阳离子表面活性剂泡沫稳定组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种泡沫稳定组合物。该组合物包含(A)硅氧烷阳离子表面活性剂，该硅氧烷阳离子表面活性剂包含具有式Z1‑

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】阳离子表面活性剂泡沫稳定组合物
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2019年12月30日提交的美国临时专利申请第62/955,145号的优先权和所有优点，该专利申请的内容以引用方式并入本文中。


[0003]本公开大体上涉及泡沫组合物，并且更具体地说，涉及泡沫稳定组合物、包含该泡沫稳定组合物的水性成膜泡沫组合物以及制备和使用该泡沫稳定组合物的方法。
[0004]相关技术描述
[0005]表面活性剂和表面活性剂组合物是在本领域中已知的，并且用于多种最终用途应用和环境中。具体地说，表面活性剂和表面活性剂组合物用于许多工业、商业、家庭护理和个人护理配制物中。举一个例子，表面活性剂和表面活性剂组合物通常用于制备多种表面处理剂和涂层组合物，例如以影响组合物自身的特性以及向用此类表面处理剂/涂层组合物处理的衬底提供表面效应。例如，基于聚氟烷基的表面活性剂及其组合物已广泛用于工业组合物中作为烟雾抑制剂和蚀刻添加剂、用于表面处理中以赋予制品(诸如地毯、内饰、服装、纺织品等)的表面防水性和防油性，以及许多商业产品中，诸如清洁组合物、蜡、密封剂和泡沫。另外，基于多氟烷基的表面活性剂已被用于许多常规的水性成膜泡沫(AFFF)中，该等水性成膜泡沫先前在预防、遏制和/或扑灭火灾方面已得到广泛使用。
[0006]然而，不幸的是，已证实基于多氟烷基的表面活性剂在环境条件下分解或以其他方式降解以产生许多氟化学物质，发现其中一些氟化学物质由于引起此类化合物被广泛使用的许多所需性质(例如，高耐化学性、宽化学相容性、高疏脂性等)而是环境上持久的。因此，基于多氟烷基的表面活性剂正越来越多地逐步停止生产和使用，导致许多广泛使用的表面活性剂和表面活性剂组合物变得无法继续使用。

