CN105925388B - 雨刮水组合物，雨刮水和制备雨刮水的方法 - Google Patents

雨刮水组合物，雨刮水和制备雨刮水的方法 Download PDF

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Abstract

本公开的某些方面提供一种雨刮水组合物，以所述雨刮水组合物的总重按100wt.％计，包含：0.025‑2wt.％的有机硅季铵盐；0.005‑2wt.％的氟硅烷；5‑28wt.％的烷基醇醚或水溶性醇；和余量的水。本公开提供的雨刮水组合物制备的雨刮水不仅具有良好的清洁性能，而且具有良好的疏水性能。

Description

雨刮水组合物，雨刮水和制备雨刮水的方法
技术领域
本公开涉及一种液体，尤其涉及一种雨刮水组合物。
背景技术
雨天，滞留在汽车前挡风玻璃上的雨滴会阻碍驾驶员的视线。由于前挡风玻璃偏亲水性，当雨势较大时，即便可以使用雨刮，雨水仍然比较容易在前挡风玻璃上形成雨幕，影响驾驶员的视线，造成安全隐患。
为解决上述问题，CN104769088A公开了一种用于目标表面上赋予疏水膜的涂层组合物，其包括硅油或含氟聚合物油或其组合的油、树脂和干式润滑剂；US2014116465A1公开了一种用于涂覆在雨刮上的疏水涂层，这个疏水涂层主要是靠有机硅硅油来实现疏水性和耐久性。
发明内容
本公开的某些方面提供一种雨刮水组合物，以所述雨刮水组合物的总重按100wt.％计，包含：0.025-2wt.％的有机硅季铵盐；0.005-2wt.％的氟硅烷；5-28wt.％的烷基醇醚或水溶性醇；余量的水。
本公开的某些方面提供一种雨刮水，包括根据本公开提供的雨刮水组合物的各成分的混合物。
本公开的某些方面提供一种制备雨刮水的方法，包括步骤：将根据本公开提供的雨刮水组合物的各成分混合。
本公开提供的雨刮水，不仅具有良好的清洁性能，而且具有良好的疏水性能。
附图说明
图1是根据本公开的某些具体实施方式提供的“油污清洁率测试”的清洗步骤中的测试设备的示意图；图1中，10表示搅拌桨，20表示搅拌桨叶，30表示玻璃测试板。
具体实施方式
应当理解，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，本领域技术人员能够根据本说明书的教导设想其他各种实施方案并能够对其进行修改。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物化特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。
雨刮水组合物
本公开提供一种雨刮水组合物，以所述雨刮水组合物的总重按100wt.％计，包含：0.025-2wt.％的有机硅季铵盐；0.005-2wt.％的氟硅烷；5-28wt.％的烷基醇醚或水溶性醇；和余量的水。
在本公开中，雨刮水组合物中的烷基醇醚或水溶性醇可以浸润玻璃表面并清洁玻璃表面的污垢；氟硅烷具有疏水性；有机硅季铵盐的正电性和胺基的极性可以使有机硅季铵盐吸附于玻璃表面；适量的有机硅季铵盐不仅可以降低亲水的烷基醇醚或水溶性醇对玻璃表面的影响，而且可以在烷基醇醚或水溶性醇挥发后使疏水的氟硅烷到达玻璃表面。因为本发明提供的雨刮水组合物包含适量的有机硅季铵盐、氟硅烷、烷基醇醚或水溶性醇、和水，所以用该雨刮水组合物制备的雨刮水不仅具有良好的清洁性能，而且具有良好的疏水性能。
有机硅季铵盐
根据本公开的某些具体实施方式，所述有机硅季铵盐可以具有以下通式：
其中y＝50-60，x＝2-6，R为碳原子为1-6的直链烷烃，特别优选y＝56，x＝4，R为碳原子为1-3的直链烷烃。
根据本公开的某些具体实施方式，所述有机硅季铵盐的分子量优选4175-6155，特别优选5030-5310。
根据本公开的某些具体实施方式，以所述雨刮水组合物的总重按100wt.％计，所述有机硅季铵盐的含量为0.025-2wt.％，优选0.05-1wt.％。当所述有机硅季铵盐的含量为0.025-2wt.％时，所述雨刮水组合物制备的雨刮水不仅具有良好的清洁性能，而且具有良好的疏水性能。
根据本公开的某些具体实施方式，所述有机硅季铵盐可以选用购自Air Product(空气化工产品中国投资有限公司)的DAB、购自Top-Win(上海双盟贸易有限公司)的HC-7113、或购自Enovik(赢创工业集团)的Q70。
氟硅烷
根据本公开的某些具体实施方式，所述氟硅烷可以具有以下通式：
F3C(CF2)a(CH2)bSi(R2)c(OR1)(3-c)，
其中，a＝0-18，b＝0-2,c＝0-1，R1和R2分别是碳原子数为1-4的直链或包括支链的烷烃。
根据本公开的某些具体实施方式，所述氟硅烷的分子量优选176-1214，特别优选176-414。
