TWI826110B - 抗微生物/抗病毒的聚醯胺膜組合物 - Google Patents

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Abstract

一種抗微生物膜,其包含50重量%至99.99重量%的聚醯胺組合物和10 wppm至6000 wppm的分散在膜內的鋅(和/或銅);其中所述膜表現出:如通過ISO 22196(修改)測定的大於2.0的金黃色葡萄球菌和大腸桿菌對數減少的抗微生物效力,和如根據ASTM F1306測得的大於1.5 N/µm的抗慢速刺穿性。

Description

抗微生物/抗病毒的聚醯胺膜組合物
本申請要求2021年11月15日提交的美國臨時申請No. 63/279,540的優先權,其經此引用併入本文。
本公開大體上涉及具有抗病毒和抗微生物性質的生物有效的聚醯胺膜組合物。特別地,本公開涉及由包含獨特抗微生物組分的聚醯胺組合物形成的AM/AV聚醯胺膜產品。
對許多消費品的抗微生物和/或抗病毒性質(AM/AV)保護越來越感興趣。在COVID-19大流行期間和之後,消費者需要對微生物提供AM/AV防護的解決方案,例如在包裝,例如食品包裝中,或在表面處理,例如牆面覆蓋材料、鍵盤、門推板、觸控式螢幕或螢幕保護裝置膜中。膜是保護這些類型產品的一種方式。這樣的膜可用於許多工業,包括食品科學、肉類、農業、醫療保健、酒店業、軍事和體育運動等。
為了試圖實現這些性質,已經探索了處理、塗布或以其它方式賦予膜抗微生物性質的常規技術。這些技術包括在聚合物組合物中使用一些抗微生物劑以對抗病原體,如細菌、黴菌(mold)、黴(mildew)、病毒、孢子和真菌。具體在膜應用中(其中與纖維或重型模制產品(heavy, molded products)相比,需要特定的機械/化學性質),這些技術側重於將一些抗微生物劑添加到聚合物,如聚烯烴、聚氨酯(PU)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或聚乙烯(PE)膜中。但是,這些技術存在許多問題,包括機械性能差和/或有害的環境影響。
因此,需要充分提供抗病毒性質以防止生長和主動殺死病毒並同時滿足對膜應用的許多其它機械要求,包括例如抗刺穿性(puncture resistance)、結晶、光學性質和食品安全標準的AM/AV膜。
在一些情況下,本公開涉及一種抗微生物膜,其包含50重量%至99.99重量%的聚醯胺組合物和10 wppm至6000 wppm的分散在膜內的鋅(和/或銅)。鋅,例如作為鋅離子,和/或銅,例如作為銅離子,分散在膜內。所述抗微生物膜表現出如通過ISO 22196(修改)測定的大於2.0的金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大腸桿菌(Escherichia coli)對數減少的抗微生物效力。所述抗微生物膜表現出如根據ASTM F1306測得的大於1.5 N/µm的抗慢速刺穿性。所述膜可包括500 wppm至3000 wppm的分散在膜內的鋅(和/或銅),或所述膜可包括1000 wppm至2000 wppm的分散在膜內的鋅(和/或銅)。所述膜可具有小於0.1 mm、或小於50 µm、或小於25 µm的厚度。
所述聚醯胺組合物可包括選自PA6、PA10、PA11、PA12、PA46、PA6,6、PA6,9、PA6,10、PA6,11、PA6,12、PA6,13、PA6,14、PA6,15、PA6,16、PA6,17、PA6,18、PA10,10、PA10,12、PA12,12、PA9T、PA10T、PA11T、PA12T、PA4T/4I;PA4T/6I;PA5T/5I;PA6,6/6、PA6T/6,6、PA6T/6I、PA6T/6I/6、PA6T/6I/6,6、PA6T/DT、PA-6T/MPMDT;PA-6T/6,10;PA10T/6,12;PA10T/10,6;PA6T/6,12;PA6T/10T;PA6T/10I;PA10T/10I;PA10T/12;PA10T/11;PA6T/9T;PA6T/12T;PA6T/10T/6I;PA6T/61/12;PA6,T/6,10、PA6,T/6,12、PA6,T/6,13、PA6,T/6,14、PA6,T/6,15、PA6,T/6,16、PA6,T/6,17、PA6,T/6,18、PA6,C/6,10、PA6,C/6,12、PA6,C/6,13、PA6,C/6,14、PA6,C/6,15、PA6,C/6,16、PA6,C/6,17、PA6,C/6,18或PAMXD6;及其共聚物、其三元共聚物、其共混物、其混合物或其組合的聚醯胺。所述聚醯胺組合物可包括含PA6,6的共聚醯胺。所述聚醯胺組合物可包括PA6,6/6、PA6,6/6,10、PA6,6/6,12或其組合。所述聚醯胺組合物可包括PA6,6/6。所述聚醯胺組合物可包括PA6,6/6,10、PA6,6/6,12或其組合。所述聚醯胺組合物可包括第一聚醯胺和第二聚醯胺。
鋅可由鋅化合物提供,其包括氧化鋅、硬脂酸鋅、己二酸鋅銨、乙酸鋅、吡啶硫酮鋅或其組合。銅可由銅化合物提供,其包括氧化銅、己二酸銅銨、乙酸銅、吡啶硫酮銅、硬脂酸銅、己二酸銅銨或其組合。
所述膜可具有大於20,000 g/mol,如20,000 g/mol至65,000 g/mol的M n平均分子量。所述膜可具有大於25,000 g/mol,如25,000 g/mol至65,000 g/mol的M n平均分子量。所述膜可具有大於45,000 g/mol的M n平均分子量。所述膜可具有80至280的根據ASTM D789 (9.34)在甲酸中的相對黏度。所述膜可具有190 cc/g至300 cc/g的根據ISO 307在硫酸中的黏數。
所述膜可具有大於50℃的膜的熔融溫度T 熔融與結晶溫度T 結晶之間的差值。所述膜可具有50℃至125℃的熔融溫度T 熔融與結晶溫度T 結晶之間的差值。
所述膜可以是流延膜、吹塑膜或雙軸取向聚醯胺膜。所述膜可具有大於25,000 psi的抗拉強度。所述膜可具有在橫向(TD)上大於50%的斷裂伸長率。所述膜可具有在縱向(MD)上大於100%的斷裂伸長率。所述膜可具有大於1200 g的落鏢f-50。所述膜的特徵可在於:大於75的45∘光澤度;大於90%的透射率;大於14的霧度;和/或大於94.5的透明度。所述膜可進一步表現出抗病毒效力。
在一些情況下,本公開涉及一種製備抗微生物膜的方法,其包含在擠出機中熔融含鋅的聚醯胺組合物以形成抗微生物膜組合物和使所述抗微生物膜組合物經過膜模頭以形成抗微生物膜。所述方法可包括其中含鋅(和/或銅)的聚醯胺組合物包括50重量%至99.99重量%的聚醯胺和10 wppm至6000 wppm的鋅(和/或銅)。所述方法可進一步包括使抗微生物膜雙軸取向。所述方法可進一步包括在高於60℃的溫度下退火。
在一些情況下,本公開涉及抗微生物膜的製品形式。所述製品可以是帶材。所述製品可以是食品包裝膜。本公開涉及一種抗微生物化合物,其包含以10 wppm至6000 wppm的量存在於膜組合物中的鋅。本文也公開了其它應用。
引言
如上所述,一些常規抗微生物(和/或抗病毒)聚合物膜組合物利用具有抗微生物(和/或抗病毒)化合物的聚合物如聚烯烴、聚氨酯和/或聚乙烯膜抑制病原體,包括細菌和/或病毒。但是,這些常規膜存在許多問題,包括機械性能差和/或有害的環境影響。例如,與聚醯胺組合物相比,由聚烯烴聚合物製成的膜具有較低的抗拉強度、較低的抗刺穿性、較低的氧氣和氣體阻隔性能。
例如,一些膜包括聚合物/抗微生物劑組合。但是,已經發現,由於包含抗微生物添加劑,這些聚合物可能不適於需要與人接觸和/或食品安全的敏感應用和/或可能表現出對抗刺穿性和/或抗拉強度的有害效應。作為一個實例,將銀添加到聚烯烴中導致有害的環境影響;將銀添加到聚乙烯中導致膜缺乏機械性能。
本發明人現在已經發現,鋅化合物和特定聚醯胺的協同組合提供所需抗微生物效力,例如抗金黃色葡萄球菌和大腸桿菌,以及優異的機械和光學性質。例如,所公開的膜表現出以前從未實現的尤其是AM/AV性能、抗刺穿性和透明度的出乎意料的平衡。
本發明通過提供表現出原本無法實現的熱、化學、機械、結晶、光學和抗微生物性質的意外獨特組合的聚醯胺組合物來解決未滿足的商業需求。這些聚醯胺組合物在一些情況下針對如流延、吹塑和雙軸取向聚醯胺(BOPA)膜(及其單層和多層配置)之類的應用。關鍵目標領域包括需要單層或多層包裝的工業或食品應用。單層膜應用的用途實例包括但不限於,用於固化複合結構(例如風能風車葉片)的真空袋/保護膜、烹飪袋。這樣的多層吹塑膜的用途實例包括但不限於,肉類和乳酪包裝和自立袋,以及用於帶骨肉的收縮膜。
不受制於理論,但當所公開的AM/AV化合物與聚醯胺一起使用時,這些化合物相互作用以致提高的親水性和/或吸濕性可以更好地吸引液體和/或捕獲攜帶微生物和/或病毒的介質。
在一些情況下,所公開的聚醯胺組合物配製為具有較低結晶度、較低結晶速率、較高熔融溫度和較高分子量。對於後一點,膜應用通常具有大於20,000 g/mol、大於25,000 g/mol或大於45,000 g/mol的數均分子量(M n)值,與此相比,其它應用,例如纖維或重型模制產品需要較低的M n值。關於非膜應用的常規教導涉及不同的一組性能特徵,這些教導與膜製劑無關。
在一個方面,公開了一種AM/AV膜。該膜由特定聚合物組合物製成或包含特定聚合物組合物。該組合物包括50重量%至99.99重量%的聚醯胺組合物和10 wppm至6000 wppm的分散在膜內的鋅。本文公開了鋅和聚醯胺組分的更多細節。如上所述,該膜表現出性能特徵的協同平衡,例如大於2.0的金黃色葡萄球菌和大腸桿菌對數減少的抗微生物效力和如根據ASTM F1306測得的大於1.5 N/µm的抗慢速刺穿性。
所公開的聚醯胺組合物特別與膜生產密切相關。如上所述,膜製劑需要特定的化學和特性,這些是其它應用不需要或甚至不期望的。
現在分別論述生物有效的聚醯胺膜組合物的組分。設想了這些組分可以與彼此一起使用以形成上述生物有效的聚醯胺膜組合物。
聚醯胺聚合物
本發明人已經發現,所公開的聚醯胺至少由於它們的機械性能、熱性質和由於它們的食品安全和環境相容性而表現出與用於膜應用的常規聚合物如聚烯烴、聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯聚合物相比出乎意料的性能益處。聚醯胺膜可配製為具有高抗刺穿性和高抗拉強度,同時保持光學性質,如透明度。此外,本文中的聚醯胺組合物由於它們的緩慢結晶速率而尤其有益於膜,而非非織造物、纖維和/或模制產品。與非織造物、纖維和/或模制產品相比,本聚醯胺提供高得多的熔點與結晶溫度之差並因此適合膜應用。
所公開的組合物的聚醯胺可廣為不同並可包括一種聚醯胺聚合物或兩種或更多種聚醯胺聚合物。示例性的聚醯胺和聚醯胺組合物描述在Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 18, 第328-371頁(Wiley 1982)中,其公開內容經此引用併入本文。簡言之,聚醯胺是含有重複醯胺基團作為主聚合物鏈的組成部分的產物。線型聚醯胺特別有意義並可如本領域眾所周知的那樣由雙官能單體的縮合形成。聚醯胺常被稱為尼龍。特定聚醯胺聚合物和共聚物和它們的製備描述在例如美國專利Nos. 2,071,250;2,071,251;2,130,523;2,130,948;2,241,322;2,312,966;2,512,606;3,236,914;3,472,916;3,373,223;3,393,210;3,984,497;3,546,319;4,031,164;4,320,213;4,346,200;4,713,415;4,760,129;4,981,906;5,504,185;5,543,495;5,698,658;6,011,134;6,136,947;6,169,162;6,197,855;7,138,482;7,381,788;和8,759,475中,各自出於所有目的全文經此引用併入本文。
本公開的聚醯胺包括尼龍、芳族聚醯胺、脂族聚醯胺、半芳族聚醯胺、聚鄰苯二甲醯胺及其組合。聚醯胺組合物可包括一種或多種聚醯胺,如PA6、PA10、PA11、PA12、PA46、PA6,6、PA6,9、PA6,10、PA6,11、PA6,12、PA6,13、PA6,14、PA6,15、PA6,16、PA6,17、PA6,18、PA10,10、PA10,12、PA12,12、PA9T、PA10T、PA11T、PA12T、PA4T/4I;PA4T/6I;PA5T/5I;PA6,6/6、PA6T/6,6、PA6T/6I、PA6T/6I/6、PA6T/6I/6,6、PA6T/DT、PA-6T/MPMDT(其中MPMDT是基於六亞甲基二胺和2-甲基五亞甲基二胺的混合物作為二胺組分和對苯二甲酸作為二酸組分的聚醯胺);PA-6T/6,10、PA10T/6,12、PA10T/10,6、PA6T/6,12、PA6T/10T、PA6T/10I、PA10T/10I、PA10T/12、PA10T/11、PA6T/9T、PA6T/12T、PA6T/10T/6I、PA6T/61/12、PA6,T/6,10、PA6,T/6,12、PA6,T/6,13、PA6,T/6,14、PA6,T/6,15、PA6,T/6,16、PA6,T/6,17、PA6,T/6,18、PA6,C/6,10、PA6,C/6,12、PA6,C/6,13、PA6,C/6,14、PA6,C/6,15、PA6,C/6,16、PA6,C/6,17、PA6,C/6,18或PAMXD6及其共聚物、三元共聚物、共混物、混合物和/或其它組合。在一些實施方案中,本文公開的聚醯胺包括PA6,6基共聚物,如PA6,6/6、PA6,6/6,10、PA6,6/6,12或其組合,它們表現出有助於加工的緩慢結晶速率、易拉伸性和定向聚合物鏈。這些膜還提供優異的機械性質,如抗刺穿性和韌性。
