一種季胺鹽硅烷及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明具體涉及一種季胺鹽硅烷及其制備方法。
【背景技術】
[0002]眾所周知，商品名為DC-5700單長鏈十八烷基有機硅季銨鹽([(CH3 0)3Si (CH2)3N(CH3) 2 (C18H37) ]+Cl_)最早由美國道康寧公司(DOW Corning)研制和生產，屬于典型的非溶出性表面自潔抗菌技術。(注:不具備主動防疫和殺菌功能)由于DC-5700產品具有獨特的化學結構、非溶出特性和優異的表面自潔性抗菌作用，同時，使用的安全性非常好。八十年代初，DC-5700產品被日本廣泛應用于自潔性衛生紡織品的開發，包括抗菌服裝、防臭鞋或襪、醫用床單等。2003年爆發“SARS病毒”及2008年爆發“H1N1型禽流感”疫情之后，DC-5700有機硅季銨鹽的應用研究達到了新的高潮。截止2011年6月，互聯網上可見有機硅季銨鹽合成(中文)文獻約46篇，應用研究文獻80余篇，中國發明專利I篇。但是，如果從專業技術的角度仔細分析可發現，多數研究者未能真正了解有機硅季銨鹽的表面抗生特性，忽視了 DC-5700單長鏈十八烷基有機硅季銨鹽在“非震蕩接觸”條件下沒有主動殺菌作用的問題與原因。所以，至今未見有對有機硅季銨鹽進行實質性改進的發明技術，多數研究是重復性或沒有實際意義的研究。以中國發明專利200510045294.0有機硅季銨鹽為例，其發明核心是用無水乙醇替代了甲醇，最終目標物和產品的性質、效能、用途等，均沒有實質性的改進，仍是單長鏈十八烷基有機硅季銨鹽。2003年爆發“SARS病毒”疫情之后，曾有企業宣稱“DC-5700有機硅季銨鹽及金屬銀離子表面對病毒和芽孢有防疫作用，是高效型殺菌劑……。我們曾采用2002年版《消毒技術規范》中P104“懸液定量殺菌試驗方法2.1.10.2.3”和P33中的“載體浸泡定量殺菌試驗方法2.1.1.7.5”。對DC-5700有機硅季銨鹽組合物及所制載體進行了實驗驗證，結果表明，無論是DC-5700有機硅季銨鹽(甲醇溶劑)，或是中國發明專利200510045294.0有機硅季銨鹽(乙醇溶劑)，或是法國居里夫研究所發明的“高級表面殺菌劑”97197592.2號專利，以及美國銀基公司生產的“銀系消毒板”，它們僅具有表面自潔性抗菌作用，所謂的殺菌作用多依賴于實驗室里的“燒瓶震蕩”輔助條件。另外，即使是在實驗室“燒瓶震蕩”輔助條件下，單純的表面抗菌技術對抗性較強的枯草黑色桿菌芽孢(ATCC9372)(如炭疽桿菌)及病毒也沒有作用。
[0003]另外，許多學術論文或是中國發明專利200510045294.0文獻，均描述有采用碘化鉀作有機硅季銨鹽合成的催化劑。但是，在實際生產應用中發現，碘化鉀對有機硅季銨鹽的催化反應作用并不明顯，加入碘化鉀的反應時間仍不低于looh。另外還發現，采用碘化鉀催化合成的有機硅季銨鹽在處理紡織品時，容易導致紡織品變黃。根據中國.衛生部2002年版《消毒技術規范》對化學消毒劑效能評定標準和術語解釋:“僅對細菌繁殖體具有殺滅作用的化學消毒劑為低效類產品；對枯草黑色桿菌芽孢(ATCC9372)具有殺滅作用的產品可定為高效型類產品。”。依次類推，DC-5700有機硅季銨鹽等非溶出表面抗菌技術與功效，對枯草黑色桿菌芽孢(ATCC9372)和病毒沒有作用，不具備高效和防疫消毒的技術要求。由此，應歸屬于自潔性衛生用品類。發明人經過大量實驗研究，并比對國際和國內有關化學消毒、殺菌、抗(抑)菌技術標準與要求，發現DC-5700有機硅季銨鹽等單純的表面抗菌產品技術的真正技術缺陷是:(1)單一的非溶出特性，決定了其單一的表面自潔性功能；
