CN113272412B - 硅酮组合物及其在洗涤剂组合物中作为添加剂以增强起泡性和清洁效果的应用 - Google Patents
硅酮组合物及其在洗涤剂组合物中作为添加剂以增强起泡性和清洁效果的应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种可起泡硅酮组合物,其可容易地与具有减少的活性成分的粉末或液体洗涤剂组合物整合或混合,所述组合物具有增强的或类似的洗涤效果,即起泡和去污特性,并且在洗涤周期期间对洗涤剂的去污力和优选的起泡性没有负面影响。所述可起泡硅酮组合物包含硅酮组合物,所述硅酮组合物包含硅氧烷,所述硅氧烷包含具有19至30个氧化烯基的聚氧化烯基,前提是所述硅氧烷每分子包含至少一个氧化烯基。
Description
发明领域
本发明涉及一种可起泡硅酮组合物,其可容易地与具有减少的活性成分的粉末或液体洗涤剂组合物整合或混合,所述组合物具有增强的或类似的洗涤效果,即稳定起泡、去污特性,并且在洗涤周期期间对洗涤剂的去污力和优选的起泡性没有负面影响。
在当今世界,有大量的洗涤剂用于全世界数百万家庭以及不同行业。这些洗涤剂使用高活性洗涤剂用于良好的起泡和清洁。阴离子表面活性剂是洗涤剂中的主要组分,更大量的阴离子表面活性剂通过漂洗水进入了水体系。水体系中更大量的具有阴离子表面活性剂的洗涤剂会破坏平衡并对水生生物产生不利条件。这样进入水体将污染水,并对水生生物产生不利影响。
这些洗涤剂主要包含阴离子表面活性剂作为活性成分,其中阴离子表面活性剂基团主要包括但不限于磺酸盐及其衍生物、醇硫酸盐、烷基苯磺酸盐、磷酸酯和羧酸盐。这样的表面活性剂需要大量的水漂洗以去除表面活性剂,这导致大量的净水浪费。而且,这样的阴离子表面活性剂在性质上是苛刻的,并且在多次洗涤后衣服的颜色变淡。另外,洗涤剂中使用的更大量的化学品间接导致增加了碳足迹。更大量的非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂意味着更大量的来自不可再生资源的化学品。
特别地,对于手洗洗涤剂,消费者所考虑的最有效标准是,洗涤剂在提供稳定的起泡性能并最终去除污垢或提高清洁效率时被认为是良好且有效的洗涤剂。洗涤剂组合物中的活性成分负责洗涤时洗涤剂溶液中的泡沫形成或增强和清洁或去污活性。这样的活性成分以8%至30%存在于洗涤剂组合物中,并且这些活性成分是洗涤剂配制品的关键成本因素之一。
除表面活性剂外,还有其他成分,例如助洗剂(例如苏打粉、三磷酸钠、硅酸钠、沸石、柠檬酸钠)、填料(例如氯化钠、硫酸钠、陶土、白云石、方解石等)、酶、抗再沉积剂(例如羧甲基纤维素钠、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等,其用于防止在洗涤期间污垢在去除后再次沉积)、漂白剂(例如过硼酸钠、过氧化氢、氯,其用于通过氧化而有助于去除污渍)、光学增白剂、织物柔软剂、防腐剂、水溶助长剂、香料、加工助剂和泡沫调节剂(用于防止泡沫形成或泡沫塌陷,特别是用于前装式洗衣机)。
如果将活性成分减少一定百分比以减少对环境的影响或降低成本,则这样的组合物的诸如泡沫形成或增强的性能以及清洁效果也将受到影响/降低。如果必须减少或更换洗涤剂组合物中的活性成分,则必须重新设计新的洗涤剂组合物,其需要保持恒定的泡沫高度,并且需要保持泡沫密度而不在浸泡时间内消泡。
因此,如果旨在减少阴离子表面活性剂组合物,则洗涤剂的整体性能将不能令人满意。因此,需要对可持续洗涤剂行业进行颠覆性创新。需要开发这样的洗涤剂组合物,其具有减少的活性成分,具有增强的或类似的洗涤效果,即稳定的起泡和去污特性,并且在洗涤周期中对洗涤剂的去污力和优选的起泡性没有负面影响。
还需要使用尽可能少的表面活性剂,因为其对环境有害并且还导致水生毒性。使用较少的表面活性剂还有另一个好处,即减少了二氧化碳(较少温室气体)的产生并减少了石油产品的消耗。
背景技术
很少有现有技术描述不同组成的硅酮:
在PCT申请WO1998030662A1中,其涉及具有增强的清洁性能的高碱性或中等碱性的洗涤剂组合物。在此,优选的表面活性剂SILWET"L77具有下式:(CH3)3Si-O(CH3)Si(R1)O-Si(CH3)3,其中R1=-CH2CH2CH2-0-[CH2CH20]ZCH3;其中z为4至16,优选4至12,最优选7至9。这样的具有较低氧化乙烯(EO)基团(即[CH2CH20]基团)的分子不能提供期望的结果。这样的分子不能提供期望的稳定的泡沫特性,并且还观察到,在这样的组合物中,泡沫特性以及泡沫高度和稳定性不能与市场上可获得的商业洗涤剂相媲美。
在专利申请US6425959B1中,组合物包含非离子表面活性剂、硅酮表面活性剂、水溶助长剂和其他任选的功能性材料,该功能性材料包括螯合剂。含有大比例有机/无机污垢如油脂、油和其他难以去除的污垢材料的基底(如衣物)和重度污染的硬质表面很容易通过该发明的清洁剂组合物进行清洁。由于非离子表面活性剂是嵌段EOPO共聚物,因此其不能提供期望的稳定泡沫特性,而且还观察到在这样的组合物中,泡沫特性以及泡沫高度和稳定性不能与对照样品相媲美。
类似地,US2009075858在该参考文献的权利要求4中:三硅氧烷具有式(II):
(CH3)3SiO(CH3)Si(R4)OSi(CH3)3(II),其中R4═—(CH2)xO(C2H4O)y(CHCH3CH2O)zR5;其中x为1至10,其中y为1至16,并且其中z为1至12;并且其中R5为H或CH3。EO数较少,这不能给出期望的结果和性能,另外有氧化丙烯基团(PO基团)(即(CH(CH3)CH2O)),这样的基团会不利地影响起泡性、清洁性和去污性。
在专利申请US5759983中,描述了对通用液体清洁组合物和微乳液组合物的改进,其特别有效地去除油性和油腻污垢,并且包含速干剂、阴离子洗涤剂、任选地部分酯化的乙氧基化多元醇、仲醇助表面活性剂、烃成分和水。此处,权利要求中提到的嵌段硅酮共聚物不能提供期望的起泡结果,并且还提到了三硅氧烷,其中EO基团限制为5至18,并且该范围不能用作洗涤剂组合物中最佳的泡沫促进或起泡。
在申请WO2010010475中,其描述了起泡醇组合物,并且众所周知的是,醇充当消泡剂,并且在该组合物中,低级EO硅酮在组合物中充当抛射剂。在实施例1中,进行泡沫高度筛选,其为具有硅酮表面活性剂的乙醇溶液。如该申请中所述,直链PEG-8聚二甲基硅氧烷和PEG-10聚二甲基硅氧烷显示出最佳的泡沫高度,即>23mm,而PEG/PPG-25/25聚二甲基硅氧烷侧基显示的泡沫高度为8mm。该专利申请是完全不同的组合物和不同的分子,并且结果是不同的。这样的PEG-8聚二甲基硅氧烷和PEG-10聚二甲基硅氧烷没有显示出合适的泡沫高度和稳定的泡沫,并且没有提供合适的清洁性能。
在申请WO2007044552中,提到了耐水解的有机改性的二硅氧烷表面活性剂,这是二硅氧烷类型的分子,另外EO基团是末端中较少的单元,并且这样的较少EO基团不能提供最佳和稳定的起泡组合物。此外,该参考文献的目的是在宽的pH范围内耐水解,并且没有公开当前的目的。
参考文献US6232272、EP1127939A1、US20060189508A1、US20090084402A1公开了具有较低数目的EO基团的有机硅表面活性剂。这种较低EO基团分子用作铺展助剂,并且主要用于农业应用。
在WO13126696中,使用的硅烷表面活性剂在结构上不同。抗微生物醇组合物的醇的量为至少约40重量%,该组合物不能提供期望的起泡性,因为众所周知醇充当消泡剂。
在参考文献WO2013075977中,该组合物充当佐剂,并且在该申请中,佐剂可被描述为本身具有可忽略的或甚至没有的杀虫活性并且其改善了农药对靶标的生物学性能的组合物。佐剂组合物中使用的三硅氧烷具有较少的EO单元,并且这样的分子无法提供期望的起泡性和泡沫稳定性,酯与三硅氧烷的重量比不同,并且酯处于比三硅氧烷更高的百分比,并且这样的重量比没有提供期望的结果。
在专利申请参考文献US2010081596中,配制品属于用于清洁硬表面、特别是餐具的清洁剂领域,其有助于干燥和排水性能的显著改善。该组合物不能产生期望的起泡效果。另外,该化合物在结构上也不同,因为其为多臂硅烷基聚烷氧基化物(六臂三乙氧基硅烷基封端的聚烷氧基化物)。
