CN107141481A - 一种季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液及制备方法与应用 - Google Patents

一种季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液及制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于有机硅技术领域，公开了一种季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液及其制备方法与应用。本发明乳液由包括以下质量份的组分在水中反应得到：100份双端氨基聚二甲基硅氧烷、0.5～100份带环氧基的季铵盐、10～300份非离子乳化剂。本发明季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液在乳化体系中制备得到，避免物料间不相溶而导致的反应速率低的问题，且无需有机溶剂，灵活性强，实用性大；其分子架构中引入季铵盐官能团，以进一步改进双端氨基聚二甲基硅氧烷的产品性能，稳定性好，抗黄变能力强。生产工艺简单易行，生产周期短，生产设备无苛刻要求，原料易得，易于工业化生产；为日化及纺织行业提供一种性能独特的调理助剂。

Description

一种季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液及制备方法与 应用
技术领域
本发明属于有机硅技术领域，特别涉及一种季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液及其制备方法与应用。
背景技术
聚硅氧烷已广泛应用在日化领域，今市售香波与护发素中多数都含有氨基聚二甲基硅氧烷，包括日化明星品牌：飘柔、潘婷、欧莱雅以及多芬等。作为调理剂的氨基聚二甲基硅氧烷应用于香波及头发护理产品中，可赋予各种发质特有的柔软、蓬松和柔滑手感；赋予产品顺滑、丰盈效果；还有助于固色，也适用于染烫的发质护理用品中；能深层修复受损头发，具有优异的调理性和沉积作用。在氨基聚二甲基硅氧烷中端氨基聚二甲基硅氧烷护理头发的性能特别突出，然而端氨基聚二甲基硅氧烷能较牢固的吸附在头发表层，不容易洗脱，长期使用会造成过度积累，会导致聚硅氧烷在头发与毛囊上积累，僵化头发，堵塞毛囊，从而损伤秀发。而且端氨基聚二甲基硅氧烷中氨基上的氢非常活泼，应用在配方中容易导致产品变黄。除硅油外季铵盐也能作为发用调理剂，季铵盐能够改善头发梳理性和降低静电，而且季铵盐易溶于水，将季铵盐接枝在端氨基聚二甲基硅氧烷分子链上，在增强头发梳理性和降低静电的同时，护发处理后覆盖在头发表面的聚硅氧烷容易被清洗。本发明制备了一种季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液，用季铵盐修饰双端氨基聚二甲基硅氧烷，保持端氨基硅油的主链结构的同时消除氨基上的活泼氢，增加季铵盐基团。所制备成的乳液方便使用，且在洗护配方中稳定性强。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液。
本发明另一目的在于提供一种上述季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制备方法。本发明制备方法简单，生产周期短，生产设备无苛刻要求，原料易得，适合工业化生产。
本发明再一目的在于提供上述季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液在日化及纺织等领域中的应用。特别是作为性能独特的调理助剂应用于日化领域中。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液，由包括以下质量份的组分在水中反应得到：100份双端氨基聚二甲基硅氧烷、0.5～100份带环氧基的季铵盐、10～300份非离子乳化剂。
优选地，所述双端氨基聚二甲基硅氧烷可选自双端氨丙基聚二甲基硅氧烷、双端氨基异丁基聚二甲基硅氧烷、双端(N-氨乙基-3-氨丙基)聚二甲基硅氧烷和双端(氮苯基-3-氨基丙基)聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
所述双端氨基聚二甲基硅氧烷的粘度范围优选为50～500000cst/25℃，氨基含量范围为0.0001～0.2％。
优选地，所述带环氧基的季铵盐可选自2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、2，3-环氧丙基三乙基氯化铵、2，3-环氧丙基二甲基丙基氯化铵、3，4-环氧丁基二甲基戊基氯化铵、3，4-环氧丁基二甲基十二烷基氯化铵、3，4-环氧丁基二甲基十四烷基氯化铵、3，4-环氧丁基二甲基十六烷基氯化铵、3，4-环氧丁基二甲基十八烷基氯化铵、2，3-环氧丙基三甲基溴化铵、2，3-环氧丙基三乙基溴化铵、2，3-环氧丙基二甲基丙基溴化铵、2，3-环氧丙基二甲基戊基溴化铵、2，3-环氧丙基二甲基十二烷基溴化铵、2，3-环氧丙基二甲基十四烷基溴化铵、2，3-环氧丙基二甲基十六烷基溴化铵、2，3-环氧丙基二甲基十八烷基溴化铵、2，3-环氧丙基三甲基硫酸铵、2，3-环氧丙基三乙基硫酸铵、2，3-环氧丙基二甲基丙基硫酸铵、2，3-环氧丙基二甲基戊基硫酸铵、2，3-环氧丙基二甲基十二烷基硫酸铵、2，3-环氧丙基二甲基十四烷基硫酸铵、2，3-环氧丙基二甲基十六烷基硫酸铵和2，3-环氧丙基二甲基十八烷基硫酸铵中的至少一种。
