[发明专利]具有季铵基团的有机聚硅氧烷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有季铵基团的有机聚硅氧烷的制备方法。

背景技术

具有四价氮原子的化合物，通常简称为季铵化物(quats)，是已知 的。

DE 32 36 466A1(对应于US 4,417,066)描述了通过硅醇与包含季 铵卤化物基团和至少两个可缩合的烷氧基的硅烷的反应制备包含季铵 卤化物基团的硅氧烷的方法。硅烷的季铵基团通过二价烃桥连接至硅 原子，所述烃桥还可以包含以醚或羟基形式的氧原子。预先单独制得 的以盐形式的四官能硅烷在硅氧烷中的溶解性差；需要大约150℃的数 小时的相对苛刻的反应条件，而且，最后必须除去制备过程的挥发性 副产物。

已知US 5,602,224中记载了相似的方法，其中硅醇与四官能三烷 氧基硅烷在胺的辅助下反应。四价氮可以包含聚醚取代基。

硅醇与含(甲)乙氧基的有机硅烷的缩合方法描述在US 6,525,130 中。其包括使用碱性催化剂和乳化剂包，以及具有2或3个(甲)乙 氧基的事实上如所述的官能化的有机硅烷。未公开叔或季氨基硅烷。

EP 1 063 344A2(对应于US 6,515,095)描述了用于纤维和织物处 理的制剂，所述制剂包含含有至少一个结构元素的硅氧烷，所述结构 元素由还被2个二有机硅氧烷取代基和一个烷氧基取代的含氮硅烷单 元组成。制剂包含至少一个乳化剂类型。含氮硅烷单元不被描述为季 铵。该胺单元也不能形成链端。为了得到末端氨基，需要与含氮二烷 氧硅烷的另外的反应步骤。没有描述制备末端四硅氧烷的方法。

DE 196 52 524A1和WO 2004/044306A1各自描述了制备四官能 硅氧烷的方法。DE 196 52 524A1描述了制备四官能硅氧烷乳化剂。通 过利用甲苯磺酸甲酯(methyl tosylate)重复常规的具有伯/仲氨基的氨 基硅氧烷的烷基化实现季铵化反应。对于聚烷基化，需要大量烷基化 剂，释放的磺酸必须在水(水的量为20-95.99重量％，优选水的量为 60-90重量％，每种情况都基于乳化剂的总重量)的存在下与大量碳酸 氢钠中和以获得具有高盐负荷的乳液。在水中进行的结果是必须在室 温下操作从而不破坏乳液，这导致较长的反应时间，因而导致较长时 间的设备占用以及不经济的时空收率。

根据WO 2004/044306A1，在两阶段合成顺序中由环氧前体获得末 端四官能硅氧烷：首先环氧前体与仲/叔二胺反应，然后用甲苯磺酸甲 酯进行烷基化。其中没有一个是缩合过程。

发明内容

本发明的目标是提供一种制备具有季铵基团的有机聚硅氧烷的方 法，该方法避免了上述缺点且是快速和经济可行的，其中通过较低盐 负荷获得具有季铵基团的有机聚硅氧烷，实质上，由此获得了较高浓 度的活性成分。

本发明的另一目标是提供具有季铵基团和具有硅氧烷单元的有机 聚硅氧烷，所述硅氧烷单元既包含季铵基团也包含反应基，例如烷氧 基或羟基。

所述目标通过本发明得以实现。

本发明提供了通过如下步骤制备具有季铵基团的有机聚硅氧烷的 方法：

在第一步中，

缩合具有至少一个末端单元的具有如下通式的有机聚硅氧烷(1)

HO-SiR²₂O_1/2  (I)

与具有如下通式的氨基硅烷(2)

A_aR_bSi(OR¹)_4-(a+b)    (II)，

其中

A为单价SiC键合的有机基团，其包含至少一个叔胺基团，前提 是A基团不包含伯或仲胺基团，

R可以相同或不同，且为具有1至18个碳原子的单价烃基，

R¹为具有1至8个碳原子的烷基，

a为1或者2，且

b为0或者1，

前提是a+b之和为1或者2， 任选地，在催化剂(3)的存在下，从而得到具叔胺基团的有机聚硅氧 烷(4)，以及

在第二步中，

由在第一步骤中获得的有机聚硅氧烷(4)与烷基化剂(5)部分 或全部季铵化氮原子， 前提是在第二步骤中不加入碱，和