專利名稱：有機(jī)硅烷季銨化合物和脲的籠形物及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及有機(jī)硅烷季銨化合物(“有機(jī)硅烷季銨鹽”)和脲的籠形物。所述籠形物通過包括結(jié)晶、組分干混合或濃縮的多種不同方法而制備。所述籠形物是儲(chǔ)存穩(wěn)定的，并對于各種最終用途的運(yùn)輸、操作和濃縮組分的固體形式提供了一種有機(jī)硅烷季銨化合物和脲的有用形式，所述有用形式包括具有抗菌性質(zhì)的清潔和多功能涂布組合物。當(dāng)把清潔和多涂層組合物施加到硅質(zhì)的、塑料、金屬、織物和皮膚的表面時(shí)，產(chǎn)生了不可見的、耐水的、防污物和玷污的阻隔涂層。

背景技術(shù)：

已經(jīng)將有機(jī)硅烷季氮化合物有效地應(yīng)用于當(dāng)施加到各種表面時(shí)賦予水、污物和玷污抵抗性并減少和/或清除微生物污染。例如，當(dāng)把這樣的有機(jī)硅烷季銨化合物施加于表面時(shí)，細(xì)菌的、病毒的和真菌的污染可得以減少或清除。已經(jīng)用于此目的的可商購的季銨有機(jī)硅烷包括3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化銨、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二癸基甲基氯化銨和3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基十四烷基二甲基氯化銨。下列專利和專利申請公開了硅化的和/或非硅化的季銨化合物類、溶劑和表面活性劑/洗滌劑用于基材清潔和/或防水處理的用途美國專利No.4,005,028；美國專利No.4,005,030；美國專利No.6,559,111；美國專利No.6,897,191；美國專利No.6,809,072；美國公開No.2005/0089695；美國公開No.2005/0020474；美國公開No.2003/0109395；美國專利No.6,881,247；美國公開No.2003/0091641和美國專利No.5,426,204。

許多不同類型的堅(jiān)硬和柔軟的表面也通過涂覆不同的試劑而除去了可溶污物，被提供防水和污物的光潔度并致使抗菌。例如，公開于2006年2月7日的美國專利No.6,994,890(Ohlhausen和Ludwig)公開了由具有過氧化氫水溶液體系的“Cleaning and Multifunctional Coating CompositionContaining An Organosilane Quaternary Compound and Methods of Using”。這樣的組合物在從表面除去水和油溶性污物并同時(shí)提供防水和污物阻隔涂層用于更容易清潔及減少微生物污染時(shí)格外有效。

在不含表面活性劑的儲(chǔ)存穩(wěn)定的液體清潔和多功能涂布組合物中的進(jìn)一步改進(jìn)令人滿意地或完全地除去不溶堆積物，這可以參見2005年7月6日提交的美國申請序列號11/175,583，題為“A Surfactant-Free Cleansingand Multifunctional Liquid Coating Composition Containing NonreactiveAbrasive Solid Particles and An Organosilane Quaternary Compound andMethods of Using”(Ohlhausen and Ludwig)。由于有機(jī)硅烷季銨化合物類的反應(yīng)性，將其與非反應(yīng)性的研磨固體顆粒一起使用以清潔不溶表面污物并同時(shí)提供防水、污物和玷污的阻隔涂層。

有機(jī)硅烷季銨化合物是世界上最柔性、薄膜表面改性化合物中的一類。它們對于堅(jiān)硬和柔軟的基材是耐久的。當(dāng)用于硅質(zhì)的、塑料、金屬、皮膚和織物表面時(shí)，它們由水基組合物產(chǎn)生不可見的，但耐水、防污物和玷污的阻隔涂層。

然而，季銨化合物的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)使得它們是高度反應(yīng)性的，不是儲(chǔ)存穩(wěn)定的。它們內(nèi)在地縮合和交聯(lián)，直到它們大量地被稀釋和/或與可相容的添加劑復(fù)合。另外，有機(jī)硅烷季銨化合物類一般由它們的制造商以40-72％在易燃、有害和有毒的甲醇及其他溶劑中的濃縮物的形式提供。此外，隨著這樣濃縮的季銨化合物的陳化，它們的粘度、外觀、顏色和復(fù)合能力變化顯著。

對于有機(jī)硅烷季銨化合物類的所有廣泛的性能益處，它們儲(chǔ)存穩(wěn)定性、操作和運(yùn)送危險(xiǎn)(直到大量被稀釋才使得它們經(jīng)濟(jì)可行)的相對不足限制了它們的配制和銷售前景。因此，存在著對于儲(chǔ)存穩(wěn)定的不燃形式的有機(jī)硅烷季銨化合物類的明顯需求。存在著對它們在濃縮物中的具體需求，所述濃縮物能容易地由制造商和最終用戶等配制為各種表面護(hù)理產(chǎn)品，其中有機(jī)硅烷季銨化合物類的防殘余水、污物和玷污的特性提供了合乎需要的性質(zhì)和益處。這類產(chǎn)品的實(shí)例從擋風(fēng)玻璃洗滌液體和玻璃清潔劑到多功能清潔劑和抗菌阻隔涂層。
發(fā)明概述
本發(fā)明涉及脲和有機(jī)硅烷季銨化合物的新型籠形物。

所述籠形物是能以“原狀”使用或者能容易并廣泛地被制造商和最終用戶配制成各種產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)定的固體。出人意料地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)脲與有機(jī)硅烷季銨化合物類相互作用以形成固體籠形物并提供了新型的儲(chǔ)存穩(wěn)定的不燃的無毒形式的有機(jī)硅烷季銨化合物類。

因此，該脲-有機(jī)硅烷季銨化合物籠形物解決了目前面臨的利用其它高度反應(yīng)性季銨化合物類的許多問題。脲-有機(jī)硅烷季銨化合物的籠形物形式克服了與現(xiàn)有的季銨化合物類相關(guān)的儲(chǔ)存穩(wěn)定性不足、操作和運(yùn)送危險(xiǎn)方面的問題。而且，不燃形式的有機(jī)硅烷季銨化合物籠形物克服了與現(xiàn)有的以40％-72％濃縮物存在于甲醇的制造產(chǎn)品相關(guān)的當(dāng)前問題，其中的甲醇是易燃的、危險(xiǎn)及有毒的溶劑。脲-有機(jī)硅烷季銨化合物類的籠形物形式能容易地由制造商和最終用戶配制為各種表面護(hù)理、皮膚護(hù)理和織物護(hù)理產(chǎn)品，其中季銨化合物的防殘余水、污物和玷污特性提供了合乎需要的性質(zhì)和益處。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不同的有機(jī)硅烷季銨化合物類的不高于25％的各種濃縮物能與脲混合形成籠形物，其中籠形物能保存在密封或未密封的玻璃罐、塑料瓶或容器以及紙包膜中直到幾個(gè)月和幾年的期限，而沒有任何表觀損失或顏色、結(jié)構(gòu)或凝集方面的變化。當(dāng)把這些產(chǎn)品作為粉末施加到需要的表面，并弄濕時(shí)，它們清潔了該表面并提供了防水、污物和玷污的阻隔涂層。當(dāng)把這些產(chǎn)品裝入去離子水的容器并攪拌，得到的混合物為清澈的、無色透明的并不含通常將與交聯(lián)的或反應(yīng)的季銨化合物相關(guān)的顆粒。比較起來，以類似方式儲(chǔ)存大量普通非脲有機(jī)硅烷季銨化合物類似的期限，其已經(jīng)凝結(jié)并縮合。當(dāng)把普通的有機(jī)硅烷季銨化合物攪拌至去離子水中時(shí)，它們緩慢溶解并產(chǎn)生通常變?yōu)闇啙岬牟?dòng)的衍生自季銨化合物顆粒的混合物。

