CN104508012B - 有机聚硅氧烷聚合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了具有创造性的有机聚硅氧烷和包含此类有机聚硅氧烷的消费产品组合物。此类组合物可有效沉积在目标基底上，以递送消费者期望的有益效果诸如调理、抗皱、柔软和抗静电有益效果。

Description

有机聚硅氧烷聚合物
技术领域
本发明涉及具有创造性的有机聚硅氧烷聚合物。它还涉及包含具有创造性的有机聚硅氧烷聚合物的消费产品组合物，并且涉及制备和使用方法。
背景技术
阳离子调理聚合物旨在沉积于带负电的表面诸如织物、皮肤或毛发上，并且包含于许多常见的消费产品组合物中。此类产品可提供消费者期望的有益效果诸如柔软性、润滑性、手感、抗皱、毛发调理、卷曲控制、皮肤保湿和颜色保护。任何具体调理聚合物的效果不仅取决于调理聚合物自身的化学和物理特性，而且取决于目标表面以及所述调理聚合物被递送于其中的产品制剂的那些化学和物理特性。
包含阳离子调理聚合物的许多消费产品为水基洗去型组合物形式，诸如洗发剂、沐浴剂、衣物洗涤剂、和织物软化剂。尽管这些洗去型组合物受欢迎，但是此类产品形式在很多情况下遇到有效将这些通常疏水性的阳离子调理聚合物沉积在目标表面上的难题。将这些调理剂掺入到水基产品中，通常导致调理剂被优先从预期的沉积位点洗去而不是有效沉积。对于包含表面活性剂的清洁组合物，尤其是包含阴离子表面活性剂的那些清洁组合物，该问题尤其突出。
阴离子表面活性剂可通过与所述阳离子调理聚合物形成复合物/沉淀而阻碍沉积。阴离子表面活性剂浓度越高，越难以沉积阳离子有益效果活性物质。这造成材料的非成本有效使用和浪费。另外，即使获得可接受程度的沉积，这些制剂仍可能因絮凝和沉淀而缺乏架藏稳定性，使得它们无法成为可接受的消费产品。
本领域存在多种材料，但不是完全令人满意的。例如，由Ono(WO 99/32539)描述的材料包含具有杂原子诸如氧、氮、硫或卤素的官能化端基。这些官能化端基可导致对于包含这些材料的组合物造成稳定性问题的不期望的反应。例如，Ono的硅氧烷可进一步通过这些端基反应，从而导致储存期间组合物中的硅氧烷进一步缩合和/或聚合。
本领域还已知包含亚烷基氧单元的季铵化硅氧烷，诸如Masschelein(美国专利6,903,061)所描述的那些。Masschelein描述的季铵化硅氧烷对于给定的应用可能太易溶于水，从而可能具有削弱的作为调理聚合物的能力，因为这些材料趋于以高于期望的含量分配到水中，而不是沉积在目标基底上。另外，当将这些材料用作调理活性物质时，因为它们对水和水蒸气的高渗透性，所以它们可具有不期望的感觉。另外，由于亚烷基氧部分易变的可能性，这些材料可能难以再现地配制。这可限制硅氧烷材料中期望的官能度。可能期望具有一种材料，所述材料经由季铵化水平而提供更大的柔韧性。相似地，由Boutique(美国专利6,833,344)公开的乙氧基化的季铵化硅氧烷材料遭受许多与由Masschelein所公开的那些材料相同的不足。
仍需要提供适用于宽泛的消费产品应用范围的阳离子调理聚合物。本发明提供了阳离子调理聚合物和包含调理聚合物的消费产品组合物，所述调理聚合物可有效沉积并且向带负电的基底提供调理有益效果，同时避免前述缺点。
发明内容
本发明力图通过在一个方面提供适用于宽泛的消费产品组合物范围中的具有创造性的阳离子有机硅氧烷聚合物，解决前述需要中的一个或多个。本发明的聚合物被官能化以有利地与目标基底和产品组合物相互作用，以递送所期望的沉积物和调理有益效果，以及所期望的架藏稳定性。
不受理论的约束，当另外可有利于疏水性有益剂沉积的阳离子电荷沿着有益剂聚合物长度无规分布时，所述电荷可能过于高度分散而无法充分有利于沉积。本发明聚合物的电荷密度可被定制(例如较高的电荷密度)以增强不同使用环境中的沉积和调理性能。另外，通过改变本发明聚合物的疏水性取代水平和/或乙氧基化度、丙氧基化度和烷氧基化度，本发明的聚合物可被配制成有利于多种使用环境的稳定的组合物。通过控制电荷密度和疏水性取代度和/或乙氧基化度、丙氧基化度和更一般的烷氧基化度，本发明的聚合物可被定制用于多种产品制剂和用途。
具体实施方式
I.定义
如本文所用，“消费产品”是指一般旨在以其被出售的形式使用或消费的婴儿护理品、个人护理品、织物和居家护理品、家庭护理品(例如，面巾纸、纸巾)、女性护理品、保健品、美容护理品等产品。此类产品包括但不限于：尿布、围兜、和擦拭物；用于处理毛发(人、狗、和/或猫)的产品和/或与处理毛发相关的方法，包括漂白、着色、染色、调理、用洗发剂洗发、定型；除臭剂和止汗剂；个人清洁；化妆品；皮肤护理，包括施用霜膏、洗剂和其它的用于消费者使用的局部施用的产品，包括精制的芳香剂；以及剃刮产品，用于处理织物、硬质表面和织物与居家护理区域中的任何其它表面的产品和/或与处理织物、硬质表面和织物与居家护理区域中的任何其它表面相关的方法，包括：空气护理品(包括空气清新剂和香味递送体系)、汽车护理品、盘碟洗涤剂、织物调理剂(包括软化和/或焕新)，衣物洗涤剂、衣物洗涤和漂洗添加剂和/或护理剂、硬质表面清洁和/或处理剂(包括地板和抽水马桶清洁剂)、以及用于消费者或机构用途的其它清洁产品；与卫生纸、面巾纸、纸帕和/或纸巾相关的产品和/或方法；棉塞、女性卫生巾；涉及口腔护理的产品和/或方法，包括牙膏、牙胶、漱口液、义齿粘合剂、和牙齿美白。
如本文所用，术语“清洁和/或处理组合物”是消费产品的子集，其包括(除非另外指明)个人护理、织物护理和家庭护理产品。此类产品包括但不限于用于处理毛发(人、狗和/或猫)的产品，包括漂白剂、着色剂、染色剂、调理剂、洗发剂、定型剂；除臭剂和止汗剂；个人清洁；化妆品；皮肤护理，包括施用霜膏、洗剂和其它的用于消费者使用的局部施用的产品，包括精制的芳香剂；以及剃刮产品，用于处理织物、硬质表面和任何其它织物与家庭护理区域表面的产品，包括：空气护理品(包括空气清新剂和香味递送体系)、汽车护理品、盘碟洗涤剂、织物调理剂(包括软化和/或焕新)，衣物洗涤剂、衣物洗涤和漂洗添加剂和/或护理剂、硬质表面清洁和/或处理剂(包括地板和抽水马桶清洁剂)、颗粒或粉末形式的多功能或“重垢型”洗涤剂，尤其是清洁洗涤剂；液体、凝胶或糊剂形式的多功能洗涤剂，尤其是所谓的重垢型液体类型；液体精细织物洗涤剂；手洗盘碟洗涤剂或轻垢型餐具洗涤剂，尤其是高起泡类型的那些；机洗盘碟洗涤剂，包括各种用于家庭和机构用途的片剂、颗粒、液体和漂洗助剂类型；液体清洁和消毒剂，包括抗菌手洗型、清洁条皂、漱口水、义齿清洁剂、牙粉、汽车或地毯洗涤剂、浴室清洁剂(包括抽水马桶清洁剂)；毛发洗涤剂和毛发冲洗剂；沐浴凝胶、精制的芳香剂和泡沫沐浴剂和金属清洁剂；以及清洁辅剂，诸如漂白添加剂和“去污棒”或预处理类型、负载基质的产品，诸如添加干燥剂的片、干燥和润湿的擦拭物和垫、非织造基底和海绵；以及喷剂和薄雾，均用于消费者或/和机构用途；和/或与口腔护理相关的方法，包括牙膏、牙胶、漱口液、义齿粘合剂、牙齿美白。护理剂可有利地用于地板和工作台面用家用抛光剂和清洁剂中以提供有益效果诸如增强的光泽。织物软化剂中的护理剂因为它们的软化特性所以可有助于保留“崭新度”，并且具有弹性的那些护理剂可有助于使皱褶平整。护理剂还可增强鞋清洁和抛光产品。
