CN102070903A - 含有环糊精基的有机硅化合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了含有AaRbXcHdSiO(4-a-b-c-d)/2通式单元的含有环糊精基的有机硅化合物,其中A可相同或不同并为通式CD-R2-的基团,而CD、R、X、a、b、c和d具有如权利要求1所述的定义。本发明还公开了该有机硅化合物的制备方法和用途。
Description
本申请是申请日为2003年08月14日的名称为“含有环糊精基的有机硅化合物”的申请号为03819983.1的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及含有环糊精基的有机硅化合物、其制造方法及其用途、特别在织物砑光上的用途,以及以含环糊精基的有机硅化合物为主要成分的可交联组合物。
背景技术
有机硅化合物,特别是有机硅烷及有机硅氧烷,很早即为人所知,此外还可作为织物软化剂使用。
环糊精类是由6、7或8个α-(1-4)连结的脱水葡萄糖单元构成的环型低聚糖类。通过酶催化淀粉转化作用制得的α-、β-或γ-环糊精的疏水性孔腔直径不同且通常用于夹杂许多亲脂性物质。
环糊精衍生物由环糊精羟基的化学改性作用制得例如利用环氧丙烷的羟基丙烷化作用和利用甲基卤化物的甲烷化作用。如此制得的环糊精衍生物在水中的溶解度远大于天然环糊精,而且通过夹杂疏水性物质和形成水溶性络合物可使原不溶于水的物质溶于水性介质中。DE-A 195 20967指出,可与至少一种含氮杂环反应的环糊精衍生物,这种环糊精衍生物可用于纺织材料或皮革的处理。未取代或由甲基或羟基丙基取代的环糊精仅可借助于粘合剂系统固定在织物基材上,完全与反应性染料相似的一氯三嗪衍生物可与纤维素型织物基材的羟基形成真正的共价键。但此种情形必须满足“染色条件”,即纤维素通常仅在高温下由碱活化后才具有足够的反应活性并进入该键。该氯三嗪基的水解作用以竞争性反应发生。所以,由染色技术可知,具有反应性的染料通常仅能达到50%左右的产率,其他一半则由水解作用而损失。纤维素型织物基材与一氯三嗪官能环糊精反应时估计也为类似的比例。
具有共价连接环糊精基的有机硅化合物在色谱分离分析领域是已知的。固定在如硅凝胶的载体材料上的含有环糊精的聚合物特别用于有机化合物异构体分离的对手性固定相。此外,发现特殊的硅氧烷环糊精共聚物可用作隐形眼镜材料或离子敏感电极。例如,参考DE-A-43 24 636、US-A 5,268,442、US-A 5,403,898及EP-A 586 322。关于以氢甲硅烷化反应为主的耗时多步合成作用,此反应仅可制得产率甚低的预期材料。
聚合物链内具有环糊精的嵌段共聚物已经公开。这种共聚物可由两种方法制成。M.B.Ali等人,Mater.Sci.Eng.C 1998,C6,53中指出,环糊精分子的一个或多个羟基直接与含有氢甲基硅氧基的聚有机硅氧烷发生氢消去反应。并发现所得材料可用于离子敏感电极内的薄膜凝胶。而Maciejewski等人,PL-B-178362指出,优选含羟基环糊精衍生物与氯硅烷的缩聚反应脱去HC1。这两种方法生成环糊精-硅嵌段共聚物,其中环糊精分子是该聚合网状物的整体组成部分并在硅氧烷嵌段之间起键结联结或枝部位的作用。在非中性条件下这种以SiOC联结的共聚物对水解作用不稳定。所述方法的其他缺点是:首先释放氢,这将在工业规模制造中产生重大问题,其次在PL-B-178362的案例中,形成不均匀共聚物型组合物,该组合物仅由统计效果加以控制。
除上述方法,文献中还有独立的由羧酸或碳酸衍生物联结的实例。类似地,以往文献中曾指出,由环糊精分子的羟基实施的酸催化环氧化物开环反应。其实例有:S.K.Young等人(Polym.Prepr.2001,42,162),Tanaka等人(Fresenius Z.Anal.Chem.1983,316,54)以及DE-A-4208402。另一方面,高成本的试剂及多步骤合成方法亦是其缺点。
发明内容
本发明提供具有以下通式单元的含有环糊精基的有机硅化合物:
AaRbXcHdSiO(4-a-b-c-d)/2 (I),
其中,
A可相同或不同,为以下通式的基团:
CD-R2- (II)
其中,CD为单价或多价、经衍生或未经衍生的环糊精基,R2是两价、经取代或未经取代、可由氧、硫醇基、氨基、羰基、羧基、亚砜或磺酰基加以间隔的烃基,
R可相同或不同,为经取代或未经取代、可由氧原子、硫原子和/或氮原子加以间隔的烃基,
X可相同或不同,是通式为-OR1的基团,其中R1是氢原子或者经取代或未经取代、可由醚氧原子取代的烃基,
a为0、1或2,优选为0或1,
b为0、1、2或3,
c为0、1、2或3,优选为0或1,及
d为0、1、2或3,优选为0,
其条件为:
-a+b+c+d的和≤4,
-该有机硅化合物每个分子具有至少一个A基,
-通式(I)的单元不超过90%,优选为不超过50%,更优选为不超过30%,特别优选为不含通式(I)单元a+b+c+d的和等于0,
-对于其中a+b+c+d=4的含有通式(I)单元的有机硅化合物,R2不可为三嗪亚基,
-对于其中a+b+c+d≤3的含有通式(I)单元的有机硅化合物,其中R2不可为纯脂族的,即仅由碳-碳单键构成并由ω-SiC与有机硅化合物连接的α-羧酸衍生物或α-碳酸衍生物,例如羧酸酯、硫醇羧酸酯、羧酰胺、硫羧酰胺、氨基甲酸酯、S-硫氨基甲酸酯或脲衍生物。
-对于其中a+b+c+d≤3的含有通式(I)单元的有机硅化合物,其中R2不能为选自以下基团的两价烃基:-CH2-CHON-CH2-O-(CH2)3-、-(CH2)e-、-Ar-(CH2)e-、-Ar-O-(CH2)e-、-Ar-S-(CH2)e-、-Ar-NH-(CO)-(CH2)e-或-(CO)-Ar-O-(CH2)e-,其中e是0至16,Ar是亚苯基、吡啶亚基或呋喃亚基,其中将CD连接在R2上的环糊精氧原子可由以S、NH或NR0代替,其中R0的定义与上述R相同。
本发明中有机聚硅氧烷包括二聚、低聚及高聚硅氧烷。
本发明的有机硅化合物不仅可为硅烷,即具有通式(I)单元且a+b+c+d=4的化合物,而且也可为硅氧烷,即具有通式(I)单元且a+b+c+d≤3的化合物。本发明的有机硅化合物优选为有机聚硅氧烷,特别优选为具有通式(I)单元的有机聚硅氧烷。
R基的实例是烷基,如甲基、乙基、正丙基、异丙基、1-正丁基、2-正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基;己基,如正己基;庚基,如正庚基;辛基,如正辛基及异辛基,如2,2,4-三甲基戊基;壬基,如正壬基;癸基,如正癸基;十二基,如正十二基;十八基,如正十八基;环烷基,如环戊基、环己基、环庚基及甲基环己基;烯基,如乙烯基、1-丙烯基及2-丙烯基;芳基,如苯基、萘基、蒽基及苯蒽基;烷芳基,如邻-、间-、对-甲苯基;二甲苯基及乙苯基;以及芳烷类,如苯甲基、α-苯乙基及β-苯乙基。
经取代R基的实例是:卤代烷基,如3,3,3-三氟-正丙基、2,2,2,2’,2’,2’-六氟异丙基、七氟异丙基及卤代芳基,如邻-、间-及对-氯苯基,氨基烷基,如氨丙基、氨乙基氨丙基、环己基氨丙基、二甲基氨丙基、二乙基氨丙基或乙酰化氨丙基、羟基官能基团,如伯醇、仲醇或叔醇,其实例是:3-羟基丙基及4-羟基丁基,或如芳醇基,例如苯酚基或丁子香酚基,硫醇基官能基团,如3-硫醇基丙基、羧基官能基团及其衍生物或盐类,如乙酸、3-羧丙基、4-羧丁基、10-羧癸基、3-(2,5-二氧四氢呋喃基)丙基、3-(乙烷-1,2-二羧基)丙基、3-丙烯酰氧基丙基、3-甲基丙烯酰氧基丙基、十一烯甲硅烷基酯类,由下列各基团组成的环氧官能基团,
羰基官能基团,如丙醛基,聚(乙)二醇官能基团,例如烷基聚乙二醇基,例如丙基聚乙二醇基,膦酸酯基官能基团,例如膦酸烷基,硅内酯官能基团,糖苷官能基团,例如可由1至10个单糖单元构成的由一个亚烷基或亚氧烷基间隔物连接的糖苷基,以及EP-A-612 759中第2页第11行至第3页第53行所述的基团。
R基优选为未经取代、或经羟基、硫醇基、氨基、羰基、羧基或环氧乙基取代、具有1至18个碳原子的烃基;R基更优选为未经取代或经羟基、硫醇基、氨基、羰基、羧基或环氧乙基取代、具有1至11个碳原子的烃基,R基尤优选为甲基、羟基丙基、硫醇基丙基、3-环氧丙氧基丙基、氨丙基、氨乙基氨丙基、10-羧基癸基、3-丙烯酰氧基丙基及3-甲基丙烯酰氧基丙基。
若本发明的有机硅化合物是有机聚硅氧烷,则所有R基的至少50%是甲基,尤优选为至少90%是甲基。
R1基的实例与R的实例相同。
R1基优选为氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,尤优选为氢原子、甲基或乙基。
X基优选为羟基、甲氧基或乙氧基。
X优选为羟基、甲氧基及乙氧基。
CD基团可以是任何目前已知的环糊精或环糊精衍生物,其中一个或多个连接在氧上的氢原子是由一个化学键替代。这种CD基团优选为具有以下通式:
其中R3可相同或不同,为氢原子、与R的上述定义相同的单价基团或与R2的上述定义相同的两价基团,w等于5、6或7。
R3基优选为氢原子、未经取代或经氨基、羰基、羧基或环氧乙烷基取代的单价或多价烃基,或者未取代或经羟基、硫醇基、氨基、铵、羰基、羧基、环氧乙基或反应性磺酸衍生物基取代的聚醚基,或卤代三嗪官能基团。
R3基更优选为氢原子、单价烷基、乙酰基、氨基、环氧基、乙烯基磺酰基、2-硫氧基乙基磺酰基、2-氯乙基磺酰基及(甲基)丙烯酰基官能的烷基或聚醚基,以及卤代三嗪官能基团,R3基尤优选为氢原子、甲基、乙基、丙基、乙酰基、β-氨乙基、β-(N-甲基)氨乙基、γ-氨丙基、γ-(N-叔丁基)氨基-2-羟基丙基、γ-(N-环己基)氨基-2-羟基丙基、环氧丙氧基丙基、3-(乙烯基磺酰基)丙基、乙烯基磺酰基、(2-硫氧基乙基)磺酰基、(2-氯乙基)磺酰基、对-乙烯基磺酰基苯基、对-(2-硫氧基乙基)磺酰基苯基、ω-乙烯基磺酰基聚氧丙基、丙烯酰基、2-(N-丙烯酰氨基)乙基、3-(N-丙烯酰氨基)丙基、2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基,以及4-氯-6-ONa-三嗪基。
