CN101562974A - 季铵化合物在新和/或现有建筑中防止霉菌、霉及真菌的用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及季铵化合物在新的和/或现有的建筑中防止微生物生长例如霉菌、真菌以及霉方面的用途。

Description

季铵化合物在新和/或现有建筑中防止霉菌、霉及真菌的用途

技术领域

本发明涉及季铵组合物在新的和/或现有的建筑中防止不希望的微生物生长例如霉菌、真菌以及霉方面的用途。

背景技术

在许多场合已经介绍和讨论了某些霉菌、霉和/或真菌对许多个体的健康有害，在建筑业中处理这样的有机体的问题是持续的难题。例如，某些建筑以及在建筑内的特定区域使它们自身更容易促进或便于真菌、霉菌和/或霉的生长，例如地下室、供电线或水管等通过的细水空隙(crawl spaces)等。此外，取决于建筑的具体类型，以及该建筑所处的具体地理区域，这些建筑可以为微生物生长提供适合的环境。例如，通风不足和/或暴露于湿气的空间可能有助于微生物的生长，在有些情况下在新建筑中，一些空间经常直到该建筑的最后阶段才通风，使霉菌以不能接受的水平生长和繁殖，并且霉菌可以迅速地蔓延到该建筑的其它区域。此外，随着最近在南路易斯安那州的飓风，霉菌、真菌和霉处理的问题对被淹没的住宅、建筑物等变得更重要。用于大部分这些情况的方案已被用于控制或除去微生物的补救技术。

然而，有益的是，防止这些微生物有机体的生长从而消除或最小化用于补救的需要。通常，通过采用经抗微生物剂产品预处理的建筑材料实现防止微生物的生长。虽然该技术是有效的，但它一般不是延续建筑或结构使用寿命的方案，并且因为处理建筑材料，该技术一般更昂贵。例如，在新住宅的建筑中采用经加压处理或其它处理的木材成本过高。此外，许多处理涉及使用重金属例如铜、砷等，对于接触它们的那些人可能引起健康问题。

因此，建筑业以及住宅/建筑自身具有用于处理新的和或现有的建筑的预防手段以防止和/或抑制不希望的微生物有机体生长是有益的。

发明内容

季铵化合物或简称为“季铵(quats)”的化合物在许多工业应用中得到运用。季铵被泛泛地定义为通常具有式R₁R₂R₃R₄-N⁺Y^-的一组化合物，其中基团可以相同或不同或者是环的一部分，并且Y是抗衡阴离子。一般地，基团之一是长链烷基基团，然而并非总是如此。在大多数工业应用中，这些季铵分子与抗衡离子(阴离子)络合提供“活性”分子。

本申请的发明人发现使用或施加至少一种，有时仅一种，有时超过一种季铵化合物能够提供对微生物有机体的有效的、非氧化的预防措施，其中所述超过一种季铵化合物期望为具有相同或不同抗衡阴离子的季铵化合物；或者使用或施加包括至少一种，有时仅一种，有时超过一种季铵化合物的预防溶液能够提供对微生物有机体的有效的、非氧化的预防措施，其中所述超过一种季铵化合物期望为具有相同或不同抗衡阴离子的季铵化合物。在一些实施方式中，施加至少一种季铵化合物或预防溶液还可以赋予一种或更多制品一定的阻燃性能。在一些实施方式中，当预防溶液中的季铵化合物或其他化合物具有作为其抗衡阴离子的硼酸根时，如下所述，施加所述至少一种季铵化合物或所述预防溶液还可以赋予一种或更多制品一定的白蚁驱除性能。在该实施方式中，被施加所述至少一种季铵化合物或所述预防溶液的所述一种或更多制品显然易受白蚁危害，即纤维质基材例如木材、棉花、纸或基于蔗渣的建筑产品。这些产品的非限制性例子包括吊顶板材(ceiling tiles)、木家具、墙板等。就驱除白蚁而言，意味着白蚁不以经季铵处理的纤维质基材为食，本质上具有同类相食的行为或寻找不同的食物来源，如果一种可得到，不再以经季铵处理的纤维质材料作为食物来源。

因而，在一个实施方式中，本发明涉及用于防止和/或抑制微生物有机体生长的方法。该方法包括向一种或多种制品施加具有下式的季铵化合物：

其中Y选自H₂BO₃ ^-；HBO₃ ^-2；BO₃ ^-3；B₄O₇ ^-2；HB₄O₇ ^-；B₃O₅ ^-；B₅O₈ ^-2；BO₂ ^-；PO₄ ^-3，HPO₄ ^-2，H₂PO₄ ^-，P₂O₇ ^-4，P₃O₁₀ ^-5，PO₃ ^-；CO₃ ^-2；HCO₃ ^-；[CO₂ ^-]_nR₅以及它们的组合；R₁，R₂，R₃和R₄独立地选自i)被取代或未被取代的烷基基团，或者ii)被取代或未被取代的烯基基团，其中如果i)或ii)被取代，它们具有一种或多种选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团的取代基团；并且取决于Y的选择，m是1、2、3、4或5；以及