如本文所用，术语“个人护理清洁和/或处理组合物”是清洁和处理组合物的子集，其包括(除非另外指明)用于处理毛发的产品，包括漂白、着色、染色、调理、用洗发剂洗发、定型；除臭剂和止汗剂；个人清洁；化妆品；皮肤护理，包括施用霜膏、洗剂和其它的用于消费者使用的局部施用的产品，包括精制的芳香剂；以及剃刮产品；液体清洁和消毒剂，包括抗菌手洗型，清洁皂、漱口水、义齿清洁剂和牙粉清洁剂；毛发洗涤剂和毛发冲洗剂；沐浴凝胶、精制的芳香剂和泡沫沐浴剂；负载基质的产品诸如干燥和润湿的擦拭物和衬垫、非织造基底和海绵；以及喷剂和薄雾，均为用于消费者或/和机构用途；和/或与口腔护理相关的方法，包括牙膏、牙胶、漱口液、义齿粘合剂、和牙齿美白。
如本文所用，术语“织物和/或硬质表面清洁和/或处理组合物”为清洁和处理组合物的子集，其包括(除非另外指明)颗粒或粉末形式的多功能或“重垢型”洗涤剂，尤其是清洁洗涤剂；液体、凝胶或糊剂形式的多功能洗涤剂，尤其是所谓的重垢型液体类型；液体精细织物洗涤剂；手洗盘碟洗涤剂或轻垢型盘碟洗涤剂，尤其是高起泡类型的那些；机洗盘碟洗涤剂，包括各种用于家庭和机构用途的片剂、颗粒、液体和漂洗助剂类型；液体清洁和消毒剂，包括抗菌手洗型、清洁条皂、汽车或地毯洗涤剂、浴室清洁剂包括抽水马桶清洁剂；以及金属清洁剂、可为液体、固体和/或干燥剂片形式的包括软化剂和/或清新剂的织物调理产品；以及清洁辅剂，诸如漂白添加剂和“去污棒”或预处理类型、负载基质的产品，诸如添加干燥剂的片、干燥和润湿的擦拭物和垫、非织造基底和海绵；以及喷剂和薄雾。可应用的所有此类产品可为标准品、浓缩的或者甚至高度浓缩的形式，甚至到此类产品可在某个方面为非水性的程度。
如本文所用，冠词诸如“一个”和“一种”被理解为是指一种或多种受权利要求书保护或描述的物质。
如本文所用，术语“包括”、“含有”和“具有”是非限制性的并不排除其它超出说明书和权利要求书中明确表述的那些组分或特征结构。
如本文所用，术语“处理剂”、“有益剂、“活性物质”、“活化剂”、和/或“护理剂”等互换使用，以表示能够赋予基底期望的美学和/或功能特性(例如，调理有益效果诸如软化或清新)的材料。例如，本发明的具有创造性的有机聚硅氧烷聚合物可用作调理剂以向基底赋予调理有益效果。
如本文所用，术语“调理剂”和“调理助剂”互换使用，是指向基底递送期望的调理效果(例如，有益效果诸如软化或清新)的材料。调理剂是处理剂的一种类型。
如本文所用，术语“调理聚合物”是指向基底递送期望的调理效果(例如，软化或清新)的聚合物。
如本文所用，术语“基底”与术语“部位”和“表面”同义并互换使用。基底的非限制性例子包括纸制品、织物、服装、硬质表面、毛发和皮肤。
如本文所用，“目标基底”是指旨在其上沉积的基底或基底的相关部分。
如本文所用，“沉积助剂”是促进另一种材料(例如，有益剂)沉积(例如附着)到目标基底的材料。术语“沉积助剂”足够宽泛到涵盖聚合物沉积助剂(即“沉积聚合物”)和非聚合物沉积助剂两者。
如本文所用，“助剂”是指可添加到组合物中以补充组合物的美学和/或功能特性的任选的材料。
如本文所用，“辅助性组合物”是指当与本发明的有益剂乳液混合时，形成消费产品组合物的一种或多种组合物。辅助性组合物可为一种或多种成分或成分组合的形式。
如本文所用，“载体”是指任选的材料，其包括但不限于能够与有益剂(例如，调理聚合物)混合以有利于有益剂的递送和/或使用的固体或流体。
如本文所用，术语“固体”包括颗粒、粉末、棒状和片剂产品形式。
如本文所用，术语“流体”包括液体、凝胶、糊剂和气体产品形式，其包括组合剂量形式，一般包括包封在小袋或其它递送媒介物中的流体组合物。
如本文所用，术语“颗粒”包括固体和半固体颗粒，以及乳液液滴。
除非另外指明，本文所有百分比和比率均基于重量计算。
除非另外指明，所有百分比和比率均以总组合物的重量计。
除非另外指明，所有分子量均以道尔顿为单位给出。
除非另外指明，所有分子量均为重均分子量，其如本领域技术人员通常所已知的，通过尺寸排阻色谱法使用MALS检测器(SEC-MALS)来测定。MALS检测器(多角度光散射检测器，诸如由Malvern Instruments Ltd.(Malvern，UK)所制造的那些)测定绝对分子量，而不是相对分子量(即，相对于标准来测定)。
除非另有说明，否则所有组分(即，成分)或组合物含量均是关于该组分或组合物的活性物质部分，并且不包括可能存在于这些组分或组合物的可商购获得的来源中的杂质，例如残余溶剂或副产物。
如本文所用，术语“电荷密度”是指聚合物所包含的单体单元上的正电荷数与所述单体单元的分子量的比率。电荷密度乘以聚合物分子量确定了给定聚合物链上带正电的位点数。电荷密度计算还可表示为：
如本文所用，术语“烃聚合物基”是指仅包含碳和氢的聚合物基。
如本文所用，“亚乙基部分”是指二价CH2CH2部分。
如本文所用，术语“硅氧基残基”是指聚二烷基硅氧烷部分。
如本文所用，命名SiOn/2代表氧和硅原子的比率。例如，SiO1/2是指，平均来讲，在两个硅原子之间共享一个氧原子。同样，SiO2/2是指，平均来讲，在两个硅原子之间共享两个氧原子，并且SiO3/2是指，平均来讲，在两个硅原子之间共享三个氧原子。
如本文所用，术语“基本上无(substantially no)”、“基本上不含(substantiallyfree of)”和/或“基本上不含(substantially free from)”是指所指物质至少非有意加入到组合物中以形成所述组合物的一部分，或者优选不以可分析检测的含量存在。这旨在包括其中所指物质仅作为故意加入的其它物质中的一种中的杂质而存在的组合物。
应当理解，在本说明书全文中给出的每一最大数值限度包括每一更低数值限度，如同该更低数值限度在本文中被明确表示。在本说明书全文中给出的每一最小数值限度将包括每一更高数值限度，如同该更高数值限度在本文中被明确表示。在本说明书全文中给出的每一数值范围将包括落入此类更宽数值范围内的每一更窄数值范围，如同此类更窄数值范围全部在本文中被明确地写出。
II.有机聚硅氧烷聚合物
本发明提供具有下式的嵌段阳离子有机聚硅氧烷：
MwDxTyQz
其中：
M＝[SiR1R2R3O1/2]、[SiR1R2G1O1/2]、[SiR1G1G2O1/2]、[SiG1G2G3O1/2]、或它们的组合；
D＝[SiR1R2O2/2]、[SiR1G1O2/2]、[SiG1G2O2/2]或它们的组合；
T＝[SiR1O3/2]、[SiG1O3/2]或它们的组合；
Q＝[SiO4/2]；
w＝为1至(2+y+2z)的整数；
x＝为5至15,000的整数；
y＝为0至98的整数；
z＝为0至98的整数；
R1、R2和R3各自独立地选自H、OH、C1-C32烷基、C1-C32取代的烷基、C5-C32或C6-C32芳基、C5-C32或C6-C32取代的芳基、C6-C32烷基芳基、C6-C32取代的烷基芳基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32烷氨基、和C1-C32取代的烷氨基；
M、D、或T中的至少一个结合至少一个部分G1、G2或G3；并且
G1、G2、和G3各自独立地选自下式：
其中：
