本發明屬于有機硅技術領域，特別涉及一種季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液及其制備方法與應用。
背景技術：
聚硅氧烷已廣泛應用在日化領域，今市售香波與護發素中多數都含有氨基聚二甲基硅氧烷，包括日化明星品牌：飄柔、潘婷、歐萊雅以及多芬等。作為調理劑的氨基聚二甲基硅氧烷應用于香波及頭發護理產品中，可賦予各種發質特有的柔軟、蓬松和柔滑手感；賦予產品順滑、豐盈效果；還有助于固色，也適用于染燙的發質護理用品中；能深層修復受損頭發，具有優異的調理性和沉積作用。在氨基聚二甲基硅氧烷中端氨基聚二甲基硅氧烷護理頭發的性能特別突出，然而端氨基聚二甲基硅氧烷能較牢固的吸附在頭發表層，不容易洗脫，長期使用會造成過度積累，會導致聚硅氧烷在頭發與毛囊上積累，僵化頭發，堵塞毛囊，從而損傷秀發。而且端氨基聚二甲基硅氧烷中氨基上的氫非常活潑，應用在配方中容易導致產品變黃。除硅油外季銨鹽也能作為發用調理劑，季銨鹽能夠改善頭發梳理性和降低靜電，而且季銨鹽易溶于水，將季銨鹽接枝在端氨基聚二甲基硅氧烷分子鏈上，在增強頭發梳理性和降低靜電的同時，護發處理后覆蓋在頭發表面的聚硅氧烷容易被清洗。本發明制備了一種季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液，用季銨鹽修飾雙端氨基聚二甲基硅氧烷，保持端氨基硅油的主鏈結構的同時消除氨基上的活潑氫，增加季銨鹽基團。所制備成的乳液方便使用，且在洗護配方中穩定性強。
技術實現要素：
為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液。
本發明另一目的在于提供一種上述季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制備方法。本發明制備方法簡單，生產周期短，生產設備無苛刻要求，原料易得，適合工業化生產。
本發明再一目的在于提供上述季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液在日化及紡織等領域中的應用。特別是作為性能獨特的調理助劑應用于日化領域中。
本發明的目的通過下述方案實現：
一種季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液，由包括以下質量份的組分在水中反應得到：100份雙端氨基聚二甲基硅氧烷、0.5～100份帶環氧基的季銨鹽、10～300份非離子乳化劑。
優選地，所述雙端氨基聚二甲基硅氧烷可選自雙端氨丙基聚二甲基硅氧烷、雙端氨基異丁基聚二甲基硅氧烷、雙端(n-氨乙基-3-氨丙基)聚二甲基硅氧烷和雙端(氮苯基-3-氨基丙基)聚二甲基硅氧烷中的至少一種。
所述雙端氨基聚二甲基硅氧烷的粘度范圍優選為50～500000cst/25℃，氨基含量范圍為0.0001～0.2％。
優選地，所述帶環氧基的季銨鹽可選自2，3-環氧丙基三甲基氯化銨、2，3-環氧丙基三乙基氯化銨、2，3-環氧丙基二甲基丙基氯化銨、3，4-環氧丁基二甲基戊基氯化銨、3，4-環氧丁基二甲基十二烷基氯化銨、3，4-環氧丁基二甲基十四烷基氯化銨、3，4-環氧丁基二甲基十六烷基氯化銨、3，4-環氧丁基二甲基十八烷基氯化銨、2，3-環氧丙基三甲基溴化銨、2，3-環氧丙基三乙基溴化銨、2，3-環氧丙基二甲基丙基溴化銨、2，3-環氧丙基二甲基戊基溴化銨、2，3-環氧丙基二甲基十二烷基溴化銨、2，3-環氧丙基二甲基十四烷基溴化銨、2，3-環氧丙基二甲基十六烷基溴化銨、2，3-環氧丙基二甲基十八烷基溴化銨、2，3-環氧丙基三甲基硫酸銨、2，3-環氧丙基三乙基硫酸銨、2，3-環氧丙基二甲基丙基硫酸銨、2，3-環氧丙基二甲基戊基硫酸銨、2，3-環氧丙基二甲基十二烷基硫酸銨、2，3-環氧丙基二甲基十四烷基硫酸銨、2，3-環氧丙基二甲基十六烷基硫酸銨和2，3-環氧丙基二甲基十八烷基硫酸銨中的至少一種。
優選地，所述非離子乳化劑可選自烷基酚聚氧乙烯醚(op-4，op-7，op-9，op-10，op-13，op-15，op-20，op-30，op-40，op-50等)、脂肪醇聚氧乙烯醚(o-3，0-5，o-8、o-9、o-10、o-15、o-20、o-30等)，失水山梨醇脂肪酸酯(s-20，s-40，s-60，s-80，s-85等)、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯(t-20，t-40，t-60，t-80，t-85等)、異構脂肪醇聚氧乙烯醚(to-3，to-5，to-6，to-7，to-8，to-10，to-12等)、壬基酚聚氧乙烯醚(tx-3，tx-4，tx-6，tx-7，tx-10，tx-15等)中的至少一種。
本發明的季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制備方法，在乳化體系中上述雙端氨基聚二甲基硅氧烷和帶環氧基的季銨鹽反應，得到季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷與非離子乳化劑的混合物，經乳化制備得到乳液。
