説明

第4級アミノ官能性有機ケイ素化合物を含有する組成物及びその製造及びその使用

本発明は、部分的に加水分解されて存在するか乃至完全に加水分解されて存在することができ、かつ特に水溶性であり、わずかなVOC割合を有する、第4級アミノ官能性の有機ケイ素化合物を、特にオリゴマー及びポリマーの形で含有する組成物及び製造方法並びにその使用に関する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、第4級アミノ官能性有機ケイ素化合物を、特に部分的に加水分解されて存在するか又は完全に加水分解されて存在することができ、かつ特に水溶性であるオリゴマー及びポリマーの形で含有する新規水性組成物(前記組成物は極端に低いVOC割合を有するだけである)、及びその製造方法、及びその使用、特に、後記のものに限らず、特に有利ないくつかの適用可能性を挙げると、紙用塗工材料中での、インクジェット−被覆のカチオン化のため、繊維材料及び/又はテキスタイルの仕上げのため、基材の、例えばテキスタイル繊維、糸、紙、シート又は相応する被覆された基材における着色性の改善のため、微生物の増殖の阻害若しくは防止のため、又は静電気的な帯電の抑制若しくは防止のための使用に関する。
【0002】
一般に、第4級窒素官能基を有する、つまり有機官能化された窒素を有するカチオン性の基を有する有機官能性アルコキシシランは、以前から公知である。この第4級窒素は、pH値とは無関係に、カチオン性の官能性を提供する。今まで、この製造は、費用のかかる方法によって、例えばオートクレーブ中で高圧で、可能であるだけであった。このアルコキシシランの他の欠点は、公知の水性ベースの適用溶液にこれを使用する場合に環境中へ加水分解アルコールを放出することである。
【0003】
カチオン性オルガノシランの製造及び水相中でのその部分的な使用は、次の文献に報告されている。DE 881654は、水不含の条件下でのオートクレーブ中での第4級シランの製造を開示している。第4級メチルアリールシランを製造するための他の方法を、NL 6517163は開示していて、DE 1262272は相応するシリコーンの製造を開示している。DE 2221349, DE 2648240, US 4035411, US 4005118及びUS 4005119も、第4級シランの製造方法を開示している。
【0004】
微生物の成長を阻害するための第4級アミノ官能性アルコキシシランの使用は、DE 2222997, DE 2229580及びDE 2408192が記載している。相応するシランの使用により、着色されにくい材料、例えばテフロン又は皮革の着色性の改善がGB 882067に開示されている。第4級に官能化されたオルガノシランの製造は、それぞれ非プロトン性有機溶媒中で又は湿分遮断下で、及び高圧下で行われる。この方法により製造されたシラン又はこの水性調製物は、大量の溶剤を含んでいる。これが、多くの適用の場合に重大な欠点、例えば特別な保護を必要とする低い引火点、又は高いVOC負荷に基づく環境汚染を引き起こす。
【0005】
EP 0054748は、例えば3−クロロプロピルトリエトキシシランを、第3級アミンとしての水性トリメチルアミンとオートクレーブ中で高圧で反応させる方法を開示している。この反応は、必要とされる120℃以上の高い反応温度に基づいて、付加的にオートクレーブ中での高圧での反応の実施を必要とする。溶剤としてアルコキシ官能性シラン及びアルコール−水−混合物の使用により、この水性ベースの調製剤はかなりの量のVOCを有する。実施例1、2、3、6、7、8、9及び10から、この調製剤中のVOC含有量は、約16〜40質量%である。実施例4、5及び11は、臭素−又はヨウ素アルキル官能性オルガノシランを前提とし、残留する対イオンの環境問題に基づき、ヨウ化物及び臭化物は工業的に重要でないとみなすことができる。
【0006】
WO 2008/076839において、12%のメタノールを含有する市販の第4級シラン(AEM 5772, Aegis抗菌剤、作用物質:3−(トリメチルオキシシリル)プロピルジメチル−オクタデシルアンモニウムクロリド)が使用される。US 4845256は、クロロアルキル官能性アルコキシシランと第3級アミンとの反応のためにアルカリ土類金属ヨウ化物触媒を用いた第4級シランの製造方法を開示している。この記載された方法は、常圧で100℃の温度で進行しているが、2つの観点で欠点を有する。一つは、環境のために問題のアルカリ土類金属ヨウ化物をかなりの量で使用することであり、もう一つは、この水性の適用溶液は、その場の方法で使用されかつ上記の適用溶液中に残留するかなりの量のVOC、例えば加水分解メタノール及びグリコールを含有することである。実施例1中で記載された生成物は、水性の適用溶液中で、50%を超えるVOCを生じる(プロピレングリコールモノメチルエーテル中に溶かした第4級メトキシシラン[3−(トリメトキシシリル)プロピル−デシル−ジメチル−アンモニウムクロリド]の使用した溶液に対して)。