也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的儲(chǔ)存穩(wěn)定的籠形物能被各種稀釋劑稀釋，并仍然保持其儲(chǔ)存穩(wěn)定性。此發(fā)現(xiàn)從商業(yè)角度來說是重要的，因?yàn)橛袡C(jī)硅烷季銨化合物相對昂貴，并且提供稀釋的濃縮液和其它儲(chǔ)存穩(wěn)定形式的籠形物將是合乎需要的，它然后能由制造商和最終用戶使用。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選形式中，該籠形物被脲稀釋以提供儲(chǔ)存穩(wěn)定的固體。在其它形式中，籠形物可被表面活性劑、增稠劑、膠凝劑、研磨劑、潤滑劑、脲過氧化物和/或聚乙烯基吡咯烷酮過氧化物，以及其它固體稀釋?；\形物也可以被水、醇和其混合物稀釋，特別是在其中將活性的有機(jī)硅烷季銨化合物從籠形物釋放以起到其有用功能的作用的最終使用產(chǎn)品中。在籠形物的優(yōu)選形式中，脲是易于并完全水溶的。當(dāng)這樣溶解時(shí)，它降低了水的表面張力，使得水-脲組合物與沒有脲的水相比更好地滲入表面上的各種有機(jī)的和無機(jī)的污物。在脲-有機(jī)硅烷季銨化合物的籠形物中，當(dāng)脲溶于水中、或水和醇中時(shí)，得到的組合物同樣比在沒有脲的水中相同含量的有機(jī)硅烷季銨化合物更具表面活性并提供有機(jī)硅烷季銨化合物改善的清潔和與表面的結(jié)合。

還發(fā)現(xiàn)包含另外的脲作為籠形物的稀釋劑的脲-有機(jī)硅烷籠形物的組合物顯著地輔助除去各類有機(jī)和無機(jī)污物而不刮傷這樣處理的表面。在本發(fā)明的形式中，籠形物的組合物利用了脲的各種固態(tài)形式的研磨性。出人意料地，脲-有機(jī)硅烷季銨化合物的粉末籠形物不但作為柔和磨料清潔了該表面，而且由于據(jù)信的表面張力減少和混合物研磨性質(zhì)的協(xié)同結(jié)合，同時(shí)提供了具有改善結(jié)合的防水、污物和玷污阻隔涂層。因此，已經(jīng)用脲稀釋的籠形物的研磨性質(zhì)可取決于組合物中研磨脲的量而改變。在這方面，本發(fā)明的進(jìn)一步的益處在于如下發(fā)現(xiàn)，不同于一般用于清潔劑中的寬范圍的礦物研磨劑的不溶性，脲型研磨劑是100％水溶性的并且因此容易且快速地從清潔表面漂洗除去，而不留下多砂的殘余物并且不會(huì)將水不溶性的顆粒增加到廢水體系。

本發(fā)明的組合物和方法的這些和其它益處將參考下面的詳細(xì)說明而進(jìn)一步被理解。
發(fā)明詳述
本發(fā)明涉及有機(jī)硅烷季銨化合物的脲籠形物或加合物。這些季銨化合物在下文中也被稱作硅化季銨化合物。雖然脲與許多線性的有機(jī)化合物形成籠形物或加合物(包合復(fù)合物(inclusion complexes))是熟知的，但籠形物的形成是不可預(yù)見的。脲能在長鏈有機(jī)分子存在下形成不同的晶格，其包含由螺旋盤繞的脲分子(如同導(dǎo)管)形成的直徑為約5-6埃的六角形通道。長鏈客體分子位于加合物晶體的盤繞的脲分子內(nèi)部。8至9個(gè)碳的碳鏈長度通常被認(rèn)為是對于客體分子形成穩(wěn)定的脲加合物的最小長度。加合物晶體可以被認(rèn)為是具有客體分子在管內(nèi)的大量的管(管是盤繞的脲分子)。

在本發(fā)明的情況中，基于更詳細(xì)的下文所述的原因，本發(fā)明的脲-有機(jī)硅烷季銨化合物的結(jié)構(gòu)對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說不是顯而易見的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，線性烴鏈長為10到22個(gè)碳的甲氧基化的有機(jī)硅烷季銨化合物足以形成脲加合物或籠形物。在此形式中，有機(jī)硅烷季銨化合物在包圍的脲管結(jié)構(gòu)內(nèi)是化學(xué)穩(wěn)定的，因此抑制了降解或彼此聚合。有機(jī)硅烷季銨化合物的貨架壽命或儲(chǔ)存穩(wěn)定性因此充分甚至無限地改善。
本發(fā)明的有機(jī)硅烷季銨化合物
本發(fā)明的有機(jī)硅烷季銨化合物由下式定義
其中R1＝氫和/或C1-C4烷基，R2＝具有C1-C8個(gè)碳原子的二價(jià)烴基，R3＝氫或C1-C4烷基，R4＝氫或C1-C10烷基，R5＝C10-C22的飽和或不飽和的烴基，并且X-＝鹵離子、羧酸根、磺酸根、氫氧根、硫酸根或磷酸根。一般的有機(jī)硅烷季銨化合物選自3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化銨、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二癸基甲基氯化銨、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基十四烷基二甲基氯化銨、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基大豆油基(soya)氯化銨，3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基油烯基氯化銨、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基十八烷基氯化銨、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基油烯基氯化銨、3-(三羥基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化銨和3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二十二烷基氯化銨。隨著上述類型有機(jī)硅烷季銨化合物的籠形物的發(fā)現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)理解的是其它類似的有機(jī)硅烷季銨化合物將與脲形成籠形物、盡管在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中籠形物的形成通常是不可預(yù)測的。

不管上述季銨化合物的相當(dāng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)有機(jī)硅烷季銨化合物具有至少一個(gè)至少為10個(gè)碳原子的線性鏈時(shí)，出人意料地形成了與脲的籠形物加合物。線性烴鏈長度優(yōu)選為10至22個(gè)碳，以及烴基為C10-C22飽和的或不飽和的烴基。在本發(fā)明的組合物的籠形物形式中，有機(jī)硅烷季銨化合物以籠形物不高于約25重量％的量存在。有機(jī)硅烷季銨化合物可在籠形物的約1重量％至約25重量％的量變化。當(dāng)用水或醇及其混合物稀釋粉末的或固體的籠形物時(shí)，脲和有機(jī)硅烷季銨化合物從籠形物中釋放以提供各種表面護(hù)理產(chǎn)品，其中有機(jī)硅烷季銨化合物的防殘余水、污物和玷污特性提供了合乎需要的性質(zhì)和益處。這樣的產(chǎn)品實(shí)例從擋風(fēng)玻璃洗滌液體和玻璃清潔劑到多功能清潔劑、凈化劑和抗菌阻隔涂層組合物。

通常，當(dāng)用水稀釋時(shí)，籠形物通常產(chǎn)生基于籠形物和稀釋劑的總重量不高于約5重量％的有機(jī)硅烷季銨化合物。在水中約0.01至約1重量％的季銨化合物的濃度產(chǎn)生有用的產(chǎn)品。本發(fā)明的籠形物組合物還可以以其固態(tài)形式使用，因?yàn)橐呀?jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)當(dāng)在水分存在下將所述固體擦拭到表面上時(shí)，這樣的固體產(chǎn)生防水、污物和玷污阻隔涂層。釋放的季銨化合物提供了阻隔涂層，并且脲在清潔期間用作研磨劑，然后可將其溶解以從表面除去。由本發(fā)明的固體籠形物提供的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)使得脲-有機(jī)硅烷季銨化合物是儲(chǔ)存穩(wěn)定的。更優(yōu)選地，使用如下最終用途液體組合物，其包含約3至約6重量％的量的過氧化氫或其復(fù)合物，和約0.01至約1重量％的量的季銨化合物。

