BR0213623B1 - composição com funcionalidade amÈnio quaternário à base de silìcio e método para a sua produção. - Google Patents
composição com funcionalidade amÈnio quaternário à base de silìcio e método para a sua produção. Download PDFInfo
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Description
Composição com funcionalidade amônio quaternário à base de silício e método para a sua produção
A presente invenção refere-se a composições com funcionalidade amônio quaternário à base de silício e métodos para a produção de tais composições. Mais particularmente, a invenção refere-se a determinados novos silicones e silanos com funcionalidade amônio quaternário, bem como a métodos para a produção de silicones e silanos com funcionalidade amônio quaternário mediante o uso de agentes cationizantes.
Os materiais orgânicos com funcionalidade amônio quaternário são bem conhecidos no estado da técnica. Eles podem ser produzidos por métodos tais como a alquilação exaustiva de aminas por haletos de alquila. Por causa de sua carga positiva, os compostos orgânicos com funcionalidade amônio quaternário são úteis em materiais/superfícies de tratamento que são principalmente carregados negativamente, tal como em muitas aplicações têxteis e para cuidados pessoais. Também foi descoberto que estes materiais exibem uma atividade microbicida.
Foi descoberto que a modificação catiônica de polímeros (incluindo aqueles que compõem cargas, fibras e superfícies, orgânicos ou à base de silicone) através da adição ou da formação da funcionalidade de amônio quaternário torna possível determinadas interações iônicas que constituem a base de muitas propriedades úteis (ou seu realce) e desse modo aplicações de tais materiais modificados. Estas incluem o aumento no caráter hidrofílico, a capacidade de agir como espessante e uma maior capacidade de capturar outros materiais tais como tinturas, revestimentos e agentes condicionantes.
Recentemente, tal modificação foi descrita para o amido na publicação WO 99/62957 do PCT e para o quitosano no artigo da autoria de Loubaki et al. 27 Eur. Polym J 3:311-317 (1991). Na primeira referência, um agente cationizante, cloreto de 2,3-epóxi propil trimetil amônio, ou materiais com funcionalidade cloroidrina equivalente, foram usados. 0 cloreto de glicidil trimetil amônio foi usado no trabalho relatado na segunda referência com a reação ocorrendo nos grupos amino do quitosano.
Os silicones com funcionalidade amônio quaternário e os métodos para a sua produção são conhecidos no estado da técnica há muitos anos. Por exemplo, Reid, na patente U.S.
N° 3.389.160, apresenta um grupo destes materiais e um método de duas etapas para a produção dos mesmos. Na primeira etapa, um silicone com funcionalidade epóxi é reagido com uma amina secundária para formar um silicone com funcionalidade amina terciária. 0 produto é reagido com um haleto de alquila para formar um silicone com funcionalidade amônio quaternário na segunda etapa.
Margida, na patente U.S. N0 4.895.964, apresenta determinados silicones com funcionalidade amônio quaternário pendentes e um método de uma etapa para a produção dos mesmos. Aqui, um sal de amina terciária é reagido com um silicone com funcionalidade epóxi pendente. Um grupo de silicones com funcionalidade amônio quaternário terminais é descrito por Schaefer et al. na patente U.S. N0 4.891.166, bem como um método para a produção dos mesmos, que é similar ao método de Margida, exceto pelo fato que um silicone com funcionalidade epóxi terminal é usado.
McCarthy et al., na patente U.S. N0 5.164.522, apresenta uma classe de silicones com funcionalidade amônio quaternário e um método para a produção dos mesmos; o método envolve o tratamento dos silicones com funcionalidade diamina com óxido do etileno seguido pela reação com sulfato de dimetila. Na patente U.S. N0 5.098.979 concedida a O1Lenick, um outro grupo de silicones com funcionalidade amônio quaternário é apresentado conjuntamente com um método de duas etapas para a produção dos mesmos. Este método envolve a reação de um poliéter de silicone que tem um grupo terminal - OH com epicloridrina (um epóxido), e o produto resultante é reagido com uma amina terciária.
Um grupo de silanos com funcionalidade amônio quaternário ligados covalentemente ao vidro é apresentado por Tally et al. na patente U.S. N0 4.118.316. Estes materiais são produzidos ao se reagir amino silanos e grânulos de vidro para formar vidro silanizado, seguido pelo tratamento com uma haloidrina.
Levando em consideração o grande número de aplicações possíveis, tal como no cuidado pessoal e em têxteis, há uma necessidade quanto a novos silicones e silanos com funcionalidade amônio quaternário e a métodos para a produção dos mesmos. A presente invenção refere-se à satisfação destas necessidades.
Um objetivo da presente invenção consiste na apresentação de novas composições com funcionalidade amônio quaternário à base de silício. Desse modo, a invenção refere- se a uma composição com funcionalidade amônio quaternário à base de silício que compreende o grupo: -R1-Z-Q3, no qual -R1- é um grupo hidrocarboneto divalente, o qual pode incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster, ou então - R17N(Q1)R18-, e é ligado covalentemente a Si em um silicone ou um silano não suportado; -Z- é -C(O)O- ou -N (Q2)-; -Q3 é -CH(R3)CH(OH) YN+(R4) (Rs) (R6)X", hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que pode incorporar opcionalmente uma funcionalidade hidróxi, diol, amido, éter ou éster; -R17- e -R18- são independentemente grupos hidrocarboneto divalentes que podem incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster; -Q1 e -Q2 são independentemente -CH(R3)CH(OH)YN+(R4)(R5)(R6)X", hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amido, éter ou éster; Y é um grupo hidrocarboneto divalente; R3 é um grupo hidrocarboneto monovalente ou hidrogênio; R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes; e X" é um contraion, contanto que pelo menos um dentre -Q1, -Q2 e -Q3 seja -CH (R3) CH (OH) YN+(R4) (R5) (R6)X".
Outro objetivo da presente invenção consiste na apresentação de métodos para a produção de composições com funcionalidade amônio quaternário à base de silicone. Desse modo, a presente invenção também se refere a um método para a produção de uma composição com funcionalidade amônio quaternário à base de silicone, método este que compreende:
a reação de (1) um composto de amônio quaternário que tem um grupo substituinte, em que o grupo substituinte tem a funcionalidade epóxido ou haloidrina, com (2) um material à base de silicone que tem um grupo organof uncional, e o material à base de silicone é um silício ou um silano não suportado e o grupo organofuncional tem a funcionalidade carbóxi ou amino.