【0007】
次の文献は、インクジェット紙用途のカチオン化のためのカチオン性のアミノ官能性シランの適用を開示している。
【0008】
WO 2005/009745 A2は、アミノ官能性シランを有するカチオン性酸化アルミニウム粒子を開示している。US 20030175451は、インクジェット用途の際の性能の改善のために、シランを用いたシリカの被覆に関する。US 20050170109は、アミノアルコキシシランを用いたシリカの処理及びインクジェット紙のためのその用途を開示していて、DE 10 2007 012578 A1は、第1級、第2級又は第3級アミノシランの使用下でのカチオン性シリカ分散液の製造及びその被覆のための使用を開示している。WO 2005/009745 A2、US 2005/170109 A1及びUS 2003/175451は、一般に、第4級アミノ官能性アルコキシシラン、例えばトリメトキシシランプロピル−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド、又はN,N,N−トリブチルアンモニウムクロリド置換されたシランを使用する可能性を述べている。具体的な実施例は開示されていない。
【0009】
DE 102007040802 A1には、紙用塗工材料のカチオン化の場合のVOC貧有のプロトン化されたアミノ官能性シラノール基含有のシロキサン系(Hydrosile)の有効な使用を記載している。この系のアミノ官能基のプロトン化はpH値に著しく依存する。従って、この適用の性能は、更に改善されるべきである。紙用塗工材料の加工性のために、この粘度及び固体含有率が重要である。粘度が高くなればそれだけ、この加工はより手間がかかり、この場合に同時に容量の理由から、この系の高い固体含有率が目指される。
【0010】
従って、更に、分散液、例えば特に紙用塗工材料のシリカ分散液の高い固体含有率と同時に低い粘度の調節が可能であるVOCが低下された第4級アミノ官能性有機ケイ素化合物の需要が生じる。
【0011】
本発明の課題は、VOCが低減された第4級アミノアルキル官能性の有機ケイ素化合物又はそれを含有する組成物並びに、有利に方法において所望の粘度及び固体含有率を経済的に調節できるその経済的な製造方法を提供することであった。
【0012】
この課題は、本発明により、相応して、特許請求の範囲中の記載により解決される。特に、この課題は、請求項16及び21の特徴による本発明による組成物並びに請求項1による本発明による製造方法によって解決される。有利な実施態様は、従属請求項並びに明細書に記載されている。
【0013】
意外にも、前記課題は、ハロゲンアルキル官能性のアルコキシシランを、場合により他の有機官能性のケイ素化合物、例えば有機官能性のアルコキシシランと一緒に、及び/又は縮合可能なオリゴマーの又はポリマーの有機官能性ケイ素化合物を、第3級アミンと一緒に、定義された量の水の存在で又は定義された量の水の添加下で反応させ、生成された加水分解アルコールを少なくとも部分的に除去し、有利にこの加水分解アルコールをほぼ完全に除去することにより解決することができる。この場合に行われる四級化反応及び少なくとも部分的な加水分解及び場合による部分的な縮合(つまり共縮合又はブロック縮合を含める)は、有利に温度制御下で実施され、つまり、必要に応じて加熱又は冷却され、この反応混合物は適切に撹拌される。この場合、この第3級アミンの当初の第3級の有機官能性に置換された窒素原子から、第4級窒素原子が、特に本発明により得られるオリゴマーの又はポリマーの第4級アミノ官能性有機ケイ素化合物(これは次に詳細に説明する)の形成下で生じる。
【0014】
更に、加水分解反応の間又はその後で生成される加水分解アルコールは、この水性反応混合物から蒸留により除去することができ、必要に応じて新たに水が添加され、その際、本発明により、上記の第4級アミノ官能性有機ケイ素化合物の、有利には第4級アルキルアンモニウム官能性有機ケイ素化合物の有利な用途のために適した又は適用可能な水溶液(以後、省略して組成物又はシラン系ともいう)が得られる。
【0015】
