級アミノ基含有化合物)に、酢酸を加えて攪拌した。酢酸の添加割合は、3級アミノ基含有化合物(TMG)1モルに対して、2モルであった。このとき、反応液の温度は、28℃であった。攪拌時間は、0.5時間であった。
これによって、1,1,3,3-テトラメチルグアニジンが、酢酸によって中和されて、3級アンモニウム塩としての酢酸アンモニウム塩が形成した。これによって、抗菌剤を含む反応液を得た。
その後、抗菌剤に、水を添加し、抗菌剤の水溶液を調製した。抗菌剤の水溶液の固形分濃度は、30質量%であった。
比較例3~5
表1に示す処方に変更した以外は、実施例1と同じ方法で、抗菌剤の水分散液を調製した。
表1に示す処方に変更した以外は、実施例1と同じ方法で、抗菌剤の水分散液を調製した。
なお、比較例5では、1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG、3級アミノ基含有化合物)に代えて、ポリ(オキシエチレン)メチルエーテル(メトキシポリエチレングリコール、メトキシPEG1000、MeO-PEG)を用いた。
比較例6~8
実施例2の抗菌剤の水分散液と、比較例5の抗菌剤の水分散液とを、表1に記載の割合で混合した。これにより、抗菌剤の水分散液を調製した。
実施例2の抗菌剤の水分散液と、比較例5の抗菌剤の水分散液とを、表1に記載の割合で混合した。これにより、抗菌剤の水分散液を調製した。
<評価>
<1.水分散性>
各実施例および各比較例において、抗菌剤(抗菌剤を含む反応液)の水に対する分散性を、下記の基準に基づいて評価した。
〇:抗菌剤が水に速やかに分散する。
△:長時間(0.5時間以上)の撹拌で抗菌剤が水に分散する。
×:抗菌剤が水に分散しない。沈殿発生。
<2:最小発育阻止濃度(MIC試験)>
<1.水分散性>
各実施例および各比較例において、抗菌剤(抗菌剤を含む反応液)の水に対する分散性を、下記の基準に基づいて評価した。
〇:抗菌剤が水に速やかに分散する。
△:長時間(0.5時間以上)の撹拌で抗菌剤が水に分散する。
×:抗菌剤が水に分散しない。沈殿発生。
<2:最小発育阻止濃度(MIC試験)>
(1) 前培養
(供試菌種)
I.Escherichia coli(E.coli、NBRC-3972、分譲機関 独立行政法人 製品評価技術基盤機構、大腸菌)
II.Staphylococcus aureus(S.aureus、NBRC-12732、分譲機関 独立行政法人 製品評価技術基盤機構、黄色ブドウ球菌)
(供試菌種)
I.Escherichia coli(E.coli、NBRC-3972、分譲機関 独立行政法人 製品評価技術基盤機構、大腸菌)
II.Staphylococcus aureus(S.aureus、NBRC-12732、分譲機関 独立行政法人 製品評価技術基盤機構、黄色ブドウ球菌)
上記IおよびIIの菌は、121℃20分でオートクレーブ滅菌した液体培地(LB培地、BD Difco(商品名) LB ブロスミラー、ベクトンディッキンソン社)を用いて、35±1℃にて20±4時間培養された供試菌種である。
(2) 菌液調製
上記(1)で培養した供試菌種を、121℃20分でオートクレーブ滅菌したLB培地に懸濁した後、菌液のO.D.(Optical Density)を測定し、2.0未満となるように調整した。
上記(1)で培養した供試菌種を、121℃20分でオートクレーブ滅菌したLB培地に懸濁した後、菌液のO.D.(Optical Density)を測定し、2.0未満となるように調整した。
(3) サンプル調製
抗菌剤を3%含有するジメチルスルホキシド溶液(サンプル)を調製し、121℃20分でオートクレーブ滅菌したLB培地にサンプルを加え、混合液を得た。なお、抗菌剤の最大濃度を1000ppmとし、8段階の2倍希釈系列を作製した。
抗菌剤を3%含有するジメチルスルホキシド溶液(サンプル)を調製し、121℃20分でオートクレーブ滅菌したLB培地にサンプルを加え、混合液を得た。なお、抗菌剤の最大濃度を1000ppmとし、8段階の2倍希釈系列を作製した。
(4) MIC測定試験
(3)の各希釈系列に、(2)で調製した菌液を接種し、35℃で、24±2時間培養した。その後、目視にて菌の発育を確認し、発育のない最大希釈濃度をMIC値とした。
(3)の各希釈系列に、(2)で調製した菌液を接種し、35℃で、24±2時間培養した。その後、目視にて菌の発育を確認し、発育のない最大希釈濃度をMIC値とした。
<3:抗菌フィルム試験>
(供試菌種)
Escherichia Coli(E.coli、NBRC-3972、分譲機関 独立行政法人 製品評価技術基盤機構、大腸菌)