优选地，所述非离子乳化剂可选自烷基酚聚氧乙烯醚(OP-4，OP-7，OP-9，OP-10，OP-13，OP-15，OP-20，OP-30，OP-40，OP-50等)、脂肪醇聚氧乙烯醚(O-3，0-5，O-8、O-9、O-10、O-15、O-20、O-30等)，失水山梨醇脂肪酸酯(S-20，S-40，S-60，S-80，S-85等)、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯(T-20，T-40，T-60，T-80，T-85等)、异构脂肪醇聚氧乙烯醚(TO-3，TO-5，TO-6，TO-7，TO-8，TO-10，TO-12等)、壬基酚聚氧乙烯醚(TX-3，TX-4，TX-6，TX-7，TX-10，TX-15等)中的至少一种。
本发明的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制备方法，在乳化体系中上述双端氨基聚二甲基硅氧烷和带环氧基的季铵盐反应，得到季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷与非离子乳化剂的混合物，经乳化制备得到乳液。
上述得到的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷可直接乳化成乳液。
本发明采用的聚二甲基硅氧烷主链分子的两端含有氨基基团的同时含有季铵盐基团，得到的改性硅氧烷稳定性好，抗黄变能力强。
本发明反应式如下所示：
上述制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将100份双端氨基聚二甲基硅氧烷、0.5～100份带环氧基的季铵盐、10～300份非离子乳化剂、0～300份水投入反应器，搅拌分散均匀，10～90℃反应0.5～24h，得到季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷与乳化剂的混合物；
(2)将步骤(1)所得的混合物转入乳化釜，10～90℃下加入水，乳化得到季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液。
步骤(1)中所用水的量优选为0～100质量份，其中用量不为0。
步骤(2)中所用水的量优选为0～500质量份，其中用量不为0。
步骤(2)中所述加入水优选为将水缓慢滴加到体系中。
所述乳化后物料可进行中和，如将pH调节至6～8。
所述乳化后物料可加入防腐剂。
本发明制备方法以双端氨基聚二甲基硅氧烷、带环氧基的季铵盐、非离子乳化剂为主要原料，在乳液体系中通过环氧基与氨基反应制备季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷，然后制备成乳液；制备方法简单易行，易于工业化生产；且使用的原料便宜易得，制备所得的产品方便下游厂家使用；所涉及到的反应设备无需高温高压及抗腐蚀性要求，可操作性强。其中，聚二甲基硅氧烷主链分子的两端含有氨基基团的同时含有季铵盐基团，得到的改性硅氧烷稳定性好，抗黄变能力强，并将该其制备成乳液，方便使用，实用性大，可应用于日化及纺织等领域中，特别是作为性能独特的调理助剂应用于日化领域中。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明所提供的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液，其反应在乳化体系中进行，避免了物料之间不相溶而导致的反应速率低的问题，该反应无需有机溶剂，灵活性强，实用性大；其分子架构中引入季铵盐官能团，以进一步改进双端氨基聚二甲基硅氧烷的产品性能。
(2)本发明所提供的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制备方法，生产工艺简单易行，生产周期短，生产设备无苛刻要求，原料易得，易于工业化生产。
(3)本发明所提供的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液，稳定性好，抗黄变能力强。
(4)本发明所提供的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液为日化及纺织行业提供一种性能独特的调理助剂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
下列实施例中使用的物料均可从商业渠道获得。
下列实施例获得的氨季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液从以下三个方面进行表征：
(1)乳液粒径：通过激光粒径测试仪进行测定；
(2)离心稳定性测试：通过高速离心机进行测定；
(3)放置稳定性测定：将季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液放置在48℃进行测定。
实施例1
季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷：