As composições de acordo com a presente invenção são composições com funcionalidade amônio quaternário à base de silicone, incluindo aquelas que compreendem o grupo: -R1- Z-Q3 no qual: -R1- é um grupo hidrocarboneto divalente, o qual pode incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster, ou -R17N(Q1)R18-, e é ligado covalentemente a Si em um silício ou um silano não suportado; -Z é -C(O)O- ou -N(Q2)-;
-Q3 é -CH(R3)CH(OH)YN+(R4)(R5)(R6)X-, hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amido, éter ou éster; -R17- e -R18- são independentemente grupos hidrocarboneto divalentes que podem incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster; -Q1 e -Q2 são independentemente -CH (R3) CH (OH) YN+(R4) (R5) (R6)X-, hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amido, éter ou éster; Y é um grupo hidrocarboneto divalente; R3 é um grupo hidrocarboneto monovalente ou hidrogênio; R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes; e X" é um contraion, contanto que pelo menos um dentre -Q1, -Q2 e -Q3 seja -CH (R3) CH (OH) YN+(R4) (R5) (R6)X".
Quanto aos grupos com funcionalidade "incorporada" opcional, deve ficar compreendido que estes podem ser grupos "internos", bem como grupos pendentes. Tais grupos não devem ser incluídos em nenhuma contagem fornecida para o número de carbonos, a menos que esteja indicado de alguma outra maneira.
Deve ficar compreendido que, no presente relatório descritivo e nas reivindicações a seguir, que os silicones e os silanos "não suportados" são silício e silanos livres. Isto é, silicones e silanos que não são ligados covaIentemente a suportes tais como grânulos de vidro. Além disso, todas as referências aos silicones e aos silanos no presente relatório descritivo e nas reivindicações a seguir devem ser feitas como se fossem silicones e silanos não suportados, a menos que esteja indicado de alguma outra maneira. Os exemplos de materiais suportados podem ser encontrados na patente U.S. N° 4.118.316.
Para as composições da presente invenção, os contraíons geralmente aceitáveis incluem íons halogênio, tais como o cloro e o bromo, bem como outros tais como o acetato e sulfato de metila. Os contraíons são preferivelmente não reativos internamente; isto é, não reativos com a porção correspondente de silicone ou silano da molécula total ou outras como ela.
As composições da presente invenção, principalmente os silicones, têm aplicação nos cuidado pessoais incluindo o condicionamento e tratamento dos cabelos, da pele e das unhas. Elas também podem ser utilizadas como microbicidas, principalmente os silanos. Alguns usos das composições da presente invenção são considerados em detalhes em um pedido relacionado com a presente patente americana de número de série 10/001.753, intitulado "Composições Com Funcionalidade Amônio Auaternário à Base de Silicone e Suas Aplicações".
Uma realização preferida das composições da presente invenção tem os grupos -Q1, -Q2 e/ou -Q3 (tal como definido previamente ou aqueles que correspondem aos mesmos) como -CH2CH(OH)CH2N+(R4)(R5)(R6)X-. R4, R5, R6 e X- são tal como definido previamente, especialmente onde R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes que têm até vinte carbonos, preferivelmente metila, dodecila ou octadecila.
Uma outra realização preferida das composições da presente invenção é um silicone que compreende o grupo -R1-Z- Q3 onde tal grupo pode ser expressado como: -R17N(Q1)R18- N(Q2)-Q3 onde -R17- é um grupo hidrocarboneto divalente, o qual pode incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster, e é ligado covalentemente a Si em um silicone não suportado; -R18- é um grupo hidrocarboneto divalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster; pelo menos um dentre Q1, Q2 e Q3 é da fórmula CH(R3)CH(OH)YN+(R4)(R5)(R6)X-, em que todos os restantes de Q1, Q2 e Q3 são independentemente hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amido, éter ou éster; Y é um grupo hidrocarboneto divalente; R3 é um grupo hidrocarboneto monovalente ou hidrogênio; R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes, especialmente aqueles que têm até vinte carbonos, preferivelmente metila, dodecila ou octadecila; e X~ é um contraion.
Quanto à realização imediatamente acima mencionada, bem como às composições da presente invenção em geral (onde os grupos correspondentes estão presentes), é normalmente preferível que R17 seja CH2CH(CH3)CH2 ou (CH2)3 e que independentemente R18 seja CH2CH2. De maneira correspondente e independentemente, é normalmente preferível que pelo menos um dentre Q1, Q2 e Q3 seja da fórmula CH2CH(OH)CH2N+(CH3)2(R6)X", onde R6 é um grupo hidrocarboneto mobovalente, especialmente um grupo que tem até vinte carbonos, preferivelmente metila, dodecila ou octadecila, e X- é um contraion. Quando algum dentre Q1, Q2 e Q3 é um grupo hidrocarboneto monovalente, a metil é a preferida.
Uma outra realização das composições da presente invenção (aqui indicada como "realização do tipo I") é um silicone da fórmula média:
<formula>formula see original document page 8</formula>
na qual R21, R22, R23, R30 e R31 são independentemente grupos
hidróxi ou fenóxi, ou alcóxi ou hidrocarboneto monovalente
(especialmente, nos últimos dois casos, aqueles que têm vinte
carbonos ou menos, preferivelmente um ou dois carbonos);
R24, R25 e R27 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes, especialmente aqueles que têm vinte carbonos ou menos; R28 e um grupo hidrocarboneto monovalente,
especialmente aquele que tem vinte carbonos ou menos, ou contém nitrogênio e pode pelo menos em parte representar um grupo ou grupos da forma -R1-Z-Q3; R26 e R29 contêm nitrogênio e, onde presentes, podem representar, pelo menos em parte, um grupo ou grupos da forma -R1-Z-Q3; -R1- é um grupo
hidrocarboneto divalente, o qual pode incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster, ou R17N(Q1)R18-, especialmente -Ch2CH(CH3)CH2-N(Q1)-CH2CH2- ou (CH2)3-N(Q1)-CH2CH2- para este último; -R17- e -R18- são independentemente grupos hidrocarboneto divalentes que podem incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster; -Q1 é -CH2CH(OH)CH2N+(R4)(R5)(R6)X-, hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amido, éter ou éster; R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes; X- é um contraíon; -Z- é -N (Q2)-; -Q3 e -Q2 são independentemente -CH2CH (OH) CH2N+(R4) (R5) (R6)X-, hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amido, éter ou éster; a, b, d, e e g são iguais ou maiores do que 0; a = 0 a 2 + g; b = 0 a 2+g; d = 0 a 500, especialmente 0 a 400; e = 0 a 100, especialmente 0 a 50; g = 0 a 100, especialmente 0 a 5; a + b são iguais ou maiores do que 2; e e + b > 0, contanto que pelo menos uma porção de Ql, Q2, e Q3 presente na composição, especialmente onde pelo menos 10 por cento, preferive lmente 15 a 75 por cento, e mais preferive lmente 20 a 60 por cento, em que a porcentagem é baseada no número total destes grupos presentes na composição, sejam -CH2CH (OH) CH2N+ (R4) (R5) (R6)X-.