其中所述一种或多种制品存在于能够便于或促进至少一种微生物生长的环境中。

在一些实施方式中，对所述一种或多种制品施加包括至少一种季铵化合物的预防溶液。

具体实施方式

″微生物的(microbial)″、″微生物(microbe)″和″微生物有机体(microbialorganism)″在本文中可以被互换地使用，并且在本文中按最广泛的含义使用，意味着包括下列中的一种或多种：霉菌、霉、真菌等。在一些实施方式中，微生物被认为是一种或多种制品的污染物。

因而，就存在于能够便于或促进至少一种微生物生长的环境中而言，意味着便于或促进一种或多种的霉菌、霉、真菌等生长的环境。在一些实施方式中，这些环境通常是潮湿或湿润的环境，其中相对湿度能够达到60％以上和/或其中通风差，有助于潮湿或湿润的环境。在一些实施方式中，环境是暖和的，例如，55°F(平均温度)以上。

此外，如本文所用的“建筑”也按其最广泛的含义使用，意味着包括住宅、办公室和/或其它商业建筑、储藏单元或建筑、公寓住宅、移动房屋、旅行拖车、独立车库、帐篷等。

如本文所用的“建筑材料”也按其最广泛的含义使用，意味着包括微生物有机体能够在其上生长的用于住宅或建筑的任何材料。因而，如本文所用的“建筑材料”意味着包括木材、棉花、纸板、箱纸板、其它类似的纸制品、复合部件等。

制品

在一些实施方式中，被施加所述季铵化合物或所述预防溶液的一种或多种制品是建筑材料。在一些实施方式中，所述制品可以是下列中任一种：i)石膏板；ii)吊顶板材或其它由天然或合成材料制成的天花板材料；iii)木屑板或其它类似的用于建筑的建造中的复合材料，即纤维板、压制板等；iv)合成木材，即由树脂材料模制的合成门，合成模制品等；v)地毯；vii)用在地毯下的衬垫；viii)由天然或合成材料制成的绝缘体；ix)木材；x)混凝土或其它类似的多孔材料；xi)素烧板如地板或墙面砖；xii)用于建筑的建造中的合成材料，即人造大理石、石料、树脂如玻璃纤维等；xiii)砖；以及ix)它们的任何组合。

在一些实施方式中，所述制品选自下列中的一种或多种：帘、床单、家具(沙发、椅子、桌子、床等)等。

季铵化合物

如本文所用的术语“季铵化合物”和“季铵”指的是具有通式R₁R₂R₃R₄-N⁺Y^-的化合物，其中基团可以相同、不同或者是环的一部分，并且Y是抗衡阴离子。所述有机基团可以是直链或支链、被取代的或未被取代的烷基或烯基(不饱和的烷基)基团或其混合物。术语“季铵化合物”或“季铵”还试图包括这样的化合物：其中季铵的四个有机基团之一可以是与第二季铵共有的基团。

用于本发明的季铵化合物可以具有下列通式：

其中Y是抗衡阴离子，并且取决于Y的选择，m是1，2，3，4或5。

用于本发明的季铵化合物的抗衡阴离子Y可以选自硼酸根阴离子、磷酸根阴离子、碳酸根阴离子(CO₃ ^-2)、碳酸氢根阴离子(HCO₃ ^-)和羧酸根阴离子([CO₂ ^-]_nR₅)。因而，在一些实施方式中，Y是硼酸根阴离子，或者磷酸根阴离子，或者碳酸氢根阴离子，或者碳酸根阴离子或羧酸根阴离子。在有两种季铵化合物的情况下，优选季铵之一的抗衡阴离子是碳酸氢根阴离子和/或碳酸根阴离子，或者磷酸根阴离子或者羧酸根阴离子，并且另一季铵化合物的抗衡阴离子是硼酸根阴离子。

适用于本文的硼酸根阴离子包括硼酸二氢根阴离子H₂BO₃ ^-；硼酸氢根阴离子HBO₃ ^-2；硼酸根阴离子BO₃ ^-3；四硼酸根阴离子B₄O₇ ^-2；四硼酸氢根阴离子HB₄O₇ ^-；B₃O₅ ^-；五硼酸根B₅O₈ ^-2；以及BO₂ ^-。因而，Y适合地选自H₂BO₃ ^-；HBO₃ ^-2；BO₃ ^-3；B₄O₇ ^-2；HB₄O₇ ^-；B₃O₅ ^-；B₅O₈ ^-2；和BO₂ ^-。如果Y是硼酸根阴离子，则优选Y是BO₃ ^-3，且m为3。

适用于本文的磷酸根阴离子包括磷酸根阴离子PO₄ ^-3；磷酸氢根阴离子HPO₄ ^-2；磷酸二氢根阴离子H₂PO₄ ^-；二磷酸根阴离子P₂O₇ ^-4和三磷酸根阴离子P₃O₁₀ ^-5。因而，Y适合地选自PO₄ ^-3、HPO₄ ^-2、H₂PO₄ ^-、P₂O₇ ^-4、P₃O₁₀ ^-5和PO₃ ^-。如果Y是磷酸根阴离子，则优选Y是PO₄ ^-3，以及m为3。