上述得到的季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷可直接乳化成乳液。
本發明采用的聚二甲基硅氧烷主鏈分子的兩端含有氨基基團的同時含有季銨鹽基團，得到的改性硅氧烷穩定性好，抗黃變能力強。
本發明反應式如下所示：
上述制備方法，具體包括以下步驟：
(1)將100份雙端氨基聚二甲基硅氧烷、0.5～100份帶環氧基的季銨鹽、10～300份非離子乳化劑、0～300份水投入反應器，攪拌分散均勻，10～90℃反應0.5～24h，得到季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷與乳化劑的混合物；
(2)將步驟(1)所得的混合物轉入乳化釜，10～90℃下加入水，乳化得到季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液。
步驟(1)中所用水的量優選為0～100質量份，其中用量不為0。
步驟(2)中所用水的量優選為0～500質量份，其中用量不為0。
步驟(2)中所述加入水優選為將水緩慢滴加到體系中。
所述乳化后物料可進行中和，如將ph調節至6～8。
所述乳化后物料可加入防腐劑。
本發明制備方法以雙端氨基聚二甲基硅氧烷、帶環氧基的季銨鹽、非離子乳化劑為主要原料，在乳液體系中通過環氧基與氨基反應制備季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷，然后制備成乳液；制備方法簡單易行，易于工業化生產；且使用的原料便宜易得，制備所得的產品方便下游廠家使用；所涉及到的反應設備無需高溫高壓及抗腐蝕性要求，可操作性強。其中，聚二甲基硅氧烷主鏈分子的兩端含有氨基基團的同時含有季銨鹽基團，得到的改性硅氧烷穩定性好，抗黃變能力強，并將該其制備成乳液，方便使用，實用性大，可應用于日化及紡織等領域中，特別是作為性能獨特的調理助劑應用于日化領域中。
本發明相對于現有技術，具有如下的優點及有益效果：
(1)本發明所提供的季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液，其反應在乳化體系中進行，避免了物料之間不相溶而導致的反應速率低的問題，該反應無需有機溶劑，靈活性強，實用性大；其分子架構中引入季銨鹽官能團，以進一步改進雙端氨基聚二甲基硅氧烷的產品性能。
(2)本發明所提供的季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制備方法，生產工藝簡單易行，生產周期短，生產設備無苛刻要求，原料易得，易于工業化生產。
(3)本發明所提供的季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液，穩定性好，抗黃變能力強。
(4)本發明所提供的季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液為日化及紡織行業提供一種性能獨特的調理助劑。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
下列實施例中使用的物料均可從商業渠道獲得。
下列實施例獲得的氨季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液從以下三個方面進行表征：
(1)乳液粒徑：通過激光粒徑測試儀進行測定；
(2)離心穩定性測試：通過高速離心機進行測定；
(3)放置穩定性測定：將季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液放置在48℃進行測定。
實施例1
季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷：
將1.0g2，3_環氧丙基三甲基氯化銨、100.0g雙端氨丙基聚二甲基硅氧烷(6000cst/25℃)、30.0g脂肪醇聚氧乙烯醚o-8、5.0g去離子水投入反應器，攪拌分散均勻，在60℃的條件下反應10h，得到季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷與乳化劑的混合物；
(2)乳液制備：步驟(1)得到的季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷與乳化劑的混合物，轉入乳化器，置于在60℃的水浴鍋中，緩慢滴加300.0g去離子水并乳化物料，乳化完成后加0.3g檸檬酸、0.3g1,3-二羥甲基-5,5-二甲基乙內酰脲(dmdmh)，得2-羥丙基三甲基氯化銨改性雙端氨丙基聚二甲基硅氧烷乳液；