US6525015B2中,在此分子具有优选的硅酮表面活性剂,并且优选的硅酮表面活性剂具有下式:(CH3)3SiO(CH3)Si(R1)OSi(CH3)3,其中,R1为-CH2CH2CH2O(CH2CH2O)zCH3,并且其中z为4至16,优选4至12,最优选7至9。这样的具有较低氧化乙烯(EO)基团(即[CH2CH20]基团)的分子不能提供期望的结果。这样的分子不能提供期望的稳定的泡沫特性,并且还观察到,在这样的组合物中,泡沫特性以及泡沫高度和稳定性不能与市场上可获得的商业洗涤剂相媲美。非离子非EO表面活性剂是烷基多糖苷,并且重量比不同,并且这样的组合物不能提供最佳的起泡效果。
WO2017010473描述了用于硬表面的清洁组合物;其没有提及起泡活性。
因此,尽管存在可用于从沾污的/坚硬的表面上去除污渍并增强清洁性能的解决方案,但是没有描述能减少洗涤剂组合物中的活性成分并保持类似的去污性能,同时具有相同或增强的泡沫形成或增强性能及保持或增强清洁效果的解决方案。
发明内容
在文献中,提到具有10至15个氧化烯基的聚氧化烯三硅氧烷与其他添加剂一起用于硬表面清洁组合物中,这提供了更好的硬表面清洁性能。我们已经在实验室中尝试使用高级和低级聚氧化烯三硅氧烷,以查明这种公开的组合物是否可以满足洗涤剂所需的起泡性能。但是,对于在三硅氧烷中具有10至15个氧化烯基的组合物的期望的起泡性能,这样的实验并没有给出良好的结果。我们还在实验室中尝试使用高级聚氧化烯硅氧烷,并且令人惊讶地观察到具有19至30个氧化烯基的聚氧化烯硅氧烷具有更高的起泡效果-得到了期望的效果。用与硅氧烷连接的平均24个聚氧化烯基观察到最佳的起泡特性。
具有平均24个氧化烯基的特定聚氧化烯-硅氧烷具有非常好的起泡和泡沫增强性能,包括更好的清洁效果和改善的滑爽手感。
为了进一步研究这种具有24个氧化烯基的特定聚氧化烯-硅氧烷是否可以代替洗涤剂中的活性表面活性剂,我们惊讶地发现,如果我们将洗涤剂中的活性成分(即直链烷基苯磺酸)降低多至40%,并使用少至1重量%的起泡硅酮组合物,该起泡硅酮组合物包含负载在填料材料(约85重量%)上的这种具有平均24个氧化烯的硅氧烷(约15重量%),并且减少的体积由普通苏打粉或硫酸钠或混合物或对洗涤剂组合物没有任何负面影响的任何其他填料补足,则起泡性能大幅改善,并且等于或有时优于初始洗涤剂组合物(即,活性表面活性剂未减少的洗涤剂)。另外,相对于市场上可获得的洗涤剂组合物,清洁或洗涤后的手感性能保持相似或改善数倍。
发明目的
因此,本发明的一个目的是提供一种可起泡硅酮组合物,其可容易地与具有减少的活性成分的粉末或液体洗涤剂组合物整合或混合,所述组合物具有增强的或类似的洗涤效果,即起泡和清洁或污物/污垢去除特性,并且在洗涤周期中对洗涤剂的去污力和优选的起泡性没有负面影响。
本发明的另一个目的是旨在选择性地提供包含硅酮流体和载体填料的可起泡组合物,其可以用在具有最小剂量的洗涤剂配方的洗涤剂组合物中,以有效洗涤并避免使用高表面活性剂洗涤剂组合物。
另一个目的是适应由于产品的粉末混合物种类而引起的产品变化,其中可能存在不同的浓度,但是即使发生这样的变化,产品的性能也保持恒定并且不会变化。
具体实施方式
令人惊讶地发现了当前的硅酮组合物的用途,该组合物是包含硅酮组合物的可起泡硅酮组合物,所述硅酮组合物包含由以下通式表示的包含聚氧化烯基的硅氧烷:
(R1 3-aYaSiO1/2)j(R3 2-bYbSiO2/2)k(R2 2SiO2/2)p, (I)
其中,R1相同或不同,并且选自1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或包含官能团的1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或其混合物,
Y为具有19至30个氧化烯基的聚氧化烯基,
R2和R3相同或不同,并且选自1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或包含官能团的1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,
其中,a为0、1或2,b为1或2,p为0至20,优选0、1、2或3,j、k彼此独立并且为0或为1至50的整数,其中j或k或两者为至少1,其中,如果a为0,则p为0、1、2或3,并且如果a为1或2,则p为0或为1至50的整数,前提是所述硅氧烷每分子包含至少一个Y基团。
在一个实施方案中,当k为至少1且b为1或2,a为0且j为2时,则p为0、1、2或3。
在一个实施方案中,当a为1,j为2并且k为0时,则p为1至30的整数。在另一个实施方案中,当a为1,j为2并且k是0时,p为0。
这种可起泡硅酮组合物混合在减少活性物的洗涤剂组合物中时,在减少洗涤剂组合物的活性物含量之后,给出了合适的期望泡沫高度。该泡沫在达到期望高度后还稳定较长时间,并提供更好的清洁效果。
优选地,R2和R3相同或不同,并且为C1至C20烷基。烷基R的实例是甲基、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、新戊基和叔戊基、己基(例如正己基)、庚基(例如正庚基)、辛基(例如正辛基和异辛基,例如2,2,4-三甲基戊基)、壬基(例如正壬基)、癸基(例如正癸基)、十二烷基(例如正十二烷基)和十八烷基(例如正十八烷基)。对于R1、R2和R3,优选的基团是烷基。优选地,R2、R3是甲基。
在一个实施方案中,Y为式–R5(OR4)gOR’的具有19至30个氧化烯基的聚氧化烯基,其中R4相同或不同并且为C1至C10亚烷基,优选为C2亚烷基,R5相同或不同并且为C1至C10亚烷基,R’相同或不同并且为氢原子或C1至C6烷基,优选为氢原子,且g为19至30。
可起泡硅酮组合物可被称为不同于硅酮组合物,因为可起泡硅酮组合物可包含任选的添加剂,该添加剂改善硅酮组合物的起泡性并且选自但不限于脂肪酸的烷基酯。
在可起泡硅酮组合物中,硅氧烷与添加剂的重量比为每一份添加剂按重量计1份至约10份的硅氧烷(在硅酮组合物中),即硅酮:添加剂的比率为1:1至10:1。
根据本发明的一个基本方面,提供了一种用于基于流体和基于粉末的洗涤剂配制品中的可起泡硅酮组合物,其中可起泡硅酮组合物中包含聚氧化烯基的硅氧烷由下式表示:
YaR1 3-aSiO(R2 2SiO)p(YR3SiO)mSiR1 3-aYa (IV)
其中,R1相同或不同,并且选自1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或包含官能团的1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,烷氧基,和羟基或其混合物,
Y是下式的具有19至30个氧化烯基的聚氧化烯基
–R5(OR4)gOR’
R2和R3相同或不同,并且选自1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或包含官能团的1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,R4相同或不同并且为C1至C10亚烷基,R5相同或不同并且为C1至C10亚烷基,R’相同或不同并且为氢原子或C1至C6烷基,优选为氢原子,其中,a为0或为1至2的整数,p为0或为1至3的整数,m为0或为1至50的整数,g为19至30,前提是硅氧烷每分子包含至少一个Y基团。R4相同或不同并且为C2亚烷基。其中,如果a为0,则p为0、1、2或3,并且如果a为1或2,则p为0或为1至50的整数,前提是硅氧烷每分子包含至少一个Y基团。
在一个实施方案中,当k为至少1且b为1或2,a为0且j为2时,则p为0、1、2或3。
在一个实施方案中,当a为1,j为2并且k为0时,则p为1至30的整数。在另一个实施方案中,当a为1,j为2并且k是0时,p为0。
