CN101942096A - 改性的氨基硅油及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新的改性氨基硅油，其是通过用D-糖酸内酯来改性由含氨基硅烷偶联剂与环状硅氧烷单体聚合反应获得的氨基硅油而得到。该改性氨基硅油在水中可均匀分散、稳定性高，具有较高的表面活性，生产工艺简单，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及精细化工合成领域，具体地说是一种新型糖基改性氨基硅油及其制备方法。
背景技术
氨基硅油具有表面活性高、交联度高、成本低等优势，被广泛的应用于织物整理，木制品、皮革制品的上光，高档化妆品乳化剂、家用洗涤用品等行业，是一类非常重要的化工原料。但由于氨基硅油属于亲油性物质，不溶于水，即使在水中乳化，乳液稳定性也很差，极难均匀分散在水中，影响其使用。
现阶段，通常采用加入乳化剂，或聚醚改性，以增强氨基硅油的亲水性。但合成工艺复杂、条件苛刻，成本较高。
已有的文献中，如中国专利200910105821.0中报道了，采用亲水性聚醚硅油和氨基硅油共混反应，从而得到亲水性氨基硅油。
中国专利200810063774.3中报道了，用氨基硅油、硅油专用乳化剂、助乳化剂、稳定剂进行复配乳化，从而得到稳定的氨基硅油乳液。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的改性氨基硅油，其采用易得的原料制得，且制备方法简单。
根据本发明的改性氨基硅油是通过用D-糖酸内酯来改性由含氨基硅烷偶联剂与环状硅氧烷单体聚合反应获得的氨基硅油而得到。
典型可用的含氨基硅烷偶联剂包括N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-二乙烯三氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-二乙烯三氨丙基甲基二乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的一种或多种。
典型可用的环状硅氧烷单体为六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷和十二甲基环六硅氧烷中的一种或多种。
依据本发明获得的产品在水中可均匀分散、稳定性高，具有较高的表面活性，生产工艺简单，成本低。
本发明还提供一种改性氨基硅油的制备方法，包括：将含氨基硅烷偶联剂与环状硅氧烷单体，溶于无水低碳醇，在有机碱的催化下于70-80℃进行反应；加入D-糖酸内酯，继续反应；以及，冷却，过滤，将截留物在40-50℃的减压下抽去低碳醇和其他低沸点物质，得到糖基改性氨基硅油。
具体实施方式
本发明中术语“低碳醇”是指C1-C4的一醇或二醇，其中优选甲醇、乙醇和乙二醇，更优选乙醇。
本发明中用于制备改性氨基硅油的反应表示如下：
其中，R1可以为-(CH2)2NH(CH2)-、-(CH2)3-或-C2H4NHC2H4NH(CH2)3-，R2可以为甲基或甲氧基，R3可以为甲基或乙基3，x可以为3、4、5或6。
作为举例，可以用于本发明的氨基硅烷偶联剂包括N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-二乙烯三氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-二乙烯三氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷等。
用于本发明的D-糖酸内酯可以是D-葡萄糖酸-γ-内酯、D-葡萄糖酸-δ-内酯和D-古洛糖酸-γ-内酯。
在本发明的一种具体实施方式中，为了制备改性氨基硅油，将含氨基硅烷偶联剂30-40重量份与环状硅氧烷单体60-160重量份溶于无水低碳醇50-100重量份，在有机碱1-2重量份的催化下，以及70-80℃的条件反应，2-4个小时后，加入D-糖酸内酯10-20重量份，继续反应2-4个小时，冷却，过滤后，在40-70℃下抽真空，真空度为-0.07kpa～-0.09kpa，蒸出无水低碳醇和低沸点物质，最终得到糖基改性氨基硅油。
有机碱的使用是本领域所已知的，可以用于本发明的有机碱包括烷基伯、仲、叔胺，例如乙胺、丙胺、丁胺、二正丁胺、二乙胺、三乙胺等，以及烷氧基胺，例如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺，。