膜製劑需要比例如常規模制部件高的數均分子量值。與特定M n有關的相對黏度是聚醯胺的特徵。本文中的聚醯胺基於這些特徵進行選擇。如下面的論述中為數均分子量和相對黏度提供的範圍和界限既適用於聚醯胺組合物又適用於整個抗微生物膜。所公開的聚醯胺組合物能夠保持所需相對黏度水準,這提供有利的加工益處。此外,添加到聚合物組合物中以在由其製成的膜中提供抗微生物性質的常規添加劑已被發現降低聚合物組合物中的相對黏度。這種降低的相對黏度在聚醯胺組合物的膜加工中造成進一步的困難,例如增加擠出過程中的困難。
由於其親水和/或吸濕性質,這樣的聚合物可以很好地與聚醯胺組合物的其它組分協同工作。該聚醯胺組合物出乎意料地可獲益于具有高或提高的親水性和/或吸濕性的聚合物。特別地,親水性和/或吸濕性聚合物的使用可以提高聚醯胺組合物的抗微生物(和/或抗病毒)性質。據推測,唾液和黏液之類的液體攜帶微生物和/或病毒。也據推論,具有提高的親水性和/或吸濕性的聚合物可能更好地吸引攜帶微生物和/或病毒的液體介質,例如唾液或黏液,還可能吸收更多的水分,例如從空氣中吸收水分,並且提高的濕含量使得聚醯胺組合物和抗病毒/抗微生物劑更容易限制、減少或抑制病毒的感染和/或致病機制。例如,水分可能溶解病毒的外層,例如衣殼,以暴露病毒的遺傳物質,例如DNA或RNA。暴露的遺傳物質更容易被聚醯胺組合物的其它組分,例如(下文論述的)鋅化合物滅活。這是使用具有更高水準的親水性和/或吸濕性的聚合物的一個令人驚訝的協同結果。相比之下,由親水性和/或吸濕性較低的聚合物,例如聚丙烯形成的膜可能不吸引流體,並且可能不那麼有效。
在一些情況下,將常規表面改性劑,如檸檬酸施加或噴塗在聚醯胺組合物(或由其形成的膜或製品)的表面上。通過使用親水性和/或吸濕性聚合物,本公開的聚醯胺組合物可能不需要任何這樣的溶解度改性劑。
但是,在另一些實施方案中,由聚醯胺組合物形成的膜或製品可以例如用檸檬酸處理,以使它們更加親水和/或吸濕。
在一些情況下,聚合物的親水性和/或吸濕性可通過飽和度測量。
在一些情況下,聚合物的親水性和/或吸濕性可以通過其可吸收的水量(作為總重量的百分比)測量。在一些實施方案中,親水性和/或吸濕性聚合物能夠吸收基於聚合物的總重量計大於1.5重量%的水,例如大於2.0重量%、大於3.0重量%、大於5.0重量%或大於7.0重量%。就範圍而言,親水性和/或吸濕性聚合物能夠吸收1.5重量%至10.0重量%,例如1.5重量%至9.0重量%、2.0重量%至8重量%、2.0重量%至7重量%、或2.5重量%至7重量%的量的水。吸收更多水分的能力使得聚醯胺組合物能夠更好地減少或抑制其中所含的微生物和/或病毒的生長(如上所述)。
如上所述,本文所述的聚醯胺組合物的一些應用令人驚訝地可獲益於提高的吸濕性。在聚合物的選擇和/或改性中可以實現吸濕性的提高。在一些實施方案中,該聚合物可以是已經改性以提高吸濕性的普通聚合物,例如普通聚醯胺。在這些實施方案中,聚合物上的官能端基改性可能提高吸濕性。例如,該聚合物可以是已經改性以包括提高吸濕性的官能端基的PA6,6。
該聚醯胺組合物在一些實施方案中可包含聚醯胺的組合。通過組合各種聚醯胺,最終組合物能夠包含各成分聚醯胺的理想性質,例如機械性質。例如,在一些實施方案中,聚醯胺包含PA6,6/6、PA6,6/6,10和PA6,6/6,12的組合。在這些實施方案中,聚醯胺可包含1重量%至99重量% PA6,6/6、1重量%至99重量% PA6,6/6,10和1重量%至99重量% PA6,6/6,12。在一些實施方案中,聚醯胺包含PA6,6/6、PA6,6/6,10和PA6,6/6,12的一種或多種。在一些情況下,這些包括長鏈聚醯胺的共聚物表現出特別協同的結果。在一些方面,該聚醯胺組合物包含本文提到的任何聚醯胺的共聚物或共混物。
該聚醯胺組合物還可包含通過內醯胺的開環聚合或縮聚,包括共聚和/或共縮聚製成的聚醯胺。不受制於理論,這些聚醯胺可包括例如由丙內醯胺、丁內醯胺、戊內醯胺和己內醯胺製成的那些。例如,在一些實施方案中,該聚醯胺是衍生自己內醯胺的聚合的聚合物。在這些實施方案中,該聚合物包含至少10重量%己內醯胺,例如至少15重量%、至少20重量%、至少25重量%、至少30重量%、至少35重量%、至少40重量%、至少45重量%、至少50重量%、至少55重量%或至少60重量%。在一些實施方案中,該聚合物包括10重量%至60重量%的己內醯胺,例如15重量%至55重量%、20重量%至50重量%、25重量%至45重量%、或30重量%至40重量%。在一些實施方案中,該聚合物包含小於60重量%己內醯胺,例如小於55重量%、小於50重量%、小於45重量%、小於40重量%、小於35重量%、小於30重量%、小於25重量%、小於20重量%或小於15重量%。此外,該聚醯胺組合物可包含通過內醯胺與尼龍的共聚製成的聚醯胺,例如己內醯胺與PA-6,6的共聚產物。
在一些方面,抗微生物膜可通過聚醯胺組合物的常規聚合和膜加工形成,其中加熱至少一種二胺-羧酸鹽的水溶液以除去水和實現聚合以形成抗微生物和/或抗病毒尼龍。這種水溶液優選是包括至少一種形成聚醯胺的鹽以及本文所述的特定量的鋅化合物的混合物,以產生聚醯胺膜組合物。常規聚醯胺鹽由二胺與二羧酸的反應形成,所得鹽提供單體。在一些實施方案中,優選的形成聚醯胺的鹽是由等摩爾量的己二胺和己二酸的反應形成的己二胺己二酸鹽(尼龍6,6鹽)。
抗微生物膜包含聚醯胺組合物作為主要組分。在一個實施方案中,抗微生物膜包含50重量%至99.99重量%,例如55重量%至99.99重量%、60重量%至99.99重量%、65重量%至99.99重量%、70重量%至99.99重量%、75重量%至99.99重量%、80重量%至99.99重量%、85重量%至99.99重量%、90重量%至99.99重量%、95重量%至99.99重量%、96重量%至99.99重量%、97重量%至99.99重量%、98重量%至99.99重量%、99重量%至99.99重量%、99.5重量%至99.99重量%、或99.9重量%至99.99重量%的量的聚醯胺組合物。
就下限而言,抗微生物膜可包含大於50重量%的聚醯胺組合物,例如大於55重量%、大於60重量%、大於65重量%、大於70重量%、大於75重量%、大於80重量%、大於85重量%、大於90重量%、大於95重量%、大於96重量%、大於97重量%、大於98重量%、大於99重量%、大於99.5重量%或大於99.9重量%。
就上限而言,抗微生物膜可包含小於100重量%的聚醯胺組合物,例如小於99.99重量%、小於99.9重量%、小於99.5重量%、小於99重量%、小於98重量%、小於97重量%、小於96重量%、小於95重量%、小於90重量%或小於85重量%。
抗微生物膜可包含小於1重量%的非聚醯胺聚合物,例如聚烯烴、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯或其組合。就上限而言,抗微生物膜可包含小於1重量%的非聚醯胺聚合物,例如小於0.5重量%、小於0.1重量%、小於0.005重量%或小於0.001重量%。
在一些實施方案中,聚醯胺組合物(和由其製成的膜和製品)有利地幾乎或完全不含加工助劑或添加劑,如表面活性劑、偶聯劑、潤滑劑、抗沖改性劑、增塑劑、著色劑或玻璃。將這些組分添加到膜製劑中只會增加額外成本並使加工變複雜,幾乎或完全沒有好處。
本文提到的這些組分(的一些)在一些情況下可能被認為是任選的。在一些情況下,所公開的組合物可能明確地排除這一節中的一種或多種上述組分,例如通過請求項的措辭。例如,請求項的措辭可能被修改為指出所公開的組合物、方法等不使用或不包含一種或多種上述組分,例如,該組合物不包括增塑劑或抗沖改性劑。
如本文所用,“大於”和“小於”界限也可能包括與其關聯的數位。換言之,“大於”和“小於”可被解釋為“大於或等於”和“小於或等於”。據設想,該措辭可能隨後在請求項中被修改為包括“或等於”。例如,“大於4.0”可被解釋為並且隨後在請求項中被修改為“大於或等於4.0”。
在一些情況下,聚醯胺組合物包含小於100 wppm的加工助劑或添加劑,例如小於50 wppm、小於小於20 wppm、小於10 wppm或小於5 wppm。就範圍而言,聚醯胺組合物可包含1 wppb至100 wppm,例如1 wppb至20 wppm、1 wppb至10 wppm、或1 wppb至5 wppm。所公開的組合物可能完全不使用任何加工助劑或添加劑。在加工後可以不存在加工助劑或添加劑,這不是使用表面活性劑和/或偶聯劑作為必要組分的常規非膜製劑的情況。
本發明人已經發現,胺端基(AEG)的含量可能對聚醯胺組合物、膜和製品的性能具有令人驚訝的影響。作為一個實例,已經發現胺端基改進膜附著到多層膜構造中的其它膜上的能力。該聚醯胺組合物可具有1 µeq/克至105 µeq/克,例如1 µeq/克至75 µeq/克、1 µeq/克至55 µeq/克、5 µeq/克至50 µeq/克、或15 µeq/克至40 µeq/克的AEG含量。就上限而言,該聚合物組合物可具有小於105 µeq/克,例如小於100 µeq/克、小於90 µeq/克、小於75 µeq/克、小於55 µeq/克、小於50 µeq/克、小於45 µeq/克、小於40 µeq/克、小於35 µeq/克、小於30 µeq/克或小於25 µeq/克的AEG含量。就下限而言,該聚合物組合物可具有大於1 µeq/克,例如大於5 µeq/克、大於10 µeq/克、大於15 µeq/克、大於20 µeq/克、大於25 µeq/克、大於35 µeq/克、大於40 µeq/克或大於50 µeq/克的AEG含量。
AM/AV化合物
如上所述,抗微生物膜包含聚醯胺組合物和在鋅化合物中的鋅,優選以特定量在膜中,以提供上述結構和抗微生物和/或抗病毒益處。本文所用的“鋅化合物”是指具有至少一個鋅分子或離子的化合物。鋅含量可通過鋅或鋅離子表示。範圍和界限可用於鋅含量和鋅離子含量。基於鋅或鋅化合物的鋅離子含量的計算可由化學技術人員進行,並且考慮了這樣的計算和調整。
抗微生物/抗病毒化合物可附加地或替代性地包括在銅化合物中的銅。本文所用的“銅化合物”是指具有至少一個銅分子或離子的化合物。類似於鋅,銅含量可通過銅或銅離子表示。用於鋅含量和鋅離子含量的範圍和界限適用於其它金屬含量,例如銅含量。基於銅或銅化合物的銅離子含量的計算可由化學技術人員進行,並且考慮了這樣的計算和調整。
本發明人已經發現,以特定摩爾比使用特定鋅化合物(和其中所含的鋅)使得鋅化合物對膜的負面影響最小化。例如,過多的鋅化合物與聚醯胺組合物相結合會導致降低的黏度和在抗微生物膜生產方法中的低效率。較高的鋅含量通過降低熔體強度和熔體黏度而不利地影響抗微生物膜生產加工。
抗微生物膜可包含分散在抗微生物膜內和/或分散在聚醯胺組合物內的鋅(例如在鋅化合物中或作為鋅離子),例如鋅或鋅化合物,以基於重量的百萬分率(wppm)表示。在一個實施方案中,抗微生物膜包含10 wppm至6000 wppm鋅或10 wppm至5500 wppm鋅,例如10 wppm至5000 wppm、10 wppm至4500 wppm、10 wppm至4000 wppm、10 wppm至3500 wppm、10 wppm至3000 wppm、10 wppm至2500 wppm、10 wppm至2000 wppm、10 wppm至1500 wppm、500 wppm至5500 wppm、500 wppm至4500 wppm、500 wppm至4000 wppm、500 wppm至3500 wppm、500 wppm至3000 wppm、500 wppm至2500 wppm、500 wppm至2000 wppm、500 wppm至1500 wppm、1000 wppm至5500 wppm、1000 wppm至5000 wppm、1000 wppm至4500 wppm、1000 wppm至4000 wppm、1000 wppm至3500 wppm、1000 wppm至3000 wppm、1000 wppm至2500 wppm、1000 wppm至2000 wppm、或1000 wppm至1500 wppm的量的鋅。