在一个其他实施方案中,聚氧化烯基是聚氧化乙烯基。在一个实施方案中,具有侧基聚氧化烯基的硅氧烷中硅单元的数目为3-6个Si单元,并且对于具有末端聚氧化烯基的硅氧烷中硅单元的数目为15-20个Si单元。
在一个实施方案中,固体可起泡硅酮组合物包含:
a)10%至35%的硅酮组合物,所述硅酮组合物包含:
由以下通式表示的包含聚氧化烯基的硅氧烷:
(R1 3-aYaSiO1/2)j(R3 2-bYbSiO2/2)k(R2 2SiO2/2)p, (I)
其中,R1相同或不同,并且选自1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或包含官能团的1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或其混合物,Y为具有19至30个氧化烯基的聚氧化烯基,R2和R3相同或不同,并且选自1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或包含官能团的1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,其中,a为0至2的整数,b为1至2的整数,p为0至3的整数,j、k彼此独立并且为0至50的整数,其中j或k或两者为至少1,以及b)0至10%的改善硅酮组合物的起泡性的添加剂,c)55%至90%的填料。在一个实施方案中,所述固体可以处于具有不同堆积密度的粉末、薄片、片剂、颗粒的形式。
在一个实施方案中,改善硅酮组合物的起泡性的添加剂选自但不限于脂肪酸的烷基酯。具体地,其与在末端含有聚氧化烯基(即Y基团)的硅氧烷一起改善了起泡性。脂肪酸的烷基酯选自但不限于基于C6-C22脂肪酸的脂肪酸烷基或亚烷基酯,并且在一个实施方案中具体地是脂肪酸的甲基酯。
脂肪酸烷基酯,例如植物油的甲基或乙基酯(Agnique ME 18RD-F、Agnique ME18SD-F、Agnique ME 12C-F、Agnique ME1270,均为Cognis GmbH,Germany(现在的BASF)的产品)是基于C6-C22脂肪酸的脂肪酸烷基或亚烷基酯。其他合适的可以选自直链C6-C22脂肪酸与直链或支链C6-C22脂肪醇的酯或支链C6-C13羧酸与直链或支链C6-C22-脂肪醇的酯。还合适的是直链C6-C22-脂肪酸与支链醇的酯,C18-C38烷基羟基羧酸与直链或支链C6-C22脂肪醇的酯,和/或支链脂肪酸与多元醇的酯。
填料是选自由以下组成的组的载体填料:碳酸钠、硫酸钠、硅酸铝、碳酸钾、硫酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾和沸石。
固体可起泡硅酮组合物,其中聚氧化烯基是聚氧化乙烯基。
在一个实施方案中,液体可起泡硅酮组合物包含:
a)10%至35%的硅酮组合物,所述硅酮组合物包含:
由以下通式表示的包含聚氧化烯基的硅氧烷:
(R1 3-aYaSiO1/2)j(R3 2-bYbSiO2/2)k(R2 2SiO2/2)p, (I)
其中,R1相同或不同,并且选自1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或包含官能团的1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或其混合物,
Y为具有19至30个氧化烯基的聚氧化烯基,
R2和R3相同或不同,并且选自1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或包含官能团的1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,
其中,a为0至2的整数,b为1至2的整数,p为0至3的整数,
j、k彼此独立并且为0至50的整数,其中j或k或两者为至少1,
b)0至10%的改善硅酮组合物的起泡性的添加剂,
c)55%至90%的质子溶剂。
在一个实施方案中,质子溶剂是指能够通过自身解离而产生质子的溶剂。质子溶剂的非限制性实例是水;醇,例如甲醇和乙醇;羧酸,例如乙酸;酚;和液氨,优选地质子溶剂为水。
在一个实施方案中,除了一些醇、稳定剂和香料外,液体可起泡组合物主要由约15至25重量%的直链烷基苯磺酸组成,并且在有或没有表面活性剂的情况下用水平衡。在此,如果液体可起泡硅酮组合物在室温(25℃)下不溶于水,则表面活性剂可以充当乳化剂。特别合适的表面活性剂是非离子乳化剂,包括烷基聚二醇醚、烷基化脂肪醇烷基芳基聚二醇醚、氧化乙烯/氧化丙烯(EO/PO)嵌段聚合物、脂肪酸、天然物质及其衍生物,例如卵磷脂、羊毛脂、皂苷、纤维素;纤维素烷基醚和羧烷基纤维素、饱和和不饱和的烷氧基化脂肪胺。优选的非离子乳化剂是烷基化的脂肪醇,烷基化的脂肪醇的非限制性实例是月桂醇的聚氧醚(CH3(CH2)10CH2OH)。
将蜡和半固体形式的包含聚氧化烯基的硅氧烷的粘度加热至50℃以在50℃下进行测量,并且硅酮流体的粘度在25℃下进行测量。粘度是在25℃或50℃下通过Anton Paar流变仪测量的;型号MCR101,几何单间隙缸:CC 27主轴或锥板,直径60mm,2°,剪切速率1s-1。重复测量三次。MCR流变仪系列产品按照USP(美国药典公约)912–旋转流变仪方法(USP(USPharmacopeia Convention)912–Rotational Rheometer)进行工作。
可起泡硅酮组合物可以是100%纯的或可以进一步包含一定量的副产物。可起泡硅酮组合物可进一步包含一些少量的硅材料,这可能是由于通过氢化硅烷化反应的流体制备的副产物。这样的硅酮材料是如环硅氧烷、小链聚二甲基硅氧烷或具有少于19个聚氧化烯基的聚氧化烯硅氧烷、或具有多于30个聚氧化烯基的聚氧化烯硅氧烷、烷基硅烷。这样的硅材料的量将小于可起泡硅酮组合物的5%。
在用于硅酮组合物的硅氧烷的制备步骤中,在本发明方法的第二步骤中,以比第一步骤中获得的重排H-硅氧烷过量10%来使用烯丙氧基(聚氧化乙烯)(可从印度的IGL以Polymeg商标获得)。
烯丙氧基(聚氧化乙烯)或烯属不饱和聚醚优选地选自聚乙二醇烯丙基甲基醚CH2=CHCH2(OC2H4)nOH;CH2=CHCH2(OC3H6)nOH;聚亚烷基二醇烯丙基甲基醚(EO/PO无规)CH2=CHCH2O(C2H4O)l(C3H6O)kH,此处l和k为2至100、优选19至40、并且更优选19至30的整数。优选的烯属不饱和聚醚的非限制性实例是烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 25),其可从印度的IGL以Polymeg商标获得。烯属不饱和聚醚以这样的量使用:氢硅氧烷中每1mol Si键合的氢,聚醚中1至1.1mol烯属不饱和基团(C=C)。
在用于合成重排H-硅氧烷的步骤1中,所用的H-硅氧烷中H原子可以位于末端或支链或其两者(氢浓度为0.01%至99.9%)。所用的二硅氧烷过量用作重排反应的终止材料,并且可以将其他三烷基封端的硅氧烷与H-硅氧烷一起使用以获得期望摩尔数的本发明材料。使用的催化剂是PNCl2催化剂。反应温度根据原材料和所需的反应条件在不同批次之间变化。反应的通常温度为10℃至300℃,优选80℃至150℃。某些反应可能会放热,并且需要进行必要的监测和控制才能控制在反应温度范围内。反应时间也可能根据反应物的类型而变化,在一个实施方案中,反应时间可以为1小时至24小时,反应时间通常为1小时至10小时。反应过程可以进一步具有任选的蒸馏步骤,如果存在的话,该步骤可以在氢化硅烷化反应的步骤2之后或之前。可通过使用碱性材料(例如优选但不限于苏打粉)来中和用于重排过程中的催化剂,以终止进一步的重排反应。产率是75至99%的重排产物重排H-硅氧烷。
在一个实施方案中,本发明提供了一种用于制备重排H-硅氧烷的方法,其包括:
(i)在第一步骤中,在催化剂的存在下在10℃至300℃、优选80℃至150℃的温度下使氢硅氧烷与二硅氧烷反应以获得重排H-硅氧烷,
所述氢硅氧烷具有下式
HR*2SiO(R2SiO)uSiR*2H或R*3SiO(RHSiO)uSiR*3或HR*2SiO(RHSiO)uSiR*2H
