2-Benzisothiazolin-3-on (BIT)
BIT-structuurformule: [Afbeelding/diagram]; Uiterlijk: wit of lichtgeel poeder; Molecuulgewicht: 151; Smeltpunt: 156 graden; Oplosbaarheid: Oplosbaar in heet water; enigszins oplosbaar in bepaalde organische oplosmiddelen. Dit product vertoont een hoge thermische stabiliteit; Differentiële thermische analyse geeft aan dat, met een gecontroleerde verwarmingssnelheid van 4 graden/min, slechts een klein gewichtsverlies begint bij 180 graden, terwijl significant gewichtsverlies pas optreedt bij 250 graden. Het is stabiel onder zowel zure als alkalische omstandigheden en kan over een breed pH-bereik worden gebruikt. BIT vertoont een hoge bacteriedodende efficiëntie en een breed werkingsspectrum, en blijkt effectief tegen bacteriën, schimmels, gisten en algen; het vertoont ook een hoge activiteit tegen veel voorkomende sulfaat-reducerende bacteriën. Voor het ruwe BIT-poeder ligt de minimale remmende concentratie (MIC) tegen de overgrote meerderheid van micro-organismen onder de 20 mg/l. Het product beschikt over een gunstig veiligheidsprofiel; de orale LD50 bij ratten overschrijdt 1400 mg/kg, waardoor het wordt geclassificeerd als een stof met lage-toxiciteit. Het is biologisch afbreekbaar en de veiligheid ervan is erkend door relevante regelgevende instanties in tal van landen (bijvoorbeeld de Amerikaanse FDA, het Amerikaanse EPA, het Duitse BGA, het Japanse MITI, enz.), waardoor het een van de veiligste beschikbare biociden en conserveermiddelen is.
BIT is een nieuw industrieel biocide dat wordt gekenmerkt door zijn brede spectrum, hoge efficiëntie, lage toxiciteit en uitstekende wateroplosbaarheid. Doorgaans is een toevoegingsniveau van slechts 0,01–0,05% voldoende om ideale bacteriedodende en conserverende effecten te bereiken. Uit rapporten blijkt dat het toevoegen van 0,05% BIT aan latexverven op water-basis de microbiële groei gedurende een periode van 100 dagen voorkomt. JN Edwards en collega's voerden een grootschalige vergelijkende evaluatie uit-van biociden bedoeld voor gebruik in latexverven voor zowel binnen als buiten. Ze organiseerden een consortium van zeven bedrijven om 22 in de handel verkrijgbare conserveermiddelen te testen en evalueren, waarvan er 13 specifiek werden beoordeeld voor gebruik in latexverven voor binnenshuis. De resultaten gaven aan dat vier conserveringsmiddelen bij gebruik in matte PVA-latexverven bijzonder goed presteerden-waarvan BIT er één was. Om de werkzaamheid (persistentie) op lange termijn van de conserveermiddelen te beoordelen, werden tijdens de testperiode met regelmatige tussenpozen microbiële culturen in de monsters geïnoculeerd (in totaal drie inentingen); in alle gevallen vertoonde BIT krachtige bacteriedodende activiteit. In de context van halfglanzende PAA-latexverven vertoont alleen BIT-samen met fenylkwikacetaat (een biocide dat van oudsher bekend staat om zijn krachtige antimicrobiële activiteit, maar nu verboden is vanwege zijn hoge toxiciteit)-een vergelijkbare werkzaamheid; de overige 12 geteste middelen presteerden aanzienlijk minder effectief.
Omdat BIT stabiel blijft bij temperaturen onder de 180 graden -een drempel die aanzienlijk hoger is dan de typische temperaturen bij verfproductie-, kan het worden geïntroduceerd vanaf het allereerste begin van het verfproductieproces, waardoor de meest effectieve remming van microbiële groei wordt gegarandeerd. BIT en zijn formuleringen vertonen een uitstekende stabiliteit, waardoor de noodzaak voor extra stabilisatoren overbodig wordt. Bovendien zijn ze vrij van zware metalen, chloor, formaldehyde (en formaldehyde-afgevende stoffen) en anorganische zouten; ze blijven stabiel over een breed pH-bereik en bieden langdurige bescherming- aan de materiaalsystemen die worden behouden. Bijgevolg voorkomt BIT niet alleen het bederf en de aantasting van de verf zelf, maar geeft de uitgeharde verffilm ook het vermogen om schimmelaantasting te weerstaan.