就下限而言,抗微生物膜可包含大於10 wppm的鋅,例如大於20 wppm、大於50 wppm、大於100 wppm、大於200 wppm、大於300 wppm、大於400 wppm、大於500 wppm、大於600 wppm、大於700 wppm、大於800 wppm、大於900 wppm或大於1,000 wppm。
就上限而言,抗微生物膜可包含小於6000 wppm的鋅,例如小於5500 wppm、小於5000 wppm、小於4500 wppm、小於4000 wppm、小於3500 wppm、小於3000 wppm、小於2500 wppm、小於2000 wppm、小於1500 wppm、小於1000 wppm、小於500 wppm。在一些方面,鋅化合物嵌在由聚醯胺組合物形成的抗微生物膜中。
在另一些實施方案中,抗微生物膜包含100 wppm至6000 wppm,例如100 wppm至5500 wppm、100 wppm至5000 wppm、100 wppm至4500 wppm、100 wppm至4000 wppm、100 wppm至3500 wppm、100 wppm至3000 wppm、100 wppm至2500 wppm、100 wppm至2000 wppm、500 wppm至6000 wppm、500 wppm至5500 wppm、500 wppm至5000 wppm、500 wppm至4500 wppm、500 wppm至4000 wppm、500 wppm至3500 wppm、500 wppm至3000 wppm、500 wppm至2500 wppm、500 wppm至2000 wppm、1000 wppm至6000 wppm、1000 wppm至5500 wppm、1000 wppm至5000 wppm、1000 wppm至4500 wppm、1000 wppm至4000 wppm、1000 wppm至3500 wppm、1000 wppm至3000 wppm、1000 wppm至2500 wppm、1000 wppm至2000 wppm、1500 wppm至6000 wppm、1500 wppm至5500 wppm、1500 wppm至5000 wppm、1500 wppm至4500 wppm、1500 wppm至4000 wppm、1500 wppm至3500 wppm、1500 wppm至3000 wppm、1500 wppm至2500 wppm、或1750 wppm至2225 wppm的量的鋅。
就下限而言,抗微生物膜可包含大於100 wppm的鋅,例如大於200 wppm、大於300 wppm、大於400 wppm、大於500 wppm、大於600 wppm、大於700 wppm、大於800 wppm、大於900 wppm、大於1000 wppm、大於1500 wppm或大於1750 wppm。
就上限而言,抗微生物膜可包含小於6000 wppm的鋅,例如小於5500 wppm、小於5000 wppm、小於4500 wppm、小於4000 wppm、小於3500 wppm、小於3000 wppm、小於2500 wppm、小於1750 wppm或小於1500 wppm。在一些方面,鋅以大約2000 wppm的量存在於由聚醯胺組合物形成的抗微生物膜中。
範圍和界限既適用於元素或離子形式的鋅,又適用於鋅化合物。例如,範圍可能涉及分散在聚醯胺中的鋅離子的量。
抗微生物膜的鋅存在於鋅化合物中或由鋅化合物提供,鋅化合物可廣為不同。鋅化合物可包含氧化鋅、己二酸鋅銨、乙酸鋅、碳酸鋅銨、硬脂酸鋅、苯基次膦酸鋅(zinc phenyl phosphinic acid)或吡啶硫酮鋅或其組合。在一些實施方案中,鋅化合物包含氧化鋅、己二酸鋅銨、乙酸鋅或吡啶硫酮鋅或其組合。在一些實施方案中,鋅化合物包含氧化鋅、硬脂酸鋅或己二酸鋅銨或其組合。在一些方面,鋅以氧化鋅的形式提供。在一些方面,鋅不由苯基次膦酸鋅(zinc phenyl phosphinate)和/或苯基膦酸鋅提供。
本發明人還已經發現,抗微生物膜令人驚訝地可獲益於特定鋅化合物的使用。特別地,傾向于形成離子鋅(例如Zn2+)的鋅化合物的使用可提高聚醯胺組合物的抗微生物和/或抗病毒性質。據推論,離子鋅干擾病原體的複製週期。例如,離子鋅可能干擾(例如抑制)病毒蛋白酶或聚合酶活性。離子鋅對病毒活性的影響的進一步論述可見於Velthuis等人, Zn Inhibits Coronavirus and Arterivirus RNA Polymerase Activity In Vitro and Zinc Ionophores Block the Replication of These Viruses in Cell Culture, PLoS Pathogens(2010年11月),其經此引用併入本文。
抗微生物膜中存在的鋅化合物的量可能就離子鋅含量進行論述。在一個實施方案中,該膜包含1 ppm至30,000 ppm,例如1 ppm至25,000 ppm、1 ppm至20,000 ppm、1 ppm至15,000 ppm、1 ppm至10,000 ppm、1 ppm至5,000 ppm、1 ppm至2,500 ppm、50 ppm至30,000 ppm、50 ppm至25,000 ppm、50 ppm至20,000 ppm、50 ppm至15,000 ppm、50 ppm至10,000 ppm、50 ppm至5,000 ppm、50 ppm至2,500 ppm、100 ppm至30,000 ppm、100 ppm至25,000 ppm、100 ppm至20,000 ppm、100 ppm至15,000 ppm、100 ppm至10,000 ppm、100 ppm至5,000 ppm、100 ppm至2,500 ppm、150 ppm至30,000 ppm、150 ppm至25,000 ppm、150 ppm至20,000 ppm、150 ppm至15,000 ppm、150 ppm至10,000 ppm、150 ppm至5,000 ppm、150 ppm至2,500 ppm、250 ppm至30,000 ppm、250 ppm至25,000 ppm、250 ppm至20,000 ppm、250 ppm至15,000 ppm、250 ppm至10,000 ppm、250 ppm至5,000 ppm、或250 ppm至2,500 ppm的量的離子鋅,例如Zn2+。在一些情況下,上文對鋅提到的範圍和界限也可適用於離子鋅含量。
在另一些實施方案中,抗微生物膜包含100 wppm至6500 wppm,例如100 wppm至6000 wppm、100 wppm至5500 wppm、100 wppm至5000 wppm、100 wppm至4500 wppm、100 wppm至4000 wppm、100 wppm至3500 wppm、100 wppm至3000 wppm、100 wppm至2500 wppm、500 wppm至6500 wppm、500 wppm至6000 wppm、500 wppm至5500 wppm、500 wppm至5000 wppm、500 wppm至4500 wppm、500 wppm至4000 wppm、500 wppm至3500 wppm、500 wppm至3000 wppm、500 wppm至2500 wppm、1000 wppm至6500 wppm、1000 wppm至6000 wppm、1000 wppm至5500 wppm、1000 wppm至5000 wppm、1000 wppm至4500 wppm、1000 wppm至4000 wppm、1000 wppm至3500 wppm、1000 wppm至3000 wppm、1000 wppm至2500 wppm、2000 wppm至6500 wppm、2000 wppm至6000 wppm、2000 wppm至5500 wppm、2000 wppm至5000 wppm、2000 wppm至4500 wppm、2000 wppm至4000 wppm、2000 wppm至3500 wppm、2000 wppm至3000 wppm、或2250 wppm至2750 wppm的量的氧化鋅。
就下限而言,抗微生物膜可包含大於100 wppm的氧化鋅,例如大於200 wppm、大於300 wppm、大於400 wppm、大於500 wppm、大於600 wppm、大於700 wppm、大於800 wppm、大於900 wppm、大於1000 wppm、大於1500 wppm或大於2000 wppm或大於2250 wppm。
就上限而言,抗微生物膜可包含小於6500 wppm的氧化鋅,例如小於6500 wppm、小於6000 wppm、小於5500 wppm、小於5000 wppm、小於4500 wppm、小於4000 wppm、小於3500 wppm、小於3000 wppm或小於2750 wppm。在一些方面,氧化鋅以大約2500 wppm的量存在於由聚醯胺組合物形成的抗微生物膜中。
已經確定,可將特定量的鋅化合物以細碎形式,如以顆粒、薄片等形式混合在抗微生物膜,例如聚醯胺組合物中,以提供可隨後通過常規方法成型,例如擠出的聚合物組合物,以產生具有明顯改進的抗微生物活性的膜。鋅以上文提到的量用於聚醯胺組合物以提供具有改進的抗微生物活性保留(接近永久)的膜。
如上文用於鋅含量和鋅離子含量的範圍和界限也適用於其它銅含量。
在一些實施方案中,抗微生物膜可包含小於1重量%的非鋅(或非銅)金屬,例如銀。就上限而言,抗微生物膜可包含小於1重量%的非鋅金屬(或非銅),例如小於0.5重量%、小於0.1重量%、小於0.005重量%或小於0.001重量%。
如上所述,該聚合物組合物在一些實施方案中包括銅(經由銅化合物提供)。本文所用的“銅化合物”是指具有至少一個銅分子或離子的化合物。
該聚合物組合物可包含以如上文對鋅含量詳述的量分散在聚合物組合物內的銅(例如在銅化合物中),例如銅或銅化合物。
銅化合物的組成不受特別限制。合適的銅化合物包括碘化銅、溴化銅、氯化銅、氟化銅、氧化銅、硬脂酸銅、己二酸銅銨、乙酸銅或吡啶硫酮銅或其組合。銅化合物可包含氧化銅、己二酸銅銨、乙酸銅、碳酸銅銨、硬脂酸銅、苯基次膦酸銅或吡啶硫酮銅或其組合。在一些實施方案中,銅化合物包含氧化銅、己二酸銅銨、乙酸銅或吡啶硫酮銅或其組合。在一些實施方案中,銅化合物包含氧化銅、硬脂酸銅或己二酸銅銨或其組合。在一些方面,銅以氧化銅的形式提供。在一些方面,銅不由苯基次膦酸銅和/或苯基膦酸銅提供。
在一些情況下,銅化合物可以改進,例如增強聚合物組合物的抗病毒性質。在一些情況下,銅化合物可能影響聚合物組合物的其它特性,例如抗微生物活性或物理特性。在一些實施方案中,鋅和銅協同用於增強抗微生物活性。
在一個實施方案中,銅與鋅的摩爾比大於0.01:1,例如大於0.05:1、大於0.1:1、大於0.15:1、大於0.25:1、大於0.5:1或大於0.75:1。就範圍而言,聚合物組合物中的銅與鋅的摩爾比可為0.01:1至15:1,例如0.05:1至10:1、0.1:1至9:1、0.15:1至8:1、0.25:1至7:1、0.5:1至6:1、0.75:1至5:1、0.5:1至4:1或0.5:1至3:1。就上限而言,聚合物組合物中的鋅與銅的摩爾比可以小於15:1,例如小於10:1、小於9:1、小於8:1、小於7:1、小於6:1、小於5:1、小於4:1或小於3:1。在一些情況下,銅與鋅一起結合在聚合物基質中。
在一些實施方案中,已經發現己二酸亞銅銨的使用對於將銅離子活化到聚合物基質中特別有效。發現將銅(I)或銅(II)化合物溶解在己二酸銨中對於生成銅(I)或銅(II)離子特別有效。
鋅/銅保留率
如本文所述,通過採用具有所公開的濃度的上文提到的鋅化合物和/或銅化合物的聚合物組合物,所得抗微生物膜甚至在額外加工或處理,如表面處理和/或印刷到抗微生物膜上之後也能夠保留更高百分比的鋅和/或銅。形成的所得膜即使經過額外加工或表面處理也具有抗微生物性質。
在一些實施方案中,由聚醯胺組合物形成的抗微生物膜具有大於65%,例如大於75%、大於80%、大於90%、大於95%、大於97%、大於98%、大於99%、大於99.9%、大於99.99%、大於99.999%、大於99.9999%、大於99.99999%或大於99.999999%的鋅和/或銅保留率。就上限而言,該抗微生物膜具有小於100%,例如小於99.9%、小於98%或小於95%的鋅和/或銅保留率。就範圍而言,該抗微生物膜具有可為60%至100%,例如60%至99.999999%、60%至99.99999%、60%至99.9999%、60%至99.999%、60%至99.999%、60%至99.99%、60%至99.9%、60%至99%、60%至98%、60%至95%、65%至99.999999%、65%至99.99999%、65%至99.9999%、65%至99.999%、65%至99.999%、65%至100%、65%至99.99%、65%至99.9%、65%至99%、65%至98%、65%至95%、70%至100%、70%至99.999999%、70%至99.99999%、70%至99.9999%、70%至99.999%、70%至99.999%、70%至99.99%、70%至99.9%、70%至99%、70%至98%、70%至95%、75%至100%、75%至99.99%、75%至99.9%、75%至99.999999%、75%至99.99999%、75%至99.9999%、75%至99.999%、75%至99.999%、75%至99%、75%至98%、75%至95%、80%至99.999999%、80%至99.99999%、80%至99.9999%、80%至99.999%、80%至99.999%、80%至100%、80%至99.99%、80%至99.9%、80%至99%、80%至98%、或80%至95%的鋅和/或銅保留率。