其中R*为R或R6,
R相同或不同并且为单价C1至C20烃基,
R6相同或不同并且为C1至C6烷氧基或羟基,
u为1至500的整数,
所述二硅氧烷具有下式:
R3SiOSiR3
在一个实施方案中,二硅氧烷以比氢硅氧烷摩尔过量10-40%使用,
所述重排H-硅氧烷具有下式:
(R3-aHaSiO1/2)j(R2-bHbSiO2/2)k(R2SiO2/2)p
ii)在第二步骤中,在包含铂或其化合物或配合物的催化剂的存在下使烯属不饱和聚醚或其混合物与式CH2=CH-R9-(OR4)gOR’的重排H-硅氧烷反应以及在一个实施方案中与CH2=CH-R9-(OR4)g1OR’混合,
其中R9为C1至C8亚烷基,R4相同或不同并且为C1至C10亚烷基,优选C2亚烷基,R5相同或不同并且为C1至C10亚烷基,R’相同或不同并且为氢原子或C1至C6烷基,优选氢原子,并且g为19至30,且g1为1至18,
以形成下式的包含聚氧化烯基的硅氧烷
(R3-aYaSiO1/2)j(R2-bYbSiO2/2)k(R2SiO2/2)p,
其中,Y为–R5-(OR4)gOR’,或–R5-(OR4)gOR’和–R5-(OR4)g1OR’的混合物,其中在包含聚氧化烯的硅氧烷分子中,g平均为19至30。
本发明的包含聚氧化烯基的硅氧烷的发明结构选自但不限于以下结构:
R、R1、R2、R3、R4、R5、R’在之前定义,
其中,p为0或为1至3的整数,
m’为1至50的整数,并且优选地g的平均值为19至30,
并且p1为0或为1至50、优选1至30、更优选1至20的整数,
前提是硅氧烷每分子包含至少一个Y基团。
在合成的第二步骤(步骤2)中,通过使用步骤1的重排H-硅氧烷或市场上可获得的具有所需规格(例如H含量、粘度、折射率和闪点)的H-硅氧烷来合成聚氧化烯硅酮。反应温度根据原材料和所需的反应条件而在不同批次之间变化。反应的通常温度为10℃至300℃,优选80℃至150℃。反应器配备有控制的搅拌和加热,并具有在真空或氮气覆盖或压力下进行反应的设施,以及另外在回流的条件下进行反应或汽提出挥发物的设施。
在本发明方法的第二步骤中,更优选地,以氢硅氧烷中每1mol Si键合的氢,0.9至1.3mol的H含量(Si-H)的量使用(烯属不饱和)烯丙氧基(聚氧化乙烯)化合物,并且更优选地,以氢硅氧烷中每1mol Si键合的氢,1.0至1.15mol的量使用不饱和烷氧基化合物。在一个非限制性实施方案中,烯丙氧基(聚氧化乙烯)化合物与氢硅氧烷中的Si键合的氢在第二步骤中同时反应或逐步地反应,并且还混合在一起或者以预定的速率或在预定间隔以预定的量分别添加。
步骤2步骤中用于氢化硅烷化反应的催化剂优选包含来自铂系金属组的金属,或来自铂系金属组的化合物或配合物。这样的催化剂的实例是:金属的和细分的铂,其可以存在于负载物(例如二氧化硅、氧化铝或活性炭)上,铂的化合物或配合物,例如卤化铂,例如PtCl4、H2PtCl6*6H2O、Na2PtCl4*4H2O、铂-烯烃配合物、铂-醇配合物、铂-醇盐配合物、铂-醚配合物、铂-醛配合物、铂-酮配合物(包括H2PtCl6*6H2O与环己酮的反应产物)、铂-乙烯基硅氧烷配合物(例如有或没有可检测的无机键合卤素的铂-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基-二硅氧烷配合物)、双(γ-甲基吡啶)二氯化铂、三亚甲基二吡啶二氯化铂、二环戊二烯二氯化铂、二甲基亚砜乙烯二氯化铂(II)(dimethylsulfoxideethyleneplatinum(II)dichloride)、环辛二烯-二氯化铂、降冰片二烯-二氯化铂、γ-甲基吡啶-二氯化铂、环戊二烯-二氯化铂,以及四氯化铂与烯烃和伯胺或仲胺或伯胺和仲胺的反应产物,例如四氯化铂在1-辛烯溶液中与仲丁胺的反应产物,或铵-铂配合物。
优选地,该反应在70至110℃,更优选80至100℃下,在优选按重量计500至5000ppm的范围内的催化剂(优选六氯铂酸)的存在下进行。该反应优选在不存在氧气的情况下,即在氮气中在N2气氛下进行。
有效的洗涤剂组合物包含阴离子表面活性剂,特别是烷基苯磺酸盐和烷基硫酸盐表面活性剂。还发现对于织物的外观和清洁来说,衣物洗涤剂包含足以改善这样的织物的外观和清洁的量的酶是有益的,特别是在多次清洁周期之后,但是阴离子表面活性剂对于清洁是重要的,并且是在洗涤时产生大量泡沫的廉价来源。为了改善衣物洗涤剂配制品的洗涤剂效果,经常使用其他化学品,例如复合磷酸盐、非离子表面活性剂、细皂条(soapnoodles)、不同的无机盐和其他用于优化洗涤效果的添加剂。
在洗涤剂粉末中,主要的起泡组分是阴离子表面活性剂。根据本发明,当衣物洗涤剂粉末含有阴离子表面活性剂时,由于阴离子表面活性剂而产生大量泡沫。在预洗期间或后洗过程中,洗涤剂的起泡性质不会改变。但是,当我们减少阴离子洗涤剂的量时,则起泡和最终清洁效果会降低。
在漂洗周期中,在挤压织物后残留的洗涤剂会从织物转移到新鲜水中。因此,漂洗液体的泡沫密度由于较少量的洗涤剂(即液体中存在的阴离子表面活性剂)而显著降低,并且因此,结果是,由于阴离子表面活性剂的浓度非常低,因此失去了其起泡性并且因此,漂洗水中泡沫被大量消除。特别是,在进行手洗的情况下,经过4次漂洗后没有观察到泡沫。
下面结合以下非限制性实施例详细解释本发明的细节、其性质和目的。
实施例
(A)硅酮聚合物的合成实施例
实施例1a)25-聚氧化烯-硅氧烷的制备(根据本发明):
步骤1–H-硅氧烷的合成:将1500g的Wacker H-硅氧烷(氢浓度为1.6%,即24摩尔H)、4192g的二硅氧烷(WackerDM 0 65)(25.88摩尔)和200ppm的PNCl2催化剂装入SS反应器中,设定温度为105℃,温度过冲至110-115℃,设定温度为108-110℃。继续反应4小时,然后开始以5℃的温度增量升至180℃进行蒸馏(对于10lt反应器时间为2h以进行完全蒸馏,以获得重排H-硅氧烷。产率为75%至80%的重排产物重排H-硅氧烷。
步骤2–聚氧化烯硅酮的合成:1800g的重排H-硅氧烷(6.081摩尔)(来自步骤1),并在反应器中将温度升至100-102℃。该反应器配备有控制的搅拌和加热,并具有在真空或氮气覆盖或压力下进行反应的设施,以及另外在回流的条件下进行反应或汽提出挥发物的设施。在此温度下,添加环氧环己烷和Pt催化剂(异丙醇中的0.5%六氯铂酸),并逐滴缓慢滴加7659g烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 25)(6.081摩尔的10%过量)(其是可从印度的IGL以Polymeg商标获得的),这些材料为两相,并继续反应,直到所有的烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 25)分子发生反应。1-2分钟后开始放热(最大10℃),60分钟后材料变澄清,再继续进行60分钟。检查IR光谱以通过未反应的H浓度确定转化率。在100℃下应用0.2-0.5kg/cm2 N2吹扫1小时。冷却反应混合物,获得蜡状材料。该材料在50℃下的粘度为150mPa。
实施例1b)平均24-聚氧化烯-硅氧烷的制备(根据本发明):
步骤1–H-硅氧烷的合成:将1500g的Wacker H-硅氧烷(氢浓度为1.6%,即24摩尔H)、4192g的二硅氧烷(WackerDM 0 65)(25.88摩尔)和200ppm的PNCl2催化剂装入SS反应器中,设定温度为105℃,温度过冲至110-115℃,设定温度为108-110℃。继续反应4小时,然后开始以5℃的温度增量升至180℃进行蒸馏(对于10lt反应器时间为2h以进行完全蒸馏,以获得重排H-硅氧烷,然后将催化剂用苏打粉中和。产率为75%至80%的重排产物重排H-硅氧烷。