根据本公开的某些具体实施方式，以所述雨刮水组合物的总重按100wt.％计，所述氟硅烷的含量为0.005-2wt.％，优选0.05-1wt.％。当所述氟硅烷的含量为0.005-2wt.％时，所述雨刮水组合物制备的雨刮水不仅具有良好的清洁性能，而且具有良好的疏水性能。
根据本公开的某些具体实施方式，所述氟硅烷可以选用购自Evonik(赢创工业集团)的EC。
烷基醇醚或水溶性醇
根据本公开的某些具体实施方式，所述烷基醇醚可以具有以下通式：
HO-R3-O-R4，
其中，R3是碳原子数为2-3的烷烃，R4是碳原子数为1-4的烷烃。
根据本公开的某些具体实施方式，所述烷基醇醚的分子量优选77-133。
根据本公开的某些具体实施方式，所述烷基醇醚可以选自下列组中的一种或多种：乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚。
根据本公开的某些具体实施方式，所述水溶性醇可以具有以下通式：R5OH，其中，R5为碳原子数为1-3的烷烃。
根据本公开的某些具体实施方式，所述水溶性醇可以选自下列组中的一种或多种：甲醇、乙醇、异丙醇，优选乙醇。
根据本公开的某些具体实施方式，以所述雨刮水组合物的总重按100wt.％计，所述烷基醇醚或者水溶性醇的含量为5-28wt.％，优选5-15wt.％。当所述烷基醇醚或水溶性醇的含量为5-28wt.％时，所述雨刮水组合物制备的雨刮水不仅具有良好的清洁性能，而且具有良好的疏水性能。
根据本公开的某些具体实施方式，所述烷基醇醚可以选用购自DOW(陶氏化学(中国)投资有限公司)的EP，所述水溶性醇可以选用购自国药集团化学试剂有限公司的乙醇。
水
在本公开提供的雨刮水组合物中，水主要起溶剂的作用。
根据本公开的某些具体实施方式，以所述雨刮水组合物的总重按100wt.％计，除所含的有机硅季铵盐、氟硅烷、和烷基醇醚或水溶性醇之外，余量为水。
雨刮水
本公开提供一种雨刮水，包括本公开提供的雨刮水组合物的各成分的混合物。
关于所述雨刮水组合物的各成分的描述，详见本说明书的“雨刮水组合物”部分。
关于制备所述雨刮水组合物的各成分的方法，详见本说明书的“制备雨刮水的方 法”部分。
制备雨刮水的方法
本公开提供一种制备雨刮水的方法，包括步骤：将根据本公开提供的雨刮水组合物的各成分混合。
根据本公开的某些具体实施方式，所述方法包括以下步骤：
在常温(约25℃)常压(约1个大气压)的条件下，将根据本公开提供的雨刮水组合物的各成分在玻璃容器中混合。
关于所述雨刮水组合物的各成分的描述，详见本说明书的“雨刮水组合物”部分。
下列具体实施方式意在示例性地而非限定性地说明本公开。
具体实施方式1是一种雨刮水组合物，以所述雨刮水组合物的总重按100wt.％计，包含：0.025-2wt.％的有机硅季铵盐；0.005-2wt.％的氟硅烷；5-28wt.％的烷基醇醚或水溶性醇；和余量的水。
具体实施方式2是一种根据具体实施方式1所述的雨刮水组合物，其中，所述有机硅季铵盐的通式为：
其中y＝50-60，x＝2-6，R为碳原子为1-6的直链烷烃。
具体实施方式3是一种根据具体实施方式2所述的雨刮水组合物，其中，所述有机硅季铵盐的通式中，y＝56，x＝4，R为碳原子为1-3的直链烷烃。
具体实施方式4是一种根据具体实施方式1至3中任一项所述的雨刮水组合物，其中，所述有机硅季铵盐的含量为0.05-1wt.％。
具体实施方式5是一种根据具体实施方式1至4中任一项所述的雨刮水组合物，其中，所述氟硅烷的通式为：F3C(CF2)a(CH2)bSi(R2)c(OR1)(3-c)，其中，a＝0-18，b＝0-2,c＝0-1，R1和R2f分别是碳原子数为1-4的直链或包括支链的烷烃。
具体实施方式6是一种根据具体实施方式1至5中任一项所述的雨刮水组合物，其中，所述烷基醇醚的通式为：HO-R3-O-R4，其中，R3是碳原子数为2-3的烷烃，R4是碳原子数为1-4的烷烃。
具体实施方式7是一种根据具体实施方式1至5中任一项所述的雨刮水组合物，其中，所述水溶性醇的通式为：ROH，其中，R为碳原子数为1-3的烷烃。
具体实施方式8是一种根据具体实施方式1至7中任一项所述的雨刮水组合物，其中，所述烷基醇醚或水溶性醇的含量为5-15wt.％
具体实施方式9是一种根据具体实施方式1中所述的雨刮水组合物，其中，以所述雨刮水组合物的总重按100wt.％计，包含：0.05-1wt.％的有机硅季铵盐；0.05-1wt.％的氟硅烷；5-15wt.％的烷基醇醚或水溶性醇；余量的水。
具体实施方式10是一种雨刮水，包括根据具体实施方式1至9中任一项所述的雨刮水组合物的各成分的混合物。
具体实施方式11是一种制备雨刮水的方法，包括步骤：将根据具体实施方式1至9中任一项所述的雨刮水组合物的各成分混合。
实施例
以下提供的实施例和对比例有助于理解本发明，并且这些实施例和对比例不应理解为对本发明范围的限制。除非另外指明，所有的份数和百分比均按重量计。