因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了制備存儲(chǔ)-穩(wěn)定的清潔和多功能的涂布組合物，用于處理表面從而使其抗水和污物。最終用途的組合物能包含磨料顆粒，并且能作為漿液、膏狀物、凝膠或粉末配制。此外，籠形物能與選自如下的添加劑結(jié)合脲、表面活性劑、增稠劑、膠凝劑、研磨劑、潤滑劑、過氧化氫和溶劑及其混合物。當(dāng)配制包含籠形物的粉狀的組合物時(shí)，與籠形物一起，包括用量不高于約35％過氧化氫的脲過氧化物或不高于約18重量％的過氧化氫的聚乙烯基吡咯烷酮過氧化物、有機(jī)硅烷季銨化合物類和磨料顆粒。當(dāng)使用磨料顆粒時(shí)，其混合物或摻和物的量為約5至約90重量％。磨料顆粒選自脲、二氧化硅、硅酸鹽、金屬氧化物、金屬碳酸鹽、粘土、碳化物和塑料。此外，對于磨料顆粒，本申請人題為“Surfactant-free Cleansingand Multifunctional Liquid Coating Composition Containing NonreactiveAbrasive Solid Particles and An Organosilane Quaternary Compound andMethods of Using”(Ohlhausen and Ludwig)的在先美國申請序列No.11/175,583涉及了非反應(yīng)性的磨料顆粒。然而，在本發(fā)明的情況中，有機(jī)硅烷季銨化合物的籠形物形式傾向于保護(hù)它防止與其它固體顆粒的反應(yīng)。非反應(yīng)性的磨料顆?；蛲坎嫉姆欠磻?yīng)性的顆粒是優(yōu)選的，以及當(dāng)使用時(shí)，具有從約5微米至約6,000微米的平均尺寸。

當(dāng)組合物為漿液、膏狀物、凝膠或粉末形式時(shí)，有機(jī)硅烷季銨化合物的濃度為約1重量％到約5重量％。當(dāng)把本發(fā)明組合物用作液態(tài)濃縮物時(shí)，過氧化氫的量為不高于約35重量％，季銨化合物的量為不高于約12.5重量％，以及脲的量為不高于約38重量％。更優(yōu)選地，當(dāng)把本發(fā)明的組合物用作液態(tài)最終用途產(chǎn)品時(shí)，過氧化氫或其復(fù)合物以過氧化氫計(jì)不高于約3重量％的量，以及季銨化合物以不高于約0.33重量％的量，以及脲以不高于約1重量％的量存在。在這樣的最終用途產(chǎn)品中，其中存在磨料顆粒，其混合物或摻和物以不高于約35重量％的量存在。

脲-季銨化合物籠形物的特別的優(yōu)點(diǎn)在于它們與其它方式與硅化季銨化合物反應(yīng)的磨料如二氧化硅不反應(yīng)，所述磨料致使組合物不適合或經(jīng)濟(jì)上不適于產(chǎn)生阻隔涂層。

通常，在最終用途產(chǎn)品中，將籠形物和其它組分配制為有效量用于清潔表面以及用于將多功能涂層結(jié)合到表面上從而使得它(a)防水和污物，和(b)抗菌的。阻擋層的抗菌的益處由結(jié)合到表面的硅化季銨化合物的烴特征而提供，參見本申請人的美國專利Nos.6,432,181、6,676,733和6,994,890。各種堅(jiān)硬、柔軟或多孔表面適用于用本發(fā)明的籠形物處理。

表面與季銨化合物的結(jié)合或涂布以兩種機(jī)理發(fā)生。第一，附著于硅氧烷的甲氧基將在水中水解或與表面水接觸以產(chǎn)生能與硅質(zhì)表面(在玻璃、瓷磚等的表面上的-SiOH鍵)反應(yīng)以形成表面和季銨化合物之間的-Si-O-Si-O-鍵的SiOH。第二，如果表面是非硅質(zhì)的或不具有-OH可結(jié)合位點(diǎn)，則來自其它季銨化合物分子的水解的SiOH基團(tuán)能反應(yīng)并聚合以形成涂覆在表面上的耐用的“漆狀”交聯(lián)的-O-Si-O-Si-O-Si-O-等。可以涂布的表面如織物纖維如棉花、醋酸纖維素、聚酯、尼龍、羊毛、人造絲腈綸等；有機(jī)表面如涂膜、聚苯乙烯、硅氧烷聚合物、木材、橡膠等和無機(jī)表面如二氧化硅、砂石、玻璃、混凝土和石材表面等并顯示抗菌活性。季銨化合物的長鏈垂直于表面取向，當(dāng)把分子由一個(gè)分子與另一個(gè)具有適當(dāng)結(jié)構(gòu)的分子一起組裝時(shí)，季銨化合物能使表面具有生物活性、防水性和/或光滑度(潤滑)。
有機(jī)硅烷季銨化合物的籠形物的制備方法
本發(fā)明的籠形物能通過幾種用于脲加合物形成的方法而制備。例如，它們可通過結(jié)晶方法制備，其中將一份季銨化合物分子與三份脲在溶劑或溶劑的混合物如甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮和苯存在下混合，然后加熱直到該混合物變得均勻，接著冷卻并結(jié)晶籠形化合物。然后將籠形化合物從剩余溶液中通過過濾或其它適當(dāng)方法分離，并干燥。干燥后，籠形化合物是自由流動(dòng)的不結(jié)塊的顆粒固體。

一種制備籠形物的替代方法是干混合法。該方法具有如下益處將結(jié)晶溶劑除去，以及沒有用結(jié)晶法回收的未復(fù)合的季銨化合物、溶劑或脲的損失。在干混合方法中，將脲固體直接與季銨化合物在室溫下或在高溫下在沒有任何溶劑存在下劇烈混合。該混合物隨著復(fù)合物形成變?yōu)楹隣罨蚬腆w。然后將固體籠形物研磨至理想的顆粒尺寸。用少量溶劑潤濕混合物能促進(jìn)并增加加合物的形成。同樣，重量比是3份脲相對1份季銨化合物。

另一種制備方法已知為濃縮法，僅涉及通過在復(fù)合物形成期間蒸發(fā)或蒸餾而除去結(jié)晶方法中所用的溶劑。例如，將一份季銨化合物與三份脲在回流下溶于甲醇中。通過蒸發(fā)或真空蒸餾而完全除去甲醇，留下籠形物作為剩余物。

脲加合物的形成能通過產(chǎn)物紅外分析和氮分析而證實(shí)。紅外分析按照描述在“Infrared Absorption Spectra of Some Urea InclusionCompounds”，J.Chem.Soc，1962，2340中的方法進(jìn)行。

下面的實(shí)施例的有機(jī)硅烷季銨化合物可以由下式定義
實(shí)施例 實(shí)施例1-7 表1有機(jī)硅烷季銨-脲籠形物組合物

上述通式和表列出了已經(jīng)通過濃縮、干混合或結(jié)晶法制備的本發(fā)明的多種籠形物組合物。
使用方法
當(dāng)以足以活化季銨化合物的水分的干燥形式使用時(shí)，本發(fā)明的籠形物組合物清潔了不溶污物的表面，即鹽、污染物、礦物、皂垢、硬水薄膜、食物、銹、霉菌、霉點(diǎn)、病毒和細(xì)菌，并提供該表面以結(jié)合的多功能阻擋涂層以減少這樣的污物和微生物的粘附和積累從而更容易清潔。