在一些實施方案中,由聚醯胺組合物形成的抗微生物膜(或由其形成的其它抗微生物產品)具有大於40%,例如大於44%、大於45%、大於50%、大於55%、大於60%、大於65%、大於70%、大於75%、大於80%、大於90%、大於95%或大於99%的鋅和/或銅保留率。就上限而言,該抗微生物膜可具有小於100%,例如小於99.9%、小於98%、小於95%或小於90%的鋅和/或銅保留率。就範圍而言,該抗微生物膜具有40%至100%,例如45%至99.9%、50%至99.9%、75%至99.9%、80%至99%、或90%至98%的鋅和/或銅保留率。
在一些實施方案中,由聚醯胺組合物形成的抗微生物膜(或由其形成的其它抗微生物產品)具有大於20%,例如大於24%、大於25%、大於30%、大於35%、大於40%、大於45%、大於50%、大於55%或大於60%的鋅和/或銅保留率。就上限而言,該抗微生物膜可具有小於80%,例如小於77%、小於75%、小於70%、小於68%或小於65%的鋅和/或銅保留率。就範圍而言,該抗微生物膜可具有20%至80%,例如25%至77%、30%至75%、或35%至70%的鋅和/或銅保留率。
換言之,在一些實施方案中,由聚醯胺組合物形成的抗微生物膜(或由其形成的其它抗微生物產品)表現出小於35%,例如小於25%、小於20%、小於10%或小於5%的鋅和/或銅化合物的浸出率。就上限而言,就上限而言,該抗微生物膜表現出大於0%,例如大於0.1%、大於2%或大於5%的鋅和/或銅化合物的浸出率。就範圍而言,該抗微生物膜表現出0%至35%,例如0%至25%、0%至20%、0%至10%、0%至5%、0.1%至35%、0.1%至25%、0.1%至20%、0.2%至10%、0.1%至5%、2%至35%、2%至25%、2%至20%、2%至10%、2%至5%、5%至35%、5%至25%、5%至20%、或5%至10%的鋅和/或銅化合物的浸出率。
在一些實施方案中,可以通過測量染浴操作之前和之後的鋅和/或銅含量來計算由聚醯胺組合物形成的抗微生物膜的鋅和/或銅保留率。可以通過已知方法測量在染浴後保留的鋅和/或銅量。對於染浴,可以使用Ahiba染色機(來自Datacolor)。在特定情況下,可將20克未染色織物和200毫升染液置於不銹鋼罐中,可將pH調節到所需水準,可將不銹鋼罐載入到染色機中;可將樣品加熱到40℃,然後加熱到100℃(任選以1.5℃/分鐘)。在一些情況下可以使用溫度分佈,例如1.5℃/分鐘至60℃、1℃/分鐘至80℃,和1.5℃/分鐘至100℃。樣品可在100℃下保持45分鐘,接著以2℃/分鐘冷卻到40℃,然後沖洗和乾燥以產生染色產品。
除抗微生物/抗病毒性質外,所公開的組合物還令人驚訝地表現出改進的在表面處理後的鋅和/或銅保留率,所述表面處理可包括清潔表面,例如高壓釜或蒸汽滅菌,或可能包括溶劑的任何表面處理或印刷到膜上。可以相對於表面處理表徵鋅保留率。該膜甚至在表面處理後也能夠保留較高百分比的鋅和/或銅,因此形成的所得膜保持AM/AV性質。
母料製劑
如上文論述,本文所述的聚醯胺組合物(包括AM/AV化合物)可包含如在熔體聚合以及任選固態聚合(SSP)工藝中製成的用於膜應用的聚醯胺的組合,以改進機械和流變性質。在另一些實施方案中,該聚醯胺組合物可在用於形成膜產品的母料工藝中加入以形成母料。本文中的聚醯胺組合物也可用於製備抗微生物母料組合物以在製劑中提供AM/AV作用。例如,包含常規聚合物(其不含AM/AV化合物)的製劑可以使用包含本文所述的聚醯胺組合物(其含有AM/AV化合物)的抗微生物母料組合物以向整個製劑提供抗微生物和/或抗病毒作用。作為必須通過完全由原材料現場配混來生產製劑的有吸引力的替代方案,使用如本文所述的抗微生物母料組合物提供了易加工性和靈活性。
抗微生物母料組合物可具有較高濃度(與目標製劑相比)的AM/AV化合物。在製劑中使用抗微生物母料組合物有幾個優點。首先,抗微生物母料組合物的相對較稀性質(與原始AM/AV化合物相比)使得在後續目標製劑中的計量精度更高。使用如本文描述的抗微生物母料組合物還允許採購較少庫存的抗微生物母料組合物以與庫存的(和較便宜的)常規聚合物一起使用。
上文論述的任何聚醯胺可用於抗微生物母料組合物。在一些實施方案中,抗微生物母料組合物包含1重量%至99重量% PA6,6/6、1重量%至99重量% PA6,6/6,10和1重量%至99重量% PA6,6/6,12和如下量的抗微生物化合物,如上述任何抗微生物化合物。在一些實施方案中,抗微生物母料組合物包含至少50重量%至99重量% PA6,6/6、PA6,6/6,10、PA6,6/6,12及其組合,和如下量的抗微生物化合物,如上述任何抗微生物化合物。
用抗微生物母料組合物製成的製劑可包含50重量%至90重量%的抗微生物母料組合物(含有AM/AV化合物)和10重量%至50重量%的另一聚合物(不含AM/AV化合物)。該製劑優選包含抗微生物母料組合物作為主要組分。在一個實施方案中,該製劑包括50重量%至99.99重量%,例如55重量%至99.99重量%、60重量%至99.99重量%、65重量%至99.99重量%、70重量%至99.99重量%、75重量%至99.99重量%、80重量%至99.99重量%、85重量%至99.99重量%、90重量%至99.99重量%、95重量%至99.99重量%、96重量%至99.99重量%、97重量%至99.99重量%、98重量%至99.99重量%、99重量%至99.99重量%、99.5重量%至99.99重量%、或99.9重量%至99.99重量%的量的抗微生物母料組合物。
就下限而言,該製劑可包含大於50重量%的抗微生物母料組合物,例如大於55重量%、大於60重量%、大於65重量%、大於70重量%、大於75重量%、大於80重量%、大於85重量%、大於90重量%、大於95重量%、大於96重量%、大於97重量%、大於98重量%、大於99重量%、大於99.5重量%或大於99.9重量%。
就上限而言,該製劑可包含小於100重量%的抗微生物母料組合物,例如小於99.99重量%、小於99.9重量%、小於99.5重量%、小於99重量%、小於98重量%、小於97重量%、小於96重量%、小於95重量%、小於90重量%或小於85重量%。
該製劑優選包含另一聚合物(不含AM/AV化合物)作為次要組分。在一個實施方案中,該製劑包括10重量%至小於50重量%,例如10重量%至49重量%、10重量%至45重量%、10重量%至40重量%、10重量%至35重量%、10重量%至30重量%、10重量%至25重量%、10重量%至20重量%、或10重量%至15重量%的量的另一聚合物(不含AM/AV化合物)。就下限而言,該製劑可包含大於10重量%的另一聚合物(不含AM/AV化合物),例如大於15重量%、大於20重量%、大於25重量%、大於30重量%、大於35重量%、大於40重量%或大於45重量%。就上限而言,該製劑可包含小於50重量%的另一聚合物(不含AM/AV化合物),例如小於49重量%、小於45重量%、小於40重量%、小於35重量%、小於30重量%、小於25重量%、小於20重量%或小於15重量%。
抗微生物母料組合物可包含分散在包括聚醯胺組合物的抗微生物母料組合物內的抗微生物化合物,例如鋅、鋅化合物或鋅離子。在一個實施方案中,抗微生物母料組合物包含10 wppm至11,000 wppm,例如10 wppm至10,000 wppm、10 wppm至9000 wppm、10 wppm至8000 wppm、10 wppm至7000 wppm、10 wppm至6000 wppm、10 wppm至5000 wppm、10 wppm至4000 wppm、10 wppm至3000 wppm、500 wppm至11,000 wppm、500 wppm至9000 wppm、500 wppm至8000 wppm、500 wppm至7000 wppm、500 wppm至6000 wppm、500 wppm至5000 wppm、500 wppm至4000 wppm、500 wppm至3000 wppm、1000 wppm至11,000 wppm、1000 wppm至10,000 wppm、1000 wppm至9000 wppm、1000 wppm至8000 wppm、1000 wppm至7000 wppm、1000 wppm至6000 wppm、1000 wppm至5000 wppm、1000 wppm至4000 wppm、或1000 wppm至3000 wppm的量的鋅。
就下限而言,抗微生物母料組合物可包含大於10 wppm的鋅,例如大於20 wppm、大於50 wppm、大於100 wppm、大於200 wppm、大於300 wppm、大於400 wppm、大於500 wppm、大於600 wppm、大於700 wppm、大於800 wppm、大於900 wppm或大於1000 wppm。
就上限而言,抗微生物母料組合物可包含小於11,000 wppm的鋅,例如小於10,000 wppm、小於9000 wppm、小於8000 wppm、小於7000 wppm、小於6000 wppm、小於5000 wppm、小於4000 wppm、小於3000 wppm、小於2000 wppm、小於1000 wppm。
在一個實施方案中,抗微生物母料組合物包含PA6,6/6共聚物和2000 wppm的鋅(以2500至2700 ppm ZnO的形式)。
用抗微生物母料組合物製成的製劑可包含50重量%至90重量%的抗微生物母料組合物和10重量%至50重量%的另一聚合物(不含AM/AV化合物)。在一個實施方案中,製劑包含50重量%聚醯胺,例如PA6(不含AM/AV化合物)和50重量%抗微生物母料,其中抗微生物母料組合物包含PA6,6/6共聚物和2000 wppm鋅(以2500至2700 ppm ZnO的形式)。
該製劑通過借助摻合混合機(blender mixer)根據所需添加比例(例如按需要計量抗微生物化合物)將材料(不含AM/AV化合物的聚醯胺)和抗微生物母料組合物混合在一起獲得。抗微生物母料組合物及其生產方法提供適用於膜的聚醯胺組合物。
附加組分
在一些實施方案中,抗微生物膜可包含附加添加劑。添加劑可包括潤滑劑、抗氧化劑或其組合。
抗微生物膜可任選包含在250至5,000 ppm之間,如在250至3,000 ppm之間,如在250至2,000 ppm之間,如在500至1,000 ppm之間,如在500至800 ppm之間的濃度的選自二硬脂酸鋁、硬脂酸鋅和硬脂酸鈣的潤滑劑。其它可能的潤滑劑包括例如,在100至5,000 ppm之間,如在200至3,000 ppm之間,如在250至2,000 ppm之間,如在1,000至2,000 ppm之間,如在1,00至1,500 ppm之間的濃度的N,N’亞乙基雙硬脂醯胺和硬脂基芥酸醯胺。在本文中的抗微生物膜中還可任選包括用於制膜的防黏連劑以在將膜緊密捲繞成卷時防止膜與膜黏連。通常,為降低表面能或製造納米級凸起(其降低膜表面的摩擦係數)而加入這些防黏連劑。通常為矽藻土形式的無機固體代表可添加到聚醯胺組合物中的一類材料。這些無機固體的非限制性實例包括碳酸鈣、二氧化矽、矽酸鎂、矽酸鈉、矽酸鋁和矽酸鋁鉀。也可使用低表面能的有機材料。除上文提到的潤滑劑N,N’-亞乙基雙硬脂醯胺、硬脂基芥酸醯胺、硬脂酸鋅、二硬脂酸鋁和硬脂酸鈣外,非限制性實例還包括單硬脂酸甘油酯。
抗微生物膜還可任選包括以下形式的有機抗氧化劑:(i) 受阻酚,例如但不限於Irganox® 1010、Irganox® 1076和Irganox® 1098;(ii) 有機亞磷酸酯,例如但不限於Irgafos® 168和Ultranox® 626;(iii) 芳胺;(iv) 來自週期表的第IB、IIB、III和IV族的金屬鹽;和(v) 鹼金屬和鹼土金屬的金屬鹵化物。在某些實施方案中,碘化銅(CuI)和碘化鉀(KI)可一起存在。有機抗氧化劑可用作熱穩定劑。