(供試菌種)
Escherichia Coli(E.coli、NBRC-3972、分譲機関 独立行政法人 製品評価技術基盤機構、大腸菌)
JIS Z 2801:2010で制定の「抗菌加工製品―抗菌性試験方法・抗菌効果」を参考にして、以下の通り、黄色ブドウ球菌に対する抗菌性を評価した。
(1)
抗菌剤1.8質量部(固形分基準)と、表2に記載の主剤88.2質量部(固形分基準)と、イソプロピルアルコール10.0質量部とを混合し、混合液を得た。さらに、混合液に水を添加し、混合液の固形分濃度を10質量%に調整した。次いで、上記の混合液を、バーコーターを用いてポリエチレンテレフタレートフィルム(商品名ルミラーS10、東レ社製)上に塗工し、表2に記載の硬化条件(温度/時間)で加熱して、硬化させた。これにより、膜厚0.1~2.0μmのフィルムを得た。
抗菌剤1.8質量部(固形分基準)と、表2に記載の主剤88.2質量部(固形分基準)と、イソプロピルアルコール10.0質量部とを混合し、混合液を得た。さらに、混合液に水を添加し、混合液の固形分濃度を10質量%に調整した。次いで、上記の混合液を、バーコーターを用いてポリエチレンテレフタレートフィルム(商品名ルミラーS10、東レ社製)上に塗工し、表2に記載の硬化条件(温度/時間)で加熱して、硬化させた。これにより、膜厚0.1~2.0μmのフィルムを得た。
また、コントロール1~2として、表2に記載の主剤90質量部(固形分基準)と、イソプロピルアルコール10.0質量部とを混合し、混合液を得た。さらに、混合液に水を添加し、混合液の固形分濃度を10質量%に調整した。次いで、上記の混合液を、バーコーターを用いてポリエチレンテレフタレートフィルム(商品名ルミラーS10、東レ社製)上に塗工し、表2に記載の硬化条件(温度/時間)で加熱して、硬化させた。これにより、膜厚0.1~2.0μmのフィルムを得た。
(2)
フィルムを50±2mm角の正方形に切り出し、試験片とした。試験片を滅菌済のプラスチックシャーレに置き、試験菌液(菌数2.5×105~10×105個/mL)を0.4mL接種した。なお、試験菌液は、以下の方法で調製した。
フィルムを50±2mm角の正方形に切り出し、試験片とした。試験片を滅菌済のプラスチックシャーレに置き、試験菌液(菌数2.5×105~10×105個/mL)を0.4mL接種した。なお、試験菌液は、以下の方法で調製した。
すなわち、培養器中で温度35±1℃で20±4時間LB培地(BD Difco(商品名) LB ブロスミラー、ベクトンディッキンソン社)にて、培養菌を前培養した(第1液)。
次いで、第1液を、さらに斜面培地(普通寒天培地、Nutrient agar、メルク社)に接種して、培養器中で温度35±1℃で20±4時間前培養した(第2液)。
その後、第2液を、別途調製した1/500普通ブイヨン培地(Nutrient broth、メルク社)によって、適宜濃度調整した(第3液)。
(3)
一方、対照試料として、50±2mm角のポリエチレンテレフタレートフィルム(商品名ルミラーS10、東レ社製)を用意し、試験片と同様に、試験菌液を接種した。
一方、対照試料として、50±2mm角のポリエチレンテレフタレートフィルム(商品名ルミラーS10、東レ社製)を用意し、試験片と同様に、試験菌液を接種した。
(4)
次いで、接種した試験菌液の上から、40±2mm角の二軸延伸ポリプロピレン(OPP)フィルムを被せ、これにより、フィルム全体に、試験菌液を均等に接種させた。その後、温度35±1℃、相対湿度85±5%で20±4時間、培養した。
次いで、接種した試験菌液の上から、40±2mm角の二軸延伸ポリプロピレン(OPP)フィルムを被せ、これにより、フィルム全体に、試験菌液を均等に接種させた。その後、温度35±1℃、相対湿度85±5%で20±4時間、培養した。
(5)
試験菌液の接種直後、または、上記(4)の培養後に、SCDLP培地(SCDLP培地ダイゴ(商品名)、日本製薬社製)10mLを加え、試験片上の試験菌液を、4回以上洗浄し、菌液を完全に回収した。また、回収された液(洗い出し液)を、速やかに次の工程に供し、生菌数を測定した。
試験菌液の接種直後、または、上記(4)の培養後に、SCDLP培地(SCDLP培地ダイゴ(商品名)、日本製薬社製)10mLを加え、試験片上の試験菌液を、4回以上洗浄し、菌液を完全に回収した。また、回収された液(洗い出し液)を、速やかに次の工程に供し、生菌数を測定した。
(6)
上記(5)で回収された液(洗い出し液)と、リン酸緩衝生理食塩水とを使用して、10倍希釈系列を調製した。