步骤2–聚氧化烯硅酮的合成:1800g的重排H-硅氧烷(6.081摩尔)(来自步骤1),并在反应器中将温度升至100-102℃。该反应器配备有控制的搅拌和加热,并具有在真空或氮气覆盖或压力下进行反应的设施,以及另外在回流的条件下进行反应或汽提出挥发物的设施。在此温度下,添加环氧环己烷和Pt催化剂(异丙醇中的0.5%六氯铂酸),并逐滴缓慢滴加4865g烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 27)(在40℃预热)(6.081摩尔的10%过量)和760.64g烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 12)(其是可从印度的IGL以Polymeg商标获得的),这些材料为两相,并继续反应,直到所有的烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 27)分子和烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 12)反应形成平均24-聚氧化烯-硅氧烷。1-2分钟后开始放热(最大10℃),60分钟后材料变澄清,再继续进行60分钟。检查IR光谱以通过未反应的H浓度确定转化率。在100℃下应用0.2-0.5kg/cm2 N2吹扫1小时。冷却反应混合物,获得蜡状材料。该材料在50℃下的粘度为150mPa。
实施例2)具有2个D[-OSi(CH3)2]单元的27-聚氧化烯-硅氧烷的制备(根据本发明):
步骤1–H-硅氧烷的合成:将1500g的H-硅氧烷(氢浓度为1.6%,即24摩尔H)、3332.34g的二硅氧烷(24-3.43=20.57摩尔)(WackerDM 0 65)、4116g的WackerBelsil 10(3.43摩尔,因为每个单元具有14个D单元,所以将有48摩尔D单元重排以形成具有1个Si-H和2个D单元的硅氧烷链)和200ppm的PNCl2催化剂装入SS反应器中,设定温度为105℃,温度过冲至110-115℃,设定温度为108-110℃。继续反应4小时,然后开始以5℃的温度增量升至180℃进行蒸馏(对于10lt反应器时间为2h以进行完全蒸馏,以获得重排H-硅氧烷。产率为75%至80%的重排产物重排H-硅氧烷。
步骤2–聚氧化烯硅酮的合成:2250g的具有2个D单元的重排H-硅氧烷(6.081摩尔)(来自步骤1),并在反应器中将温度升至100-102℃。该反应器配备有控制的搅拌和加热,并具有在真空或氮气覆盖或压力下进行反应的设施,以及另外在回流的条件下进行反应或汽提出挥发物的设施。在此温度下,添加环氧环己烷和Pt催化剂(异丙醇中的0.5%六氯铂酸),并逐滴缓慢滴加8247g烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 27)(6.081摩尔的10%过量)(其是可从印度的IGL以Polymeg商标获得的),这些材料为两相,并继续反应,直到所有的烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 27)分子发生反应。1-2分钟后开始放热(最大10℃),60分钟后材料变澄清,再继续进行60分钟。检查IR光谱以通过未反应的H浓度确定转化率。在100℃下应用0.2-0.5kg/cm2 N2吹扫1小时。冷却反应混合物,获得蜡状材料。该材料在50℃下的粘度为165mPa。
实施例3)19-聚氧化烯-硅氧烷的制备(根据本发明):
步骤1–H-硅氧烷的合成:将1500g的Wacker H-硅氧烷(氢浓度为1.6%,即24摩尔H)、4192g的二硅氧烷(WackerDM 0 65)(25.88摩尔)和200ppm的PNCl2催化剂装入SS反应器中,设定温度为105℃,温度过冲至110-115℃,设定温度为108-110℃。继续反应4小时,然后开始以5℃的温度增量升至180℃进行蒸馏(对于10lt反应器时间为2h以进行完全蒸馏,以获得重排H-硅氧烷。产率为75%至80%的重排产物重排H-硅氧烷。
步骤2–聚氧化烯硅酮的合成:1800g的重排H-硅氧烷(6.081摩尔)(来自步骤1),并在反应器中将温度升至100-102℃。该反应器配备有控制的搅拌和加热,并具有在真空或氮气覆盖或压力下进行反应的设施,以及另外在回流的条件下进行反应或汽提出挥发物的设施。在此温度下,添加环氧环己烷和Pt催化剂(异丙醇中的0.5%六氯铂酸),并逐滴缓慢滴加5819.5g烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 19)(6.081摩尔的10%过量)(其是可从印度的IGL以Polymeg商标获得的),这些材料为两相,并继续反应,直到所有的烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 19)分子发生反应。1-2分钟后开始放热(最大10℃),60分钟后材料变澄清,再继续进行60分钟。检查IR光谱以通过未反应的H浓度确定转化率。在100℃下应用0.2-0.5kg/cm2 N2吹扫1小时。冷却反应混合物,获得半固体状材料。该材料在50℃下的粘度为90mPa.s。
实施例4)具有3个D单元[-OSi(CH3)3]的30-聚氧化烯-硅氧烷的制备(根据本发明):
步骤1–H-硅氧烷的合成:将1500g的H-硅氧烷(氢浓度为1.6%,即24摩尔H)、3332.34g的二硅氧烷(24-3.43=20.57摩尔)(WackerDM 0 65)、6171g的WackerBelsil 10(5.143摩尔,因为每个单元具有14个D单元,所以将有72摩尔D单元重排以形成具有1个Si-H和3个D单元的硅氧烷链)和200ppm的PNCl2催化剂装入SS反应器中,设定温度为105℃,温度过冲至110-115℃,设定温度为108-110℃。继续反应4小时,然后开始以5℃的温度增量升至180℃进行蒸馏(对于10lt反应器时间为2h以进行完全蒸馏,以获得重排H-硅氧烷。产率为75%至80%的重排产物重排H-硅氧烷。
步骤2–聚氧化烯硅酮的合成:2699g的具有3个D单元的重排H-硅氧烷(6.081摩尔)(来自步骤1),并在反应器中将温度升至100-102℃。该反应器配备有控制的搅拌和加热,并具有在真空或氮气覆盖或压力下进行反应的设施,以及另外在回流的条件下进行反应或汽提出挥发物的设施。在此温度下,添加环氧环己烷和Pt催化剂(异丙醇中的0.5%六氯铂酸),并逐滴缓慢滴加8233.67g烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 30)(6.081摩尔的10%过量)(其是可从印度的IGL以Polymeg商标获得的),这些材料为两相,并继续反应,直到所有的烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 30)分子发生反应。1-2分钟后开始放热(最大10℃),60分钟后材料变澄清,再继续进行60分钟。检查IR光谱以通过未反应的H浓度确定转化率。在100℃下应用0.2-0.5kg/cm2 N2吹扫1小时。冷却反应混合物,获得蜡状材料。该材料在50℃下的粘度为150mPa.s。
实施例5a)在末端具有两个25聚氧化烯的四甲基二硅氧烷的制备(根据本发明):
步骤2–聚氧化烯硅酮的合成:将160.8的四甲基-二硅氧烷(即2.4摩尔的H)装入反应器中,并在反应器中将温度升至100-102℃。该反应器配备有控制的搅拌和加热,并具有在真空或氮气覆盖或压力下进行反应的设施,以及另外在回流的条件下进行反应或汽提出挥发物的设施。在此温度下,添加环氧环己烷和Pt催化剂(异丙醇中的0.5%六氯铂酸),并逐滴缓慢滴加2993g烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 25)(2.4摩尔的10%过量)(其是可从印度的IGL以Polymeg商标获得的),这些材料为两相,并继续反应,直到所有的烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 25)分子发生反应。1-2分钟后开始放热(最大10℃),60分钟后材料变澄清,再继续进行60分钟。检查IR光谱以通过未反应的H浓度确定转化率。在100℃下应用0.2-0.5kg/cm2 N2吹扫1小时。冷却反应混合物,获得蜡状材料。该材料在50℃下的粘度为190mPa.s。