适用于本文的羧酸根阴离子具有通式[CO₂ ^-]_nR₅，其中n等于或大于1的整数，并且R₅选自包含在从1到25个范围内的碳原子的被取代的、未被取代的、饱和的或不饱和的烷基基团。在一些优选的实施方式中，R₅包含在从约10到约20个范围内的碳原子，在一些实施方式中，在从10到12个范围内的碳原子，在其它实施方式中，在从12到14个范围内的碳原子，在其它实施方式中，在从12到14个范围内的碳原子，在其它实施方式中，在从14到16个范围内的碳原子，以及还在其它实施方式中，在从16到18个范围内的碳原子。

在一些实施方式中，用于本发明的季铵是不含金属偶联剂的。就不含金属偶联剂而言，意味着所述季铵不含金属如铜、汞、铅、镉、六价铬、砷、锑或锌。这些金属常使用它们的杀生物性能。然而，这些以及其它“重”金属引起某些环境影响，因而，不使用这些重金属补救制品是有益的。

用于本发明的季铵的四个碳链即R₁，R₂，R₃和R₄独立地选自i)被取代或未被取代的烷基基团，或者ii)被取代或未被取代的链烯基基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苯甲基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团的一种或多种取代基团。适用于季铵的烷基和烯基基团是包含在从1到20个范围内的碳原子的那些基团。在优选的实施方式中，R₁和R₂独立地选自具有在从1到3个范围内的碳原子的烷基基团，并且R₃和R₄独立地选自含有在从6到20个范围内的碳原子的选自i)被取代或未被取代的烷基基团或者ii)被取代或未被取代的烯基基团的基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苯甲基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团的一种或多种取代基团；并且m是1、2或3。在更优选的实施方式中，R₁和R₂是甲基基团，并且R₃和R₄独立地选自含有在从8到14个范围内的碳原子的未被取代的烷基基团。在一个实施方式中，R₃或R₄之一是含有在从8到10个范围内的碳原子的未被取代的烷基基团，并且R₃或R₄之一是含有在从12到14个范围内的碳原子的未被取代的烷基基团。

在本发明的其它实施方式中，四个碳链即R₁，R₂，R₃和R₄中的至少一个，有时仅一个并且在其它实施方式中仅两个，选自i)包含从13到16个，有时14到16个，更有时14个碳原子的被取代或未被取代的烷基基团，或者ii)包含从13到16个，有时14到16个，有时14个碳原子的被取代或未被取代的烯基基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苯甲基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团的一种或多种取代基团。这些碳链可以是饱和的或不饱和的，优选未被取代。在这些实施方式中，特别优选选择包含从13到16个，有时14到16个，有时14个碳原子的不饱和的被取代或未被取代的优选未被取代的烷基基团。在这些实施方式中，R₁，R₂，R₃和R₄的至少两个、在一些实施方式中仅两个、以及在其它实施方式中三个独立地选自具有从1到4个、有时1到3个、在一些实施方式中2到4个碳原子的烷基基团。在这些实施方式中，还期望R₁，R₂，R₃和R₄之一选自i)被取代或未被取代的烷基基团或者ii)被取代或未被取代的烯基基团，其中如果i)或ii)是被取代的，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苯甲基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团的一种或多种取代基团。烷基和烯基基团是包含从1到20个碳原子的那些基团。在优选的实施方式中，R₁，R₂，R₃和R₄之一选自包含6到20个碳原子的选自i)被取代或未被取代的烷基基团或者ii)被取代或未被取代的烯基基团的基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苯甲基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团的一种或多种取代基团；并且m是1、2、3、4或5，有时1、2或3。在一些实施方式中，它选自包含从8到14个碳原子的未被取代的烷基基团。在其它实施方式中，它选自包含从8到10个碳原子的未被取代的烷基基团，以及在其它实施方式中，它选自包含从12到14个碳原子的未被取代的烷基基团。

在本发明的一些实施方式中，优选所述四个碳链中的两个独立地选自具有从1到4个，有时1到3个，在一些实施方式中2到4个碳原子的烷基基团，以及所述四个碳链中的两个独立地选自包含6到20个碳原子的选自i)被取代或未被取代的烷基基团或者ii)被取代或未被取代的烯基基团的基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团的一种或多种取代基团；以及m是1、2、3、4或5，有时1、2或3，其中期望如上所述的范围，并且独立地选自包含6到20个碳原子的基团的所述四个碳链中的两个含有不同数量的碳原子。还在其它实施方式中，R₁，R₂，R₃和R₄全部独立地选自具有在从1到3个范围内的碳原子的烷基基团，有时甲基基团。

在另一个实施方式中，m是2，并且季铵的四个有机基团之一可以是与第二季铵共有的基团。应注意，虽然在该实施方式中，R₄显示为共有基团，但该共有基团可以是R₁，R₂，R₃或R₄中的任意基团。在该实施方式中，用于本发明实践的季铵化合物具有下列通式：

在该实施方式中，R₁，R₂，R₃，R₄如上所述，包括优选实施方式，Y选自上述那些具有-2离子电荷的阴离子，在一些实施方式中是具有-2离子电荷的硼酸根阴离子，在一些实施方式中是HBO₃ ^-2。

在另一个实施方式中，当m为2并且季铵的四个有机基团之一可以是与第二季铵共有的基团时，用于本发明的季铵化合物具有通式：

在该实施方式中，R₁，R₂，R₃，R₄如上所述，包括优选实施方式，每个Y独立地选自上述那些具有-1离子电荷的阴离子，在一些实施方式中选自具有-1离子电荷的硼酸根阴离子，在其它实施方式中每个Y是H2_BO₃ ^-。应注意，虽然在该实施方式中R₄显示为共有基团，但共有基团可以是R₁，R₂，R₃或R₄中任意基团。