As posições de R e dos grupos similarmente designados mostrados na fórmula na última realização mencionada, bem como quaisquer outras descritas ou reivindicadas na invenção, não devem ser tomadas como indicativas de nenhuma estereospecificidade. Além disso, deve ficar compreendido que a fórmula imediatamente precedente não é totalmente estrutural; por exemplo, se d fosse igual a 3 na mesma, então a composição teria três das subunidades que correspondem ao d subscrito em algum lugar entre os grupos de extremidade de cada molécula em média, mas não necessariamente de modo contíguo.
Na última realização mencionada, é geralmente preferível que pelo menos 10 por cento (mais preferivelmente 15 a 75 por cento e ainda mais pref erivelmente 20 a 60 por cento) do total de Q1, Q2 e Q3 (a porcentagem baseada no número total destes grupos presentes na composição) sejam da fórmula CH2CH(OH)CH2N+(CH3)2(R6)X-, onde R6 é um hidrocarboneto monovalente, especialmente aquele que tem até vinte carbonos, preferivelmente metila, dodecila ou octadecila, e X- é um contraíon. Normalmente, é preferível que todos os Q1, Q2 e Q3 restantes sejam independentemente hidrogênio ou metila. Adicionalmente, é preferível geralmente que (e+b)/(a+b+d+e+g) seja maior ou igual a 0, 005, mais preferivelmente de 0,01 a 0,04 e ainda mais preferivelmente de 0,015 a 0,03.
Uma realização das composições da presente invenção de grande interesse (aqui "a realização do tipo II") é definida como a realização do tipo I com as seguintes seleções mais específicas para os grupos indicados: R21, R22, R23, R25 e R27 são independentemente grupos hidróxi, ou alcóci ou hidrocarboneto monovalente que têm um a vinte carbonos; R , R e R são independentemente grupos hidrocarboneto mono vai ente s que têm um a vinte carbonos; R28 é um grupo hidrocarboneto monovalente que tem um a vinte carbonos, ou contém nitrogênio e pode pelo menos em parte representar um grupo ou grupos da forma -R1-Z-Q3; -R1- é um grupo hidrocarboneto divalente que tem um a vinte carbonos, aquele que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster, ou -R17N(Q1)R18-; -R17- e -R18- são independentemente grupos hidrocarboneto divalentes que têm um a vinte carbonos que podem incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster; -Q1 é -CH2CH(OH)CH2N+(R4)(R5)(R6)X", hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que tem uma funcionalidade de um a vinte carbonos que podem incorporar opcionalmente hidróxi, diol, amido, éter ou éster; R4, R5 e R5 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes que têm um a vinte carbonos; X" é são um contraíon; -Q3 e -Q2 são independentemente -CH2CH (OH) CH2N+ (R4) (R5) (R6)X', hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que tem uma funcionalidade de um a vinte carbonos que podem incorporar opcionalmente hidróxi, diol, amido, éter ou éster; d = 0 a 400; e = 0 a 50; g = 0 a 5 0; e
(e + b)/(a+b+d+e+g) = 0,005 a 0,05; contanto que 10 a 75 por cento de Q1, Q2, e Q3 presentes na composição sejam -CH2CH (OH) CH2N+(R4) (R5) (R6)X".
Uma outra realização das composições da presente invenção (aqui "a realização do tipo III") é definida como a incorporação do tipo I com as seguintes seleções mais especificas para os grupos indicados: R21, R22, R23, R30 e R31 são independentemente grupos hidróxi, metóxi ou metila; R24, R25 e R27 são grupos metila; R28 é um grupo metila, ou contém nitrogênio e pode pelo menos em parte representar um grupo ou grupos da forma -R1-Z-Q3; -R1- é um grupo propileno ou - R17N(Q1)R18-; -R17- é um grupo propileno ou isobutileno e -R18- é um grupo etileno; -Q1 é -CH2CH (OH) CH2N+ (R4) (R5) (R6)X", hidrogênio ou um grupo metila; R4 e R5 são grupos metila; R6 é um grupo metila, dodecila ou do octadecila; X" é um contraíon; -Q3 e -Q2 são independentemente CH2CH (OH) CH2N+(R4) (Rs) (R6)X", hidrogênio ou um grupo metila; d = 50 a 150; e = 0 a 10; g = 0 a 5; e (e + b)/(a+b+d+e+g) = 0,01 a 0,03,
contanto que 25 a 40 por cento de Q1, Q2, e Q3 presentes na composição sejam -CH2CH (OH) CH2N+(R4) (R5) (R6)X".
Uma outra realização das composições da presente invenção é um silano da fórmula:
<formula>formula see original document page 12</formula>
na qual -R11 é um grupo hidrocarboneto monovalente ou -OR41, onde -R41 é hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente; -R12 é um grupo hidrocarboneto monovalente ou - OR42, onde -R42 é hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente; -R13 é um grupo hidrocarboneto monovalente ou OR43, onde -R43 é hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente; -R1- é um grupo hidrocarboneto divalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster, ou -R17N(Q1)R18-; -R17- e -R18- são independentemente grupos hidrocarboneto divalentes que podem incprorar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster;-Q1 é CH2CH (OH) CH2N+(R4) (R5) (R6)X", hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que pode incirporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amido, éter ou éster; R4, R5 e R são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes; e X" é um contraion. -Z- é N(Q2) -; e -Q1 e - Q2 são independentemente -CH2CH(OH)CH2N+(R4)(R5)(R6)X", hidrogênio ou um hidrocarboneto monovalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amido, éter ou éster, contanto que pelo menos um dentre -Q1, -Q2 e -Q3 seja -CH2CH (OH) CH2N+ (R4) (R5) (R6) X" .
Nos silanos da presente invenção, onde um grupo R é um hidrocarboneto, é preferivelmente aquele que tem vinte carbonos ou menos, e no caso de R4, R5 e R6, especial e independentemente metila, dodecila ou octadecila. Um grupo preferido de silanos tem R11, R12, e R13 como -OCH3 e R1 como - (CH2)3-.
Os métodos da presente invenção referem-se à produção de composições com funcionalidade amônio quaternário à base de silicone. Geralmente, estes métodos compreendem a reação: de (1) um composto de amônio quaternário que tem um grupo substituinte, sendo que o grupo substituinte tem a funcionalidade epóxido ou haloidrina, com (2) um material à base de silicone que tem um grupo organofuncional, sendo que o material à base de silicone é um silício ou um silano não suportado e o grupo organofuncional tem a funcionalidade carbóxi ou amino. A reação ocorre entre as funcionalidades acima mencionadas dos grupos substituinte e organofuncional.