雨刮水的制备
在室温(约25℃)常压(约1个大气压)的条件下，将雨刮水组合物的各成分在玻璃容器中混合得到雨刮水。
用于制备本公开的实施例和对比例的雨刮水的各成分的商品名、功能、化学名以及生产商列于下表1中。
表1
测试方法
本公开通过“油污清洁率测试”来评价本公开提供的雨刮水的清洁性能。
本公开通过“接触角测试”来评价本公开提供的雨刮水的疏水性能。油污清洁率测试
该测试根据以下方法进行：
1)油污制备
取200克Shell helix super 10W-40机油(购自壳牌石油公司)加入干净的1000毫升的洁净的烧杯中；
将烧杯加热到300℃并且用磁力搅拌器搅拌机油，搅拌速度设为800转/分钟；
一边搅拌一边向烧杯中加入10g 1#巴西棕榈蜡(购自XX公司)；
将烧杯中的混合物在300℃的条件下保持72小时后停止加热，待冷却至室温后，将所得油泥放入-18℃的冰箱中储存备用。
2)测试样品的制备
准备400g待测雨刮水，并装入500毫升的洁净的烧杯中；
制备尺寸为76毫米×25毫米×4毫米的玻璃测试板(每个测试需两块板)。将空白测试板称重，重量记为m0；
从冰箱中取出油泥，将其加热至60℃，用滴管将油污滴加到测试板上，冷却至室温，称重，重量记为m1。
3)清洗
如图1所示，将测试板放入装有待测雨刮水的烧杯中，在测试烧杯中放入搅拌装置(见图1)；
在室温条件下启动搅拌装置(搅拌速度为400转/分钟)，搅拌60秒。
4)称重
将测试板放置在装有石油醚的烧杯中1分钟，取出测试板，在风速不低于4米/秒，湿度低于10％的通风橱中干燥通风1小时；
取出测试板，将其冷却至室温，测其重量，记为m2。
5)计算
根据下式计算油污清洗率：
油污清洗率＝[(m1-m2)÷(m1-m0)]×100％
当测得的油污清洗率大于或等于85％时，雨刮水的清洁性能良好。
接触角测试
该测试根据中国国家标准GB\T23436-2009附录I的方法进行。
当测得的接触角大于或等于65度时，雨刮水的疏水性能良好；
当测得的接触角大于或等于90度时，雨刮水的疏水性能优秀。
实施例1-9
按照前文所述的方法，根据表2所列的配方(表2中所列数值均以重量百分比计)，制备得到雨刮水E1-E10。
根据前文所述的方法，测试雨刮水E1-E10的油污清洁率和接触角，测试结果列于表2。
对比例1-12
按照前文所述的方法，根据表3所列的配方(表3中所列数值均以重量百分比计)，制备得到雨刮水C1-C12。
根据前文所述的方法，测试雨刮水C1-C12的油污清洁率和接触角，测试结果列于表3
表2
表3
根据实施例1-9，因为本公开提供的雨刮水组合物包含：0.025-2wt.％的有机硅季铵盐，0.005-2wt.％的氟硅烷，5-28wt.％的烷基醇醚或水溶性醇，和余量的水，所以该雨刮水组合物制得的雨刮水不仅具有良好的清洁性能，而且具有良好的疏水性能。
根据实施例1、2、4、7、8和9，当雨刮水组合物包含：0.05-1wt.％的有机硅季铵盐，0.05-1wt.％的氟硅烷，5-15wt.％的烷基醇醚，余量的水时，该雨刮水组合物制备的雨刮水具有优秀的疏水性能和良好的清洁性能。
根据对比例1，因为该雨刮水组合物未包含氟硅烷，所以该雨刮水组合物制备的雨刮水的疏水性能不足。
根据对比例2，因为该雨刮水组合物未包含有机硅季铵盐，所以该雨刮水组合物制备的雨刮水的疏水性能不足。
根据对比例3至5，因为该雨刮水组合物既未包含烷基醇醚，也未包含水溶性醇，所以该雨刮水组合物制备的雨刮水的清洁性能不足。
根据对比例6，因为该雨刮水组合物中有机硅季铵盐含量过低，所以该雨刮水组合物制备的雨刮水的疏水性能不足。
根据对比例7，因为该雨刮水组合物中氟硅烷含量过高，导致无法得到稳定的溶液体系，从而使得该雨刮水组合物制备的雨刮水的疏水性能不足。
根据对比例8，因为该雨刮水组合物中氟硅烷含量过低，所以该雨刮水组合物制备的雨刮水的疏水性能不足。
根据对比例9，因为该雨刮水组合物中烷基醇醚含量过低，导致氟硅烷的溶解性不足，无法得到稳定的溶液，从而使得该雨刮水组合物制备的雨刮水的清洁性能和疏水性能均不足。
根据对比例10，因为该雨刮水组合物中烷基醇醚含量过高，所以该雨刮水组合物制备的雨刮水的疏水性能不足。
根据对比例11，因为该雨刮水组合物中只含有水，所以该雨刮水组合物制备的雨刮水的清洁性能和疏水性能均不足。
综上所述，本公开提供的雨刮水组合物制得的雨刮水不仅具有良好的清洁性能，而且具有良好的疏水性能。
虽然出于举例说明的目的，上述具体实施方式包含许多具体细节，但本领域普通技术人员应理解，这些细节的许多变型、更改、替代和改变均在权利要求所保护的本公开范围内。因此，具体实施方式中描述的公开内容不对权利要求所保护的本公开施加任何限制。本公开的适当范围应由以下权利要求书及其适当的法律等同物限定。所有引用的参考文献均以引用的方式全文并入本文中。