在另一个实施方式中，m是3，并且季铵的四个有机基团之一是与第二季铵“共有”的基团。在该实施方式中，用于本发明涂层配方的季铵化合物可以具有通式：

在该实施方式中，R₁，R₂，R₃和R₄如本文所述，包括优选实施方式，并且一个Y独立地选自具有-2离子电荷的上述抗衡阴离子，并且另一个Y选自具有-1离子电荷的那些抗衡阴离子。在一些实施方式中，一个Y选自H₂BO₃ ^-；HB₄O₇ ^-；B₃O₅ ^-；和BO₂ ^-，另一个Y选自HBO₃ ^-2；B₄O₇ ^-2和B₅O₈ ^-2。应注意，虽然在该实施方式中R₄显示为共有基团，但共有基团可以是R₁，R₂，R₃或R₄中任意基团。

在另一个实施方式中，当m为3并且季铵的四个有机基团之一可以是与第二季铵共有的基团时，用于本发明的季铵化合物具有通式：

在该实施方式中，R₁，R₂，R₃和R₄如上所述，包括优选实施方式，并且每个Y独立地选自那些具有-1净离子电荷的阴离子。在一些实施方式中，每个Y独立地选自H₂BO₃ ^-；HB₄O₇ ^-；B₃O₅ ^-。应注意，虽然在该实施方式中R₄显示为共有基团，但共有基团可以是R₁，R₂，R₃或R₄中任意基团。

在一些实施方式中，m为3，并且Y是BO₃ ^-3。在这些实施方式中，用于本发明的季铵化合物具有通式：

在该实施方式中，R₁，R₂，R₃或R₄如上所述，包括优选实施方式。应注意，虽然在该实施方式中R₄和R₂显示为共有基团，但共有基团可以独立地是R₁，R₂，R₃或R₄中的任意基团或其任意组合。例如，R₄和R₁可以是共有基团，R₁和R₃可以是共有基团等。此外，3个氮原子全部能够共有相同的独立地选自R₁，R₂，R₃或R₄的基团。

可以用本领域已知的任何方法制备本发明的季铵，示例性的方法包括在共同拥有的共同未决申请PCT US2005/010162和US 60/730,821中所述的那些方法，通过引用将它们全部引入本文。

含季铵化合物的预防溶液

虽然一种或多种季铵可以被直接施加到一种或多种制品，但优选将含有季铵化合物的预防溶液，更优选将含有季铵化合物的水性预防溶液施加到一种或多种制品。

用于生产季铵的工艺例如在共同拥有共同未决国际专利申请PCTUS2005/010162和美国专利申请US 60/730,821中所述的那些工艺，一般在水溶液中生产季铵。如本文所述该水溶液一般包括水、至少一种极性有机助溶剂以及一种或多种季铵。存在于这些水溶液中的极性有机助溶剂一般具有与水的部分相容性，因为水一般是该水溶液的成分。极性有机助溶剂一般选自几类化合物，例如：醇类，如甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、丁醇、异丁醇、C₁～C₆醇类、C₁～C₄醇类等，甲醇是优选的例子；多醇类，如乙二醇、丙二醇等；酯类，如乙酸乙酯、乙酸丙酯、甲酸酯等；醚类，如甲基叔丁基醚、二氧杂环己环、甘醇二甲醚等；以及含羰基的溶剂，如丙酮、乙醛等。应注意，在一些实施方式中，仅采用一种极性有机助溶剂，在其它实施方式中，采用超过一种，有时两种极性有机助溶剂，或者在其它实施方式中，采用超过两种极性有机助溶剂。

通常这些水溶液的极性有机助溶剂与水的比例(助溶剂重量∶水重量，基于水和极性有机助溶剂的组合)在从约10∶90直到约99∶1范围内，并根据R₁，R₂，R₃和R₄的选择选取极性有机助溶剂和水的精确量。通常，按重量计并基于相同的基准，优选助溶剂∶水的比例在从约50∶50到约99∶1的范围内，更优选约60∶40到约99∶1，甚至更优选约70∶30到约98∶2，并且还更优选约80∶20到约95∶5。

通常发现优选将具有较高助溶剂与水之比的水溶液用于含非常疏水的烷基取代基团的季铵，例如双尾或孪尾季铵，其中烷基基团是C₁₀～C₂₀，而具有低的助溶剂与水之比的水溶液优选用于具有较低疏水性烷基取代基团的硼-季铵，例如(C₂～C₆)烷基三甲基铵盐。

该水溶液可以包含作为极性有机助溶剂的醇，因而该水溶液包括醇和水的混合物。在该实施方式中，一般优选按重量计基于与上面相同的基准，该水溶液包括按照从约10∶90到约99∶1重量比的C₁～C₆醇和水的混合物。甚至更优选的是包括按照从约50∶50到约99∶1、重量比的C₁～C₄醇和水的混合物的水溶液，更优选约60∶40到约99∶1，甚至更优选约70∶30到约98∶2，并且还更优选约80∶20到约95∶5，均按重量计并基于相同的基准。用于生产一种或多种季铵的优选的水溶液是甲醇和水按约85∶15的重量比的混合物，基于该水和该醇。

