[发明专利]一种硅氧烷季铵盐的制备方法

说明书

本发明属于有机硅材料领域，公开了一种硅氧烷季铵盐的制备方法。所述制备方法为：将烯丙基聚醚与含氢硅油在催化剂作用下进行硅氢加成反应，得到聚醚改性硅氧烷，然后将其与氯代乙酰氯在50～70℃进行反应，反应完成后加入碱金属的醇盐和醇，分别作为中和试剂和稀释剂，至体系pH值为8.8～9.5，过滤除去生成的盐，得到酰化聚醚改性硅氧烷，再加入季铵化试剂进行季铵化反应，脱除低沸物、过滤，得到所述硅氧烷季铵盐。本发明采用氯代乙酰氯作为酰化试剂并采用碱金属的醇盐作为中和剂，反应活性高、条件温和、不生成水、副反应少、产率高、产品品质优良。可作为自乳化织物柔顺剂使用。

技术领域

本发明属于有机硅材料领域，具体涉及一种硅氧烷季铵盐的制备方法。

背景技术

硅氧烷季铵盐复合了硅氧烷和阳离子两种结构，具有特殊的调理性能，又能够巧妙避免硅氧烷的不稳定和季铵盐的生物刺激性。在应用特性上，对织物进行处理后具有滑爽、柔软、抗静电性的效果，另一方面还具有抗菌的功效。由于这样的结构特点和应用特性，硅氧烷季铵盐作为一种安全、无毒害又可降解的调理剂广泛被应用于纺织的柔顺剂、头发护理以及油墨等行业中。

聚硅氧烷季铵盐在合成时一般先合成聚硅氧烷，然后再进行季铵化。合成有机聚硅氧烷时一般采用环硅氧烷开环平衡聚合，催化剂有H₂SO₄、KOH、(CH₃)₄NOH等，然后接入功能性基团(如胺基)，根据需要控制接入基团的量，然后进行季铵化反应。

利用聚硅氧烷与亲水性物质聚合后再进行季铵化，可得到聚硅氧烷季铵盐。如以含氢硅油、丙烯醇、相对分子质量不同的不饱和聚醚、一氯乙酸、叔胺为原料通过催化氢化、酯化、季铵化可得到梳形结构的聚醚季铵化聚硅氧烷。周宇鹏等人以含氢的聚硅氧烷与烯丙醇、聚氧乙烯烯丙醚进行硅氢化反应，再与氯乙酸进行酯化反应，最后与叔胺通过季铵化反应制得香波用聚硅氧烷季铵盐，其转化率在90％以上。这种方法由于是可逆反应，需要在该反应中不断对水分脱除，而且水分脱除不够彻底会使有机酸残留量较多，影响产品的安全性，而且反应不彻底，转化率并不高。

中科院化学研究所用末端带有卤原子的长链有机聚硅氧烷和小分子的叔胺反应，制备有机聚硅氧烷季铵盐，首先通过三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷和γ-氯丙基甲基二氯硅烷的共水解和硫酸催化平衡化反应，合成了三种三甲基硅氧封端的(γ-氯丙基甲基硅氧烷)二甲基硅氧烷共聚物(Cl P-PDMS)。然后，将一定量的Cl P-PDMS、N，N-二甲基苄基胺(BDMA)和正丁醇(和/或N，N-二甲基甲酰胺)混合均匀，反应釜在搅拌状态下通氮气30min后，用110℃油浴将烧瓶内容物在15min内加热至102℃，开始计算反应时间，用温度控制仪控制内容物的温度在102±1℃，在通气保护下，保持在此温度反应60h(除在不同时间取样的实验外)，用旋转蒸发仪于≤80℃减压迅速除去溶剂及未反应的小分子。该方法合成步骤繁琐，而且耗时太长，不适合工业化的生产方案。

另外也可采用带有环氧基团的季铵盐与硅烷偶联剂发生亲核取代反应制备，但是该方法，由于环氧基团活性较大，而且容易发生自聚，该反应过程环氧基团的实际有效量远低于其添加量，造成浪费和产生较多副产物影响产品的性质稳定性，如专利CN103387588A。这些方法制备的硅氧烷季铵盐中聚醚取代度高，使得分子链亲水性特别强，完全溶于水，使得在对织物进行处理时，不容易附着于织物上而是被水带离体系，使得对织物柔顺、抗静电以及抗菌处理时效果非常差。周宇鹏，等(高档香波调理剂-聚硅氧烷季铵盐的合成与应用[J].有机硅材料及应用.1999.3(2):12～15)公开了一种聚硅氧烷季铵盐的合成方法，但该法采用一氯醋酸作为酰化试剂，酯化反应过程中生成的水会严重影响产物收率及品质，而且酯化过程温度过高，所得产物颜色过深，致使国内一直未得到质量优良的聚硅氧烷季铵盐产品。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种硅氧烷季铵盐的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：