季型有机硅表面活性剂、其制备方法和包含其的应用与流程

技术特征：

1.表面活性剂组合物，其包括具有通式(I)的季型有机硅盐：

AO_aR⁴_b(BO_cR¹¹_d)_eC (I)

其中：

A＝R¹R²R³Si-；

B＝-Si(R⁵)(R⁶)-；

C＝R⁷R⁸R⁹Si-；

下标a、b、c、d和e为0或1且满足以下关系：

a+b＝1，且当e＝1时c+d＝1；

R¹、R²、R³、R⁵、R⁷、R⁸各自独立地选自包含1-8个碳原子的一价烃基团、包含6-12个碳原子的一价的芳基和烷芳基烃基团、和R¹⁰，

其中R¹⁰选自包含3-6个碳原子的支化的一价烃基团；

R⁴和R¹¹各自独立地为包含1-4个碳原子的二价烃基团；

R⁶和R⁹各自独立地选自包含1-8个碳原子的线性或支化的一价烃基团、和R¹²，条件是R⁶和R⁹不同且R⁶或R⁹之一为R¹²，

其中R¹²选自R*或-R¹³R¹⁴N^⊕(R¹⁵)(R¹⁶)R¹⁷X^Y，

其中R*为

其中R¹⁹和R²⁰独立地选自H或甲基，

R²¹和R²²不相同且选自OH或R²³；

R²³为-N^⊕(R¹⁵)(R¹⁶)R¹⁷X^Y，

其中R¹³为包含3-12个碳原子且任选地被一个或多个羟基所取代的二价烃基团，

R¹⁴选自-OCH₂CH(OH)CH₂-和通式(II)的氧化烯基团：

-[OC₂H₄]_h-[OC₃H₆]_i-[OC₄H₈]_k-OCH₂CH(OH)CH₂- (II)

其中下标h、i和k为零或正数并且满足以下关系：1≤h+i+k≤15，更特别地，1≤h+i+k≤10，甚至更特别地，h为0-8、i为0-5且k为0-4，

R¹⁵和R¹⁶独立地选自包含1-2个碳原子的一价烃基团，

R¹⁷选自可各自任选地被一个或多个羟基所取代的包含1-6个碳原子的线性或支化的烃基团和通式(III)的氧化烯基团：

-[OC₂H₄]_m-[OC₃H₆]_n-[OC₄H₈]_p-R¹⁸ (III)

其中下标m、n和p为零或正数并且满足以下关系：1≤m+n+p≤15，

R¹⁸选自-OH和包含1-4个碳原子的一价烃基团；且

X^Y为R³⁴或较易于生物降解的基团R^PE,

R³⁴选自包含2-22个碳原子的羧酸阴离子部分且具有通式：

^YO-C(＝O)-C(R³⁵)(R³⁶)(R³⁷)

其中下标q、r和s为0或1，

R³⁵和R³⁶选自H、OH、1-3个碳原子的烃基团或CH₂OH，

R³⁷选自H、OH、1-3个碳原子的烃基团、CH₂OH或-(CH R³⁸)_f-CH₂R³⁹，

其中R³⁸为H、OH、1-3个碳原子的烃基团或CH₂OH；R³⁹为H或OH，下标f为0-3，

其中R^PE为源自对应的羟基羧酸或对应的羟基羧酸和羧酸的混合物的酯化的聚酯部分，其中所述羟基羧酸包含2-8个碳原子，且R^PE为通式(Z)：

^YO-C(＝O)-CH_(3-[q+r+s])(R²⁴)_q(R²⁵)_r(R²⁶)_s (Z)

下标q、r和s为0或1，

其中R²⁴、R²⁵、R²⁶独立地选自-OH、-CH₂OH、-(CH₂)_mOR²⁷、-CH₃、-CH₂CH₃、-(CH₂)_mO-C(＝O)(CR³⁰R³¹)_tCH₂OR³²或R²⁸，

其中R²⁷为-C(＝O)-CH_(3-[q+r+s])(R²⁴)_q(R²⁵)_r(R²⁶)_s

R²⁸为-R²⁹OR²⁷，其中R²⁹为2-6个碳原子的二价烃自由基，

R³⁰和R³¹独立地选自H、-OH、-CH₂OH、-(CH₂)_mO-R²⁷、-CH₃、-CH₂CH₃或-(CH₂)_mO-C(＝O)-(CR³⁰R³¹)_tCH₂OR³²，

R³²独立地选自H、-CH₂OH、-CH₃、-CH₂CH₃、R²⁷或[-C(＝O)(CR³⁰R³¹)_tCH₂O]_w-R³³，

R³³独立地选自H、-CH₂OH、-CH₃或-CH₂CH₃，

其中，

下标m为0-3，

下标t为1-5，

下标w为1-5，且

R^PE中酯键的数量为1-10，

条件是当R²⁴、R²⁵和R²⁶的任何一个或多个为式-(CH₂)_mO-C(＝O)(CR³⁰R³¹)_tCH₂OR³²时，R²⁴、R²⁵和R²⁶基团包含1-10个-(CH₂)_mO-C(＝O)(CR³⁰R³¹)_tCH₂OR³²基团。