この組成物は、有利に、全体の組成物に対して、12質量%を明らかに下回りかつ0質量%までのVOC含有量を有する。有利に、本発明による組成物中の揮発性有機化合物(VOC)、特に溶剤、例えば加水分解アルコールの含有量は、全体の組成物に対して、5質量%未満、特に有利に2質量%未満、更に特に有利に1質量%未満、殊に0.001〜0.5質量%である。従って、この組成物は、以後、省略してVOC不含とも表される。更に、本発明により得られた第4級アミノアルキル官能性有機ケイ素化合物を含有する組成物は、実際にそれぞれの割合で、特に1:100〜100:1の間で並びにその間の全ての割合で水で希釈可能である。
【0016】
この第4級アミノ官能性有機ケイ素化合物は、特に1分子当たり少なくとも1つの第4級アミノアルキル官能基を有し、特に第4級アルキルアンモニウム官能基を有するオリゴマーの又はポリマーの有機ケイ素化合物であることができ、この場合、上記のアミノアルキル基の少なくとも1つは、ケイ素原子、特にシラノール基又はオルガノシラノール基、有機ケイ素化合物のオリゴマー又はポリマーを有する。
【0017】
本発明は、有利に常圧でかつ高い収率で提供することができる、有利に、第4級窒素官能基(NR4+、この場合、基Rは、同じ又は異なってもよく、少なくとも1つの基Rはシリル化されていて、RはC原子を介してNと共有結合されている)を有する、新規の、VOC(volatile organic Compound)が低減された有機官能性シラン系(以後組成物とする)の提供を可能にする。少なくとも1つの基Rは有機ケイ素基を有し、場合によりRは他のヘテロ原子も含有することができる。全体として、この本発明によるシラン系は、M構造、D構造、T構造又は製造方法に依存してQ構造を有する線状、分枝状、環状及び/又は空間的に架橋した構造又は構造領域を有することができる。これは例えばテトラアルコキシシランを反応混合物に添加する場合である。
【0018】
縮合生成物とは、本発明の範囲内で、加水分解されたアルコキシシラン、シラノール、オリゴマー又はポリマーのSi−OH基を有するケイ素化合物又は有機ケイ素化合物の反応からの単独縮合生成物とも、共縮合生成物とも、並びにブロック共縮合物の関与下での縮合生成物とも解釈される。
【0019】
更に、意外にも、本発明による反応の場合に、上述の反応、例えば四級化、加水分解及び場合による縮合は、実際に一つの反応混合物中で同時に、100℃未満の比較的低い温度で、従って特に有利に実施することができる。本発明による方法の他の特別な利点は、この反応が比較的低い温度で常圧で進行することである。従って、有利に、本願発明の方法において高価でかつ手間をかけて操作されるオートクレーブを使用しなくてもよい、それというのも、アミンの沸点が反応温度を上回る場合に、使用した第3級アミン及びその沸点に依存してこの反応は有利に常圧で実施されるためである。有利に、使用した第3級アミン、特に式IIの第3級アミンの沸点は、後に説明するように、85℃より高く、特に有利に100℃より高く、殊に120℃より高い。
【0020】
式Iの使用したハロゲンアルキル官能性シランのハロゲンアルキル基の四級化反応も、加水分解も、この反応混合物中に存在する有機ケイ素化合物の縮合又は共縮合も、同時に、つまりワンポット反応の意味範囲で同時なだけでなく、更に十分に選択的に進行することは特に意外である。
【0021】
意外にも、前記課題は、
式I
(R1O)3-x-y(R2xSi[(R3nCH2Hal]1+y (I)
[式中、基R1は、同じ又は異なり、R1は、水素、1〜8個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基又はアシル基を表し、
基R2は、同じ又は異なり、R2は、1〜8個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基又はアシル基を表し、
基R3は、同じ又は異なり、R2は、1〜18個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキレン基、つまり1〜18個のC原子を有する二価のアルキル基を表し、その際、前記アルキレン基は置換されていてもよいか又はオレフィン性C−C結合を含有し、有利に−CH2−、−(CH22−、−CH2CH(CH3)−を含有し、nは、0又は1であり、Halは、塩素又は臭素を表し、及び
xは、0、1又は2、yは0、1又は2、(x+y)は0、1又は2である]の少なくとも1つのハロゲンアルキル官能性シラン及び/又は場合によるその加水分解生成物及び/又は縮合生成物(つまり、可能な単独−、共−、ブロック−若しくはブロック−共−縮合物を含む)を、一般式II
