親水性有機硅烷的制作方法
【專利說明】親水性有機括燒 優(yōu)先權要求 本申請要求提交于2013年5月8日的國際申請No.PCT/CN2013/075345的優(yōu)先權權益， 并要求提交于2013年5月8日的波蘭申請No.P. 403810的優(yōu)先權權益，所述兩份專利申請 的公開內(nèi)容全文W引用方式并入本文中。
【背景技術】
[0001] 對于開發(fā)改進的組合物處理劑W使多種表面更加親水存在持續(xù)性需求。許多此類 表面天然疏水，或吸收水或極性液體或讓運些液體潤濕表面的能力有限。運些表面可包括 基板，諸如纖維、紡織物、塑料、玻璃或金屬。處理表面使其更加親水可改善諸如水分附著、 吸收性、表面潤濕、透氣等特性。許多親水表面處理劑都基于處理劑分子對表面的物理吸 附。照此，處理劑不穩(wěn)定，容易被洗掉或移除。
[0002] 因此，需要鑒別可用于處理多種表面W使其親水的材料。此外，需要鑒別持久地 (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）鍵合 到該表面的此類親水性材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)能提高處理過的表面的親水性的某些有機硅烷。具體地講，本發(fā) 明設及包含具有下式的有機硅烷的組合物： 巧 1)(3η)巧2〇)nSiR3〇 (CH2CH2O)a佑3&0)bR4,其中η為1或2， a>l，b可從0至30變化，前提條件是a>b， Ri為含有1至12個碳原子的控基， R2為氨或含有1至6個碳原子的烷基基團， R3為含有2至12個碳原子的二價控基， R4為氨、Ri或乙酷基基團。
[0004] 本發(fā)明的有機硅烷，或包含衍生自本發(fā)明有機硅烷的反應產(chǎn)物的組合物，尤其可 用于處理多種表面W便除了別的W外，使其更加親水。具體地講，本發(fā)明的有機硅烷和相關 組合物可用于處理紡織物、纖維或硬質表面來提高表面的親水性及其他特性。處理過的表 面可具有改善的吸收性、水分附著或表面潤濕性特性。此外，含本發(fā)明組合物的后續(xù)表面處 理劑比許多處理劑更加持久（或基本上更加持久或半持久）。
【具體實施方式】 陽〇化]本發(fā)明設及包含有機硅烷或其反應產(chǎn)物的組合物，所述有機硅烷具有式： 巧 1)(3η)巧2〇)nSiR3〇 (CH2CH2O)a佑3&0)bR4,其中 下標"η"為1或2,或者η為2， 下標"a"等于或大于1， 下標"b"從ο至30變化， 前提條件是a>b， Ri為含有1至12個碳原子的控基， 或者Ri為烷基基團或苯基基團， 或者Ri為甲基， R2為氨或含有1至6個碳原子的烷基基團， 或者R2為甲基或乙基， 或者R2為乙基， R3為含有2至12個碳原子的二價控基， 或者R3包含2至6個碳原子， 或者R3為丙締或異下締， 或者R3為-CH2CH2C(邸3) 2-或者R3為丙締， R4為氨、Ri或乙酷基基團， 或者R4為甲基。
[0006] 本發(fā)明的有機硅烷包含聚氧化締部分，主要為聚氧乙締鏈，在上述式中被指定為 畑2邸2〇)。。聚氧化締基團主要包含氧乙締單元也成0)，但也可包含氧丙締單元佑&0)、氧 下締單元佑品〇)，或它們的混合物。當聚氧化締基團包含也成〇)、佑&〇)，和/或佑品〇) 單元的混合物時，氧化締基團通常在該基團內(nèi)為無規(guī)的，但也可為嵌段的。通常，如W摩爾 濃度來定義并且在上述式中由"a"下標表示，聚氧化締基團主要包含聚氧乙締單元。下標 "a"等于或大于1， 或者a可從4至30變化， 或者a可從4至20變化， 或者a可從4至10變化， 或者a可從5至8變化， 或者a為7。
[0007] 下標"b"從0至30變化， 或者b可從1至30變化， 或者a可從1至20變化， 或者a可從10至20變化， 或者a可從15至20變化， 前提條件是a>b。
[0008] 在一個實施例中，該有機硅烷具有W下平均式： (og(CHsCHzWzSi CH2CH2CH20(CH2CH20)7CH3。
[0009] 在一個實施例中，該有機硅烷具有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] 本發(fā)明的有機硅烷可通過制備有機硅烷的領域中已知的任何方法進行制備，或者 該有機硅烷可通過下文論述的方法進行制備。