(2)單一的有機硅季銨鹽碳鏈結構，決定了其抗生效能低下和應用的局限性。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種季胺鹽硅烷，不但具有良好的表面自潔性衛生功能，而且增加了對枯草黑色桿菌芽孢(ATCC9372)和病毒的作用及表面防疫功能，真正改變了現有有機娃。
[0005]一種季胺鹽硅烷的合成方法，所述合成方法中單體的原料的摩爾配比為:不同碳鏈(烷基)二甲基叔胺:r-氯丙基三甲氧基硅烷:混合溶劑=1.0:1.01-1.08:6.0-9.0 ;所述不同碳鏈(烷基)二甲基叔胺為十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺或者十八烷基二甲基叔胺，所述混合溶劑為甲醇和乙二醇，其中甲醇占溶劑總重量 70-90%，乙二醇為 10-30%。
[0006]所述方法包括如下步驟:
步驟1、按摩爾比計算各反應物料的加入量，并計量好，備用；
步驟2、將計量好的r-氯丙基三乙氧基硅烷和混合溶劑先加入到反應釜中，密閉，開啟反應釜升溫，攪拌速度40-80轉/分，升溫至30-50°C時，開始滴加不同碳鏈(烷基)二甲基叔胺，滴加時間為1.5-3小時；升溫至55-80°C，保持恒溫，在密閉和混合溶劑回流狀態下反應50-75小時，用電位滴定法測定[Cl-]含量并計算反應進程，以不同碳鏈(烷基)二甲基叔胺為基準，反應至90%為終點，自滴加完叔胺后反應50-75h，即可反應完全，得到不同碳鏈(烷基)季胺鹽硅烷；
步驟3、冷卻至常溫后，用冰乙酸調整釜內不同碳鏈(烷基)有機硅季銨鹽的PH至5.5-6.5,均質攪拌5-10min,然后用600-800目娃藻土過濾脫色、去除雜質，出爸罐裝，即得不同碳鏈(烷基)季胺鹽硅烷成品。
[0007]所述步驟2中的反應釜帶有冷凝和回流裝置。
[0008]將采用權利要求2方法合成的十二烷基季胺鹽硅烷、十四烷基季胺鹽硅烷、十八烷基季胺鹽硅烷，按以下重量百分比進行組合，并加入一定比例的季銨鹽微膠囊，其中:
十二烷基季胺鹽硅烷3-25%
十四烷基季胺鹽硅烷3-25%
十八烷基季胺鹽硅烷45-75%
百盾牌1210季銨鹽微膠囊8-35%，
然后逐一放入反應釜內，均質攪拌，用電位滴定方法測定[Cl-]含量，用甲醇調整季銨鹽含量，即得季胺鹽硅烷成品。
[0009]按重量百分比取十四烷基季胺鹽硅烷40-60%，余量為十八烷基季胺鹽硅烷，放入反應釜內，混合攪拌，然后用電位滴定方法測定[Cl-]含量，用甲醇調整季銨鹽含量，制得有機硅季銨鹽組合物成品，其中，十四烷基季胺鹽硅烷和十八烷基季胺鹽硅烷均采用權利要求2的方法制得。
[0010]本發明的一種季胺鹽硅烷不但改變了現有有機硅季銨鹽的單一碳鏈結構，由單長鏈改為多碳鏈的優化組合，同時改變了現有有機硅季銨鹽的單一性質，由單純的非溶出性改變為雙性，即具有非溶出特性，又具有一定的緩釋性。由此，不但具有良好的表面自潔性衛生功能，而且增加了對枯草黑色桿菌芽孢(ATCC9372)和病毒的作用及表面防疫功能，真正改變了現有有機硅季銨鹽的結構、性質和抗生效能，拓寬了其適用范圍。本發明的季胺鹽硅烷在具體的應用中，會同時產生三個作用，一是將稀釋液體涂于物體表面，會對該表面已存在的致病菌起到消毒殺滅作用，使之無害化；二是待表面涂層干燥后，會產生永久性的自潔抑菌作用；三是組合物中的微膠囊季銨鹽緩慢釋放，起到主動殺菌的作用。
[0011]
【具體實施方式】
[0012]為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0013]實施例一
按照不同碳鏈(烷基)二甲基叔胺:r-氯丙基三甲氧基硅烷:混合溶劑=1.0:1.06:6.0計算各反應物料的加入量，并計量好；將