Claims (11)

1.一种雨刮水组合物，以所述雨刮水组合物的总重按100wt.％计，包含：
0.025-2wt.％的有机硅季铵盐；
0.005-2wt.％的氟硅烷；
5-28wt.％的烷基醇醚或水溶性醇；和
余量的水。
2.根据权利要求1所述的雨刮水组合物，其中，所述有机硅季铵盐的通式为：
其中y＝50-60，x＝2-6，R为碳原子为1-6的直链烷烃。
3.根据权利要求2所述的雨刮水组合物，其中，所述有机硅季铵盐的通式中，y＝56，x＝4，R为碳原子为1-3的直链烷烃。
4.根据权利要求1所述的雨刮水组合物，其中，所述有机硅季铵盐的含量为0.05-1wt.％。
5.根据权利要求1所述的雨刮水组合物，其中，所述氟硅烷的通式为：F3C(CF2)a(CH2)bSi(R2)c(OR1)(3-c)，其中，a＝0-18，b＝0-2,c＝0-1，R1和R2分别是碳原子数为1-4的直链或包括支链的烷烃。
6.根据权利要求1所述的雨刮水组合物，其中，所述烷基醇醚的通式为：HO-R3-O-R4，其中，R3是碳原子数为2-3的烷烃，R4是碳原子数为1-4的烷烃。
7.根据权利要求1所述的雨刮水组合物，其中，所述水溶性醇的通式为：R5OH，其中，R5为碳原子数为1-3的烷烃。
8.根据权利要求1所述的雨刮水组合物，其中，所述烷基醇醚或水溶性醇的含量为5-15wt.％。
9.根据权利要求1所述的雨刮水组合物，其中，以所述雨刮水组合物的总重按100wt.％计，包含：
0.05-1wt.％的有机硅季铵盐；
0.05-1wt.％的氟硅烷；
5-15wt.％的烷基醇醚或水溶性醇；和
余量的水。
10.一种雨刮水，包括根据权利要求1-9所述的雨刮水组合物的各成分的混合物。
11.一种制备雨刮水的方法，包括步骤：将根据权利要求1-9所述的雨刮水组合物的各成分混合。
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