在來自籠形物形式的單體有機(jī)硅烷季銨化合物釋放時(shí)，它促進(jìn)了表面的清潔并同時(shí)將有機(jī)硅烷季銨化合物鍵合以提供防水和污物的涂層。

釋放的脲容易且完全水溶。當(dāng)這樣溶解時(shí)，它降低了水的表面張力且與沒有脲的水相比更好地滲入表面上的各種有機(jī)和無機(jī)污物。在有機(jī)硅烷季銨化合物的籠形物形式中，當(dāng)溶解于水中、或水和醇時(shí)，得到的組合物與水中相同含量的有機(jī)硅烷季銨化合物沒有脲相比，同樣更具表面活性并提供有機(jī)硅烷季銨化合物對表面的改善的清潔和結(jié)合。

以固態(tài)形式的作為粉末、顆粒、丸狀、結(jié)晶、片狀或小球的脲是研磨劑。出人意料地，其研磨性質(zhì)顯著地輔助了除去各種類型的有機(jī)和無機(jī)污物而不會(huì)刮傷表面，特別是當(dāng)脲被弄濕時(shí)，即使僅僅輕微弄濕。更出人意料地，脲-有機(jī)硅烷季銨化合物的粉末籠形物不僅作為柔和磨料清潔了表面，而且由于據(jù)信的表面張力減少和混合物研磨性質(zhì)的協(xié)同結(jié)合，同時(shí)提供了具有改善結(jié)合的防水、污物和玷污阻隔涂層。如上所述，本發(fā)明的進(jìn)一步的益處在于如下發(fā)現(xiàn)，不同于一般用于清潔劑的寬范圍的礦物研磨劑的不溶性，脲型研磨劑是100％水溶性的，并且因此易于且快速地從清潔表面漂洗除去，而不留下含沙殘余物并且不會(huì)將水不溶性顆粒增加到廢水體系。

當(dāng)作為液體與水或溶劑配制時(shí)，釋放出活性的有機(jī)硅烷季銨化合物。得到的組合物可包含過氧化氫以改善阻擋涂層對表面的結(jié)合，可包含增稠劑以提供觸變性的儲(chǔ)存穩(wěn)定的膏狀物和凝膠以及包含潤滑劑以促進(jìn)此刻不再附著于表面的污物的分解和除去。組份在作為漿液、膏狀物或凝膠的含水介質(zhì)中以有效量使用以清潔表面，并將多功能阻擋涂層結(jié)合到所述表面上從而使其防水、污物和玷污以減少(a)硬水礦物、皂垢、食物等的附著和積累，以及(b)細(xì)菌、病毒和真菌的附著和生長。

因此，儲(chǔ)存穩(wěn)定的籠形物以獨(dú)特的性質(zhì)在清潔、洗滌和涂布組合物中起作用，其性質(zhì)使得表面被清潔或洗滌掉不溶污物并同時(shí)產(chǎn)生防水、防污物和細(xì)菌。這些性質(zhì)使得能夠清潔并涂布被雨水、湖泊或海洋噴霧以及地面灑水器噴霧和/或由灰塵、廢氣和煙囪排放物弄臟的外窗。并且，各種已經(jīng)被日常溢出物和由烹飪、進(jìn)食、洗滌等引起的家庭污物的濺散物弄臟的內(nèi)表面可同時(shí)被清潔并提供以持久耐水和耐將來污染的結(jié)合涂層，并具有抗微生物性質(zhì)。

如上所述，出人意料的是考慮到季銨化合物的結(jié)構(gòu)特性，能形成脲與有機(jī)硅烷季銨化合物的籠形物使得能實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存穩(wěn)定性。而且參考本申請人的美國專利Nos.6,432,181、6,676,733和6,994,890；美國專利公開號2006/0110348；和美國申請序列號No.11/175,583(2005年7月6日提交)，本申請人在先的組合物發(fā)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)仍能通過將籠形物與其它添加劑混合而實(shí)現(xiàn)。例如，能形成阻隔涂層并原位將所有當(dāng)時(shí)的研磨劑固體顆粒結(jié)合到表面，以及籠形物脲-季銨化合物在研磨作用中在水分存在下被拭去并且揉擦經(jīng)過表面/在表面上以除去不溶性污物。本發(fā)明的籠形物組合物還可以包含研磨劑固體顆粒和過氧化氫組份的組合以提供阻隔涂層在不同表面上改善的結(jié)合和耐久性。

通常，研磨劑固體顆?；谒鼈兊挠捕取⒊叽?、結(jié)構(gòu)和與有機(jī)硅烷季銨化合物的反應(yīng)性以及與過氧化氫的穩(wěn)定性來選擇。本發(fā)明的組合物能配制為含水漿液、膏狀物或凝膠。清潔和涂布組合物可進(jìn)一步包括增稠劑和/或潤滑劑如羥丙基纖維素、丙烯酸類聚合物、豆蔻酸異丙酯、礦物油等。更進(jìn)一步地，優(yōu)選水介質(zhì)具有約2到大約9的pH。含水的組合物還優(yōu)選與去離子水配制。

按照使用的方法，將如在家庭、旅館、辦公室、商店、汽車、船、飛機(jī)等中存在的日常表面用提供清潔過的表面以及多功能涂層的組合物處理。例如，被由雨水、湖泊、海洋和灑水器噴灑引起的不可溶水斑、硬水薄膜和礦物的堆積物以及由來自烹飪、進(jìn)食、洗滌等的溢出物和濺散物引起的不可溶皂垢、石灰積垢(limescale)、玷污和食物弄臟的日常表面能施加本發(fā)明的組合物而被清潔并提供以多功能涂層。例如，優(yōu)選的籠形物組合物的漿液、膏狀物或凝膠能通過以足以分解和分散污物的量在弄臟的表面上擦拭和揉擦而施加，其中污物通過漂洗除去并然后擦拭表面直到它變干。這樣施加時(shí)，將表面清潔以及多功能的聚合涂層在表面上形成并結(jié)合，從而提供不可見的、防水、污物和玷污的硅化的烴阻隔涂層，細(xì)菌、病毒、霉菌和霉點(diǎn)不會(huì)附著及生長在上面，它限制了硬水礦物、皂垢、食物和玷污的形成、附著和堆積，以更易于用水或非研磨性含水清潔劑清洗。

本發(fā)明按照我們在先的美國專利Nos.6,432,181、6,676,733和6,994,890；美國專利公開號2006/0110348；以及美國申請序列號11/175,583(2005年7月6日提交)(將這些內(nèi)容以引用的方式加入本文)通過下面的實(shí)施例和優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)公開而更加易于理解。應(yīng)當(dāng)理解的是此處所用的術(shù)語是用于描述具體實(shí)施方式
的目的，而非旨在限制。為了清楚理解，對此處所用的如下術(shù)語作如下定義
“耐磨性”是指表面、表面涂層或光潔(finish)層用柔和磨料經(jīng)清洗、擦或刮或處理不會(huì)破壞或除去，沒有看到如在表面擦傷或弄臟中表面或光潔層破壞。

“研磨劑”或“研磨”指的是將任何材料或物質(zhì)用于研磨或磨光，以及由用研磨劑“顆粒”或“砂礫”研磨、磨擦、攪拌或揉擦引起的表面上斑點(diǎn)或斑片。

“抗菌”指的是表面及其涂層抵抗微生物特別是致病的那些微生物的附著和生長的能力。

此處所用的“施加”、“施加的”或“施加過的”指的是用粒狀或液態(tài)的籠形物組合物處理表面，通常以液體、漿液、糊狀物或凝膠的形式。

“細(xì)菌”指的是單個(gè)或以鏈狀出現(xiàn)的無所不在的單細(xì)胞生物，包括涉及發(fā)酵、腐爛和傳染疾病的各種物質(zhì)。

“結(jié)合”、“結(jié)合的”或“可結(jié)合的”是指將組合物牢固地結(jié)合到表面上的能力，如水與防污光潔層、涂層的結(jié)合能力或者其它水和污垢接收表面的特性。如此處所用的，當(dāng)組合物能抵抗由濃硫酸和50％氫氧化鈉、或任何皂、溶劑、研磨型清潔劑的除去而不會(huì)玷污、弄臟或損害未處理形式的相同表面，它被認(rèn)為是“結(jié)合的”或“可結(jié)合的”。

