CN101407582A - 具有聚氧亚烷基和氨基官能团且还具有端部烷氧基的线性聚二烷基有机硅氧烷 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及线性聚烷基有机硅氧烷及其制备和使用,所述线性聚烷基有机硅氧烷具有聚氧亚烷基和氨基官能团,该线性聚烷基有机硅氧烷还具有端部烷氧基。
Description
本发明涉及线性聚烷基有机硅氧烷及其制备和使用,所述线性聚烷基有机硅氧烷具有聚氧亚烷基和氨基官能团,该线性聚烷基有机硅氧烷还具有端部烷氧基。
已知具有一级和二级氮基团,并且有时具有反应性硅烷醇基团的氨基硅氧烷作为调理剂结合入洗发剂配方中。在大多数情况中,这些产品在表面活性物质的辅助下是在水中的混合物的形式。纯粹以其原始的形式,它们在水中是不溶的。它们可以通过表面活性物质(乳化剂,例如一级、多级、二级或三级表面活性剂系统)溶解在水中并且转化成水乳液。这些表面活性剂物质通常由乙氧基化的脂肪醇、乙氧基化的甘油酯、脂肪酸酯或相似的产品组成。许多产品可以商购,特别是从Dow Corning在名称DC 929、DC 949和DCQ 2-8220下购得。在不添加表面活性物质下在水中不溶解的这种产品也可以从GeneralElectric(例如名为SME 253)商购。
为了改善在水中的溶解性,所述氨基硅氧烷还可以取代有聚氧亚烷基。例如,US-A-5075403描述了携带氨基和聚氧亚烷基的聚二烷基有机硅氧烷。这些产品通过烯丙基胺和烯丙基聚醚共氢化硅烷化成氢化聚二甲基硅氧烷来制备。但是,观察到氢化硅烷化反应通常不能实现所需的转化,所以不能沿着聚二甲基硅氧烷链得到所需程度的改性。
还观察到,携带附加聚氧亚烷基的氨基硅氧烷在使用时,大多数部分还保持在水相中,并且不能以所需的方式粘附到头发上。
另外,在氨基硅氧烷的情况中,一般观察到,由于释放痕量挥发性胺,令人不愉快的气味粘附到产品上。这些气味在化妆品领域中是不理想的。如果试图通过蒸馏除去气味,一般发现令人不愉快的气味在短时期后又会出现。
本发明的目的是制备基于亲水聚二烷基有机硅氧烷的调理剂,其包含氨基硅氧烷基团,具有轻度的气味,并且在头发内表现出持久的调理剂性质。
令人惊奇地,已经发现具有聚氧亚烷基和氨基官能团且还具有端部烷氧基的线性聚二烷基有机硅氧烷的亲水性显著改善,并且具有优异的调理剂性质。
还已经发现通过碱平衡合成具有聚氧亚烷基和氨基官能团的线性聚二烷基有机硅氧烷,得到具有端部烷氧基的产物,并且避免了不完全转化的问题。
本发明因此提供了通式(I)的线性聚二烷基有机硅氧烷,其具有聚氧亚烷基和氨基官能团,并且其还具有端部烷氧基
其中,a=5-500且
b=1-100且
R1=具有多至8个碳原子的相同或不同的脂肪族或芳香族烃基,
R2=R1、R2a或R2b,条件是基于统计平均,至少每10个硅氧烷链中存在1个基团R2a,并且每个硅氧烷链中存在至少一个基团R2b,
其中,基团R2a选自通式(II)的氨基官能团
-[(R4)c-NR5]d-R6 (II)
其中,R4=二价C1-C12烃基、-OCH2CH2-基团或者OCH2CH(CH3)-基团,
R5=单价C1-C12烃基或氢原子,
R6=单价脂肪族或芳香族、任选取代的C1-C12烃基或氢原子,
其中,c=1-10,d=1-5,
基团R2b是通式(III)的聚氧亚烷基
-(CH2)e(OC2H4)f(OC3H6)gOR6 (III)
其中,e=2-10,f=2-20,g=0-20,且
R3=R1或者通式(IV)的基团
-OR1(IV)
条件是基于统计平均,在硅氧烷骨架上存在至少一个通式(IV)的基团。
本发明还描述了借助Si-C键同时连接了氨基和聚氧亚烷基链的亲水聚硅氧烷的合成。
在本发明的优选实施方案中,所述聚烷基有机硅氧烷如下:
a=5-100,特别是10-50范围内的数,
b=3-50,特别是3-30范围内的数,
c=1-10,特别是1-6范围内的数。
对于本发明,特别优选通式(I)中基团R1是甲基的聚二烷基有机硅氧烷。
如上所述,必要条件是基于统计平均,在每个聚二烷基有机硅氧烷分子中存在基团R2b和R3=-OR1中的至少一种,并且至少每10个硅氧烷链中存在1个基团R2a。对于本发明,如果基团R2a∶R2b∶R3=-OR1的摩尔比是0.5∶2∶1是特别优选的。