R2的实例是:-C3H6-O-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-(C2H4O)10-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-C6H10O4-O-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-C6H4(OCH3)-O-CH2-CHOH-CH2-,-C3H6-S-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-NH-CH2-CHOH-CH2-,-C3H6-NH-C2H4-NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C10H20-COO-CH2-CHOH-CH2-,-C3H6-NH-CH2-CHOH-CH2-O-C3H6-,
-C3H6-NH-C2H4-NH-CH2-CHOH-CH2-O-C3H6-,
-C3H6-O-CH2-CHOH-CH2-NH-C2H4-,
-C3H6-O-CH2-CHOH-CH2-N(CH3)-C2H4-,
-C3H6-O-CH2-CHOH-CH2-NH-C3H6-,
-C3H6-O-CH2-CHOH-CH2-NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-CH2-CHOH-CH2-N(t-Bu)-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-CH2-CHOH-CH2-N(C6H11)-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-(CO)-CH2-CH2-NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-(CO)-CH(CH3)-CH2-NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-CH2-CH2-(CO)NH-C2H4-,-C3H6-S-CH2-CH2-(CO)NH-C2H4-,
-C3H6-NH-CH2-CH2-(CO)NH-C2H4-,
-C3H6-NH-C2H4-CH2-CH2-(CO)NH-C2H4-,
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-C3H6-C6H4(OCH3)-O-CH2-CH2-(CO)NH-C2H4-,
-C3H6-O-C6H10O4-O-CH2-CH2-(CO)NH-C2H4-,
-C3H6-O-CH2-CH2(CO)NH-C3H6-,-C3H6-S-CH2-CH2-(CO)NH-C3H6-,
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-C10H20-COO-CH2-CH2-COO-CH2-CHOH-CH2-(OC3H6)0-10-,
-C3H6-C6H4(OCH3)-O-CH2-CH2-COO-CH2-CHOH-CH2-(OC3H6)0-10-,
-C3H6-O-C6H10O4-O-CH2-CH2-COO-CH2-CHOH-CH2-(OC3H6)0-10-,
-C3H6-O-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-C2H4-,
-C3H6-S-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-C2H4-,
-C3H6-NH-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-C2H4-,
-C3H6-NH-C2H4-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-C2H4-,
-C10H20-COO-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-C2H4-,
-C3H6-C6H4(OCH3)-O-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-C2H4-,
-C3H6-O-C6H10O4-O-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-C2H4-,
-C3H6-O-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-C3H6-,
-C3H6-S-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-C3H6-,
-C3H6-NH-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-C3H6-,
-C3H6-NH-C2H4-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-C3H6-,
-C10H20-COO-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-C3H6-,
-C3H6-C6H4(OCH3)-O-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-C3H6-,
-C3H6-O-C6H10O4-O-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-C3H6-,
-C3H6-O-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-S-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-NH-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-NH-C2H4-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C10H20-COO-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-C6H4(OCH3)-O-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-C6H10O4-O-CH2-CH(CH3)-(CO)NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-CH2-CH(CH3)-COO-C3H6-,-C3H6-S-CH2-CH(CH3)-COO-C3H6-,
-C3H6-NH-CH2-CH(CH3)-COO-C3H6-,
-C3H6-NH-C2H4-CH2-CH(CH3)-COO-C3H6-,
-C10H20-COO-CH2-CH(CH3)-COO-C3H6-,
-C2H4-C6H4(CH3)-O-CH2-CH(CH3)-COO-C3H6-,
-C3H6-O-C6H10O4-O-CH2-CH(CH3)-COO-C3H6-,
-C3H6-O-CH2-CH(CH3)-COO-CH2-CHOH-CH2(OC3H6)0-10-,
-C3H6-S-CH2-CH(CH3)-COO-CH2-CHOH-CH2-(OC3H6)0-10-,
-C3H6-NH-CH2-CH(CH3)-COO-CH2-CHOH-CH2-(OC3H6)0-10-,
-C3H6-NH-C2H4-CH2-CH(CH3)-COO-CH2-CHOH-CH2-(OC3H6)0-10-,
-C10H20-COO-CH2-CH(CH3)-COO-CH2-CHOH-CH2-(OC3H6)0-10-,
-C3H6-C6H4(OCH3)-O-CH2-CH(CH3)-COO-CH2-CHOH-CH2-(OC3H6)0-10-,
-C3H6-O-C6H10O4-O-CH2-CH(CH3)-COO-CH2-CHOH-CH2-(OC3H6)0-10-,
-C3H6-O-CO-C2H4-NH-C2H4-,-C3H6-O-CO-C2H4-N(CH3)-C2H4-,
-C3H6-O-CO-C2H4-NH-C3H6-,-C3H6-O-CO-C2H4-NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-CO-C2H4-N(t-Bu)-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-CO-C2H4-N(C6H11)-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-CO-C2H4-NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-CO-C2H4-NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-CO-CH(CH3)CH2-NH-C2H4-,
-C3H6-O-CO-CH(CH3)CH2-N(CH3)-C2H4-,
-C3H6-O-CO-CH(CH3)CH2-NH-C3H6-,
-C3H6-O-CO-CH(CH3)CH2-NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-CO-CH(CH3)CH2-N(t-Bu)-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-CO-CH(CH3)CH2-N(C6H11)-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-CO-CH(CH3)CH2-NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-CO-CH(CH3)CH2-NH-CH2-CHOH-CH2-,
-C3H6-O-C2H4-SO2-C6H4-,-C3H6-O-(C2H4O)10-C2H4-SO2-C6H4-,
-C3H6-O-C6H10O4-O-C2H4-SO2-C6H4-,-C3H6-C6H4(OCH3)-C2H4-SO2-C6H4-,