此處所用的“籠形物”指的是包合復(fù)合物。在復(fù)合物的一種形式中，季銨化合物的分子被完全包封在脲內(nèi)部，但沒有化學(xué)相互作用。脲籠形物是通道(channel)或管道(canal)類型的包合復(fù)合物。復(fù)合的脲固體包裹有機(jī)硅烷季銨化合物的較直鏈的烴基。在另一種形式中，包合復(fù)合物是有機(jī)硅烷季銨化合物完全地或部分地封閉在脲的晶格中的未鍵合的締合。因此，此處所用的“籠形物”指的是包括任何這樣類型的包合復(fù)合物，其中脲和有機(jī)硅烷季銨化合物以未鍵合形式彼此締合使得它們可提供包括儲(chǔ)存穩(wěn)定的固體、無操作和運(yùn)送危險(xiǎn)性以及不燃性的本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。

“清潔”、“清潔過的”、“清潔劑”和“洗滌”指的是未被弄臟的、無污垢的和沒有污物堆積的表面，或者是本發(fā)明的液體清潔/涂布組合物以及使用它們的方法。

“消毒劑”或“消毒”指的是任何主要用于無生命表面以破壞或防止有害生物(細(xì)菌)生長的化學(xué)試劑。

術(shù)語“耐用的”或“耐用性”是指持續(xù)時(shí)間長并且用淡水(自來水)、肥皂溶液、洗滌劑溶液、家庭溶劑、柔和磨料(非破壞性)清潔劑或常規(guī)清潔劑/脫脂劑清洗和/或擦拭不易除去。

“日常家庭污垢”是指在表面上因烹調(diào)、食用、飲用、洗滌、洗澡和淋浴引起的溢出物、濺出物和污點(diǎn)例如牛奶、咖啡、茶、果汁、醬、肉湯、食物沸溢、皂垢、水垢、礦物沉淀等。

“日常表面”是指家庭、辦公室、工廠、公共建筑和設(shè)施、汽車、飛機(jī)和輪船等的所有表面。

“日常汽車污垢”是指因雨水、凍雨、雪、昆蟲、泥土和道路灰塵在汽車外表面引起的溢出物、濺出物和污點(diǎn)，以及因指紋、食物溢出物、增塑劑浸出、吸煙、使用毛發(fā)噴霧劑和除臭噴霧劑和空氣循環(huán)在汽車內(nèi)表面引起的溢出物、濺出物和污點(diǎn)。

“細(xì)菌”指的是產(chǎn)生疾病的微生物。

“不溶性污物”、“污物”和“不溶于水和油的污物”指的是不能通過用水、肥皂、溶劑和清潔劑洗滌而有效地溶液化并除去的表面污物和玷污，它能通過用本發(fā)明的籠形物形成的固體粒狀的或液體組合物研磨或磨光表面而除去。

當(dāng)把“液體”用于本發(fā)明的組合物時(shí)指的是它們具有流動(dòng)能力，很大程度上取決于其粘度的性質(zhì)。

“揉擦”指的是將粒狀籠形物或液體洗滌和涂布組合物擦和/或刷洗到堆積物(buildup)上或其中直到污物不再附著于表面。

“微生物”指的是太小而不能通過肉眼觀察的任何有機(jī)體，如細(xì)菌、原生動(dòng)物、病毒和某些真菌和藻類。

“緩和”指的是使效力或強(qiáng)度變小并使得較為不嚴(yán)重；減輕和控制；特別是對于微生物的附著和生長。

“霉菌”和“霉點(diǎn)”指的是在有生命和無生命表面上形成的細(xì)小真菌的生長，通常與濕氣和/或腐爛相聯(lián)系。

“單體”或“單體的”指的是能與相同或不同的分子反應(yīng)形成復(fù)合物或聚合物的分子。

“多功能的”指的是由單個(gè)施加實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)可識別的結(jié)果的過程，如同時(shí)或相繼清潔并涂布表面，借此涂層也實(shí)現(xiàn)致使表面防水、防污和/或抗菌的功能。

“非反應(yīng)性的”指的是不與有機(jī)硅烷季銨化合物或過氧化氫反應(yīng)的研磨劑固體顆粒從而減少按照本發(fā)明它們的洗滌和涂布比例；或者若以常態(tài)為反應(yīng)性的，被形成阻擋層的各種物質(zhì)涂布使得它們不起反應(yīng)并儲(chǔ)存穩(wěn)定以提供理想的表面洗滌和結(jié)合作用。

“顆?！焙汀吧暗[”指的是具有不同硬度、結(jié)構(gòu)、質(zhì)地和尺寸的用于除去不溶性污物的固體的細(xì)小碎片。

“聚合物”或“聚合的”指的是通常由許多小分子反應(yīng)/縮合而產(chǎn)生的高分子量化合物。

“防”或“防護(hù)的”指的是有效地抵抗、避開或不能與之混合以及抵抗水、污物和細(xì)菌的吸附、附著或經(jīng)過。

“耐除去”是指用常規(guī)肥皂、溶劑、洗滌劑、柔和磨料清潔劑或者清潔劑/脫脂劑清洗或清潔不易除去的涂層或表面光潔層，然而其會(huì)腐蝕或破壞相同組成和結(jié)構(gòu)的未處理表面。

“消毒劑”或“消毒”指的是清潔表面使其沒有污垢、污物、細(xì)菌等的物質(zhì)、制劑或方法。

“防污”是指表現(xiàn)出例如無論是在水組分蒸發(fā)之前還是之后日常家庭和汽車污垢附著和堆積減少的表面。

“殺菌劑”或“殺菌”指的是導(dǎo)致有生命的微生物至少99.9％破壞的任何化學(xué)試劑、物質(zhì)或方法。

“儲(chǔ)存穩(wěn)定”指的是當(dāng)貯存在倉庫、運(yùn)輸容器、包裝等中的不高于120°F溫度的周圍環(huán)境條件時(shí)，粒狀或固體籠形物或它們的稀釋過的液體組合形式的有用保存期限通常為數(shù)個(gè)月，一般理想地超過六個(gè)月或至少一年。

“表面”是指所有硬或軟的表面，無論多孔或無孔的、硅質(zhì)或非硅質(zhì)，例如日常表面和下面描述本發(fā)明的組合物和方法所列舉的實(shí)施例中使用的表面。這些表面的實(shí)例包括，但不限于金屬、玻璃、塑料、橡膠、瓷器、陶瓷、大理石、花崗巖、水泥、瓷磚、砂、二氧化硅、上釉用具、聚氨酯、聚酯、聚丙烯酸系、蜜胺/酚醛樹脂、聚碳酸酯、硅質(zhì)材料、涂漆面、木材等。

“表面活性劑”和“表面活性劑-釋放(surfactant-free)”指的是減小兩種液體或一種液體和固體之間表面張力或界面張力的物質(zhì)，如列在Stepan Company，Northfield，Illinois，2004“Global Product Catalog”中。它包括清潔劑、潤濕劑和乳化劑。該術(shù)語用于排除有機(jī)硅烷季銨化合物和用于本發(fā)明的這類型的表面-張力減少性質(zhì)。

