CN110358094A - 一种长链烷基聚醚改性硅蜡及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种长链烷基聚醚改性硅蜡及其制备方法，在固体酸催化剂的作用下，将八甲基环四硅氧烷、四甲基四氢环四硅氧、六甲基二硅氧乙烷按一定比例混合升温反应一段时间，之后过滤，减压蒸馏脱去低沸物，得到侧链含氢硅油。得到的侧含氢硅油与端烯丙基环氧聚、α‑烯烃的混合物在铂金催化作用下反应合成长链烷基聚醚改性硅蜡，然后与水溶性氨基酸、胺类、氨基磺酸类反应生成带羧基或者带氨基或者带有磺酸的改性硅蜡。此改性硅蜡可直接溶于水形成乳液，无需乳化剂。做成乳液之后具有良好的稳定性、耐低温性、耐高温性、耐水性、耐电解质等特性，可应用与纺织助剂、皮革护理剂、个人及家居用品等领域。

Description

一种长链烷基聚醚改性硅蜡及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种长链烷基聚醚改性硅蜡及其制备方法。

背景技术

有机硅蜡是一种长链烷基的改性聚硅氧烷，根据长链烷基位置的不同，可分为长链烷基在两端封端的端基长链烷基有机硅蜡和长链烷基在侧链上的三甲基封端长链烷基有机硅蜡。硅蜡的长链烷基部分以及硅链部分决定了硅蜡的各项性能，将含有C₈到C₄₀直链烷基引入聚硅氧烷能显著改善其物理和化学性质。碳链烷基改性硅油或硅蜡具有优良的疏水性、润滑性、脱模性，广泛用于纺织助剂、个人洗护、表面活性剂等各类工业用品中。

在硅蜡乳化和制备过程中，经常要用到溶剂。溶剂易挥发，对环境产生污染的同时对人体健康也有害，且闪点低，储存运输不当易造成安全事故，价格也较高。随着人民生活水平的提高以及科技的发展，世界各国对于环境越来越严格要求，对溶剂的依赖也必须要减少。以水作为溶剂可以降低成本，保护环境，降低对人体的伤害。在长链烷基硅蜡中，硅链部分以及烷基部分具有较强的疏水作用，市面上大部分硅蜡需要加入乳化剂才能和水成为稳定体系，且稳定性和亲水性无法保证，通过在侧链引入亲水性的EO长链以及亲水性的氨基、氨基酸和磺酸基，可以获得更加优良的亲水性能。

专利文献US9006157中公开了硅蜡乳液的制备：采用α-烯烃和α-十一烯酸与含氢硅油合成烷基羧基改性硅氧烷即改性硅蜡，然后用异构醇醚配合乳化成硅蜡乳液，其中α-十一烯酸是蓖麻油裂解得到的α-烯基不饱和酸，在与含氢硅油加成前，还要用三甲基硅醚封端保护羧基，防止副反应的发生，制备成本高，不利于工业化生产。

专利文献CN106084235中，将α-烯烃、α-烯基聚醚和含氢硅油在异丙醇中先合成烷基聚醚改性聚硅氧烷，然后与酸酐反应生成带羧基的聚硅氧烷。异丙醇在大分子中通过减压蒸馏难以除去，残留了部分溶剂，反应温度太高也会导致硅油交联，使性能降低。

发明内容

基于上述问题，本发明的首要目的在于提供一种长链烷基聚醚改性硅蜡。此硅蜡具有优良的亲水特性，制成乳液有优良的温度性，润湿性，可用于纺织助剂、个人洗护、表面活性剂等各类领域。

本发明采用的技术方案是：一种长链烷基聚醚改性硅蜡，以α-烯烃、端烯丙基环氧聚醚和含氢硅油先合成一种二十至二十八烷基有机硅蜡，具有以下结构：

其中，10≤a≤60、5≤b≤10、5≤c≤10、18≤d≤26、15≤e≤25；R为含有一个或多个N原子的多乙烯多胺或者是含有N原子的水溶性氨基酸或者是含有N原子带有磺酸基的基团。

R为含有一个或多个N原子的多乙烯多胺基团，包括但不限于乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺。

R为亲水性的氨基酸，包括但不限于甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸和半胱氨酸。

R为含有一个或多个N原子的带有磺酸基的基团，包括但不限于氨基苯磺酸、氨基磺酸。

本发明的有益效果是：此改性硅蜡可直接溶于水形成乳液，无需乳化剂。做成乳液之后具有良好的稳定性、耐低温性、耐高温性、耐水性、耐电解质等特性，可应用与纺织助剂、皮革护理剂、个人及家居用品等领域。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在固体酸催化剂的作用下，将八甲基环四硅氧烷、四甲基四氢环四硅氧、六甲基二硅氧乙烷按一定比例混合升温反应一段时间，之后过滤，减压蒸馏脱去低沸物，得到侧链含氢硅油。得到的侧含氢硅油与端烯丙基环氧聚、α-烯烃的混合物在铂金催化作用下反应合成长链烷基聚醚改性硅蜡，然后与水溶性氨基酸、胺类、含N原子的磺酸基团反应生成带羧基、带氨基、带磺酸根的聚硅氧烷。