X包含二价基，所述二价基选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、C1-C32取代的亚烷基氨基、开环环氧化物、和开环缩水甘油基，条件是如果X不包含重复的亚烷基氧部分，则X还能够包含选自P、N和O的杂原子；
N＝氮原子；
R4包含相同或不同的一价基，所述一价基选自H、C1-C32烷基、C1-C32取代的烷基、C5-C32或C6-C32芳基、C5-C32或C6-C32取代的芳基、C6-C32烷基芳基、和C6-C32取代的烷基芳基；
E包含二价基，所述二价基选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、C1-C32取代的亚烷基氨基、开环环氧化物和开环缩水甘油基，条件是如果E不包含重复的亚烷基氧部分，则E还能够包含选自P、N和O的杂原子；
m为独立地选自2至100的整数；
n为独立地选自1或2的整数；
当G1、G2、或G3中的至少一个带正电时，A-t为一种或多种适宜的电荷平衡阴离子，使得所述一种或多种电荷平衡阴离子的总电荷k等于部分G1、G2或G3上的净电荷并与其相反；并且其中至少一个E不包含亚乙基部分；
其中t为独立地选自1、2或3的整数；并且k≤(m/t)+1
使得有机聚硅氧烷分子中的阳离子电荷总数与阴离子电荷总数平衡。
在一个实施例中，不存在为亚乙基部分的E部分。所述有机聚硅氧烷可具有0.04meq/g至12meq/g、或0.04meq/g至4meq/g；或1meq/g至12meq/g的电荷密度。在一些实施例中，w为2至50的整数，并且在其它实施例中，w为等于2。在特定实施例中，x为10至4,000，或40至2,000的整数。在一个实施例中，w为等于2，x为20至1,000的整数，并且y和z为0。
每个X可为二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、C1-C32取代的亚烷基氨基、开环环氧化物、和开环缩水甘油基。另选地，每个X可为二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、以及C6-C32取代的芳基亚烷基。
A-t能够选自Cl-、Br-、I-、甲硫酸根、甲苯磺酸根、羧酸根、磷酸根、氢氧根、乙酸根、甲酸根、碳酸根、硝酸根、以及它们的组合；或者，另选地选自Cl-、Br-、I-、甲硫酸根、甲苯磺酸根、羧酸根、磷酸根以及它们的组合。
每个E可为相同或不同的基。在一些实施例中，每个E为不同的基。每个E可为二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、和C1-C32取代的亚烷基氨基；或每个E可为二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、以及C6-C32取代的芳基亚烷基。
在一些实施例中，至少一个E独立地选自：
其中：
R6包含二价基，所述二价基选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、C1-C32取代的亚烷基氨基、开环环氧化物、和开环缩水甘油基，条件是如果R6不包含重复的亚烷基氧部分，则R6还能够包含选自P、N和O的杂原子；
R9包含相同或不同的一价基，所述一价基选自H、C1-C32烷基、C1-C32取代的烷基、C5-C32或C6-C32芳基、C5-C32或C6-C32取代的芳基、C6-C32烷基芳基、和C6-C32取代的烷基芳基；并且
u为独立地选自3至32的整数。
至少一个E基可为亚乙基。至少一个E包含3个或更多个碳原子。每个R4可为不同的基，并且在一些实施例中，至少一个R4为甲基。
在一个实施例中，G1、G2和G3是相同的；在另一个实施例中，G1和G2是相同得，然而G3是不同的；并且在另一个实施例中，G1、G2、和G3中的每一个是不同的。对于G1、G2或G3中的至少一个，m可为独立地选自2至50，或2至25，或2至10的整数。或对于G1、G2或G3中的至少一个，k可为独立地选自0至101，或2至50的整数。在至少一个实施例中，y＝z＝0。在一些实施例中，存在于所述分子中的50％至100％，或70％至100％，或90％至100％的胺可被季铵化。
本领域技术人员将认识到本发明的嵌段有机聚硅氧烷涵盖了多种不同的实施例。为此，当y和z两者均等于零时，本发明的嵌段有机聚硅氧烷可由下式表示：
MwDx
其中：
M＝[SiR1R2R3O1/2]、[SiR1R2G1O1/2]、[SiR1G1G2O1/2]、[SiG1G2G3O1/2]、或它们的组合；
D＝[SiR1R2O2/2]；
w＝为1至2的整数；
x＝为5至15,000的整数；
R1、R2和R3各自独立地选自H、OH、C1-C32烷基、C1-C32取代的烷基、C5-C32或C6-C32芳基、C5-C32或C6-C32取代的芳基、C6-C32烷基芳基、C6-C32取代的烷基芳基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32烷氨基、和C1-C32取代的烷氨基；
M或D中的至少一个结合至少一个部分G1、G2或G3，并且G1、G2和G3各自独立地选自：
其中：
X包含二价基，所述二价基选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、C1-C32取代的亚烷基氨基、开环环氧化物和开环缩水甘油基，条件是如果X不包含重复的亚烷基氧部分，则X还能够包含选自P、N和O的杂原子；
N＝氮原子；
R4包含相同或不同的一价基，所述一价基选自H、C1-C32烷基、C1-C32取代的烷基、C5-C32或C6-C32芳基、C5-C32或C6-C32取代的芳基、C6-C32烷基芳基、和C6-C32取代的烷基芳基；
E包含二价基，所述二价基选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、C1-C32取代的亚烷基氨基、开环环氧化物、和开环缩水甘油基，条件是如果E不包含重复的亚烷基氧部分，则E还能够包含选自P、N和O的杂原子；
m为独立地选自2至100的整数；
n为独立地选自1或2的整数；并且
当G1、G2或G3中的至少一个带正电时，A-t为一种或多种合适的电荷平衡阴离子，使得一种或多种电荷平衡阴离子的总电荷k等于部分G1、G2或G3上的净电荷并与其相反；并且其中至少一个E不包含亚乙基部分；
其中t为独立地选自1、2或3的整数；并且k≤(m/t)+1
使得有机聚硅氧烷分子中的阳离子电荷总数与阴离子电荷总数平衡。
有机聚硅氧烷可具有0.04meq/g至12meq/g，或0.04meq/g至4meq/g，或1meq/g至12meq/g的电荷密度。在一个方面，w可以为等于2。在一个实施例中，x为10至4,000，或40至2,000的整数。
另外，每个X可为二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、C1-C32取代的亚烷基氨基、开环环氧化物、和开环缩水甘油基；或者，每个X可为二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、和C6-C32取代的芳基亚烷基。