A reação pode ser levada a efeito simplesmente ao se colocar os reagentes em contato, o que deve ser feito como a exigência mínima implicada para obter a reação (executar a etapa "de reação") sob as circunstâncias. Entretanto, é preferível geralmente misturar os reagentes e/ou aquecê-los, especialmente até o refluxo de um solvente adicionado, tal como um álcool como o isopropanol. Catalisadores apropriados podem ser empregados. Pode ser vantajosa a utilização de um excesso do reagente de silício ou silano, uma vez que a presença de reagentes de epóxi ou haloidrina residuais nos produtos é geralmente indesejável (especialmente o epóxido); tais materiais residuais indesejáveis teriam que ser reagidos ou removidos ainda em uma etapa extra.
Foi descoberto de maneira genérica que as aminas terciárias não são adicionadas de imediato aos epóxidos. Esta situação pode ser melhorada se a mistura de reação for acidificada (em especial estequiometricamente) ou se a amina terciária for previamente tratada com ácido (convertida em seu sal de ácido). Por toda esta descrição e nas reivindicações a seguir, deve ficar compreendido que "amino" pode indicar (pelo menos) aminas primárias, secundárias e/ou terciárias.
Além disso, a menos que esteja indicado de alguma outra maneira, a referência a um ácido orgânico ou uma base deve incluir uma de suas formas ionizadas (bem como seus sais) e vice-versa. Por exemplo, a referência a um ácido carboxilico deve incluir um para o carboxilato correspondente.
Um grupo preferido de compostos de amônio quaternário com funcionalidade epóxi para ser utilizado na aplicação dos métodos da presente invenção é representado pela fórmula: CH2 (O) CHYN+(R4) (R5) (R6)X", na qual Y é um grupo hidrocarboneto divalente, especialmente o metileno; R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes, especialmente aqueles que têm até vinte carbonos e preferivelmente a metila, dodecila ou octadecila; e X" é um contraion, especialmente um cloreto ou um brometo.
Os exemplos específicos deste grupo incluem o cloreto de glicidil trimetil amônio e o brometo correspondente. Os epóxidos não terminais também podem ser utilizados, mas os epóxidos terminais (tais como aqueles do grupo aqui descrito) são geralmente os preferidos.
Um grupo preferido de compostos de amônio quaternário com funcionalidade haloidrina para ser utilizado na aplicação dos métodos da presente invenção é representado por: (X1)CH2CH(OH)YN+(R4)(R5)(R6)X- onde X1 é um halogênio, especialmente um cloro ou um bromo; Y é um grupo hidrocarboneto divalente, especialmente o metileno; R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes, especialmente aqueles que têm até vinte carbonos e preferivelmente a metila, dodecila ou octadecila; e X" é um contraion, especial um cloreto ou um brometo.
Os exemplos específicos deste grupo incluem o cloreto de 3-cloro-2-hidróxi propil trimetil amônio, cloreto de 3-cloro-2-hidróxi propil dimetil dodecil amônio, cloreto de 3-cloro-2-hidróxi propil dimetil octadecil amônio e os brometos correspondentes. (Alguma combinação destas haloidrinas especificas, outros membros do grupo aqui descritos e/ou os membros do grupo de epóxidos recitados anteriormente também pode ser empregada). As haloidrinas não terminais também podem ser utilizadas, mas as haloidrinas terminais (tais como aquelas do grupo aqui indicado) são geralmente as preferidas.
Alguns silicones mais específicos que são normalmente úteis como reagentes nos métodos da presente invenção incluem aqueles com um peso molecular médio numérico de 1.000 a 100.000 (especialmente de 5.000 a 50.000), especialmente os polidimetilsiloxanos que são preferivelmente bloqueados na extremidade com trimetila, e onde aqueles com funcionalidade amino contêm 0,1 a 2,0 miliequivalentes de funcionalidade amino por grama de silicone (em média com base no nitrogênio do amino de grupos amino primários e secundários em todos os silicones presentes na amostra em questão) são os preferidos. Os exemplos dos grupos amino que podem estar presentes nestes silicones incluem a aminopropila, a aminoetil aminopropila ou a aminoetil aminoisobutila.
Como reagentes normalmente úteis nos métodos da presente invenção, são os silanos da seguinte estrutura:
<formula>formula see original document page 15</formula>
na qual, R11, R12, e R13 são independentemente grupos metóxi ou etóxi, e R14 é um grupo aminopropila, aminoetil aminopropila ou aminoetil aminoisobutila. Deve ser observado que os silanos que não silanol da presente invenção podem ser preparados na forma relativamente pura onde a síntese é realizada sob condições anidras. Geralmente, entretanto, é mais fácil preparar estes silanos em álcoois aquosos. Neste último caso, o produto será normalmente uma solução de silanos parcialmente hidrolisados e oligômeros de silano; isto pode ser preferível, uma vez que os silanos usados como "primers" para promover a aderência de polímeros orgânicos às superfícies minerais são aplicados normalmente de soluções de álcoois aquosos.
O peso molecular dos produtos dos métodos da presente invenção pode ser controlado pela seleção dos reagentes, geralmente mais praticamente o reagente de silício ou silano, e também pela seleção da razão entre os reagentes. O teor de amônio quaternário pode ser controlado através da estequiometria de reação/reagente, isto é, pela razão entre os reagentes. O peso molecular e o teor de amônio quaternário podem ser intimamente correlacionados com muitas propriedades destes materiais.
Foi observado que as propriedades das composições da presente invenção são em grande parte previsíveis a partir de seu peso molecular em combinação com seu teor de amônio quaternário. A viscosidade destes materiais (e desse modo a sua dificuldade de processamento na maioria dos casos) aumenta bastante regularmente com o peso molecular, e drasticamente a um determinado peso molecular quando o teor de amônio quaternário aumenta. No que se refere à solubilidade em água, os materiais com peso molecular mais elevado são geralmente insolúveis em água, a menos que o teor de amônio quaternário seja muito elevado, mas os materiais com um peso molecular mais baixo são geralmente solúveis em água a um teor (razoável) muito mais baixo de amônio quaternário.
