CN101394747B - 水稳定的抗菌有机硅烷产物、组合物及其使用方法 - Google Patents

水稳定的抗菌有机硅烷产物、组合物及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及由一种有机硅烷和一种酸化稳定液混合而成的水稳定的组合物和化合物，所述有机硅烷任选地具有不可水解的有机基团但具有一个或多个可水解的基团，所述酸化稳定液是用水中的至少一种酸、至少一种二醇醚和至少一种阳离子表面活性剂——优选至少一种季铵盐(QAS)——制备。本发明还涉及通过使一种底物与本发明的产物、化合物或组合物混合或接触一段长到足以处理所述底物的时间来处理所述底物的方法、食品的抗菌处理方法、液体容器的抗菌包覆方法、底物的染色和处理方法以及医用乳胶制品的抗菌包覆方法。本发明还涉及其上附着有本发明的产物、化合物或组合物的处理过的底物。

Description

水稳定的抗菌有机硅烷产物、组合物及其使用方法
技术领域
本发明涉及抗菌有机硅烷组合物、化合物(compound)、产物及其使用方法。具体而言，本发明提供用于处理多种底物的用酸化稳定液稳定的水稳定的抗菌有机硅烷化合物、产物及组合物，所述酸化稳定液由至少一种季铵盐、至少一种二醇醚和水制成；还涉及用上述化合物、产物和组合物处理过的制品；以及使用上述化合物、产物和组合物的处理方法。 
背景技术
通式RnSiX4-n的有机硅烷——其中n为0至3的整数但更通常为0至2(当n为3时，该有机硅烷可能仅会二聚)；R为不可水解的有机基团，例如但不限于烷基、芳族、有机官能团或它们的组合，X为烷氧基，例如甲氧基或乙氧基——倾向于自缩合，使其在商业相关时限内在水中不稳定。此外，X可以是卤素，例如Cl、Br或I，并类似地被释放为HCl、HBr或HI。对于这类有机硅烷，X部分与水性介质中的多种含羟基分子反应以释放甲醇、乙醇、HCl、HBr、HI、H2O、乙酸或者未取代或取代的羧酸，并形成羟基化的且有缩合倾向的化合物。 
对于其中n为0至2的整数的有机硅烷RnSiX4-n，用水水解前两个X基团会产生带-Si(OH)2-单元的分子物质(species)，所述分子物质可通过羟基部分的自缩合成为部分结构为HO-Si-(O-Si)mm-O-Si-O-Si-O-Si-OH的直链和/或环状寡聚物——其中mm为整数，从而生成寡聚物。例如，对于RSiX3，水解第三个X基团会产生硅烷三醇(RSi(OH)3)，它会通过Si(OH)单元的直链和/或环状自缩合产生不可溶的有机硅聚合物。这种水诱导的自缩合一般会使大多数有机硅烷RnSiX4-n(其中n的范围为0至2，包括0和2)于水中无法贮藏。除一些在特定pH范围下在非常稀的溶液中稳定存在的有机硅烷外，使用大多数有机硅烷的水溶液时需要使用新制备的溶液。 
具有这种不合需要的自缩合缺陷的有机硅烷的一个商业相关实例为抗菌剂Dow Corning5700(Dow Corning Corporation，Midland，MI)。 文献记载Dow Corning5700的活性成分为3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基-二甲基十八烷基氯化铵。然而，在水性介质中，认为真正的活性成分更可能是3-(三羟基甲硅烷基)丙基-二甲基十八烷基氯化铵。尽管如此，Dow Corning5700仍是一种以水活化的抗菌联合系统，所述系统能够结合多种天然的和合成的底物——包括纤维和织物——以产生耐久的表面或织物涂层。3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基-二甲基十八烷基氯化铵通过用3-氯丙基三甲氧基硅烷对二甲基十八烷基胺进行季铵化而制成。 
分子的C18烃链季铵部分具有长效抗菌特性，并可通过离子键和/或静电相互作用与底物的表面进行初始结合。优选地，使用共价键合的十八烷基铵离子来永久地包覆处理过的表面，提供一种能够消灭与该表面接触的微生物的持久长效的抗菌涂层。 
不幸的是，如上所述，水中的有机硅烷，例如3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基-二甲基十八烷基氯化铵和水的活化混合物，通常是不稳定的，并且倾向于自缩合。例如，3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基-二甲基十八烷基氯化铵和水的混合物会在仅四至八个小时之内便开始失去效力。这种硅烷制剂和类似的硅烷制剂在水中甚至会在更短的时间内形成凝胶。美国专利5,411,585进一步描述了这类有机硅烷在水性介质中的缺陷，所述专利的内容通过引用的方式纳入本说明书。此外，众所周知这类产品具有在将硅烷加入到水中的过程中难以搅拌的缺陷。美国专利5,954,069、6,113,815、6,469,120和6,762,172中描述了有限数量的可用于稳定水中的有机硅烷的添加剂。 
现有技术中使用季铵硅化合物作为抗菌剂是公知的并且在许多美国专利中有教导，例如3,560,385、3,794,736和3,814,739，上述专利的内容通过引用的方式纳入本说明书。还教导了这些化合物具有某些抗菌特性，使它们很有价值并可用于多种表面、底物、仪器和应用(参见，例如美国专利3,730,701、3,794,736、3,860,709、4,282,366、4,504,541、4,615,937、4,692,374、4,408,996和4,414,268，上述专利的内容通过引用的方式纳入本说明书)。尽管已经利用了上述季铵硅化合物来消毒或净化许多表面，但是它们的使用仍然由于以下原因受到限制，即，通常由递送所述化合物而使用的溶剂系统所引起的毒性、需要溶剂溶液(例如Dow Corning抗菌剂含50％甲醇)、短暂的稳定性(水性硅烷溶液的稳定性仅几小时到数周不等)和弱的水溶性。例如，尽管3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基-二甲基十八烷基氯化铵并非不溶于水，其仍难以在水中溶解并且在缓慢溶解之前易于形成团块。它在水中不稳定，并且由于负载于50％的甲醇，所以毒性过大且极易燃烧。许多其他抗菌有机硅烷，特别是季铵硅化合物，还具有危害身体健康的问题——必须采取预防措施来避免其与皮肤和眼睛接触、偶然流到周围区域、易燃性，并且需要额外的生产步骤来将这类抗菌剂掺入到其他制品和表面中，导致高得多的生产成本。 
因此，需要具有较长贮藏期的水稳定的有机硅烷化合物、产物和组合物，由此在应用时所述有机硅烷的活性部分对所选的应用有效。此外，需要基本上无毒、不易燃的、可均匀分散的、使用简单经济的水稳定的有机硅烷化合物、产物、组合物。还需要基本上无毒或低毒、不易燃的、可均匀分散的、使用简单经济的、用水进一步稀释时在水中稳定的高浓缩有机硅烷组合物。 
发明内容
本发明通过提供水稳定的有机硅烷化合物、产物和组合物、它们的使用方法以及用所述化合物、产物和组合物制得的制品满足了上述需要。优选地，上述化合物、产物和组合物不是水包油乳液。 
具体而言，本发明提供了由式RnSiX4-n的有机硅烷(下文中称为“目标有机硅烷”)与酸性稳定液混合而成的产物，结构式中n为0至3的整数，优选0至2；每个R独立地为不可水解的有机基团；每个X独立地为可水解的基团；酸性稳定液包括至少一种酸、至少一种二醇醚和至少一种阳离子表面活性剂于水中。尽管可使用多种酸和/或多种二醇醚和/或多种阳离子表面活性剂的组合，但是优选酸性稳定液包括每种类型的组分各一种。酸为无机酸。优选地，酸为矿酸(mineral acid)。最优选地，酸为盐酸。优选地，二醇醚为二甘醇丁醚(CAS#112-34-5)。优选地，阳离子表面活性剂为季铵盐(QAS)；优选二烷基季铵盐、二烷基/烷基苄基季铵盐或二烷基二甲基季铵盐或类似的季铵表面活性剂，更优选N-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵(CAS # 68424-85-1)。所得组合物为约0.01％至约49.99％的水稳定的抗菌有机硅烷化合物。 
通常，QAS具有以下结构式I： 
Figure G2007800073617D00041
其中各R38、R39、R40和R41独立地选自烷基、芳基和芳烷基，或者氮可以是环系统的一部分；X为阴离子。 
在一个具体的实施方案中，R38＝R39＝R40＝R41。在另一个实施方案中，四个R取代基中有三个选自同一种取代基。在另一个实施方案中，四个R取代基中有两个选自同一种取代基；其余的取代基彼此不同或彼此相同。在另一个实施方案中，每个R取代基均不同。 
示例性的季铵盐包括，例如(1-甲基十二烷基)-三甲基溴化铵、N-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵、三甲基牛脂基氯化铵、聚氯化季铵和四甲基溴化铵。优选的QAS为N-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵。 
可用于本发明的二醇醚为聚合链中具有至少一个醚基团并具有羟基或烷氧基官能团的有机溶剂。优选地，二醇醚为二甘醇丁醚。 
因此，在一个实施方案中，本发明提供了一种含有本发明的产物或组合物以及水的水稳定的组合物。 
在另一个实施方案中，本发明提供了一种用于处理底物的组合物，所述组合物含有载体以及有效量的本发明的产物或化合物。 
在又一个实施方案中，本发明提供了处理至少一种底物的方法，所述方法包括将该底物与足够量的本发明的产物、化合物或组合物混合一段时间，所述时间足以处理该底物。 
在另一个实施方案中，本发明提供了一种通过掺入到底物中来处理该底物的组合物。 
在另一个实施方案中，本发明提供了一种浓缩液形式的组合物，所述组合物容易用水稀释，从而提供一种水稳定的组合物。 
在另一个实施方案中，本发明提供了一种浓缩液的应用——如果其在陈化之后不易溶于水——通过在加入硅烷之前或之后将氧化胺或类似的表面活性剂(例如但不限于(1-甲基十二烷基)二甲基氧化胺和三甲基氧化胺)加入到水中以加速溶解。 
在另一个实施方案中，本发明提供了一种浓缩液形式的组合物以提 高在水中溶解的容易程度，通过将氧化胺或类似的表面活性剂(例如但不限于(1-甲基十二烷基)二甲基氧化胺和三甲基氧化胺)加入到所述浓缩液中来加速溶解。 
在另一个实施方案中，本发明提供了一种浓缩液形式的组合物，所述组合物当用水稀释时会产生一种容易用酸或氧化胺或类似的表面活性剂(例如但不限于(1-甲基十二烷基)二甲基氧化胺和三甲基氧化胺)澄清的白色混合物。 
在另一个实施方案中，本发明提供了一种处理过的底物，所述底物附着有或其中分散有本发明的产物、化合物或组合物。 
此外，本发明提供了对底物进行染色和处理的方法，其中所述方法包括使底物与一种水性组合物接触，所述水性组合物含有适于给底物染色的水溶性染料和由目标有机硅烷与酸化稳定液混合而成的产物。 
本发明的另一个实施方案提供了对至少一种对底物进行抗菌处理的方法，包括使底物与有效量的由目标抗菌有机硅烷与酸化稳定液混合而成的产物接触，所述底物选自混凝土管、牙刷、食品、流体容器、乳胶医用制品、手套、鞋、梳子、毛刷、假牙、正畸保持器、温泉浴场或水池过滤器、空气过滤器、HVAC空气系统、舱室空气系统、大理石制品、雕像、陈列的艺术品、HDP塑料盖、硅酮或TEFLON
Figure G2007800073617D0005170418QIETU
包覆的玻璃纤维制品、Dryvitt涂饰、灰泥涂饰、混棉、生物膜、生物胶粘剂、单层屋面、油毡瓦和玻璃纤维增强产品。 
本发明的另一方面涉及制备本发明的产物、化合物和组合物的方法。优选的混合顺序包括首先将至少一种阳离子表面活性剂——优选季铵盐、至少一种二醇醚和水加在一起，并且酸化该溶液，优选地至pH约2至约3以形成酸性稳定液。优选地，所述至少一种QAS占稳定液的约0.1wt(重量)％至约5wt％，并且所述至少一种二醇醚占溶液的约5wt％至约20wt％。将足够量的优选的酸HCl加入到水溶液中以将pH降低到约2至约3之间的任意pH。在一些实施方案中，如果开始时加入了过多的酸，可加入足够量的碱来升高pH。溶液的剩余部分可以是水，优选去离子水。下一步是将酸化的稳定液加入到抗菌有机硅烷优选3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基-二甲基十八烷基氯化铵中。令人惊奇的是，将所述稳定液的组分加入到抗菌有机硅烷中而不是先将它们混合为一种溶液中并酸化所述溶液，会产生一种聚合组合物，其中抗菌有机硅烷发生 自缩合。 
此外，本发明还提供了抗菌增强产品的方法，包括混合外用酒精、花保鲜剂或防水溶液、有效量的由目标抗菌有机硅烷与酸化稳定液混合而成的产物。 
本发明的另一个实施方案是一种在所述酸化稳定液的存在下、在水性介质中由原料制备目标有机硅烷的方法。 
本发明的其他优势将在下面的描述中部分地陈述，并且部分地将从本说明书中显而易见，或者可通过实施本发明来获悉。本发明的优势将通过所附权利要求中具体指出的要素和组合来实现并获得。应该理解的是，上述一般性描述和下述详细描述都仅仅是示例性和解释性的，并非限制所要求保护的本发明的范围。 
具体实施方式
参照下述对本发明的优选实施方案的详细说明可更容易地理解本发明。 
在公开和描述本发明的化合物、产物、组合物和方法之前，应当理解的是，本文所用的术语仅意在描述具体的实施方案而并非意在进行限制。应当注意到，除非上下文中另外明确指出，本说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一种”、“一个”和“该”包括复数指代对象。 
本申请通篇中，当引用了出版物时，这些出版物的公开内容通过引用的方式全文纳入本申请。 