每个A-t可独立地选自Cl-、Br-、I-、甲硫酸根、甲苯磺酸根、羧酸根、磷酸根、氢氧根、乙酸根、甲酸根、碳酸根、硝酸根、以及它们的组合；或者选自Cl-、Br-、I-、甲硫酸根、甲苯磺酸根、羧酸根、磷酸根、以及它们的组合。
每个E可为相同或不同的基。在一些实施例中，每个E为不同的基。每个E可为二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、和C1-C32取代的亚烷基氨基；或每个E可为二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、和C6-C32取代的芳基亚烷基。
在一些实施例中，至少一个E独立地选自：
其中：
R6包含二价基，所述二价基选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、C1-C32取代的亚烷基氨基、开环环氧化物、和开环缩水甘油基，条件是如果R6不包含重复的亚烷基氧部分，则R6还能够包含选自P、N和O的杂原子；
R9包含相同或不同的一价基，所述一价基选自H、C1-C32烷基、C1-C32取代的烷基、C5-C32或C6-C32芳基、C5-C32或C6-C32取代的芳基、C6-C32烷基芳基、和C6-C32取代的烷基芳基；并且
u为独立地选自3至32的整数。
另外，在一些实施例中，至少一个E基为亚乙基。至少一个E基可包含3个或更多个碳原子。在一些实施例中，R4中的每个是不同的基。在其它实施例中，至少一个R4为甲基。
在一个实施例中，E为具有3个或更多个碳原子、或者4个或更多个碳原子、或者5个或更多个碳原子、或者4至32个碳原子的伯烷基链。不受理论的约束，据信在其中E为恰好具有2个碳原子的伯烷基链的实施例中，部分G相对于消除反应的电势可能是不稳定的。这是因为由于未共享的电子对反应产生烯烃，所以不可取的消除反应有可能发生。从而，具有小于3个碳原子的材料作为E部分可能是不稳定且不是优选的。
在另一个实施例中，部分E可独立地选自不同长度的不同基团，以控制沿所述链的电荷的间距和密度。在某些应用中，可能期望这些电荷是密集的，并且在其它应用中，可能期望使这些电荷分隔更远。带电荷部分G可与有机聚硅氧烷的硅氧烷部分分离，并且更具体地，设置在硅氧烷部分的末端。不受理论的约束，据信维持电荷以“嵌段”形式设置在末端硅氧烷部分的端部，使得硅氧烷部分进一步从经处理的基底表面突出，导致经处理的基底更润滑、感觉更软。
带电荷的有机聚硅氧烷还可能难以配制，尤其是配置在含水产品中，其中一般需要将所述产品乳化。使用较长的间隔使得较低浓度、更加分散的电荷密度进入包含有机聚硅氧烷的含水组合物的含水介质中。这可导致配制期间有机聚硅氧烷的更好的分散性。较长的间隔基允许电荷在整个分子中更加分散。在一个实施例中，X为不包含任何杂原子的烃部分(例如，基本上不含任何杂原子)。尽管不受理论的约束，但是据信反应性端基的存在导致非架藏稳定的不稳定产品，因为它们趋于随时间推移而降解或与组合物中的其他材料反应，或者趋于受到使用环境中不稳定因素的不利影响。
在一个实施例中，有机聚硅氧烷的末端部分为不包含任何杂原子的烃基(例如，基本上不含任何杂原子)。不受理论的约束，据信本发明的有机聚硅氧烷的烷基端基不是高度降解或反应性的，从而导致组合物更稳定并具有适宜的较长架藏寿命。
III.制备有机聚硅氧烷的方法
可如下制备本发明的实施例。在惰性气氛下向干净的容器中添加一定量的氨基硅氧烷。任选地，添加溶剂诸如异丙醇或四氢呋喃。将反应任选地混合并同时或顺序添加大量能够与胺化合物的氨基官能团反应的二胺和双官能有机化合物。例如，可首先添加二胺，接着加入能够与氨基官能团反应的双官能有机化合物，以获得期望的有机聚硅氧烷。作为另外一种选择，可以相反的顺序添加这些试剂。
反应在适用于试剂的温度下运行。例如，当能够与氨基官能团反应的双官能有机化合物为二氯化物时，反应可在相对较高温度下(通常高于60℃且常常高于80℃)运行。作为另外一种选择，当能够与氨基官能团反应的双官能有机化合物为二溴化物时，反应可在包括室温(例如，21℃)的相对较低温下运行。作为另外一种选择，当能够与氨基官能团反应的双官能有机化合物为活化的二氯化物时，反应可在包括室温(例如，21℃)的相对较低温下运行。本领域的普通技术人员应当理解适于能够与氨基官能团反应的具体双官能有机化合物的反应条件。
上述制备方法大体还由Lange描述(美国专利7,563,856)。本领域技术人员应当理解如何能够将Lange所公开的普通方法重新施用于本研发中以制备本发明的有机聚硅氧烷。
在一个实施例中，反应在不添加溶剂的情况下运行，导致用于制备本发明有机聚硅氧烷的基本上不含溶剂的方法。
在另一个实施例中，反应运行并随后添加过量的胺。不受理论的约束，据信过量的胺将消耗能够与氨基官能团反应的任何残余双官能有机化合物的反应性基团。
在另一个实施例中，反应混合物还与含胺分子反应。此类胺的非限制性例子包括氨、甲胺、二甲胺、三甲胺、三乙胺、或胆胺或二乙醇胺。不受理论的约束，据信这种另外的反应将未反应的烷基卤化物官能团封端。
在另一个实施例中，反应混合物还与单官能有机物质反应，所述单官能有机物质能够与有机聚硅氧烷的胺官能团反应。此类单官能有机物质的非限制性例子包括：溴甲烷、碘甲烷和溴乙烷。不受理论的约束，据信这种另外的反应有助于使有机聚硅氧烷的任何残余中性胺基团(包括末端胺官能团)季胺化。
IV.有机聚硅氧烷组合物的用途
根据本发明的有机聚硅氧烷可被配制成多种可施用于基底以赋予消费者所期望有益效果(诸如调理)的消费产品组合物。此类基底可包括织物、非织造材料、纸制品、硬质表面材料、和生物材料(例如角质材料诸如毛发或皮肤)。
包含本发明的有机聚硅氧烷聚合物的消费产品组合物可经由任何合适的方法制备，诸如本领域技术人员已知的方法。例如，所述有机聚硅氧烷聚合物可无需预乳化和/或预混合而直接掺入到组合物其它成分中，以形成成品。另选地，可在混配成品之前，将所述有机聚硅氧烷与表面活性剂、溶剂、合适的助剂和/或任何其它合适的成分混合，以制备乳液。
所述消费产品组合物可包含一种或多种表面活性剂。所述表面活性剂可包括阳离子、阴离子、非离子、两性离子和/或两性表面活性剂。在一个实施例中，至少一种表面活性剂为阴离子型的。各种形式的消费产品组合物可以是含水的或非水的；在一个实施例中，含水组合物具有大于3，或大于5的pH。
所述组合物还可包含至少一种有益剂。有益剂可以是疏水性或亲水性的。可用的疏水性有益剂包括硅氧烷、乙烯基聚合物、聚醚、包含烃蜡的材料、烃液体、流体糖聚酯、流体糖聚醚、以及它们的混合物。在一个实施例中，可用作有益剂的硅氧烷为有机硅氧烷。在另一个实施例中，所述硅氧烷有益剂选自聚二甲基硅氧烷、氨基硅氧烷、阳离子硅氧烷、硅氧烷聚醚、环状硅氧烷、硅氧烷树脂、氟化硅氧烷、以及它们的混合物。在一个实施例中，所述有益剂在室温下为液体。在另一个实施例中，所述有益剂在室温下为固体或半固体。在一个实施例中，所述有益剂为香料或硅氧烷。另外，所述有益剂可被包封。在一个实施例中，所述有益剂为包封的香料。