Em uma realização dos métodos da presente invenção, o reagente de silicone contém em média 0,01 a 8,1, preferivelmente 0,1 a 2,0, mais preferivelmente 0,2 a 0,9 e ainda com mais preferivelmente 0,4 a 0,75 miliequivalentes de nitrogênio da amina por grama, levando-se em consideração somente as aminas primárias e secundárias. 0 reagente de amônio quaternário é selecionado do grupo que consiste em cloreto de glicidil trimetil amônio, cloreto de 3-cloro-2- hidróxi propil trimetil amônio, cloreto de 3-cloro-2-hidróxi propil dimetil dodecil amônio, cloreto de 3-cloro-2-hidróxi propil dimetil octadecil amônio, os brometos correspondentes de quaisquer destes e alguma combinação de quaisquer destes cloretos e brometos. A razão molar média durante a reação entre o reagente de amônio quaternário e o total de hidrogênio da amina no reagente de silicone, levando-se em consideração somente as aminas primárias e secundárias, é de pelo menos 1:10, preferivelmente de 1:6 a 9:10. Esta última razão, para a maioria das finalidades práticas, tem um limite superior de 1:1, uma vez que o reagente de amônio quaternário em excesso precisa ser removido ou reagido ainda em uma etapa posterior porque a sua presença nos produtos é em geral totalmente questionável (especialmente um epóxido).
Os métodos da presente invenção incluem aqueles para a modificação de determinadas composições da presente invenção para formar composições mais complexas da presente invenção (derivados). Em um caso particular, a funcionalidade diol ou amida é adicionada, e o método compreende a reação: de (1) uma composição de acordo com a presente invenção que compreende o grupo -R1-Z-Q3 tal como definido anteriormente, em que pelo menos uma porção de R1 é uma amina secundária ou pelo menos uma porção de Z é um amina primária ou secundária, com (2) um material, T, onde T tem a organofuncionalidade selecionada do grupo que consiste em lactona, carbóxi e epóxi. Os exemplos específicos de T incluem o glicidol e a gama-butirolactona.
A reação pode ser levada a efeito simplesmente ao se colocar os reagentes em contato, o que deve ser feito como a exigência mínima implicada para obter a reação (executar a etapa "de reação") sob as circunstâncias. Entretanto, geralmente é preferível misturar os reagentes e/ou aquecê- los, especialmente até o refluxo de um solvente adicionado, tal como um álcool como o isopropanol. Catalisadores apropriados podem ser empregados. Pode ser vantajosa a utilização de um excesso de reagente de silicone ou silano, uma vez que a presença de reagentes contendo haloidrina ou epóxido residual nos produtos é geralmente indesejável (especialmente o epóxido) e teriam que ser removidos ou reagidos ainda em uma etapa posterior.
Pode ser conveniente descrever as composições em termos de um método que possa ser usado para a produção, dos mesmos. Isto é normalmente chamado de definição de "produto por processo" de uma composição. As composições da presente invenção devem ser consideradas como incluindo produtos dos métodos aqui descritos.
Exemplos
Os títulos fornecidos para os exemplos devem ser considerados como descritivos mas não como limitadores.
Exemplo 1. Síntese Com um Epóxido a Múltiplas Estequiometrias/Propriedades de Comparação
Os silicones com funcionalidade do amônio quaternário foram preparados a partir de um copolímero de dimetilsiloxano a 150 S (mm2/s) contendo aproximadamente 2 por cento molar de aminoetil aminoisobutilmetil siloxano. Este amino com funcionalidade siloxano continha desse modo uma unidade de repetição que tem grupos araina primária e secundária. Teoricamente, cada unidade de aminoetil aminoisobutil metil siloxano pode reagir com até três equivalentes de cloreto de glicidil trimetil amônio.
Como uma demonstração da faixa dos materiais que podem ser preparados, amostras foram feitas nas quais 16,7, 33, e 67% dos hidrogênios da amina foram reagidos. Embora o sitio preferido da reação não fosse determinado, a estequiometria de 33% seria suficiente para reagir um NH em todas as aminas primárias. O procedimento para preparar o material reagido a 33% prossegue; aquele para as outras estequiometrias foi o mesmo, exceto quanto às proporções dos reagentes.
54,03 g do siloxano com funcionalidade amino que acaba de ser descrito (0, 479 meq amina/g) , 2,51 g de uma solução de cloreto de glicidil trimetil amônio (aproximadamente 75 % em peso de água) e 13,34 g de isopropanol foram colocados em um frasco de 125 ml de três gargalos. A mistura de reação foi aquecida até o refluxo com agitação sob o nitrogênio estático, e a seguir mantida no refluxo por quatro horas. Com o resfriamento, 13C que o Spectroscopy do Resonance Magnético Nuclear (13C NMR) foi funcionado e nenhum epóxido foi detectado, indicando a reação completa do cloreto glicidilico do trimetilaimnonium,
Uma pequena amostra do produto de silicone de amônio quaternário foi obtida até secar, ao se colocar uma amostra em um forno de vácuo a 50 0C durante toda a noite. 0 material secado era uma guma incolor transparente de alta viscosidade. A gomar não se dissolveu facilmente em água ou álcool; entretanto, ela se dissolve imediatamente em tetraidrofurano (THF), tolueno ou clorofórmio.
As medições da Cromatografia com Permeação de Gel (GPC) versus os padrões de poliestireno em tolueno resultaram em um peso molecular médio numérico de 3.870 para o siloxano com funcionalidade amino original e de 3.770 para o produto de siloxano com funcionalidade amônio quaternário, e desse modo a elevação drástica na viscosidade (vide abaixo) não é attribuivel a um aumento significativo no peso molecular.
As propriedades reológicas do material seco foram obtidas em um reômetro Rheometrics SR5000 Stress Controlled ao se utilizar 25 mm de geometria de placa paralela e um distanciamento de 1,00 mm. O instrumento foi ajustado para uma freqüência de 2 rad/s e uma tensão inicial de 10 Pas (100 dinas/cm).O instrumento foi programado para elevar automaticamente a tensão para manter o sinal adequado em relação ao ruido. As propriedades reológicas foram adquiridas durante uma diminuição da temperatura de 100°C para 50°C. As quantidades medidas incluíam G' (o módulo elástico de armazenagem), G" (o modulus de perda de viscosidade), e η* (a viscosidade dinâmica).
As viscosidades destes materiais eram muito elevadas, sendo que a viscosidade aumenta com o aumento da concentração de grupos amônio quaternário. Uma comparação das propriedades reológicas a 70°C para estes materiais comparados com uma goma de silicone de elevado peso molecular (uma goma de polidimetil siloxano que contem alguma funcionalidade de vinila pendente e terminal que tem um peso molecular médio ponderai acima de 500.000 e uma viscosidade tal como indicado) é mostrada na Tabela 1.
Tabela 1 - Propriedades Reológicas a 70 °C
<table>table see original document page 20</column></row><table> C 2 67 37,640 12,900 19.900.000
Goma de Silicone - - 6,133 11,660 6.587.000
O material com funcionalidade quaternária em que 67% dos grupos NH tinham sido reagidos, tinha a viscosidade e os módulos a 70°C que eram substancialmente mais elevados do que uma goma de silicone de elevado peso molecular. Deve ser observado que a viscosidade dinâmica tem uma dependência maior na temperatura para silicones com funcionalidade de amônio quaternário do que para a goma de silicone de elevado peso molecular, e desse modo as viscosidades à temperatura ambiente para os silicones com funcionalidade amônio quaternário são substancialmente mais elevadas do que as viscosidades a 70°C indicadas na Tabela 1.