2.权利要求1的组合物，其中X^Y选自单羧酸、二羧酸、α-羟基酸、β-羟基酸、二羟基酸以及饱和的和不饱和的脂肪酸的阴离子。

3.权利要求1的组合物，其中所述季型有机硅具有如下通式(IV)：

AR⁴C (IV)

其中：

A＝R¹R²R³Si-；且

C＝R⁷R⁸R⁹Si-；

其中R¹、R²、R³、R⁷和R⁸为甲基；

R⁴为-CH₂CH₂-；

R⁹为R¹²，

其中R¹²为-R¹³R¹⁴N^⊕(R¹⁵)(R¹⁶)R¹⁷X^Y，

其中R¹³is-CH₂CH₂CH₂-；

R¹⁴is-OCH₂CH(OH)CH₂-；

R¹⁵和R¹⁶为甲基；

R¹⁷为-CH₂CH(OH)CH₂-OH；和

X^Y为CH₃C(CH₂OH)₂COO-。

4.权利要求1的组合物，其中所述季型有机硅具有如下通式(V)：

AR⁴BOC (V)

其中：

A＝R¹R²R³Si-；

B＝-Si(R⁵)(R⁶)-；且

C＝R⁷R⁸R⁹Si-；

其中R¹、R²、R³、R⁵、R⁶、R⁷和R⁸为甲基；

R⁹为R¹²；

其中R¹²为-R¹³R¹⁴N^⊕(R¹⁵)(R¹⁶)R¹⁷X^Y，

其中R¹³为-CH₂CH₂CH₂-；

R¹⁴为-OCH₂CH(OH)CH₂-；

R¹⁵和R¹⁶为甲基；

R¹⁷为-CH₂CH₂CH₂OH；且

X^Y为CH₃C(CH₂OH)₂COO-。

5.权利要求1的组合物，其中所述季型有机硅具有如下通式(V-B)：

AOBOC (V-B)

其中：

A＝R¹R²R³Si-；

B＝-Si(R⁵)(R⁶)-；且

C＝R⁷R⁸R⁹Si-；

其中R¹、R²、R³、R⁵、R⁷、R⁸和R⁹为甲基；

R⁶为R¹²；

其中R¹²为-R¹³R¹⁴N^⊕(R¹⁵)(R¹⁶)R¹⁷X^Y，

其中R¹³为-CH₂CH₂CH₂-；

R¹⁴为-OCH₂CH(OH)CH₂-；

R¹⁵和R¹⁶为甲基；

R¹⁷为-CH₂CH₂CH₂OH；且

X^Y为CH₃C(CH₂OH)₂COO-。

6.制备权利要求1的具有通式(I)的季型有机硅的方法，其包括：

(a)使氢化物中间物和烯烃改性的中间物在催化剂的存在下进行反应以制造环氧改性的有机硅中间物，

其中：

所述氢化物中间物具有如下通式(VI)：

AO_aR⁴_b(B^HO_cR¹¹_d)_eC^H (VI)

其中：

A＝R¹R²R³Si-；

B^H＝-Si(R⁵)(R^6H)-；

C^H＝R⁷R⁸R^9HSi-；

下标a、b、c、d和e为0或1且满足以下关系：

a+b＝1且c+d＝1(当e＝1时)；

R¹、R²、R³、R⁵、R⁷、R⁸独立地选自包含1-8个碳原子的一价烃基团、包含6-12个碳原子的一价的芳基和烷芳基烃基团、和R¹⁰，

其中R¹⁰选自包含3-6个碳原子的支化的一价烃基团；

R⁴和R¹¹独立地选自包含1-4个碳原子的二价烃基团；

R^6H和R^9H选自包含1-8个碳原子的线性或支化的一价烃基团和氢，条件是R^6H和R^9H不同且R^6H或R^9H为氢，且

所述烯烃改性的中间物拥有一个或多个环氧乙烷或环氧丙烷基团且包含一个或多个末端或悬垂的碳-碳双键且包含4-12个碳原子；且，

(b)将所述环氧改性的有机硅中间物加入到季型烷基二甲基叔胺阳离子；

从而制造具有通式(I)的季型有机硅。

7.权利要求6的方法，其中所述烯烃改性的中间物为烯丙基环氧乙烷。

8.权利要求6的方法，其中所述烯烃改性的中间物为烯丙基缩水甘油基醚。

9.权利要求6的方法，其中所述季型烷基二甲基叔胺阳离子是原位形成的。

10.制备权利要求1的具有通式(I)的季型有机硅的方法，其包括：

(a)使氢化物中间物和烯烃改性的中间物在催化剂的存在下进行反应以制造环氧改性的有机硅中间物，其中：

所述氢化物中间物具有如下通式(VI)：

AO_aR⁴_b(B^HO_cR¹¹_d)_eC^H (VI)