实施例5b)具有15个D单元[-OSi(CH3)3]并且在末端具有两个25聚氧化烯的硅氧烷的制备(根据本发明):
步骤2–聚氧化烯硅酮的合成:将1250g的H末端的具有15D的硅氧烷(可从WackerChemie获得的Wacker H-polymer 15)(0.17%的H,即2.125摩尔的H)装入反应器中,并在反应器中将温度升至100-102℃。该反应器配备有控制的搅拌和加热,并具有在真空或氮气覆盖或压力下进行反应的设施,以及另外在回流的条件下进行反应或汽提出挥发物的设施。在此温度下,添加环氧环己烷和Pt催化剂(异丙醇中的0.5%六氯铂酸),并逐滴缓慢滴加3024g烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 25)(2.3375摩尔的10%过量)(其是可从印度的IGL以Polymeg商标获得的),这些材料为两相,并继续反应,直到所有的烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 25)分子发生反应。1-2分钟后开始放热(最大10℃),60分钟后材料变澄清,再继续进行60分钟。检查IR光谱以通过未反应的H浓度确定转化率。在100℃下应用0.2-0.5kg/cm2 N2吹扫1小时。冷却反应混合物,获得蜡状材料。该材料在50℃下的粘度为190mPa.s。
实施例6)12-聚氧化烯-硅氧烷的制备(比较例):
步骤1–H-硅氧烷的合成:将1500g的Wacker H-硅氧烷(氢浓度为1.6%,即24摩尔H)、4192g的二硅氧烷(WackerDM 0 65)(25.88摩尔)和200ppm的PNCl2催化剂装入SS反应器中,设定温度为105℃,温度过冲至110-115℃,设定温度为108-110℃。继续反应4小时,然后开始以5℃的温度增量升至180℃进行蒸馏(对于10lt反应器时间为2h以进行完全蒸馏,以获得重排H-硅氧烷。产率为75%至80%的重排产物重排H-硅氧烷。
步骤2–聚氧化烯硅酮的合成:1800g的重排H-硅氧烷(6.081摩尔)(来自步骤1),并在反应器中将温度升至100-102℃。该反应器配备有控制的搅拌和加热,并具有在真空或氮气覆盖或压力下进行反应的设施,以及另外在回流的条件下进行反应或汽提出挥发物的设施。在此温度下,添加环氧环己烷和Pt催化剂(异丙醇中的0.5%六氯铂酸),并逐滴缓慢滴加3759.3g烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 12)(6.081摩尔的10%过量)(其是可从印度的IGL以Polymeg商标获得的),这些材料为两相,并继续反应,直到所有的烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 12)分子发生反应。1-2分钟后开始放热(最大10℃),60分钟后材料变澄清,再继续进行60分钟。检查IR光谱以通过未反应的H浓度确定转化率。在100℃下应用0.2-0.5kg/cm2 N2吹扫1小时。冷却反应混合物,获得蜡状材料。该材料在25℃下的粘度为130mPa.s。
实施例7)18-聚氧化烯-硅氧烷的制备(比较例):
步骤1–H-硅氧烷的合成:将1500g的Wacker H-硅氧烷(氢浓度为1.6%,即24摩尔H)、4192g的二硅氧烷(WackerDM 0 65)(25.88摩尔)和200ppm的PNCl2催化剂装入SS反应器中,设定温度为105℃,温度过冲至110-115℃,设定温度为108-110℃。继续反应4小时,然后开始以5℃的温度增量升至180℃进行蒸馏(对于10lt反应器时间为2h以进行完全蒸馏,以获得重排H-硅氧烷。产率为75%至80%的重排产物重排H-硅氧烷。
步骤2–聚氧化烯硅酮的合成:1800g的重排H-硅氧烷(6.081摩尔)(来自步骤1),并在反应器中将温度升至100-102℃。该反应器配备有控制的搅拌和加热,并具有在真空或氮气覆盖或压力下进行反应的设施,以及另外在回流的条件下进行反应或汽提出挥发物的设施。在此温度下,添加环氧环己烷和Pt催化剂(异丙醇中的0.5%六氯铂酸),并逐滴缓慢滴加5525.2g烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 18)(6.081摩尔的10%过量)(其是可从印度的IGL以Polymeg商标获得的),这些材料为两相,并继续反应,直到所有的烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 18)分子发生反应。1-2分钟后开始放热(最大10℃),60分钟后材料变澄清,再继续进行60分钟。检查IR光谱以通过未反应的H浓度确定转化率。在100℃下应用0.2-0.5kg/cm2 N2吹扫1小时。冷却反应混合物,获得半固体状材料。该材料在50℃下的粘度为80mPa.s。
实施例8)具有20个D单元[-OSi(CH3)3]的25-聚氧化烯-硅氧烷的制备(比较例):
步骤1–H-硅氧烷的合成:将150g的H-硅氧烷(氢浓度为1.6%,即2.4摩尔H)、333.2g的二硅氧烷(2.06摩尔)(WackerDM 0 65)、4116g的Wacker Belsil 10(3.43摩尔的具有14个D单元和2个末端三甲基硅烷氧基末端单元的PDMS)和200ppm的PNCl2催化剂装入SS反应器中,设定温度为105℃,温度过冲至110-115℃,设定温度为108-110℃。继续反应4小时,然后开始以5℃的温度增量升至180℃进行蒸馏(对于10lt反应器时间为2h以进行完全蒸馏,以获得具有1个Si-H单元和20个D单元的重排H-硅氧烷。产率为75%至80%的重排产物重排H-硅氧烷。
步骤2–聚氧化烯硅酮的合成:1702g的具有20个D单元的重排H-硅氧烷(1摩尔)(来自步骤1),并在反应器中将温度升至100-102℃。该反应器配备有控制的搅拌和加热,并具有在真空或氮气覆盖或压力下进行反应的设施,以及另外在回流的条件下进行反应或汽提出挥发物的设施。在此温度下,添加环氧环己烷和Pt催化剂(异丙醇中的0.5%六氯铂酸),并逐滴缓慢滴加1247g烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 25)(1摩尔的10%过量)(其是可从印度的IGL以Polymeg商标获得的),这些材料为两相,并继续反应,直到所有的烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 25)分子发生反应。1-2分钟后开始放热(最大10℃),60分钟后材料变澄清,再继续进行60分钟。检查IR光谱以通过未反应的H浓度确定转化率。在100℃下应用0.2-0.5kg/cm2 N2吹扫1小时。冷却反应混合物,获得半固体状材料。该材料在25℃下的粘度为250mPa.s。
实施例9)31-聚氧化烯-硅氧烷的制备(比较例):
步骤1–H-硅氧烷的合成:将1500g的Wacker H-硅氧烷(氢浓度为1.6%,即24摩尔H)、4192g的二硅氧烷(Wacker DM 0 65)(25.88摩尔)和200ppm的PNCl2催化剂装入SS反应器中,设定温度为105℃,温度过冲至110-115℃,设定温度为108-110℃。继续反应4小时,然后开始以5℃的温度增量升至180℃进行蒸馏(对于10lt反应器时间为2h以进行完全蒸馏,以获得重排H-硅氧烷。产率为75%至80%的重排产物重排H-硅氧烷。