Exemplo 2. Síntese Com uma Haloidrina
50,83 g de um siloxano com funcionalidade amino do tipo no Exemplo 1 (com 0, 474 meq amina/g) , 3,84 g de cloreto de 3-cloro-2-hidróxi propil trimetil amônio (60 % em peso em água, Aldrich Chemicals), 57,20 g de isopropanol e 0,96 g de NaOH a 50% em peso em água foram colocados em um frasco de 250 ml de três gargalos equipado com um termômetro, um agitador mecânico, e uma entrada de nitrogênio. Δ mistura de reação foi aquecida até o refluxo e mantida no refluxo por três horas. O produto foi filtrado por sucção. Uma porção do produto foi desvolatilizada em um forno de vácuo. O material desvolatilizado era uma goma incolor transparente.
As medições reológicas a 70°C, G' = 1,88 x 104 Pa (1,88 x 105 dinas/cm), G" = 1,71 x 104 Pa (1,71 x 105 dinas/cm2) , e n* = 12.700.000 cP (mPa.s). A GPC em toluene versus padrões de poliestireno resultou em um peso molecular méd10 numérico de 3.370 e um peso molecular méd10 ponderai de 6.660, indicando que a viscosidade elevada não era atribuível a um aumento no peso molecular (vide o Exemplo 1).
Exemplo 3. Síntese Com uma Haloidrina 50,21 g de um siloxano com funcionalidade amino do tipo no Exemplo 1 (com 0,474 meq amina/g), 10,14 g de cloreto de 3-cloro-2-hidróxi propil dimetil dodecil amônio (40 % em peso em água, Quab® 432 pela DeGussa-Huls) , e 33,22 g de isopropanol foram colocados em um frasco de 250 ml com três gargalos equipado com um termômetro, um agitador mecânico, e uma entrada de nitrogênio. A mistura de reação foi aquecida até refluxo e mantida no refluxo por quatro horas. Uma porção do produto foi desvolatilizada em um forno de vácuo. 0 material desvolatilizado era uma goma incolor transparente. As medições reológicas a 70°C, G' = 1,243 Pa = (12,43 dinas/cm), G "= 1,09 χ IO2 Pa (1,09 χ 10^3 dinas/cm), e η* = 54.500 cP (mPa.s).
Exemplo 4. Síntese Com um Silicone com Terminal Amino 80,04 g de siloxano terminado com aminopropila (DMS-A21 pela Gelest, com 0,348 meq amina/g), 5,65 g de uma solução de cloreto de glicidil trimetil amônio (aproximadamente 75 por cento em peso em água), e 21,45 g de isopropanol foram carregados em um frasco de 250 ml equipado com um condensador, um termômetro e um agitador de ar. A mistura de reação foi colocada no refluxo e nele mantida por aproximadamente quatro horas e meia. Uma porção do produto da reação foi desvolatilizada em um forno de vácuo. O material desvolatilizado era uma goma incolor transparente. As medições reológicas a 70°C mostraram G1 = 4,49 χ 10^3 Pa (4,49 χ IO4 dinas/cm2), G" = 9,83 χ 10^3 Pa (9,83 χ 10^4 dinas/cm), e n* = 5.410.000 cP (mPa.s).
Exemplo 5. Síntese Com um Silicone Com Funcionalidade Carbóxi Uma mistura agitada de 25,9 g de um polidimetilsiloxano terminado com ácido carboxílico (DMS-B12 pela Gelest, peso molecular médio numérico de aproximadamente 1.000) e 30 g de tetraidrofurano foi aquecida até o refluxo, quando então 10 g de cloreto de glicidil trimetil amônio (aproximadamente 75 % em peso em água) foram adicionados em gotas. A reação foi mantida no refluxo por aproximadamente 24 horas. Uma porção do produto foi desvolatilizada em um forno de vácuo para se obter um sólido pegajoso. A formação do produto foi confirmada por 13C NMR, que mostrou uma diminuição significativa no epóxido e no ácido carboxílico, bem como a formação de um grupo carbonila do éster. Exemplo 6. Síntese de um Silano com Funcionalidade Amônio Quaternário
5,00g de N-(2-aminoetil)-3-aminopropil trimetóxi silano, 4,54 g de uma solução de cloreto de glicidil trimetil amônio (aproximadamente 75 por cento em peso em água), e 9,49 g de metanol foram refluxados por quatro horas sob nitrogênio estático. 0 produto foi analisado por 13C NMR, o que revelou que o epóxido do cloreto de glicidil trimetil amônio tinha sido consumido completamente. Uma gota da solução de metanol colocada em um substrato sólido secou como uma película transparente.
A síntese acima resulta na realidade em uma solução alcoólica de silano parcialmente hidrolisado e oligômeros de silano. A preparação do silano puro poderia ser realizada mediante a secagem de uma solução de cloreto de glicidil trimetil amônio em sulfóxido de dimetila antes da reação com o silano com funcionalidade amina.
Exemplo 7. Funcionalidade Diol
300,22 gramas de um siloxano com funcionalidade amino do tipo no Exemplo 1 (com 0, 530 meq amina/g) , 15,95 g de uma solução de cloreto de glicidil trimetil amônio (aproximadamente 75 por cento em peso em água), e 66,44 g de isopropanol foram carregados em um frasco de 1.000 ml de três gargalos equipado com um condensador, um funil de gotejamento equalizador de pressão, um agitador de ar e uma sonda de temperatura. O funil de gotejamento equaliozador de pressão foi carregado com 5,82 g de glicidol e 14,07 g de isopropanol. Enquanto ficou sob nitrogênio estático, o frasco foi aquecido até o refluxo. Depois de aproximadamente duas horas no refluxo, a mistura de glicidol/isopropanol foi adicionada em gotas ao se utilizar o funil de gotejamento por aproximadamente dez minutos. O refluxo foi continuado por mais duas horas.
Uma porção do produto da reação foi desvolatilizada em um forno de vácuo. 0 material desvolatilizado era uma goma incolor transparente. As medições reológicas a 70°C mostraram G' = 1,25 χ 10^4 Pa (1,25 χ 10^5 dinas/cm2) , G" = 1,23 χ 10^4 Pa (1,23 χ 10^5 dinas/cm2), e n* = 8.420.000 cP (mPa.s).
