含有季氮原子的聚硅氧烷制造技术

公开了含有至少一个其中存在季化氮原子的基团的聚有机硅氧烷。此外，该聚硅氧烷含有至少一个另外的极性基团。该聚有机硅氧烷可以转变成非常适用于纺织纤维材料整理的稳定的水溶液或水分散体。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含有至少1个包含至少1个氮原子的季基团和至少1个另外的极性基团的聚有机硅氧烷。此外，本专利技术还涉及用含有这种聚有机硅氧烷的水分散体处理纤维材料的方法。
技术介绍
已经知道，用聚有机硅氧烷来对纤维材料，尤其平纹织物结构物进行处理。可以使纤维材料具有有利的性能，例如舒适性和柔软的触感等。也已经知道的是，含有包含氮原子的季基团的聚有机硅氧烷及这种聚有机硅氧烷用于处理纤维材料的用途，例如可参见DE-A 196 52524。已经发现，所述DE-A专利文件中所述的水性组合物除了有其优点之外，还有其缺点，例如显示出过长的形成泡沫的倾向的缺点和对各种用途而言其亲水性不够的缺点。此外，所述专利文件中规定的水性组合物在贮存过程中的稳定性(均匀性)并不总是最佳的，尤其，当这种组合物含有其它产物例如织物斥油整理用的氟化聚合物时，就不是最佳的。在某些情况下，上DE-A文件中规定的组合物要求较高含量的分散剂，以便达到足够的稳定性。此外，该组合物是以氨基官能的聚硅氧烷为基础的，而氨基官能的聚硅氧烷的季铵化并不总是以所期望的速率发生。WO 99/32539描述了适用于处理织物的含季氮原子的聚硅氧烷。该聚硅氧烷可含有位于与季化氮原子同一链中的聚氧亚烷基基团。但是，所述专利文件没有公开任何其中在不含氮的基团中存在聚氧亚烷基基团的聚硅氧烷。所述WO专利文件的聚硅氧烷的缺点在于所述聚硅氧烷的水性组合物在任何情况下都不显示出最佳的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的问题是制造易得的聚有机硅氧烷，这种聚有机硅氧烷没有上述缺点，而且当其呈水分散体或溶液时，特别适用于处理织物。这个问题由一种具有如下结构单元 -Si(CH3)2-O--Si(CH3)(Z)-O-和Si(CH3)(X)-O-；以及，任选地1个或几个如下结构的单元 的可流动的非交联聚硅氧烷解决了，其中所述结构单元可以任何所需方式分布在聚硅氧烷链上，该聚有机硅氧烷的2个端基由下式单元形成(CH3)(Y2)Si-O-；其中所存在的所有基团Z彼此独立地代表CH3，或1个式(I)的基团； 或1个这样的所述式(I)的基团，其中还有不是氢的基团R键合到1个或几个所存在的氮原子上，使得所述氮原子以季化形式存在；其中X代表CH3，或1个式(II)的基团 其中所有基团R彼此独立地代表氢或1-8个碳原子的烷基，所有基团R1、R4和R5彼此独立地代表H或CH3；所有基团R2彼此独立地代表2-6个碳原子的直链或支化的亚烷基，在各个单元-OCHR4-CHR5中，基团R4和R5中不超过1个基团代表CH3；b是2-6的数；c是0或1；和d是2-25的数；其中所有存在的基团Y彼此独立地代表式(I)的基团，其中还有不是氢的基团R键合到所存在的所有氮原子上，使得所有氮原子均以季化形式存在，或所有基团Y彼此独立地代表下列式(III)或(IV)或(V)的基团-R2-CH(OR1)R (III)-R2-COOH (IV)-R2-O-CH2-B (V)；其中B是由氧化乙烯衍生的一价基团，或式-CH2-CH2-OH或式-CH(OH)-CH3所示的基团，或其中所有Y彼此独立地代表CH3、OH或OR；其中聚硅氧烷含至少1个式(I)的基团，其中至少还有一个不是氢的基团R键合到至少1个氮原子上，使得所述氮原子以季化形式存在；其中在该聚硅氧烷不含任何式(II)基团时，至少1个基团Y是式(III)、(IV)或(V)的基团，或式(I)的基团，其中还有不是氢的基团R键合到所有氮原子上；其中在该聚硅氧烷不含任何式(II)基团时，还有不是氢的基团R键合到存在于该聚硅氧烷中的所有氮原子上，使得所有氮原子均以季化形式存在；其中在该聚硅氧烷含有1个或几个式(II)所示的基团X时，所有基团Y均代表CH3；以及其中与季化氮原子缔合的阴离子是硫酸甲酯阴离子、氯阴离子、苯磺酸阴离子，或甲苯磺酸阴离子。如本专利技术定义的聚有机硅氧烷优选以水溶液或水分散体形式存在，这种溶液或分散体优选包含5-60重量％如本专利技术定义的聚有机硅氧烷。视聚硅氧烷的化学性质而异，后者可以溶解或自分散于水中，尤其当存在式(II)所示的基团X时。在其它情况下，通过添加1种或几种分散剂可以得到稳定的水分散体。作为分散剂适用的是硅氧烷乳液领域中的专家们所熟知的表面活性化合物。这里特别要提到的是非离子源产物如脂肪醇乙氧基化物、脂肪酸乙氧基化物或乙氧基化脂肪胺，或阳离子活性分散剂如季铵盐。分解剂的量是，例如占分散体总重量的2-10重量％。分散体可用通常用于分散聚硅氧烷的已知方法制备。本专利技术定义的呈水分散体或水溶液形式的聚有机硅氧烷非常适用于处理纤维材料，尤其织物整理范围内的平纹织物结构物。为此目的，该溶液和分散体还可含有织物整理领域中公知的其它产物，例如含全氟烷基的聚合以获得斥油性能、脂肪酸链烷酰胺、分散形式的蜡，或其它聚有机硅氧烷。可将该水溶液或水分散体施加到纤维材料上，然后用通常已知的方法进行进一步的加工。这种水溶液或水分散体优选用搅拌法施加。纤维材料优选是纺织或针织织物形式的平纹织物结构物，其组成可为纤维素，尤其棉花、合成聚合物或所述纤维的混合物。本专利技术定义的聚硅氧烷显示出长久的亲水性能。潜在的氨基官能聚硅氧烷的季铵化以至少令人满意的速率进行。所述聚有机硅氧烷的水溶液或水分散体只显示出极小的形成泡沫的倾向，它们在贮存过程中显示出优异的稳定性，并使得用这种聚有机硅氧烷整理的织物具有舒适和柔软的触感。本专利技术定义的聚有机硅氧烷是可流动的。这表示它们在室温下是液体或至少是可流动的，因此没有固体或膏状物的稠度。本专利技术定义的聚有机硅氧烷是不交联的。这表示在本结合中可以存在具有如下结构的单元 从而在如此形成的侧链中可以存在Si原子。但是这种侧链只键合到主链中的1个Si原子上，而不键合到任何再一个Si原子上，其结果是该聚硅氧烷不含有任何环状结构。本专利技术定义的聚有机硅氧烷含有至少1个其中存在季化氮原子的基团，因此键合到4个碳原子的氮原子带有1个正电荷。如上面所指出的那样，本专利技术定义的聚有机硅氧烷也可含有多个季化氮原子。所有缔合的阴离子可以是硫酸甲酯阴离子、氯阴离子、苯磺酸阴离子，或甲苯磺酸阴离子。适用的甲苯磺酸阴离子是2-、3-或4-甲苯磺酸的阴离子或其混合物。除了从式(I)衍生的不代表氢的基团R外，还有另一个不代表氢的基团R键合到所有季氮原子上作为第4个取代基。按照一个优选的具体实施方案，本专利技术定义的聚有机硅氧烷含有至少1个基团Z，Z的结构式为 或 或 其中所有基团R3彼此独立地代表1-8个碳原子的烷基，且其中缔合的阴离子是硫酸甲酯阴离子、氯阴离子、苯磺酸阴离子，或甲苯磺酸阴离子。但是，在所存在的任何基团Z中也可以不存在季化氮原子。