一种聚铵改性聚醚硅油及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种聚铵改性聚醚硅油及其制备方法，所述聚铵改性聚醚硅油结构通式如下：

【技术实现步骤摘要】
一种聚铵改性聚醚硅油及其制备方法和用途
本专利技术属于化工材料领域，具体涉及一种聚铵改性聚醚硅油及其制备方法和用途。
技术介绍
聚醚硅油是利用聚醚改性聚二甲基硅氧烷的一类物质，可用于喷发胶、免洗护发产品、护肤乳液、剃须膏、洗发香波、硅油乳化剂中，在聚二甲基硅氧烷结构中引入聚醚基能使被整理纤维或织物的吸湿性、抗静电性、易去污性增加，因此聚醚硅油多用在化妆品、洗发用品中。但聚醚硅油自交联成膜能力较弱，且与纤维的结合能力均较弱，柔韧性和手感较差，限制了聚醚硅油的应用。因此，环氧聚醚硅油的再改性亟不可待。随着技术发展，有环氧基、醇羟基、巯基、羧基、磷酸酯基、氨基或氟烃基改性的环氧聚醚硅油，这些基团赋予硅油新的性能，成为新一代有机硅柔软剂。专利文献US5807956首创性地公开了一种直链(AB)nA型嵌段聚醚氨基硅油制备方法，即双环氧封端的聚二甲基硅氧烷和伯胺或仲胺在一定溶剂条件下反应合成直链型聚醚氨基硅油。聚醚结构可选择性地通过在环氧硅油或胺中引入，例如，传统的端环氧硅油和聚醚胺反应；或烷基化反应合成的环氧聚醚硅油和传统小分子二胺反应，小分子二胺可选自四甲基己二胺、1,6-己二胺，哌嗪等，最终，氨基以仲胺或叔胺形式在结构中存在。相比传统氨基硅油，其在织物柔软性、亲水性、去污整理、护发干湿梳性等方面性能表现更优异。但该专利未披露季铵改性的环氧聚醚硅油，最终产品结构中不包含季铵离子，因此在织物后整理时耐洗性和吸水性一般。专利文献US6475568B1该专利披露了双环氧封端聚硅氧烷、双环氧封端聚醚及作为扩链剂的伯胺反应合成含叔胺的直链非(AB)nA型聚醚改性氨基硅油，相比(AB)nA型聚醚改性氨基硅油，通过该方式得到的化合物在织物整理时柔软性和润湿性更高。同样该专利未披露季铵改性的环氧聚醚硅油，最终产品结构中不包含季铵离子，因此在织物后整理时耐洗性和吸水性一般。专利文献CN1735648A和CN1735728A公开了一种线性聚氨基和或聚铵聚硅氧烷共聚物，该专利描述了双环氧封端的聚二甲基硅氧烷、二胺化合物或二胺和伯胺仲胺的混合物、另一种能和胺化合物中的氨基反应的双官能团有机化合物在溶剂及有(无)机酸存在的条件下反应合成线性聚氨基和/或聚铵聚硅氧烷共聚物的工艺路线；其中，另一种双官能团有机化合物可以是表氯醇、双氯烷基酯、双环氧化合物或双丙烯酸酯。专利文献CN101273082A和CN101273082B公开了一种聚铵-聚硅氧烷共聚物，该专利在CN1735648A技术路线基础上，通过在直链型聚铵-聚硅氧烷嵌段共聚物结构的侧链引入高密度季铵基团，从而提供用于护肤/护发、织物/纤维整理等领域独特的调理、柔软、上光、抗菌、抗静电等性能。但是，上述4个专利所描述的共聚物制备方法较复杂，原料难得且价格昂贵。专利文献CN102037180B公开了一种聚氨基-和/或聚铵-聚硅氧烷-共聚物化合物及其用途，该专利披露了直链型聚氨-聚铵-聚硅氧烷共聚物的合成工艺及其乳状液在纤维材料表面整理方法。为了获得纤维整理时优异的耐洗性、亲水性同时不牺牲柔软性和手感，该专利所制备的共聚物为两种物质的混合物，虽然制备方法简便，但同一反应中生成两种物质，对于反应物的投入量难以控制在合适范围。另外，在此专利中专利技术人仅对聚氨基、聚铵和聚硅氧烷的聚合度进行了概括性的限定，没有对聚氨、聚铵、聚硅氧烷三者的聚合度以及三者之间的比例做出具体限定。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种聚铵改性聚醚硅油及其制备方法和用途。本专利技术创造性的贡献首先在于，工艺路线的改进，具体而言，首先采用端氢硅油与带有环氧基和不饱和双键的聚醚反应，合成环氧聚醚硅油，其中该环氧聚醚硅油带有可反应性的环氧端基，并具有聚合度可控的聚醚链段和聚硅氧烷链段，从而在后续步骤中该环氧聚醚硅油可以直接与小分子的二胺化合物反应得到聚铵改性聚醚硅油。采用该方法，实现了聚铵改性聚醚硅油中聚醚链段和聚硅氧烷链段长度的可控，以及二者之间比例的可控，克服了现有技术中，环氧硅氧烷与二胺化合物以及聚醚化合物反应过程中，由于聚硅氧烷链段与聚醚链段极性相近导致键合困难的问题。本专利技术的创造性贡献之二还在于，在前述方法改进的基础上，进一步优化了聚铵改性聚醚硅油中聚醚链段和聚硅氧烷链段的长度，以及二者之间比例，从而达到了多项性能的综合优良。另外，为了贴合人们健康理念的发展和顺应市场的要求，在聚铵改性聚醚硅油的生产中，尽量降低产品中硅的含量，在不影响产品性质的前提下最大限度的做到环保和健康。