抗微生物膜還可任選包括成核劑以進一步改進它們的透明度和/或它們的阻氧性質。通常,這些試劑是提供用於引發微晶的表面的不溶性高熔點材料。通過併入成核劑,引發更多晶體,它們本質上更小。更多微晶和/或更高的%結晶度對應于提高的增強/更高的抗拉強度和更曲折的氧氣通量路徑(這提高阻隔性質)。較小微晶降低光散射,這對應於改進的透明度。成核劑的非限制性實例包括氟化鈣、碳酸鈣、滑石和尼龍2,2。
在一些實施方案中,抗微生物膜可包括除鋅和/或銅外的附加抗微生物/抗病毒劑。附加抗微生物劑可以是任何合適的試劑。常規抗微生物/抗病毒劑是本領域中已知的,並且可作為附加抗微生物劑/抗病毒劑併入聚醯胺組合物中。例如,附加抗微生物/抗病毒劑可以是進入抑制劑、逆轉錄酶抑制劑、DNA聚合酶抑制劑、m-RNA合成抑制劑、蛋白酶抑制劑、整合酶抑制劑或免疫調節劑或其組合。在一些方面,將附加抗微生物劑添加到聚醯胺組合物中。在另一些實例中,附加抗微生物劑可以是任何合適的抗微生物劑,如銀、銅和/或金的金屬形式(例如微粒、合金和氧化物)、鹽(例如硫酸鹽、硝酸鹽、乙酸鹽、檸檬酸鹽和氯化物)和/或離子形式。在一些方面,將進一步的添加劑,例如附加抗微生物劑添加到聚醯胺組合物中。
膜製劑不考慮高含量的抗沖改性劑、增塑劑、著色劑、玻璃,因此將這些組分添加到膜製劑中只會增加額外成本並使加工變複雜,幾乎或完全沒有好處。在本文中的實施方案中,聚醯胺組合物中的抗沖改性劑、增塑劑、著色劑、玻璃的量小於1000 ppm、小於500 ppm或小於100 ppm。用於膜應用的聚醯胺不包括玻璃並且不含或基本不含玻璃和/或玻璃纖維。
這些組分可能被認為是任選的。在一些情況下,所公開的組合物可能明確地排除這一節中的一種或多種上述組分,例如通過請求項的措辭。例如,請求項的措辭可能被修改為指出所公開的組合物、膜製劑、方法等不使用或不包含一種或多種上述任選組分。這適用于本文公開的許多添加劑和/或組分。
膜性質
在一些情況下,鋅的使用提供加工和或最終用途效益。儘管可以使用其它抗病毒劑,例如銅或銀,但這些通常包括不利影響(例如對聚合物組合物的相對黏度、毒性和健康或環境風險)。在一些情況下,鋅對聚醯胺組合物的相對黏度沒有不利影響。此外,不同於其它抗病毒劑,例如銀,鋅不存在毒性問題(實際上可能提供健康優勢,如免疫系統支援)。此外,如本文所述,鋅的使用能夠減少或消除浸出到其它介質和/或環境中。這既防止與將鋅引入環境有關的風險,又使得聚醯胺組合物能夠重複使用——與常規(例如含銀)組合物相比,鋅提供令人驚訝的“綠色”優勢。
有利地,已經發現,加入上文指定的鋅化合物可帶來用於抗微生物膜的聚醯胺組合物的有益的相對黏度(RV)。為了計算RV,可將聚合物溶解在溶劑中(通常在甲酸中),測量黏度,然後將黏度與純溶劑的黏度進行比較。這給出無單位的測量。固體材料以及液體可能具有特定RV。由包括鋅和/或銅的聚醯胺組合物製成的膜可具有如下所述的相對黏度。
在一些實施方案中,如根據ASTM D789 (9.34)在甲酸中測得的抗微生物膜的RV為80至280,例如90至270、100至260、110至250、120至240、130至230、140至220、150至210、160至200、或170至190。就下限而言,抗微生物膜的RV(甲酸)可以大於80,例如大於90、大於100、大於110、大於120、大於130或大於140。就上限而言,抗微生物膜的RV(甲酸)可以小於280,例如小於275、小於270、小於265、小於260或小於255。在其中該膜包含含有PA6,6/6、PA6,6/6,10、PA6,6/6,12或其組合的聚醯胺組合物的一個實施方案中,該膜具有80至280的根據ASTM D789 (9.34)在甲酸中的相對黏度。
在其中抗微生物膜是流延和/或雙軸取向聚醯胺膜的一些實施方案中,如根據ASTM D789 (9.34)在甲酸中測得的抗微生物膜的RV為80至100。在其中抗微生物膜是吹塑膜的另一些實施方案中,如根據ASTM D789 (9.34)在甲酸中測得的抗微生物膜的RV為130至170。在例如用於模製品的非膜製劑中通常不考慮使用諸如這樣的較高相對黏度聚醯胺,其通常具有低得多的相對黏度,例如小於80。
在使用硫酸的情況下,測量黏數(VN)。在一些實施方案中,如根據ISO 307在硫酸中測得的該膜的黏數為100 cc/g至300 cc/g,例如120 cc/g至290 cc/g、140 cc/g至280 cc/g、160 cc/g至270 cc/g、180 cc/g至260 cc/g、或200 cc/g至250 cc/g。就下限而言,抗微生物膜的黏數(硫酸)可以大於100 cc/g,例如大於120 cc/g、大於140 cc/g、大於160 cc/g、大於180 cc/g或大於200 cc/g。就上限而言,抗微生物膜的黏數(硫酸)可以小於300 cc/g,例如小於290 cc/g、小於280 cc/g、小於270 cc/g、小於260 cc/g或小於250 cc/g。在其中該膜包含含有PA6,6/6,10、PA6,6/6,12或其組合的聚醯胺組合物的一個實施方案中,該膜具有190 cc/g至300 cc/g的根據ISO 307在硫酸中的黏數。
在其中抗微生物膜是流延和/或雙軸取向聚醯胺膜的一些實施方案中,如根據ISO 307在硫酸中測得的抗微生物膜的VN為160 cc/g至200 cc/g。在其中抗微生物膜是吹塑膜的另一些實施方案中,如根據ISO 307在硫酸中測得的抗微生物膜的VN為230 cc/g至290 cc/g。
如上文為相對黏度和/或黏數提供的這些範圍和界限既適用於聚醯胺組合物又適用於整個抗微生物膜。
在一些方面,抗微生物膜的數均分子量(M n)或抗微生物膜中的所述一種或多種聚醯胺各自的M n可為20,000 g/mol至70,000 g/mol,例如20,000 g/mol至65,000 g/mol、25,000 g/mol至65,000 g/mol、30,000 g/mol至65,000 g/mol、35,000 g/mol至65,000 g/mol、40,000 g/mol至65,000 g/mol、或45,000 g/mol至65,000 g/mol。在例如用於模製品的常規非膜製劑(其通常為9,000 g/mol至20,000 g/mol)中通常不考慮使用諸如這樣的較高M n聚醯胺。
就上限而言,抗微生物膜(或抗微生物膜包含的所述一種或多種聚醯胺各自)可具有小於70,000 g/mol,例如小於65,000 g/mol、小於60,000 g/mol、小於55,000 g/mol、小於50,000 g/mol、小於45,000 g/mol、小於40,000 g/mol、小於35,000 g/mol或小於30,000 g/mol的數均分子量。就下限而言,抗微生物膜(或抗微生物膜包含的所述一種或多種聚醯胺各自)可具有大於20,000 g/mol,例如大於25,000 g/mol、大於30,000 g/mol、大於35,000 g/mol、大於40,000 g/mol或大於45,000 g/mol的數均分子量。也設想了更高的分子量,例如大於70,000 g/mol。
如上文為數均分子量提供的這些範圍和界限既適用於聚醯胺組合物又適用於整個抗微生物膜。
在其中該膜包含含有PA6I/6T的聚醯胺組合物的某些實施方案中,該膜具有80 cc/g至150 cc/g的根據ISO 307在硫酸中的黏數和大約9,000 g/mol至大約30,000 g/mol的M n
在其中該膜包含含有PA6,10、PA6,12或其組合的聚醯胺組合物的另一些方面,該膜具有100 cc/g至300 cc/g的根據ISO 307在硫酸中的黏數和大約13,000 g/mol至大約65,000 g/mol的M n
在一些情況下,抗微生物膜的厚度t,無論是單層還是作為堆疊在一起的多個層,可為5 µm至2 mm,例如10 µm至1,000 µm、10 µm至500 µm、10 µm至400 µm、10 µm至300 µm、10 µm至200 µm、10 µm至100 µm、25 µm至1000 µm、25 µm至500 µm、25 µm至200 µm、25 µm至100 µm、或25 µm至50 µm。就下限而言,抗微生物膜的厚度可以大於5 µm,例如大於10 µm、大於15 µm、大於20 µm、大於25 µm、大於50 µm或大於100 µm。就上限而言,抗微生物膜的厚度可以小於2,000 µm,例如小於1,500 µm、小於1,000 µm、小於500 µm、小於200 µm、小於100 µm或小於50 µm。
膜機械/熱/光學性質
本發明人意外地發現,鋅的添加(例如通過配混)沒有不利地影響抗刺穿性和/或衝擊性能。在一些情況下,抗微生物膜的抗慢速刺穿性可為1.5 N/µm至2.5 N/µm,例如1.6 N/µm至2.4 N/µm、1.7 N/µm至2.3 N/µm、1.8 N/µm至2.3 N/µm、1.9 N/µm至2.3 N/µm、或2.0 N/µm至2.25 N/µm。就下限而言,抗微生物膜的抗慢速刺穿性可以大於1.5 N/µm,例如大於1.6 N/µm、大於1.7 N/µm、大於1.8 N/µm、大於1.9 N/µm、大於2.0 N/µm或大於2.1 N/µm。就上限而言,抗微生物膜的抗慢速刺穿性可以小於2.5 N/µm,例如小於2.4 N/µm或小於2.3 N/µm。根據ASTM F1306測量抗慢速刺穿性。
也令人驚訝地,如通過落鏢f-50測得的抗微生物膜的衝擊性能也不受鋅添加的不利影響。在一些情況下,抗微生物膜的落鏢f-50可以大於1200 g。就下限而言,抗微生物膜的落鏢f-50可以大於1200 g,例如大於1300 g、大於1400 g或大於1500 g。
還觀察到,鋅的添加對拉伸性質,如抗拉強度和斷裂伸長率沒有任何負面影響,無論橫向(TD)還是縱向(MD)測量。在一些情況下,抗微生物膜的抗拉強度可以大於25,000 psi。就下限而言,抗微生物膜的抗拉強度可以大於25,000 psi,例如大於26,000 psi、大於27,000 psi、大於28,000 psi、大於29,000 psi或大於30,000 psi。發現退火可能進一步改進抗拉強度,特別是在橫向上。
在一些情況下,如在橫向上測得的抗微生物膜的斷裂伸長率可以大於50%。就下限而言,抗微生物膜的斷裂伸長率(TD)可以大於50%,例如大於60%、大於70%、大於80%或大於90%。
在一些情況下,如在縱向上測得的抗微生物膜的斷裂伸長率可以大於100%。就下限而言,抗微生物膜的斷裂伸長率(MD)可以大於100%,例如大於110%、大於120%、大於130%或大於140%。
抗微生物膜表現出大於50℃的熔融溫度T 熔融與結晶溫度T 結晶之間的差值,這表明緩慢結晶或較低結晶速率,並在膜加工中有益。在一些情況下,抗微生物膜的熔融溫度T 熔融與結晶溫度T 結晶之間的差值可為50℃至125℃,例如60℃至115℃、或70℃至105℃。就下限而言,T 熔融與T 結晶之間的差值可以大於50℃,例如大於60℃、大於70℃、大於80℃或大於90℃。就上限而言,T 熔融與T 結晶之間的差值可以小於125℃,例如小於115℃、小於105℃、小於95℃或小於85℃。
關於光學性質,包括鋅添加劑的如本文所述的抗微生物膜可提供保持光學性質的膜。在一些情況下,抗微生物膜的特徵在於大於75的45∘光澤度。就下限而言,抗微生物膜的45∘光澤度可以大於60,例如大於65、大於70、大於75或大於80。
在一些情況下,抗微生物膜的特徵在於大於90%的透射率。就下限而言,抗微生物膜的透射率可以大於89%,例如大於89.5%、大於90%、大於90.5%或大於91%。
在一些情況下,抗微生物膜的特徵在於大於14的霧度。就下限而言,抗微生物膜的霧度可以大於10,例如大於14、大於15、大於16、大於18、大於20或大於22。
在一些情況下,抗微生物膜的特徵在於大於94.5的透明度。就下限而言,抗微生物膜的透明度可以大於94.5,例如大於95、大於95.5、大於96或大於96.5。
抗微生物活性
本文所述的抗微生物膜表現出抗微生物活性。此外,由該膜形成的其它製品也可表現出抗微生物性質。特別地,通過使用具有所公開的濃度的聚醯胺組合物和上述鋅化合物的膜,可以製備表現出抗微生物性質的抗微生物膜。
在一些實施方案中,該膜和由其形成的製品表現出永久,例如接近永久的抗微生物性質。換言之,該膜的抗微生物性質持續很長時間,例如超過一天或多天、超過一周或多周、超過一個月或多個月、或超過一年或多年。
抗微生物性質可包括任何抗微生物作用。在一些實施方案中,例如,該膜的抗微生物性質對抗廣譜微生物(細菌、黴菌(mold)、黴(mildew)、藻類和甚至病毒),該膜的抗微生物性質包括限制、減少或抑制微生物感染。在一些情況下,該抗微生物膜可以限制、減少或抑制微生物的感染和/或致病機制。本文所用的具有抗微生物性質的抗微生物膜包括任何抗微生物作用,其也包括抗病毒作用。