N(R43 (II)
[式中、基R4は、同じ又は異なり、R4は、基(R1O)3-x-y(R2xSi[(R3nCH2−]1+y(その際、R1、R2、R3、n、x、y及び(x+y)は同様に前記した意味を表す)又は1〜30個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基(前記基は、更に置換されていてもよく、有利に一連の−N(R52からなる少なくとも1つの基で置換されていてもよく、その際、基R5は、同じ又は異なり、R5は、水素、1〜8個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基、アミノアルキル基又は(R1O)3-x-y(R2xSi[(R3nCH2−]1+yを表す)、
−SR6(その際、基R6は、同じ又は異なり、R6は、水素、1〜8個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基又は(R1O)3-x-y(R2xSi[(R3nCH2−]1+y又は場合によりその加水分解生成物及び/又は縮合生成物を表す)、−OR1、又は(R1O)3-x(R2xSi[(R3nCH2−]又は場合によりこれらの加水分解物及び/又は縮合生成物を表し、その際、
基R1、R2、R3、x及びnは、無関係に既に上記された意味を表し、
場合により2つの基R4は、それぞれ相互に結合されていてもよく、第3級アミンの窒素と一緒に1つの環を形成する]の第3級アミンと、定義された量の水の存在で又は定義された量の水の添加下で反応させ、
及び、生成された加水分解アルコールを少なくとも部分的に除去することにより、第4級アミノ官能性有機ケイ素化合物を含有する本発明による組成物の製造方法によって解決することができた。
【0022】
更に、この方法の場合に、いくつかの可能性を挙げるだけであるが、他の成分を、例えば触媒として、希釈剤として又は出発成分として使用することもできる。
【0023】
従って、本発明の主題は、第4級アミノ官能性有機ケイ素化合物を含有する組成物の製造方法において、成分Aとして、
(i) 一般式I
(R1O)3-x-y(R2xSi[(R3nCH2Hal]1+y (I)
[式中、基R1は、同じ又は異なり、R1は水素、1〜8個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基又はアシル基を表し、
基R2は、同じ又は異なり、R2は、1〜8個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基又はアシル基を表し、
基R3は、同じ又は異なり、R2は、1〜18個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキレン基を表し、nは0又は1、Halは塩素又は臭素を表し、xは0、1又は2、yは0、1又は2及び(x+y)は0、1又は2である]の少なくとも1つのハロゲンアルキル官能性アルコキシシラン
又は
(ii) 前記一般式Iの少なくとも1つのアルコキシシランの加水分解生成物又は縮合生成物
又は
(iii) 前記一般式Iの少なくとも1つのアルコキシシランと、前記一般式Iの少なくとも1つのアルコキシシランの加水分解生成物及び/又は縮合生成物とからなる混合物を
成分Bとして、一般式II
N(R43 (II)
[式中、基R4は、同じ又は異なり、R4は、基(R1O)3-x-y(R2xSi[(R3nCH2−]1+y、(その際、R1、R2、R3、n、x、y並びに(x+y)は、上記の意味を表す)を表すか、又は1〜30個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基を表し、この基は更に置換されていてもよく、その際、場合により2つの基R4は、それぞれ相互に結合されていてもよく、第3級アミンの窒素原子と一緒に環を形成する]の第3級アミンと、
定義された量の水の存在で反応させ、かつ
生成された加水分解アルコールを少なくとも部分的にこの系から除去する、第4級アミノ官能性有機ケイ素化合物を含有する組成物の製造方法である。
【0024】