-C3H6-S-C2H4-SO2-C6H4-,-C3H6-NH-C2H4-SO2-C6H4-,
-C3H6-NH-C2H4-NH-C2H4-SO2-C6H4-,-C10H20-COO-C2H4-SO2-C6H4-,
-C3H6-O-C2H4-SO2-C3H6-(OC2H4)0-10-,
-C3H6-O-(C2H4O)10-C2Hq4SO2-C3H6-(OC2H4)0-10-,
-C3H6-O-C6H10O4-O-C2H4-SO2-C3H6-(OC2H4)0-10-,
-C3H6-C6H4(OCH3)-C2H4-SO2-C3H6-(OC2H4)0-10-,
-C3H6-S-C2H4-SO2-C3H6-(OC2H4)0-10-,
-C3H6-NH-C2H4-SO2-C3H6-(OC2H4)0-10-,
-C3H6-NH-C2H4NH-C2H4-SO2-C3H6-(OC2H4)0-10-,
-C10H20-COO-C2H4-SO2-C3H6-(OC2H4)0-10-,
经取代或未经取代的三嗪亚基,例如亚氨基丙基、亚氨基乙基氨丙基、氧丙基、硫醇基丙基、O-羧基癸基及糖苷基氧丙基取代的三嗪亚基及6-ONa-三嗪基-2,4-烯基,其中优选为亚氨基丙基、亚氨基乙基氨丙基、氧丙基、硫醇基丙基及O-羧基癸基取代的三嗪亚基。
本发明有机硅化合物的平均分子量Mw优选为至少1000克/摩尔,更优选为2000至50000克/摩尔。
在室温即20℃下,本发明的有机硅化合物优选为液体、蜡状或固体。
在室温即20℃下,本发明所制有机聚硅氧烷的粘度优选为200至100000平方毫米/秒,尤优选为500至20000平方毫米/秒。
若本发明含环糊精基的有机硅化合物是具有下列通式的有机硅氧烷,
AfR3-fSiO(SiR2O)g(SiRAO)hSiR3-fAf (III)
其中A及R的定义与上述相同,f是0或1,g及h相互独立是0或1至500的整数,但每个分子至少有一个A基,并且g个(SiR2O)单元及h个(SiRAO)单元可在该分子内任意的分布。
除具有通式(III)的有机聚硅氧烷,其他实施例是相应的环型化合物以及环型与直线型化合物的混合物。
本发明中含有环糊精基的有机硅化合物的实例有:
实例I: 实例II:
实例III: 实例IV:
实例V: 实例VI:
实例VII: 实例VIII:
实例IX: 实例X:
实例XI: 实例XII:
实例XIII: 实例XIV:
实例XV: 实例XVI:
实例XVII: 实例XVIII:
实例XIX: 实例XX:
实例XXI: 实例XXII:
实例XXIII: 实例XXIV:
实例XXV: 实例XXVI:
实例XXVII: 实例XXVIII:
实例XXIX: 实例XXX:
实例XXXI: 实例XXXII:
其中,Me是甲基,R3可相同或不同,其定义与上述相同,x是0至10的整数,y是1至500的整数,z是0至10的整数。
本发明的含有环糊精基的有机硅化合物类可用任意预期的方法制得,例如a)缩合反应,b)亲核型取代反应,例如一氯三嗪官能环糊精(衍生物)与含有羟基、硫醇基、氨基或羧基有机硅化合物的反应,c)环氧化物开环反应,例如氨基官能环糊精(衍生物)与环氧官能有机硅化合物的反应,或环氧官能环糊精(衍生物)与羟基、硫醇基或氨基官能有机硅化合物的反应,或d)Micheal型类似的加成反应,例如氨基官能环糊精(衍生物)与(甲基)丙烯酰基官能有机硅化合物的反应或羟基、硫醇基或氨基官能有机硅化合物与(甲基)丙烯酸及乙烯基磺酸(衍生物)官能环糊精(衍生物)的反应。
根据反应物的官能基团,本发明的有机硅化合物可分别以不同的方法制得。
本发明还提供一种制造本发明有机硅化合物的方法(方法1),其特征为:卤代三嗪官能环糊精(衍生物)是与含有氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基的有机硅化合物反应。
本发明所用的有机硅化合物可以是任何含有氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基的有机硅化合物。
本发明方法1所用有机硅化合物优选由具有下列通式的单元组成:
A1 a 1RbXcHdSiO(4-a-b-c-d)/2 1 (I1)
其中,
R、X、b、c及d的定义与上述相同,A1可相同或不同,并为氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基,a1与上述a的定义相同,但a1+b+c+d≤3且该有机硅化合物每个分子具有至少一个A1基。
A1基优选为硫醇基或羟基取代的烃基或其衍生物,例如硫醇基丙基及羟基丙基;氨基取代的烃基及其衍生物,例如氨丙基、氨丙基氨乙基及环己基氨丙基;以及由羧酸基或其衍生物取代的烃基,取代基为例如烷酸基,如乙酸基、丁酸基、十一烯酸基,酸酐类,如琥珀酸酐基,及酯类,如十一烯甲硅烷基酯基,其中更优选为氨基取代烃基及其衍生物,如氨丙基、氨丙基氨乙基及环己基氨丙基。
本发明所用优选及特别优选的由具有通式(I1)单元组成的有机硅化合物的种类,自然具有上述有关本发明有机硅化合物的类似结构。
本发明所用含有氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯的有机硅化合物均是可商购的产品或可由硅化学中的常用方法制得。
本发明所用卤代三嗪官能环糊精(衍生物)可以是任何目前已知的、具有一个或多个相同或不同的反应性卤代三嗪基的环糊精(衍生物)。
本发明所用卤代三嗪官能环糊精(衍生物)的实例具有下列通式,
其中
R3可相同或不同且其定义与上述相同,
Y及Z可相同或不同,并为卤原子、-OR基,其中R的定义与上述相同,-OH或-ONa,但Y及Z中的至少一个是卤素原子。
本发明所用卤代三嗪官能环糊精(衍生物)优选为卤代三嗪环的第4及6位置具有氟或氯的取代物且带有最多一个OH基或ONa基。更优选为(4-氯-6-ONa-三嗪基)环糊精(衍生物)。
本发明所用的卤代三嗪官能环糊精(衍生物)是可商购的产品或可由化学上常用的方法制得。
本发明方法1使用卤代三嗪官能环糊精(衍生物)的量优选为0.1至90重量%,更优选为0.1至50重量%,尤优选为1至30重量%,其中均以本发明所用含有氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基的有机硅化合物总重量为基准,且环糊精的摩尔量必须不超过本发明所用有机硅化合物内上述官能基团的95摩尔%。
本发明方法1可使用或不用催化剂,其中优选为使用碱性催化剂。
所用合适的催化剂可以是通过去质子作用可提高本发明所用有机硅化合物A1基亲核性的所有已知化合物。这种催化剂的实例是:氢氧化苯甲基三甲基铵、氢氧化四甲基铵、氢氧化碱金属及氢氧化碱土金属、碱金属醇盐及碱金属胺化物,其中优选为氢氧化碱金属。
若本发明方法1中使用催化剂,其使用量优选为0.001至1摩尔,以本发明所用由具有通式(I1)的单元组成的有机硅化合物的一摩尔反应性A1基为基准。
本发明还提供另一种制造本发明有机硅化合物的方法(方法2),其特征是:环氧官能环糊精(衍生物)与含有氨基、硫醇基、羧基、酐基、羟基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基的有机硅化合物反应。
本发明所用的有机硅化合物可以是含有氨基、硫醇基、羧基、酐基、羟基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基的任何有机硅化合物。
本发明方法2中所用有机硅化合物优选由具有下列通式的单元组成:
A2 a 2RbXcHdSiO(4-a2-b-c-d)/2 (I2),
其中,
R、X、b、c及d的定义与上述相同,A2可相同或不同,并为氨基、硫醇基、羧基、酐基、羟基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基,且a2与上述a的定义相同,但a2+b+c+d≤4且该有机硅化合物每个分子具有至少一个A2基。
A2基优选为由硫醇基或羟基取代的烃基及其衍生物,例如硫醇基丙基及3-羟基-3-甲基-丁基;氨基取代的烃基及其衍生物,例如氨丙基、氨丙基氨乙基及环己基氨丙基;以及由羧酸基或其衍生物取代的烃基,取代基为例如烷酸基,如乙酸基、丁酸基、十一烯酸基,酸酐类,如琥珀酸酐基,及酯类,如十一烯甲硅烷基酯基,其中更优选为氨基取代烃基及其衍生物,如氨丙基、氨丙基氨乙基及环己基氨丙基。
本发明所用优选及特别优选的由具有通式(I2)单元组成的有机硅化合物的种类,自然具有上述有关本发明有机硅化合物的类似结构。
本发明所用含有氨基、硫醇基、羧基、酐基、羟基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯的有机硅化合物均是可商购的产品或可由硅化学中的常用方法制得。
本发明所用环氧官能环糊精(衍生物)可以是任何目前已知的、具有一个或多个相同或不同的环氧官能基团的环糊精(衍生物)。
本发明所用环氧官能环糊精(衍生物)的实例是:环氧丙氧基丙基环糊精、4,5-环氧戊基环糊精、6,7-环氧庚基环糊精及8,10-环氧十一基环糊精,其中优选为环氧丙氧基丙基环糊精。
本发明所用的环氧官能环糊精(衍生物)是可商购的产品或可由化学上常用的方法制得。
本发明方法2所用环氧官能环糊精(衍生物)的量优选为0.1至90重量%,更优选为1至50重量%,尤优选为1至30重量%,其中均以本发明所用含有氨基、氨硫基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基的有机硅化合物总重量为基准,且环糊精的摩尔量必须不超过本发明所用有机硅化合物内上述官能基团的95摩尔%。
本发明方法2可使用或不用催化剂,其中优选为使用催化剂。
所用合适的催化剂可以是可催化环氧化物开环反应的所有已知化合物,其实例是:酸类,如磷酸、硫酸、盐酸、冰醋酸及甲酸,Lewis酸类,如高氯酸锂、四氟硼酸锌、氯化铁(II)及氯化锡(IV),碱类,例如甲醇钠及碱金属胺化物,以及氯化铵、溴化四烷基铵及碱金属碘化物。
若本发明方法内使用催化剂,其使用量优选为0.0001至1摩尔,更优选为0.001至0.5摩尔,均以本发明所用环氧官能环糊精(衍生物)的一摩尔环氧化物基团为基准。
本发明还提供另一种制造本发明有机硅化合物类的方法(方法3),其特征是:氨基官能环糊精(衍生物)与环氧官能聚硅氧烷反应。
本发明所用有机硅化合物可以是任何含有环氧基的有机硅化合物。