实施例1：

在500mL烧杯中，称取八甲基环四硅氧烷100g，四甲基环四硅氧烷10g，六甲基二硅氧烷2g，加入5g的固体酸催化剂，升温至60-65℃搅拌6小时，过滤去除固体酸，将硅油在140-145℃抽真空保温(压力为0.09Mpa)3个小时，取样，测得八甲基环四硅氧烷含量在0.2％以下，停止脱低。将50gC24-C28的α-烯烃、50g端烯丙基环氧基聚醚(分子量M＝1000)、以及0.15g的卡斯特催化剂(10000ppm)混合，升温至80-85℃滴加上述制备的测含氢硅油保持回流反应，2小时滴加完毕，再继续回流反应3-4小时，取样，测活泼氢转化率达98％以上，停止反应。加入丙氨酸10g，在130℃下保温2小时，使环氧基与氨基发生开环加成反应，测反应液的伯胺值达5mgKOH/g以下时,停止反应，冷却得到烷基聚醚改性硅蜡210克。

实施例2：

在500mL烧杯中，称取加入八甲基环四硅氧烷100g，四甲基环四硅氧烷12g，六甲基二硅氧烷3g，加入5g的固体酸催化剂，升温至60-65℃搅拌6小时，过滤去除固体酸，将硅油在140-145℃抽真空保温(压力为0.09Mpa)3个小时，取样，测得八甲基环四硅氧烷含量在0.2％以下，停止脱低。将40gC24-C28的α-烯烃、60g端烯丙基环氧基聚醚(分子量M＝500)、以及0.15g的卡斯特催化剂(10000ppm)混合，升温至80-85℃滴加上述制备的测含氢硅油保持回流反应，2小时滴加完毕，再继续回流反应3-4小时，取样，测活泼氢转化率达98％以上，停止反应。降温至60℃，加入乙二胺8g，搅棒保温2小时，测反应液的伯胺值达5mgKOH/g以下时,停止反应，冷却得到烷基氨基聚醚改性硅蜡205克。

实施例3：

在500mL烧杯中，称取加入八甲基环四硅氧烷100g，四甲基环四硅氧烷12g，六甲基二硅氧烷3g，加入5g的固体酸催化剂，升温至60-65℃搅拌6小时，过滤去除固体酸，将硅油在140-145℃抽真空保温(压力为0.09Mpa)3个小时，取样，测得八甲基环四硅氧烷含量在0.2％以下，停止脱低。将40gC24-C28的α-烯烃、60g端烯丙基环氧基聚醚(分子量M＝500)、以及0.15g的卡斯特催化剂(10000ppm)混合，升温至80-85℃滴加上述制备的测含氢硅油保持回流反应，2小时滴加完毕，再继续回流反应3-4小时，取样，测活泼氢转化率达98％以上，停止反应。加入对氨基苯磺酸8g，在110℃下保温2小时,停止反应，冷却得到烷基磺酸聚醚改性硅蜡200克。

本发明以八甲基环四硅氧烷、四甲基四氢环四硅氧、六甲基二硅氧烷，在固体酸催化剂作用下，合成出侧含氢硅油，将此侧含氢硅油与长链烯烃、端烯丙基环氧聚醚、氨基酸、多乙烯多胺、氨基苯磺酸等反应合成的烷基、聚醚、羧基、氨基酸、磺酸改性硅蜡，具有优良的亲水性。无需乳化剂可直接作为水性柔软剂、水性润滑剂。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同替换所限定，在未经创造性劳动所作的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种长链烷基聚醚改性硅蜡，其特征在于：它以α-烯烃、端烯丙基环氧聚醚和含氢硅油先合成一种二十至二十八烷基有机硅蜡，具有以下结构：

其中，10≤a≤60、5≤b≤10、5≤c≤10、18≤d≤26、15≤e≤25；R为含有一个或多个N原子的多乙烯多胺或者是含有N原子的水溶性氨基酸或者是含有N原子带有磺酸基的基团。

2.根据权利要求1所述长链烷基聚醚改性硅蜡，其特征在于：R为含有一个或多个N原子的多乙烯多胺基团，包括但不限于乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺。

3.根据权利要求1所述长链烷基聚醚改性硅蜡，其特征在于：R为亲水性的氨基酸，包括但不限于甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸和半胱氨酸。

4.根据权利要求1所述长链烷基聚醚改性硅蜡，其特征在于：R为含有一个或多个N原子的带有磺酸基的基团，包括但不限于氨基苯磺酸、氨基磺酸。