“病毒”指的是僅在有生命的宿主主要是細(xì)菌、植物和動(dòng)物的細(xì)胞內(nèi)復(fù)制的極微小代謝惰性傳染物，其通過手和直接或間接通過手和身體接觸表面的身體接觸而傳播。

此處所用的“防水”和“防水性”描述表面的疏水性或特性及其由視覺觀察的防水能力。也可通過蒸餾水滴或液滴在表面上的接觸角測定(用雨水、市政供應(yīng)的自來水或地下水測定的接觸角通常更易變并且不能再現(xiàn)，并且通常比使用蒸餾水或去離子水測定的接觸角小達(dá)10°)。通常，單個(gè)表面的疏水性是以其相對于水滴的接觸角為基礎(chǔ)按照如下評價(jià)的 優(yōu) 液滴致密、滾圓、具有亮泡，測定為95°或更大 良 液滴不太滾圓，但是有亮泡，顯示略有展開，測定為85°-95° 一般 可見水滴拉平，測定為70°-85° 差 相當(dāng)平的水滴，呈現(xiàn)水的展開更大并且測定為50°-70° 試驗(yàn)表面的準(zhǔn)備
所有試驗(yàn)表面通過用“Miracle Scrub”(一種可從UnelkoCorporation，Scottsdale，Arizona獲得的非擦傷性研磨硬表面清潔劑)擦洗表面和用濕潤的纖維素海綿清洗。清洗后，用熱水漂洗表面以除去過量的Miracle Scrub，接著用去離子水漂洗(當(dāng)水展開并潤濕表面時(shí)能記錄為清潔的表面)接著用紙巾干燥。清洗過的表面可在施加籠形物之前使之在室溫下風(fēng)干至少一小時(shí)。
試驗(yàn)表面上不溶性污物的形成、附著和堆積
硬水礦物沉積硬水斑點(diǎn)通過將Scottsdale，Arizona(硬的)自來水在水平位置噴洗試驗(yàn)表面并讓水蒸發(fā)，在表面上留下硬水斑點(diǎn)而形成。重復(fù)該方法直到相當(dāng)多的硬水斑點(diǎn)殘余物保持在試驗(yàn)表面上。

皂垢將“l(fā)vory Soap”(Procter and Gamble)在Scottsdale，Arizona的硬水的水溶液在水平位置噴到硬水礦物沉積試驗(yàn)表面上并使水蒸發(fā)，在表面上留下皂垢污物。重復(fù)該過程直到相當(dāng)多的皂垢污物殘余物保持在試驗(yàn)表面上。然后將弄污的試驗(yàn)表面(硬水斑點(diǎn)和皂垢)放到250°F烘箱中一小時(shí)以從表面除去任何殘留的水。

油脂將“Crisco”噴霧(油菜和大豆油類)在水平位置施加到干燥過的試驗(yàn)表面直到相當(dāng)多的油脂殘余物層保留在試驗(yàn)表面上。然后將弄污的試驗(yàn)表面放入400°F烘箱一個(gè)小時(shí)，此時(shí)油脂由于輕微炭化而開始變?yōu)楹稚?br> 有機(jī)硅烷季銨化合物的脲籠形物的試驗(yàn) A.本發(fā)明的籠形物組合物在玻璃上形成防水和防污的阻隔涂層的試驗(yàn)
將玻璃鏡子用研磨清潔劑如上述的Miracle Scrub清洗。將紙巾折成兩英寸乘五英寸的涂板器(applicator)。將涂板器的一端用水噴灑使紙巾潤濕。將少量的固體籠形物組合物灑在用水弄濕的紙巾上，然后以圓形的重覆擦拭動(dòng)作來施加到鏡子表面。然后將處理過的表面用水漂洗并用紙巾弄干。然后對處理過的表面測試疏水性阻隔涂層的存在。

防水將處理過的表面用水噴灑并觀察水滴的珠粒，若存在阻隔涂層，水滴珠粒不像在未處理的表面部分上那樣展開。

防污來自Avery的墨西哥制造的黃色Hi-Liter標(biāo)記物將被阻隔涂層排斥(RYMM或Repells Yellow Magic Marker)，但不會(huì)被未處理的表面排斥。
B.基于本發(fā)明的籠形物的清潔劑的清潔和屏蔽涂層試驗(yàn)及其儲(chǔ)存穩(wěn)定性
將玻璃鏡子用上述方法清洗。將黑色的永久Magic Marker(即來自Avery的Marks-A-Lot)用于涂覆鏡子以黑色污漬來試驗(yàn)清潔劑除去容易度和同時(shí)形成阻隔涂層。

清潔劑施加到鏡面按上述方法進(jìn)行。將過量的清潔劑(砂礫)用水漂洗并用紙巾攪動(dòng)接著用紙巾干燥而從鏡面除去。然后按照上述防水防污測試處理過的表面阻隔涂層的存在。

去污將處理過的表面通過觀察任何殘余物而檢查黑色污物的去除。要求污物完全去除視為通過試驗(yàn)。

儲(chǔ)存穩(wěn)定性有機(jī)硅烷季銨化合物將與硅質(zhì)的表面反應(yīng)是已知的(參見于2005年7月6日提交的本申請人的未決申請美國序列號No.11/175,583)。然而，有機(jī)硅烷季銨化合物的籠形物使得季銨化合物不能與硅質(zhì)的表面反應(yīng)直到從籠形物中釋放，例如通過脲的溶液。為了證明本發(fā)明的籠形物的穩(wěn)定性，將十八烷基氨基二甲基三甲氧基甲硅烷基丙基氯化銨的籠形物與二氧化硅混合，并在環(huán)境實(shí)驗(yàn)室條件下存儲(chǔ)22月并作為具有去污的防水和防污、清潔和屏蔽組合物評價(jià)。
實(shí)施例8-12
按照上述方法測試實(shí)施例1-7的籠形物的防水和防污性。所有這些籠形物通過了該測試。
實(shí)施例13-16
籠形物的儲(chǔ)存穩(wěn)定性和性能根據(jù)上述試驗(yàn)測試，并將結(jié)果列于表2中。
表2籠形物*清潔劑儲(chǔ)存穩(wěn)定性和性能 *十八烷基氨基二甲基三甲氧基甲硅烷基丙基氯化銨的脲籠形物 **Silcosil 53，美國二氧化硅 C.制備和試驗(yàn)由有機(jī)硅烷季銨化合物的脲籠形物的噴霧和擦拭清潔劑
清潔和屏蔽組合物通過將6.4g表1中的實(shí)施例4和7的每種脲籠形物溶于800ml的去離子水(pH＝3)通過在塑料瓶中搖動(dòng)而制備。得到的溶液包含0.2％有機(jī)硅烷季銨化合物和0.6％脲。兩種溶液均為清澈的并且搖動(dòng)時(shí)起泡。

將清潔組合物分別噴灑到清潔的玻璃表面并用紙巾擦拭直到表面干燥并發(fā)亮。然后評價(jià)兩種處理過的表面，發(fā)現(xiàn)為防水和防污。

然而，在包含脲過氧化物作為固體組分以提供過氧化氫作為表面清潔劑、抗微生物劑和與硅化的季銨化合物結(jié)合的協(xié)同結(jié)合劑(參考U.S.6,994,890)的類似組合物中，組合物的長期穩(wěn)定性在19個(gè)月后變差。據(jù)信是脲過氧化物是吸濕的并且吸收的水分導(dǎo)致籠形物分解而釋放硅化的季銨化合物，其與硅氧烷二氧化物砂礫反應(yīng)，當(dāng)把陳化的組合物用于要處理的表面時(shí)其然后防止形成理想的阻隔涂層。然而，若在清潔劑組合物中存在高含量的硅化季銨化合物，在硅氧烷二氧化物砂礫存在下它在一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定和功能化的，并使得能夠形成如表2所表示的具有過量可利用季銨化合物的阻隔涂層。