就抗病毒作用而言,受該抗微生物膜的抗病毒性質影響的病毒不受特別限制。在一些實施方案中,例如,該病毒是腺病毒、皰疹病毒、埃博拉病毒、痘病毒、鼻病毒、柯薩奇病毒、動脈炎病毒、腸病毒、麻疹病毒、冠狀病毒、甲型流感病毒、禽流感病毒、豬源性流感病毒或馬流感病毒。在一些實施方案中,抗病毒性質包括限制、減少或抑制病毒之一,例如來自上述名單的病毒的感染或致病機制。在一些實施方案中,抗病毒性質包括限制、減少或抑制多種病毒的感染或致病機制,例如來自上述名單的兩種或更多種病毒的組合。
在一些情況下,該病毒是冠狀病毒,例如嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒(SARS-CoV)、中東呼吸綜合征冠狀病毒(MERS-CoV)或嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2(SARS-CoV-2)(例如導致COVID-19的冠狀病毒)。在一些情況下,該病毒在結構上與冠狀病毒相關。
在一些情況下,該病毒是流感病毒,如甲型流感病毒、乙型流感病毒、丙型流感病毒或D型流感病毒,或結構相關病毒。在一些情況下,該病毒被認定為甲型流感病毒亞型,例如H1N1、H1N2、H2N2、H2N3、H3N1、H3N2、H3N8、H5N1、H5N2、H5N3、H5N6、H5N8、H5N9、H6N1、H7N1、H7N4、H7N7、H7N9、H9N2或H10N7。
在一些情況下,該病毒是噬菌體,如線性或環狀單鏈DNA病毒(例如phi X 174(有時稱為ΦX174))、線性或環狀雙鏈DNA、線性或環狀單鏈RNA、或線性或環狀雙鏈RNA。在一些情況下,該聚合物組合物的抗病毒性質可通過使用噬菌體,例如phi X 174測試來測量。
在一些情況下,該病毒是埃博拉病毒,例如本迪布焦型埃博拉病毒(BDBV)、雷斯頓型埃博拉病毒(RESTV)、蘇丹型埃博拉病毒(SUDV)、塔伊森林型埃博拉病毒(Taï Forest ebolavirus)(TAFV)或薩伊型埃博拉病毒(EBOV)。在一些情況下,該病毒在結構上與埃博拉病毒相關。
抗病毒活性可通過各種常規方法測量。例如,AATCC TM100可用於評估抗病毒活性。在一個實施方案中,如本文所述的包括聚醯胺組合物和鋅的抗微生物膜,例如由該膜形成的膜、帶材、網(screen)和/或製品以60%至100%,例如60%至99.999999%、60%至99.99999%、60%至99.9999%、60%至99.999%、60%至99.999%、60%至99.99%、60%至99.9%、60%至99%、60%至98%、60%至95%、65%至99.999999%、65%至99.99999%、65%至99.9999%、65%至99.999%、65%至99.999%、65%至100%、65%至99.99%、65%至99.9%、65%至99%、65%至98%、65%至95%、70%至100%、70%至99.999999%、70%至99.99999%、70%至99.9999%、70%至99.999%、70%至99.999%、70%至99.99%、70%至99.9%、70%至99%、70%至98%、70%至95%、75%至100%、75%至99.99%、75%至99.9%、75%至99.999999%、75%至99.99999%、75%至99.9999%、75%至99.999%、75%至99.999%、75%至99%、75%至98%、75%至95%、80%至99.999999%、80%至99.99999%、80%至99.9999%、80%至99.999%、80%至99.999%、80%至100%、80%至99.99%、80%至99.9%、80%至99%、80%至98%、或80%至95%的量抑制病毒的致病機制(例如生長)。就下限而言,該抗微生物膜可抑制大於60%的病毒致病機制,例如大於65%、大於70%、大於75%、大於80%、大於85%、大於90%、大於95%、大於98%、大於99%、大於99.9%、大於99.99%、大於99.999%、大於99.9999%、大於99.99999%或大於99.999999%。
在一些情況下,抗微生物膜的效力可按對數減少測量。例如,該膜(或由其製成的帶材或製品)可能表現出如通過ISO 21702(修改)測定的大於1.0的病毒對數減少,例如大於1.5、大於1.7、大於1.9、大於2.0、大於3.0、大於4.0或大於5.0。
在一些實施方案中,該膜和由其形成的製品表現出永久,例如接近永久的抗微生物性質。換言之,該聚合物組合物的抗微生物性質持續很長時間,例如超過一天或多天、超過一周或多周、超過一個月或多個月、或超過一年或多年。
就涉及細菌的抗微生物作用而言,受該抗微生物膜的抗微生物性質影響的細菌不受特別限制。在一些實施方案中,例如,該細菌是鏈球菌屬細菌(例如肺炎鏈球菌(Streptococcus pneumonia)、釀膿鏈球菌(Streptococcus pyogenes))、葡萄球菌屬細菌(例如金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)(S. aureus)、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA))、消化鏈球菌屬細菌(例如厭氧消化鏈球菌(Peptostreptococcus anaerobius)、不解糖消化鏈球菌(Peptostreptococcus asaccharolyticus))或分枝桿菌屬細菌(例如結核分枝桿菌(Mycobacterium tuberculosis))、支原體細菌(例如艾德勒氏支原體(Mycoplasma adleri)、無乳支原體(Mycoplasma agalactiae)、 阿凱西支原體(Mycoplasma agassizii)、酒罐狀支原體(Mycoplasma amphoriforme)、發酵支原體(Mycoplasma fermentans)、生殖支原體(Mycoplasma genitalium)、貓血支原體(Mycoplasma haemofelis)、人型支原體(Mycoplasma hominis)、豬肺炎支原體(Mycoplasma hyopneumoniae)、豬鼻支原體(Mycoplasma hyorhinis)、肺炎支原體(Mycoplasma pneumoniae))。在一些實施方案中,抗微生物性質包括限制、減少或抑制多種細菌的感染或致病機制,例如來自上述名單的兩種或更多種細菌的組合。
抗微生物活性可通過如ISO 21702(修改)規定的標準程式測量。這一程式通過測定受到受試膜抑制的給定細菌,例如金黃色葡萄球菌的百分比來測量抗微生物活性。在一個實施方案中,由聚合物組合物形成的膜以60%至100%,例如60%至99.999999%、60%至99.99999%、60%至99.9999%、60%至99.999%、60%至99.999%、60%至99.99%、60%至99.9%、60%至99%、60%至98%、60%至95%、65%至99.999999%、65%至99.99999%、65%至99.9999%、65%至99.999%、65%至99.999%、65%至100%、65%至99.99%、65%至99.9%、65%至99%、65%至98%、65%至95%、70%至100%、70%至99.999999%、70%至99.99999%、70%至99.9999%、70%至99.999%、70%至99.999%、70%至99.99%、70%至99.9%、70%至99%、70%至98%、70%至95%、75%至100%、75%至99.99%、75%至99.9%、75%至99.999999%、75%至99.99999%、75%至99.9999%、75%至99.999%、75%至99.999%、75%至99%、75%至98%、75%至95%、80%至99.999999%、80%至99.99999%、80%至99.9999%、80%至99.999%、80%至99.999%、80%至100%、80%至99.99%、80%至99.9%、80%至99%、80%至98%、或80%至95%的量抑制金黃色葡萄球菌的生長(生長減少)。就下限而言,由聚合物組合物形成的膜可抑制大於60%的金黃色葡萄球菌生長,例如大於65%、大於70%、大於75%、大於80%、大於85%、大於90%、大於95%、大於98%、大於99%、大於99.9%、大於99.99%、大於99.999%、大於99.9999%、大於99.99999%或大於99.999999%。
在一些實施方案中,該抗微生物膜(或由其製成的製品)抑制/降低如通過ISO 21702(修改)測得的金黃色葡萄球菌活性大於85%,例如大於86%、大於89%、大於90%、大於92%、大於95%、大於97%、大於98%、大於99%、大於99.5%、大於99.9%、大於99.99%、大於99.999%、大於99.9999%、大於99.99999%或大於99.999999%。
在一些實施方案中,該抗微生物膜(或由其製成的製品)抑制/降低如通過STM E35.15 WK45351測得的金黃色葡萄球菌活性(每毫升的集落形成單位)。該試驗可修改為使用單個試樣(1.5克)、15毫升中和劑。在這樣的情況下,該抗微生物膜(或由其製成的製品)抑制/降低金黃色葡萄球菌活性大於13%,例如大於25%、大於50%、大於75%、大於80%、大於85%、大於90%或大於92%。
在一些實施方案中,該抗微生物膜(或由其製成的製品)抑制/降低如通過ASTM E35.15 WK45351測得的金黃色葡萄球菌活性(每毫升的集落形成單位),其用丙酮提取,然後使用沸水提取1小時。在這樣的情況下,該抗微生物膜(或由其製成的製品)抑制/降低金黃色葡萄球菌活性大於75%,例如大於80%、大於85%、大於90%、大於95%、大於97%、大於98%、大於99%、大於99.9%、大於99.99%、大於99.999%、大於99.9999%、大於99.99999%或大於99.999999%。
在一些實施方案中,該抗微生物膜(或由其製成的製品)抑制/降低如通過ASTM E2149測得的金黃色葡萄球菌活性(每毫升的集落形成單位)。該試驗可修改為使用單個試樣(1.5克)、20毫升接種物和8小時培養時間。在這樣的情況下,該抗微生物膜(或由其製成的製品)抑制/降低金黃色葡萄球菌活性大於50%,例如大於75%、大於85%、大於90%、大於95%、大於97%、大於97.5%、大於97.8%、大於98%、大於99%、大於99.9%、大於99.99%、大於99.999%、大於99.9999%、大於99.99999%或大於99.999999%。
在一些實施方案中,該抗微生物膜(或由其製成的製品)抑制/降低如通過ASTM E2149測得的金黃色葡萄球菌活性(每毫升的集落形成單位),其用丙酮提取,然後使用沸水提取1小時。該試驗可修改為使用單個試樣(1.5克)、20毫升接種物、8小時培養時間。在這樣的情況下,該抗微生物膜(或由其製成的製品)抑制/降低金黃色葡萄球菌活性大於50%,例如大於55%、大於60%、大於63%、大於75%、大於80%、大於85%、大於90%、大於92%、大於95%、大於97%、大於98%、大於99%、大於99.9%、大於99.99%、大於99.999%、大於99.9999%、大於99.99999%或大於99.999999%。
效力可按對數減少表徵。就金黃色葡萄球菌對數減少而言,該膜可通過ISO 21702(修改)測定並可表現出大於0.8,例如大於1.0、大於1.5、大於2.0、大於2.5、大於3.0、大於4.0、大於5.0或大於6.0的微生物對數減少。
就金黃色葡萄球菌對數減少而言,該抗微生物膜(或由其製成的製品)可通過ASTM 3160 (2018)測定並可表現出大於0.6,例如大於0.8、大於1.0、大於1.5、大於2.0、大於2.5、大於3.0、大於4.0、大於5.0或大於6.0的微生物對數減少。
就金黃色葡萄球菌對數減少而言,該抗微生物膜(或由其製成的製品)可通過AATC 100 (2018)測定並可表現出大於3.0,例如大於3.5、大於4.0、大於5.5或大於6.0的微生物對數減少。