所述有机聚硅氧烷可在混配到消费产品组合物中之前预乳化。在一个实施例中，有益剂与有机聚硅氧烷一起包含于预乳液中。在一个实施例中，所述有益剂与所述有机聚硅氧烷混合物可在预乳液中形成颗粒。
可有助于形成此类乳液的材料包括：Tergitol 15-S-5、Terigtol 15-S-12、和TMN-10。可使用多种混合装置，通过将组合混合在一起，制得悬浮液。合适的顶置式搅拌器的例子包括：配备有叶轮片Divtech Equipment R1342的IKA Labortechnik和Janke &Kunkel IKA WERK。在一些情况下，需要高剪切加工以获得窄粒度分布。合适的高剪切加工装置的例子为得自Microfluidics的M-110P微射流机。
实例
下列实例进一步描述和说明了在本发明范围内的示例性实施例。给出这些实例仅为了说明性目的，不可理解为是对本发明的限制，因为在不脱离本发明实质和范围的条件下，它们的许多变型也是可能的。成分可由化学名来确定，或换句话讲如下限定。
实例1-47(有机聚硅氧烷)
使用能够与氨基官能团反应的如下双官能有机化合物如下制备本发明的有机聚硅氧烷。
二溴化合物(实例1-15和28-30以及33-34)：
向干净的容器中添加表1中所示量的硅氧烷(购自Gelest Co.(Morrisville，PA))和所示量的二胺(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))以及含量等于硅氧烷含量的异丙醇(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))。通过以30rpm的速率将样品搅拌一小时将其混合，随后添加一定量的二溴化物(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))，并且通过在25℃下以30rpm的速率搅拌2小时来混合。此后，将样品在50℃下加热16小时。
二氯化合物(实例16-17)：
向干净的容器中添加表1中所示量的硅氧烷(购自Gelest Co.(Morrisville，PA))和所示量的二胺(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))。通过以30rpm的速率将样品搅拌一小时将其混合，随后添加一定量的二氯化物(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))，并且通过在25℃下以30rpm的速率搅拌2小时来混合。此后，将样品在85℃下加热72小时。
活化的二氯化合物(实例18-27和31-32)
向干净的容器中添加表1中所示量的硅氧烷(购自Gelest Co.(Morrisville，PA))和所示量的二胺(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))以及含量等于硅氧烷含量的异丙醇(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))。通过以30rpm的速率将样品搅拌一小时将其混合，随后加入一定量的活化的二氯化物(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))，并且通过在25℃下以30rpm的速率搅拌2小时来混合。此后，将样品在50℃下加热16小时。
二溴化合物(实例35-36)(无溶剂)
向干净的容器中添加表1中所示量的硅氧烷(购自Gelest Co.(Morrisville，PA))和所示量的二胺(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))。通过以20rpm的速率将样品搅拌一小时将其混合，随后添加一定量的二溴化物(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))，并且通过在25℃下以30rpm的速率搅拌2小时来混合。此后，将样品在50℃下加热16小时。
活化的二氯化合物(实例37-38)(无溶剂)
向干净的容器中添加表1中所示量的硅氧烷(购自Gelest Co.(Morrisville，PA))和所示量的二胺(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))。通过以30rpm的速率将样品搅拌一小时将其混合，随后添加一定量的活化的二氯化物(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))，并且通过在25℃下以30rpm的速率搅拌2小时来混合。此后，将样品在50℃下加热16小时。
活化的二氯化合物(实例39-40)(胺封端)
向干净的容器中添加表1中所示量的硅氧烷(购自Gelest Co.(Morrisville，PA))和所示量的二胺(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))以及含量等于硅氧烷含量的异丙醇(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))。通过以30rpm的速率将样品搅拌一小时将其混合，随后添加一定量的活化的二氯化物(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))，并且通过在25℃下以30rpm的速率搅拌2小时来混合。此后，将样品在50℃下加热16小时。16小时后，添加2克三乙基胺(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))，并且通过在50℃下以30rpm的速率搅拌6小时来混合。6小时后，将反应混合物真空反萃取4小时。
根据上述说明使用所示的量来制备表1中的样品。就每个实例而言，硅氧烷原料为末端氨基硅氧烷，其具有介于末端硅氧烷原子和胺氮之间的丙烯基部分。能够与氨基官能团反应的双官能有机化合物选自二卤化物，所述二卤化物选自二氯化物、二溴化物、和活化的二氯化物。二胺选自TMHDA(四甲基-己烷-二胺)和TMEDA(四甲基-乙烷-二胺)。实例1-13和16-17的二胺结构为TMHDA。实例14-15的二胺结构为TMEDA。
表1
1＝氨基硅氧烷原料的目录编号，购自Gelest Company(Morrisville，PA)
实例41：用于实例42中的活化的末端氯官能化硅氧烷的制备。
向干净的容器中添加200克末端氨基官能化硅氧烷(DMS-A32，购自Gelest Co.(Morrisville，PA))、200克无水四氢呋喃(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))和3克3g氯乙酰氯(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))以及2克三乙胺(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))。通过将样品以30rpm的速度搅拌两小时将其混合，然后通过添加水使反应终止，并且用0.1N盐酸萃取三次，然后用0.1N氢氧化钠萃取两次，之后用去离子水萃取一次。将样品在50℃下真空干燥16小时。