应了解所述水溶液均包括水、至少一种极性有机助溶剂和一种或多种季铵。然而，当描述上述水溶液中水和极性有机助溶剂的量时，这些比例基于极性有机助溶剂和水的量。因而，当考虑这些成分和季铵在溶液中的量时，该混合物是包括至少三个主要成分-水，极性有机助溶剂和，一种或多种季铵“盐”的三元组成。因而，该水溶液的成分的比例可以基于水溶液表示为季铵重量∶极性有机助溶剂重量∶水重量的比例。举例来说，向包括按重量计85∶15的甲醇∶水的混合物中添加25重量％季铵盐后形成的水溶液将具有基于水溶液按重量计25∶64∶11的季铵盐∶甲醇∶水的三元组成。

因为经济和/或工艺因素，这些水溶液通常基于该水溶液具有从约1到约50重量％季铵的季铵浓度。如果基于水溶液，水溶液的季铵浓度在从约1到约10重量％的范围内，那么该水溶液能够按原样被用于基材，但可获得的这些水溶液通常基于水溶液仅具有在从约10到约30重量％范围内的季铵浓度，更一般地这些水溶液具有基于相同的基准在从约20到约30重量％的范围内的季铵。本发明人发现对于为要施加的一种或多种制品提供希望的特性，这么高的季铵浓度是不必要的，低得多的范围是有效且较低成本的。因而，在本发明的实践中，可以向水溶液中添加稀释剂形成预防溶液，该预防溶液显然包括稀释剂和与该水溶液相同的成分，具有从约1到约10重量％范围内的季铵浓度，在一些实施方式中，季铵浓度在从约2到约8重量％的范围内，以及在一些实施方式中季铵浓度在约4到约6重量％的范围内，均基于该预防溶液。适用于本文的稀释剂可以选自如上所述极性有机助溶剂、水及其混合物。在一些实施方式中，稀释剂是水。

替代的实施方式

在一些实施方式中，可以采用一种，在一些实施方式可以采用超过一种具有下面结构的季铵化合物：

其中R₁，R₂，R₃，Y和m如上所述，R′是具有1～10个碳原子的烃基团，在一些实施方式中碳原子在从1到5个的范围内，在一些实施方式中碳原子在从1到3个的范围内，并且R″和R′″独立地选自i)被取代或未被取代的烷基基团或者ii)被取代或未被取代的烯基基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苯甲基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团的一种或多种取代基团。在一些实施方式中，R″和R′″选自具有在从1～20个范围内的碳原子的未被取代的烷基基团，在一些实施方式中碳原子在从1到15个的范围内，以及在其它实施方式中碳原子在从6到14个的范围内。

在另一个实施方式中，第一和第二季铵化合物用于本发明的实践。第一季铵化合物可以具有上述式中的任意式，但在一些实施方式中第一季铵化合物以下式为特征：

其中该第一季铵组合物不含金属偶联剂，m如上所述，Y选自硼酸根，如上所述包括优选的实施方式。在此实施方式中第一季铵化合物的四个碳基团即R₁，R₂，R₃和R₄选自上述那些基团，包括优选的实施方式。

在该实施方式中，第二季铵化合物可以具有包括优选实施方式的上述式中的任意式，但优选第二季铵化合物以下式为特征：

其中该第二季铵组合物不含金属偶联剂，m如上所述，Y选自除硼酸根以外的抗衡阴离子，在一些实施方式中Y选自碳酸根和/或碳酸氢根。在此实施方式中，第一季铵化合物的四个碳基团即R₁，R₂，R₃和R₄选自上述那些基团，包括优选的实施方式。

当第二季铵化合物的Y是碳酸氢根或碳酸根时，存在具有与第二季铵化合物相同的通式的第三季铵化合物，这在本发明的范围内。在该实施方式中，第三季铵化合物不含金属偶联剂，该第三季铵化合物的四个碳基团即R₁，R₂，R₃和R₄选自上述那些基团。在该实施方式中，该第三季铵化合物的Y抗衡阴离子是碳酸氢根或碳酸根，但与第二季铵化合物不同。例如，如果第二季铵化合物的Y是碳酸根，那么第三季铵化合物的Y是碳酸氢根，反之亦然。

施加制品

可以在建筑的建造中的任何阶段将至少一种季铵化合物、水溶液或预防溶液施加到一种或多种制品，在一些实施方式中是水溶液，在其它实施方式中是预防溶液。例如，可以将它们施加到完工的混凝土板，施加到适当就位的壁柱、适当就位的吊顶龙骨、挂好的石片、适当就位的吊顶板材等。在一些实施方式中，在建筑物竣工后将预防溶液施加到制品上。在其它实施方式中，在壁柱和/或水泥和/或吊顶龙骨和/或木屋顶材料被其它材料即屋顶木瓦(roofingshingles)等覆盖之前，将预防或水溶液施加其上。在这个以及其它实施方式中，还可以将预防或水溶液施加到其它制品如石片(sheet rock)或墙板如面板、砖等。同样期望含不同季铵的预防或水溶液可用于获得希望的结果。