Methyl-4-isothiazolin-3-on (MIT) en 5-chloor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on (CIT)
Structuurformules voor MIT en CIT: [Afbeelding/Formule]. In hun pure vorm zijn deze verbindingen witte vaste stoffen die oplosbaar zijn in water, lagere alcoholen, ethyleenglycol en polaire organische oplosmiddelen. MIT heeft een smeltpunt van 48-50 graden, terwijl CIT een smeltpunt van 54-55 graden heeft. Dit zijn zeer actieve biociden; voor veel micro-organismen valt hun minimale remmende concentratie (MIC) onder de 10 mg/l. Ze oefenen krachtige biocidale en remmende effecten uit tegen bacteriën, schimmels, gisten en algen, en tonen hun werkzaamheid zelfs bij lage concentraties. Het veiligheidsprofiel van dit product is gunstig, met een orale LD50 bij albinoratten van groter dan of gelijk aan 3350 mg/kg (voor formuleringen die minder dan of gelijk aan 2% actieve ingrediënten bevatten); het is geclassificeerd als een stof met een lage-toxiciteit, is biologisch afbreekbaar en vertoont geen teratogeen of mutageen potentieel. Omdat alle bekende productiemethoden een mengsel van MIT en CIT opleveren-waarbij de verhouding tussen de twee varieert binnen een bereik van 4,5 tot 0,02-een bijzonder succesvolle formulering bestaat uit een mengsel van CIT en MIT in een verhouding van ongeveer 3:1; de toevoeging van specifieke stabilisatoren is echter vereist om hun ontleding te voorkomen. Momenteel gebruiken de meeste commerciële producten tweewaardige metaalzouten als stabilisatoren; binnen polymeeremulsie- en coatingsystemen kan de aanwezigheid van metaalzouten echter leiden tot "zoutschok"-verschijnselen zoals gelering of fasescheiding. MIT en CIT vertonen relatieve stabiliteit in zure en oxidatieve omgevingen; omgekeerd kunnen, in de aanwezigheid van primaire aminen, secundaire aminen, thiolen, sulfiden, reductiemiddelen of sterke nucleofielen, hun actieve ingrediënten verslechteren en hun werkzaamheid verliezen. Daarom wordt aanbevolen deze stoffen te gebruiken binnen een pH-bereik van 2 tot 9 en bij temperaturen onder 60 graden.
2-n-Octyl-4-isothiazolin-3-on (OIT)
OIT-structuurformule: [Afbeelding/diagram]; In zijn pure vorm is het een witte vaste stof met een smeltpunt van 97-100 graden, oplosbaar in propyleenglycol en polaire organische oplosmiddelen. Dit product beschikt over een uitstekend veiligheidsprofiel; de orale LD50 bij albinoratten is groter dan of gelijk aan 4000 mg/kg, waardoor het wordt geclassificeerd als een stof met lage- toxiciteit. Het is biologisch afbreekbaar en vertoont geen teratogene of mutagene effecten. Het vertoont superieure antimicrobiële werkzaamheid tegen een breed spectrum aan bacteriën, schimmels, gisten en algen-en vertoont vooral een krachtige fungicide activiteit tegen schimmels. De schimmelremmende werking -is vergelijkbaar met die van organokwik en organotinverbindingen; Daarom wordt het op grote schaal gebruikt als droge-filmfungicide bij coatingtoepassingen. Om optimale schimmelremmende resultaten te bereiken bij gebruik van OIT als droge{14}filmfungicide, is het essentieel om ervoor te zorgen dat de pH van de formulering lager dan of gelijk aan 9,5 blijft, om het gebruik van talkvulstoffen te vermijden of tot een minimum te beperken, en om af te zien van het opnemen van sulfiden (zoals Lithopone).