也可通過測定受到受試膜抑制的另一細菌,例如肺炎克雷伯菌的百分比來測量該抗微生物膜(或由其製成的製品)的抗微生物活性。在一個實施方案中,如本文所述的抗微生物膜以60%至100%,例如60%至99.999999%、60%至99.99999%、60%至99.9999%、60%至99.999%、60%至99.999%、60%至99.99%、60%至99.9%、60%至99%、60%至98%、60%至95%、65%至100%、65%至99.999999%、65%至99.99999%、65%至99.9999%、65%至99.999%、65%至99.999%、65%至99.99%、65%至99.9%、65%至99%、65%至98%、65%至95%、70%至100%、70%至99.999999%、70%至99.99999%、70%至99.9999%、70%至99.999%、70%至99.999%、70%至99.99%、70%至99.9%、70%至99%、70%至98%、70%至95%、75%至100%、75%至99.999999%、75%至99.99999%、75%至99.9999%、75%至99.999%、75%至99.999%、75%至99.99%、75%至99.9%、75%至99%、75%至98%、75%至95%、80%至100%、80%至99.999999%、80%至99.99999%、80%至99.9999%、80%至99.999%、80%至99.999%、80%至99.99%、80%至99.9%、80%至99%、80%至98%、或80%至95%的量抑制肺炎克雷伯菌的生長(生長減少)。就上限而言,抗微生物膜可抑制小於100%的肺炎克雷伯菌生長,例如小於99.99%、小於99.9%、小於99%、小於98%或小於95%。就下限而言,抗微生物膜可抑制大於60%的肺炎克雷伯菌生長,例如大於65%、大於70%、大於75%或大於80%、大於85%、大於90%、大於95%、大於99%、大於99.9%、大於99.99%、大於99.999%、大於99.9999%、大於99.99999%或大於99.999999%。
在一些實施方案中,抗微生物膜(或由其製成的製品)抑制或降低肺炎克雷伯菌活性。該抗微生物膜(或由其製成的製品)抑制/降低如通過ISO 21702(修改)測得的肺炎克雷伯菌活性大於76.1%,例如大於77%、大於80%、大於85%、大於90%、大於92%、大於95%、大於97%、大於98%、大於99%、大於99.5%、大於99.9%、大於99.99%、大於99.999%、大於99.9999%、大於99.99999%或大於99.999999%。
大腸桿菌和/或肺炎克雷伯菌效力也可使用上述試驗測定。在一些實施方案中,如通過上述試驗測得,由該聚合物組合物形成的產品抑制大腸桿菌和/或肺炎克雷伯菌的生長(生長減少)。關於金黃色葡萄球菌的範圍和界限也適用於大腸桿菌和/或肺炎克雷伯菌。
就肺炎克雷伯菌對數減少而言,該抗微生物膜(或由其製成的製品)可通過ISO 21702(修改)測定並可表現出大於0.8,例如大於0.9、大於1.0、大於1.2、大於1.4、大於1.5、大於2.0、大於2.15、大於2.5、大於2.7、大於3.0、大於3.3、大於4.0、大於5.0或大於6.0的微生物對數減少。
就大腸桿菌對數減少而言,該抗微生物膜(或由其製成的製品)可通過ASTM 3160 (2018)測定並可表現出大於1.5,例如大於2.0、大於2.15、大於2.5、大於2.7、大於3.0、大於3.3、大於4.0、大於5.0或大於6.0的微生物對數減少。
抗微生物膜加工
本公開還涉及生產所提供的抗微生物膜的方法。本文公開的抗微生物膜可包括流延膜、吹塑膜或雙軸取向聚醯胺膜。通過在230℃至300℃的溫度下經單螺杆擠出機熔融,製備如本文所述並包括鋅添加劑的聚醯胺、其共聚物、三元共聚物、共混物、混合物和/或其它組合的膜。通過經滑動模頭(slip die)擠出並經纏繞法(winding)捲繞到冷輥上,製備流延膜。通過調節纏繞速度和調節模頭間隙而調節膜厚度。通過經圓形模頭擠出並經空氣環吹脹並纏繞成最終卷,製備吹塑膜。通過調節模頭間隙、擠出速度、拉伸比(縱向和橫向)和通過控制空氣速度,控制膜厚度。
通過在七層生產線內使用單個含鋅添加劑的聚醯胺組合物的層,製備多層吹塑膜,所述七層生產線由七個單獨擠出機組成,它們進給到堆疊模頭以產生含有一個至多個本發明的聚醯胺樹脂層的幾個多層膜結構。在一個示例性實施方案中,共擠吹塑膜生產線的組件包括:樹脂進給系統;擠出機;共擠模頭;空氣環;用於調節氣泡直徑的內部壓力控制;坍縮框架(collapsing frame);設置縱向拉伸的卷取或牽引(haul off)輥;處理系統;和纏繞器。
聚醯胺組合物的組分可以通過配混(compounding)混合和摻合在一起以產生包含鋅的聚醯胺組合物,或可使用適當的反應物原位形成。在沒有進一步澄清的情況下,術語“添加”或“合併”意在包括將該材料本身添加到組合物中或在組合物中原位形成該材料。在一些實施方案中,使用高固含量法由各個組分而非由各個水性鹽製備該聚醯胺組合物。含有聚合物組分的第一溶液的固含量大於80%。該溶液隨後可以在蒸發器中蒸發。
以具有競爭力的價格生產優質抗微生物膜時重要的設計特徵包括:高效和適當尺寸的樹脂操作和進給系統;為優質熔體提供均勻高效的溫度控制、穩定壓力的高效螺杆設計;和高速率;提供良好的層控制和厚度均勻性的優化模頭,其中將模頭設計為易於維護並耐久;提供優異的冷卻控制和均勻性的空氣環;用於改進效率和減少隨時間經過的變化的自動化捲筒作業系統(automated web handling system);用於產品轉換的模組化設計特徵;和直觀的、操作者友好的並使工藝參數保持符合目標的綜合控制系統。詳細的多層吹塑膜工藝描述在例如H.F. Giles Jr.等人, Extrusion: The Definitive Processing Guide and Handbook, William Andrew Inc., Norwich, NY, (2005);和J.R. Wagner, Jr., Multilayer Flexible Packaging, Elsevier, (2010)中。
為了測定製成的抗微生物膜的關鍵特性,收集幾個重要的工藝參數並進行研究和觀察。一個關鍵參數是吹脹比和拉伸比。縱向(MD)拉伸比通過牽伸比(DDR)表徵,其被定義為牽引速度除以離開模頭時的聚合物熔體速度。吹脹比(BUR)表徵在橫向(TD)或環向維度(hoop dimension)上的拉伸比。BUR被定義為最終氣泡直徑除以模頭直徑。此外,霜白線高度(frost line height)和工藝時間也是重要參數。吹塑膜工藝中的工藝時間被定義為聚合物在離開模頭後開始凍結所花費的時間。其與霜白線高度成比例並與牽引速度負相關。在製備不同結構的膜時穩定氣泡的關鍵是內部氣泡穩定性(Internal Bubble stability)或控制並且其在所用控制系統內單獨控制。
抗微生物膜加工可進一步包含在高於60℃的溫度下退火。退火可在連續工藝中進行,例如在連續工藝爐的後一個區域中,其具有根據抗微生物膜製劑的所選聚醯胺設定的退火溫度。在一些實施方案中,例如對於包括PA66/6、PA66/610、PA66/612或其組合的抗微生物膜,該抗微生物膜在大約60℃至大約260℃,如大約140℃至大約210℃的溫度下退火。
用於包含聚醯胺組合物和鋅和/或銅化合物的抗微生物膜的退火溫度可為大約60℃至大約260℃。在一個實施方案中,退火溫度為60℃至260℃,例如80℃至240℃、100℃至230℃、120℃至220℃、或140℃至210℃。
就下限而言,用於抗微生物膜的退火溫度可以大於60℃,例如大於80℃、大於100℃、大於120℃或大於140℃。對於某些聚醯胺組合物,考慮用於抗微生物膜的較低退火溫度。
就上限而言,用於抗微生物膜的退火溫度可以小於260℃,例如小於240℃、小於230℃、小於220℃或小於210℃。對於某些聚醯胺組合物,考慮用於抗微生物膜的較高退火溫度。通常,BOPA膜加工中的退火步驟提高抗拉強度和抗刺穿性。
應用
該抗微生物膜可根據用途成型為多層膜。在一些實施方案中,該抗微生物膜是帶材。由該抗微生物膜製成的製品可包括食品包裝膜、牆面覆蓋材料、鍵盤、門推板、觸控式螢幕、螢幕保護裝置膜,以及高接觸表面,如扶手、門把手、檯面等。
示例性製劑
通過以下示例性製劑和實施方案進一步理解本文所述的抗微生物膜。
本公開涉及包括任何提供的聚醯胺組合物的膜。在一個實施方案中,抗微生物膜包含PA6,6/6、PA6,6/6,10、PA6,6/6,12或其組合和鋅化合物。鋅化合物包含氧化鋅、硬脂酸鋅、己二酸鋅銨、乙酸鋅、吡啶硫酮鋅或其組合。
在一些實施方案中,將抗微生物劑,例如鋅添加到聚醯胺組合物中以促進抗微生物劑併入聚醯胺組合物的聚合物基質中。這一程式有利地能使抗微生物劑更均勻分散在整個最終膜中。
在另一些實施方案中,(如上所述)包含PA6,6/6、PA6,6/6,10、PA6,6/6,12或其組合和鋅化合物的抗微生物聚醯胺組合物用作抗微生物母料以與(不含鋅的)聚醯胺,如PA6配混或以其它方式加工,以提供用於膜應用的抗微生物聚醯胺。在一個實例中,鋅含量為2500 ppm ZnO(相當於2000 ppm Zn)的PA66/612的抗微生物母料與(不含鋅的)PA6以1:1重量比配混以提供具有1000 wppm Zn含量和如通過ISO 22196(修改)測定的大於2.0的金黃色葡萄球菌和大腸桿菌對數減少的抗微生物效力的製劑PA6/PA66/612。
實施例
根據本公開的膜的AM/AV性質顯示在表1和2中。以下實施例中的膜中的聚醯胺組合物對應如下:實施例1是配混PA6,6/6;實施例2是配混PA6,6/6,12,實施例3是原位PA6,6/6,12。如下表所示,指出各種樣品的鋅含量。所用的鋅化合物是氧化鋅。原位實施例,實施例3,包括在聚合過程中引入的鋅化合物。對比樣品C1和C2是PA6,6/6並且分別是BOPA和吹塑膜。對比樣品不含鋅添加劑。
與對比例C1(沒有添加鋅的PA6,6/6)相比,雙軸取向聚醯胺膜實施例E1和E3在所有情況下都表現出對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌效力。
原位PA6,6/612實施例(E3)表現出比配混PA66/6實施例(E1)高的效力值。實施例E3-2,具有1000 wppm鋅的原位PA6,6/612表現出log 5的抗菌效力。
表1: BOPA膜中的抗微生物活性
樣品 Zn (wppm) 聚醯胺
細菌
金黃色葡萄球菌 大腸桿菌
E1-1 1051 PA6,6/6配混 1.71 0.12
E1-2 1816 3.1 1.71
E3-1 500 PA6,6/6,12原位 3.6 3.21
E3-2 1000 5.02 3.84
E3-3 1500 3.46 1.45
C1 0 PA6,6/6 0.99 0
吹塑膜的生物效力顯示在表2中。實施例1是配混PA6,6/6,樣品E1-3至E1-7為398 wppm至5100 wppm的鋅含量。實施例2是配混PA6,6/6,12,樣品E2-1至E2-4為605 wppm至5842 wppm的鋅含量。實施例3是原位PA6,6/6,12,樣品E3-4和E3-5分別具有656 wppm和1427 wppm的鋅含量。所有吹塑膜樣品都表現出與對比例C2(沒有添加鋅的PA6,6/6)相比更高的對金黃色葡萄球菌的抗微生物效力。
表2: 吹塑膜中的抗微生物活性
樣品 Zn (wppm) 聚醯胺 細菌 金黃色葡萄球菌
E1-3 398 PA6,6/6配混 5.14
E1-4 794 5.14
E1-5 2216 3.19
E1-6 3286 3.23
E1-7 5100 1.99
E2-1 605 PA6,6/6,12配混 0.53
E2-2 1958 2.68
E2-3 3589 2.58
E2-4 5842 2.65
E3-4 656 PA6,6/6,12原位 3.75
E3-5 1427 4.38
C2 0 PA6,6/6 1.25
具有鋅添加劑的BOPA膜在抗拉強度、斷裂伸長率、慢速刺穿和落鏢f-50方面的機械性質顯示在圖1-4中。對比例C1(沒有添加鋅的PA6,6/6)是如表1中的BOPA膜。實施例E1-1、E1-2、E3-1、E3-2和E3-3如表1所述。在高於60℃的溫度下進一步退火的實施例E1-2是實施例E1-2-A。類似地,在高於60℃的溫度下進一步退火的實施例E3-3是實施例E3-3-A。
如圖1和2中證實,對於PA6,6/6,如通過C1與E1-1和E1-2的比較所示,鋅的添加(作為ZnO通過配混引入)不影響抗拉強度或斷裂伸長率。對於PA6,6/6,12,鋅添加量的增加導致觀察到橫向抗拉強度的降低,但縱向斷裂伸長率提高。如圖1中的E1-2與E1-2-A的比較和E3-3與E3-3-A的比較所示,在較高溫度下退火看起來改進橫向抗拉強度。E3-1表現出最高抗拉強度值並且表明較高的拉伸比,這被認為與較慢的結晶速率有關。
如圖3和4中證實,對於PA6,6/6實施例E1-1和E1-2,通過配混添加鋅看起來不影響與C1相比的刺穿和衝擊性能。在PA6,6/6,12原位樣品中,實施例E3-1表現出刺穿和落鏢性能的良好平衡。
光學性質顯示在圖5-8中。總體而言,鋅的添加證明可保持聚醯胺抗微生物膜的光學性質。對於PA6,6/6實施例E1-1和E1-2,增加的鋅含量表現出光澤度和透射率的降低,但霧度提高。對於PA6,6/6,12原位樣品E3-1至E3-3,鋅含量看起來沒有不利地影響光學性質。通常,E3-1至E3-3表現出比配混PA6,6/6實施例E1-1和E1-2更高的光學性質。
與市售對比例C3-C5比較顯示實施例3(原位PA6,6/6,12)的膜的生物效力。對比例C3-C5是非聚醯胺組合物:C3,Silver Defender,一種聚乙烯基帶材;C4,Avery® TouchGuard,一種聚對苯二甲酸乙二醇酯基帶材;和C5,SurfaceGuard,一種聚乙烯基帶材。結果概括在表3中。如表3中所示,本發明的實施例E3表現出細菌金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的最高水準的減少百分比。