步骤2–聚氧化烯硅酮的合成:1800g的重排H-硅氧烷(6.081摩尔)(来自步骤1),并在反应器中将温度升至100-102℃。该反应器配备有控制的搅拌和加热,并具有在真空或氮气覆盖或压力下进行反应的设施,以及另外在回流的条件下进行反应或汽提出挥发物的设施。在此温度下,添加环氧环己烷和Pt催化剂(异丙醇中的0.5%六氯铂酸),并逐滴缓慢滴加9351.4g烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 31)(6.081摩尔的10%过量)(其是可从印度的IGL以Polymeg商标获得的),这些材料为两相,并继续反应,直到所有的烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 31)分子发生反应。1-2分钟后开始放热(最大10℃),60分钟后材料变澄清,再继续进行60分钟。检查IR光谱以通过未反应的H浓度确定转化率。在100℃下应用0.2-0.5kg/cm2 N2吹扫1小时。冷却反应混合物,获得蜡状材料。该材料在50℃下的粘度为180mPa.s。
实施例10)40-聚氧化烯-硅氧烷的制备(比较例):
步骤1–H-硅氧烷的合成:将1500g的Wacker H-硅氧烷(氢浓度为1.6%,即24摩尔H)、4192g的二硅氧烷(WackerDM 0 65)(25.88摩尔)和200ppm的PNCl2催化剂装入SS反应器中,设定温度为105℃,温度过冲至110-115℃,设定温度为108-110℃。继续反应4小时,然后开始以5℃的温度增量升至180℃进行蒸馏(对于10lt反应器时间为2h以进行完全蒸馏,以获得重排H-硅氧烷。产率为75%至80%的重排产物重排H-硅氧烷。
步骤2–聚氧化烯硅酮的合成:1800g的重排H-硅氧烷(6.081摩尔)(来自步骤1),并在反应器中将温度升至100-102℃。该反应器配备有控制的搅拌和加热,并具有在真空或氮气覆盖或压力下进行反应的设施,以及另外在回流的条件下进行反应或汽提出挥发物的设施。在此温度下,添加环氧环己烷和Pt催化剂(异丙醇中的0.5%六氯铂酸),并逐滴缓慢滴加12000g烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 40)(6.081摩尔的10%过量)(其是可从印度的IGL以Polymeg商标获得的),这些材料为两相,并继续反应,直到所有的烯丙氧基(聚氧化乙烯)(EO 40)分子发生反应。1-2分钟后开始放热(最大10℃),60分钟后材料变澄清,再继续进行60分钟。检查IR光谱以通过未反应的H浓度确定转化率。在100℃下应用0.2-0.5kg/cm2 N2吹扫1小时。冷却反应混合物,获得蜡状材料。该材料在50℃下的粘度为250mPa.s。
(B)配制品实施例
固体可起泡硅酮组合物配制品的制备方法:
如表1所示,用于制备实施例的甲基酯是脂肪酸烷基酯,例如植物油的甲基酯(Agnique ME 18RD-F)。根据制备表1中所述的组合物的要求,可以将甲基酯与所提到的硅氧烷以表1中所提到的比率在容器中混合以进行实验。
所用设备:10升容积、不锈钢犁式剪切混合机,带有一侧入口高速分散工具,适于标称压力热水/冷水加热和冷却的夹套。所有轴封均用N2吹扫。在装料斗上安装了合适的除尘器,并且混合器配有标准底部出口。
向混合器中加入3.5kg平均粒度为125μm的商业级碳酸钠粉末,并且在N2吹扫下将该粉末搅拌并加热至130℃以干燥该粉末。将粉末干燥约一个小时后,将流体形式或如果是蜡形式则加热至35℃至50℃以形成流体的可起泡组合物[发明(硅酮可起泡组合物)或非发明](如表1中的组合物1-33中所述)在50℃的升高的温度下通过计量泵添加以确保均匀地分配到搅拌的物料中。在约3小时内完成1.5kg上述流体的添加,同时温度保持在130℃。在流体添加后继续混合另外一个小时。将粉末冷却至40℃,然后从混合器中排空以获得固体可起泡组合物。
实验的细节和用于评估的方案公开于Wacker的已公开和已授权的专利号US8481476B2中。
1)用于手洗的空白固体洗涤剂配制品:
用于手洗的洗涤剂配制品:实施例(没有可起泡组合物)
直链烷基苯磺酸盐=14.00份
三聚磷酸钠=26.40份
苏打粉=47.55份
硫酸钠=4.40份
过硼酸钠=6.85份
四乙酰基乙二胺=0.5份
香料=0.30份
2)具有发明和非发明硅酮组合物的用于手洗的固体洗涤剂配制品:
直链烷基苯磺酸盐=8.4份(14-5.6份)
三聚磷酸钠=26.40份
固体可起泡组合物[发明(固体可起泡硅酮组合物)或非发明]=1份
苏打粉=52.15份(47.55+4.6份)
硫酸钠=4.40份
过硼酸钠=6.85份
四乙酰基乙二胺=0.5份
香料=0.30份
3)用于机洗的空白洗涤剂配制品:
没有可起泡组合物(发明或非发明)的实施例
直链烷基苯磺酸盐=10.00份
肥皂=1.25份
月桂醇7EO=2.00份
三聚磷酸钠=26.40份
苏打粉=47.9份
硫酸钠=4.40份
酶蛋白酶=0.40份
过硼酸钠=6.85份
四乙酰基乙二胺=0.5份
香料=0.30份
4)具有发明的和非发明硅酮组合物的用于机洗的固体洗涤剂配制品:
直链烷基苯磺酸盐=6.00份(=10减4份)
肥皂=1.25份
月桂醇7EO=2.00份
三聚磷酸钠=26.40份
固体可起泡硅酮组合物(发明或非发明)=1份
苏打粉=50.9份(47.9+3份)
硫酸钠=4.40份
酶蛋白酶=0.40份
过硼酸钠=6.85份
四乙酰基乙二胺=0.5份
香料=0.30份
(C)性能测量
1)没有织物的情况下起泡的性能评估(手洗)
用于通过手洗评估桶中相应洗涤剂的方案如下:
a.24°fH硬水。
b.织物与液体的比率为1:10。
c.4gpl洗涤剂(gpl=克/升)。
d.进行起泡20秒
e.在20秒结束时,立即记下泡沫的高度、泡沫的类型、泡沫的稳定性。这报告为时间t=0时的初始泡沫(H0)。以5、10或20分钟(t=0)的间隔再次获取泡沫高度(H20)。
2)具有织物的起泡的性能评估(手洗)
用于通过手洗评估桶中相应洗涤剂的方案如下:
a.24°fH硬水。
b.织物与液体的比率为1:10。
c.4gpl洗涤剂(gpl=克/升)。
d.进行起泡20秒,然后将织物浸入水桶中。水量:10.6升,塑料桶:~30升容量,均匀直径34cm,高度34.5cm。
e.将洗涤周期保持15分钟或30分钟并测量泡沫高度,这报告为在时间t=0时的初始泡沫(H0)。以5、10或20分钟(t=0)的间隔再次获取泡沫高度(H20)。
f.将织物挤压至50%的增重。
g.在每种情况下,均在新鲜的24°fH硬水中以1份漂洗水比7份新鲜水的比率进行漂洗,然后5秒搅拌,然后将织物挤压至50%的增重,并测量桶中的泡沫高度。
3)性能评估(机洗)
用于在最高负荷自动机中评估洗涤剂的方案
a.24°fH硬水。
b.织物与液体的比率为1:10。
c.4gpl洗涤剂(gpl=克/升)。半自动LG 7.2Kg容量的洗衣机。
d.将洗涤周期保持15分钟或30分钟。在临排放洗涤液体之前打开洗衣机的顶盖(一旦打开顶盖,机器就会自动停止运行),并通过挤压取出织物,使得织物保留50%的洗涤液体。取出织物后,测量泡沫高度。
e.关闭顶盖,并使机器再次运行。一旦机器排出洗涤液体,就打开机器的顶盖并转移织物。关闭机器的顶盖,并立即运行机器用于漂洗周期。临排出第一漂洗液体之前,打开机器的顶盖。通过挤压取出织物,使得织物包含50%的洗涤液体。取出织物后,测量泡沫高度并记为第一次漂洗的泡沫高度。
f.再次关闭顶盖,并重复步骤“f”以用于第二、第三和第四次漂洗的泡沫高度测量。
(a)泡沫高度测量:
通过使用标准程序测量泡沫高度,在t=0分钟时获取初始泡沫高度读数,随后进行5分钟测量,以及最终t=20分钟读数。通过在泡沫边缘达到的最高平均高度处测量桶中的泡沫产量来获取读数,获取5个这样的读数并且取平均值以记录最终泡沫高度,并记录每种组合物的值并报告在表1中。
(b)泡沫稳定性测量:
以百分比计的泡沫稳定性因子(H0-H20)*100/H0由时间t=0的初始泡沫高度(H0)减去时间t=20分钟的泡沫高度(H20)的泡沫高度差(已经测量)乘以100再除以初始泡沫高度来确定。泡沫稳定性因子的值越低,泡沫越稳定,这意味着泡沫较长时间稳定并且不会沉降,因此差异减小并且泡沫稳定性因子的值减小,记录了每种组合物的值并且报告在表1中。
(c)泡沫密度的测量:
密度的测定通过比重瓶法DIN EN ISO 2811-1进行。向比重瓶填充通过使用所述的泡沫产生方法在测试中产生的泡沫。由比重瓶中泡沫的质量和比重瓶的已知容积计算密度。使用ERICHSEN Germany的金属比重瓶,容积为100cm3。使用以下公式,在测试温度25℃下测量产品的密度ρ(以克/立方厘米为单位)