上記(5)で回収された液(洗い出し液)と、リン酸緩衝生理食塩水とを使用して、10倍希釈系列を調製した。
その後、各希釈系列と、標準寒天培地(標準寒天培地ダイゴ(商品名)、日本製薬社製品)とを混合して、培地を作製した。そして、培地を温度35±1℃で20±4時間培養した後、集落数を測定した。なお、30~300個の集落が現れた希釈系列のシャーレを、カウント対象とした。
(7)
測定結果に基づいて、以下の計算式を用いて生菌数を求めた。
N=C×D×V/A
N:生菌数(試験片1cm2あたり)
C:集落数
D:希釈倍率(採用したシャーレにおける各希釈液の希釈倍数)
V:洗い出しに用いたSCDLP培地の液量(mL)
A:被覆フィルムの表面積(cm2)
測定結果に基づいて、以下の計算式を用いて生菌数を求めた。
N=C×D×V/A
N:生菌数(試験片1cm2あたり)
C:集落数
D:希釈倍率(採用したシャーレにおける各希釈液の希釈倍数)
V:洗い出しに用いたSCDLP培地の液量(mL)
A:被覆フィルムの表面積(cm2)
(8)
以下の計算式を用いて抗菌活性値を算出し、Rが2.0以上のとき、抗菌活性あり(○)とした。また、Rが2.0未満のとき、抗菌活性なし(×)とした。
R=(Ut-U0)-(At-U0)=Ut-At
R :抗菌活性値
U0:無加工試験片の接種直後の生菌数の対数値の平均値
Ut:無加工試験片の24時間後の生菌数の対数値の平均値
At:抗菌加工試験片の24時間後の生菌数の対数値の平均値
以下の計算式を用いて抗菌活性値を算出し、Rが2.0以上のとき、抗菌活性あり(○)とした。また、Rが2.0未満のとき、抗菌活性なし(×)とした。
R=(Ut-U0)-(At-U0)=Ut-At
R :抗菌活性値
U0:無加工試験片の接種直後の生菌数の対数値の平均値
Ut:無加工試験片の24時間後の生菌数の対数値の平均値
At:抗菌加工試験片の24時間後の生菌数の対数値の平均値
タケネートD170N:商品名、ヘキサメチンジイソシアネートのイソシアヌレート誘導体、イソシアネート基含有量20.7%、三井化学社製
TMG:1,1,3,3-テトラメチルグアニジン、解離温度150℃
DMAE:N-ジメチルアミノエタノール、解離温度150℃超過
DMP:3,5-ジメチルピラゾール、解離温度120℃
MeO-PEG:メトキシPEG#1000、数平均分子量1000、東邦化学工業社製
W6355:主剤、商品名タケラック W-6355、水系ポリウレタン樹脂、ノニオン性、三井化学社製
W6110:主剤、商品名タケラック W-6110、水系ポリウレタン樹脂、アニオン性、三井化学社製
TMG:1,1,3,3-テトラメチルグアニジン、解離温度150℃
DMAE:N-ジメチルアミノエタノール、解離温度150℃超過
DMP:3,5-ジメチルピラゾール、解離温度120℃
MeO-PEG:メトキシPEG#1000、数平均分子量1000、東邦化学工業社製
W6355:主剤、商品名タケラック W-6355、水系ポリウレタン樹脂、ノニオン性、三井化学社製
W6110:主剤、商品名タケラック W-6110、水系ポリウレタン樹脂、アニオン性、三井化学社製
Claims (3)
- 複数のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物、
複数の前記イソシアネート基の一部と反応する3級アミノ基含有化合物、および、
複数の前記イソシアネート基の前記一部に対する残部をブロックするブロック剤の一次反応生成物と、
前記3級アミノ基含有化合物の3級アミノ基の少なくとも一部と3級アンモニウム塩を形成する酸と
の二次反応生成物を含み、
前記ポリイソシアネート化合物と、前記3級アミノ基含有化合物と、前記ブロック剤との総量に対する、前記3級アミノ基含有化合物の割合が、1.5質量%を超過する、抗菌剤。 - 前記ポリイソシアネート化合物が、脂肪族ポリイソシアネート誘導体を含む、請求項1に記載の抗菌剤。
- 前記酸が、有機酸を含む、請求項1または2に記載の抗菌剤。
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WO2023190497A1 (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | 三井化学株式会社 | 抗菌剤 |
-
2021
- 2021-09-17 JP JP2021151853A patent/JP2023044027A/ja active Pending
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