Exemplo 8. Funcionalidade Amida
200 gramas de um siloxano com funcionalidade amino do tipo no Exemplo 1 (com 0, 530 meq amina/g), 10,6 g de uma solução de cloreto de glicidil trimetil amônio (aproximadamente 75 por cento em peso em água), e 54 g de isopropanol foram carregados em um frasco de três gargalos equipado com um condensador, um agitador de ar e uma sonda de temperatura. Enquanto ficou sob nitrogênio estático, o frasco foi aquecido até o refluxo. Depois de aproximadamente duas horas no refluxo, 4,6 gramas de gama-butirolactona foram adicionados. A mistura de reação foi refluxada por mais quatro horas.
Uma porção do produto da reação foi desvolatilizada em um forno de vácuo. O material desvolatilizado era uma goma incolor transparente. As medições reológicas a 70°C mostraram G' = 4,65 χ 10^1 Pa (4,65 χ 10^2 dinas/cm2), G' = 4,86 χ 10^2 Pa (4,86 χ IO3 dinas/cm2), e n* = 244.000 cP (mPa.s).
Claims (19)
1. Composição com funcionalidade amônio quaternário à base de silício, caracterizada pelo fato de compreender o grupo: -R1-Z-Q3, no qual -R1- é um grupo hidrocarboneto divalente, que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster, ou -R17N(Q1)R18-, e é ligado covalentemente a Si em um silicone ou silano não suportado; -Z- é -C(O)O- ou -N (Q2) -; -Q3 é -CH(R3)CH(OH)YN+(R4)(R5)(R6)X", hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amida, éter ou éster; -R17- e -R18- são independentemente grupos hidrocarboneto divalentes que podem incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster; -Q1 e -Q2 são independentemente -CH (R3) CH (OH) YN+(R4) (R5) (R6)X", hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amida, éter ou éster; Y é um grupo hidrocarboneto divalente; R3 é um grupo hidrocarboneto monovalente ou hidrogênio; R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes; e X" é um contraíon, contanto que pelo menos um dentre -Q1, -Q2 e -Q3 seja -CH (R3) CH(OH) YN+(R4) (Rs) (R6)X".
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ser um silicone e em que -R1- é ou um grupo hidrocarboneto divalente, ou -R17N(Q1)R18-, e é ligada covalentemente a Si em um silício não suportado; R17- e -R18- são independentemente grupos hidrocarboneto divalentes; -Q1 é -CH2CH(OH)CH2N+(R4)(R5)(R6)X", hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto divalente; R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes que têm até vinte carbonos; X" é um contraíon; -Z- é -N (Q2) -; -Q2 é - CH2CH(OH)CH2N+(R4)(R5)(R6)X", hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto divalente; e -Q3 é -CH2CH(OH)CH2N+(R4)(R5)(R6)X" , hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto divalente, contanto que pelo menos um dentre -Q1, -Q2 e -Q3 seja CH2CH (OH) CH2N+ (R4) (R5) (R6)X".
3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ser um silicone e em que o grupo, -R1-Z-Q3- é: -R17N(Q1)R18-N(Q2)-Q3 onde -R17- é um grupo hidrocarboneto divalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster, e é ligado covalentemente a Si em um silício não suportado; -R18- é um grupo hidrocarboneto divalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster; pelo menos um de Q1, Q2 e Q3 é da fórmula - CH (R3)CH (OH) YN+(R4) (R5) (R6)X" em que todos os Q1, Q2 e Q3 restantes são independentemente hidrogênio ou um grupo com hidrocarboneto monovalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amido, éter ou éster; Y é um grupo hidrocarboneto divalente; R3 é um grupo hidrocarboneto monovalente ou hidrogênio; R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes; e X" é um contraíon.
4. Composição, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que -R17- é -CH2CH(CH3)CH2- ou - (CH2)3-, e é ligado covalentemente a Si em um silicone não suportado; -R18- é -CH2CH2-; pelo menos um de Q1, Q2 e Q3 é da fórmula -CH2CH(OH)CH2N+(CH3)2(R6)X" em que todos os restantes de Q1, de Q2 e de Q3 são independentemente hidrogênio ou metila; R6 é um grupo hidrocarboneto divalente que tem até vinte carbonos; e X" é um contraíon.
5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ser um silicone da fórmula média: <formula>formula see original document page 26</formula> na qual R21, R22, R23, R30 e R31 são independentemente grupos hidróxi, fenóxi, alcóxi ou hidrocarboneto monovalente; R24, R25 e R27 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes; R28 é um grupo hidrocarboneto divalente, ou contém nitrogênio e pode pelo menos em parte representar um grupo ou grupos da forma -R -Z-Q ; R e R contem nitrogênio e, onde presentes, representam pelo menos em parte, um grupo ou grupos da forma-R1-Z-Q3; -R1- é um grupo hidrocarboneto divalente, aquele pode incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster, ou -R17N(Q1)R18- ; -R17- e -R18- são independentemente grupos hidrocarboneto divalentes que podem incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster;-Q1 é CH2CH(OH)CH2N+(R4)(R5)(R6)X", hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amida, éter ou éster; R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes; X" é um contraíon; -Z- é -N(Q2)-; -Q3 e -Q2 são independentemente -CH2CH(OH)CH2N+(R4)(R5)(R6)X", hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amida, éter ou éster; a, b, d, e e g são maiores ou iguais a 0; a = 0 a 2+g; b = 0 2+g; d = 0 a 500, e = 0 a 100 g = 0 a IOO1 a + b são mais iguais ou maiores do que 2; e e+b>0, contanto que pelo menos um dentre uma porção de Q1, Q2 e Q3 presente na composição seja -CH2CH (OH) CH2N+(R4) (R5) (R6)X".
6. Composição, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que R21, R22, R23, R30 e R31 são independentemente grupos hidróxi ou fenóxi, alcóxi, ou hidrocarboneto monovalentes contendo até vinte carbonos; R R25 e R27 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes que contêm até vinte carbonos; R28 é um grupo hidrocarboneto divalente que contem até vinte carbonos; -R1- é -Ch2CH(CH3)CH2-N(Q1)-CH2CH2- ou -(CH2)3-N(Q1)-CH2CH2 -; pelo menos 10 por cento do número total de Q1, Q2 e Q3 presentes na composição são da fórmula -CH2CH(OH)CH2N+(CH3)2(R6)X", em que todos os Q1, Q2 e Q3 restantes são independentemente hidrogênio ou metila; R6 é um hidrocarboneto monovalente que tem até vinte carbonos; (e+b)/(a+b+d+e+g) é maior ou igual a -0,005; d = 0 a 400; e = 0 a 50; e g = 0 a 5.