技术实现思路

[0007]本公开提供了泡沫稳定组合物。泡沫稳定组合物包含(A)硅氧烷阳离子表面活性剂和(B)有机阳离子表面活性剂。硅氧烷阳离子表面活性剂(A)具有通式(I)：
[0008][Z1‑
D1‑
N(Y)
a
(R)2‑
a
]+y
[X
‑
x
]n
ꢀꢀꢀ
(I)，
[0009]其中Z1为硅氧烷部分；D1为二价连接基团；R为H或具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团；每个Y具有式
‑
D
‑
NR
13+
，其中D为二价连接基团并且每个R1独立地为具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团；下标a为1或2；1≤y≤3；X是阴离子；下标n为1、2或3；并且1≤x≤3，前提条件是(x
×
n)＝y。有机阳离子表面活性剂(B)具有通式(II)：
[0010][Z2‑
D2‑
N(Y)
b
(R)2‑
b
]+y
[X
‑
x
]n
ꢀꢀꢀ
(II)，
[0011]其中Z2为未被取代的烃基基团；D2为共价键或二价连接基团；下标b为1或2；并且每个R、Y、上标y、X、下标n和上标x是独立地选择并且如上所定义。
[0012]本公开还提供了制备泡沫稳定组合物的方法。
[0013]本公开还提供了包含泡沫稳定组合物的水性成膜泡沫(AFFF)，以及与制备和使用
该水性成膜泡沫有关的方法。
具体实施方式
[0014]提供了一种泡沫稳定组合物(“组合物”)。该组合物可用于泡沫组合物(即，泡沫)中，包括水性泡沫组合物、膨胀泡沫组合物、浓缩泡沫组合物和/或泡沫浓缩物等，该等泡沫组合物可被配制和/或用于各种最终用途应用中。例如，如将从本公开中理解，组合物可用于水性成膜泡沫(AFFF)或适于用于扑灭、遏制和/或预防火灾的类似发泡组合物中。
[0015]组合物包含(A)硅氧烷阳离子表面活性剂和(B)有机阳离子表面活性剂。下文依次描述硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)以及可在组合物中使用的另外的/任选的组分，该等组分在本文中可分别单独称为“组分(A)”、“组分(B)”等，并且统称为组合物的“组分”。
[0016]如上文所介绍，组合物的组分(A)是硅氧烷阳离子表面活性剂，即包含与抗衡离子电荷平衡的阳离子有机硅化合物的络合物。具体地说，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)包含硅氧烷部分和一个或多个季铵部分，并且符合通式(I)：
[0017][Z1‑
D1‑
N(Y)
a
(R)2‑
a
]+y
[X
‑
x
]n
ꢀꢀꢀ
(I)，
[0018]其中Z1为硅氧烷部分；D1为二价连接基团；R为H或具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团；每个Y具有式
‑
D
‑
NR
13+
，其中D为二价连接基团并且每个R1独立地为具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团；下标a为1或2；1≤y≤3；X是阴离子；下标n为1、2或3；并且1≤x≤3，前提条件是(x
×
n)＝y。
[0019]关于式(I)，如上所述，Z1表示硅氧烷部分。一般来说，硅氧烷部分Z1包含硅氧烷并且在其他方面不受特别限制。如本领域中所理解，硅氧烷包含无机硅
‑
氧
‑
硅基团(即，
‑
Si
‑
O
‑
Si
‑
)，其中有机硅和/或有机侧基团连接至硅原子。因此，硅氧烷可由通式([R
xi
SiO
(4
‑
i)/2
]h
)
j
(R
x
)3‑
j
Si
‑
表示，其中下标h指示的每个部分中的下标i独立地选自1、2和3，下标h为至少1，下标j为1、2或3，并且每个R
x
独立地选自烃基基团、烷氧基和/或芳氧基基团以及甲硅烷氧基基团。
[0020]适用于R
x
的烃基基团包括一价烃部分，以及其衍生物和改性物，其可独立地为被取代或未被取代的、直链的、支链的、环状的或它们的组合，以及饱和或不饱和的。关于此类烃基基团，术语“未被取代的”描述由碳和氢原子组成的烃部分，即，不含杂原子取代基。术语“被取代的”描述其中至少一个氢原子被除氢以外的原子或基团(例如，卤素原子、烷氧基基团、胺基团等)(即，作为侧接取代基或末端取代基)替换、烃的链/主链内的碳原子被除碳以外的原子(例如，杂原子，诸如氧、硫、氮等)(即，作为链/主链的一部分)替换或同时满足这两种条件的烃部分。因此，合适的烃基基团可包含或为烃部分，该烃部分在其碳链/主链中和/或碳链/主链上具有一个或多个取代基(即，附接至碳链/主链和/或与碳链/主链整合在一起)，使得烃部分可包含或为醚、酯等。直链和支链烃基基团可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种泡沫稳定组合物，所述泡沫稳定组合物包含：(A)具有通式(I)的有机阳离子表面活性剂：[Z1‑
D1‑
N(Y)
a
(R)2‑
a
]
+y
[X
‑
x
]
n
ꢀꢀꢀꢀ
(I)，其中Z1为硅氧烷部分；D1为二价连接基团；R为H或具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团；每个Y具有式
‑
D
‑
NR
13+
，其中D为二价连接基团并且每个R1独立地为具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团；下标a为1或2；1≤y≤3；X是阴离子；下标n为1、2或3；并且1≤x≤3，前提条件是(x
×
n)＝y；以及(B)具有通式(II)的有机阳离子表面活性剂：[Z2‑
D2‑
N(Y)
b
(R)2‑
b
]
+y
[X
‑
x
]
n
ꢀꢀꢀꢀ
(II)，其中Z2为未被取代的烃基基团；D2是共价键或二价连接基团；下标b为1或2；并且每个R、Y、上标y、X、下标n和上标x是独立地选择并且如上所定义。2.根据权利要求1所述的泡沫稳定组合物，其中所述硅氧烷部分Z1具有下式：其中每个R3独立地选自R2和
‑
OSi(R4)3，前提条件是至少一个R3为
‑
OSi(R4)3；其中每个R4独立地选自R2、
‑
OSi(R5)3和
‑
[OSiR
22
]
m
OSiR
23
；每个R5独立地选自R2、
‑
OSi(R6)3和
‑
[OSiR
22
]
m
OSiR
23
；其中每个R6独立地选自R2和
‑
[OSiR
22
]
m
OSiR
23
；其中0≤m≤100；并且其中每个R2独立地为被取代或未被取代的烃基基团。3.根据权利要求2所述的泡沫稳定组合物，其中每个R3为
‑
OSi(R4)3，其中R4是独立选择并且如上文所定义的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的泡沫稳定组合物，其中所述硅氧烷部分Z1具有以下结构(i)
‑
(iv)中的一个：
5.根据权利要求1至4中任一项所述的泡沫稳定组合物，其中：(i)D1是支链或直链亚烷基基团；或(ii)D1具有式
‑
D3‑
N(R...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘南国，Z，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：