本发明方法3中所用有机硅化合物优选由具有下列通式的单元组成:
A3 a 3RbXcHdSiO(4-a-b-c-d)/2 3 (I3),
其中,
R、X、b、c及d的定义与上述相同,A3是环氧官能基团,a3与上述a的定义相同,但a3+b+c+d≤4且该有机硅化合物每个分子具有至少一个A3基。
A3基优选为具有1至18个碳原子的环氧官能基团,尤优选为3-环氧丙氧基丙基。
本发明所用优选及特别优选的由具有通式(I3)单元组成的有机硅化合物的种类,自然具有上述有关本发明有机硅化合物的类似结构。
本发明所用环氧官能有机硅化合物是可商购的产品或可由硅化学中常用的方法制得。
本发明所用氨基官能环糊精(衍生物)可以是具有一个或多个相同或不同由氨基及其衍生物取代的烃基的任何目前已知的环糊精(衍生物),例如具有:β-氨乙基、β-(N-甲基)氨乙基、β-(N-乙基)氨乙基、γ-氨丙基、γ-氨基-2-羟基丙基、γ-(N-甲基)氨基-2-羟基丙基、γ-(N-乙基)氨基-2-羟基丙基、γ-(N-叔丁基)氨基-2-羟基丙基、γ-(N-环己基)氨基-2-羟基丙基、3-(γ-氨基-2-羟基丙氧基)丙基及3-{γ-(N-乙基)氨基-2-羟基丙氧基}丙基。
本发明所用环糊精(衍生物)中经氨基及其衍生物取代的烃基优选为:β-氨乙基、β-(N-甲基)氨乙基、γ-氨丙基、γ-(N-叔丁基)氨基-2-羟基丙基及γ-(N-环己基)氨基-2-羟基丙基。
本发明所用氨基官能环糊精(衍生物)是可商购的产品或可由化学上常用的方法制得。
本发明方法3使用氨基官能环糊精(衍生物)的量优选为0.1至90重量%,更优选为1至50重量%,尤优选为1至30重量%,其中均以本发明所用含环氧基的有机硅化合物的总重量为基准,且环糊精的摩尔量必须不超过本发明所用有机硅化合物内环氧官能基团的95摩尔%。
本发明方法3可用或不用催化剂,其中优选为使用催化剂。
所用合适的催化剂可以是可催化环氧化物开环反应的所有已知化合物,其实例是:酸类,如磷酸、硫酸、盐酸、冰醋酸及甲酸,Lewis酸类,如高氯酸锂、四氟硼酸锌、氯化铁(II)及氯化锡(IV),碱类,例如甲醇钠及碱金属胺化物,以及氯化铵、溴化四烷基铵及碱金属碘化物。
若本发明方法3内使用催化剂,其使用量优选为0.0001至1摩尔,更优选为0.001至0.5摩尔,均以本发明所用有机聚硅氧烷的一摩尔环氧化物基团为基准。
本发明还另提供另一种制造本发明有机硅化合物的方法(方法4),其特征是:乙烯基磺酰基官能环糊精(衍生物)或具有乙烯基磺酰基衍生物官能,如2-硫氧基乙基磺酰基及2-氯乙基磺酰基的环糊精(衍生物)与含有氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基的有机硅化合物反应。
本发明所用的有机硅化合物可以是任何含有氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基的有机硅化合物。
本发明方法4中所用有机硅化合物优选由具有下列通式的单元组成:
A4 a 4RbXcHdSiO(4-a-b-c-d)/2 4 (I4),
其中,
R、X、b、c及d的定义与上述相同,A4可相同或不同,并为氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基,且a4与上述a的定义相同,但a4+b+c+d≤4且该有机硅化合物每个分子具有至少一个A4基。
A4基优选为由硫醇基或羟基取代的烃基及其衍生物,例如硫醇基丙基及羟基丙基;氨基取代的烃基及其衍生物,例如氨丙基,氨丙基氨乙基及环己基氨丙基;以及由羧酸基或其衍生物取代的烃基,取代基为例如烷酸基,如乙酸基、丁酸基、十一酸基,酸酐类,如琥珀酸酐基,及酯类,如十一烯甲硅烷基酯基,其中更优选为:氨基取代烃基及其衍生物,如氨丙基、氨丙基氨乙基及环己基氨丙基。
本发明所用优选及特别优选的由具有通式(I4)单元组成的有机硅化合物的种类,自然具有上述有关本发明有机硅化合物的类似结构。
本发明所用含有氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基的有机硅化合物均是可商购的产品或可由硅化学中的常用方法制得。
本发明所用乙烯基磺酰基官能环糊精(衍生物)或具有乙烯基磺酰基衍生物官能,如2-硫氧基乙基磺酰基及2-氯乙基磺酰基的环糊精(衍生物)可以是具有一个或多个相同或不同反应性乙烯基磺酰基或乙烯基磺酰基衍生物,如2-硫氧基乙基磺酰基及2-氯乙基磺酰基的任何目前已知的环糊精(衍生物)。
本发明所用乙烯基磺酰基官能或2-硫氧基乙基磺酰基或2-氯乙基磺酰基官能环糊精(衍生物)的实例具有下列通式:
其中,
R3可相同或不同且具有上述定义中的一项,
R4可相同成不同且为氢原子或具有上述R的定义中的一项,
E是-CH=CH2、-C2H4-OSO3H或-C2H4-C1,
i、j及k可相同或不同且为0或1至100的整数,优选为0或1至20的整数,及
1是0或1至35的整数,优选为0或1至12的整数。
本发明所用乙烯基磺酰基官能或2-硫氧基乙基磺酰基或2-氯乙基磺酰基官能环糊精(衍生物)优选为:3-(乙烯基磺酰基)丙氧基环糊精、乙烯基磺酰基环糊精、(2-硫氧基乙基)磺酰基环糊精、(2-氯乙基)磺酰基环糊精、对-乙烯基磺酰基苯氧基环糊精及对-(2-硫氧基乙基)磺酰基苯氧基环糊精,以及经聚丙氧化、在聚醚基的ω位置上具有乙烯基磺酰基、(2-硫氧基乙基)磺酰基或(2-氯乙基)磺酰基的环糊精。
本发明所用乙烯基磺酰基官能或2-硫氧基乙基磺酰基或2-氯乙基磺酰基官能环糊精(衍生物)、氨基官能环糊精(衍生物)是可商购的产品或可由化学上常用的方法制得。
本发明方法4所用乙烯基磺酰基官能或2-硫氧基乙基磺酰基或2-氯乙基磺酰基官能环糊精(衍生物)的量优选为0.1至90重量%,更优选为1至50重量%,尤优选为1至30重量%,其中均以本发明所用含有氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基的有机硅化合物总重量为基准,但环糊精的摩尔量必须不超过本发明所用有机硅化合物内环氧官能基团的95摩尔%。
本发明方法4可使用或不用催化剂,其中,可使用可催化Micheal型类似加成反应的所有已知的化合物作为催化剂。
本发明方法4优选为进行催化作用,更优选为碱性催化作用。
所用合适的碱性催化剂可以是通过去质子作用可提高本发明所用有机硅化合物A4基亲核性的所有已知化合物。这种催化剂的实例是:氢氧化苯甲基三甲基铵、氢氧化四甲基铵、氧氧化碱金属及氢氧化碱土金属、碱金属醇盐及碱金属胺化物,其中优选为氢氧化碱金属。
若本发明方法4使用催化剂,其使用量优选为:本发明所用有机硅化合物中的每摩尔反应性A4基使用0.001至1摩尔催化剂。
本发明还提供另一种制造本发明有机硅化合物的方法(方法5),其特征为:丙烯酰基或甲基丙烯酰基官能环糊精(衍生物)与含有氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基的有机聚硅氧烷反应。
本发明所用的有机硅化合物可以是任何含有氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基的有机硅化合物。
本发明方法5中所用的有机硅化合物优选由具有下列通式的单元组成:
A5 a 5RbXcHdSiO(4-a-b-c-d)/2 5 (I5),
其中,
R、X、b、c及d的定义与上述相同,A5可相同或不同各,且为氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基,且a5与上述a的定义相同,但a5+b+c+d≤4且该有机硅化合物每个分子具有至少一个A5基。
A5基优选为由硫醇基或羟基取代的烃基及其衍生物,例如硫醇基丙基及羟基丙基;氨基取代的烃基及其衍生物,例如氨丙基、氨丙基氨乙基及环己基氨丙基;以及由羧酸基或其衍生物取代的烃基,取代基为例如烷酸基,如乙酸基、丁酸基、十一烯酸基、酸酐类,如琥珀酸酐基,及酯类,如十一烯甲硅烷基酯基,其中更优选为:氨基取代烃基及其衍生物,如氨丙基、氨丙基氨乙基及环己基氨丙基。
本发明所用优选及特别优选的由具有通式(I5)单元组成的有机硅化合物的种类,自然具有上述有关本发明有机硅化合物的类似结构。
本发明所用含有氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基的有机硅化合物均是可商购的产品或可由硅化学中常用的方法制得。
本发明所用丙烯酰基或甲基丙烯酰基官能环糊精(衍生物)可以是任何具有一个或多个相同或不同反应性丙烯酰基或甲基丙烯酰基的目前已知的环糊精(衍生物)。
本发明所用丙烯酰基或甲基丙烯酰基官能环糊精(衍生物)的实例具有下列通式:
其中,
CD的定义与上述相同,
m及n可相同或不同并为0至100的整数,优选为0至10的整数,及
o是1至35的整数,优选为1至12的整数。
本发明所用丙烯酰基或甲基丙烯酰基官能环糊精(衍生物)优选为:丙烯酰基环糊精、2-(丙烯酰氨基)乙氧基环糊精及3-(丙烯酰氨基)丙氧基环糊精以及2-羟基-3-甲基丙烯酰基氧丙基环糊精。
本发明方法5所用丙烯酰基或甲基丙烯酰基官能环糊精(衍生物)的量优选为0.1至90重量%,更优选为1至50重量%,尤优选为1至30重量%,其中均以本发明所用含有氨基、硫醇基、羟基、羧基、酐基、糖苷基、酚基、聚二醇基、膦酸酯基或硅内酯基的有机硅化合物总重量为基准,且环糊精的摩尔量必须不超过本发明所用有机硅化合物内环氧官能基团的95摩尔%。
本发明所用的丙烯酰基或甲基丙烯酰基官能环糊精(衍生物)是可商购的产品或可由化学上常用的方法制得。
本发明方法5可使用或不用催化剂,其中,可使用可催化Micheal型类似加成反应的所有已知化合物作为催化剂,其实例是:酸类,如磷酸、硫酸、盐酸、冰醋酸、丙酸及甲酸,或其水溶液,Lewis酸类,例如高氯酸锂、四氟硼酸锌、氯化铁(II)及氯化锡(IV),以及碱类,例如氢氧化苯甲基三甲基铵、氢氧化四甲基铵、氢氧化碱金属、氢氧化碱土金属、碱金属醇盐及碱金属胺化物。
本发明方法5优选为进行催化作用,催化剂的使用量优选为:本发明所用丙烯酰基或甲基丙烯酰基官能环糊精(衍生物)内的每摩尔双键使用0.001至1摩尔催化剂。
本发明还提供另一种制造本发明有机硅化合物的方法(方法6),其特征为:氨基官能环糊精(衍生物)与含有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的有机硅化合物反应。