本文所用术语“烷基”是指1至24个碳原子的带支链的或无支链的饱和烃基团，例如甲基(“Me”)、乙基(“Et”)、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、辛基、癸基、十四烷基、十六烷基、二十烷基、二十四烷基等。术语“环烷基”是指3-8个、优选5或6个碳原子的环状烷基基团。“烷基醇”是指其上连接有一个或多个羟基部分的烷基，例如但不限于-CH2CH2OH、CH2CH(OH)CH3、CH2OH、CH2CH2CH2OH、CH2CH2CH(OH)CH3、CH2CH2CH(OH)CH2OH或CH2CH(OH)CH(OH)CH3。术语“短链烷基”是指甲基、乙基、丙基和丁基。 
本文所用术语“烷氧基”是指通过单个末端醚键连接的烷基基团；即“烷氧基”基团可被定义为-OR，其中R为如上定义的烷基。“聚醚”是指具有多个醚键的化合物或部分，例如但不限于聚乙二醇或聚丙二 醇。“聚烷基醚”是指通过多个醚键互连的或具有多个醚键的烷基。 
本文所用术语“任选的”或“任选地”意为随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且这样的描述包括所述事件或情况发生的情况和所述事件或情况不发生的情况。例如，短语“任选取代的低级烷基”是指所述低级烷基基团可能被取代或可能未被取代，并且该描述包括未取代的低级烷基和取代的低级烷基。 
术语“有效量”的本文所提供的化合物、产物或组合物是指足以产生所需结果的量的化合物、产物或组合物。如下文将指出的，所需要的准确量将根据底物而变化，取决于所用的具体化合物、产物或组合物、其给予方式等。因此，具体确定一个准确的“有效量”并不总是实际的，尤其是因为一定范围的量或浓度通常都将会有效。然而，本领域技术人员仅使用常规实验方法作为优化手段即可确定适当的有效量。 
本文所用术语“芳基”是指其分子具有一个或多个苯、萘、菲、蒽等的环结构特征的化合物或部分，例如苯的六碳原子环或其他芳族衍生物的稠合的六碳原子环，包括但不限于苯基、苄基、萘基、苯亚甲基(benzylidine)、二甲苯基(xylil)、苯乙烯、苯乙烯基、苯乙基、次苯基、benzenetriyl等。 
本文所用术语“芳族”是指以苯为代表的、具有含3个双键的6碳原子环或多个连接的苯环的不饱和环状烃基团。此外，某些5元环状化合物——例如呋喃(杂环)——类似于芳族化合物。芳族包括基于苯官能度的环状化合物，如上文对“芳基”的说明。 
此外，术语“环状”是指所有具有一个或多个闭合环的脂族烃或芳族烃，无论是饱和的还是不饱和的。优选地，环状化合物具有5至7碳原子的环，优选6碳原子环。这类环分为三类：脂环族、芳族(“芳烃”)和杂环。此外，当涉及环状化合物或部分时，术语“不饱和的”是指这类化合物或部分具有至少一个双键或三键或者构成一个芳族化合物或部分。此外，术语“饱和的”是指化合物或部分不含有双键或三键，即，此时一个原子、特别是碳原子的所有可能价键均与其他原子连接。 
术语“杂芳基”是指其中环的一个或多个碳原子已被杂原子替代的芳基，所述杂原子包括但不限于O、N或S。 
类似地，术语“杂环”是指其中环的一个或多个碳原子已被杂原子替代的环状化合物或部分，所述杂原子包括但不限于O、N或S。
本文所用术语“低级”，特别是涉及烷基和烷氧基时，是指具有1至6个碳原子、优选1至4个碳原子的部分。 
本文所用术语“适合的”用于表示与本文所提供的用于所述目的的化合物、产物或组合物相容的部分。对于所述目的是否适合可由本领域普通技术人员仅使用常规的实验方法即可确定。 
本文所用“取代的”通常用于表示碳或适合的杂原子所具有的氢或其他原子被移除并且被另一个部分替代。在一个实施方案中，烃上的氢被卤素、羟基和氮基取代基替代，被认为是属于本发明所要求保护的结构的范围。此外，“取代的”意在指未改变本发明之根本化合物、产物或组合物的基本的新用途的取代。 
“未取代的”是指其中所提及的原子没有连接任何其他部分或被任何其他部分所取代的结构。 
本文所用“带支链的”通常用于表示具有一个碳链主链的部分，例如烷基或烷氧基，其中所述主链可含有一个或多个次级碳链支链。例如，异丁基、叔丁基、异丙基、CH2CH2C(CH3)(H)CH2CH3、CH2C(CH2CH3)(H)CH2CH3、CH2CH2C(CH3)CH3和CH2CH2C(CH3)3都可认为是带支链的部分。此外，本文所述各部分的“带支链的”变型意在指未改变本发明之根本化合物、产物或组合物的基本的新用途的变型。“无支链的”是指其中碳链上不具有任何支链、即其中碳链以直线方式延伸的结构。 
本文所用术语“酰基”是指式RCOX的有机酸衍生部分，其中R为有机分子，X不是羟基而是被另一个取代基所替代，所述取代基优选适合的阴离子，例如卤素，包括但不限于F、Cl、Br或I。 
本文所用术语“全氟”或“全氟类似物”是指其中连接到碳上的氢原子已被F原子替代的烃。优选地但并非必要地，在全氟类似物中，大多数——如果不是全部的话——H原子被F原子替代。“氟-”类似物意在指其中至少一个连接到碳上的氢原子被F原子替代的烃。 
本文所用术语“产物”通常是指由进行一个特定的反应所形成的化合物或组合物；还包括混合、结合或使多于一种的化合物或组合物反应的结果。 
本文所用“底物”是指任何可用本发明的化合物处理的制品、产品或表面，优选如下文中标题“用途”下所列举的、就这一方面而言实施例中所描述的、以及所附相关权利要求中所说明的。适合的底物通常具 有的特征为，具有氧原子的带负电的表面，或具有任何能够与本发明的化合物、产物或组合物静电地、离子地或共价地连接或结合的表面。优选地，连接或结合发生在本发明化合物、产物或组合物的有机硅烷部分的硅原子上，但这样的结合不是必须的。“底物”还指通过掺入本发明的化合物和/或组合物来处理的材料。这种情况下的掺入包括掺合和搅拌过程，以及通过成为所述材料(例如聚合物骨架和混凝土)的一部分而实现的掺入。因此，本文所用术语“连接”是指化合物、产物或组合物与底物的离子、共价、静电或其他化学连接。 
本文所用术语“抗菌增强”是指使用本发明的化合物、产物或组合物，优选其中有机硅烷具有抗菌活性的上述物质连同其他成分、表面活性剂、填料、湿润剂、颜料、染料、防泳移剂等一起，来形成能够基于其他成分实现其原始目的、并能够在具体应用过程中提供抗菌保护的组合物或溶液。 
术语“增强”是指向之前不具有抗菌活性的组合物或溶液增加抗菌活性，或者当起始组合物或溶液已具有抗菌活性时提高抗菌活性。 
本文所用“可水解的”是指该部分在水性或其他适合的介质中是否能够水解或者是否倾向于水解(例如，将分子或部分分裂为两个或多个新的分子或部分)。相反，“不可水解的”是指该部分在水性或其他适合的介质中不倾向于水解或不能水解。 
本文所用“阳离子的”用于表示任何带正电的化合物、离子或部分。此外，“阴离子的”用于表示任何带负电的化合物、离子或部分。另外，“单价的”和“二价的”分别用于表示具有一价和二价的部分。 
本文所用术语“盐”意图在其一般的定义意义上来使用，即“通过用一个或多个碱的阳离子替代酸的全部或部分氢离子而形成的化合物”。参见，例如American Heritage Dictionary，Definition of＂Salt＂(1981)。因此，适合于本发明的盐可通过用阳离子——例如K+、Na+、Ca2+、Mg2+等——替代一个部分的氢离子而形成。此外，其他适合的生成盐的方法在本说明书的通篇中有详细说明并且属于本发明限定的范围。就本发明而言，用于形成盐的阳离子的具体类别没有形成盐的阴离子的化学结构重要。 
本文所用“食品”是指易腐坏或不易腐坏的食物——例如肉类、水果和蔬菜，以及其他食物——例如谷物和乳制品。在优选的实施方案中， 本文所述食品是那些在接触微生物或其他病原体时易腐坏或倾向于腐败的食品。此外，“消耗品”是指食品、饮用液体、吞咽药品或者任何其他可通过任何通入人或人或动物体内的通路引入内部的产品。 
本文所用术语“抗菌的”按照其一般含义来使用，是指所述化合物、产物、组合物或制品防止或减缓生物——例如细菌、病毒、原生动物、霉菌或其他可能引起腐败或感染的生物——的生长、传播、形成或其他生存手段的特性。 
本文所用术语“医用制品”是指任何已与或可能会与医患(人或动物)、医疗陪护、体液或任何其他通常与医院、诊所、医师办公室等相关的污染源或感染源接触的适合的底物。 
本文所用术语“季铵盐”是指季铵阳离子与阴离子的盐，其可与缩写词“QAS”或“quat”互换。 
术语“包括”、“由......组成”和“基本上由......组成”按照它们的标准含义定义并可在本申请通篇中相互替换以包括每个词的特定含义。 
除非上下文中另外明确指出，本说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一种”、“一个”和“该”包括复数指代对象。因此，例如，提到“一个组合物”时包括多个这种组合物、提到“该底物”时包括多个这种底物，等。 
本发明提供了水稳定的并且水溶的有机硅烷化合物、产物和组合物、其使用方法以及用所述化合物、产物和组合物制得的制品。具体而言，本发明可用于稳定多种具有通式RnSiX4-n的有机硅烷，其中n为0至3的整数，优选0至2；R为不可水解的有机基团，例如但不限于烷基、芳族、有机官能团或它们的组合，X为卤素，例如但不限于Cl、Br或I，或者X为羟基、烷氧基例如甲氧基或乙氧基、乙酰氧基或者未取代或取代的酰基。对于这类有机硅烷，X倾向于与多种含羟基的分子反应。 
或者，当稳定剂的水溶性不够时，可通过将有机硅烷与稳定剂在非水性溶剂中混合来获得额外的稳定性。在这样一种备选的制备方法中，剩余的溶剂(例如甲醇)通过蒸馏、冻干、蒸发或其他本领域已知的用于移除挥发性有机溶剂的方法释出。 
溶液可在较长时间保持稳定，例如几天到数月。还将会认识到的是，尽管可用本文所公开的酸化稳定液稳定含有最高达50％硅烷的水性硅烷储液，但是硅烷工作浓度倾向于在0.001-15％的硅烷范围内，此时本文所公开的稳定剂的稳定作用受储液中所要求的较高硅烷浓度的影响较小。 
在某些优选实施方案中，本发明的溶液可在工业及家庭使用中用于将多种有机硅烷偶联剂(coupling agent)施加到表面上而不必使用有毒的和/或易燃的有机溶剂。本领域普通技术人员将认识到所述制备步骤仅是指导方针，并且这类技术人员在不需要过多实验的情况下就能通过改变目标有机硅烷与酸化稳定液的接触或混合参数以及加入试剂和原料的顺序而不改变本发明的基本和新的特征来制备所述组合物。 
产物
在考虑到上述限定的条件下，本发明提供了由式 
            RnSiX4-n
的有机硅烷和酸性稳定液混合而成的产物，其中n为0至3的整数，优选0至2；每个R独立地为一个不可水解的有机基团；并且每个X独立地为一个可水解的基团；酸性稳定液包括至少一种酸、至少一种二醇醚和至少一种阳离子表面活性剂于水中。酸为无机酸。优选地，酸为矿酸。最优选地，酸为盐酸。优选地，二醇醚为二甘醇丁醚(CAS #112-34-5)。优选地，阳离子表面活性剂为季铵盐；优选二烷基季铵盐、二烷基/烷基苄基季铵盐或二烷基二甲基季铵盐或类似的季铵表面活性剂，更优选N-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵(CAS # 68424-85-1)。优选地，酸性稳定液的pH为约2至约3。更优选地，pH为约2.5。 
通常，QAS具有如下结构式I： 
Figure DEST_PATH_G43628946150138000D000021
其中各R38、R39、R40和R41独立地选自烷基、芳基和芳烷基，或者氮可以是环系统的一部分；X为阴离子。 
优选地，R38、R39、R40或R41中至少有一个为烷基。更优选地，所述烷基取代基具有C6至C18烃链。更优选地，烷基取代基具有C12至C16烃 链。在另一个实施方案中，R38、R39、R40或R41中至少有一个为甲基取代基。在另一个实施方案中，R38、R39、R40或R41中至少有一个为甲基取代基，并且R38、R39、R40或R41中至少有一个为具有C6至C18烃链的烷基。 
在一个具体的实施方案中，R38＝R39＝R40＝R41。在另一个实施方案中，四个R取代基中有三个选自同一取代基。在另一个实施方案中，四个R取代基中有两个选自同一取代基；其余的取代基彼此不同或彼此相同。在另一个实施方案中，每个R取代基均不同。 
示例性的季铵盐包括，例如但不限于(1-甲基十二烷基)-三甲基溴化铵、N-烷基(C12-C16)-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵、三甲基牛脂基氯化铵、聚氯化季铵、四甲基溴化铵、苄基三丁基氯化铵、苄基三乙基溴化铵、苄基三甲基氯化铵、十六烷基溴化吡啶鎓、十六烷基氯化吡啶鎓、十六烷基三甲基溴化铵、二癸基二甲基氯化铵、二甲基二硬脂基(stearyl)硫酸氢铵、二甲基二硬脂基硫酸二甲酯铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、甲基三丁基氯化铵、甲基三丁基硫酸氢铵、甲基三辛酰基(caprylyl)氯化铵、甲基三辛基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、苯基三甲基氯化铵、四丁基硼氢化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基氟化铵、四丁基硫酸氢铵、四丁基氢氧化铵、四丁基碘化铵、四丁基高氯酸铵、四乙基溴化铵、四乙基氯化铵、四乙基氢氧化铵、四己基溴化铵、四己基碘化铵、四甲基溴化铵、四甲基氯化铵、四甲基氟化铵、四甲基氢氧化铵、四甲基碘化铵、四辛基溴化铵、四丙基溴化铵、四丙基氯化铵、四丙基氢氧化铵、三丁基甲基氯化铵、三乙基苄基氯化铵、N-烷基(60％C14、30％C16、5％C12、5％C18)二甲基苄基氯化铵、N-烷基(68％C12、32％C14)二甲基乙基苄基氯化铵。 
