本发明涉及清洁技术领域，具体地，提供一种雨刮水组合物、雨刮水和制备雨刮水的方法。
背景技术：
目前市面在售的汽车雨刮水大部分都没有疏水功能。当汽车在雨天，尤其是下大雨在高速上行驶的时候，很容易在汽车前挡风玻璃形成一层水幕。即使汽车有雨刮器，在雨很大的时候，还是非常影响视线，而在高速上，这是非常严重的安全隐患。市面上有少数产品宣称有疏水功能，但是一方面很多产品使用了油性的硅油，长时间使用后，会导致前挡玻璃表面有一层油膜，对视线有很大影响，另一方面，涂层的累积也会导致雨刮产生异响和跳动，对驾驶员的驾驶产生新的干扰。
例如，中国专利申请公开号cn105925388a公开了一种雨刮水组合物，以所述雨刮水组合物的总重按100wt.％计，包含：0.025-2wt.％的有机硅季铵盐；0.005-2wt.％的氟硅烷；5-28wt.％的烷基醇醚或水溶性醇；和余量的水。根据该发明的技术方案，添加氟硅烷的目的是为了对雨刮水组合物提供疏水性质。
目前，致力于开发出能够以简单的工艺和较低的成本制造的具有良好疏水性质的雨刮水的新方法仍是汽车清洁领域中研究的一个重点。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种可以作为汽车前挡风玻璃雨刮水的水溶性组合物，其能够提供常规雨刮水所有的清洁功能，还可以提供良好的疏水功能，让雨滴更容易地从汽车前挡玻璃剥离，降低下雨时由于前挡的雨幕对视线的影响而导致的驾驶风险。
本发明人经过深入细致的研究，完成了本发明。
根据本发明的一个方面，提供一种雨刮水组合物，以所述雨刮水组合物的总重按100重量％计，包含：
0.01-2重量％的有机硅季铵盐；
94.99-99重量％的烷基醇醚或水溶性醇；和
余量的水。
根据本发明的另一个方面，提供一种雨刮水，其包含上述所述的雨刮水组合物。
根据本发明的再一个方面，提供一种制备雨刮水的方法，其包括下列步骤：将上述雨刮水组合物的各成分混合。
根据本发明的技术方案，能够以简单的工艺和较低的成本制备具有良好疏水性质的雨刮水。
具体实施方式
应当理解，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，本领域技术人员能够根据本说明书的教导设想其他各种实施方案并能够对其进行修改。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物化特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。
在根据本发明的研究中，本申请的发明人惊奇地发现，与中国专利申请公开号cn105925388a中公开的雨刮水组合物的各组分相比，当大大增加雨刮水组合物中烷基醇醚或水溶性醇的含量(94.99-99重量％)时，可以在不加入疏水化剂氟硅烷的情况下获得不仅具有良好清洁性能，而且具有良好疏水性能的雨刮水。不希望受理论束缚，据推测导致这种效果的机理如下。本发明中所使用的有机硅季铵盐水溶性较差，但是在醇醚中可以得到良好的分散，醇醚可以清洁去除玻璃表面的油污，露出玻璃表面的羟基和硅氧烷键，而醇醚的低表面张力又有助于让有机硅季铵盐均匀分散在玻璃表面，更好地与玻璃表面结合，让有机硅季铵盐的疏水部分展露在外段，从而实现良好的疏水性。
以下详细阐述根据本发明的各个方面。
雨刮水组合物
本发明提供一种雨刮水组合物，以所述雨刮水组合物的总重按100重量％计，包含：0.01-2重量％的有机硅季铵盐；94.99-99重量％的烷基醇醚或水溶性醇；和余量的水。
在本公开中，雨刮水组合物中的烷基醇醚或水溶性醇可以浸润玻璃表面并清洁玻璃表面的污垢，从而提供清洁性能，此外提供疏水性质。有机硅季铵盐的正电性和胺基的极性可以使有机硅季铵盐吸附于玻璃表面；适量的有机硅季铵盐可以降低亲水的烷基醇醚或水溶性醇对玻璃表面的影响。基于以上阐述的机理，因为本发明提供的雨刮水组合物包含适量的有机硅季铵盐、烷基醇醚或水溶性醇和水，所以用该雨刮水组合物制备的雨刮水不仅具有良好的清洁性能，而且具有良好的疏水性能。
有机硅季铵盐
根据本公开的某些具体实施方式，所述有机硅季铵盐的通式为：
其中，x为2至6范围内的整数；y为50至60范围内的整数；n为1至10范围内的整数；r为包含1至6个碳原子的亚烷基；r’选自-ch(oh)-ch2-和-ch2-ch(oh)-ch2-中的一项；r”为包含1至3个碳原子的烃基；并且a-表示抗衡阴离子。
根据本公开的某些具体实施方式，所述抗衡阴离子
