亲水性有机硅烷的制作方法
【专利说明】亲水性有机括烧 优先权要求 本申请要求提交于2013年5月8日的国际申请No.PCT/CN2013/075345的优先权权益， 并要求提交于2013年5月8日的波兰申请No.P. 403810的优先权权益，所述两份专利申请 的公开内容全文W引用方式并入本文中。
【背景技术】
[0001] 对于开发改进的组合物处理剂W使多种表面更加亲水存在持续性需求。许多此类 表面天然疏水，或吸收水或极性液体或让运些液体润湿表面的能力有限。运些表面可包括 基板，诸如纤维、纺织物、塑料、玻璃或金属。处理表面使其更加亲水可改善诸如水分附着、 吸收性、表面润湿、透气等特性。许多亲水表面处理剂都基于处理剂分子对表面的物理吸 附。照此，处理剂不稳定，容易被洗掉或移除。
[0002] 因此，需要鉴别可用于处理多种表面W使其亲水的材料。此外，需要鉴别持久地 (或基本上持久地或半持久地）改性表面和更持久地（或基本上持久地或半持久地）键合 到该表面的此类亲水性材料。
【发明内容】
[0003] 本发明人已发现能提高处理过的表面的亲水性的某些有机硅烷。具体地讲，本发 明设及包含具有下式的有机硅烷的组合物： 巧 1)(3η)巧2〇)nSiR3〇 (CH2CH2O)a佑3&0)bR4,其中η为1或2， a>l，b可从0至30变化，前提条件是a>b， Ri为含有1至12个碳原子的控基， R2为氨或含有1至6个碳原子的烷基基团， R3为含有2至12个碳原子的二价控基， R4为氨、Ri或乙酷基基团。
[0004] 本发明的有机硅烷，或包含衍生自本发明有机硅烷的反应产物的组合物，尤其可 用于处理多种表面W便除了别的W外，使其更加亲水。具体地讲，本发明的有机硅烷和相关 组合物可用于处理纺织物、纤维或硬质表面来提高表面的亲水性及其他特性。处理过的表 面可具有改善的吸收性、水分附着或表面润湿性特性。此外，含本发明组合物的后续表面处 理剂比许多处理剂更加持久（或基本上更加持久或半持久）。
【具体实施方式】 阳〇化]本发明设及包含有机硅烷或其反应产物的组合物，所述有机硅烷具有式： 巧 1)(3η)巧2〇)nSiR3〇 (CH2CH2O)a佑3&0)bR4,其中 下标"η"为1或2,或者η为2， 下标"a"等于或大于1， 下标"b"从ο至30变化， 前提条件是a>b， Ri为含有1至12个碳原子的控基， 或者Ri为烷基基团或苯基基团， 或者Ri为甲基， R2为氨或含有1至6个碳原子的烷基基团， 或者R2为甲基或乙基， 或者R2为乙基， R3为含有2至12个碳原子的二价控基， 或者R3包含2至6个碳原子， 或者R3为丙締或异下締， 或者R3为-CH2CH2C(邸3) 2-或者R3为丙締， R4为氨、Ri或乙酷基基团， 或者R4为甲基。
[0006] 本发明的有机硅烷包含聚氧化締部分，主要为聚氧乙締链，在上述式中被指定为 畑2邸2〇)。。聚氧化締基团主要包含氧乙締单元也成0)，但也可包含氧丙締单元佑&0)、氧 下締单元佑品〇)，或它们的混合物。当聚氧化締基团包含也成〇)、佑&〇)，和/或佑品〇) 单元的混合物时，氧化締基团通常在该基团内为无规的，但也可为嵌段的。通常，如W摩尔 浓度来定义并且在上述式中由"a"下标表示，聚氧化締基团主要包含聚氧乙締单元。下标 "a"等于或大于1， 或者a可从4至30变化， 或者a可从4至20变化， 或者a可从4至10变化， 或者a可从5至8变化， 或者a为7。
[0007] 下标"b"从0至30变化， 或者b可从1至30变化， 或者a可从1至20变化， 或者a可从10至20变化， 或者a可从15至20变化， 前提条件是a>b。
[0008] 在一个实施例中，该有机硅烷具有W下平均式： (og(CHsCHzWzSi CH2CH2CH20(CH2CH20)7CH3。
[0009] 在一个实施例中，该有机硅烷具有W下平均式： 畑3)畑曲zSiCH2CH2C畑3) 2〇 畑2邸2〇) 18 仙6〇) 1班。
[0010] 本发明的有机硅烷可通过制备有机硅烷的领域中已知的任何方法进行制备，或者 该有机硅烷可通过下文论述的方法进行制备。