实例42：由实例41的活化的末端氯官能化的硅氧烷进行制备。
将如实例41中制得的100克活化的氯官能化硅氧烷与12.61克四甲基己二胺(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))和10.33克二氯己烷(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))一起添加到烧瓶中。将其搅拌，并且在90℃下加热72小时。
实例43：由末端氯官能化的硅氧烷进行制备。
将100克末端氯官能化的硅氧烷(DMS-L21，购自Gelest Co.(Morrisville，PA))与24.08克四甲基己二胺(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))和15.50克二氯己烷(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))一起添加到烧瓶中。将其搅拌，并且在90℃下加热72小时。
实例44：由末端环氧硅氧烷进行制备。
将100克末端环氧官能化的硅氧烷(5K)(DMS-E21，购自Gelest Co.(Morrisville，PA))与20.23克丁二醇-二缩水甘油醚(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))和12.04克哌嗪(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))反应。使反应在室温下搅拌4小时，然后沉淀于100克水中。
实例45：由二环氧化物进行制备。
将100克末端胺官能化的硅氧烷(30K)(DMS-A32，购自Gelest Co.(Morrisville，PA))与13.48克丁二醇-二缩水甘油醚(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))和5.73克哌嗪(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))反应。使反应在室温下搅拌4小时，然后沉淀于100克水中。
实例46：由末端环氧硅氧烷和表氯醇进行制备。
将100克末端环氧官能化的硅氧烷(30K)与6.17克表氯醇(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))和6.31克哌嗪(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))反应。使反应在室温下搅拌4小时，然后沉淀于100克水中。
实例47：由末端胺硅氧烷和表氯醇制备。
将100克末端胺官能化的硅氧烷(30K)(DMS-A32)(购自Gelest Co.(Morrisville，PA))与6.17克表氯醇(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))和5.73克哌嗪(购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))反应。使反应在室温下搅拌4小时，然后沉淀于100克水中。
分子实例：
在下表2的实例中：
w＝2
y＝z＝0
R1和R2＝甲基
X＝丙烯
n＝2
表2
*当m平均值为<1时，则不是每个M基团包含带电荷的基团G。在这些示例性情况下，不包含带电荷的基团G的M基团将携带基团R3作为丙基氨基基团。另外，在这些示例性情况下，尽管m平均值可小于二，但是对于每个带电荷的基团G，每个独立的m可大于或等于二。
1如本文所公开的，每个E可与任何其它E相同或可与任何其它E不同。上表2的实例示出这两种实施例。
最终用途的制剂：
将本发明的示例性有机聚硅氧烷配制成不同的产品类型以制备多种消费产品制剂。在一些实施例中，将所述有机聚硅氧烷添加到乳液形式的成分混合物中。
乳液制备：
制备以下乳液以用于本文示出的消费产品制剂实例中。
使用得自上文实例56、63、75、76、80以及82-85的有机聚硅氧烷制备乳液，所述乳液用于制备下文消费产品制剂实例。
首先使用匀化器以3,500rpm的速度乳化得自实例56、63、75、76、80以及82-85的有机聚硅氧烷，然后在20,000psi下微射流，以获得亚微米尺寸的乳液(使用本领域已知的Horriba仪器测量，平均粒度为250nm)。
表3
1.1购自Sigma Aldrich
包含有机聚硅氧烷的毛发护理组合物：
下文实例列出包含本发明有机聚硅氧烷调理聚合物的乳液的毛发护理洗发剂和调理剂组合物的非限制性实例。
洗发剂如下制备：
材料 洗发剂中的活性物质％
去离子水 适量至100％
SLE1S1 10.50％
CMEA2 0.85％
Na4EDTA 0.14％
苯甲酸钠 0.25％
柠檬酸 0.22％
SLS3 1.50％
CAPB4 1.00％
Kathon 0.03％
根据表3的乳液 5.00％
C500瓜尔胶5 0.25％
1月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠，28％活性物质，供应商：P&G
2椰油酰胺MEA，以商品名Monamid CMA购自Goldschmidt Chemical，85％活性物质
3月桂基硫酸钠，29％活性物质，得自P&G
4椰油酰氨基丙基甜菜碱，以商品名甜菜碱F-B购自GoldschmidtChemicals，30％活性物质
5 C500，MW–500,000，CD＝0.7，购自Rhodia
经由本领域普通技术人员已知的常规装置，将成分混合和搅拌。
毛发调理剂如下制备：
材料 调理剂中的活性物质％
鲸蜡醇 1.21％
硬脂醇 3.00％
山嵛基三甲基甲酯硫酸铵/IPA1 2.47％
苄醇 0.43％
去离子水 适量至100％
香料 0.59％
EDTA 0.15％
根据表3的乳液 5.00％
1山嵛基三甲基甲酯硫酸铵/异丙醇，以商品名Genamin BTMS购自Clariant
经由本领域普通技术人员已知的常规装置，将成分混合和搅拌。
顶部片材和纸材：
本领域的普通技术人员可认识到，可使用将有机聚硅氧烷施用于非织造材料的许多装置中的任一种。所述有机聚硅氧烷可在施用于非织造材料之前乳化，包括乳化到水中或其它主要含水的载体。所述有机聚硅氧烷可在施用于非织造材料之前，溶于适当载体中。所述载体可以是挥发性的，以有利于在非织造材料处理后去除载体。在本发明的一个非限制性实例中，如表3中所述乳化实例56的有机聚硅氧烷，并且空气喷雾到24gsm(克/平方米)非织造顶部片材上，以获得5gsm的最终涂层。将顶部片材风干过夜，并且使其在受控的湿度室中平衡。
织物护理组合物：
下文实例列出包含本发明有机聚硅氧烷调理聚合物的乳液的织物护理组合物的非限制性实例。
重垢型液体(HDL)衣物洗涤剂制剂如下制备：
1.购自Shell Chemicals(Houston，TX)
2.二亚乙基三胺五乙酸，钠盐
3.购自The Procter & Gamble Company(Cincinnati，OH)
