[发明专利]作为生物活性成分的载体的阳离子型胶乳及其生产和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及可以与各种基材(例如，纺织品、金属、纤维素材料、塑料等)组合使用的聚合物材料的领域，并且涉及生物活性物质/抗微生物剂(例如，抗菌剂和抗真菌剂材料)的领域。

背景技术

一直利用将胶乳聚合物涂料沉积在固体基材上来赋予那些基材以某些产品使用性能，例如，疏水性、强度、粘合性质、相容性等。根据起始的单体、表面活性剂、乳液聚合条件和其它参数的选择，沉积的聚合物可以被设计用来携带阴离子型、阳离子型、或两性的电荷，这是一个直接影响涂层性能的特征。另外，得到的胶乳聚合物可以与多种其它功能材料共混，以赋予最终的涂层材料以另外的或增强的特征。

在美国专利申请公布2005/0003163中公开的阳离子型胶乳聚合物所表现出的一个特别有用的特征是它们固有的抗微生物特征。阳离子型聚合物还可以与包含小分子生物活性化合物(更典型地与抗微生物活性相关的物质)的组合物共混，以便增强这些性能。这些抗微生物组分通常以相对小的量使用，在已经生产聚合物之后作为制剂成分加入。尽管这种混合物是有用的，但是在试图增强或控制这些组合物可能提供的抗微生物保护的程度方面仍有许多实际的问题。例如，这种组合物和方法对于为材料提供长期保护通常是不充分的，特别是其抗真菌性能。还需要增加抗微生物性能或更精细地控制抗微生物性能的方法。与引入新的抗微生物材料(也就是聚合物)有关的管理问题可能是显著的。此外，仍难以得到延长或扩展抗微生物性能的有效性的方法。

因此，所需要的是赋予胶乳聚合物以及由其制备的涂层和制品以抗微生物活性和增强其抗微生物活性的新的方法和途径。还需要的是更密切地控制这种材料的抗微生物活性的方法，包括扩展其生物活性有效性的方法。

发明内容

本发明包括用于将生物活性成分或抗微生物成分例如抗细菌剂和抗真菌剂并入到胶乳中以便可以增强和控制胶乳的抗微生物性能的新的方法和途径。本发明还涉及新型的生物活性的阳离子型聚合物胶乳材料。在一个方面中，本发明提供了在乳液聚合工艺过程中将抗微生物成分并入到胶乳中的方法。以前，在聚合过程之后已经将抗微生物剂加入到胶乳中，并且是作为用于胶乳制品或用于最终用途应用例如油漆的防腐剂以相对小的量加入的。本发明允许使用较高浓度的各种生物活性成分，包括高疏水性的生物活性成分，其可以容易地被并入到胶乳中，使得得到的胶乳粒子作为活性成分的载体起作用。用这样的方式全面地并入活性成分可以提供添加剂的实质上均匀的分布并且产生与以前制造的分散体相比优异和持续的性能。

在本发明的一个方面中，进行乳液聚合，使得生物活性剂在乳液聚合过程中被并入到聚合物中，典型地是通过将生物活性组分溶解在单体流中进行的。用这样的方式，生物活性剂可以被至少部分地包封在胶乳聚合物基质内。这种方法提供的一个优点在于能够并入或包封大量的生物活性成分，包括疏水性组分，不会使生物活性剂显著地降解。在另一个方面中，本发明还提供以具有一些固有的抗微生物性能的阳离子型胶乳为基础的可调的抗微生物系统，所述阳离子型胶乳还作为至少一种生物活性成分的载体起作用，并且任选地另外包括可以与本文中公开的胶乳共混的另一种生物活性填加剂。因此，这些胶乳可以用于多功能的目的，例如除了作为活性功能成分的载体之外还提供结合、强度、和分散性能，并且任选地构成共混的抗微生物组合物的一个组分。

在一个方面中，因为生物活性成分典型地在乳液聚合工艺过程中被并入到胶乳中，这些生物活性组分可以至少部分地被包封在胶乳聚合物基质内。在另一个方面中，生物活性组分可以实质上被包封在胶乳聚合物基质内。尽管不希望束缚于理论，但是认为通过为期望的最终用途应用递送活性成分，具有包封的生物活性成分的胶乳聚合物可以对利用这种胶乳聚合物的环境提供维持和受控的生物活性成分的暴露，从而对产品或应用提供更长和更有效的的保护。此外，因为生物活性阳离子型胶乳可以由现有的乳液聚合工艺形成，该聚合方法有利地允许制备高分子聚合物。

在另一个方面中，本文中公开的方法还提供一种可能性，即，使用调配抗微生物剂的方法的组合来调节抗微生物性能以配置抗微生物剂的可能性。例如，可以通过在乳液聚合工艺过程中将生物活性成分并入到胶乳中和将得到的胶乳制品与混合物中的相同或不同的生物活性组分组合来赋予产品以高度定制的抗微生物性能。这种方法允许根据期望的环境和性能使用聚合物、添加剂、或其二者来选择和调节抗微生物性能。