[0011] 该有机硅烷可通过包括使W下物质发生反应的方法进行制备： a) 式（R%。> (Κ20)^Η的有机硅烷， 其中R1为含有1至12个碳原子的控基， R2为氨或含有1至6个碳原子的烷基基团， 下标η为1或2,或者η为2， b) 式R50畑2邸2〇)。佑恥)bR4的聚氧化締 其中下标"a"等于或大于1， 下标"b"从0至30变化， 前提条件是a>b， R4为氨、Ri或乙酷基基团， R5为含有2至12个碳原子的 不饱和脂族控基，W及 C)娃氨加成催化剂。 阳01引组分a)为式化）0。>(R2O)。SiH的有机硅烷。或者，可能有两个或更多个H基团存 在于Si原子上，在运种情况下Ri将为零。在诸如此类的情况下，两个聚酸基团随后将被接 枝到Si原子上。本发明方法中适合作为组分a)的有机硅烷的代表性例子包括： (og(CHsCHzWzSiH、 (CH3) (CH3〇)2SiH、 (C&CH2) (C&CH2〇)2SiH、 (CH3CH2) (CH3〇)2SiH畑3)(肥(CH3)2〇)2SiH (C&CH2〇)2SiH2
[0013] 可用作组分b)的聚氧化締可为任一聚氧化締，该聚氧化締在一个分子链端用含 有2至12个碳原子的不饱和脂族控基进行封端。聚氧化締可得自环氧乙烧、环氧丙烷、环 氧下烧、1，2-环氧己烧、1，2-环氧辛烧、环状环氧化合物如环氧环己烧或外-2,3-环氧降茨 烧的聚合反应。聚氧化締基团主要包含氧乙締单元（C2H4O)，但也可包含少量的氧丙締单元 佑&0)、氧下締单元佑品0)，或它们的混合物。通常，如W摩尔浓度来定义并且在上述式中 由"a"下标表示，聚氧化締基团主要包含氧乙締单元。当存在时，氧丙締单元在上述式中由 "b"下标表示。不饱和的脂族控基可W是締基或烘基基团。締基基团的代表性非限制性例 子由W下结构示出：&0=CH-、&0=CHCHz-、&0=CHC(CH3)2-、&0="邸3)邸2-、&0= 〇1細2〇12-、&0=CHCH2CH2CH2-和HzC=CHCH2CH2CH2CH2-。烘基基团的代表性非限制性例子由 W下结构示出：肥三C-、HC三CCH2-、HC三CCH(CH3)-、肥三CC(邸3)厂和肥三CC(邸3)2邸2_。
[0014] 在一个实施例中，该式的聚氧化締中的R5为Η2C=CHCH厂或HzC=CHC(邸3)2-。&0 =CHC(CH3)2-基团是制备具有更高纯度的本发明有机硅烷的优选实施例，因为运种控基在 娃氨加成反应过程中不容易受重排影响。
[0015] 在一个分子末端具有不饱和脂族控基的聚氧化締是本领域已知的，且许多可商购 获得。 在一个分子末端具有不饱和脂族控基的聚氧化締的代表性非限制性例子包括： &0 =C肥&0 帖4〇]aH H2C=C肥H2O帖4〇]3财6〇]诉 &0 =邸邸2〇 帖4〇]aC& &0 = C肥畑3)2〇帖4〇]3邸3 HzC=CHC(CH3)2〇[C2H40]a[C3He0]bH &0 = CHCH2OK2H4OLC化)CH3 HzC=C(CH3)CH2〇[C2H40]aH 肥三0邸2〇帖4〇巧 HC三CC(CH3)2〇[C2H40]aH 其中a和b如上文所定义。
[0016] 在一个分子末端具有不饱和脂族控基的聚氧化締可从包括W下的多个供应商商 购获得：N0F(日本东京的立邦油脂公司（化卵onOiland化1:，Tokyo,Japan))、瑞：t的 科莱恩公司（ClariantCo巧.（Switzerland))和密歇根州米德兰的陶氏化学公司值ow ChemicalCo巧.（Midland，MI))。运些材料的商业例子包括来自N0F的UnioxMUS-4、来自 科莱恩（Clariant)的化lyglykolAM450,W及来自陶氏化学公司值OWQiemicalCo巧.） 的SF400 和SF443。
[0017] 娃氨加成反应中所使用的组分a)和b)的量可W变化。组分a)的SiH单元与组分 b)的脂族不饱和基团的摩尔比可在从10/1至1/10,或者从5/1至1/5,或者从1/1至1/2 的范围内。通常，组分a)和b)的量被选择用来将组分b)的不饱和基团的过量摩尔提供给 组分a)中的SiH基团。
[001引组分C)为娃氨加成催化剂。所述娃氨加成催化剂可W是选自销、锭、银、钮或钉的 任何适合的基于VIII族金属的催化剂。可用于催化本发明组合物固化的含VIII族金属的 催化剂可W是已知用来催化娃键合的氨原子与娃键合的不饱和控基反应的那些催化剂中 的任一种。用作催化剂W通过娃氨加成来实现本发明组合物固化的优选VIII族金属是基 于销的催化剂。用于固化本发明组合物的一些优选的基于销的娃氨加成催化剂是销金属、 销化合物W及销络合物。
[0019] 适合的销催化剂在US2,823,218(通常称为"Speier催化剂"）和美国专利 No. 3,