本発明の場合に、この方法において、有利に式Iのシラン、特にクロロアルキル官能化シラン、場合によりその加水分解生成物及び/又は縮合生成物を、式IIの第3級アミンと混合し、ケイ素原子1mol当たり、0.5〜500molの水の存在で、ケイ素原子の四級化を行い、式I及びIIの化合物の少なくとも部分的な加水分解及び場合による縮合(Si−O−Si架橋の形成下でのアルコキシシランのシラノール基への縮合)を行う。有利に、この反応は、一種の「ワンポット反応」で、たとえばバッチ式で実施することができ、その際、この反応の間に既に加水分解アルコールを留去し、ほぼ同時に水を後供給することができる。この場合、反応時間の増加と共に反応容器中の圧力も低下することができ、つまり、揮発性の有機成分、特に生成される加水分解アルコールを、減圧下で少なくとも割合に応じて蒸留によりこの系から除去する。
【0025】
更に、成分A及びBからなる反応混合物に、他の出発成分Cとして少なくとも1つの他の加水分解可能なケイ素化合物、有利に有機アルコキシ官能性ケイ素化合物、その加水分解生成物、単独縮合物、共縮合物、ブロック共縮合物又はこれらの混合物を添加することができる。
【0026】
本発明による四級化反応、加水分解及び少なくとも部分的に行われる縮合反応(つまり、可能な単独縮合、共縮合、ブロック縮合又はブロック共縮合を含める)により、化学的な解釈により、少なくとも1つの第4級アルキルアンモニウム官能基を有するオリゴマーの及び/又はポリマーの有機ケイ素化合物又は第4級窒素を有する環式化合物、例えばN−アルキル−ピリミジニウム化合物が得られる。
【0027】
本発明の場合に、この方法は、定義された量の水の存在で、特に添加下で実施され、この場合、特にケイ素原子1mol当たり5〜25molの水が、有利にケイ素原子1mol当たり10〜20molの水が、特に有利にケイ素原子1mol当たり12〜17molの水が添加される。一般に、この水は、連続的又は不連続的に添加することができ、この場合、水を不連続的に、有利にバッチ式に、具体的には1〜10回のバッチで、有利に2〜5回のバッチで、特に有利に3回のバッチで添加する場合に、特に有利であることが判明した。本発明による方法の場合に、水は、有利に、反応混合物中に存在するケイ素原子1mol当たり0.5〜500molの水が、有利に使用された成分A並びに場合により成分B又はCに対して、加水分解可能なケイ素原子1mol当たり5〜25molの水が、特に有利に上記のケイ素原子1mol当たり10〜20molの水が、殊に上記のケイ素原子1mol当たり12〜17molの水が使用される。更に、本発明による方法の場合に、水を連続的に又は不連続的に、出発成分A、B並びに場合によりCの反応混合物中へ供給し、特に水を不連続的に撹拌しながら添加し、特に有利にバッチ式で1〜10回のバッチで、殊に2〜5回のバッチで添加することが有利である。更に、水をこの方法においてできる限り迅速に、式Iのシラン、式IIの第3級アミン又はこのシランとアミンとを有する混合物に添加する場合が有利である。意外にも、水の添加時点及び/又は水のバッチ式の添加が、その他に第4級アミノ官能性有機ケイ素化合物の同じ含有量の場合でも、組成物の粘度に関して特に良好な影響を及ぼすことができる。有利に、この水の添加は、できる限り、式I及びIIの化合物の混合の直後に行う。全体の水の量をこの反応のために一段階で添加することは、不溶性の沈殿物の形成を引き起こしかねず、この沈殿物は例えばこの組成物の溶液の製造のために手間をかけて濾別しなければならない。
【0028】
特に、本発明による反応は、1mbar〜1.1barの圧力で、有利に大気圧(常圧)で、20〜150℃、有利に40〜120℃、特に有利に60〜100℃、殊に80〜95℃の温度で実施される。特に有利に、この反応は、100℃未満の反応温度で、常圧で、特に1013.25hPa±25hPaで行われる。
【0029】
同様に、この反応は、触媒の存在で、特に加水分解触媒及び/又は縮合触媒の添加下で、例えば(いくつか挙げただけでこれだけではないが)有機又は無機酸、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、クエン酸、塩化水素(ガスとして、濃縮して又は水性の塩酸として)、ホウ酸、硝酸、硫酸、リン酸の添加下で実施することができる。
【0030】
更に、この反応の実施のために、成分A及びBからなる反応混合物又は成分A、B及び少なくとも1種の他の成分Cからなる反応混合物に、希釈剤、例えばアルコール、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノールをこの反応混合物に添加することができ、この場合、添加された希釈剤は、適切な方法で、反応の際に生じる加水分解アルコールの除去の際にこの系から同様に除去される。
【0031】