包含被認(rèn)為對硅化的季銨化合物化學(xué)上惰性的砂礫和衍生自它們的籠形物在脲過氧化物存在下的清潔劑的附加研究列于表3中。所有清潔劑在防水性、防污性和去污試驗(yàn)方面表現(xiàn)令人滿意。

準(zhǔn)備了使用同樣砂礫和籠形物但使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)-過氧化氫聚合物復(fù)合物(固體，包含約18.5％過氧化氫)作為過氧化氫來源的另一個(gè)研究，并進(jìn)行如表4所列的性能試驗(yàn)。所有清潔劑表現(xiàn)令人滿意，但包含PVP聚合物的那些清潔劑當(dāng)在試驗(yàn)中用少量水應(yīng)用時(shí)由于它們變稠而稍微難以展開及去除。
實(shí)施例17-22 表3包含硅化的季銨化合物籠形物、非反應(yīng)性砂礫和脲過氧化物的清潔劑 清潔劑配方砂礫89.83％ 脲過氧化物 8.57％(3％H2O2) 籠形物 1.60％(0.4％季銨化合物) 實(shí)施例23-28 表4包含硅化的季銨化合物籠形物、非反應(yīng)性砂礫和PVP H2O2的清潔劑 清潔劑配方砂礫 82.2％ PVP H2O2 16.2％(3％H2O2) 籠形物1.60％(0.4％季銨化合物) D.由脲籠形物和脲砂礫的清潔劑的制備和試驗(yàn)
將脲顆粒在韋林氏搗切器(Waring Blender)上研磨成細(xì)粉至粒徑不高于約6,000微米。然而，粒徑不被認(rèn)為是籠形物固體或固體稀釋劑如脲的關(guān)鍵特征。根據(jù)本發(fā)明，脲或其它固體為不同粒徑的顆粒、細(xì)粒、粉末、薄片、球?；蚓w以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。將3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化銨(實(shí)施例7，表1)的脲籠形物在韋林氏搗切器中研磨成粒徑小于約1,000微米的細(xì)粉。然后將脲粉末和籠形物粉末的粉末混合物通過稱量表5中標(biāo)明的量至玻璃罐、密封此罐并劇烈搖動(dòng)而制備。

將粉末施加到試驗(yàn)表面通過將混合物噴灑在試驗(yàn)表面，接著用弄濕的紙巾以圓形重覆動(dòng)作在試驗(yàn)表面上擦拭該清潔劑而完成。然后用水漂洗處理過的表面并用紙巾弄干。然后評價(jià)處理過的表面的污物、皂垢、水斑和油脂的去除和阻隔涂層的形成。
實(shí)施例29-31 表5脲籠形物和脲砂礫的清潔劑的制備和試驗(yàn) *要求兩次施加
結(jié)論表5中所列的使用脲作為砂礫和有機(jī)硅烷季銨化合物籠形物作為阻隔涂層組合物的所有清潔劑組合物提供了令人滿意的清潔劑性能并沉積為防水和防污阻隔涂層。
E.有機(jī)硅烷季銨化合物對由溶劑的溶解的穩(wěn)定性測定
進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)以確定本發(fā)明的籠形物組合物是否將被氯仿(強(qiáng)溶劑)溶解。
脲在氯仿中的溶解性
將7.51克脲在具有75.4克氯仿的燒杯中通過磁力攪拌10分鐘而變成漿液。然后靠重力通過濾紙而過濾漿液。用濾液漂洗燒杯以除去全部固體并將漂洗液(rinse)加入濾餅。然后將濾液在配衡燒杯中蒸發(fā)并獲得0.01克的殘余物(其在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi))。從這個(gè)試驗(yàn)可斷定脲不溶于氯仿。
有機(jī)硅烷季銨化合物籠形物在氯仿中的溶解性
將10.21克表1的實(shí)施例7的有機(jī)硅烷季銨化合物的籠形物如上在75克氯仿中進(jìn)行10分鐘而變成漿液以及如上過濾漿液，并將濾液蒸干。0.07克蠟狀殘余物保留在燒杯中。殘余物具有氯丙基三甲氧基硅烷的氣味(制備有機(jī)硅烷季銨化合物的起始原料)，并且當(dāng)用紙巾施加到清潔的玻璃表面時(shí)顯示出防水和防污性，但易于用Miracle Scrub除去。