根据本公开的某些具体实施方式，所述抗衡阴离子
根据本公开的某些具体实施方式，所述有机硅季铵盐的重均分子量在3598至6155的范围内，特别优选在5030至5310的范围内。
根据本公开的某些具体实施方式，以所述雨刮水组合物的总重按100wt.％计，所述有机硅季铵盐的含量为0.01-2重量％，优选1.0-2.0重量％。当所述有机硅季铵盐的含量为0.01-2重量％时，所述雨刮水组合物制备的雨刮水不仅具有良好的清洁性能，而且具有良好的疏水性能。此外，当所述有机硅季铵盐的含量为0.01-2重量％时，所得雨刮水组合物澄清透明，适于作为雨刮水应用。
根据本公开的某些具体实施方式，所述有机硅季铵盐可以选用购自airproduct(空气化工产品中国投资有限公司)的dab、购自top-win(上海双盟贸易有限公司)的hc-7112和hc-7113、或购自enovik(赢创工业集团)的q70。
烷基醇醚或水溶性醇
根据本公开的某些具体实施方式，所述烷基醇醚的通式为：ho-r3-o-r4，其中，r3为包含2至3个碳原子的亚烷基；r4为包含1至4个碳原子的烷基。
根据本公开的某些具体实施方式，所述烷基醇醚的重均分子量在77至133的范围内。
根据本公开的某些具体实施方式，所述烷基醇醚可以选自下列各项中的一种或多种：乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚和丙二醇丁醚。所述烷基醇醚优选为乙二醇丙醚(ep)。
根据本公开的某些具体实施方式，所述水溶性醇的通式为：r5oh，其中，r5为包含1至3个碳原子的烷基。
根据本公开的某些具体实施方式，所述水溶性醇所述水溶性醇选自甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或多种，优选乙醇。
根据本公开的某些具体实施方式，以所述雨刮水组合物的总重按100重量％计，所述烷基醇醚或者水溶性醇的含量为94.99-99重量％，优选98.0-99.0重量％。当所述烷基醇醚或水溶性醇的含量为94.99-99重量％时，所述雨刮水组合物制备的雨刮水不仅具有良好的清洁性能，而且具有良好的疏水性能。而且，当所述烷基醇醚或水溶性醇的含量为94.99-99重量％时，所得雨刮水组合物澄清透明，适于作为雨刮水应用。
根据本公开的某些具体实施方式，所述烷基醇醚可以选用购自dow(陶氏化学(中国)投资有限公司)的乙二醇丙醚(ep)，所述水溶性醇可以选用购自国药集团化学试剂有限公司的乙醇。
水
在本公开提供的雨刮水组合物中，水主要起溶剂的作用。
根据本公开的某些具体实施方式，以所述雨刮水组合物的总重按100重量％计，除所含的有机硅季铵盐和烷基醇醚或水溶性醇之外，余量为水。
雨刮水
本公开提供一种雨刮水，包括本公开提供的雨刮水组合物。
关于所述雨刮水组合物的各成分的描述，详见本说明书的“雨刮水组合物”部分。
关于制备所述雨刮水组合物的各成分的方法，详见本说明书的“制备雨刮水的方法”部分。
制备雨刮水的方法
本公开提供一种制备雨刮水的方法，其包括下列步骤：将根据本公开提供的雨刮水组合物的各成分混合。
根据本公开的某些具体实施方式，所述方法包括以下步骤：
在常温(约25℃)常压(约1个大气压)的条件下，将根据本公开提供的雨刮水组合物的各成分在玻璃容器中混合。
关于所述雨刮水组合物的各成分的描述，详见本说明书的“雨刮水组合物”部分。
下列具体实施方式意在示例性地而非限定性地说明本公开。
具体实施方式1是一种雨刮水组合物，以所述雨刮水组合物的总重按100重量％计，包含：
0.01-2重量％的有机硅季铵盐；
94.99-99重量％的烷基醇醚或水溶性醇；和
余量的水。
具体实施方式2是根据具体实施方式1所述的雨刮水组合物，其中所述有机硅季铵盐的通式为：
其中，x为2至6范围内的整数；y为50至60范围内的整数；n为1至10范围内的整数；r为包含1至6个碳原子的亚烷基；r’选自-ch(oh)-ch2-和-ch2-ch(oh)-ch2-中的一项；r”为包含1至3个碳原子的烃基；并且a-表示抗衡阴离子。
具体实施方式3是根据具体实施方式2所述的雨刮水组合物，其中所述抗衡阴离子为卤素离子。
具体实施方式4是根据具体实施方式2所述的雨刮水组合物，其中所述抗衡阴离子为氯离子。
具体实施方式5是根据具体实施方式1所述的雨刮水组合物，其中所述有机硅季铵盐的重均分子量在3598至6155的范围内。