其中：

A＝R¹R²R³Si-；

B^H＝-Si(R⁵)(R^6H)-；

C^H＝R⁷R⁸R^9HSi-；

下标a、b、c、d和e为0或1且满足以下关系：

a+b＝1，且当e＝1时c+d＝1；

R¹、R²、R³、R⁵、R⁷、R⁸独立地选自包含1-8个碳原子的一价烃基团、包含6-12个碳原子的一价的芳基和烷芳基烃基团、和R¹⁰，

其中R¹⁰选自包含3-6个碳原子的支化的一价烃基团；

R⁴和R¹¹独立地选自包含1-4个碳原子的二价烃基团；

R^6H和R^9H选自包含1-8个碳原子的线性或支化的一价烃基团和氢，条件是R^6H和R^9H不同且R^6H或R^9H为氢，且

所述烯烃改性的中间物拥有一个或多个环氧乙烷或环氧丙烷基团、且包含一个或多个末端或悬垂的碳-碳双键、且包含4-12个碳原子；

(b)使烷基二甲基叔胺和酸进行反应以制造季型中间物，将该季型中间物加入到所述环氧改性的有机硅中间物以制造具有通式(I)的季型有机硅。

11.权利要求10的方法，其中所述烯烃改性的中间物为烯丙基环氧乙烷。

12.权利要求10的方法，其中所述烯烃改性的中间物为烯丙基缩水甘油基醚。

13.农业组合物，其包括：(i)农业化学活性成分；(ii)权利要求1的表面活性剂组合物；(iii)任选的一种或多种农业化学赋形剂，其选自缓冲剂、防腐剂和溶剂；和(iv)任选的一种或多种助表面活性剂，其选自非离子型、阳离子型、阴离子型、两性型、两性离子型和聚合物型表面活性剂。

14.权利要求13的农业组合物，其中所述组合物为除草剂、杀真菌剂和杀虫剂的一种或多种。

15.权利要求14的农业组合物，其中所述农业化学成分为草甘膦。

16.农作物或植物，其具有向其施加的权利要求13的农业组合物。

17.涂料组合物，其包括权利要求1的表面活性剂组合物，其中涂料应用选自建筑涂料、OEM产品涂料、工业维护涂料和船舶涂料。

18.个人护理组合物，其包括权利要求1的表面活性剂组合物。

19.个人护理组合物，其为水乳液，其中不连续相包括水且连续相包括权利要求1的表面活性剂组合物。

20.个人护理组合物，其为水乳液，其中不连续相包括权利要求1的表面活性剂组合物且连续相包括水。

21.个人护理组合物，其为非水乳液，其中不连续相包括非水的羟基溶剂且连续相包括权利要求1的表面活性剂组合物。

22.个人护理组合物，其为非水乳液，其中连续相包括非水的羟基有机溶剂且不连续相包括权利要求1的表面活性剂组合物。

23.个人护理应用，其包括权利要求18的个人护理组合物，其中所述个人护理应用选自除臭剂，止汗剂，止汗剂/除臭剂，剃须产品，护肤露，保湿剂，收敛剂，浴室用品，清洁产品，护发产品比如香波、调理剂、摩丝、定型发胶、美发喷剂、染发剂、染发产品、头发漂白剂、烫发产品、直发剂，修指甲产品比如指甲油、指甲油去除剂、指甲霜和露、角质层软化剂，防护膏比如遮光剂、驱虫剂和抗老化产品，加色化妆品比如口红、粉底、扑面粉、眼线膏、眼影、胭脂、彩妆用品、睫毛油和常规添加了有机硅组分的其它个人护理品制剂，以及用于要施用于皮肤的医学组合物的局部施用的药物递送系统。

24.权利要求23的个人护理应用，其包括至少一种个人护理成分，其选自：软化剂、保湿剂、湿润剂、颜料，包括珠光颜料例如氯氧化铋和二氧化钛涂覆的云母、着色剂、香料、生物杀灭剂、防腐剂、抗氧化剂、抗微生物剂、抗真菌剂、止汗剂、皮肤角质层剥离剂、激素、酶、药用化合物、维生素、盐、电解质、醇、多元醇、紫外线吸收剂、植物提取物、表面活性剂、硅油、挥发性硅酮、有机油、蜡、成膜剂、增稠剂例如热解法二氧化硅或水合二氧化硅、粒状填料例如滑石、高岭土、淀粉、改性淀粉、云母、尼龙、粘土例如膨润土和有机改性的粘土

25.家庭护理组合物，其包括权利要求1的表面活性剂组合物。

26.家庭护理应用，其包括权利要求25的家庭护理组合物，其中所述家庭护理应用选自：衣物洗涤剂和织物柔软剂、餐具洗涤液、木材和家具上光剂、地板蜡、浴盆和瓷砖清洗剂、抽水马桶清洁剂、硬表面清洗剂、窗户清洁剂、防雾剂、排水沟清理剂、自动餐具洗涤剂和被单洗涤剂、地毯清洁剂、预洗去污剂、除锈剂和除垢剂

27.权利要求1的表面活性剂组合物，其中具有通式(I)的酯改性的有机硅的生物降解性比三硅氧烷烷氧基化物的生物降解性快。