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种聚铵改性聚醚硅油，其结构为通式Ⅰ：其中Q为通式Ⅱ，R1选自：C1-22烷基、C6-10芳基；优选的，R1选自：C1-10烷基；更优选的，R1选自：C1-3烷基，如-CH3、-CH2-CH3、-CH2-CH2-CH3。a为50-300之间的整数；优选的，a为60-280之间的整数；更优选的，a为64-172之间的整数。所述V为通式Ⅲ，其中m为3-20之间的整数；优选的，m为3-8之间的整数；在本专利技术的优选实施方式中，所述m为3。o为2-10之间的整数；在本专利技术的优选实施方式中，所述o为2。p为0-10之间的整数；优选的，所述p为0-5之间的整数；在本专利技术的优选实施方式中，所述p为1。b为3-100之间的整数；优选的，b为4-10之间的整数。所述E为通式Ⅳ，其中R2选自：C1-8烷基；在本专利技术的优选实施方式中，R2为-CH3。c为1-16之间的整数，优选的，c为3-8之间的整数；在本专利技术的优选实施方式中，c为6。在本专利技术的最优选实施例中，一种聚铵改性聚醚硅油，其结构为通式Ⅴ：a为50-300之间的整数；优选的，a为60-280之间的整数；更优选的，a为64-172之间的整数。b为3-100之间的整数；优选的，b为4-10之间的整数；更优选的，b为6或7。c为1-16之间的整数，优选的，c为3-8之间的整数；在本专利技术的优选实施方式中，c为6。一种铵改性聚醚硅油的制备方法，包括如下步骤：(1)采用端氢硅油与带有环氧基和不饱和双键的聚醚反应，合成环氧聚醚硅油，其中该环氧聚醚硅油带有可反应性的环氧端基，并具有聚合度可控的聚醚链段和聚硅氧烷链段；(2)所述环氧聚醚硅油直接与小分子的二胺化合物反应得到聚铵改性聚醚硅油。优选的，所述制备方法包括如下步骤：(1)环氧聚醚硅油的合成：将端氢硅油与环氧聚醚在异丙醇或乙二醇丁醚溶剂中，加入催化剂反应6-8小时，反应温度为70-130℃，得到环氧聚醚硅油，具体反应过程如下：(2)聚铵改性聚醚硅油的合成：以异丙醇、乙二醇丁醚、二丙二醇或二丙二醇丁醚等为溶剂，加入上步得到的环氧聚醚硅油与二胺化合物、无机酸或有机酸，反应10-12小时，反应温度为70-140℃，得到聚铵改性聚醚硅油，具体反应过程如下：优选的，所述步骤(1)中端氢硅油与环氧聚醚摩尔比为1:1-1.5。优选的，所述步骤(1)中当溶剂为异丙醇时，溶剂用量为10-20％，当溶剂为乙二醇丁醚时，溶剂用量为10-50％。所述R1选自：C1-22烷基、C6-10芳基；优选的，R1选自：C1-10烷基；更有选的，R1选自：C1-3烷基，如-CH3、-CH2-CH3、-CH2-CH2-CH3。所述a为50-300之间的整数；优选的，a为6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚铵改性聚醚硅油，其结构为通式Ⅰ：

【技术特征摘要】
1.一种聚铵改性聚醚硅油，其结构为通式Ⅰ：所述Q为通式Ⅱ，R1选自：C1-22烷基、C6-10芳基，a为50-300之间的整数；所述V为通式Ⅲ，其中m为3-20之间的整数，o为2-10之间的整数，p为0-10之间的整数，b为3-100之间的整数；所述E为通式Ⅳ，其中R2选自：C1-8烷基，c为1-16之间的整数。2.根据权利要求1所述的聚铵改性聚醚硅油，其特征在于，R1选自：C1-10烷基，a为60-280之间的整数，m为3-8之间的整数，p为0-5之间的整数，b为4-10之间的整数，c为3-8之间的整数。3.根据权利要求2所述的聚铵改性聚醚硅油，其特征在于，所述聚铵改性聚醚硅油其结构为通式Ⅴ：a为50-300之间的整数；b为3-100之间的整数；c为1-16之间的整数。4.一种铵改性聚醚硅油的制备方法，包括如下步骤：(1)采用端氢硅油与带有环氧基和不饱和双键的聚醚反应，合成环氧聚醚硅油，其中该环氧聚醚硅油带有可反应性的环氧端基，并具有聚合度可控的聚醚链段和聚硅氧烷链段；(2)所述环氧聚醚硅油直接与小分子的二胺化合物反应得到聚铵改性聚醚硅油。5.根据权利要求4所述的制备方法，包括如下步骤：(1)环氧聚醚硅油的合成：将端氢硅油与环氧聚醚在异丙醇或乙二醇丁醚溶剂中，加入催化剂反应8-10小时，反应温度为70-130℃，得到环氧聚醚硅油，具体反应过程如下：(2)聚铵改性聚醚硅油的合成：以异丙醇、乙二醇丁醚、二丙二醇或二丙二醇丁醚等为溶剂，加入上步得到的环氧聚醚硅油与二胺化合物、无机酸或有机酸，反应6-8小时，反应温度为70-...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建军，贺志江，
申请(专利权)人：江西蓝星星火有机硅有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36