4.购自The Procter & Gamble Company(Cincinnati，OH)
5.购自BASF，AG(Ludwigshafen)
6.购自The Procter & Gamble Company(Cincinnati，OH)
7.购自Univar(Cincinnati，OH)
8.购自Huntsman Chemicals(Salt Lake City，UT)
9.购自Ciba Specialty Chemicals(High Point，NC)
10.购自Enencor International(South San Francisco，CA)
11.购自Genencor(Rochester，NY)
12.购自BASF，AG(Ludwigshafen)
经由本领域普通技术人员已知的常规装置，将成分混合和搅拌。
织物软化剂组合物如下制备：
1N,N-二(牛油酰氧基乙基)-N,N-二甲基氯化铵，购自Evonik Corporation(Hopewell，VA)。
2脂肪酸与甲基二乙醇胺的用氯甲烷季铵化的反应产物，获得2.5:1摩尔的N,N-二(牛油酰氧基乙基)-N,N-二甲基氯化铵和N-(牛油酰氧基乙基)N-羟乙基-N,N-二甲基氯化铵的混合物，购自Evonik Corporation(Hopewell，VA)。
3基于普通玉米淀粉或马铃薯淀粉的阳离子淀粉，包含25％至95％的直链淀粉，并且取代度为0.02至0.09，并且按水流动性测定具有值为50至84的粘度。购自NationalStarch(Bridgewater，NJ)。
4以商品名Epomin 1050购自Nippon Shokubai Company(Tokyo，Japan)。
5阳离子聚丙烯酰胺聚合物，诸如丙烯酰胺/[2-(丙烯酰胺基)乙基]三甲基氯化铵(季铵化的丙烯酸二甲基氨乙酯)的共聚物，以商品名Sedipur 544购自BASF(AG，Ludwigshafen)。
6 SE90，购自Wacker AG(Munich，Germany)
7购自Appleton Paper(Appleton，WI)
经由本领域普通技术人员已知的常规装置，将成分混合和搅拌。
本文所公开的量纲和值不应被理解为严格限于所引用的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲旨在表示所引用的值以及围绕该值的功能等效范围。例如，所公开的量纲“40mm”旨在表示“约40mm”。
除非明确排除或换句话讲有所限制，本文中引用的每一个文件，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请以及本申请对其要求优先权或其有益效果的任何专利申请或专利，均据此全文以引用方式并入本文。任何文献的引用不是对其作为本文所公开的或受权利要求书保护的任何发明的现有技术，或者其单独地或者与任何其它参考文献的任何组合，或者参考、教导、建议或公开任何此类发明的认可。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中相同术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
尽管举例说明和描述了本发明的具体实施例，但是对那些本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的实质和范围的情况下可作出许多其它的改变和变型。因此，所附权利要求书旨在涵盖本发明范围内的所有这些改变和变型。

Claims (64)

1.一种嵌段阳离子有机聚硅氧烷，所述有机聚硅氧烷具有式：
MwDxTyQz
其中：
M＝[SiR1R2R3O1/2]、[SiR1R2G1O1/2]、[SiR1G1G2O1/2]、[SiG1G2G3O1/2]、
或它们的组合；
D＝[SiR1R2O2/2]、[SiR1G1O2/2]、[SiG1G2O2/2]或它们的组合；
T＝[SiR1O3/2]、[SiG1O3/2]或它们的组合；
Q＝[SiO4/2]；
w＝为1至(2+y+2z)的整数；
x＝为5至15,000的整数；
y＝为0至98的整数；
z＝为0至98的整数；
R1、R2和R3各自独立地选自H、OH、C1-C32烷基、C1-C32取代的烷基、C5-C32或C6-C32芳基、C5-C32或C6-C32取代的芳基、C6-C32烷基芳基、C6-C32取代的烷基芳基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32烷氨基、和C1-C32取代的烷氨基；
M、D、或T中的至少一个结合至少一个部分G1、G2或G3；并且
G1、G2、和G3各自独立地选自下式：
其中：
X包含二价基，所述二价基选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基和C1-C32取代的亚烷基氨基，条件是如果X不包含重复的亚烷基氧部分，则X还能够包含选自P、N和O的杂原子；
N＝氮原子；
每个R4包含相同或不同的一价基，所述一价基独立地选自H、C1-C32烷基、C1-C32取代的烷基、C5-C32或C6-C32芳基、C5-C32或C6-C32取代的芳基、C6-C32烷基芳基、和C6-C32取代的烷基芳基；
E包含二价基，所述二价基选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基和C1-C32取代的亚烷基氨基，条件是如果E不包含重复的亚烷基氧部分，则E还能够包含选自P、N和O的杂原子；
m为独立地选自2至100的整数；
n为独立地选自1或2的整数；并且
当G1、G2或G3中的至少一个带正电时，A-t为一种或多种合适的电荷平衡阴离子，使得一种或多种所述电荷平衡阴离子的总电荷k等于所述部分G1、G2或G3上的所述净电荷并与其相反，并且其中至少一个E不包含亚乙基部分；
其中t为独立地选自1、2或3的整数；并且k≤(m/t)+1；
使得所述有机聚硅氧烷分子中的阳离子电荷总数与阴离子电荷总数平衡。
2.根据权利要求1所述的有机聚硅氧烷，其中w为2至50的整数。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个E独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基和C1-C32取代的亚烷基氨基。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中E部分不为亚乙基部分。
5.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，所述有机聚硅氧烷具有0.04meq/g至12meq/g，0.04meq/g至4meq/g，或1meq/g至12meq/g的电荷密度。
6.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中w为等于2。
7.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中x为10至4,000的整数.