将至少一种季铵化合物、水溶液或预防溶液施加到一种或多种制品的方法对本发明不是关键的。适合的施加方法的非限制性例子包括涂、浸、渗、刷、喷等。因为大多数施加的特性，在一些实施方式中通过喷涂施加季铵化合物，在一些实施方式中采用加压喷雾装置如压力清洗器或加压喷雾系统例如手工抽吸加压的园艺喷雾器。

以上描述指向本发明的几个实施方式。本领域技术人员将认识到可以设计同样有效的其它实施方式用于贯彻本发明的精神。还应注意本发明的优选实施方式预计了本文讨论的所有范围包括从任何较低量到任何较高量的范围。

Claims (38)

1.一种用于防止和/或抑制微生物有机体生长的方法，包括向一种或多种制品施加至少一种具有下式的季铵化合物：

其中Y选自H₂BO₃ ^-，HBO₃ ^-2，BO₃ ^-3，B₄O₇ ^-2，HB₄O₇ ^-，B₃O₅ ^-，B₅O₈ ^-2，BO₂ ^-，PO₄ ^-3，HPO₄ ^-2，H₂PO₄ ^-，P₂O₇ ^-4，P₃O₁₀ ^-5，PO₃ ^-，CO₃ ^-2，HCO₃ ^-，[CO₂ ^-]_nR₅以及它们的组合；R₁，R₂，R₃和R₄独立地选自i)被取代或未被取代的烷基基团，或者ii)被取代或未被取代的烯基基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团中的一种或多种取代基团；并且取决于Y的选择，m是1、2、3、4或5；以及

其中所述一种或多种制品存在于能够便于或促进至少一种微生物生长的环境中，并且所述至少一种微生物选自一种或多种霉菌、霉、真菌等。

2.根据权利要求1的方法，其中所述一种或多种制品是下列中任一种：i)石膏板，ii)吊顶板材或其它由天然或合成材料制成的天花板材料，iii)木屑板或其它类似的用于建筑的建造中的复合材料，iv)合成木材，v)地毯，vii)用在地毯下的衬垫，viii)由天然或合成材料制成的绝缘体，ix)木材，x)混凝土或其它类似的多孔材料，xi)素烧板如地板或墙面砖，xii)用于建筑的建造中的合成材料，xiii)砖，xiv)帘，xv)床单，xvi)家具，xvii)墙板以及xviii)它们的任何组合。

3.根据权利要求2的方法，其中通过施加包含基于水溶液或补救溶液在约1到约10重量％范围内的所述季铵化合物的水溶液或预防溶液，向所述一种或多种制品施加所述季铵化合物，其中所述水溶液或预防溶液不含金属偶联剂。

4.根据权利要求3的方法，其中通过选自涂、浸、渗、刷和喷等中的方法向所述一种或多种制品施加所述季铵化合物。

5.根据权利要求4的方法，其中R₁和R₂独立地选自具有1到3个碳原子的烷基基团，以及R₃和R₄独立地选自含6到20个碳原子的选自i)被取代或未被取代的烷基基团或者ii)被取代或未被取代的烯基基团中的基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团中的一种或多种取代基团。

6.根据权利要求3的方法，其中R₁和R₂是甲基基团，以及R₃和R₄独立地选自含从8到16个碳原子的未被取代的烷基基团。

7.根据权利要求6的方法，其中R₃基团含有的碳原子与R₄基团含有的碳原子的碳数不同。

8.根据权利要求1的方法，其中R₃或R₄中的一个是含从8到10个碳原子的未被取代的烷基基团，并且R₃或R₄中的一个是含从12到16个碳原子的未被取代的烷基基团。

9.根据权利要求5的方法，其中R₃或R₄中的一个是含从8到10个碳原子的未被取代的烷基基团，并且R₃或R₄中的一个是含从12到14个碳原子的未被取代的烷基基团。

10.根据权利要求1的方法，其中Y是BO₃ ^-3，以及m为3。

11.根据权利要求1的方法，其中R₁，R₂，R₃和R₄中的至少一个是共有基团。

12.根据权利要求11的方法，其中：

a)i)m为2，以及ii)Y选自HBO₃ ^-2；B₄O₇ ^-2和B₅O₈ ^-2；或

b)i)m为3，ii)所述季铵化合物包含2个共有阴离子Y，以及iii)共有阴离子之一选自H₂BO₃ ^-，HB₄O₇ ^-，B₃O₅ ^-和BO₂ ^-，并且另一个共有阴离子选自HBO₃ ^-2，B₄O₇ ^-2和B₅O₈ ^-2；或

c)i)m为3，以及ii)所述季铵化合物包含3个共有阴离子Y，每个Y独立地选自H₂BO₃ ^-，HB₄O₇ ^-，B₃O₅ ^-和BO₂ ^-。

13.根据权利要求5的方法，其中所述至少一种季铵化合物具有下式：

其中Y选自H₂BO₃ ^-，HBO₃ ^-2，BO₃ ^-3，B₄O₇ ^-2，HB₄O₇ ^-，B₃O₅ ^-，B₅O₈ ^-2，BO₂ ^-，PO₄ ^-3，HPO₄ ^-2，H₂PO₄ ^-，P₂O₇ ^-4，P₃O₁₀ ^-5，PO₃ ^-，CO₃ ^-2，HCO₃ ^-，[CO₂ ^-]_nR₅以及它们的组合，R₁，R₂，R₃和R₄独立地选自i)被取代或未被取代的烷基基团，或者ii)被取代或未被取代的烯基基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团中的一种或多种取代基团；并且取决于Y的选择，m是1，2，3，4或5；R′是具有1～10个碳原子的烃基基团；以及R″和R″′独立地选自i)被取代或未被取代的烷基基团，或者ii)被取代或未被取代的烯基基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团中的一种或多种取代基团。