将1.0g 2，3_环氧丙基三甲基氯化铵、100.0g双端氨丙基聚二甲基硅氧烷(6000cst/25℃)、30.0g脂肪醇聚氧乙烯醚O-8、5.0g去离子水投入反应器，搅拌分散均匀，在60℃的条件下反应10h，得到季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷与乳化剂的混合物；
(2)乳液制备：步骤(1)得到的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷与乳化剂的混合物，转入乳化器，置于在60℃的水浴锅中，缓慢滴加300.0g去离子水并乳化物料，乳化完成后加0.3g柠檬酸、0.3g 1,3-二羟甲基-5,5-二甲基乙内酰脲(DMDMH)，得2-羟丙基三甲基氯化铵改性双端氨丙基聚二甲基硅氧烷乳液；
测得该2-羟丙基三甲基氯化铵改性双端氨丙基聚二甲基硅氧烷乳液的固含量为29.4％，平均粒径为18μm，3000r/min转速离心30min离心不分层，放置在48℃烘箱2周不分层，不黄变。
实施例2
季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷：
将1.1g 2，3-环氧丙基二甲基丙基氯化铵、100.0g双端氨丙基聚二甲基硅氧烷(55000cst/25℃)、30.0g壬基酚聚氧乙烯醚TX-7、5.0g去离子水投入反应器，搅拌分散均匀，在50℃的条件下反应10h，得到季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷与乳化剂的混合物；
(2)乳液制备：步骤(1)得到的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷与乳化剂的混合物，转入乳化器，置于在60℃的水浴锅中，缓慢滴加400.0g去离子水并乳化物料，乳化完成后加0.3g柠檬酸、0.3g DMDMH，得2-羟丙基二甲基丙基氯化铵改性双端氨丙基聚二甲基硅氧烷乳液；
测得该2-羟丙基二甲基丙基氯化铵改性双端氨丙基聚二甲基硅氧烷乳液的固含量为24.3％，平均粒径为17μm，3000r/min转速离心30min离心不分层，放置在48℃烘箱2周不分层，不黄变。
实施例3
季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷：
将1.0g 2，3-环氧丙基三甲基溴化铵、100.0g双端氨丙基聚二甲基硅氧烷(5000cst/25℃)、30.0g异构醇聚氧乙烯醚TO-7、5.0g去离子水投入反应器，搅拌分散均匀，在50℃的条件下反应10h，得到季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷与乳化剂的混合物；
(2)乳液制备：步骤(1)得到的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷与乳化剂的混合物，转入乳化器，置于在60℃的水浴锅中，缓慢滴加320.0g去离子水并乳化物料，乳化完成后加0.3g柠檬酸、0.3g DMDMH，得2-羟丙基三甲基溴化铵改性双端氨丙基聚二甲基硅氧烷乳液；
测得该2-羟丙基三甲基溴化铵改性双端氨丙基聚二甲基硅氧烷乳液的固含量为28.7％，平均粒径为21μm，3000r/min转速离心30min离心不分层，放置在48℃烘箱2周不分层，不黄变。
实施例4
季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷：
将2.3g 2，3-环氧丙基三甲基硫酸铵、100.0g双端氨基异丁基聚二甲基硅氧烷(1000cst/25℃)、30.0g壬基酚聚氧乙烯醚TX-6、5.0g去离子水投入反应器，搅拌分散均匀，在50℃的条件下反应10h，得到季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷与乳化剂的混合物；
(2)乳液制备：步骤(1)得到的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷与乳化剂的混合物，转入乳化器，置于在60℃的水浴锅中，缓慢滴加300.0g去离子水并乳化物料，乳化完成后加0.3g柠檬酸、0.3g DMDMH，得2-羟丙基三甲基硫酸铵改性双端氨基异丁基聚二甲基硅氧烷乳液；
测得该2-羟丙基三甲基硫酸铵改性双端氨基异丁基聚二甲基硅氧烷乳液的固含量为28.7％，平均粒径为15μm，3000r/min转速离心30min离心不分层，放置在48℃烘箱2周不分层。
实施例5
季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷：
将0.6g 2，3-环氧丙基三乙基硫酸铵、100.0g双端氨基异丁基聚二甲基硅氧烷(15000cst/25℃)、30.0g异构醇聚氧乙烯醚TO-6、5.0g去离子水投入反应器，搅拌分散均匀，在50℃的条件下反应10h，得到季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷与乳化剂的混合物；
(2)乳液制备：步骤(1)得到的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷与乳化剂的混合物，转入乳化器，置于在60℃的水浴锅中，缓慢滴加300.0g去离子水乳化物料，乳化完成后加0.3g柠檬酸、0.3g DMDMH，得2-羟丙基三乙基氯化铵改性双端氨基异丁基聚二甲基硅氧烷乳液；