用于酸化稳定液的酸为无机酸。更优选地，酸为矿酸。最优选地，酸为盐酸。 
在另一个具体的实施方案中，酸为有机酸，优选乙酸。 
然而，本发明包括的酸为，例如但不限于砷酸、亚砷酸、硼酸、溴酸、亚溴酸、氯酸、亚氯酸、铬酸、亚铬酸、氰酸、双膦酸、焦硫酸、焦亚硫酸(disulfurous acid)、连二硫酸、连二亚硫酸、氰铁酸、氰 亚铁酸、氟硅酸、六氟硅酸、氢溴酸、氢氯酸、氢氰酸、氢氟酸、氢碘酸、次氯酸、碘酸、亚碘酸、异氰酸、异硫氰酸、锰酸、钼酸、硝酸、亚硝酸、高氯酸、高碘酸、高锝酸、次膦酸、膦酸、磷酸、铼酸(rhenicacid)、硒酸、亚硒酸、硅酸、对氨基苯磺酸、硫酸、亚硫酸、碲酸、亚碲酸、硫氰酸、硫代亚硫酸、钛酸、钨酸和铀酸。 
优选地，酸的浓度为约1M。 
此外，将足量的酸加入到稳定液中以将酸度降低到pH水平介于约2至约3之间。在一个具体的实施方案中，pH为约2。在另一个具体的实施方案中，pH为约2.5。在另一个具体的实施方案中，pH为约3。尽管之前的有机硅烷组合物已知在未知的pH下为水稳定的(美国专利6,762,172)，但是令人惊奇的是，出乎意料地发现本发明的组合物当pH降低到约2至约3的水平时可在水中稳定至少数日。优选地，本发明的组合物和产物的pH为约2.5。从未有教导指出该特定的pH对水性有机硅烷组合物稳定性的影响。 
本发明还料想了加入足量的碱来将pH调整到所需的目标pH。优选地，碱为NaOH。 
尽管之前的有机硅烷已用可含有醚基的多元醇来稳定(美国专利5,959,014、6,221,944和6,632,805)，但本发明所用的二醇醚不是多元醇。本发明所用的二醇醚不含有如上述专利中所建议的多个羟基部分(即超过三个)，并且不要求用最少量的元素将羟基和醚部分分隔开。此外，仅用二醇醚和水制备的酸性稳定液不可能抑制目标有机硅烷的自缩合。而是至少一种QAS和二醇醚的酸性水溶液的组合可为抗菌有机硅烷提供所需的稳定性。本发明所用的优选的二醇醚为二甘醇丁醚。有利地，加入二醇醚可提高本发明的润湿和分散特性。通过最小程度的机械搅拌混合即可使组分在水中快速分散。 
可用于本发明的示例性二醇醚包括但不限于： 
乙二醇单丁醚、 
乙二醇单乙醚、 
乙二醇单丁醚乙酸酯、 
二甘醇单丁醚乙酸酯、 
二甘醇单乙醚、 
丙二醇正丁醚(DB)、 
丙二醇甲醚(PM)、 
丙二醇甲醚乙酸酯(PMA)、 
乙二醇丁醚(EB)、 
三甘醇单甲醚、 
三甘醇单乙醚、 
三甘醇单丁醚、 
乙二醇苯醚、 
二甘醇正丁醚乙酸酯、 
二甘醇单丁醚、 
乙二醇正丁醚乙酸酯、 
羟基-聚醚、 
二甘醇单己醚、 
乙二醇单己醚、 
二甘醇单甲醚、 
乙二醇正丙醚、 
二丙二醇甲醚、 
二丙二醇甲醚乙酸酯、 
二丙二醇正丁醚、 
二丙二醇正丙醚、 
丙二醇正丁醚、 
丙二醇正丙醚、 
丙二醇苯醚、 
三丙二醇甲醚、 
三丙二醇正丁醚，和 
二丙二醇二甲醚。 
有利地，本发明在冷冻和融化之后是稳定的。之前的有机硅烷组合物在由冷冻态融化的过程中以及融化后不久即聚合。令人惊奇的是，本发明能够经受多次冷冻融化循环而不会聚合不稳定。不囿于理论，认为所述酸性稳定液可保护有机硅烷成分的硅烷部分不被冷冻过程中可形成的水结晶刺穿。当在低温环境中运输或贮藏本发明时，本发明的能够经受冷冻融化循环而不聚合的这一有利能力是特别合乎需要的。 
更优选地，在由式： 
            RnSiX4-n的有机硅烷和上述酸性稳定液混合制成的产物中，n为0至2的整数，优选1；每个R独立地为烷基，优选1至22个碳原子的带支链或无支链的、取代和未取代的烷基，更优选1至6个碳原子或10至20个碳原子，最优选1至4个碳原子或14至18个碳原子；具有类似碳链长度、支化和取代情况的烷基醇或者芳族例如苯基、苄基等；每个X独立地为羟基、烷氧基、卤素(例如但不限于Cl、Br、I或F)、乙酰基、乙酰氧基、酰基、羟基化的固体或液体聚合部分、聚醚或聚烷基醚。 
每一个均独立地——重量比为0-100％——被R′以0至可替代的氢氧离子的氢(hydroxide hydrogen)数的数量所取代；并且R′替代羟基氢或羟基基团，独立地为H、1至24个碳原子的烷基、1至24个碳原子的碳酸，R″环取代的芳族苯酚、R″取代的杂芳基环、苯酚、(R″-)x环取代的饱和或不饱和环状醇，其中x为0至15的整数。环的大小为3至8个碳原子，对于杂环O、N和S可以任意数量和组合来替代碳原子；其中R″为H、F、Cl、Br、I、CN、SCN、NH2、1至约24个碳原子的烷基、乙酰基、乙酰氧基、酰基或X2PO4，其中X为任何适合的阳离子。 
此外，R可包含R″′xY3-xPO4基团，其中x为1至3的整数并且R″′与R相同，R如上文所述，但限制条件是每个R包含不超过4个R″′xY3-xPO4基团。 
在本发明的另一个实施方案中，本发明提供了上文所述的产物，其中有机硅烷具有式I、II、III或IV 
[0123] (R1)3SiR2N+(R3)(R4)(R5)Y-              (I) 
(R1)3SiR2N(R3)(R4)                     (II) 
(R1)3SiR2R35                           (III) 
(R1)2Si(R36)(R37)                      (IV) 
[0127] 其中每个R1独立地为卤素或R6O； 
其中R6为H、1至约24个碳原子的烷基、乙酰基、乙酰氧基、酰基、丙二醇、乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇；乙二醇和丙二醇的嵌段及共聚物，丙二醇、乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇的1至24个碳的烷基单醚；乙二醇和丙二醇的嵌段及共聚物或者1至24个碳的碳酸与丙二醇、乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇的单酯；乙二醇和丙二醇的嵌段及共聚物；辛基酚、壬基酚和脱水山梨醇醚； 
R35为R6、H、卤素(例如Cl、Br、F或I)、NH2(CH2)2NHR2NH2R2、C3H5O2R2、C4H5O2R2、NaO(CH3O)P(O)R2或ClCH2C6H4R2； 
R36和R37独立地为R35、卤素、H、烷基——优选1至4个碳原子、更优选1至2个碳原子，异丁基、苯基或正辛基； 
R2为R6、苄基、乙烯基或烷基； 
R3和R4独立地为R35，烷基醇，烷氧基，1至24个碳原子、优选1至约10个碳原子的烷基，更优选1至4个碳原子的烷基、或更优选1至2个碳原子； 
R3和R4可一起形成吗啉或具有通式V的环或杂环的、未取代或取代的5至7元环： 
—R3—(R7)k—R4—(V) 
其中k为0至2的整数，优选0至1，最优选1； 
所述环为饱和环时，R7为CH2、O、S、NH、NH2 +、NCH2CH2NH2、NCH2CH2NH3 +、NCH2CH2N(R8)(R9)、NCH2CH2N+(R8)(R9)(R10)、N(烷基)、N(芳基)、N(苄基)，其中每个R8、R9和R10独立地为苄基、R37、聚醚——优选1至4个碳原子、烷基醇——优选1至4个碳原子、烷氧基——优选1至4个碳原子、或1至24个碳原子、优选1至约10个碳原子的烷基，并且上述“烷基”为1至24个碳原子、更优选1至10个碳原子、最优选1至3个碳原子，“芳基”更优选为苯基或苄基；所述环为不饱和环时，R7为CH、N、N+H、N+(烷基)、N+(芳基)、N+(苄基)、N-CH2-N、N+H-CH2-N、N+(烷基)-CH2-N、N+(芳基)-CH2-N或N+(苄基)-CH2-N，其中烷基、芳基或苄基如上所述；其中所述环为未取代的或被下述基团取代：1至24个碳原子、更优选1至10个碳原子、更优选1至3个碳原子的烷基、酯、醛、羧酸根(优选乙酰氧基、乙酰基、酰基或全氟羧酸根)酰胺、硫酰胺(thionamide)、硝基、胺或卤化物，最优选Cl、Br或I； 
由通式V提供的环可独立地代表R3或R4，同时通式I或II的环上的氮被CH或CH2所替代。该环与结构I或II上的氮连接，通过从结构中移除任意一个氢并在I或II的氮与缺失氢的原子之间建立一个键而实现。 R5为烷基醇——优选1至6个碳原子、更优选1至4个碳原子，R35，CH2C6H5，聚醚例如聚乙二醇或聚丙二醇，1至24个碳原子、优选1至10个碳原子、最优选1至6个碳原子的烷基，1至24个碳原子、更优选1至10个碳原子、最优选1至6个碳原子的烷氧基，1至24个碳原子、更优选1至10个碳原子、最优选1至6个碳原子的全氟烷基，1至24个碳原子、更优选1至10个碳原子、最优选1至6个碳原子的全氟烷基磺酸根，全氟烷基羧酸根，或为上文所述式V的5至7元环；并且Y-为适合的阴离子部分以与式I、II、III或IV的化合物形成盐。 
组合物
本发明提供了一种水稳定的组合物，包括水和目标有机硅烷并混合有一种酸性稳定液；以及一种提供硅烷和酸性稳定液的易溶于多种溶剂——包括水——的组合物，所述组合物有利地可贮藏并且用水稀释时是水稳定的。任选地，水稳定的组合物还包括氧化胺表面活性剂或非离子型表面活性剂，优选乙氧基化烷基酚。此外，本发明的组合物可提供能迁移的硅烷涂层。 
本发明提供了一种用于处理底物的组合物，其中所述组合物包括载体和有效量的目标有机硅烷和本文所述酸化稳定液。载体可以是水，或者在其他实施方案中，载体不是水。 
此外，本发明提供了一种由式I、II、III或IV的有机硅烷和上文所述本发明的酸化稳定液混合而成的组合物，其中式I、II、III、IV基本上如上文关于式I、II、III和IV的描述。 
(R1)3SiR2N+(R3)(R4)(R5)Y-     (I) 
(R1)3SiR2N(R3)(R4)           (II) 
(R1)3SiR2R35                 (III) 
(R1)2Si(R36)(R37)            (IV) 
抗菌有机硅烷在组合物中的重量百分数根据应用目的而变化，但通常目标抗菌有机硅烷占组合物的约0.1wt％至约50wt％。稀释的组合物可用于例如食物，其含有约0.1wt％至约1wt％的抗菌有机硅烷。在一个具体的实施方案中，有机硅烷可占约0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％和0.9wt％。在其他应用中，抗菌有机硅烷占组合物的约1wt％至约15wt％。在一个具体的实施方案中， 目标有机硅烷的重量百分数在约3wt％至7.5wt％的范围内。在另一个实施方案中，重量百分数为约5wt％至约5.5wt％。在另一个实施方案中，抗菌有机硅烷占组合物的约15wt％至约35wt％。示例性的有机硅烷重量百分数为约15wt％、约20wt％、约25wt％、约30wt％、和约35wt％。在一个实施方案中，QAS占本发明的约1wt％至约5wt％，二醇醚占约17wt％至约23wt％。在一个优选的实施方案中，抗菌有机硅烷占组合物的约15wt％、QAS占组合物的约2wt％、二甘醇丁醚占组合物的约20wt％，水占组合物的剩余部分。 
在另一个实施方案中，组合物的剩余部分为水，优选去离子水。 
令人惊奇的是，本发明的组合物，尽管不是水包油乳液，但仍可在制备后的至少一周内保持稳定而不会聚合或沉淀。有利地，当本发明的组合物和产物已制备好并贮藏待用时，非乳化的组合物和产物不会自缩合也不会有固体从溶液中沉淀出来。 
此外，所述组合物和产物不需要用硅酸盐(siliconate)来使抗菌有机硅烷在水中稳定(参考美国专利4,503,242)。令人惊奇的是，如上文中所详细论述的，通过加入酸化稳定液可使目标抗菌有机硅烷保持水稳定达数日之久。 
方法
本发明的另一方面涉及制备本发明的产物、化合物和组合物的方法。混合顺序包括首先将至少一种阳离子表面活性剂——优选季铵盐、二醇醚和水加在一起，并且酸化该溶液，优选地至pH为约2至约3。优选地，所述至少一种QAS占稳定液的约0.1wt％至约5wt％，二醇醚占稳定液的约5wt％至约20wt％。溶液的剩余部分可以是水，优选去离子水。除应当将酸加入到水中之外，将各组分加入到稳定液中的顺序并不重要。下一步是将酸化的稳定液加入到抗菌有机硅烷、优选3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基-二甲基十八烷基氯化铵中。有趣的是，将稳定液的各组分加入到抗菌有机硅烷中而不是先将它们混合为一种溶液并酸化所述溶液，会产生一种聚合组合物，其中抗菌有机硅烷自缩合。 
此外，本发明提供了用于处理至少一种底物的方法，所述方法包括使每种底物与足够量的上文所述组合物接触一段时间，该时间足以处理所述至少一种底物。此外，在备选实施方案中，本发明提供了用于处理 至少一种底物的方法，所述方法包括使每种底物与足够量的上文所述化合物接触一段时间，该时间足以处理每种底物。 
在另一个实施方案中，本发明提供了对至少一种底物进行染色和处理的方法，所述方法包括使底物与水性或基本上水溶性的组合物接触，所述组合物包括适于给底物染色的水性可溶染料和由目标有机硅烷与酸化稳定液混合而成的产物。 
在另一个实施方案中，本发明提供了抗菌处理至少一种底物的方法，其中所述方法包括使底物与有效量的由目标抗菌有机硅烷与酸化稳定液混合而成的产物接触，所述底物选自混凝土管、食品、液体容器、手套、鞋、乳胶医用制品、牙刷、梳子、毛刷、假牙、正畸保持器、温泉浴场或水池过滤器、空气过滤器、HVAC空气系统、舱室空气系统、大理石制品、雕像、陈列的艺术品、HDP塑料盖、硅酮或TEFLON