本发明所用有机硅化合物可以是任何含有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的有机硅化合物。
本发明方法6所用有机硅化合物优选由具有下列通式单元所组成:
A6 a 6RbXcHdSiO(4-a-b-c-d)/2 6 (I6),
其中,
R、X、b、c及d的定义与上述相同,A6是丙烯酰基或甲基丙烯酰基官能基团,a6与上述a的定义相同,但a6+b+c+d的和≤4且该有机硅化合物每个分子具有至少一个A6基。
A6基的实例是:3-丙烯酰基丙基及3-甲基丙烯酰基丙基。
本发明所用优选及特别优选的由具有通式(I6)单元组成的有机硅化合物的种类,自然具有上述有关本发明有机硅化合物的类似结构。
本发明所用丙烯酰基或甲基丙烯酰基官能有机硅化合物是可商购的产品或可由硅化学中常用的方法制得。
本发明所用氨基官能环糊精(衍生物)可以是具有一个或多个相同或不同、经氨基及其衍生物取代的烃基的任何目前已知的环糊精(衍生物),例如具有:β-氨乙基、β-(N-甲基)氨乙基、β-(N-乙基)氨乙基、γ-氨丙基、γ-氨基-2-羟基丙基、γ-(N-甲基)氨基-2-羟基丙基、γ-(N-乙基)氨基-2-羟基丙基、γ-(N-叔丁基)氨基-2-羟基丙基、γ-(N-环己基)氨基-2-羟基丙基、3-(γ-氨基-2-羟基丙基)丙基及3-{γ-(N-乙基)氨基-2-羟基丙基}丙基。
经氨基及其衍生物取代的烃基优选为:β-氨乙基、β-(N-甲基)氨乙基、γ-氨丙基、γ-(N-叔丁基)氨基-2-羟基丙基及γ-(N-环己基)氨基-2-羟基丙基。
本发明方法6使用氨基官能环糊精(衍生物)的量优选为0.1至90重量%,更优选为1至50重量%,尤优选为1至30重量%,其中均以本发明所用丙烯酰基或甲基丙烯酰基官能有机硅化合物的总重量为基准,且环糊精的摩尔量必须不超过本发明所用有机硅化合物内环氧官能基团的95摩尔%。
本发明所用氨基官能环糊精(衍生物)均是可商购的产品或可由化学上常用的方法制得。
本发明方法6可使用或不用催化剂,其中,可使用可催化Micheal型类似加成反应的所有已知化合物作为催化剂,其实例是:酸类,如磷酸、硫酸、盐酸、冰醋酸、丙酸及甲酸,或其水溶液,Lewis酸类,例如高氯酸锂、四氟硼酸锌、氯化铁(II)及氯化锡(IV),以及碱类,例如氢氧化苯甲基三甲基铵、氢氧化四甲基铵、氢氧化碱金属、氢氧化碱土金属、碱金属醇盐及碱金属胺化物。
本发明方法6优选为进行催化作用,催化剂的使用量优选为:本发明所用有机硅化合物中的每摩尔丙烯酰基或甲基丙烯酰基使用0.001至1摩尔催化剂。
本发明上述所有方法的优点相互独立的在于:容易实施且极灵活性高,不仅可应用于硅烷,即具有通式(I)的化合物,其中a+b+c+d=4,而且还可应用于聚硅氧烷,即包括具有通式(I)单元的化合物,其中a+b+c+d≤3。
本发明方法的另一优点是:可通过环糊精含量以及聚合物结构和聚合物链长度或硅烷结构的改变,以简单的方式有针对性的设置本发明有机硅化合物的特性,例如直接性、亲水性、疏水性、可自行乳化性等
本发明方法1至6可相互独立的以分段式、半连续式或连续式进行。
本发明方法1至6的各反应优选以单相或两相反应实施。对本发明所有方法均通用的三种可能实施方案说明如下:
-利用高剪切力装置,通过反应混合物同时的均匀化作用,以机械输入所需反应能的两相反应(实施方案A),
-利用分散反应的两相反应(实施方案B),或
-利用对反应物具有惰性的疏质子型溶剂的单相反应(实施方案C)。
机械输入能量的两相反应(实施方案A)
在实施方案A中,利用适当的混合方法,使用或不用催化剂,由本发明的环糊精(衍生物)与有机硅化合物的反应,使用与一种或两种反应物不互混的溶剂,可形成两个相。
对本发明所用环糊精(衍生物)适合的溶剂对环糊精(衍生物)的反应性基团具有惰性,例如有机疏质子型溶剂、水、水性电解质溶液、水溶性碱类、水溶性酸类、或由上述疏质子型有机溶剂与水性系统组成的有机水性混合物。优选的有机疏质子型溶剂是:二甲基甲酰胺及二甲基亚砜。优选的水性系统是:水溶性酸类及水溶性碱类。
用于溶解本发明所用环糊精(衍生物)的溶剂优选为水性系统,其中更优选为1至50重量%的水溶液。
对本发明所用有机硅化合物合适的溶剂对反应物的反应性基团具有惰性,例如有机疏质子型溶剂,如甲苯、己烷、环己烷、或二聚、低聚或高聚硅氧烷,如六甲基二硅氧烷或八甲基环四硅氧烷,这种硅氧烷与本发明所用环糊精(衍生物)的溶剂或溶剂混合物不互混。
本发明中,溶剂的不互溶性是指:在25℃及环境大气压力下互溶性最高为1重量%。
实施方案A内本发明反应优选在0至200℃下进行,更优选为50至150℃,尤优选为70至130℃,且优选在环境大气压力下,即900至1100百帕斯卡。反应时间优选为5分钟至2小时,更优选为5至45分钟。实施方案A中的本发明反应可利用所有已知的连续式混合方法,这种方法可将两个不互溶的相尽可能地加以均匀化,因而产生一块大的内部区域以供反应进行。分散该相的合适方法包含所有种类的搅拌器,其中优选为超音速探测器或池或高速搅拌器,其中,高速搅拌器的实例优选为Ultra-Turrax(Janke & Kunnel,IKA Labortechnik Ultra-Turrax T 50型,1100瓦,10,000转/分钟)或偏心溶解器系统(Molteni,Labmax,6000转/分钟)。
本发明实施方案A的优点是:本发明所制含有环糊精的有机硅化合物不再需要精制。实施方案A的另一优点是:这种方法的实施不使用溶解促进剂,如伯醇,也不使用表面活性物质,如表面活性剂。
利用分散液作用的两相反应(实施方案B)
由本发明起始化合物至本发明有机硅化合物的转化作用也可在分散液中进行,如微观或宏观乳化液,其中本发明所用有机硅化合物是水性液体内的分散相,并利用适当乳化剂以已知的方式加以稳定化。
本发明所用环糊精(衍生物)溶解在优选为水或电解质稀水溶液的适当溶剂内,并将其加入分散液内,或与之相反。实施方案B的反应可使用或不用催化剂作选择性的进行。
实施方案B内本发明反应优选在0至100℃下进行,更优选为10至50℃,尤优选为20至35℃,且优选在环境大气压力之下,即900至1100百帕斯卡。反应时间优选为1至200小时,其中分散液总是可加以彻底混合。
含有本发明所用有机硅化合物的分散液可由任何目前已知的方式制得。目前用以制造分散液的所有乳化剂均可使用,例如非离子型、阴离子型、阳离子型或两性乳化剂。本发明所用分散液内有机硅化合物所占比例优选为1至50重量%。
实施方案B内本发明方法的优点是:依照本发明所制含有环糊精基的有机硅化合物,在反应终止后将直接呈乳液状而且可以直接加以应用。
若在反应终止后将含有本发明有机硅化合物的分散液加以精制,精制工作可依照已知方法进行,例如通过破碎电解质浓溶液的分散液或添加水溶性、极性溶剂,如丙酮。优选将油相分离出来,然后将电解质浓溶液,例如20重量%的氯化钠溶液,重复萃取而加以纯化。随后优选将制得的本发明有机硅化合物加以烘干。
单相反应(实施方案C)
由起始化合物至本发明有机硅化合物的本发明转化作用也可在均匀地情况下进行。在均匀环境中,本发明所用环糊精(衍生物)溶解在对反应物具有惰性的共同疏质子型有机溶剂、或水性有机溶剂混合物,优选为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或六甲基膦酸三胺,尤优选为二甲基亚砜。实施方案C的反应也可使用或不用催化剂选择性的进行。
实施方案C内本发明反应的优选在0至100℃下进行,更优选为60至80℃,且优选在环境大气压力下,即900至1100百帕斯卡,反应时间优选为15分钟至5小时。
例如,通过溶剂或溶剂混合物的简单蒸馏作用可将本发明有机硅化合物分离出来。
实施方案C的本发明反应所具有优点是:利用简单装置即可以简单的方式实施而制得纯的本发明有机硅化合物。
依照实施方案A、B或C实施的所有本发明方法所具有的优点是:这些方法均可很简单地实施而且本发明的有机硅化合物可重复生产以很高的产率、优选为90至99%制得。
本发明有机硅化合物的制造优选依照实施方案A或B实施,需要时均与平衡步骤结合起来。
若必要,由本发明诸方法所制含有环糊精基的有机硅化合物可与有机聚硅氧烷实施平衡作用,这种有机聚硅氧烷优选为:直线型三有机硅氧基端基的有机聚硅氧烷、直线型羟基端基的有机聚硅氧烷、环状有机聚硅氧烷以及由二有机硅氧烷单元与单有机硅氧烷单元组成的混合聚合物,由此可设定期望的分子量及分子内环糊精基分布的控制以及需要时可引进其他官能团。
优选使用具有下列通式的直线型三有机硅氧基端基的有机聚硅氧烷
R5 3SiO(SiR5 2O)pSiR5 3 (IV),
具有下列通式的直线型羟基端基的有机聚硅氧烷
HO(SiR5 2O)qH (V),
具有下列通式的环状有机聚硅氧烷
(SiR5 2O)rH (VI),
及由下列通式单元组成的混合聚合物,
R5 3SiO1/2、R5 2SiO及R5SiO3/2
其中,
R5可相同或不同且与R的上述定义相同,
p是0或1至1500的整数,
q是0或1至1500的整数,及
r是3至12的整数。
需要时实施的平衡作用使用的有机聚硅氧烷及本发明所制有机硅化合物的混合比例,仅由在需要时实施平衡作用时生成有机硅化合物的环糊精基所占期望的比例并由期望的平均链长度来确定。
需要时实施的平衡作用优选使用可促进平衡作用的碱性催化剂。
该等催化剂的实例是:氢氧化苯甲基三甲基铵、氢氧化四甲基铵、氢氧化碱金属及氢氧化碱土金属在甲醇中的溶液,例如5至20重量%NaOH或KOH的甲醇溶液,以及硅醇盐类。其中优选为氢氧化碱金属,其使用量优选为50至10,000重量ppm,更优选为500至2000重量ppm,均以所用有机硅化合物的总重量为基准。在精制本发明平衡作用期间所制混合物之前可使该催化剂失效。
需要时实施的平衡作用优选在50至150℃下进行,更优选为70至120℃,而且优选在环境大气压力下,即900至1100百帕斯卡。
该平衡作用也可在较高或较低压力下进行。
若需要,该平衡作用可在与水不互溶的溶剂,如甲苯中实施但这并不优选。但若使用该等有机溶剂,其使用量优选为5至20重量%,以所用有机硅化合物的总重量为基准。
本发明或依照本发明所制有机硅化合物的另一优点是:在室温及环境大气压力的情况下可稳定地储存至少一年。