测得该2-羟丙基三乙基氯化铵改性双端氨基异丁基聚二甲基硅氧烷乳液的固含量为28.7％，平均粒径为26μm，3000r/min转速离心30min离心不分层，放置在48℃烘箱2周不分层。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液，其特征在于由包括以下质量份的组分在水中反应得到：100份双端氨基聚二甲基硅氧烷、0.5～100份带环氧基的季铵盐、10～300份非离子乳化剂。
2.根据权利要求1所述的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液，其特征在于：所述双端氨基聚二甲基硅氧烷选自双端氨丙基聚二甲基硅氧烷、双端氨基异丁基聚二甲基硅氧烷、双端(N-氨乙基-3-氨丙基)聚二甲基硅氧烷和双端(氮苯基-3-氨基丙基)聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液，其特征在于：所述双端氨基聚二甲基硅氧烷的粘度范围为50～500000cst/25℃，氨基含量范围为0.0001～0.2％。
4.根据权利要求1所述的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液，其特征在于：所述带环氧基的季铵盐选自2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、2，3-环氧丙基三乙基氯化铵、2，3-环氧丙基二甲基丙基氯化铵、3，4-环氧丁基二甲基戊基氯化铵、3，4-环氧丁基二甲基十二烷基氯化铵、3，4-环氧丁基二甲基十四烷基氯化铵、3，4-环氧丁基二甲基十六烷基氯化铵、3，4-环氧丁基二甲基十八烷基氯化铵、2，3-环氧丙基三甲基溴化铵、2，3-环氧丙基三乙基溴化铵、2，3-环氧丙基二甲基丙基溴化铵、2，3-环氧丙基二甲基戊基溴化铵、2，3-环氧丙基二甲基十二烷基溴化铵、2，3-环氧丙基二甲基十四烷基溴化铵、2，3-环氧丙基二甲基十六烷基溴化铵、2，3-环氧丙基二甲基十八烷基溴化铵、2，3-环氧丙基三甲基硫酸铵、2，3-环氧丙基三乙基硫酸铵、2，3-环氧丙基二甲基丙基硫酸铵、2，3-环氧丙基二甲基戊基硫酸铵、2，3-环氧丙基二甲基十二烷基硫酸铵、2，3-环氧丙基二甲基十四烷基硫酸铵、2，3-环氧丙基二甲基十六烷基硫酸铵和2，3-环氧丙基二甲基十八烷基硫酸铵中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液，其特征在于：所述非离子乳化剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚，失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、异构脂肪醇聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液，其特征在于：所述烷基酚聚氧乙烯醚包括OP-4，OP-7，OP-9，OP-10，OP-13，OP-15，OP-20，OP-30，OP-40和OP-50中的至少一种；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚包括O-3，0-5，O-8、O-9、O-10、O-15、O-20和O-30中的至少一种；
所述失水山梨醇脂肪酸酯包括S-20，S-40，S-60，S-80和S-85中的至少一种；
所述聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯包括T-20，T-40，T-60，T-80和T-85中的至少一种；
所述异构脂肪醇聚氧乙烯醚包括TO-3，TO-5，TO-6，TO-7，TO-8，TO-10和TO-12中的至少一种；
所述壬基酚聚氧乙烯醚包括TX-3，TX-4，TX-6，TX-7，TX-10和TX-15中的至少一种。
7.一种权利要求1～6任一项所述的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：
(1)将100份双端氨基聚二甲基硅氧烷、0.5～100份带环氧基的季铵盐、10～300份非离子乳化剂、0～300份水投入反应器，搅拌分散均匀，10～90℃反应0.5～24h，得到季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷与乳化剂的混合物；
(2)将步骤(1)所得的混合物转入乳化釜，10～90℃下加入水，乳化得到季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液。
8.根据权利要求7所述的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所用水的量为0～100质量份，其中用量不为0；步骤(2)中所用水的量为0～500质量份，其中用量不为0。
9.根据权利要求7所述的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制备方法，其特征在于：所述乳化后物料进行中和，将pH调节至6～8；所述乳化后物料加入防腐剂。
10.权利要求1～6任一项所述的季铵盐改性双端氨基聚二甲基硅氧烷乳液在日化及纺织领域中的应用。
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