Figure 2007800073617100002G2007800073617D0005170418QIETU
包覆的玻璃纤维制品、Dryvitt涂饰、灰泥涂饰、混棉、生物膜、生物胶粘剂、单层屋面、油毡瓦和玻璃纤维增强产品。 
本发明的另一个实施方案提供了抗菌增强外用酒精、花保鲜剂或防水溶液产品的方法，所述方法包括混合所述产品与有效量的由目标抗菌有机硅烷与酸化稳定液混合而成的产物。 
底物
此外，本发明提供了一种处理过的底物，其上附着有由有机硅烷与上文所述酸化稳定液接触而产生的组合物。或者，本发明提供了一种处理过的底物，其上附着有由有机硅烷与上文所述酸化稳定液接触而产生的化合物。 
硅烷
本发明可用于稳定下述通式的抗菌有机硅烷： 
RnSiX4-n
其中n为0至3的整数，优选0至2； 
R为不可水解的有机基团(烷基、芳族、有机官能团或它们的组合)；并且 
X为羟基、烷氧基——优选甲氧基或乙氧基、卤素——优选Cl、Br或I、乙酰氧基、酰基、取代的酰基、或可水解的聚合物或者其他倾向 于水解和/或环境有害的部分。 
实施本发明所使用的有机硅烷不必是水溶性的并且通常不是水溶性的。通过改变稳定剂和制备方法，本发明选用的有机硅烷可通过稳定剂而溶于水中。 
本领域已知的许多有机硅烷均适于本发明的稳定方法以生产水稳定的化合物、产物和组合物。美国专利5,411,585、5,064,613、5,145,592和标题为“A Guide to DC Silane Coupling Agent”的出版物(Dow Corning，1990)公开了许多适合的有机硅烷。上述参考文献基于对适合的有机硅烷的教导通过引用的方式全文纳入本说明书。上述有机硅烷适用于形成本发明的水稳定的有机硅烷化合物、产物和组合物。此外，美国专利4,390,712的公开内容基于其对水性介质中的硅氧烷合成的教导通过引用的方式纳入本说明书。根据本发明的公开内容，本领域技术人员将意识到，可通过在本文所限定的QAS稳定剂的存在下进行4,390,712专利的水性硅氧烷合成来改进该硅氧烷合成方法，从而形成一种稳定的硅氧烷-水组合物，同时仍具有专利4,390,712中所述的水性介质中硅氧烷形成动力学加速的有益效果。因此，本发明的另一个实施方案为一种在有效量的至少一种QAS的存在下、在水性溶液中由原料制备式RnSiX4-n的有机硅烷的方法，所述有效量的至少一种QAS足以在由原料生成有机硅烷时使其稳定，其中n为0至3的整数，优选0至2；每个R独立地为一个不可水解的有机基团；并且每个X独立地为一个可水解的基团。 
优选的用于本发明的化合物、产物和组合物以及方法中的硅烷包括下述通式的硅烷： 
(R1)3SiR2N+(R3)(R4)(R5)Y-或(R1)3SiR3N+C5H5Y-
其中每个R1独立地为卤素(Cl、Br、I、F)或R6O，其中R6为H、1至约6个碳原子的未取代或取代的烷基——优选1至约2个碳原子并且更优选1个碳原子、或乙酰基或其他酰基，包括取代的酰基；或者R6O可来源于任何羟基化的聚合物、羟基化的液体或羟基化的固体，与水溶性无关；或者R6O可来源于任何聚醚，例如但不限于聚乙二醇或聚丙二醇，例如聚(丙二醇)三醇(丙氧基化甘油)； 
R2为未取代或取代的苄基或1至约3个碳原子的未取代或取代的烷基，优选1至3个碳原子的烷基；
R3和R4独立地为1至4个碳原子、优选2个碳原子的低级烷氧基，例如CH2CH2OH、CH2CH(OH)CH3、1至约22个碳原子、优选1至约10个碳原子并且最优选1至2个碳原子的烷基，或者 
R3和R4可一起形成吗啉或者下式的其他环状或杂环的、未取代或取代的5至7元环： 
—R3—(R7)k—R4— 
其中k为0至2的整数，并且 
所述环为饱和环时，R7为CH2、O、S、NH、NH2 +、NCH2CH2NH2、NCH2CH2NH3 +、NCH2CH2N(R8)(R9)、NCH2CH2N+(R8)(R9)(R10)、N(烷基)、N(芳基)、N(苄基)，或者所述环为不饱和环时，R7为N、N+H、N+(烷基)、N+(芳基)、N+(苄基)、N-CH2-N、N+H-CH2-N、N+(烷基)-CH2-N、N+(芳基)-CH2-N或N+(苄基)-CH2-N；其中R8、R9和R10独立地为苄基、聚醚、1至4个碳原子的低级烷基醇、1至4个碳原子的低级烷氧基、或1至约22个碳原子、优选1至约10个碳原子的烷基； 
R5为CH2C6H5、CH2CH2OH、CH2CH(OH)CH3、聚醚例如聚乙二醇：-(CH2CH2O)aH、聚丙二醇：-(CH2CH(CH3)O)aH或烷基化聚氧乙烯：-(CH2CH2O)aB，其中B为1至22个碳原子的未取代或取代的烷基，并且其中每个a独立地为1至12、更优选约1至约5的整数，或者 
R5为1至约22个碳原子、优选约12至约20个碳原子并且甚至更优选14至约18个碳原子的烷基或全氟烷基；并且Y为卤素(例如Cl、Br、I)、乙酸根、硫酸根、甲苯磺酸根或羧酸根例如乙酸根、聚羧酸盐、烃氧基(alcoholate)、官能化羧酸根例如三氟乙酸根和全氟烷基羧酸根或者其他的烷基和芳基磺酸盐，包括三氟甲磺酸根和阴离子金属氧化物、全氟烷基磺酸盐、磷酸盐和膦酸盐、硼酸盐和硼酸化盐(boronatesalt)、苯甲酸根或任何其他适合的阴离子部分，并且由通式V提供的环可独立地代表R3或R4，同时通式I或II的环上的氮被CH或CH2所替代。该环与结构I或II上的氮连接，通过从所述结构上移除任意一个氢并在I或II的氮和缺失氢的原子之间建立一个键而实现。 
优选的有机硅烷包括但不限于： 
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵、 
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基甲基二(癸基)氯化铵、 
3-氯丙基三甲基硅烷、
十八烷基三甲氧基硅烷、 
全氟辛基三乙氧基硅烷、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C18H37Cl-、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C18H37Br-、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(C10H21)CH3Cl-、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH10H21)CH3Br-、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)3Cl-、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C8H17Cl-、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C10H21Cl-、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C12H25Cl-、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C14H29Cl-、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C16H33Cl-、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C20H41Cl-、 
(CH3O)3Si(CH12)3N+(C4H9)3Cl-、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(C2H5)3Cl-、 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N(CH3)2C18H27Cl-、 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC(O)(CF2)6CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC(O)(CF2)8CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC(O)(CF2)10CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC(O)(CF2)12CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC(O)(CF2)14CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC(O)(CF2)16CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3NHSO2(CF2)7CF3、
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHC(O)(CH2)6CH3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHC(O)(CH2)8CH3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHC(O)(CH2)10CH3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHC(O)(CH2)12CH3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHC(O)(CH2)14CH3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHC(O)(CH2)16CH3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHC(O)(CF2)6CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHC(O)(CF2)8CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHC(O)(CF2)10CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHC(O)(CF2)12CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHC(O)(CF2)14CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHC(O)(CF2)16CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHSO2(CF2)7CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHSO2(CF2)9CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHSO2(CF2)11CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHSO2(CF2)13CF3、 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH12)3NHSO2(CF2)15CF3、
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHSO2(CF2)16CF3、 
氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷：            NH2(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3、 
3-氨丙基三甲氧基硅烷：                NH2(CH2)3Si(OCH3)3、 
3-氨丙基三乙氧基硅烷：                NH2(CH2)3Si(OCH2CH3)3、 
3-氯丙基三甲氧基硅烷：                Cl(CH2)3Si(OCH3)3、 
3-氯丙基三乙氧基硅烷：                Cl(CH2)3Si(OCH2CH3)3、 
3-氯丙基三氯硅烷：                    Cl(CH2)3SiCl3、 
3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷：          C3H5O2(CH2)3Si(OCH3)3、 
3-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷：          C3H5O2(CH2)3Si(OCH2CH3)3、 
3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷：    C4H5O9(CH2)3Si(OCH3)3、 
3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷：    C4H5O2(CH2)3Si(OC2CH3)3、 
甲基二氯硅烷：                        CH3SiHCl2、 