本发明更优选的实施方案包括上面定义的聚二烷基有机硅氧烷的制备方法。对于本发明,例如通过用碱性催化剂平衡至少一种如下通式所示的聚醚硅氧烷
;和/或如下通式所示的环状聚醚硅氧烷
其中R1、R2b和b如上面定义,并且a′=0-500;适当的二烷氧基氨基硅烷和/或其部分水解产物;任选的八甲基环四硅氧烷和/或十甲基环五硅氧烷。
所述碱性催化剂特别是如下催化剂,例如碱金属氢氧化物(特别是钠、钾和铯的氢氧化物)、碱金属醇盐、季铵氢氧化物(例如四甲基氢氧化铵)、苄基三甲基氢氧化铵、苄基三乙基氢氧化铵、苄基三甲基丁醇铵、2-乙基己酸β-羟乙基三甲铵、季鏻氢氧化物(例如四正丁基氢氧化鏻和三正丁基-3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]-正丙基氢氧化鏻)、碱金属硅氧烷醇盐和有机硅氧烷醇铵(例如苄基三甲基硅氧烷醇铵和四甲基硅氧烷醇铵)。
优选使用10ppm-1重量%,特别是50-2000ppm的碱性催化剂,在各种情况中基于总混合物的重量。
二烷氧基氨基硅烷优选具有通式
(R1)(R1O)2Si(R2a)
其中,R1、R2a如上面所定义。
二烷氧基氨基硅烷的实例是N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和/或3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
在前面的反应步骤中,通过氨基硅烷与水的缩合制备二烷氧基氨基硅烷的部分水解产物,优选那些具有多至30个硅原子的部分水解产物。
还描述了使用根据本发明的化合物来制备护发配方,例如护发配方(“调理剂”)、润发剂、护发洗发水、以及施用后在头发中残留的调理剂(“留存型”产品)。本发明还涉及使用根据本发明的化合物来处理纺织品和天然和/或合成纤维和/或“无纺”材料的表面,特别是用于改善柔软感觉和亲水性。
根据本发明的聚二烷基有机硅氧烷还适于制备表面活性配方,其中表面活性剂选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和/或两性表面活性剂。
根据本发明的聚二烷基有机硅氧烷形成硝胺的趋势低,甚至在伯或仲胺的存在下也如此。
实施例1
根据本发明实施例的一般制备步骤:
将480.7g具有下面平均结构的聚醚硅氧烷、
50g 3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、493.6g八甲基环四硅氧烷和0.1重量%的四甲基氢氧化铵×5结晶水加入配备了搅拌器、高效冷凝器、温度计和滴液漏斗的2升三颈瓶中,并且在90℃下搅拌5小时。然后,将混合物在150℃下加热2小时,从而破坏催化剂。然后,将挥发性成分分离(130℃/10mm)。在冷却至室温后过滤产物。这就得到粘度为约60mPas[25℃]并且含氮量为0.356%的淡黄色、澄清液体。
比较实施例1
将100g粘度为1000mPas的硅油与4.5g 3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和0.1g碱性催化剂混合。这就得到淡白色混浊的混合物。在搅拌下,将混合物加热至90℃。搅拌5h后,升温至130℃并且通过施用真空除去挥发性成分。这就得到粘度为80mPas并且含氮量为0.32%的澄清产物。
比较实施例2
使用可商购的十六烷基三甲基氯化铵作为比较实施例2。
比较实施例3
使用购自生产商Dow Corning的阳离子氨基硅氧烷乳液DC949作为比较实施例3。
比较实施例4
为了直接共氢化硅烷化氨基聚醚硅氧烷,在搅拌下将267g具有下面平均通式的氢化硅氧烷
与240g具有下面通式的烯丙基聚醚
和14.3g烯丙基胺在10mg顺-Pt(NH3)2Cl2的存在下加热至135℃,并且在该温度下搅拌8h。在8h后,实现98%(基于SiH)的转化率。然后,在油泵真空中于135℃下蒸馏黄色产物。这就得到粘度为75mPas且含氮量为0.36%的产物。
制备实施例1