在这种情况下，至少有1个基团Y必须含有1个具有特定结构的季化氮原子。但是，优选的是不超过1个含氮基团Y键合到2个端部硅原子的各个上。在1个或几个基团Y代表其中R1＝H的式(III)基团的情况下，本专利技术定义的聚有机硅氧烷可以提供额外的优点，即它们可以通过存在于式(III)中的OH基团用一种纤维素交联剂键合到纤维素纤维的OH基团上，这就增加了纺织纤维材料上整理剂的耐久性。除了上述含有至少1个氮原子的季基团外，本专利技术定义的聚有机硅氧烷还必须含有至少1个上述规定类型的其它官能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有如下结构单元： －Ｓｉ（ＣＨ↓［３］）↓［２］－Ｏ－ －Ｓｉ（ＣＨ↓［３］）（Ｚ）－Ｏ－ 和 Ｓｉ（ＣＨ↓［３］）（Ｘ）－Ｏ－； 以及，任选地１个或几个如下结构的单元： －＊ｉ（ＣＨ↓［３］）－Ｏ－； 的可流动的非交联聚有机硅氧烷， 其中所述结构单元可以任何所需方式分布在聚硅氧烷链上，该聚有机硅氧烷的２个端基由下式单元形成： （ＣＨ↓［３］）（Ｙ↓［２］）Ｓｉ－Ｏ－； 其中所存在的所有基团Ｚ彼此独立地代表ＣＨ↓［３］，或１个式（Ⅰ）的基团； －Ｒ↑［２］－［ＮＲ（ＣＨ↓［２］）↓［ｂ］－］↓［ｃ］－ＮＲ↓［２］ （Ⅰ）； 或１个这样的所述式（Ⅰ）的基团，其中还有不是氢的基团Ｒ键合到１个或几个所存在的氮原子上，使得所述氮原子以季化形式存在； 其中Ｘ代表ＣＨ↓［３］，或１个式（Ⅱ）的基团： －Ｒ↑［２］－（ＯＣＨＲ↑［４］－ＣＨＲ↑［５］－）↓［ｄ］－ＯＲ↑［１］ （Ⅱ）； 其中所有基团Ｒ彼此独立地代表氢或１－８个碳原子的烷基，所有基团Ｒ↑［１］、Ｒ↑［４］和Ｒ↑［５］彼此独立地代表Ｈ或ＣＨ↓［３］；所有基团Ｒ↑［２］彼此独立地代表２－６个碳原子的直链或支化的亚烷基，在各个单元－ＯＣＨＲ↑［４］－ＣＨＲ↑［５］中，基团Ｒ↑［４］和Ｒ↑［５］中不超过１个基团代表ＣＨ↓［３］； ｂ是２－６的数； ｃ是０或１；和 ｄ是２－２５的数； 其中所有存在的基团Ｙ彼此独立地代表式（Ⅰ）的基团，其中还有不是氢的基团Ｒ键合到所存在的所有氮原子上，使得所有氮原子均以季化形式存在，或所有基团Ｙ彼此独立地代表下列式（Ⅲ）或（Ⅳ）或（Ⅴ）的基团： －Ｒ↑［２］－ＣＨ（ＯＲ↑［１］）Ｒ （Ⅲ） －Ｒ↑［２］－ＣＯＯＨ （Ⅳ） －Ｒ↑［２］－Ｏ－ＣＨ↓［２］－Ｂ （Ⅴ）； 其中Ｂ是由氧化乙烯衍生的一价基团，或式－ＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－ＯＨ或式－ＣＨ（ＯＨ）－ＣＨ↓［３］所示的基团， 或其中所有Ｙ彼此独立地代表ＣＨ↓［３］、ＯＨ或ＯＲ； 其中聚硅氧烷含至少１个式（Ⅰ）的基团，其中至少还有一个不是氢的基团Ｒ键合到至少１个氮原子上，使得所述氮原子以季化形式存在； 其中在该聚硅氧烷不含任何式（Ⅱ）基团时，至少１个基团Ｙ是式（Ⅲ）、（Ⅳ）或（Ⅴ）的基团，或式（Ⅰ）的基团，其中还有不是氢的基团Ｒ键合到所有氮原子上； 其中在该聚硅氧烷不含任何式（Ⅱ）基团时，还有不是氢的基团Ｒ键合到存在于该聚硅...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H克罗巴策克，R戈雷茨基，
申请(专利权)人：西巴特殊化学品普法希股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]