硅烷改性的三聚氰胺：Dow Corning Q1-6106、 
(三羟基甲硅烷基)丙基甲基膦酸钠：      NaO(CH3O)P(O)(CH2)3Si(OH)3、 
三氯硅烷：                            SiHCl3、 
n-2-乙烯基苄氨基-乙基-3-氨丙基三甲Dow Corning z-6032、 
氧基硅烷HCL： 
乙烯基三乙酰氧基硅烷：                H2C＝CHSi(OCOCH3)3、 
乙烯基三甲氧基硅烷：                  H2C＝CHSi(OCH3)3、 
乙烯基三乙氧基硅烷：                  H2C＝CHSi(OCH2CH3)3、 
乙烯基三氯硅烷：                      H2C＝CHSiCl3、 
二甲基二氯硅烷：                      (CH3)2SiCl2、 
二甲基二甲氧基硅烷：                  (CH3)2Si(OCH3)2、 
二苯基二氯硅烷：                      (C6H5)2SiCl2、 
乙基三氯硅烷：                        (C2H5)SiCl3、 
乙基三甲氧基硅烷：                    (C2H5)Si(OCH3)3、 
乙基三乙氧基硅烷：                    (C2H5)Si(OCH2CH3)3、 
异丁基三甲氧基硅烷、 
正辛基三乙氧基硅烷、 
甲基苯基二氯硅烷：                    CH3(C6H5)SiCl2、 
甲基三氯硅烷：                        CH3SiCl3、
甲基三甲氧基硅烷：                    CH3Si(OCH3)3、 
苯基三氯硅烷：                        C6H5SiCl3、 
苯基三甲氧基硅烷：                    C6H5Si(OCH3)3、 
正丙基三氯硅烷：                      C3H7SiCl3、 
正丙基三甲氧基硅烷：                  C3H7Si(OCH3)3、 
四氯化硅：                            SiCl4、 
ClCH2C6H4CH2CH2SiCl3n、 
ClCH2C6H4CH2CH2Si(OCH3)3、 
ClCH2C6H4CH2CH2Si(OCH2CH3)3、 
癸基三氯硅烷、 
二氯甲基(4-甲基苯乙基)硅烷、 
二乙氧基甲基苯基硅烷、 
[3-(二乙氨基)丙基]三甲氧基硅烷、 
3-(二甲氧基甲基甲硅烷基)-1-丙硫醇、 
二甲氧基甲基乙烯基硅烷、 
甲基丙烯酸3-[三(三甲基甲硅基氧基)甲硅烷基]丙酯、 
三氯[4-(氯甲基)苯基]硅烷、 
甲基二(三甲基甲硅氧基)乙烯基硅烷、 
甲基三丙氧基硅烷、 
三氯环戊基硅烷。 
在本发明的一个具体的实施方案中，即在例如防晒油中使用所述有机硅烷作为UV保护剂时，对氨基苯甲酸、肉桂酸、苯甲酸和二苯甲酮为活性成分。连接到硅烷上的上述化合物以及它们的烷基衍生物为本发明的一部分。通过从上述化合物上移除一个原子或基团并利用该自由价来与也被移除了一个原子或基团的硅烷之间形成键，以连接上述分子。 
其他的实例为： 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC6H4COOH、 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC6H4COOCH3、 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC6H4COOC2H5、
(CH3O)3Si(CH2)3NHC6H4COOC3H7， 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC6H4COOC4H9， 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC6H4COOCH2C6H5， 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC6H14COOCH2C6H4NH2， 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC6H4COOCH2C6H4N(CH3)2， 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC6H4COOCH2C6H4N(CH2CH3)2， 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC6H4COOCH2C6H4N+(CH3)3Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3NHC6H4COOCH2C6H4N+(CH2CH3)3Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOH， 
(CH3O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOCH3， 
(CH3O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOC2H5， 
(CH3O)3Si(CH12)3NCH3C6H4COOC3H7， 
(CH3O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOC4H9， 
(CH3O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOCH2C6H5， 
(CH3O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOCH2C6H4NH2， 
(CH3O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOCH2C6H4N(CH3)2， 
(CH3O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOCH2C6H4N(CH2CH3)2， 
(CH3O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOCH7C6H4N+(CH3)3Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOCH2C6H4N+(CH2CH3)3Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOHY-， 
(CH3O)3SI(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOCH3Y-， 
(CH3O)3SI(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOC2H5Y-， 
(CH3O)3SI(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOC3H7Y-， 
(CH3O)3SI(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOC4H9Y-， 
(CH3O)3SI(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOCH2C6H5Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOCH2C6H4NH2Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N(CH3)2C6H4COOCH2C6H4N(CH3)2Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOCH2C6H4N(CH2CH3)2Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOCH2C6H4N+(CH3)3Y-Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOCH2C6H4N+(CH2CH3)3Y-Y-，
(CH3O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOH， 
(CH3O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH3， 
(CH3O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOC4H9， 
(CH3O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOC3H7， 
(CH3O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOC4H9， 
(CH3O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH2C6H5， 
(CH3O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH2C6H4NH2， 
(CH3O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH2C6H4N(CH3)2， 
(CH3O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH2C6H4N(CH2CH3)2， 
(CH3O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH2C6H4N+(CH3)3Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH2C6H4N+(CH2CH3)3Y-， 
(CH3O)3si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOHY-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOCH3Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOC2H5Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N(C2H5)2C6H4COOC3H7Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOC4H9Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOCH2C6H5Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOCH2C6H4N2Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOCH2C6H4N(CH3)2Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOCH2C6H4N(CH2CH3)2Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOCH2C6H4N+(CH3)3Y-Y-， 
(CH3O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOCH2C6H4N+(CH2CH3)3Y-Y 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NHC6H4COOH， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NHC6H4COOCH3， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NHC6H4COOC2H5， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NHC6H4COOC3H7， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NHC6H4COOC4H9， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NHC6H4COOCH2C6H5， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NHC6H4COOC2C6H4NH2， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NHC6H4COOCH2C6H4N(CH3)2，