2-methyl-4,5-propyleen-4-isothiazolin-3-on (MTI)
MTI-structuurformule: [Afbeelding/diagram]; Smeltpunt: 110 graden; In zijn pure vorm is het een witte amorfe vaste stof. Bij omgevingstemperaturen is het mengbaar met zuren, ethers, ketonen en soortgelijke stoffen. MTI is een zeer actief, breed-biocide- en conserveermiddel dat effectieve remmende en uitroeiende activiteit vertoont tegen een breed scala aan micro-organismen, waaronder *E. coli*, *Pseudomonas aeruginosa*, *Bacillus subtilis*, *Staphylococcus aureus* en *Aspergillus niger*. MTI heeft een ontledingstemperatuur van 216 graden, wat aanzienlijk hoger is dan de operationele temperaturen die doorgaans voorkomen tijdens de verfproductie. Bijgevolg kan dit conserveermiddel helemaal aan het begin van het productieproces worden geïntroduceerd, waardoor een maximale werkzaamheid wordt bereikt bij het remmen van de microbiële groei. Het blijft stabiel over een breed pH-bereik en vertoont aanzienlijke stabiliteit in de aanwezigheid van ammoniumionen; aangezien ammoniumhydroxide vaak wordt gebruikt om de pH-niveaus tijdens de productie van verf aan te passen, vormt stabiliteit tegen ammoniumionen een kritische prestatiemaatstaf voor verfconserveringsmiddelen. De commerciële formulering van MTI is een waterige oplossing; het bevat geen organische oplosmiddelen, anorganische metaalzouten, chloor of formaldehyde. Het is niet-corrosief voor materialen die vaak worden gebruikt bij standaardproductieprocessen en is compatibel met zowel handmatige als geautomatiseerde doseersystemen. Het beschikt over een uitzonderlijk hoge activiteit en controleert effectief de proliferatie van een breed spectrum aan micro-organismen in verven op water-basis, zelfs bij lage doseringen. Dit biocide combineert dus de voordelen van een krachtige antimicrobiële werkzaamheid met een minimale impact op het milieu, en voldoet daarmee volledig aan de eisen voor groene en milieuvriendelijke-producten.
4,5-Dichloor-2-n-octyl-4-isothiazolin-3-on (DCOIT)
Structuurformule van DCOIT: [Afbeelding/Formule]. Het is een zeer effectief biocide en algicide, dat bijzonder goed-geschikt is voor gebruik in aangroeiwerende coatings voor de scheepvaart. Dit product doorstond in 1994 met succes het strenge beoordelingsproces van de Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA) en ontving vervolgens de 'Presidential Green Chemistry Challenge Award'-die zowel in 1996 als in 1997 gezamenlijk werd uitgereikt door de Amerikaanse overheid en de American Chemistry Council-. Het vertoont-een breed spectrum aan biocidale activiteit, waardoor zowel zachte als harde aangroeiingsorganismen uit de zee effectief worden bestreden. Het wordt gekenmerkt door lage toxiciteit en hoge efficiëntie; met een halfwaardetijd van minder dan een uur wordt het snel afgebroken in zeewater, ondergaat het een uitgebreide metabolische afbraak (geclassificeerd op niveau 4-5) en bioaccumuleert het niet in mariene organismen. Bovendien biedt het een langdurige werkzaamheid-: gezien de unieke operationele eisen van zeeschepen en de inherente complexiteit van het aanbrengen van coatings, dient het vermogen van een aangroeiwerend middel om langdurige, effectieve bescherming te bieden in de loop van de tijd als een cruciale maatstaf voor het evalueren van de kwaliteit ervan. Ten slotte vertoont het een uitstekende compatibiliteit met andere coatingcomponenten. Uit rapporten blijkt dat DCOIT, onder de grote hoeveelheid isothiazolinonverbindingen die momenteel beschikbaar zijn, opvalt als de meest geschikte biocide en algicide voor toepassing in aangroeiwerende coatings voor de scheepvaart.