能斷定該殘余物不是有機(jī)硅烷季銨化合物。將過濾的固體干燥至衡重?；厥樟?0.24克。已經(jīng)加入了10.21克的籠形物。+0.03克的差值在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)。可斷定籠形物不溶于氯仿，并且有機(jī)硅烷季銨化合物未由氯仿從籠形物中提取。這進(jìn)一步證明了本發(fā)明的籠形物顯著的穩(wěn)定性。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員了解上面介紹的描述、過程、方法和組合物能在不偏離所述具體實(shí)施方式
范圍的情況下進(jìn)行改變或改進(jìn)，并且這樣不背離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.脲和有機(jī)硅烷季銨化合物的籠形物。
2.權(quán)利要求1的籠形物，其中所述的有機(jī)硅烷季銨化合物具有至少一個(gè)長度為至少10個(gè)碳原子的線性鏈。
3.權(quán)利要求2的籠形物，其中所述的線性烴鏈長度為10到22個(gè)碳。
4.權(quán)利要求1的籠形物，其中所述的有機(jī)硅烷季銨化合物具有C10-C22的飽和或不飽和的烴基。
5.權(quán)利要求1的籠形物，其中所述的有機(jī)硅烷季銨化合物由下式定義
其中R1＝氫和/或C1-C4烷基，R2＝具有C1-C8個(gè)碳原子的二價(jià)烴基，R3＝氫或C1-C4烷基，R4＝氫或C1-C10烷基，R5＝C10-C22的飽和或不飽和的烴基，并且X-＝鹵離子、羧酸根、磺酸根、氫氧根、硫酸根或磷酸根。
6.權(quán)利要求1的籠形物，其中，所述的有機(jī)硅烷季銨化合物選自如下
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化銨、
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二癸基甲基氯化銨、
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基十四烷基二甲基氯化銨、
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基大豆油基氯化銨，
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基油烯基氯化銨、
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基十八烷基氯化銨、
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基油烯基氯化銨、
3-(三羥基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化銨、和
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二十二烷基氯化銨。
7.權(quán)利要求1的籠形物，其中所述的有機(jī)硅烷季銨化合物相對于所述籠形物以不高于約25重量％的量存在。
8.一種組合物，其包含權(quán)利要求7的籠形物和稀釋劑，其中所述的有機(jī)硅烷季銨化合物相對于所述籠形物和稀釋劑的總重量以約0.01％至約25％的量存在。
9.一種組合物，其包含權(quán)利要求1的籠形物和稀釋劑，所述稀釋劑選自水和醇以及它們的混合物。
10.權(quán)利要求9的組合物，其作為液態(tài)最終用途產(chǎn)品，其中所述的有機(jī)硅烷季銨化合物基于所述籠形物和稀釋劑的總重量以約0.01重量％至約1重量％的濃度存在。
11.一種組合物，其包含權(quán)利要求1的籠形物和稀釋劑以形成漿液、膏狀物、凝膠或粉末，其中所述的有機(jī)硅烷季銨化合物基于所述籠形物和稀釋劑的總重量以約1重量％至約5重量％的濃度存在。
12.權(quán)利要求9的組合物，其作為用于處理表面從而使其防水和防污的儲(chǔ)存穩(wěn)定的清潔和多功能涂布組合物。
13.權(quán)利要求9的組合物，其包含磨料顆粒。
14.權(quán)利要求13的組合物，其是漿液、膏狀物或凝膠的形式。
15.一種組合物，其包含權(quán)利要求1的籠形物和選自如下的添加劑脲、表面活性劑、增稠劑、膠凝劑、研磨劑、潤滑劑、脲過氧化物、聚乙烯基吡咯烷酮過氧化物、丙二醇和溶劑、以及它們的混合物。
16.權(quán)利要求9的組合物，其包含過氧化氫或其復(fù)合物。
17.權(quán)利要求16的組合物，其作為液態(tài)濃縮物，其中過氧化氫不高于約30重量％，所述的季銨化合物不高于約12.5重量％，以及脲不高于約38重量％。
18.權(quán)利要求16的組合物，其作為液態(tài)最終用途產(chǎn)品，其中所述過氧化氫或其復(fù)合物以過氧化氫計(jì)不高于約3重量％，所述的季銨化合物不高于約0.33重量％，以及脲不高于約1重量％。
19.權(quán)利要求9的組合物，其中磨料顆粒、其混合物或摻和物不高于約35重量％。
20.權(quán)利要求19的組合物，其中所述的磨料顆粒選自脲、二氧化硅、硅酸鹽、金屬氧化物、金屬碳酸鹽、粘土、碳化物和塑料。
21.權(quán)利要求20的組合物，其中所述的顆粒具有從約5微米至約6,000微米的平均尺寸。
22.權(quán)利要求1的組合物，其中所述各組分以清潔表面和將多功能涂層結(jié)合到所述表面的有效量存在從而使表面(a)防水和防污及(b)抗菌。
23.權(quán)利要求12的組合物，其中所述的表面是硅質(zhì)的、塑料、金屬、水泥、木材、大理石、花崗巖、織物或皮膚的表面。
24.一種組合物，其包含權(quán)利要求1的籠形物以及作為所述籠形物的稀釋劑的脲。
25.權(quán)利要求24的組合物，其作為最終用途產(chǎn)品，其中所述的有機(jī)硅烷季銨化合物基于所述籠形物和脲的總重量以約0.01重量％至約1重量％的濃度存在。
26.權(quán)利要求24的組合物，其作為漿液、膏狀物、凝膠或粉末，其中所述的有機(jī)硅烷季銨化合物基于所述籠形物和脲的總重量以約1重量％至約5重量％的濃度存在。
27.權(quán)利要求24的組合物，其作為用于處理表面從而使其防水和防污的儲(chǔ)存穩(wěn)定的清潔和多功能涂布組合物。
28.權(quán)利要求24的組合物，其中所述的脲稀釋劑是磨料顆粒的形式。
29.權(quán)利要求28的組合物，其是漿液、膏狀物、凝膠或粉末的形式。
30.權(quán)利要求24的組合物，其包含選自如下的添加劑表面活性劑、增稠劑、膠凝劑、研磨劑、潤滑劑、脲過氧化物、聚乙烯基吡咯烷酮過氧化物、丙二醇和溶劑、以及它們的混合物。
31.權(quán)利要求24的組合物，其包含過氧化氫或其復(fù)合物。
32.權(quán)利要求31的組合物，其作為液態(tài)濃縮物，其中過氧化氫不高于約30重量％，所述的季銨化合物不高于約12.5重量％，以及脲不高于約38重量％。
33.權(quán)利要求31的組合物，其作為液態(tài)最終用途產(chǎn)品，其中所述的過氧化氫或其復(fù)合物以過氧化氫計(jì)不高于約3重量％，所述的季銨化合物不高于約0.33重量％，以及脲不高于約1重量％。
34.權(quán)利要求24的組合物，其中磨料顆粒、其混合物或摻和物不高于約35重量％。
35.權(quán)利要求34的組合物，其中所述的磨料顆粒選自脲、二氧化硅、硅酸鹽、金屬氧化物、金屬碳酸鹽、粘土、碳化物和塑料。
36.權(quán)利要求35的組合物，其中所述的顆粒具有從約5微米至約6,000微米的平均尺寸。
37.權(quán)利要求24的組合物，其中所述組分以用于清潔表面和將多功能涂層結(jié)合到所述表面的有效量存在，從而使表面(a)防水和防污及(b)抗菌。
38.權(quán)利要求24的組合物，其中脲是顆粒、細(xì)粒、粉末、片狀、球粒或結(jié)晶形式，并且籠形物均勻地分布在其中。
39.一種處理表面的方法，其包括將有機(jī)硅烷季銨化合物和脲的籠形物施加至所述表面。
40.權(quán)利要求39的方法，其中所述的有機(jī)硅烷季銨化合物具有至少一個(gè)長度為至少10個(gè)碳原子的線性鏈。
41.權(quán)利要求39的方法，其中所述的線性烴鏈長度為10到22個(gè)碳。
42.權(quán)利要求39的方法，其中所述的季銨化合物具有C10-C22的飽和或不飽和的烴基。
43.權(quán)利要求39的方法，其中將所述的籠形物與稀釋劑結(jié)合以形成用于處理表面的組合物。
44.權(quán)利要求39的方法，其中所述稀釋劑選自脲、水和醇以及它們的混合物。
45.權(quán)利要求39的方法，其用于處理表面從而使其防水和防污。
46.權(quán)利要求45的方法，其中所述的有機(jī)硅烷季銨化合物選自如下
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化銨、
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二癸基甲基氯化銨、
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基十四烷基二甲基氯化銨、
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基大豆油基氯化銨，
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基油烯基氯化銨、
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基十八烷基氯化銨、
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基油烯基氯化銨、
3-(三羥基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化銨、和
3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二十二烷基氯化銨。
47.權(quán)利要求43的方法，其中所述的有機(jī)硅烷季銨化合物相對于所述籠形物和稀釋劑的總重量以約0.01重量％到約25重量％的量存在。
48.權(quán)利要求47的方法，其中所述組合物包含選自如下的添加劑脲、表面活性劑、增稠劑、膠凝劑、研磨劑、潤滑劑、脲過氧化物、聚乙烯基吡咯烷酮過氧化物、丙二醇和溶劑、以及它們的混合物。
49.權(quán)利要求39的方法，其中組合物包含過氧化氫或其復(fù)合物。
50.權(quán)利要求49的方法，其中所述組合物包含不高于約8重量％的過氧化氫，所述的季銨化合物不高于約5重量％以及磨料顆粒不高于約35重量％。
51.權(quán)利要求50的方法，其中所述的過氧化氫或其復(fù)合物以過氧化氫計(jì)為約3至約6重量％，以及所述季銨化合物不高于約1重量％。
52.權(quán)利要求39的方法，其中所述各組分以清潔表面和將多功能涂層結(jié)合到所述表面的有效量存在從而使表面(a)防水和防污及(b)抗菌。
全文摘要
本發(fā)明以與脲的加合物(籠形物)的形式提供儲(chǔ)存穩(wěn)定的有機(jī)硅烷季銨化合物。脲-有機(jī)硅烷季銨化合物籠形物使得對于制造商和消費(fèi)者的最終用途而言組合物的運(yùn)送、貯存和制備沒有危險(xiǎn)溶劑。利用所述籠形物制備了多功能的清潔和涂布組合物，而沒有損失有機(jī)硅烷季銨化合物的性質(zhì)和益處。
文檔編號C07F7/18GK101610993SQ200780044607
公開日2009年12月23日 申請日期2007年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月2日
發(fā)明者H·G·奧爾豪森, J·H·路德維希 申請人:資源開發(fā)有限責(zé)任公司