(CH3CH2O)3Si(CH1)3NHC3H4COOCH2C6H4N(CH2CH3)2， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NHC6H4COOCH2C6H4N+(CH3)3Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NHC6H4COOCH2C6H4N+(CH2CH3)3Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOH， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOCH3， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOC2H5， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOC3H7， 
(CH3CH2O)3si(CH2)3NCH3C6H4COOC4H9， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOCH2C6H5， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOCH2C6H4NH2， 
(CH3CH2O)3si(CH2)3NCH3C6H4COOCH2C6H4N(CH3)2， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOCH2C6H4N(CH2CH3)2， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOCH2C6H4N+(CH3)3Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NCH3C6H4COOCH2C6H4N+(CH2CH3)3Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOHY-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOCH3Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOC2H5Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOC3H7Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOC4H9Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOCH2C6H5Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOCH2C6H4NH2Y-， 
(CH3CH2O)3si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOCH2C6H4N(CH3)2Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOCH2C6H4N(CH2CH3)2Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOCH2C6H4N+(CH313)3Y-Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C6H4COOCH2C6H4N+(CH2CH3)3Y-Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOH， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH3， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH5， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOC3H7， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOC4H9，
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH2C6H5， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH2C6H4NH2， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH2C6H4N(CH3)2， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH2C6H4N(CH2CH3)2， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH2C6H4N+(CH3)3Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3NC2H5C6H4COOCH2C6H4N(CH2CH3)3Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOHY-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOCH3Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOC2H5Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOC3H7Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOC4H9Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOCH2C6H5Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOCH2C6H4NH2Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOCH2C6H4N(CH3)2Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOCH7C6H4N(CH2CH3)2Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(C2H5)2C6H4COOCH2C6H4N+(CH3)3Y-Y-， 
(CH3CH2O)3Si(CH2)3N(C2H5)2C6H4COOCH2C6H4N+(CH2CH3)3Y-Y-。 
使用
本发明的化合物、产物和组合物可用于多种目的。这类目的包括上述通式的优选原料有机硅烷的任何已知用途。在优选的实施方案中，本文所述的水稳定的有机硅烷化合物、产物和组合物适用于下述应用：1)处理表面，包括填料和颜料；2)添加到涂料例如染料中；3)在形成各自的聚合物之前添加到有机单体(例如丙烯酸类)中；4)在加工成终产品之前添加到聚合物中或5)掺入到聚合物或底物骨架例如聚酯或混凝土中。 
因此，除将现有的有机硅烷季铵盐化合物例如3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基-二甲基十八烷基氯化铵用作表面结合抗菌剂外，还料想了有机官能化硅烷的许多其他用途，例如本发明的化合物、产物和组合物在涂料应用中的用途——包括处理表面或颗粒(颜料或填料)、在底漆中的用途、在漆、墨水、染料和粘附剂中的用途，以及作为硅酮树脂合成的 反应中间体的用途。 
本发明可用于制备特别是农产品、清洁组合物、抗菌海绵、抗菌漂白剂、涂料、塑料或混凝土用抗菌填料，并可用于处理混凝土结构例如家畜处所，此时细菌感染是个难题。 
在各种实施方案中，可用本发明的化合物、产物和组合物处理的表面和底物包括但不限于纺织品、地毯、地毯背衬、室内装饰品、衣物、海绵、塑料、金属、外科敷料、砖石结构、二氧化硅、砂、氧化铝、水合氯化铝(aluminum chlorohydrate)、二氧化钛、碳酸钙、木材、玻璃珠、集装箱、面砖、地板、窗帘、海产品、帐篷、背包、屋面、板壁、围墙、装饰、绝缘材料、墙板、垃圾桶、户外装置、水纯化系统和土壤。此外，可用本发明的化合物、产物和组合物处理的制品通常包括但不限于空气过滤器和用于制造它的材料、鱼缸过滤器、缓冲衬垫、室内装饰用纤维填料、玻璃纤维风管板、内衣和外衣、聚氨基甲酸酯和聚乙烯泡沫、沙袋、防水油布、帆、绳索、鞋、短袜、毛巾、抹布(disposal wipe)、袜类和内衣、化妆品、洗剂、乳液、软膏、杀菌消毒剂、木材防腐剂、塑料、粘附剂、涂料、纸浆、纸、冷却水、洗衣粉添加剂，以及通常的非食品或食品接触面。 
对于上述底物、混合物和应用而言，处理方法一般包括使所要处理的制品与本发明的水稳定的有机硅烷溶液——包括有机硅烷-稳定剂衍生化合物于水溶液中——接触或混合一段时间，所述时间足以使活性有机硅烷成分(或其一部分)与所述制品发生持久的键合。在备选实施方案中，本发明的有机硅烷-酸化稳定液混合物可直接使用，而不需用水稀释，又或者可用非水溶剂稀释。通常，处理几乎是在刚刚接触时就开始了。优选地，处理需要约15秒至约48小时。更优选地，处理需要约1分钟至约24小时。甚至更优选地，处理需要约5分钟至1小时并且最优选地，处理需要约30分钟。其他常规的应用指导方针如下所述：为浸渍大的物体，优选地在溶液中浸约1至约3分钟，然后使该物体自然干燥或将其弄干。然而，一些物体适合于非常短时间的浸渍、混合或接触。例如，织物可以最高达40码每分钟或更高的速率通过所述组合物的水浴。浸渍之后，可将过量的溶液轻轻擦掉或洗掉。或者，可将溶液喷洒在底物上。此外，本发明的组合物可放在高强度固体搅拌机中形成粉末，然后干燥所述粉末。然后，如果需要的话可利用喷雾器来使用 干燥的粉末。此外，可将溶液擦到底物上并使用海绵或布等来施加。此外，可将本发明的溶液加入到颜料和填料中，并且搅拌数(2-3)分钟。此外，可在使用之前将溶液加入到乳液中或其他现成的制剂中。溶液还可用在挤出纤维的喷雾冷却剂中、与其一起使用或用作上述喷雾冷却剂。然而，本领域技术人员将认识到，根据本发明的稳定的有机硅烷化合物、产物和组合物，许多其他用途和应用方式是显而易见的，并且不需要过多的实验即可确定针对任何特定底物、制品或其它应用的有效使用方法和处理时间。此外，组合物可用在纺织厂中已知的轧染工艺中。 
此外，在用本发明的化合物、产物或组合物处理表面或织物之后，可任选地加热表面或织物，以进一步完成所述化合物、产物或组合物与表面或底物之间的键合。 
因此，本发明的水稳定的有机硅烷化合物、产物和组合物具有处理多种底物而不需使用有毒的有机溶剂的有益效果，并且实现了对活化的有机硅烷化合物的安全长期贮藏，所述活化的有机硅烷化合物可不需进一步制备而使用。此外，本文所述的稳定方案不会妨碍有机硅烷(或至少其核心、有效部分)与底物之间的结合。此外，本发明提供了一种使一些水不溶性有机硅烷溶剂化的普遍适用的方案。 
还将显而易见的是，有机硅烷RnSiX4-n被制备、溶解、贮藏、应用并且以任何方式用在水中的那些应用。还将显而易见的是，于其他溶剂或与其他介质(固体、混合聚合物、填料、颜料、粉末、染料或乳液)混合的有机硅烷RnSiX4-n的那些应用，此时可发生与水的接触，而该接触可由于硅烷醇的不合需要的或不适时的自缩合而是有害的。 
此外，可附加本领域已知的多种有机硅烷稳定方法或与其相结合来使用本发明的稳定化合物和方法，例如使用离子型或非离子型表面活性剂和洗涤剂。 
此外，本发明的化合物、产物和组合物可用于将有机硅烷抗菌剂掺入到大多数纺织品(织造和非织造)和纱(合成和天然)中。该方法提供了耐久的制品，并且方法本身是有效的且不需要额外的制备步骤或增加的制备费用。 
在染色过程中掺入本发明的化合物、产物和组合物可产生具有内置抗菌剂、结合和抗菌保护作用的纺织材料，所述抗菌剂具有有机硅烷特征。所述掺和过程1)没有在制备过程中增加任何额外的步骤并且不需 要进行任何设备改造；并且2)被认为不会在进一步的纺织材料生产过程中失去其抗菌特性及其有效性。通过在染色过程中掺入本发明的水稳定的化合物、产物和组合物，不仅有机硅烷抗菌剂不会受到染色剂的影响，而且终产品纺织品还会表现出良好的染色特性。 
对于之前不稳定性、不溶性会阻止或至少妨碍或限制一些有机硅烷试剂的使用的应用而言，本发明的水稳定的有机硅烷化合物、产物和组合物是有用的。例如： 
在移除(腌渍/收割)之后，用本发明的化合物、产物和组合物处理食物作物(例如易腐食物如蔬菜、水果或谷物)可向食物作物的外表面提供抗菌保护作用。认为这类保护作用出现时，抗菌剂不会从食物的键合抗菌涂层上扩散、迁移或浸出，并且可提供延长的、安全且无毒的抗菌保护作用。方法包括在正常的清洗/水喷过程中或之后或者在热烫(blanching)过程中或之后通过反复冲洗来处理水果和蔬菜。优选在加工装置中彻底清洗水果和蔬菜以在开始时除去微生物。本领域普通技术人员将认识到，开始时可使用机器来移除土壤、生长时使用的化学试剂、腐败细菌和其他异物。上述机器还可使用高速喷水器来清洗产品。清洗之后，使食品原料或其他作物材料作好准备以进行进一步的加工例如热烫，其中将食物浸在190°F-210°F的水中或将其暴露在水蒸汽中。 
利用生产装置控制微生物直至移出水果和蔬菜。但是一旦将其移出，例如酵母、霉菌和细菌等生物便开始繁殖，导致食物失去香味及变色和质地变化。为使食物避免腐败，已采用了许多方法——例如冰箱——来减缓微生物或延缓变质。不幸的是，这些已知方法最多只能将食物原料保存数周。本发明的化合物、产物或组合物可将上述物品保存很长时间。例如，当针对食物使用喷雾器时，可将组合物、产物或化合物加入到加料该喷雾器的已有的水线中。此外，可使用简单的浸渍方法，此时浸渍仅需数秒即可产生抗菌保护作用。组合物的约0.1至约1％(按体积计约0.1至约1％)的低浓度水溶液可产生令人满意的结果。此外，认为本发明所述方法还可控制家畜屠体上及其他易感肉和鱼中的病原体。 