将16.5g具有如下平均结构
的聚醚硅氧烷与75g八甲基环四硅氧烷、5.6g 3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和0.1g碱性催化剂混合。这就得到淡白色混浊的混合物。在搅拌下,将混合物加热至90℃。搅拌5h后,升温至130℃并且通过施用真空除去挥发性成分。这就得到粘度为60mPas且含氮量为0.39%的澄清产物。
制备实施例2
将16.5g具有如下平均结构
的聚醚硅氧烷与75g八甲基环四硅氧烷、8.0g N-(2-氨乙基-3-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷和0.1g碱性催化剂混合。这就得到淡白色混浊的混合物。在搅拌下,将混合物加热至90℃。搅拌5h后,升温至130℃并且通过施用真空除去挥发性成分。这就得到粘度为67mPas且含氮量为0.39%的澄清产物。
制备实施例3
将62.7g具有如下平均结构
的聚醚硅氧烷与31.5g八甲基环四硅氧烷、5.8g 3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和0.1g碱性催化剂混合。这就得到淡白色混浊的混合物。在搅拌下,将混合物加热至90℃。搅拌5h后,升温至130℃并且通过施用真空除去挥发性成分。这就得到粘度为55mPas且含氮量为0.37%的澄清产物。
制备实施例4
将62.7g具有如下平均结构
的聚醚硅氧烷与31.5g八甲基环四硅氧烷与4.6g具有如下平均结构
的3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的部分水解产物和0.1g碱性催化剂混合。这就得到淡白色混浊的混合物。在搅拌下,将混合物加热至90℃。搅拌5h后,升温至130℃并且通过施用真空除去挥发性成分。这就得到粘度为87mPas且含氮量为0.36%的澄清产物。
应用实施例
为了应用相关的评价,通过烫发和漂白处理按照标准方法预先损伤已经用于感官试验的头发束。为此,使用常规的理发产品。
材料
·H2O2(WelloxydWella)
·无护发组分的洗发水(例如月桂酸乙醚硫酸钠(12%洗涤活性物质),NaCl增稠)
·烧杯
·染发刷
按照下面的次序进行处理:
1.烫发处理
用烫发液弄湿头发束(头发∶液体的重量比=1∶2)。在盖住的烧杯中于室温下接触15分钟后,仔细洗去烫发液2分钟。然后,使用手巾轻柔地挤压发束。
中和剂重量(头发∶液体=1∶2)在室温下接触10分钟的时间。然后,仔细洗去中和剂2分钟。
然后,在室温下使头发干燥过夜。
2.漂白处理
配制漂白粉和H2O2,得到糊剂(粉末∶H2O2的重量比=2∶3)。然后,使用刷子将糊剂仔细地施用到烫发处理的头发上。室温下接触时间为30分钟。然后,在流水下冲洗漂白糊剂2分钟。
然后,用没有调理剂的洗发水洗涤头发1分钟(洗发水的量:0.5ml/发束),然后冲洗1分钟。
在用于感官测试前,在室温下使预先损伤的头发束干燥过夜。
试验配方:
在具有下面组成的简单头发漂洗液中试验调理产品
“调理剂”是在制备实施例和比较实施例制备中获得的产品。
用调理样品对预先损伤的发束进行标准化处理:
用上述调理漂洗液如下处理如上所述的预先损伤的发束。
在流动的温水下湿润头发束。用手轻柔地挤出过量的水,然后施用漂洗液并且缓慢地结合入头发中(1ml/头发束(2g))。在1分钟的接触时间后,进行漂洗1分钟。
在感官评价前,使头发在50%气氛湿度和25℃下干燥至少12h。
评价标准
使用以1-5级给出的等级进行感官评价,1是最不好的评价并且5是最好的评价。
湿润梳理性
5 | [梳子的]粗齿 | 无结,可容易地解开头发。 |
细齿 | 非常容易梳通,感觉不到阻力。 | |
4 | 粗齿 | 个别的结。可容易地解开头发。 |
细齿 | 容易梳通,感觉到轻微阻力。 | |
3 | 粗齿 | 一些结,轻微阻力。 |
细齿 | 可感觉到一定程度的阻力,在重复梳理后阻力减小。 | |
2 | 粗齿 | 一些结,明显的阻力。 |
细齿 | 明显的阻力,在重复梳理后阻力没有减小。 | |
1 | 粗齿 | 许多结,严重的阻力。 |