本发明或依照本发明所制有机硅化合物的另一优点是:实质上可以溶液、乳液及分散液的形式使用。对于目前已知环糊精(衍生物)或有机硅化合物出于许多目的可使用本发明或依照本发明所制有机硅化合物。其优点是:本发明或依照本发明所制有机硅化合物具有有机硅化合物,如硅树脂与环糊精结合的特性。所以,本发明的有机硅化合物可用于:要求具有硅树脂特性,例如疏水化作用、防尘、保护作用、柔软化等,以及与环糊精结合的特性,例如亲水性、主客效果等的场合。
本发明的有机硅化合物及依照本发明所制有机硅化合物可用作有效成分的载体、异味吸收剂或除臭剂、纺织品助剂、相容剂、防泡剂、化妆品或洗发剂的添加剂,油漆护养,例如汽车涂漆,硬质表面改性以及自固型填料或密封剂的组成分或添加剂。
本发明的有机硅化合物及依照本发明所制有机硅化合物特别适用于有机纤维的处理,优选为纺织材料及皮革。
本发明还提供另一种处理有机纤维的方法,其特征为:本发明有机硅化合物或依照本发明所制有机硅化合物应用于待处理的纤维类或织物。
例如,这可通过喷洒作用完成,但优选由水性系统实施轧染机涂敷以完成。然后,将本发明或依照本发明所制含有环糊精基的有机硅化合物乳液涂敷在一纺织品织物上,例如织成布、成形毛圈针织物或涂敷在一纤维束上。若通过喷洒作用,此项工作的完成是利用喷洒头、喷洒束或喷洒盘,例如纺织工业中已知的威寇机。
实施轧染机涂敷时,使纺织品基材通过浸渍浴,随后用一对滚筒将其加以压挤至特定的纤维吸液率。纺织品基材上涂敷本发明含有环糊精基有机硅化合物可由处理液的浓度及由纤维吸液率而加以控制。
若本发明将含有环糊精基的有机硅化合物引进纺织品,旨在达成香料化学品的永久涂敷,该环糊精的香料化学品添加工作,如以下操作实例内所说明,可在本发明制造含有环糊精有机硅化合物时实施。依照本发明加工的纤推素型基材材料优选具有舒适的纺织物触感而且可长期储存香精及香料化学品以及仅可在体热及水分作用之后将这种香精或香料化学品缓慢地释放出来。若涂敷是来加料的环糊精和/或香料化学品释出之后,如此加工的材料可吸收异味,因而产生新鲜效果。除香料化学品之外,当然也可以已知的方式混入其他有效成分的化学品,例如杀虫剂、除草剂、医学或生物学有效品剂,作为环糊精内的客分子。
本发明处理有机纤维方法的优点是:本发明或依照本发明所制有机硅化合物处理过的有机纤维具有舒适柔软感。
本发明的有机硅化合物及依照本发明所制有机硅化合物的另一优点是:这种有机硅化合物可在水性介质内,例如乳液,直接加以涂敷。
本发明处理有机纤维方法的优点是:这种含有环糊精基的有机硅化合物可用本发明的实施方案B直接由离析物原位相互反应制成。
本发明另外提供若干以有机硅化合物为主要成分的可交联组合物,包括:
(A)具有至少两个可水解或可缩合、选自有机基氧基及羟基的基团的有机聚硅氧烷,
(B)具有至少两个可水解或可缩合、选自有机基氧基及羟基和/或其部分水解产物或其部分缩合产物的基团的含有环糊精基的有机硅化合物,若需要
(C)交联剂,该交联剂是选自:具有至少两个硅键结氢原子的有机聚硅氧烷及具有至少两个可水解或可缩合、选自有机基氧基及羟基的基团的含氨基有机硅化合物,及需要时,
(D)缩合催化剂。
本发明组合物内所用成分(A)可以是任何目前在由缩合反应可交联的组合物内使用的有机聚硅氧烷。
本发明所用有机聚硅氧烷类(A)优选具有下列通式
(R3’O)3-e’R4’ e’SiO-[R4’ 2SiO]f’SiR4’ e’(OR3’)3-e’ (I’)
其中,
e’是0、1或2,
R4’相同或不同SiC键结、未经取代或经卤素原子、氨基、醚基、酯基、环氧基、氰基或(聚)二醇基取代的烃基,其中后者由氧乙基和/或氧丙基单元构成,及
R3’可相同或不同并为氢原子或具有与R4’相同的定义,
f’是10至100,000的整数,优选为20至20,000,更优选为30至2000,但若R3’是氢原子,e’仅可以是2。R4’基的实例是:烷基,如甲基、乙基、正丙基、异丙基、1-正丁基、2-正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基;己基,如正己基;庚基,如正庚基;辛基,如正辛基及异辛基,如2,2,4-三甲基戊基;壬基,如正-壬基;癸基,如正癸基;十二基,如正十二基;十八基,如正十八基;环烷基,如环戊基、环己基、环庚基及甲基环己基;烯基,如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基;芳基,如苯基,萘基及蒽基及苯蒽基;烷芳基,如邻-、间-、对-甲苯基、二甲苯基及乙苯基;芳烷基,如苯甲基、α-苯乙基及β-苯乙基。
经取代的R4’基实例是:卤代烷基,如3,3,3-三氟-正丙基,2,2,2,2’,2’,2’-六氟异丙基、七氟异丙基,及卤代芳基,如邻-、间-及对-氯苯基、氨丙基、氨乙基氨丙基、环己基氨丙基、N-烷基氨丙基及N,N-二烷基氨丙基。
R4’基优选为未经取代或经氨基取代、具有1至18个碳原子的烃基,更优选为具有1至4个碳原子的未经取代烃基,尤优选为甲基或乙基。
R3’基的实例与R4’基的实例相同。
R3’基优选为氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,更优选为氢原子、甲基或乙基。
通式(I’)内f’平均值优选为具有通式(I’)的有机聚硅氧烷,在25℃下其粘度为100至100,000平方毫米/秒,更优选为2000至50,000平方毫米/秒。
通式(I’)内虽未述及,该等二有机硅氧烷单元中高达10摩尔%的可由其他硅氧烷单元(例如R4’ 3SiO1/2、R4‘SiO3/3及SiO4/2单元)加以替代,其中R4’的定义与上述相同。
本发明组合物内所用的每个终端基(A)上具有至少两个有机基氧基或羟基的二有机聚硅氧烷类实例是:
(MeO)Me2SiO[SiMe2O]50-2000SiMe2(OMe),
(EtO)2MeSiO[SiMe2O]50-2000SiMe(OEt)2,
(HO)Me2SiO[SiMe2O]50-2000SiMe2(OH),
(MeO)2MeSiO[SiMe2O]50-2000[SiMeAmO]1-20SiMe(OMe)2,
(EtO)Me2SiO[SiMe2O]50-2000[SiMeAmO]1-20SiMe2(OEt),及
(HO)Me2SiO[SiMe2O]50-2000[SiMeAmO]1-20SiMe2(OH),
其中Me是甲基及Am是氨丙基、氨乙基氨丙基或环己基氨基。
本发明组合物内所用有机聚硅氧烷类(A)是可商购产品或可以由硅化学中已知的方法制得,如由α,ω-二羟基聚有机硅氧烷与适当有机基氧基硅烷反应。
所用成分(A)优选使用呈水性乳液。有关的水性乳液可以是借助于适当乳化剂以已知方式制得的常用乳液。适当乳化剂的实例是:乙氧化烷基酚或乙氧化脂肪醇。若所用成分(A)是一乳液,该乳液的固体含量几乎可以为任意值,但通常这种乳液的固体含量为15至55重量%。
成分(A)还可以乳液聚合法由低聚预备阶段制得,如利用催化剂由磺酸烷基苯直接在乳液中制得。
本发明组合物内所用有机硅化合物(B)优选具有下列通式的单元
A’a’R’b’X’c’SiO(4-a’-b’-c’)/2 (II’),
其中,
A’可相同或不同并为具有下列通式的基团
CD’-R2’- (III’),
其中,
CD’代表单价、经衍生或未经衍生的环糊精基,R2’代表两价、经取代或未经取代、可由氧、硫醇基、氨基、羰基、羧基、亚砜或磺酰基加以间隔的烃基,
R’可相同或不同并为经取代或未经取代、可由氧原子和/或氮原子加以间隔的烃基,
X’可相同或不同且为具有通式-OR1’的基团,其中R1’是氢原子或者经取代或未经取代、可由醚氧原子取代的烃基,
a’是0、1或2,优选为0或1,
b’是0、1、2或3,及
c’是0、1、2或3,
但a’+b’+c’≤4,该有机硅化合物每个分子具有至少一个A’基及至少两个X’基。
该等有机硅化合物(B)不仅可以是硅烷,即具有通式(II’)的化合物,其中a’+b’+c’=4,而且可以是硅氧烷,即包括具有通式(II’)单元的化合物,其中a’+b’+c’≤3。本发明所用有机硅化合物优选为硅烷。若成分(B)是硅氧烷,则优选为由具有通式(II’)单元组成的硅氧烷。
R’基的实例是:烷基,如甲基、乙基、正丙基、异丙基、1-正丁基、2-正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基或叔戊基;己基,如正己基;庚基,如正庚基;辛基,如正辛基及异辛基,如2,2,4-三甲基戊基;壬基,如正壬基;癸基,如正癸基;十二基,如正十二基;十八基,如正十八基;环烷基,如环戊基、环己基、环庚基及甲基环己基;烯基,如;乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基;芳基,如苯基、萘基、蒽基及苯蒽基;烷芳基,如邻-、间-、对-甲苯基、二甲苯基及乙苯基;芳烷基,如苯甲基、α-苯乙基及β-苯乙基。
经取代的R’基实例是:卤代烷基,如3,3,3-三氟-正丙基:2,2,2,2’,2’,2’-六氟异丙基、七氟异丙基,及卤代芳基,如邻-、间-及对-氯苯基、氨丙基、氨乙基氨丙基、环己基氨丙基、二甲基氨丙基及二乙基氨丙基。
R’基优选为未经取代或经氨基取代、具有1至18个碳原子的烃基,更优选为具有1至6个碳原子的未经取代或经氨基取代的烃基,尤优选为甲基、氨丙基及氨乙基氨丙基。
若成分(B)是硅氧烷,则R’基优选至少50%为甲基,更优选至少90%为甲基。
R1’基的实例与R’基的实例相同。
R1’基优选为氢原子或具有1至8个碳原子的烷基,更优选为氢原子、甲基或乙基。
X’优选为羟基、甲氧基或乙氧基。
这种CD’基可以是任何目前已知的环糊精或环糊精衍生物,其中连接氧的氢原子由化学键替代。这种CD’基优选具有下列通式:
其中R3”可相同或不同且为氢原子、具有R’相同定义的单价基团或具有R2’相同定义的两价基团,及w’是5、6或7。
R3”基优选为氢原子、未经取代或经氨基、羰基、羧基或环氧乙基取代的单价或多价烃基、有或无羟基、硫醇基、氨基、铵、羰基、羧基、环氧乙基或反应性磺酸衍生物基取代的聚醚基,或卤代三嗪官能基。更优选为氢原子、单价烷基、乙酰基、氨基、环氧基、乙烯基磺酰基、2-硫氧基乙基磺酰基、2-氯乙基磺酰基及(甲基)丙烯酰基官能烷基或聚醚基以及卤代三嗪官能基团,尤优选为氢原子、甲基、乙基、丙基、乙酰基、β-氨乙基、β-(N-甲基)氨乙基、γ-氨丙基、γ-(N-叔丁基)氨基-2-羟基丙基、γ-(N-环己基)氨基-2-羟基丙基、糖苷基氧丙基、3-(乙烯基磺酰基)丙基、乙烯基磺酰基、(2-硫氧基乙基)磺酰基、(2-氯乙基)磺酰基、对-乙烯基磺酰基苯基、对-(2-硫氧基乙基)磺酰基苯基、ω-乙烯基磺酰基聚氧丙基、丙烯酰基、2-(N-丙烯酰氨基)乙基、3-(N-丙烯酰氨基)丙基、2-羟基-3-甲基丙烯酰基氧丙基及4-氯-6-ONa-三嗪基。