本发明中优选使用二乙醇胺和三乙醇胺。
下面结合实例对本发明进行说明。
实施例1
将35份N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷与80份八甲基环四硅氧烷溶于60份无水乙醇中，在1.5份三乙醇胺的催化下，在75℃反应2个小时，加入15份D-葡萄糖酸-δ-内酯，继续反应4个小时，冷却，过滤后，在45℃条件下，抽真空，真空度为-0.08kpa，蒸出无水乙醇和低沸点物质，最终得到糖基改性氨基硅油S1。
实施例2
将32份γ-氨丙基三乙氧基硅烷与100份八甲基环四硅氧烷，溶于无水乙醇80份，在三乙醇胺2.0份的催化下，以及75℃的条件反应，2个小时后，加入D-葡萄糖酸-δ-内酯20份，继续反应3.5个小时，冷却，过滤后，在40℃条件下，抽真空，真空度为-0.08kpa，蒸出无水乙醇和低沸点物质，最终得到糖基改性氨基硅油S2。
实施例3
将30份N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷与90份八甲基环四硅氧烷，溶于90份无水异丙醇，在1.2份二乙醇胺的催化下，以及80℃的条件反应，2个小时后，加入15份D-葡萄糖酸-δ-内酯，继续反应4个小时，冷却，过滤后，在70℃条件下，抽真空，真空度为-0.09kpa，蒸出无水异丙醇和低沸点物质，最终得到糖基改性氨基硅油S3。
实施例4
将35份γ-氨丙基三乙氧基硅烷与120份八甲基环四硅氧烷，溶于100份无水丙醇，在2.0份三乙醇胺的催化下，以及80℃的条件反应，2个小时后，加入21份γ-D-葡萄糖酸-δ-内酯，继续反应4个小时，冷却，过滤后，在70℃条件下，抽真空，真空度为-0.08kpa，蒸出无水丙醇和低沸点物质，最终得到糖基改性氨基硅油S4。
实施例5
将30份N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷与180份八甲基环四硅氧烷，溶于100份无水乙醇，在2.0份三乙醇胺的催化下，以及80℃的条件反应，3个小时后，加入23份γ-D-葡萄糖酸-δ-内酯，继续反应4个小时，冷却，过滤后，在70℃条件下，抽真空，真空度为-0.08kpa，蒸出无水乙醇和低沸点物质，最终得到糖基改性氨基硅油S5。
表1实施例1-4所得样品的使用性能
因为是多聚产物，根据本发明的氨基硅油中的硅氧的比重是可以控制的，产物的总分子量也是可根据需要变化的。因此可以得到较低的表面张力和润湿角，可达到最低表面张力13.1mN/m，最低石英板接触角5.2°，并且可以根据需要调整产品的相关物性参数。在合成方面，工艺简单、能耗低、原料价格低廉，原料选择范围更宽，更适合用于工业化生产。
Claims (6)
1.一种改性氨基硅油，其通过以D-糖酸内酯改性由含氨基硅烷偶联剂与环状硅氧烷单体聚合反应获得的氨基硅油而得到。
2.根据权利要求1所述的改性氨基硅油，其中，所述含氨基硅烷偶联剂选自N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-二乙烯三氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-二乙烯三氨丙基甲基二乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的改性氨基硅油，其中，所述环状硅氧烷单体为六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷和十二甲基环六硅氧烷中的一种或多种。
4.根据权利要求1至3任一项所述的改性氨基硅油，其中，所述D-糖酸内酯是γ-D-葡萄糖内酯、δ-D-葡萄糖内酯、D-古洛糖酸-γ-内酯或其混合物。
5.根据权利要求1至3任一项所述的改性氨基硅油，其以下述比例制得：含所述氨基硅烷偶联剂30-40份，所述环状硅氧烷单体60-160份，所述D-糖酸内酯10-20份。
6.权利要求1-4任一项所述改性氨基硅油的制备方法，采用以下工艺步骤制备：
将所述含氨基硅烷偶联剂与所述环状硅氧烷单体，溶于无水低碳醇，在有机碱的催化下于70-80℃进行反应；
加入D-糖酸内酯，继续反应；
冷却，过滤，减压下抽去截留物中的所述低碳醇和其他低沸点物质，得到所述改性氨基硅油。
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