14.根据权利要求5的方法，其中向所述一种或多种制品施加第一、第二以及任选的第三季铵化合物，其中：

a)所述第一季铵化合物以下式为特征：

其中Y选自H₂BO₃ ^-，HBO₃ ^-2，BO₃ ^-3，B₄O₇ ^-2，HB₄O₇ ^-，B₃O₅ ^-，B₅O₈ ^-2和BO₂ ^-；R₁，R₂，R₃和R₄独立地选自i)被取代或未被取代的烷基基团，或者ii)被取代或未被取代的烯基基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团中的一种或多种取代基团；并且取决于Y的选择，m是1，2，3，4或5；以及

b)所述第二季铵化合物以下式为特征：

其中Y选自PO₄ ^-3，HPO₄ ^-2，H₂PO₄ ^-，P₂O₇ ^-4，P₃O₁₀ ^-5，PO₃ ^-，CO₃ ^-2，HCO₃ ^-，[CO₂ ^-]_nR₅以及它们的组合；R₁，R₂，R₃和R₄独立地选自i)被取代或未被取代的烷基基团，或者ii)被取代或未被取代的烯基基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团中的一种或多种取代基团；并且取决于Y的选择，m是1，2，3，4或5。

15.根据权利要求14的方法，其中所述第一和第二季铵化合物的每个R₁和R₂独立地选自具有1到3个范围内的碳原子的烷基基团，并且所述第一和第二季铵化合物的每个R₃和R₄独立地选自含6到20个碳原子的选自i)被取代或未被取代的烷基基团或者ii)被取代或未被取代的烯基基团中的基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团中的一种或多种取代基团。

16.根据权利要求15的方法，其中所述第一季铵化合物的R₃具有不同于所述第一季铵化合物的R₄的碳数量，和/或所述第二季铵化合物的R₃具有不同于所述第二季铵化合物的R₄的碳数量。

17.根据权利要求1、11、13或14中任一项的方法，所述一种或多种制品是纤维质制品，并且施加所述至少一种季铵化合物赋予所述一种或多种制品白蚁驱除和/或阻燃性能。

18.根据权利要求1、11、13或14中任一项的方法，其中所述一种或多种制品被用于或用在建筑的建造中，并且在所述建筑的建造中的任何阶段向所述一种或多种制品施加所述至少一种季铵化合物。

19.根据权利要求18的方法，其中所述一种或多种制品是现有建筑的一部分或者存在于现有建筑中。

20.根据权利要求14的方法，其中所述任选的第三季铵化合物与所述第一和第二季铵化合物一起被施加到所述一种或多种制品；所述第二季铵化合物的抗衡阴离子Y是CO₃ ^-2；并且第三季铵化合物以下式为特征：

其中Y选自HCO₃ ^-；R₁，R₂，R₃和R₄独立地选自i)被取代的或未被取代的烷基基团或者ii)被取代的或未被取代的烯基基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团中的一种或多种取代基团；以及m为1。

21.根据权利要求20的方法，其中所述第三季铵化合物的R₃具有不同于所述第三季铵化合物的R₄的碳数量。

22.根据权利要求20的方法，其中所述一种或多种制品是纤维质制品，并且施加所述至少一种季铵化合物赋予所述一种或多种制品白蚁驱除和/或阻燃性能。

23.根据权利要求20的方法，其中在所述建筑的建造中的任何阶段向所述一种或多种制品施加所述至少一种季铵化合物。

24.一种方法，包括通过向一种或多种制品施加至少一种具有下式的季铵化合物防止和/或抑制微生物有机体的生长：

a)Y选自H₂BO₃ ^-，HBO₃ ^-2，BO₃ ^-3，B₄O₇ ^-2，HB₄O₇ ^-，B₃O₅ ^-，B₅O₈ ^-2，BO₂ ^-以及它们的组合；R₁和R₂独立地选自具有1到3个范围内的碳原子的烷基基团，R₃和R₄独立地选自含有6到20个碳原子的选自i)被取代或未被取代的烷基基团，或者ii)被取代或未被取代的烯基基团中的基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团中的一种或多种取代基团；并且取决于Y的选择，m是1、2或3；

b)所述一种或多种制品包括选自一种或多种霉菌、霉、真菌等的至少一种微生物；

c)通过施加包含基于水溶液或补救液约1到约10重量％范围内的所述季铵化合物的水溶液或预防溶液，向所述一种或多种制品施加所述一种或多种季铵化合物，其中所述水溶液或预防溶液不含金属偶联剂，并通过选自涂、浸、渗、刷、喷等的方法向所述一种或多种制品施加所述水溶液或预防溶液；以及

d)所述一种或多种制品是下列中任一种：i)石膏板；ii)吊顶板材或其它由天然或合成材料制成的天花板材料；iii)木屑板或其它类似的用于建筑的建造中的复合材料；iv)合成木材；v)地毯；vii)用在地毯下的衬垫；viii)由天然或合成材料制成的绝缘体；ix)木材；x)混凝土或其它类似的多孔材料；xi)素烧板如地板或墙面砖；xii)用于建筑的建造中的合成材料；xiii)砖；xiv)帘，xv)床单，xvi)家具，xvii)墙板以及xviii)它们的任何组合。