R2’的实例与上述R2的实例相同,R2’优选为
-C3H6-O-CH2-CHOH-CH2-、-C3H6-NH-CH2CHOH-CH2-O-C3H6-、-C3H6NHC2H4NHCH2CHOHCH2OC3H6-,经取代或未经取代的三嗪亚基,例如亚氨基丙基或亚氨基乙基氨基丙基取代的三嗪亚基及2-ONa-三嗪基-1,4-烯,更优选为亚氨基乙基氨基丙基取代的三嗪亚基。
本发明所用有机硅化合物(B)的平均分子量Mw优选为至少1000克/摩尔,更优选为2000至50,000克/摩尔。
在室温即20℃下,本发明所用成分(B)优选为液态。
本发明所用成分(B)若是硅氧烷,其在20℃下的粘度优选为100至10,000平方毫米/秒,更优选为200至4000平方毫米/秒。
若本发明所用成分(B)是有机硅氧烷,优选为直线型有机硅氧烷。
本发明所用成分(B)的实例与操作实施例内所述的种类相同,其差别是:此实例内无三甲基硅氧基端基,该化合物具有至少两个可水解或可缩合的基团。
本发明所用成分(B)可用任何预期的方法制得,例如上述方法。
若成分(B)是硅烷,优选以水性溶液的形式使用。
若成分(B)是硅氧烷,优选以乳液的形式使用。有关的乳液借助于适当乳化剂以已知方式可制得的常用乳液。适当乳化剂的实例是:乙氧化烷基酚或乙氧化脂肪醇。若所用成分(B)是乳液,该乳液的固体含量几乎可以为任意值,但通常这种乳液的固体含量为15至55重量%。
本发明组合物包括成分(B)的量优选为2至60重量份,更优选为20至50重量份,均以有机聚硅氧烷(A)100重量份为基准。
包含在本发明组合物内需要时使用的催化剂(D)可以是任何目前由缩合作用可交联组合物内作为催化剂使用的化合物。
需要时使用的催化剂(D)的实例是:金属化合物例如钛酸丁酯、有机锡化合物例如二乙酸二辛基锡、以及羧酸类。
若本发明组合物内包括缩合催化剂(D),其使用量优选为0.01至10.0重量份,更优选为0.1至10.0重量份,尤优选为0.5至5.0重量份,均以有机聚硅氧烷(A)100重量份为准。
除以上所述成分(A)、(B)及需要时的(D),本发明诸组合物还可包括其他材料,优选为例如交联剂(C)。
二烷氧基氨基硅烷、三烷氧基氨基硅烷及其部分水解产物、具有硅键结氢的有机聚硅氧烷的乳液或其平衡产物的乳液可以已知方式作为交联剂使用。
若本发明诸组合物包括交联剂(C),其使用量优选为0.1至10重量份,以有机聚硅氧烷(A)100重量份为基准。
本发明的组合物优选以包括下列各成分,
(A)具有通式(I’)的有机聚硅氧烷,
(B)包括具有通式(II’)的单元、含有环糊精基的有机硅化合物,
(C)交联剂,及需要时的
(D)催化剂。
本发明的各组合物优选由下列各成分组成,
(A)100重量份、具有通式(I’)的有机聚硅氧烷,
(B)20至60重量份,包括具有通式(II’)单元、含有环糊精基的有机硅化合物,及
(C)1至10重量份,选自二烷氧基氨基硅烷及三烷氧基氨基硅烷及其部分水解产物的交联剂。
本发明组合物的各成分可以是一种该成分及至少两种这种成分的混合物。
本发明的各组合物可依照任何预期顺序将该特定组合物的所有成分直接或以乳液形式相互混合而制得,优选为乳液形式,该混合工作在室温及环境大气压力,即约900至1100百帕斯卡的情况下实施。必要时,该混合工作也可在较高温度,例如35至90℃下完成。
本发明可交联组合物的优点是:其制造方法简单。
本发明可交联组合物的另一优点是:容易处理且在室温下尤其以乳液形式储存稳定。
由加热活化作用由已知方式可将本发明组合物加以交联。
本发明组合物实施交联作用的温度优选为100至200℃,更优选为120至190℃,尤优选为140至160℃。实施交联作用的压力优选为100至1100百帕斯卡,更优选为环境大气压力。
若本发明的组合物是乳液或水性溶液,烘干作用是在交联操作中实施。工业上的烘干/缩合作用通常是在涂敷之后在线上实施。
凡交联形成弹性体的有机聚硅氧烷组合物可以应用的场合,本发明组合物均可使用。
本发明组合物特别适于处理有机纤维类,优选为纺织品材料及皮革,更优选为处理非织物及由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯或纤维素纤维等材料所组成的填充纤维或纤维素型纤维。
本发明另外提供一种处理有机纤维类的方法,其特征为:将本发明组成物涂敷在待处理的纤维类上并使其交联。
本发明的可交联组合物优选为以乳液形式或水性溶液涂敷在待处理的纤维上,并在水分移除之后使其实施交联作用。
本发明的方法包括将待处理有机纤维,尤其将填充纤维加以润湿,优选为当其仍为长丝状态时,将其喷以或浸以包括本发明组合物的水性处理液。纤维上聚硅氧的浓度可经由处理液内各成分的浓度及经由纤维吸液率加以控制。若长丝呈卷曲状或锯齿状,该处理工作可在卷曲箱之前、内或后实施。之后烘干及交联作用在后续烘干器内实施。通常是在110至190℃下处理10至30分钟。之后填充纤维优选将长丝切成短纤维而制成。
若本发明将含有环糊精基的有机硅化合物引入纺织品内旨在达成香料化学品的半永久涂敷,香料化学品加入环糊精的工作可在本发明组合物制造期间的水性介质内实施。依照本发明处理的非织品或填充纤维有利的具有舒适柔软感及弹性且可将香精或香料化学品储存较长时间,仅在体热及水气作用之后经以控制方式逐渐释出这种香精及香料化学品。当涂敷卸料的环糊精时或香料化学品经释出之后,如此经过处理的纤维型材料,非织品或织成/毛圈形成方式针织成的布料可吸收气味,因此造成新鲜效果。除香料化学品之外,当然也可以已知方式将其他有效成分化学品,例如调湿剂或防虫剂混入这种环糊精内作为客分子。
本发明组合物的优点是:该等组合物仅在待处理纤维型基材上有针对性的形成。
用本发明组合物处理过的基材,其优点是:具有舒适、对肤友好的柔软感。
用本发明组合物处理过的基材,其另一优点是:不仅可达成用环糊精可实现的已知效果而且可达成软化及弹性提升聚硅氧效果。
本发明用以处理有机纤维的方法具有的优点是:环糊精可以简单方式固定在甚至非反应性纤维上,如聚酯或聚丙烯,从而非常耐洗。
具体实施方式
除另有说明外,在下列各实施例中,份数及百分数均是重量比。除另有说明外,下列各实施例的实施是在环境大气压力即约1000百帕斯卡下,及室温即约20℃下,或无需额外加热或冷却,在室温下将反应物添加在一起所产生的温度下。各实施例中所报告的粘度均是在25℃下测定。
应了解的是,胺值是指中和1克物质所需1当量浓度盐酸的毫升数。
实施例1
将100克氨基烷基官能化、三甲基甲硅烷基端基、以下特别确认种类的硅树脂油置于一玻璃烧杯内作为初始进料。利用一Ultra-Turrax(Janke & Kunnel,IKA实验室技术Ultra-Turrax T 50型,1100瓦,10000转/分钟)将表1所列数量的环糊精均溶解在1.2倍的水中,分散在初始进料内并使该反应混合物彻底反应90至120分钟。根据所用硅树脂油的粘度,在该方法中温度上升至约50至80℃。将残留水蒸馏出去使含有环糊精基的硅树脂油类留下,历经数月观察不到任何环糊精自这种硅树脂油结成碎絮或沉淀出来。
表1
在实施例1a至1d中所用的环糊精是
硅氧烷A: 硅氧烷B:
实施例2
将100克三甲基甲硅烷端基、以下特别确认种类的硅树脂油置于一玻璃烧杯内作为初始进料。在实施例2b-e内用一偏心溶解器系统(Molteni,Labmax,6000转/分钟)将相当于所用硅树脂油中酸性氢基数值的辅助碱分散于初始进料内,历时5分钟。之后加入表2所示量的环糊精均溶解度在1.2倍的水中,历时90至120分钟。将其余的残留水蒸馏出去使含有环糊精基的硅树脂油类留下,历经数月观察不到任何环糊精自这种硅树脂油类结成碎絮或沉淀出来。
表2
a)辅助碱:三乙胺
b)50%水性溶液;作为固体添加CD
c)辅助碱:tBuOk
实施例2a-e内所用环糊精是在实施例1内加以说明。硅氧烷类C至G如以下所述,其中Me代表甲基。
硅氧烷C: 硅氧烷D:
硅氧烷E: 硅氧烷F:
硅氧烷G:
实施例3
始终在室温及不断搅拌的情况下,将表3所示量的环糊精均溶解在1克水内,加入100克、由下列诸成分组成的乳液内
-17.5重量%、具有三甲基甲硅烷基端基、平均链长度约150、具有表3所示胺值的氨乙基氨丙基官能化有机聚硅氧烷,及约
-10重量%、链长度分布为12至18个碳原子的乙氧化脂肪酸,以及
-72.5重量%的水。
之后将所制乳液均在室温下储存7天,随后用20%氯化钠溶液加以破坏。随后每次用100克20%NaCl溶液将所制含有环糊精基的硅树脂油清洗10次。将残留水蒸馏出去使含有环糊精基的硅树脂油类留下,历经数月观察不到任何环糊精自这种硅树脂油类结成碎絮或沉淀出来。
表3
实施例3a及3b内所用的环糊精已在实施例1内述及。
实施例4
将100克实施例1内所述氨基丙基官能化、三甲基甲硅烷基端基的硅树脂油溶解在250毫升二甲基亚砜内。将由5.3克实施例1内所述环糊精溶于25毫升二甲基亚砜所形成的溶液加入该溶液中。将该反应物加热至80℃历时1小时。随后在完全真空及80℃温度下将该溶液蒸馏出去,留下粘度为500至600平方毫米/秒、含有环糊精基的硅树脂油,历时数月观察不到任何环糊精自这种硅树脂油结成碎絮或沉淀出来。
实施例5
将100克实施例2内称作硅氧烷G的十一烯酸官能化、三甲基甲硅烷基端基的硅树脂油悬浮在250毫升二甲基亚砜内,混以相当于羧基量的KOH,并在室温下搅拌30分钟。将由4.1克实施例1内所述环糊精溶于20毫升二甲基亚砜内所形成的溶液加入并将该反应混合物加热至80℃历时1小时。随后由沉淀作用将所形成的KCl固体移除,并在80℃及完全真空的情况下由蒸馏作用将溶剂移除,留下含有环糊精、粘度为1030平方毫米/秒的硅树脂油,历时数月观察不到任何环糊精自这种硅树脂油结成碎絮或沉淀出来。
实施例6
将100克氨基烷基官能化、三甲基甲硅烷基端基、以下特别确认种类的硅树脂油置于玻璃烧杯内作为初始进料。用实施例1内所述Ultra-Turrax将表4内所示量的环糊精衍生物均溶解于1.2倍量的水中,并分散在初始进料内,使反应混合物充分反应90至120分钟。在该方法进行的过程中根据所用硅树脂油的粘度,将温度升至约50至80℃。将其余的残留水蒸馏出去使含有环糊精基的硅树脂油类留下,历经数月观察不到任何环糊精自这种硅树脂油类结成碎絮或沉淀出来。