[0011] 該有機硅烷可通過包括使W下物質發(fā)生反應的方法進行制備： a) 式（R%。> (Κ20)^Η的有機硅烷， 其中R1為含有1至12個碳原子的控基， R2為氨或含有1至6個碳原子的烷基基團， 下標η為1或2,或者η為2， b) 式R50畑2邸2〇)。佑恥)bR4的聚氧化締 其中下標"a"等于或大于1， 下標"b"從0至30變化， 前提條件是a>b， R4為氨、Ri或乙酷基基團， R5為含有2至12個碳原子的 不飽和脂族控基，W及 C)娃氨加成催化劑。 陽01引組分a)為式化）0。>(R2O)。SiH的有機硅烷?；蛘撸赡苡袃蓚€或更多個H基團存 在于Si原子上，在運種情況下Ri將為零。在諸如此類的情況下，兩個聚酸基團隨后將被接 枝到Si原子上。本發(fā)明方法中適合作為組分a)的有機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] 可用作組分b)的聚氧化締可為任一聚氧化締，該聚氧化締在一個分子鏈端用含 有2至12個碳原子的不飽和脂族控基進行封端。聚氧化締可得自環(huán)氧乙燒、環(huán)氧丙烷、環(huán) 氧下燒、1，2-環(huán)氧己燒、1，2-環(huán)氧辛燒、環(huán)狀環(huán)氧化合物如環(huán)氧環(huán)己燒或外-2,3-環(huán)氧降茨 燒的聚合反應。聚氧化締基團主要包含氧乙締單元（C2H4O)，但也可包含少量的氧丙締單元 佑&0)、氧下締單元佑品0)，或它們的混合物。通常，如W摩爾濃度來定義并且在上述式中 由"a"下標表示，聚氧化締基團主要包含氧乙締單元。當存在時，氧丙締單元在上述式中由 "b"下標表示。不飽和的脂族控基可W是締基或烘基基團。締基基團的代表性非限制性例 子由W下結構示出：&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-。烘基基團的代表性非限制性例子由 W下結構示出：肥三C-、HC三CCH2-、HC三CCH(CH3)-、肥三CC(邸3)廠和肥三CC(邸3)2邸2_。
[0014] 在一個實施例中，該式的聚氧化締中的R5為Η2C=CHCH廠或HzC=CHC(邸3)2-。&0 =CHC(CH3)2-基團是制備具有更高純度的本發(fā)明有機硅烷的優(yōu)選實施例，因為運種控基在 娃氨加成反應過程中不容易受重排影響。
[0015] 在一個分子末端具有不飽和脂族控基的聚氧化締是本領域已知的，且許多可商購 獲得。 在一個分子末端具有不飽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財6〇]訴 &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如上文所定義。
[0016] 在一個分子末端具有不飽和脂族控基的聚氧化締可從包括W下的多個供應商商 購獲得：N0F(日本東京的立邦油脂公司（化卵onOiland化1:，Tokyo,Japan))、瑞：t的 科萊恩公司（ClariantCo巧.（Switzerland))和密歇根州米德蘭的陶氏化學公司值ow ChemicalCo巧.（Midland，MI))。運些材料的商業(yè)例子包括來自N0F的UnioxMUS-4、來自 科萊恩（Clariant)的化lyglykolAM450,W及來自陶氏化學公司值OWQiemicalCo巧.） 的SF400 和SF443。
[0017] 娃氨加成反應中所使用的組分a)和b)的量可W變化。組分a)的SiH單元與組分 b)的脂族不飽和基團的摩爾比可在從10/1至1/10,或者從5/1至1/5,或者從1/1至1/2 的范圍內(nèi)。通常，組分a)和b)的量被選擇用來將組分b)的不飽和基團的過量摩爾提供給 組分a)中的SiH基團。
[001引組分C)為娃氨加成催化劑。所述娃氨加成催化劑可W是選自銷、錠、銀、鈕或釘?shù)?任何適合的基于VIII族金屬的催化劑?？捎糜诖呋景l(fā)明組合物固化的含VIII族金屬的 催化劑可W是已知用來催化娃鍵合的氨原子與娃鍵合的不飽和控基反應的那些催化劑中 的任一種。用作催化劑W通過娃氨加成來實現(xiàn)本發(fā)明組合物固化的優(yōu)選VIII族金屬是基 于銷的催化劑。用于固化本發(fā)明組合物的一些優(yōu)選的基于銷的娃氨加成催化劑是銷金屬、 銷化合物W及銷絡合物。
[0019] 適合的銷催化劑在US2,823,218(通常稱為"Speier催化劑"）和美國專利 No. 3,