測得該2-羥丙基三甲基氯化銨改性雙端氨丙基聚二甲基硅氧烷乳液的固含量為29.4％，平均粒徑為18μm，3000r/min轉速離心30min離心不分層，放置在48℃烘箱2周不分層，不黃變。
實施例2
季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷：
將1.1g2，3-環氧丙基二甲基丙基氯化銨、100.0g雙端氨丙基聚二甲基硅氧烷(55000cst/25℃)、30.0g壬基酚聚氧乙烯醚tx-7、5.0g去離子水投入反應器，攪拌分散均勻，在50℃的條件下反應10h，得到季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷與乳化劑的混合物；
(2)乳液制備：步驟(1)得到的季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷與乳化劑的混合物，轉入乳化器，置于在60℃的水浴鍋中，緩慢滴加400.0g去離子水并乳化物料，乳化完成后加0.3g檸檬酸、0.3gdmdmh，得2-羥丙基二甲基丙基氯化銨改性雙端氨丙基聚二甲基硅氧烷乳液；
測得該2-羥丙基二甲基丙基氯化銨改性雙端氨丙基聚二甲基硅氧烷乳液的固含量為24.3％，平均粒徑為17μm，3000r/min轉速離心30min離心不分層，放置在48℃烘箱2周不分層，不黃變。
實施例3
季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷：
將1.0g2，3-環氧丙基三甲基溴化銨、100.0g雙端氨丙基聚二甲基硅氧烷(5000cst/25℃)、30.0g異構醇聚氧乙烯醚to-7、5.0g去離子水投入反應器，攪拌分散均勻，在50℃的條件下反應10h，得到季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷與乳化劑的混合物；
(2)乳液制備：步驟(1)得到的季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷與乳化劑的混合物，轉入乳化器，置于在60℃的水浴鍋中，緩慢滴加320.0g去離子水并乳化物料，乳化完成后加0.3g檸檬酸、0.3gdmdmh，得2-羥丙基三甲基溴化銨改性雙端氨丙基聚二甲基硅氧烷乳液；
測得該2-羥丙基三甲基溴化銨改性雙端氨丙基聚二甲基硅氧烷乳液的固含量為28.7％，平均粒徑為21μm，3000r/min轉速離心30min離心不分層，放置在48℃烘箱2周不分層，不黃變。
實施例4
季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷：
將2.3g2，3-環氧丙基三甲基硫酸銨、100.0g雙端氨基異丁基聚二甲基硅氧烷(1000cst/25℃)、30.0g壬基酚聚氧乙烯醚tx-6、5.0g去離子水投入反應器，攪拌分散均勻，在50℃的條件下反應10h，得到季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷與乳化劑的混合物；
(2)乳液制備：步驟(1)得到的季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷與乳化劑的混合物，轉入乳化器，置于在60℃的水浴鍋中，緩慢滴加300.0g去離子水并乳化物料，乳化完成后加0.3g檸檬酸、0.3gdmdmh，得2-羥丙基三甲基硫酸銨改性雙端氨基異丁基聚二甲基硅氧烷乳液；
測得該2-羥丙基三甲基硫酸銨改性雙端氨基異丁基聚二甲基硅氧烷乳液的固含量為28.7％，平均粒徑為15μm，3000r/min轉速離心30min離心不分層，放置在48℃烘箱2周不分層。
實施例5
季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷乳液的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷：
將0.6g2，3-環氧丙基三乙基硫酸銨、100.0g雙端氨基異丁基聚二甲基硅氧烷(15000cst/25℃)、30.0g異構醇聚氧乙烯醚to-6、5.0g去離子水投入反應器，攪拌分散均勻，在50℃的條件下反應10h，得到季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷與乳化劑的混合物；
(2)乳液制備：步驟(1)得到的季銨鹽改性雙端氨基聚二甲基硅氧烷與乳化劑的混合物，轉入乳化器，置于在60℃的水浴鍋中，緩慢滴加300.0g去離子水乳化物料，乳化完成后加0.3g檸檬酸、0.3gdmdmh，得2-羥丙基三乙基氯化銨改性雙端氨基異丁基聚二甲基硅氧烷乳液；
測得該2-羥丙基三乙基氯化銨改性雙端氨基異丁基聚二甲基硅氧烷乳液的固含量為28.7％，平均粒徑為26μm，3000r/min轉速離心30min離心不分層，放置在48℃烘箱2周不分層。
上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。