细齿 | 非常严重的阻力,有时不能梳通头发。 |
湿润触感
5 | 非常光滑、柔软,但是很坚韧,感觉良好,不油腻/发粘(感觉不到残留) |
4 | 光滑且柔软和/或仅感觉到轻微残留 |
3 | 光滑,有点硬和/或感觉到一些残留 |
2 | 硬和/或明显油腻,蜡状残留 |
1 | 非常硬,粗糙,发涩和/或非常油腻、发粘(明显感觉到油腻、感觉到蜡状残留) |
干燥梳理性
5 | 粗齿 | 无结,可容易地解开头发。 |
细齿 | 非常容易梳通,感觉不到阻力,头发不带电。 | |
4 | 粗齿 | 个别的结。可容易地解开头发。 |
细齿 | 容易梳通,感觉不到阻力,头发最小程度带电。 | |
3 | 粗齿 | 一些结,轻微阻力。 |
细齿 | 可感觉到一定程度的阻力,在重复梳理后阻力减小,头发变得轻微带电。 | |
2 | 粗齿 | 一些结,明显的阻力。 |
细齿 | 明显的阻力,在重复梳理后阻力没有减小,头发带电。 | |
1 | 粗齿 | 许多结,严重的阻力。 |
细齿 | 非常严重的阻力,有时不能梳通头发,头发变得大量带电。 |
干燥触感
5 | 非常光滑、柔软,但是坚韧,浓密,感觉良好 |
4 | 光滑且柔软 |
3 | 光滑,有点硬和/或轻微发涩(残留) |
2 | 硬,有点发涩 |
1 | 粗糙、硬、干、发涩(残留) |
干燥外观
5 | 非常有光泽 |
4 | 有光泽 |
3 | 有些光泽 |
2 | 轻微有光泽,轻微发涩 |
1 | 发涩,无光泽 |
蓬松感(volume)
为了评价蓬松感,通过在粘合点保持头发而轻微振动头发。
在下面的表中,比较了使用根据本发明和比较实施例的氨丙基硅氧烷共聚多元醇进行的头发束处理的感官评价结果。
发现具有聚氧亚烷基和氨基官能团且还具有端部烷氧基的新型线性聚二烷基有机硅氧烷在感官评价中实现了比无聚醚和无烷氧基的氨基硅氧烷好得多的评价。
Claims (8)
1.一种通式(I)的线性聚二烷基有机硅氧烷,其具有聚氧亚烷基和氨基官能团,并且其还具有端部烷氧基
其中,a=5-500且
b=1-100且
R1=具有多至8个碳原子的相同或不同的脂肪族或芳香族烃基,
R2=R1、R2a或R2b,条件是基于统计平均,至少每10个硅氧烷链中存在1个基团R2a,并且每个硅氧烷链中存在至少一个基团R2b,
其中,基团R2a选自通式(II)的氨基官能团
-[(R4)c-NR5]d-R6(II)
其中,R4=二价C1-C12烃基、-OCH2CH2-基团或者OCH2CH(CH3)-基团,
R5=单价C1-C12烃基或氢原子,
R6=单价脂肪族或芳香族、任选取代的C1-C12烃基或氢原子,
其中,c=1-10,d=1-5,
基团R2b是通式(III)的聚氧亚烷基
-(CH2)e(OC2H4)f(OC3H6)gOR6(III)
其中,e=2-10,f=2-20,g=0-20,且
R3=R1或者通式(IV)的基团
-OR1(IV)
条件是基于统计平均,在硅氧烷骨架上存在至少一个通式(IV)的基团。
2.权利要求1的聚二烷基有机硅氧烷,其中
a=5-100,特别是10-50范围内的数,
b=3-50,特别是3-30范围内的数,并且
c=1-10,特别是1-6范围内的数。
3.权利要求1或2的聚二烷基有机硅氧烷,其中在通式(I)中R1=甲基。
4.权利要求1-3任何一项的聚二烷基有机硅氧烷,其中基团R2a∶R2b∶R3=-OR1的摩尔比是0.5∶2∶1。
6.权利要求1-5任何一项的聚二烷基有机硅氧烷用于制备护发配方的用途。
7.权利要求1-5任何一项的聚二烷基有机硅氧烷用于处理天然和/或合成纤维和/或“无纺”材料的用途。
8.权利要求1-5任何一项的聚二烷基有机硅氧烷用于制备表面活性配方的用途,其中表面活性剂选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和/或两性表面活性剂。
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2007
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