ρ=(m2–m1)/Vt
其中,m1是空比重瓶的质量,以克为单位;
m2是在25℃的测试温度下填充有产品的比重瓶的质量,以克为单位;
Vt是比重瓶在测试温度下的容积,以立方厘米为单位。
测试程序:
步骤1.在装有4gpl洗涤剂的桶中,使用10.6升硬水(24°fH)通过起泡20秒来产生泡沫。硬水(24°fH)的温度应保持在25℃,使得在起泡期间的泡沫温度也应保持在25℃。保持室温至25℃,直到实验完成。
步骤2.将比重瓶冷却至25℃,然后在电天平中获取最大容量为220gm的空比重瓶的重量(m1)。向比重瓶中填充泡沫(在起泡期间产生的),直到比重瓶的顶部边缘。应以在比重瓶内部没有捕获来自外部的空气的方式在比重瓶中填充泡沫。然后将比重瓶的盖子放在容器的顶部,并擦去通过溢流孔逸出的多余泡沫。获取具有泡沫的比重瓶的重量(m2)。使用上面的公式计算泡沫密度。
3.重复实验5次,然后取平均密度,每种组合物的结果记录在表1中。
(d)清洁效率:
在洗涤和漂洗周期之后,由5人组成的小组以1至10的量度(scale,或称为数值范围)对去污效率进行评分。10为最高效率,并且1为最低效率,记下评分,然后对每种组合物的5个评分取平均值并且记录在表1中。
根据本发明,进一步观察到本发明的硅酮组合物在直接引入到具有大幅减少的用于通过手洗或机洗的织物洗涤期间使泡沫增强的目的的直链烷基苯磺酸盐的液体衣物洗涤剂时的效果,与用空白液体衣物洗涤剂获得的效果类似。
表1:硅酮组合物的制备及其性能
从实验的观察结果:
1)从以上实验中,观察到具有实施例5(b)的具有15个D单元[-OSi(CH3)3]并且在末端具有两个25聚氧化烯的硅氧烷以及甲基酯的表1的编号14(b)的组合物给出了最佳的泡沫高度和稳定性结果,并且甚至优于空白洗涤剂。该结果之后是表1的编号3(b)的组合物,其具有本发明组合物,该组合物具有15个D单元[-OSi(CH3)3]并且在末端具有两个25聚氧化烯的实施例5(b)的硅氧烷。这之后是编号11的组合物的结果,其中本发明的组合物具有实施例1(b)的平均24-聚氧化烯-硅氧烷以及甲基酯,再之后是具有平均24-聚氧化烯-硅氧烷的实施例1(b)的编号2(b)的组合物的结果。
2)具有较低氧化烯基值的聚氧化烯硅氧烷(组合物6和7)和非常高EO硅氧烷(组合物9A和9B)也产生泡沫,但不匹配泡沫高度和稳定性。
3)具有比所要求的范围高的氧化烯基数目的聚氧化烯硅氧烷的另一个缺点是需要高温熔融并且在这样的高温下其可能断裂,因此非常难以对其进行加工、熔融和喷涂在填料支持物上。
4)在具有更多D单元[-OSi(CH3)3]的硅氧烷中具有侧基聚氧化烯的洗涤剂组合物,即,含有具有高D单元的实施例8的流体的组合物8不会起泡并且清洁效率降低。
5)组合物17表明,具有在所要求范围之外的添加的低级烷基/亚烷基甲基酯的25聚氧化烯硅氧烷显著降低了清洁效率,而在组合物11、12、13和14a和14b中,我们看出本发明的起泡硅酮组合物与合适的烷基/亚烷基甲基酯协同地增强了组合物的起泡和清洁效率。
6)从实验中还发现,实施例6至9b的具有超出要求的19至30的范围的氧化烯基数目和更多D单元的氧化烯硅氧烷的洗涤剂不能得到期望的起泡和泡沫稳定性。
7)同样,从实施例15至19中,我们看出仅具有甲基酯以及具有不同非发明比率的氧化烯硅氧烷和甲基酯的洗涤剂不能提供期望的泡沫高度和泡沫稳定性结果。
8)对于固体洗涤剂组合物20至22和对于液体洗涤剂组合物23至24,具有非发明比率的氧化烯硅氧烷和甲基酯的洗涤剂不能提供适当的起泡结果。
同样对于组合物31至33,其为现有技术的其他比较的硅氧烷结构和组合物,也没有提供期望的起泡和泡沫稳定性性能。
9)同样明显的是,实施例25至30中的本发明的组合物在不同的温度和pH下确实提供了期望的起泡和泡沫稳定性特性以及清洁效力。
该结果和实验是非限制性的,并且不限于该特定组合物。其可能变化,并且组成上的细微变化也会产生相似的结果。
Claims (6)
1.一种固体可起泡硅酮组合物,其包含:
a)10%至35%的硅酮组合物,所述硅酮组合物包含:
由以下通式表示的包含聚氧化烯基的硅氧烷:
(R1 3-aYaSiO1/2)j(R3 2-bYbSiO2/2)k(R2 2SiO2/2)p, (I)
其中,R1相同或不同,并且选自1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或包含官能团的1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或其混合物,
Y为具有19至30个氧化乙烯基的聚氧化烯基,
R2和R3相同或不同,并且选自1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或包含官能团的1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,
其中,
a为0或1,b为0、1或2,
其中如果a为0,则p为0或为1至3的整数,并且如果a为1,则p为0或为1至50的整数,
j、k彼此独立,并且为0或为1至50的整数,其中j或k或两者为至少1,
前提是所述硅氧烷每分子包含至少一个Y基团,
其中,具有侧基聚氧化烯基的硅氧烷中硅单元的数目为3至6个Si单元,并且具有末端聚氧化烯基的硅氧烷中硅单元的数目为15至20个Si单元,以及
b)0至10%的改善所述硅酮组合物的起泡性的添加剂,
c)55%至90%的选自碳酸钠、硫酸钠、硅酸铝、碳酸钾、硫酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾和沸石组成的组的填料;
其中,在所述添加剂存在的情况下,所述硅氧烷与添加剂的重量比为每一份所述添加剂按重量计1份至10份的所述硅氧烷。
2.根据权利要求1所述的固体可起泡硅酮组合物,其中改善所述硅酮组合物的起泡性的所述添加剂选自但不限于脂肪酸的烷基酯。
3.根据权利要求2所述的固体可起泡硅酮组合物,其中脂肪酸的烷基酯是基于C6-C22脂肪酸的脂肪酸烷基或亚烷基酯。
4.一种液体可起泡硅酮组合物,其包含:
a)10%至35%的硅酮组合物,所述硅酮组合物包含:
由以下通式表示的包含聚氧化烯基的硅氧烷:
(R1 3-aYaSiO1/2)j(R3 2-bYbSiO2/2)k(R2 2SiO2/2)p, (I)
其中,R1相同或不同,并且选自1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或包含官能团的1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或其混合物,
Y为具有19至30个氧化烯基的聚氧化烯基,
R2和R3相同或不同,并且选自1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,或包含官能团的1-20个C原子的烷基、烯基或芳基烷基,
其中,
a为0或1,b为0、1或2,
其中如果a为0,则p为0或为1至3的整数,并且如果a为1,则p为0或为1至50的整数,
j、k彼此独立,并且为0或为1至50的整数,其中j或k或两者为至少1,
前提是所述硅氧烷每分子包含至少一个Y基团,
其中,具有侧基聚氧化烯基的硅氧烷中硅单元的数目为3至6个Si单元,并且具有末端聚氧化烯基的硅氧烷中硅单元的数目为15至20个Si单元,以及
b)0至10%的改善所述硅酮组合物的起泡性的添加剂,
c)55%至90%的选自水、醇、羧酸、酚或液氨的质子溶剂;
其中,在所述添加剂存在的情况下,所述硅氧烷与添加剂的重量比为每一份所述添加剂按重量计1份至10份的所述硅氧烷。
5.根据权利要求4所述的液体可起泡硅酮组合物,其中,所述质子溶剂是甲醇、乙醇或乙酸。
6.根据权利要求4所述的液体可起泡硅酮组合物,其中所述液体可起泡硅酮组合物还包含表面活性剂或乳化剂。
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