25.根据权利要求24的方法，其中R₃基团含有的碳原子与R₄基团含有的碳原子的碳数不同。

26.根据权利要求24的方法，其中R₁和R₂是甲基基团，以及R₃和R₄独立地选自含8到16个碳原子的未被取代的烷基基团。

27.根据权利要求24的方法，其中R₃或R₄的一个是含8到10个碳原子的未被取代的烷基基团，并且R₃或R₄中的一个是含12到16个碳原子的未被取代的烷基基团。

28.根据权利要求24的方法，其中R₃或R₄的一个是含8到10个碳原子的未被取代的烷基基团，并且R₃或R₄中的一个是含12到14个碳原子的未被取代的烷基基团。

29.根据权利要求24的方法，其中R₁，R₂，R₃和R₄中的至少一个是共有基团。

30.根据权利要求29的方法，其中

a)i)m为2，以及ii)Y选自HBO₃ ^-2，B₄O₇ ^-2和B₅O₈ ^-2；或

b)i)m为3，ii)所述季铵化合物包含2个共有阴离子Y，以及iii)共有阴离子之一选自H₂BO₃ ^-，HB₄O₇ ^-，B₃O₅ ^-和BO₂ ^-，并且另一个共有阴离子选自HBO₃ ^-2，B₄O₇ ^-2和B₅O₈ ^-2；或

c)i)m为3，以及ii)所述季铵化合物包含3个共有阴离子Y，每个Y独立地选自H₂BO₃ ^-，HB₄O₇ ^-，B₃O₅ ^-和BO₂ ^-；或者

d)i)m为3，以及ii)Y是BO₃ ^-3。

31.根据权利要求24的方法，其中向所述一种或多种制品施加第一、第二以及任选的第三季铵化合物，其中

a)所述第一季铵化合物以下式为特征：

其中Y选自H₂BO₃ ^-，HBO₃ ^-2，BO₃ ^-3，B₄O₇ ^-2，HB₄O₇ ^-，B₃O₅ ^-，B₅O₈ ^-2和BO₂ ^-；R₁，R₂，R₃和R₄独立地选自i)被取代或未被取代的烷基基团，或者ii)被取代或未被取代的烯基基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团中的一种或多种取代基团；并且取决于Y的选择，m是1，2，3，4或5；以及

b)所述第二季铵化合物以下式为特征：

其中Y选自PO₄ ^-3，HPO₄ ^-2，H₂PO₄ ^-，P₂O₇ ^-4，P₃O₁₀ ^-5，PO₃ ^-，CO₃ ^-2，HCO₃ ^-，[CO₂ ^-]_nR₅以及它们的组合；R₁，R₂，R₃和R₄独立地选自i)被取代或未被取代的烷基基团，或者ii)被取代或未被取代的烯基基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团中的一种或多种取代基团；并且取决于Y的选择，m是1，2，3，4或5。

32.根据权利要求31的方法，其中所述第一和第二季铵化合物的每个R₁和R₂独立地选自具有1到3个范围内的碳原子的烷基基团，并且所述第一和第二季铵化合物的每个R₃和R₄独立地选自含6到20个碳原子的选自i)被取代或未被取代的烷基基团或者ii)被取代或未被取代的链烯基基团中的基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团中的一种或多种取代基团。

33.根据权利要求31的方法，其中所述第一季铵化合物的R₃具有不同于所述第一季铵化合物的R₄的碳数量，和/或所述第二季铵化合物的R₃具有不同于所述第二季铵化合物的R₄的碳数量。

34.根据权利要求24或31中任一项的方法，其中所述一种或多种制品是纤维质制品，并且施加所述至少一种季铵化合物赋予所述一种或多种制品白蚁驱除和/或阻燃性能。

35.根据权利要求24或31中任一项的方法，其中所述一种或多种制品被用于或用在建筑的建造中，并且在所述建筑的建造中的任何阶段向所述一种或多种制品施加所述至少一种季铵化合物。

36.根据权利要求35的方法，其中所述至少一种季铵化合物被施加到一种或多种制品，该一种或多种制品是现有建筑的一部分或者存在于现有建筑中。

37.根据权利要求31的方法，其中所述任选的第三季铵化合物与所述第一和第二季铵化合物一起被施加到所述一种或多种制品；所述第二季铵化合物的抗衡阴离子Y是CO₃ ^-2；并且第三季铵化合物以下式为特征：

其中Y选自HCO₃ ^-；R₁，R₂，R₃和R₄独立地选自i)被取代的或未被取代的烷基基团或者ii)被取代的或未被取代的烯基基团，其中如果i)或ii)被取代，则它们具有选自芳基、杂环基、羟基、酯基、苄基、羧基、卤素、硝基、氰基、烷氧基或桥氧基基团中的一种或多种取代基团；以及m为1。

38.根据权利要求37的方法，其中所述第三季铵化合物的R₃具有不同于所述第三季铵化合物的R₄的碳数量。