具体实施方式6是根据具体实施方式1所述的雨刮水组合物，其中所述有机硅季铵盐的含量为1.0-2.0重量％。
具体实施方式7是根据具体实施方式1所述的雨刮水组合物，其中所述烷基醇醚的通式为：ho-r3-o-r4，其中，r3为包含2至3个碳原子的亚烷基；r4为包含1至4个碳原子的烷基。
具体实施方式8是根据具体实施方式1所述的雨刮水组合物，其中所述烷基醇醚的重均分子量在77至133的范围内。
具体实施方式9是根据具体实施方式1所述的雨刮水组合物，其中所述烷基醇醚选自乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚和丙二醇丁醚中的一种或多种。
具体实施方式10是根据具体实施方式1所述的雨刮水组合物，其中所述烷基醇醚为乙二醇丙醚。
具体实施方式11是根据具体实施方式1所述的雨刮水组合物，其中所述水溶性醇的通式为：r5oh，其中，r5为包含1至3个碳原子的烷基。
具体实施方式12是根据具体实施方式1所述的雨刮水组合物，其中所述水溶性醇选自甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或多种。
具体实施方式13是根据具体实施方式1所述的雨刮水组合物，其中所述水溶性醇为乙醇。
具体实施方式14是根据具体实施方式1所述的雨刮水组合物，其中所述烷基醇醚或水溶性醇的含量为98.0-99.0重量％。
具体实施方式15是根据具体实施方式1所述的雨刮水组合物，以所述雨刮水组合物的总重按100重量％计，包含：
1.0-2.0重量％的有机硅季铵盐；
98.0-99.0重量％的烷基醇醚水溶性醇；和
余量的水。
具体实施方式16是一种雨刮水，其包含根据具体方式1至15中任一项所述的雨刮水组合物。
具体实施方式17是一种制备雨刮水的方法，其包括下列步骤：将根据具体方式1至15中任一项所述的雨刮水组合物的各成分混合。
实施例
以下提供的实施例和对比例有助于理解本发明，并且这些实施例和对比例不应理解为对本发明范围的限制。
在本发明中，除非另外指出，所采用的试剂均为商购产品，直接使用而没有进一步纯化处理。此外，所提及的“％”为“重量％”。
雨刮水的制备
在室温(约25℃)常压(约1个大气压)的条件下，将雨刮水组合物的各成分在玻璃容器中混合得到雨刮水。
用于制备本公开的实施例和对比例的雨刮水的各成分的商品名、功能、化学名以及生产商列于下表1中。
表1
测试方法
本公开通过“接触角测试”来评价本公开提供的雨刮水的疏水性能。接触角测试
该测试根据中国国家标准gb\t23436-2009附录l的方法进行。
当测得的接触角大于或等于65度时，雨刮水的疏水性能良好。
实施例1-5
按照前文所述的方法，根据表2所列的配方(表2中所列数值均以重量百分比计)，制备得到雨刮水e1-e5。
肉眼观察所得雨刮水e1-e5的外观(澄清或混浊)，并且根据前文所述的方法测试雨刮水e1-e5的接触角，测试结果列于表2中。
对比例1-3
按照前文所述的方法，根据表2所列的配方(表2中所列数值均以重量百分比计)，制备得到雨刮水c1-c5。
肉眼观察所得雨刮水c1-c5的外观(澄清或混浊)，并且根据前文所述的方法，测试雨刮水c1-c3接触角，测试结果列于表2中。
表2
根据实施例e1-e5，因为本公开提供的雨刮水组合物包含：0.01-2重量％的有机硅季铵盐；94.99-99重量％的烷基醇醚或水溶性醇；和余量的水，所以该雨刮水组合物制得的雨刮水清澈透明，而且具有良好的疏水性能。
根据对照例，当雨刮水仅仅由去离子水组成时，接触角仅仅为28.1度，不能应用。
根据比较例c1，当有机硅季铵盐的含量较少(0.005重量％)，不在本发明的范围内时，尽管所得雨刮水组合物清澈透明，但是接触角(60.2度)不符合应用要求，疏水性较差。
根据比较例c2，当有机硅季铵盐的含量过多(3重量％)，不在本发明的范围内时，所得雨刮水组合物处于混浊状态，不能应用。
根据比较例c3，当乙醇的含量较少(94重量％)，不在本发明的范围内时，所得雨刮水组合物处于混浊状态，不能应用。
尽管本发明中已经示出和描述了具体的实施方式，但本领域技术人员将懂得，可以用各种替代的和/或等同的实施方式代替所示和所描述的具体实施方式，而不脱离本发明的范围。本申请意欲包括对本发明中讨论的具体实施方式的任何改进或更改。因此，本发明仅受限于权利要求及其等同物。
本领域技术人员应当理解，在不背离本发明范围的情况下，可以进行多种修改和改变。这样的修改和改变意欲落入如后附权利要求所限定的本发明的范围之内。