8.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中x为40至2,000的整数。
9.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中w为等于2，x为20至1,000的整数，并且y和z为0。
10.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个X为二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、C1-C32取代的亚烷基氨基。
11.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，每个X为二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、和C6-C32取代的芳基亚烷基。
12.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中A-t选自Cl-、Br-、I-、甲硫酸根、甲苯磺酸根、羧酸根、磷酸根、氢氧根、乙酸根、甲酸根、碳酸根、硝酸根、以及它们的组合。
13.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中A-t选自Cl-、Br-、I-、甲硫酸根、甲苯磺酸根、羧酸根、磷酸根以及它们的组合。
14.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个E为相同或不同的基。
15.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个E为不同的基。
16.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个E为二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、和C1-C32取代的亚烷基氨基。
17.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个E独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、和C6-C32取代的芳基亚烷基。
18.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个E包含多于3个碳原子。
19.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中至少一个E选自：
其中：
每个R6包含二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、C1-C32取代的亚烷基氨基、开环环氧化物、和开环缩水甘油基，条件是如果R6不包含重复的亚烷基氧部分，则R6还能够包含选自P、N和O的杂原子；
每个R9包含相同或不同的一价基，所述一价基独立地选自H、C1-C32烷基、C1-C32取代的烷基、C5-C32或C6-C32芳基、C5-C32或C6-C32取代的芳基、C6-C32烷基芳基、和C6-C32取代的烷基芳基；并且
u为独立地选自3至32的整数。
20.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中至少一个E基为亚乙基。
21.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中至少一个E基包含3个或更多个碳原子。
22.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个R4独立地选自H和CH3。
23.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中R4中的每个为不同的基。
24.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中至少一个R4为甲基。
25.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中对于至少一个G1、G2或G3，m为独立地选自2至50的整数。
26.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中对于至少一个G1、G2或G3，m为独立地选自2至25的整数。
27.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中对于至少一个G1、G2或G3，m为独立地选自2至10的整数。
28.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中对于至少一个G1、G2或G3，k为独立地选自0至101的整数。
29.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中对于至少一个G1、G2或G3，k为独立地选自2至50的整数。
30.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中y＝z＝0。
31.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中存在于所述分子中的50％至100％的所述胺是季铵化的。
32.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中存在于所述分子中的70％至100％的所述胺是季铵化的。
33.根据权利要求1或2中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中存在于所述分子中的90％至100％的所述胺是季铵化的。
34.一种嵌段有机聚硅氧烷，所述有机聚硅氧烷由以下结构表示：
MwDx
其中：
M＝[SiR1R2R3O1/2]、[SiR1R2G1O1/2]、[SiR1G1G2O1/2]、[SiG1G2G3O1/2]、
或它们的组合；
D＝[SiR1R2O2/2]；
w＝为1至2的整数；
x＝为5至15,000的整数；
R1、R2和R3各自独立地选自H、OH、C1-C32烷基、C1-C32取代的烷基、C5-C32或C6-C32芳基、C5-C32或C6-C32取代的芳基、C6-C32烷基芳基、C6-C32取代的烷基芳基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32烷氨基、和C1-C32取代的烷氨基；
M或D中的至少一个结合至少一个部分G1、G2或G3，并且
G1、G2、和G3各自独立地选自下式：
其中：
X包含二价基，所述二价基选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基和C1-C32取代的亚烷基氨基，条件是如果X不包含重复的亚烷基氧部分，则X还能够包含选自P、N和O的杂原子；
N＝氮原子；
每个R4包含相同或不同的一价基，所述一价基独立地选自H、C1-C32烷基、C1-C32取代的烷基、C5-C32或C6-C32芳基、C5-C32或C6-C32取代的芳基、C6-C32烷基芳基、和C6-C32取代的烷基芳基；
E包含二价基，所述二价基选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、C1-C32取代的亚烷基氨基，条件是如果E不包含重复的亚烷基氧部分，则E还能够包含选自P、N和O的杂原子；
m为独立地选自2至100的整数；
n为独立地选自1或2的整数；并且
当G1、G2或G3中的至少一个带正电时，A-t为一种或多种合适的电荷平衡阴离子，使得一种或多种所述电荷平衡阴离子的总电荷k等于所述部分G1、G2或G3上的所述净电荷并与其相反，并且其中至少一个E不包含亚乙基部分；
其中t为独立地选自1、2或3的整数；并且k≤(m/t)+1；
使得所述有机聚硅氧烷分子中的阳离子电荷总数与阴离子电荷总数平衡。
35.根据前述权利要求34所述的有机聚硅氧烷，其中E部分不为亚乙基部分。
36.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，所述有机聚硅氧烷具有0.04meq/g至12meq/g，0.04meq/g至4meq/g，或1meq/g至12meq/g的电荷密度。
37.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中w为等于2。
38.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中x为10至4,000的整数。
39.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中x为40至2,000的整数。
40.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中w为等于2，x为20至1,000的整数，并且y和z为0。
41.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个X为二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、C1-C32取代的亚烷基氨基。
42.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个X为二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、和C6-C32取代的芳基亚烷基。
43.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中A-t选自Cl-、Br-、I-、甲硫酸根、甲苯磺酸根、羧酸根、磷酸根、氢氧根、乙酸根、甲酸根、碳酸根、硝酸根、以及它们的组合。
44.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中A-t选自Cl-、Br-、I-、甲硫酸根、甲苯磺酸根、羧酸根、磷酸根以及它们的组合。
45.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个E为相同或不同的基。
46.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个E为不同的基。
47.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个E为二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、和C1-C32取代的亚烷基氨基。
48.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个E独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、和C6-C32取代的芳基亚烷基。
49.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个E包含多于3个碳原子。
50.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中至少一个E选自：
其中：
每个R6包含二价基，所述二价基独立地选自C1-C32亚烷基、C1-C32取代的亚烷基、C5-C32或C6-C32亚芳基、C5-C32或C6-C32取代的亚芳基、C6-C32芳基亚烷基、C6-C32取代的芳基亚烷基、C1-C32烷氧基、C1-C32取代的烷氧基、C1-C32亚烷基氨基、C1-C32取代的亚烷基氨基、开环环氧化物、和开环缩水甘油基，条件是如果R6不包含重复的亚烷基氧部分，则R6还能够包含选自P、N和O的杂原子；
每个R9包含相同或不同的一价基，所述一价基独立地选自H、C1-C32烷基、C1-C32取代的烷基、C5-C32或C6-C32芳基、C5-C32或C6-C32取代的芳基、C6-C32烷基芳基、和C6-C32取代的烷基芳基；并且
u为独立地选自3至32的整数。
51.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中至少一个E基为亚乙基。
52.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中至少一个E基包含3个或更多个碳原子。
53.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中每个R4独立地选自H和CH3。
54.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中R4中的每个为不同的基。
55.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中至少一个R4为甲基。
56.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中对于至少一个G1、G2或G3，m为独立地选自2至50的整数。
57.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中对于至少一个G1、G2或G3，m为独立地选自2至25的整数。
58.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中对于至少一个G1、G2或G3，m为独立地选自2至10的整数。
59.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中对于至少一个G1、G2或G3，k为独立地选自0至101的整数。
60.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中对于至少一个G1、G2或G3，k为独立地选自2至50的整数。
61.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中y＝z＝0。
62.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中存在于所述分子中的50％至100％的所述胺是季铵化的。
63.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中存在于所述分子中的70％至100％的所述胺是季铵化的。
64.根据前述权利要求34-35中任一项所述的有机聚硅氧烷，其中存在于所述分子中的90％至100％的所述胺是季铵化的。
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