[发明专利]包含与聚氨酯-二氧化硅互穿网络共价连接的抗菌剂的抗菌组合物

说明书

本发明总体上涉及抗菌组合物、其制备和其用于涂覆表面的用途，尤其是内部应用。

涂覆应用在性能、安全性和环境依从性方面正在变得越来越苛刻。已知基于异氰酸酯和粘合剂的涂料(即包含对异氰酸酯有反应活性的氢原子的成分，在下文中称作聚氨酯涂料)可提供高的化学耐性、柔韧性、抗磨性、抗风化和抗冲击性。通过所述涂料提供保护在汽车、建筑、航海和化学领域中是尤为重要的。

聚氨酯涂料或薄膜可以例如通过以下方式制备：使含多官能的羟基或氨基基团的化合物(多元醇或多胺)和多官能的异氰酸酯(多异氰酸酯)通过异氰酸酯加成聚合进行反应。异氰酸酯基(NCO)和粘合剂的活性氢原子之间的反应通常通过催化剂促进。

一般而言，单组分(1K)和双组分(2K)涂覆材料之间是有差别的。双组分涂覆材料直至应用之前不久才混合，因此只有有限的加工时间。这种系统以组分混合后快速固化为特征。单组分系统，与之相比，具有一个长的贮存期(即经催化的树脂系统维持足以用于加工中的低粘度的时间的长度)。这点目前已实现，例如，通过封闭NCO基团。但是当所述涂料固化时，封端剂脱离。

包含多异氰酸酯和粘合剂(特别是基于多元醇或多胺的粘合剂)的双组分可固化混合物在本技术领域中是公知的，其可提供极好的性能并且在低温下固化。

在本技术领域中需要将抗菌剂用于组合物和经涂覆的表面。

已知例如可以用银或银盐涂覆医疗器械，如US-A-5395651中所述。另一个提供抗菌表面的方法是使用有机抗菌剂，如双胍，如US-A-4999210、5013306和5707366中所述。使用硅铝酸盐或包含某些金属离子的沸石是已知的，例如已知于US-A-452410和5556699中。已知在US-A-6596401中使用包含硅烷共聚物和抗菌剂的组合物，其中共聚物为至少一种多异氰酸酯、有机官能化硅烷和多元醇的反应产物。

本发明的一个目的是提供具有改善抗菌性的组合物。

本发明的另一目的是提供基于异氰酸酯从而使得涂层具有高抗菌性的可固化组合物。所述涂层还应该具有耐化学性和耐候性。相应的表面应当具有高的光学质量。所述涂层应当具有足够的阻燃性和卓越的机械性能特征。

本发明的另一目的是提供具有低VOC(挥发性有机组分)的涂料。具体地，由于任何催化剂的VOC应该是零。组合物应该不含挥发性的重金属化合物，尤其是不含挥发性有机金属化合物。用于促进固化反应的催化剂应该具有低毒性并且应该对水解更不敏感。

而且，对于涂料组合物，尤其是清漆或面漆组合物，要求涂层具有高度的抗划伤性以保护作为一个整体的涂层系统的外观。

本发明提供了这样一种涂料组合物，其具有改善的抗菌性。本文中提供的组合物还提供在低温下的卓越性能特征并具有延长的贮存期。

本发明的组合物可通过以下方式获得：

在第一步中使

至少一种多异氰酸酯A与

至少一种具有至少两个异氰酸酯反应性基团的粘合剂组分B和

至少一种异氰酸酯反应性烷氧基硅烷C反应从而得到包含甲硅烷氧基基团的聚氨酯并且

随后在第二步中在具有甲硅烷氧基部分的抗菌剂Z存在下使所述聚氨酯中的甲硅烷氧基基团水解，并使水解的甲硅烷氧基团基团缩合，从而形成共价连接至聚氨酯和抗菌剂Z中剩余部分的二氧化硅网络。

在一个优选的实施方案中，本发明的组合物可通过使每1.1摩尔化合物A与以下物质反应得到：

最高达1.0摩尔、尤其是0.1到0.9摩尔化合物B，

最高达1.0摩尔、尤其是0.1到0.9摩尔化合物C。

在另外的实施方案中组分B和C的结合量是与组分A等摩尔的。

在另外的实施方案中，然后将通过以上方法生成的聚氨酯与不同重量百分比的组分Z结合。组分Z在一个优选的实施方案中可在相对于总PU含量的1到10重量％范围内变化。

使本发明化合物发生的反应可以很多变形方案实施。在一个实施方案中多异氰酸酯A与异氰酸酯反应性组分B和C同时反应。

在另一个实施方案中，使一种或多种多元醇与过量的二异氰酸酯反应以形成异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物。这种预聚物的形成可以通过使用过量的多异氰酸酯促进。换言之，存在于反应混合物中的异氰酸酯官能团的数目大于存在于反应混合物中的醇官能团的数目。优选地，异氰酸酯官能团与醇或其他异氰酸酯反应性官能团的比率是1.1∶1到2∶1。更优选地，异氰酸酯官能团与醇官能团的比率是1.5∶1到2∶1、最优选地是1.6到1.8。