表3: 帶材中的抗微生物活性
樣品 聚合物類型 %減少
金黃色葡萄球菌 大腸桿菌
實施例E3 PA66/612 99.99% >99.99%
C3 PE 97.18% 86.22%
C4 PET 99.99% >99.99%
C5 PE 9% 0%
實施方案
設想了下列實施方案。設想了特徵和實施方案的所有組合。
實施方案1: 一種抗微生物膜,其包含50重量%至99.99重量%的聚醯胺組合物和10 wppm至6000 wppm的分散在膜內的鋅(和/或銅)。所述抗微生物膜表現出如通過ISO 22196(修改)測定的大於2.0的金黃色葡萄球菌和大腸桿菌對數減少的抗微生物效力,和如根據ASTM F1306測得的大於1.5 N/µm的抗慢速刺穿性。
實施方案2: 實施方案1的實施方案,其中所述膜包含500 wppm至3000 wppm的分散在膜內的鋅(和/或銅)。
實施方案3: 實施方案1或2的實施方案,其中所述膜包含1000 wppm至2000 wppm的分散在膜內的鋅(和/或銅)。
實施方案4: 實施方案1-3任一項的實施方案,其中所述膜具有小於0.1 mm的厚度。
實施方案5: 實施方案1-4任一項的實施方案,其中所述膜具有小於50 µm的厚度。
實施方案6: 實施方案1-5任一項的實施方案,其中所述膜小於25 µm的厚度。
實施方案7: 實施方案1-6任一項的實施方案,其中所述聚醯胺組合物包含選自PA6、PA10、PA11、PA12、PA46、PA6,6、PA6,9、PA6,10、PA6,11、PA6,12、PA6,13、PA6,14、PA6,15、PA6,16、PA6,17、PA6,18、PA10,10、PA10,12、PA12,12、PA9T、PA10T、PA11T、PA12T、PA4T/4I、PA4T/6I、PA5T/5I、PA6,6/6、PA6T/6,6、PA6T/6I、PA6T/6I/6、PA6T/6I/6,6、PA6T/DT、PA-6T/MPMDT、PA-6T/6,10、PA10T/6,12、PA10T/10,6、PA6T/6,12、PA6T/10T、PA6T/10I、PA10T/10I、PA10T/12、PA10T/11、PA6T/9T、PA6T/12T、PA6T/10T/6I、PA6T/61/12、PA6,T/6,10、PA6,T/6,12、PA6,T/6,13、PA6,T/6,14、PA6,T/6,15、PA6,T/6,16、PA6,T/6,17、PA6,T/6,18、PA6,C/6,10、PA6,C/6,12、PA6,C/6,13、PA6,C/6,14、PA6,C/6,15、PA6,C/6,16、PA6,C/6,17、PA6,C/6,18或PAMXD6;及其共聚物、其三元共聚物、其共混物、其混合物或其組合的聚醯胺。
實施方案8: 實施方案1-7任一項的實施方案,其中所述聚醯胺組合物包含含PA6,6的共聚醯胺。
實施方案9: 實施方案1-8任一項的實施方案,其中所述聚醯胺組合物包含PA6,6/6、PA6,6/6,10、PA6,6/6,12或其組合。
實施方案10: 實施方案1-9任一項的實施方案,其中所述聚醯胺組合物包含PA6,6/6。
實施方案11: 實施方案1-10任一項的實施方案,其中所述聚醯胺組合物包含PA6,6/6,10、PA6,6/6,12或其組合。
實施方案12: 實施方案1-11任一項的實施方案,其中所述聚醯胺組合物包含第一聚醯胺和第二聚醯胺。
實施方案13: 實施方案1-12任一項的實施方案,其中鋅由鋅化合物提供,其包含氧化鋅、硬脂酸鋅、己二酸鋅銨、乙酸鋅、吡啶硫酮鋅或其組合。
實施方案14: 實施方案1-13任一項的實施方案,其中銅化合物包含氧化銅、己二酸銅銨、乙酸銅、吡啶硫酮銅、硬脂酸銅、己二酸銅銨或其組合。
實施方案15: 實施方案1-14任一項的實施方案,其中所述膜具有大於20,000 g/mol的M n平均分子量。
實施方案16: 實施方案1-15任一項的實施方案,其中所述膜具有大於25,000 g/mol的M n平均分子量。
實施方案17: 實施方案1-16任一項的實施方案,其中所述膜具有大於45,000 g/mol的M n平均分子量。
實施方案18: 實施方案1-17任一項的實施方案,其中所述膜具有20,000 g/mol至65,000 g/mol的M n平均分子量。
實施方案19: 實施方案1-18任一項的實施方案,其中所述膜具有25,000 g/mol至65,000 g/mol的M n平均分子量。
實施方案20: 實施方案1-19任一項的實施方案,其中所述膜具有45,000 g/mol至65,000 g/mol的M n平均分子量。
實施方案21: 實施方案1-20任一項的實施方案,其中所述膜具有80至280的根據ASTM D789 (9.34)在甲酸中的相對黏度。
實施方案22: 實施方案1-21任一項的實施方案,其中所述膜具有190 cc/g至300 cc/g的根據ISO 307在硫酸中的黏數。
實施方案23: 實施方案1-22任一項的實施方案,其中所述膜的熔融溫度T 熔融與結晶溫度T 結晶之間的差值大於50℃。
實施方案24: 實施方案1-23任一項的實施方案,其中所述膜的熔融溫度T 熔融與結晶溫度T 結晶之間的差值為50℃至125℃。
實施方案25: 實施方案1-24任一項的實施方案,其中所述膜是流延膜、吹塑膜或雙軸取向聚醯胺膜。
實施方案26: 實施方案1-25任一項的實施方案,其中所述膜具有大於25,000 psi的抗拉強度。
實施方案27: 實施方案1-26任一項的實施方案,其中所述膜具有在橫向(TD)上大於50%的斷裂伸長率。
實施方案28: 實施方案1-27任一項的實施方案,其中所述膜具有在縱向(MD)上大於100%的斷裂伸長率。
實施方案29: 實施方案1-28任一項的實施方案,其中所述膜具有大於1200 g的落鏢f-50。
實施方案30: 實施方案1-29任一項的實施方案,其中所述膜的特徵在於:大於75的45∘光澤度;大於90%的透射率;大於14的霧度;和大於94.5的透明度。
實施方案31: 實施方案1-30任一項的實施方案,其中所述膜進一步表現出抗病毒效力。
實施方案32: 實施方案1-31的任一實施方案的方法,其中所述方法包含:在擠出機中熔融含鋅的聚醯胺組合物以形成抗微生物膜組合物;和使所述抗微生物膜組合物經過膜模頭以形成抗微生物膜。
實施方案33: 實施方案1-32任一項的實施方案,其中所述含鋅(和/或銅)的聚醯胺組合物包括50重量%至99.99重量%的聚醯胺和10 wppm至6000 wppm的鋅(和/或銅)。
實施方案34: 實施方案1-33任一項的實施方案,其中所述方法進一步包含使所述抗微生物膜雙軸取向。
實施方案35: 實施方案1-34任一項的實施方案,其中所述方法進一步包含在高於60℃的溫度下退火。
實施方案36是一個實施方案,其是一種製品,其包含使用實施方案1-35任一項的抗微生物膜,其中所述製品是帶材。
實施方案37是一個實施方案,其是一種製品,其包含使用實施方案1-36任一項的抗微生物膜,其中所述製品是食品包裝膜。
實施方案38是一個實施方案,其是一種用於膜組合物的抗微生物化合物,其中所述抗微生物化合物包含以10 wppm至6000 wppm的量存在於膜組合物中的鋅。
儘管已經詳細描述了本公開,但本領域技術人員基於上文的論述、本領域中的相關知識和上文聯繫“背景”和“詳述”論述的參考文獻(其公開內容全部經此引用併入本文)容易看出在本公開的精神和範圍內的修改。此外,應該理解的是,本公開的方面和各種實施方案的部分和在下文和/或所附請求項書中列舉的各種特徵可以整體或部分組合或互換。在各種實施方案的上述描述中,如本領域技術人員認識到,參考另一實施方案的那些實施方案可以適當地與其它實施方案組合。此外,本領域普通技術人員會認識到,上文的描述僅作為實例並且無意限制本公開。
圖1是顯示示例性膜以及對比膜的抗拉強度性能的圖形。 圖2是顯示示例性膜以及對比膜的伸長性能的圖形。 圖3是顯示示例性膜以及對比膜的抗刺穿性能的圖形。 圖4是顯示示例性膜以及對比膜的落鏢性能的圖形。 圖5是顯示示例性膜以及對比膜的光澤(聚合物表面朝給定方向反射光的能力)性能的圖形。 圖6是顯示示例性膜以及對比膜的透射百分比性能的圖形。 圖7是顯示示例性膜以及對比膜的霧度(haze)性能的圖形。 圖8是顯示示例性膜以及對比膜的透明度性能的圖形。

Claims (19)

  1. 一種抗微生物膜,其包含:50重量%至99.99重量%的聚醯胺組合物;以及10wppm至6000wppm的分散在膜內的鋅,其中所述膜具有20,000g/mol至65,000g/mol的Mn平均分子量並且表現出:如通過ISO 22196(修改)測定的大於2.0的金黃色葡萄球菌和大腸桿菌對數減少的抗微生物效力,以及如根據ASTM F1306測得的大於1.5N/μm的抗慢速刺穿性。
  2. 如請求項1的抗微生物膜,其中所述膜包含500wppm至3000wppm的分散在所述膜內的鋅。
  3. 如請求項1的抗微生物膜,其中所述膜具有小於0.1mm的厚度。
  4. 如請求項1的抗微生物膜,其中所述聚醯胺組合物包含選自PA6、PA10、PA11、PA12、PA46、PA6,6、PA6,9、PA6,10、PA6,11、PA6,12、PA6,13、PA6,14、PA6,15、PA6,16、PA6,17、PA6,18、PA10,10、PA10,12、PA12,12、PA9T、PA10T、PA11T、PA12T、PA4T/4I、PA4T/6I、PA5T/5I、PA6,6/6、PA6T/6,6、PA6T/6I、PA6T/6I/6、PA6T/6I/6,6、PA6T/DT、PA-6T/MPMDT、PA-6T/6,10、PA10T/6,12、PA10T/10,6、PA6T/6,12、PA6T/10T、PA6T/10I、PA10T/10I、PA10T/12、PA10T/11、PA6T/9T、PA6T/12T、PA6T/10T/6I、PA6T/61/12、PA6,T/6,10、PA6,T/6,12、PA6,T/6,13、 PA6,T/6,14、PA6,T/6,15、PA6,T/6,16、PA6,T/6,17、PA6,T/6,18、PA6,C/6,10、PA6,C/6,12、PA6,C/6,13、PA6,C/6,14、PA6,C/6,15、PA6,C/6,16、PA6,C/6,17、PA6,C/6,18或PAMXD6、及其共聚物、其三元共聚物、其共混物、其混合物或其組合的聚醯胺。
  5. 如請求項1的抗微生物膜,其中所述聚醯胺組合物包含PA6,6/6、PA6,6/6,10、PA6,6/6,12或其組合。
  6. 如請求項1的抗微生物膜,其中鋅由鋅化合物提供,其包含氧化鋅、硬脂酸鋅、己二酸鋅銨、乙酸鋅、吡啶硫酮鋅或其組合。
  7. 如請求項5的抗微生物膜,其中所述膜具有80至280的根據ASTM D789(9.34)在甲酸中的相對黏度。
  8. 如請求項4的抗微生物膜,其中所述聚醯胺組合物包含PA6,6/6,10、PA6,6/6,12或其組合,並且所述膜具有190cc/g至300cc/g的根據ISO 307在硫酸中的黏數。
  9. 如請求項1的抗微生物膜,其中所述膜的熔融溫度T熔融與結晶溫度T結晶之間的差值為50℃至125℃。
  10. 如請求項1的抗微生物膜,其中所述膜是流延膜、吹塑膜或雙軸取向聚醯胺膜。
  11. 如請求項1的抗微生物膜,其中所述膜具有大於25,000psi的抗拉強度。
  12. 如請求項1的抗微生物膜,其中所述膜具有大於1200g的落鏢f-50。
  13. 如請求項1的抗微生物膜,其中所述膜的特徵在於:大於75的45°光澤度;大於90%的透射率;大於14的霧度;以及大於94.5的透明度。
  14. 一種製備抗微生物膜的方法,所述方法包含:在擠出機中熔融含鋅的聚醯胺組合物以形成抗微生物膜組合物;以及使所述抗微生物膜組合物經過膜模頭以形成抗微生物膜,其中所述膜具有20,000g/mol至65,000g/mol的Mn平均分子量。
  15. 如請求項14的方法,其中所述含鋅的聚醯胺組合物包括:50重量%至99.99重量%的聚醯胺,以及10wppm至6000wppm的鋅。
  16. 如請求項14的方法,其更包含使所述抗微生物膜雙軸取向。
  17. 如請求項14的方法,其更包含在高於60℃的溫度下退火。
  18. 一種製品,其包含請求項1的抗微生物膜,其中所述製品是帶材或食品包裝膜。
  19. 一種用於膜組合物的抗微生物化合物,其中所述抗微生物化合物包含以10wppm至6000wppm的量存在於膜組合物中的鋅,其中膜具有20,000g/mol至65,000g/mol的Mn平均分子量。
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