具有季铵基团的有机聚硅氧烷的制备方法技术

本发明专利技术提供了通过如下步骤制备具有季铵基团的有机聚硅氧烷的方法：在第一步中，缩合具有至少一个末端单元的通式为ＨＯ－ＳｉＲ↑［２］↓［２］Ｏ↓［１／２］（Ⅰ）的有机聚硅氧烷（１）与通式为Ａ↓［ａ］Ｒ↓［ｂ］Ｓｉ（ＯＲ↑［１］）↓［４－（ａ＋ｂ）］（Ⅱ）的氨基硅烷（２），其中Ａ为单价ＳｉＣ键合的有机基团，其包含至少一个叔胺基团，前提是Ａ基团不包含伯或仲胺基团，Ｒ可以相同或不同，且为具有１至１８个碳原子的单价烃基，Ｒ↑［１］为具有１至８个碳原子的烷基，ａ为１或者２，且ｂ为０或者１，前提是ａ＋ｂ之和为１或者２，任选地，在催化剂（３）的存在下，从而得到具叔胺基团的有机聚硅氧烷（４），以及在第二步中，由在第一步骤中获得的有机聚硅氧烷（４）与烷基化剂（５）部分或全部季铵化氮原子，前提是在第二步骤中不加入碱，和在该过程中，水的用量为１０重量％以下，基于组分（１）、（２），如果合适（３）和（５）的总重量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
具有四价氮原子的化合物，通常简称为季铵化物(quats)，是已知的。DE 32 36 466 Al (对应于US 4,417,066)描述了通过硅醇与包含季 铵卤化物基团和至少两个可缩合的烷氧基的硅烷的反应制备包含季铵 卤化物基团的硅氧垸的方法。硅垸的季铵基团通过二价烃桥连接至硅 原子，所述烃桥还可以包含以醚或羟基形式的氧原子。预先单独制得 的以盐形式的四官能硅垸在硅氧烷中的溶解性差；需要大约15(TC的数 小时的相对苛刻的反应条件，而且，最后必须除去制备过程的挥发性 副产物。已知US 5,602,224中记载了相似的方法，其中硅醇与四官能三烷 氧基硅垸在胺的辅助下反应。四价氮可以包含聚醚取代基。硅醇与含(甲)乙氧基的有机硅垸的縮合方法描述在US 6,525,130 中。其包括使用碱性催化剂和乳化剂包，以及具有2或3个(甲)乙 氧基的事实上如所述的官能化的有机硅垸。未公开叔或季氨基硅垸。EP 1 063 344 A2 (对应于US 6,515,095)描述了用于纤维和织物处 理的制剂，所述制剂包含含有至少一个结构元素的硅氧烷，所述结构 元素由还被2个二有机硅氧烷取代基和一个烷氧基取代的含氮硅烷单 元组成。制剂包含至少一个乳化剂类型。含氮硅烷单元不被描述为季 铵。该胺单元也不能形成链端。为了得到末端氨基，需要与含氮二垸 氧硅烷的另外的反应步骤。没有描述制备末端四硅氧烷的方法。DE 196 52 524 Al和WO 2004/044306 A1各自描述了制备四官能 硅氧垸的方法。DE 196 52 524 Al描述了制备四官能硅氧烷乳化剂。通 过利用甲苯磺酸甲酯(methyltosylate)重复常规的具有伯/仲氨基的氨基硅氧垸的烷基化实现季铵化反应。对于聚垸基化，需要大量烷基化剂，释放的磺酸必须在水(水的量为20-95.99重量％，优选水的量为 60-90重量％，每种情况都基于乳化剂的总重量)的存在下与大量碳酸 氢钠中和以获得具有高盐负荷的乳液。在水中进行的结果是必须在室 温下操作从而不破坏乳液，这导致较长的反应时间，因而导致较长时 间的设备占用以及不经济的时空收率。根据WO 2004/044306 Al ，在两阶段合成顺序中由环氧前体获得末 端四官能硅氧烷首先环氧前体与仲/叔二胺反应，然后用甲苯磺酸甲 酯进行烷基化。其中没有一个是縮合过程。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种制备具有季铵基团的有机聚硅氧烷的方 法，该方法避免了上述缺点且是快速和经济可行的，其中通过较低盐 负荷获得具有季铵基团的有机聚硅氧烷，实质上，由此获得了较高浓 度的活性成分。本专利技术的另一目标是提供具有季铵基团和具有硅氧烷单元的有机 聚硅氧烷，所述硅氧垸单元既包含季铵基团也包含反应基，例如烷氧 基或羟基。所述目标通过本专利技术得以实现。本专利技术提供了通过如下步骤制备具有季铵基团的有机聚硅氧烷的方法在第一步中，縮合具有至少一个末端单元的具有如下通式的有机聚硅氧烷(1 )HO-SiR2201/2(I)与具有如下通式的氨基硅垸(2)AaRbSi(OR、-(a+b) (II),其中A为单价SiC键合的有机基团，其包含至少一个叔胺基团，前提 是A基团不包含伯或仲胺基团，R可以相同或不同，且为具有1至18个碳原子的单价烃基， Ri为具有l至8个碳原子的垸基，a为1或者2，且 b为O或者l，前提是a+b之和为1或者2， 任选地，在催化剂(3)的存在下，从而得到具叔胺基团的有机聚硅氧 烷(4)，以及在第二步中，由在第一步骤中获得的有机聚硅氧烷(4)与烷基化剂(5)部分 或全部季铵化氮原子， 前提是在第二步骤中不加入碱，和在该过程中，水的用量为10重量％以下，优选为4重量％以下， 优选为1重量％以下，每种情况均基于组分(1)、 (2)，如果合适(3) 和(5)的总重量。