表4
在实施例6a及6b中所用的环糊精是
该环糊精是Wacker化学公司出品,D-幕尼黑,商标名称为“BETA W7MAHP 0.1/0.4”,且每摩尔环糊精分子含有平均0.9摩尔甲基丙烯酸酯分子。硅氧烷C及D如以下所示,Me代表甲基。
硅氧烷C: 硅氧烷D:
实施例7
将100份一氯三嗪基官能β-环糊精(可商购的Wacker化学公司出品,D-慕尼黑,商标名称为W7 MOT)溶解在700份蒸馏水内并用柠檬酸将该溶液的酸度值调节为pH5在不停搅拌的情况下添加7份香精油(可自Cosmaderm公司,D-拉登堡商购,商标名称为“BlackMagicY5”)。该非水溶性香精油陷入环糊精内而自水性溶液中消失,将该溶液再混入80份其中包括17份胺值0.6及粘度1000平方毫米/秒的直线型羟基二甲基端基的二甲基/甲基、氨乙基氨丙基硅氧烷以及6.6份具有5-8个EO的异-C13脂肪醇X乳化剂的微乳液(可商购,Wacker化学公司,D-慕尼黑,商标名称为“Finish 46016VP”)并搅拌10分钟。
所制乳液状、含有环糊精基的有机聚硅氧烷,其残留胺值为0.08,且是一性能优越的软化剂,其香味亦历久不衰。
将0.65千克如此制得的乳液浸轧砑光在1千克由98%羊毛及2%斯潘德克斯弹性纤维织成混纺布料上,其纤维吸液率为65%。随后将该布料烘干,初始时在90℃下历时3分钟,然后在150℃下历时3分钟。
经如此处理过的纺织品基材具有舒适的触感且可将所包藏的香精油储存数月之久,但若同时施以体热及水气作用,即穿着的情况下即可释放出少许香精油。
实施例8
将实施例1的程序重复一遍,但不同的是:以8份玫瑰油(可商购,Kurt Kitzing公司出品、D-沃勒斯坦、商标名称为“Typ 131650”)替代香精油。该玫瑰油是涂敷在用以裁制汗衫的成圈针织棉布上。此纺织品基材的特征是:香气历数月之久不衰。
实施例9
将100份一氯三嗪官能β-环糊精(可商购,Wacker化学公司出品,D-慕尼黑,商标名称为W7 MCT)溶解在800份水内并用柠檬酸将其酸度值调节至pH 5。将该溶液混以7份香精油(可商购,Cosmaderm公司,D-拉登堡,商标名称为“Fragrance Patricia Y”)并搅拌5分钟。此一时段过后,虽然该香精油不溶于水,却陷入该环糊精的孔穴内,并自水性系统消失而不可见。并将该溶液混以30份、粘度为4000平方毫米、胺值为0.15的氨乙基氨丙基官能硅树脂胺油35%的乳液及5份C13脂肪醇乙氧化物的乳化剂,0.3份高聚烷氧基低聚硅氧烷作为交联剂及0.5份二月桂酸二烷基锡为主要成分的催化剂(可商购,Wacker化学公司出品,D-慕尼黑,商标名称为“Finish CT 45 E”)。将处理液浸轧砑光在98∶2棉/弹性纤维斜纹布料上,纤维吸湿率达70%,并分别在90℃下烘干3分钟及150℃下烘干3分钟,所制布料具有舒适触感且香味历久不衰。
实施例10
重复实施例9中所述的程序,但不同的是使用6份Citral 54450(Drohm公司出品、德国)作为香精油。所得纺织品基材具有一新鲜宜人的香味。
若穿着依照实施例7至10整理过的衣服一段较长时间,整个香味将逐渐释放出来。之后该衣服可施以正常的家庭洗涤。在实施转笼烘干期间,将香精加入转笼烘干机内,环糊精孔洞内可再度充以香精。这证明该环糊精氨基硅树脂基材络合物可固着在纺织品基材上使其经久耐洗。
可交联组合物
实施例11
成分(B1)的制造
将1560份一氯三嗪官能β-环糊精(可商购,Wacker化学公司出品,D-慕尼黑,商标名称为W7 MCT)溶解在3000份水内并用柠檬酸将其酸度值调节至pH 5。再将该溶液混以222份三甲氧基氨丙基氨乙基硅烷(可商购,Wacker化学公司出品,D-幕尼黑,商标名称为“SilanGF 91”)并在室温下搅拌10分钟。由亲核取代作用,该一氯三嗪基与该氨基硅烷的伯氨基反应。如此制得的反应溶液可直接用作水性成分B。
成分(B2)的制造
将1560份一氯三嗪官能β-环糊精(可商购,Wacker化学公司出品,D-慕尼黑,商标名称为W7MCT)溶解在2000份水内并用柠檬酸将其酸度值调节至pH 5。再将该溶液混以159份二乙氧基(甲基)氨丙基硅烷(可商购,Degussa公司出品,德国,商标名称为“Dynasilan1505”)并在室温下搅拌10分钟。如此制得的反应溶液可直接用作水性成分B。
成分(B3)的制造
将100份一氯三嗪官能β-环糊精(可商购,Wacker化学公司出品,D-慕尼黑,商标名称为W7MCT)溶解在700份水内并用柠檬酸将其酸度值调节至pH 5。再将该溶液混以180份微乳液(可商购,Wacker化学公司,D-慕尼黑,商标名,称为“Finish 46016 VP”)并搅拌10分钟以实施反应。所述微乳液包括17份、胺值为0.6、粘度为1000平方毫米/秒,具有Si(CH3)2OH端基的氨乙基氨丙基官能硅树脂油、6.6份具有8个EO的C13脂肪醇乳化剂及水,该乳液用乙酸调节至pH 5.5。
a)将20克以上所制成分B1及20克、由油粘度100,000平方毫米/秒、SiOH端基的二甲基聚硅氧烷以乳液聚合法所制50%乳液溶解在1升蒸馏水内并添加2克氨丙基三乙氧基硅烷作为交联剂。
在150℃下,将该等填充纤维烘干且固化5分钟,随后在190℃下烘干及固化5分钟。
如此所制柔软、弹性极佳的填充纤维可具有所受涂敷的香料且具有气味结合性能。
b)重复a)所述程序,但不同的是,使用25克成分B2以替代20克成分B1。硅树脂的附着量约为可交联组合物量的0.23%。
如此所制柔软、弹性极佳的填充纤维可具有所受涂敷的香料且具有气味结合性能。
c)重复a)所述程序,但不同的是,使用70克成分B3以替代20克成分B1。硅树脂的附着量约为可交联组合物量的0.2%。
如此所制柔软、弹性极佳的填充纤维可具有所受涂敷的香料且具有气味结合性能。
实施例12
将60克由含有35%反应性Si(CH3)2OH端基、粘度1000平方毫米/秒,胺值为0.3的胺油的乳液(可商购,Wacker化学公司出品,D-幕尼黑,商标名称为“Finish CT 78 E”)所组成的氨基官能软化剂及20份成分B2用去离子水稀释至500毫升。添加2克三甲氧基氨乙基氨丙基硅烷作为交联剂(可商购,Wacker化学公司出品,D-慕尼黑,商标名称为:“Silan GF 91”)。
在不停搅拌的情况下,将该水性混合物混以4克香精油(可商购,Cosnaderm公司出品,德国,商标名称为“Fragrance Lavender-Y”)。自其陷入环糊精基包围之后,非水溶性的香精油即从该液体中消失。
将该液体喷洒在填充纤维网上,其纤维吸湿率为10%,对于的硅树脂为0.45%,随后在130℃下将该纤维网烘干30分钟。如此所制柔软、弹性极佳网状物具有显著、历久不衰的宜人香味。用作衬里时,香料释出之后,该纤维网仍具有气味结合性能。
实施例13
用去离子水将包括20克由氨基官能SiOH终端聚二甲基硅氧烷(可商购,Wacker化学公司出品,D-慕尼黑,商标名称为“Finish CT 78 E”)所形成的乳液及200克成分B3稀释至1升。添加0.2克高聚烷氧基低聚硅氧烷作为交联剂(可商购,Wacker化学公司出品,D-慕尼黑,商标名称为“V 42”)及0.25克二月桂酸二辛基锡25%乳液作为催化剂(可商购,Wacker化学公司出品,D-慕尼黑,商标名称为“C 38”)。
将该液体浸轧砑光在针织聚酯布料上。浸轧砑光意谓将纺织品浸入处理浴内,优选在室温下实施,随后通过由两个滚筒组成的挤压装置,将经浸渍的布料加以挤除达纤维吸液率65%。随后在160℃下将该处理过的纺织品烘干3分钟。由此制得柔软、弹性膨松布料且具有所谓的新研效果,即气味结合性能。
Claims (5)
1.以有机硅化合物为主要成分的可交联组合物,其包括:
(A)具有至少两个可水解或可缩合并选自有机基氧基及羟基的基团的有机聚硅氧烷,
(B)具有至少两个可水解或可缩合并选自有机基氧基及羟基的基团的且含有环糊精基的有机硅化合物、和/或其部分水解产物或其部分缩合物,需要时的
(C)交联剂,该交联剂选自:具有至少两个硅键结氢原子的有机聚硅氧烷及具有至少两个可水解或可缩合并选自有机基氧基及羟基的基团的含氨基有机硅化合物,及需要时,
(D)缩合催化剂。
2.依据权利要求1的可交联组合物,其特征为:所述有机聚硅氧烷(A)具有以下通式,
(R3’O)3-e’R4’ e’SiO-[R4’ 2SiO]f’-SiR4’ e’(OR3’)3-e’ (I’)
其中,
e’是0、1或2,
R4’为相同或不同的,SiC键结的、未取代或经卤素原子、氨基、醚基、酯基、环氧基、氰基或(聚)二醇基取代的烃基,其中所述(聚)二醇基是由环氧乙烷和/或环氧丙烷单元构成的,及
R3’可相同或不同并为氢原子或与R4’的上述定义相同,
f’是10至100,000的整数,但若R3’是氢原子,e’仅可为2。
3.依据权利要求1或2的可交联组合物,其特征为:所述有机硅化合物(B)包括以下通式的单元,
A’a’R’b’X’c’SiO(4-a’-b’-c’)/2 (II’),
其中
A’可相同或不同并为以下通式的基团,
CD’-R2’- (III’)
其中
CD’为经衍生或未经衍生的单价环糊精基,R2’为经取代或未经取代、可由氧、硫醇基、氨基、羰基、羧基、亚砜或磺酰基加以间隔的两价烃基,
R’可相同或不同并为经取代或未经取代、可由氧原子和/或氮原子加以间隔的烃基,
X’可相同或不同并为通式-OR1’的基团,其中R1’是氢原子或经取代或未经取代、可由醚氧原子取代的烃基,
a’是0、1或2,
b’是0、1、2或3,及
c’是0、1、2或3,
其条件是:a’+b’+c’≤4,该有机硅化合物每个分子具有至少一个基团A’且至少两个基团X’。
4.依据权利要求1至3之一的可交联组合物,其特征为:可交联组合物是由下列各成分组成,
(A)100重量份通式(I’)的有机聚硅氧烷,
(B)20至60重量份含有通式(II’)单元的含有环糊精基的有机硅化合物,及
(C)1至10重量份选自二烷氧基氨基硅烷及三烷氧基氨基硅烷及其部分水解产物的交联剂。
5.一种用以处理有机纤维的方法,其特征为:将如权利要求1至4之一的组合物涂敷在待处理的纤维上并实施交联作用。
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