在工厂中使用本发明的化合物、产物和组合物处理婴儿奶瓶/果汁瓶、奶嘴、橡皮奶头和玩具或者从键合表面上浸出试剂，可产生延长的 安全/无毒的抗菌保护作用。处理这类制品还可消除由微生物污染产生的气味。上述浸渍方法可用于处理这些制品。 
迄今为止，父母们已使用肥皂、洗涤剂和表面清洁剂来减轻这些制品的污染问题。然而，上述和其他类似的处理方法通常不够理想并且需要重复处理。此外，已发现这些处理方法在其广谱控制微生物的能力上受限。因此，本发明的化合物、产物和组合物可通过在上述制品上包覆有效量的本发明的产物和化合物来对其进行处理以防止微生物生长和污染。所用的制品可通过使其浸约1至约2分钟——例如通过浸渍——来进行包覆，然后使处理过的表面在室温下干燥。然后，漂洗制品除去任何过量的抗菌剂。在“包覆”制品前，在移除制品表面的微生物方面，彻底清洗和消毒是一个优选的步骤。此外，优选地，按体积计约10％或更多的本发明化合物、产物和组合物的浓度可用于产生长效保护作用。 
在外科手术之前或过程中，用本发明的化合物、产物和组合物处理外科用手套可杀死接触的微生物。认为处理过的手套会从手套表面上扩散或浸出抗菌剂并且提供具有安全且无毒的抗菌保护作用的延长的抗菌活性。优选地，通过将外科用手套浸到示例溶液——稀释至1％W/V中至少30秒对其进行处理。该方法将允许医生使用及——如果需要的话——再使用相同的手套(甚至不用摘掉它们)而不需过于担心污染。 
通过掺入到批量材料中来处理聚合物和其他材料例如混凝土，可避免变质、臭气积聚以及对表面的可能的有害污染。使聚合物具有防晒作用可延长产品的寿命。 
此外，基于本发明的化合物、产物和组合物的公开内容，本领域普通技术人员将能够实现许多其他的终端用途。一些用途需要水溶液，一些需要非水性环境。然而，这两种应用都是本发明的一部分。此外，本发明的硅烷化合物的抗菌特性仅是许多可能特性的其中之一。本发明的硅烷的混合物通常可产生额外的益处。 
例如，料想了下述用途、应用和底物： 
1.用本发明的化合物、产物和组合物处理的混凝土、混凝土水管、暴雨排水管和下水管。用于杀死接触的微生物并提供延长的抗菌保护作用以防止混凝土及其涂层变质的试剂。 
2.牙刷、梳子、毛刷、假牙和正畸保持器 
3.满足其他抗菌剂无法满足之严格要求的温泉浴场和水池过滤器 和对于空气过滤而言的保护作用，例如空调过滤器、HVAC应用和舱室空气 
4.用本发明的化合物、产物和组合物处理的大理石板(建筑物线脚、坟墓、地板) 
5.外用酒精 
6.雕像和陈列的艺术品 
7.用于垃圾倾倒场、贮水池并通常用于土壤保护的HDP(高密度聚酯)编织塑料盖 
8.液体添加剂(作为盆栽植物和切花用花水保鲜剂) 
9.具有抗菌保护作用的包覆有硅酮和TEFLON的玻璃纤维，其包括丙烯酸背衬壁覆层 
10.Dryvitt涂饰和灰泥涂饰 
11.用本发明的化合物、产物和组合物处理的防水 
12.一种在采摘机将混棉制成卷或捆之前或之后处理所述混棉的方法 
13.食品包装和容器 
14.生物膜和粘合剂(胶带和硅酮薄膜) 
15.单层屋面和油毡瓦 
16.玻璃纤维增强产品 
上述水稳定的抗菌化合物、产物、组合物和方法的优选实施方案在下述实施例中提出。根据下述实施例，本发明的其他特征将变得显而易见，所述实施例仅出于说明目的而并非意在限制本发明。 
实施例1：非酸性稳定液
制备五种不同的基于抗菌有机硅烷的组合物并且使其处于不同的贮藏温度之下。组合物A为含有10wt％3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵、2wt％N-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵(CAS#68424-85-1)、2wt％二甘醇丁醚和水的10％活性组合物。该组合物不是酸性的。将组合物A的一部分在冷至2℃的冰箱中贮藏约27.5小时，之后组合物A的颜色为白色，类似于牛奶。该白色表明3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵发生自缩合。将组合物A的另一部分在60℃下贮藏约28小时，之后组合物保持颜色澄清。该澄清的颜色表明3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵未发生自缩 合。 
组合物B为含有15wt％3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵、2wt％N-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵(CAS#68424-85-1)、2wt％二甘醇丁醚和水的15％活性组合物。该组合物不是酸性的。将组合物B的一部分在冷至2℃的冰箱中贮藏约27.5小时，之后组合物B的颜色为白色，类似于牛奶。将组合物B的另一部分在60℃下贮藏约28小时，之后组合物保持澄清。同样，白色表明3-(三甲氧甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵发生自缩合，而澄清的液体表明3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵未发生自缩合。 
以三种不同方式对组合物B进行进一步变型。将一滴甘油加入到5ml组合物B中来制备组合物Bg并且将其贮藏在60℃下。约23.5小时后，组合物Bg保持澄清。然后将组合物Bg在冷至2℃的冰箱中贮藏约24.5小时。冷藏过程中，组合物变得略微粘稠并且呈乳白色。略微粘稠结合乳白色表明3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵发生自缩合。 
将组合物Bg的另一个样品在冷至2℃的冰箱中贮藏约17小时。组合物保持澄清并且看上去并未变得粘稠。将该另一个样品放回到2℃冰箱中冷藏，在约17小时后变得略微粘稠并且呈乳白色。同样，略微粘稠结合乳白色表明3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵发生自缩合。 
将一滴VIDET Qx9加入到5ml组合物B中来制备组合物Bv，并在开始时将其贮藏在60℃下。VIDET Qx9是由Vitech International，Inc.(Janesville，Wis.)独家销售的一种阳离子表面活性剂掺合物。在60℃下贮藏约23.5小时后，组合物Bv没有表现出聚合的迹象并且保持澄清。然后将样品放在2℃的冰箱中约24.5小时。先加热再冷却的样品开始显示出聚合的迹象。其呈乳白色并且略微粘稠，这表明3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵发生自缩合。 
将组合物Bv的另一个样品在2℃冰箱中贮藏约17小时，样品保持澄清。再将样品在2℃冰箱中贮藏约17小时，其仍保持澄清并且未发生聚合。 
将10mg单季戊四醇(MPE)加入到5ml组合物B中来制备组合物 Bm，并将其在60℃下贮藏约23.5小时。组合物Bm保持澄清，然后将其贮藏在冷至2℃的冰箱中。先加热再冷却的组合物略微粘稠并且为乳白色，表明3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵发生聚合。 
将组合物Bm的另一个样品在冷至2℃的冰箱贮藏过夜。约17小时后，组合物为澄清。再次将其在冷至2℃的冰箱中贮藏约17小时，颜色变为与牛奶颜色类似的白色。该白色表明3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵发生聚合。 
实施例2：改变稳定液中表面活性剂的种类 
在稳定液中使用不同的表面活性剂组合制备了六种不同的抗菌有机硅烷组合物。组合物C——15％活性组合物——通过将20.83g的3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵与一种稳定液混合制得，所述稳定液由1.5g的VIDET Qx9(Janesville，Wis.)、1.5g的N-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵(CAS#68424-85-1)和2.0g二甘醇丁醚组成。VIDET Qx9是获自Vitech International Inc.的一种阳离子表面活性剂掺合物。将组合物C的一个样品贮藏在冷至2℃的冰箱中，并将另一个样品贮藏在60℃下。约24小时后，冷贮藏样品为乳白色。约28小时后，热贮藏样品稀薄并且澄清。同样，冷冻样品的乳白色表明3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵发生自缩合，而加热样品的澄清则表明3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵未发生自缩合。 
组合物D——15％活性组合物——由20.83g的(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵)、1.5g的AMPHOTERGE LF(Lonza Inc.；Allendale，New Jersey)、1.5g的N-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵(CAS#68424-85-1)和2.0g二甘醇丁醚制得。AMPHOTERGE LF为一种辛酰基取代的咪唑啉两性低泡表面活性剂。它的比重为1.084、密度为9磅/加仑，是一种澄清的黄色液体。组合物D的两个样本分别在2℃和60℃下贮藏24小时。不管贮藏温度如何，组合物D的每个样品均为乳白色，表明3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵正在聚合。 
组合物E——15％活性组合物——通过将20.83g的3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵与一种稳定液混合制得，所述稳定液由4.0g的VIDET Qx9、1.0g的AMPHOTERGE LF、1.0g的N-烷基 -N，N-二甲基-N-苄基氯化铵(CAS#68424-85-1)和2.0g二甘醇丁醚组成。将组合物E的两个样本贮藏在-2℃和60℃两个不同的贮藏温度下。不管贮藏温度如何，组合物在24小时后均变为乳白色。该颜色表示3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵的自缩合。 
组合物F通过将13.9g的3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵与一种稳定液混合制得，所述稳定液由1.5的VIDET Qx9、1.5g的N-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵(CAS#68424-85-1)和2.0g二甘醇丁醚组成。将组合物F贮藏在60℃下，约28小时后观察组合物中有颗粒。存在颗粒表明3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵开始聚合。 
10％活性组合物G通过将13.9g的抗菌化合物3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵与一种稳定液混合制得，所述稳定液由1.5g的AMPHOTERGE LF、1.5g的N-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵(CAS#68424-85-1)和2.0g二甘醇丁醚组成。将组合物G贮藏在60℃下，约28小时后组合物稀薄且澄清，表明有机硅烷未发生自缩合。 
组合物H——10％活性组合物——通过将13.9g的3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵与一种稳定液混合制得，所述稳定液由1.5g的VIDET Qx9、1.5g的AMPHOTERGE LF、1.5g的N-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵(CAS#68424-85-1)和2.0g二甘醇丁醚组成。将组合物H贮藏在60℃下，约28小时后观察组合物中有颗粒。存在颗粒表明3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵开始聚合。 
实施例3：
用2gN-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵(CAS#68424-85-1)、57.17gH2O和20g二甘醇丁醚制备一种稳定液。用酸将pH调至2。在稍微加热的条件下，使稳定液与20.83g3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵充分混合。20天后，组合物I澄清且稀薄，表明3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵未发生聚合并且在存在水的情况下是稳定的。 