7. Composição, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que R21, R22, R23, R30 e R31 são independentemente grupos hidróxi, alcóxi ou hidrocarboneto monovalentes que têm um a vinte carbonos; R , R e R são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes que têm um a vinte carbonos; R28 é um grupo hidrocarboneto divalente que tem um a vinte carbonos, ou contém nitrogênio e pode pelo menos em parte representar um grupo ou grupos da forma -R1-Z- Q3; -R1- é um grupo hidrocarboneto divalente que tem um a vinte carbonos, aquele que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster, ou -R17N(Q1)R18-; -R17- e -R18- são independentemente grupos hidrocarboneto divalentes que têm um a vinte carbonos que podem incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster; -Q1 é CH2CH (OH) CH2N+(R4) (R5) (R6)X", hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto divalente que tem de um a vinte carbonos que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amido, éter ou éster; R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes que têm um a vinte carbonos; X" é um contraíon; -Q3 e -Q2 são independentemente -CH2CH (OH) CH2N+(R4) (R5) (R6)X", hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto divalente que tem de um a vinte carbonos que podem incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amido, éter ou éster; d = 0 a 400; e = 0 a 50; g = 0 a 50; e (e + b)/(a+b+d+e+g) = 0,005 a 0,05; contanto que 10 a 75 por cento de Q1, Q2, e Q3 presentes na composição sejam -CH2CH (OH) CH2N+(R4) (R5) (R6)X".
8. Composição, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que R21, R22, R23, R30 e R31 são independentemente grupos hidróxi, metóxi ou metila; R24, R25 e R27 são grupos metila; R28 é um grupo metila, ou contém nitrogênio e pode pelo menos em parte representar um grupo ou grupos da forma -R1-Z-Q3; -R1- é ou um grupo propileno ou - R17N(Q1)R18-; -R17- é um grupo propileno ou isobutileno e -R18- é um grupo etileno; -Q1 é -CH2CH(OH)CH2N+(R4)(R5)(R6)X", hidrogênio ou um grupo metila; R4 e R5 são grupos metila; R6 é um grupo metila, dodecila ou octadecila; X" é um contraíon; -Q3 e -Q2 são independentemente CH2CH (OH) CH2N+(R4) (R5) (R6)X", hidrogênio ou um grupo metila; d = 500 a 150; e = 0 a 10; g=0a5;e (e + b)/(a+b+d+e+g) = 0,01 a 0,03, contanto que 25 a 4 0 por cento de Q1, Q2, e Q3 presentes na composição sejam -CH2CH (OH) CH2N+(R4) (Rs) (R6)X".
9. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ser um silano da fórmula: <formula>formula see original document page 30</formula> na qual -R11 é um grupo hidrocarboneto divalente ou -OR41, onde -R41 é hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto divalente; -R12 é um grupo hidrocarboneto divalente ou -OR42i onde -R42 é hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto divalente; -R13 é um grupo hidrocarboneto divalente ou -OR43, onde -R43 é hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto divalente; -R1- é um grupo hidrocarboneto divalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster, ou -R17N(Q1)R18- ; -R17- e -R18- são independentemente grupos hidrocarboneto divalentes que podem incorporar opcionalmente a funcionalidade éter ou éster; -Q1 é CH2CH(OH)CH2N+(R4)(R5)(R6)X", hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto monovalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amida, éter ou éster; R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes; e X" é um contraíon; -Z- é -N(Q2) -; e -Q3 e -Q2 são independentemente -CH2CH(OH)CH2N+(R4)(R5)(R6)X", hidrogênio ou um grupo hidrocarboneto divalente que pode incorporar opcionalmente a funcionalidade hidróxi, diol, amido, éter ou éster, contanto que pelo menos um dentre -Q1, -Q2 e -Q3 seja - CH2CH (OH) CH2N+(R4) (R5) (R6)X".
10. Método de produção de uma composição com funcionalidade amônio quaternário à base de silício, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de compreender: a reação de (1) um composto de amônio quaternário que tem um grupo substituinte, sendo que o grupo substituinte tem a funcionalidade epóxido ou haloidrina, com (2) um material à base de silicone que tem um grupo organofuncional, sendo que o material à base de silicone é um silicone ou um silano não suportado e o grupo organofuncional tem a funcionalidade carbóxi ou amino.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o reagente à base de silício é um silicone e o grupo organofuncional é de funcionalidade amino.
12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o reagente à base de silício é um silicone e é reagido com um composto de amônio quaternário com funcionalidade epóxi da fórmula: CH2 (O) CHYN+(R4) (Rs) (R6)X" na qual Y é um grupo hidrocarboneto divalente; R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes; e X" é um contraíon.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o composto com funcionalidade epóxi é o cloreto de glicidil trimetil amônio.
14. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o reagente à base de silício é um silicone e é reagido com um composto de amônio quaternário com funcionalidade haloidrina da fórmula: (X1)CH2CH(OH) YN+ (R4) (R5) (R6)X" na qual X1 é um halogênio; Y é um grupo hidrocarboneto divalente; R4, R5 e R6 são independentemente grupos hidrocarboneto monovalentes; e X" é um contraíon.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o composto com funcionalidade haloidrina é o cloreto de 3-cloro-2-hidróxi propil trimetil amônio, cloreto de 3-cloro-2-hidróxi propil dimetil dodecil amônio, cloreto de 3-cloro-2-hidróxi propil dimetil octadecil amônio, ou uma combinação destes.
16. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o reagente de silício contém em média 0,1 a 2 0 miliequivalentes de nitrogênio da amina, levando-se em consideração somente as aminas primárias e secundárias, por grama do reagente de silício; o reagente de amônio quaternário é selecionado do grupo que consiste em cloreto de glicidil trimetil amônio, cloreto de 3-cloro-2- hidróxi propil trimetil amônio, cloreto de 3-cloro-2-hidróxi propil dimetil dodecil amônio, cloreto de 3-cloro-2-hidróxi propil dimetil octadecil amônio, o brometo correspondente de quaisquer destes e qualquer combinação de quaisquer destes cloretos e brometos; e a razão molar média durante a reação entre o reagente de amônio quaternário e o total de hidrogênio da amina no reagente de silício, levando-se em consideração somente as aminas primárias e secundárias, varia de 1:6 a 9:10.
17. Composição, caracterizada pelo fato de ser produzida por qualquer um dos métodos de acordo com as reivindicações 10 a 16.
18. Método de modificação de uma composição com funcionalidade amônio quaternário à base de silício, caracterizado pelo fato de compreender: a reação de (1) a composição de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos uma porção de R1 é um amina secundária ou pelo menos uma porção de Z é um amina primária ou secundária, com (2) um material, T, onde T tem a organofuncionalidade selecionada do grupo que consiste em lactona, carbóxi e epóxi.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que T é glicidol ou gama- butirolactona.
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