特别优选的是不使用水而根据本专利技术进行该方法。季铵基团是铵基团的衍生物，其中所有的四个氢原子被四个N-C-键合(任选取代的)的烃基(例如烷基)替代。除了式(I)的硅氧垸单元外，所用的有机聚硅氧烷(1)优选包含 下式的硅氧烷单元RdSiO^ 则其中R的定义如上，且 d为0、 1、 2或3，优选为2。所用的有机聚硅氧垸(1)优选为线性的，因此可以包含一个或两 个具有式(I)的端基。但是，有机聚硅氧烷(1)还可以为支化的，因 而包含两个以上具有式(I)的端基。但是，有机聚硅氧烷(1)还可以 为具有结构单元而不是硅氧烷单元的共聚物。所用的有机聚硅氧垸(1)优选为具有如下通式的那些HOR2SiO(SiR20)nSiR2OH (IV), 其中R的定义如上，且 n为0或者l至1000的整数。A基团优选为具有3至50个碳原子的单价烃基，且包含至少一个 叔胺基团。A基团优选为具有如下通式的基团-RJ(國NR、R -NR'2 (V)，其中f可以相同或不同，且为具有1至18个碳原子的单价烃基，并可 以包含一个或多个叔胺基团，W是具有1至18个碳原子的二价SiC-键合的有机基团，优选为具有1至18个碳原子的二价烃基，R"是具有l至18个碳原子的单价烃基，且z是0或者l至10的整数，优选为0、 l或者2。所用有机聚硅氧烷(1)优选的粘度为2至100 OOOmPa.s (在25°C 下)，优选为10至20 OOOmPa.s (在25。C下)。烃基R的例子为垸基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、1-正 丁基、2-正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基 基团；己基，例如正己基；庚基，例如正庚基；辛基，例如正辛基和 异辛基，例如2,2,4-三甲基戊基；壬基，例如正壬基；癸基，例如正癸 基；十二垸基，例如正十二烷基；和十八烷基，例如正十八垸基；环 烷基，例如环戊基、环己基、环庚基和甲基环己基；芳基，例如苯基、 萘基、蒽基和菲基；垸芳基，例如邻-、间-、对-甲苯基，二甲苯基和 乙苯基；和芳垸基，例如苄基以及a-和P-苯乙基。烷基Ri的例子为甲基、乙基、正丙基、异丙基、l-正丁基、2-正 丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基， 例如正己基、庚基，例如正庚基、辛基，例如正辛基和异辛基，例如 2,2,4-三甲基戊基。Rt优选为甲基或乙基。烃基R的例子也可完全适用于烃基R2。 W优选为甲基或乙基。烃基RS的例子为亚烷基，例如具有下式的基团 -CHr， -CH2CH2-， -CH2CH2CH2-， -CH2CH2CH2CH2-，-CH(CH3)-， -C(CH3)2, -CH2CH2CH(CH3)-， -CH2CH2C(CH3)2CH2-。烃基R的例子也可完全适用于烃基R4。 RA优选为甲基。A基团的例子为具有下式的那些-CH2CH2CH2-N(CH3)2-CH2CH2CH2-N(CH2CH3)2-CH2CH2CHrN(CH2CH3)CH3-CH2CH2CH2-N(CH3)-CH2CH2-N(CH3)2-CH2CH2CH2-N(CH3)-CH2CH2CHrN(CH3)2-CH2CH2CH2-N2-CH2CH2CH2-N2。优选使用通式为ARSi(OR^和ASi(OR1》的氨基硅垸(2)，特别 优选ASi(OR1)3，其中A、 R和W各自的定义如上。在根据本专利技术的该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有季铵基团的有机聚硅氧烷的制备方法，该方法包括：在第一步中，　缩合具有至少一个末端单元的具有如下通式的有机聚硅氧烷（１）　ＨＯ－ＳｉＲ↑［２］↓［２］Ｏ↓［１／２］　（Ⅰ）　与具有如下通式的氨基硅烷（２）　Ａ ↓［ａ］Ｒ↓［ｂ］Ｓｉ（ＯＲ↑［１］）↓［４－（ａ＋ｂ）］　（Ⅱ），　其中　Ａ为单价ＳｉＣ键合的有机基团，其包含至少一个叔胺基团，前提是Ａ基团不包含伯或仲胺基团，　Ｒ可以相同或不同，且为具有１至１８个碳原子的单价烃基，　 　Ｒ↑［１］为具有１至８个碳原子的烷基，　ａ为１或者２，且　ｂ为０或者１，　前提是ａ＋ｂ之和为１或者２，　任选地，在催化剂（３）的存在下，从而得到具叔胺基团的有机聚硅氧烷（４），以及　在第二步中，　由 在第一步骤中获得的有机聚硅氧烷（４）与烷基化剂（５）部分或全部季铵化氮原子，　前提是在第二步骤中不加入碱，和　在该过程中，水的用量为１０重量％以下，基于组分（１）、（２），如果合适（３）和（５）的总重量。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C赫尔齐希，
申请(专利权)人：瓦克化学有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]