用2gN-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵(CAS#68424-85-1)、57.17gH2O、20g VIDET Q-3制备另一种稳定液。加入酸将pH调至2。在稍微加热的条件下，使稳定液与20.83g3-(三甲氧基甲硅烷基)丙 基二甲基十八烷基氯化铵充分混合。20天后，组合物J澄清但略微粘稠。 
在冷冻融化试验中对组合物I和J进行进一步研究。将5ml的组合物I和J放入冷冻机中。3小时后，将样品放入50℃烘箱中解冻。融化的组合物澄清且稀薄。 
将组合物I和J再次冷冻约16.5小时，然后将它们放入50℃烘箱中再次解冻。放入50℃烘箱后，每种组合物均澄清且稀薄。 
将组合物I和J第三次冷冻仅1.5小时，然后放入50℃烘箱中解冻。组合物I保持澄清且稀薄，但组合物J为乳白色且浓稠。组合物I在经过三个冷冻融化测试循环后仍然保持稳定，而组合物J在经过三个测试循环后开始显示出聚合的迹象。 
实施例4：具有不同活性的组合物的稳定性
研究了活性成分3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵的百分含量的影响。按照下述步骤制备了六种组合物：首先由N-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵、二甘醇丁醚、VIDET Q3或乙氧基化壬基酚、以及水以表1所示的量制备一种稳定液。VIDET Q3是由VitechInternational(Janesville，Wisconsin)提供的一种非离子型表面活性剂掺合物，外观为澄清至略微浑浊、浅黄色且pH为6至9。加入足量的酸将稳定液的pH调至2，并将稳定液与所述活性成分混合以形成组合物K-P。贮藏数日后，从颜色和粘度上观察每种组合物的稳定性。 
Figure G2007800073617D00381
Figure G2007800073617D00391
贮藏15天后，组合物K稀薄且混浊但是在液体中看不到白色，组合物M稀薄且澄清但在液体中开始出现少许白色。组合物Q粘稠且为白色。 
贮藏12天后，组合物L、N和P均为浓稠且乳白色，表明额外加入到稳定液中的乙氧基化壬基酚并未帮助阻止3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵的自缩合。 
实施例5：冷冻/融化研究
在冷冻/融化研究中研究了活性成分3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵的百分含量的影响。按照下述步骤制备组合物Q-U：首先一起加入N-烷基-N，N-二甲基-N-苄基氯化铵、二甘醇丁醚和去离子H2O，加入数滴1M HCl(对于组合物Q-S为9滴，对于组合物T和U为2滴)将pH调至2.5，加入所述活性成分并混合10分钟。除酸外，每种组分的量示于下表2中。 
5ml的组合物Q-U样品进行冷冻/融化测试。这包括冷冻样品然后在55℃下解冻，将样品再冷冻1.5小时并再次在55℃下解冻，第三次冷冻1.5小时并在55℃下解冻。 
进行了上述冷冻/融化循环之后，组合物Q、R、S、T和U均澄清并且表现为稀薄的粘稠度。 
Figure G2007800073617D00392
实施例6：稀释研究
评估了稀释对实施例5中所讨论的每种组合物Q-U的稳定性的影响。将5ml的每种组合物Q-U与95ml的H2O混合。稀释的组合物Q澄清且稳定；没有观察到聚合。稀释的组合物R为乳白色，观察到一定程度的聚合。稀释的组合物S-U为乳白色并且当加入所述稀释水时几乎立即发生聚合。

Claims (77)

1.一种组合物，包括有机硅烷和酸性稳定液，其中所述酸性稳定液包括水中的至少一种无机酸、至少一种二醇醚和至少一种阳离子表面活性剂；其中所述有机硅烷具有通式RnSiX4-n，其中n为0至3的整数，每个R独立地为不可水解的有机基团，并且每个X独立地为可水解的基团；并且其中所述至少一种二醇醚为二甘醇丁醚。
2.权利要求1的组合物，其中X为羟基、烷氧基、乙酰氧基、未取代或取代的酰基、或者卤素。
3.权利要求1或2的组合物，其中所述酸性稳定液包括水中的恰好一种无机酸、恰好一种二醇醚和恰好一种阳离子表面活性剂。
4.权利要求1的组合物，其中所述无机酸为矿酸。
5.权利要求4的组合物，其中所述矿酸为盐酸。
6.权利要求1的组合物,其中至少一种阳离子表面活性剂为季铵盐。
7.权利要求6的组合物，其中所述季铵盐具有下述结构：
Figure FDA00002078978000011
其中各R38、R39、R40和R41独立地选自烷基、芳基和芳烷基，或者氮可以是环系统的一部分；并且其中X为阴离子。
8.权利要求7的组合物，其中R38、R39、R40或R41中至少一个为烷基。
9.权利要求6的组合物，其中所述季铵盐为N-烷基-N,N-二甲基-N-苄基氯化铵。
10.权利要求1的组合物,还包括水。
11.权利要求1的组合物,其中所述酸性稳定液的pH为2至3。
12.权利要求11的组合物，其中所述酸性稳定液的pH为2.5。
13.权利要求1的组合物,其中所述有机硅烷占组合物的0.1重量%至50重量%。
14.一种由有机硅烷与酸性稳定液混合而成的组合物，其中所述酸性稳定液包括水中的至少一种无机酸、至少一种二醇醚和至少一种阳离子表面活性剂，其中所述有机硅烷具有通式RnSiX4-n，其中n为0至3的整数，每个R独立地为不可水解的有机基团，并且每个X独立地为可水解的基团；并且其中所述至少一种二醇醚为二甘醇丁醚。
15.权利要求14的组合物，其中X为羟基、烷氧基、乙酰氧基、未取代或取代的酰基、或者卤素。
16.权利要求14或15的组合物，其中所述酸性稳定液包括水中的恰好一种无机酸、恰好一种二醇醚和恰好一种阳离子表面活性剂。
17.权利要求14的组合物，其中所述无机酸为矿酸。
18.权利要求17的组合物，其中所述矿酸为盐酸。
19.权利要求14的组合物,其中至少一种阳离子表面活性剂为季铵盐。
20.权利要求19的组合物，其中所述季铵盐具有下述结构：
Figure FDA00002078978000021
其中各R38、R39、R40和R41独立地选自烷基、芳基和芳烷基，或者氮可以是环系统的一部分；并且其中X为阴离子。
21.权利要求20的组合物，其中R38、R39、R40或R41中至少一个为烷基。
22.权利要求19的组合物，其中所述季铵盐为N-烷基-N,N-二甲基-N-苄基氯化铵。
23.权利要求14的组合物,还包括水。
24.权利要求14的组合物,其中所述酸性稳定液的pH为2至3。
25.权利要求24的组合物，其中所述酸性稳定液的pH为2.5。
26.权利要求14的组合物,其中所述有机硅烷占组合物的0.1重量%至50重量%。
27.一种制备抗菌有机硅烷组合物的方法，包括：
a)将至少一种阳离子表面活性剂与至少一种二醇醚和水混合以产生一种溶液；
b)将至少一种无机酸加入到所述溶液中以酸化所述溶液；并
c)将所述溶液加入到有机硅烷中；
其中所述有机硅烷具有通式RnSiX4-n，其中n为0至3的整数，每个R独立地为不可水解的有机基团，并且每个X独立地为可水解的基团；并且其中所述至少一种二醇醚为二甘醇丁醚。
28.权利要求27的方法，其中所述无机酸为矿酸。
29.权利要求28的方法，其中所述矿酸为盐酸。
30.权利要求27的方法,其中至少一种阳离子表面活性剂为季铵盐。
31.权利要求30的方法，其中所述季铵盐具有下述结构：
Figure FDA00002078978000031
其中各R38、R39、R40和R41独立地选自烷基、芳基和芳烷基，或者氮可以是环系统的一部分；并且其中X为阴离子。
32.权利要求31的方法，其中R38、R39、R40或R41中至少一个为烷基。
33.权利要求30的方法，其中所述季铵盐为N-烷基-N,N-二甲基-N-苄基氯化铵。
34.权利要求27的方法,其中所述有机硅烷占组合物的0.1重量%至50重量%。
35.权利要求27的方法，包括：
a)将恰好一种季铵盐与二醇醚和水混合以产生一种溶液；并
b)将恰好至少一种无机酸加入到所述溶液中以酸化所述溶液。
36.权利要求27的方法，其中在酸化所述溶液后溶液的pH为2至3。
37.权利要求36的方法，其中在酸化所述溶液后溶液的pH为2.5。
38.权利要求27的方法，其中所述至少一种阳离子表面活性剂为占溶液0.1重量%至5重量%的季铵盐。
39.权利要求27的方法，其中所述至少一种二醇醚占溶液的5重量%至20重量%。
40.一种处理底物的方法，包括使所述底物与一种组合物接触，所述组合物包括有机硅烷和酸性稳定液，其中所述酸性稳定液包括水中的至少一种无机酸、至少一种二醇醚和至少一种阳离子表面活性剂；其中所述有机硅烷具有通式RnSiX4-n，其中n为0至3的整数，每个R独立地为不可水解的有机基团，并且每个X独立地为可水解的基团；并且其中所述至少一种二醇醚为二甘醇丁醚。。
41.权利要求40的方法，其中用所述组合物包覆所述底物并随后干燥。
42.权利要求40或41的方法，还包括一个加热所述底物的步骤以使所述组合物与所述底物结合。
43.权利要求40的方法，其中使所述底物与所述组合物接触15秒至48小时。
44.权利要求43的方法，其中使所述底物与所述组合物接触1分钟至24小时。
45.权利要求44的方法，其中使所述底物与所述组合物接触5分钟至1小时。
46.权利要求40的方法，其中X为羟基、烷氧基、乙酰氧基、未取代或取代的酰基、或者卤素。
47.权利要求40或46的方法，其中所述酸性稳定液包括水中的恰好一种无机酸、恰好一种二醇醚和恰好一种阳离子表面活性剂。
48.权利要求40的方法，其中所述无机酸为矿酸。
49.权利要求48的方法，其中所述矿酸为盐酸。
50.权利要求40的方法,其中至少一种阳离子表面活性剂为季铵盐。
51.权利要求50的方法，其中所述季铵盐具有下述结构：
Figure FDA00002078978000041
其中各R38、R39、R40和R41独立地选自烷基、芳基和芳烷基，或者氮可以是环系统的一部分；并且其中X为阴离子。
52.权利要求51的方法，其中R38、R39、R40或R41中至少一个为烷基。
53.权利要求50的方法，其中所述季铵盐为N-烷基-N,N-二甲基-N-苄基氯化铵。
54.权利要求40的方法,其中所述组合物还包括水。
55.权利要求40的方法,其中所述酸性稳定液的pH为2至3。
56.权利要求55的方法，其中所述酸性稳定液的pH为2.5。
57.权利要求40的方法,其中所述有机硅烷占组合物的0.1重量%至50重量%。
58.权利要求40的方法，其中所述组合物还包括至少一种染料。
59.权利要求40的方法，其中所述底物选自混凝土管、食品、液体容器、手套、乳胶医用制品、牙刷、梳子、毛刷、假牙、正畸保持器、温泉浴场或水池过滤器、空气过滤器、HVAC空气系统、舱室空气系统、大理石制品、陈列的艺术品、硅酮或TEFLON
Figure FDA00002078978000051
包覆的玻璃纤维制品、Dryvitt涂饰、灰泥涂饰、混棉、生物膜、生物胶粘剂、单层屋面、油毡瓦和玻璃纤维增强产品、纺织品、海绵、塑料、金属、外科敷料、砖石结构、砂、二氧化硅、氧化铝、水合氯化铝、二氧化钛、碳酸钙、木材、玻璃珠、面砖、地板、背包、屋面、板壁、围墙、装饰、绝缘材料、墙板、垃圾桶、水纯化系统、土壤、缓冲衬垫、鱼缸过滤器、绳索和鞋。
60.权利要求40的方法，其中所述底物选自海产品、雕像、HDP塑料盖、地毯、地毯背衬、衣物、窗帘、帐篷、沙袋、帆、防水油布、袜、毛巾和抹布。
61.权利要求40的方法，其中所述底物为袜类。
62.权利要求40的方法，其中所述底物被抗菌增强。
63.一种对产品进行抗菌增强的方法，包括使所述产品与一种组合物混合；其中所述组合物包括有机硅烷和酸性稳定液；并且其中所述酸性稳定液包括水中的至少一种无机酸、至少一种二醇醚和至少一种阳离子表面活性剂，其中所述有机硅烷具有通式RnSiX4-n，其中n为0至3的整数，每个R独立地为不可水解的有机基团，并且每个X独立地为可水解的基团；并且其中所述至少一种二醇醚为二甘醇丁醚。
64.权利要求63的方法，其中X为羟基、烷氧基、乙酰氧基、未取代或取代的酰基、或者卤素。
65.权利要求63的方法，其中所述酸性稳定液包括水中的恰好一种无机酸、恰好一种二醇醚和恰好一种阳离子表面活性剂。
66.权利要求63的方法，其中所述无机酸为矿酸。
67.权利要求66的方法，其中所述矿酸为盐酸。
68.权利要求63的方法,其中至少一种阳离子表面活性剂为季铵盐。
69.权利要求68的方法，其中所述季铵盐具有下述结构：
Figure FDA00002078978000061
其中各R38、R39、R40和R41独立地选自烷基、芳基和芳烷基，或者氮可以是环系统的一部分；并且其中X为阴离子。
70.权利要求69的方法，其中R38、R39、R40或R41中至少一个为烷基。
71.权利要求68的方法，其中所述季铵盐为N-烷基-N,N-二甲基-N-苄基氯化铵。
72.权利要求63的方法,其中所述组合物还包括水。
73.权利要求63的方法,其中所述酸性稳定液的pH为2至3。
74.权利要求73的方法，其中所述酸性稳定液的pH为2.5。
75.权利要求63的方法,其中所述有机硅烷占组合物的0.1重量%至50重量%。
76.权利要求63的方法，其中所述组合物与选自以下的产品混合，即聚酯、混凝土、底漆、涂料、墨水、染料、粘合剂、农产品、塑料、漂白剂、化妆品、洗剂、乳液、软膏、杀菌消毒剂、木材防腐剂、纸浆、纸、冷却水、洗衣粉添加剂、外用酒精、花保鲜剂和防水溶液。
77.权利要求63的方法，其中所述组合物还包括至少一种染料。
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