この反応の際に生成される加水分解アルコールは、有利に蒸留により、特に反応の間に既に、ほぼ完全に除去される。特に有利な方法の実施によると、例えば、共沸混合物の形での加水分解アルコール及び水の蒸留により除去された量は、水の付加的な添加により補償することができる。
【0032】
本発明による方法の場合に、有利に揮発性の溶剤又は希釈剤及び場合により揮発性溶剤に加水分解可能なグループ、特に加水分解アルコールは、全体の組成物中で、12質量%未満〜0質量%まで、有利に10質量%未満、特に有利に5質量%未満、更に特に有利に2質量%〜0.0001質量%、殊に1〜≦0.5質量%の含有量にまで除去され、揮発性溶剤又は希釈剤の除去は、反応の間に及び/又はその後に、蒸留により、特に1〜1000mbar、有利に80〜300mbarの範囲内の減圧下で行うことができる。適切には、この場合、この圧力を反応の経過において周囲圧力から、減圧にまで低下させることができる。
【0033】
成分Aによる式Iの化合物及び成分Bによる式IIの第3級アミンの少なくとも1種の上記の第4級アミノアルキル官能性シランの純粋な四級化反応は次のモデルにより表され、その際、式I及びIIは上記定義と同様である:
【化1】

【0034】
更に、加水分解及び縮合による反応の間に、式I、IIの化合物及び/又は生じた四級化生成物(IV)から、いわゆるオリゴマーの及び/又はポリマーの第4級アンモニウム官能性有機ケイ素化合物が次に詳細に説明するように形成される。
【0035】
化学的解釈に従って、本発明による反応条件下で、式I及びIIの化合物の四級化の下での反応及び少なくとも部分的な加水分解が、次にモデルにより具体的に説明されたように進行することが推測される(基Rは、この場合、アルキル基又はアミノアルキル基、例えば、これらに限られないが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、N,N−ジメチルアミノエチルであることができる):
【0036】
四級化及び部分的若しくは完全な加水分解:
【化2】

【0037】
縮合:
【化3】

この場合、xは2〜∞の数であることができる。
【0038】
特に、成分Aの意味範囲での式Iのシランと、成分Bとしての式IIの第3級アミンとの、場合により反応混合物の成分Cとしての式IIIの少なくとも1種のケイ素化合物の存在での本発明による反応は、本発明による方法において専ら湿分又は水の存在で行われ、この場合、II及び場合によりIIIの加水分解生成物、単独縮合生成物及び/又は共縮合生成物も考慮され、有利にケイ素1mol当たり、水0.5mol〜500mol、特に有利に0.5〜200molが使用される。
【0039】
例えば、これに限られないが、本発明による方法の場合に、成分Aとして、有利に、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピル−メチルジメトキシシラン、3−クロロプロピル−メチルジエトキシシラン、3−クロロプロピル−ジメチルエトキシシラン又は3−クロロプロピル−ジメチルメトキシシラン又は前記のアルコキシシランの加水分解生成物又は縮合生成物の群からなるケイ素化合物を使用することができる。
【0040】
一般に、当業者に公知の全ての第3級アミノ基を有する化合物が、成分Bとして、本発明による組成物の製造のために適していて、その沸点が85℃を超える場合が有利であり、特にその沸点が100℃を超える又は120℃を超える場合が有利である。
【0041】
本発明による方法の特別な利点は、この反応のための低い反応温度であり、この温度は20〜150℃、殊に40〜120℃、特に60〜100℃、特に有利に80〜95℃であり、かつ有利にこの反応はほぼ常圧で実施される。本発明の場合に、この反応は100℃未満の温度でかつ常圧で実施することができる。
【0042】
例えば、次のものに限らないが、本発明による方法の場合に、成分Bとして、テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ヘキサデシルジメチルアミン、オクタデシルジメチルアミン、テトラデシルジメチルアミン、ドデシルジメチルアミン、デシルジメチルアミン、オクチルジメチルアミン、テトラエチルエチレンジアミン、ペンタエチルジエチレントリアミン、ヘキサデシルジエチルアミン、オクタデシルジエチルアミン、テトラデシルジエチルアミン、ドデシルジエチルアミン、デシルジエチルアミン、オクチルジエチルアミン、イソヘキサデシルジメチルアミン、イソオクタデシルジメチルアミン、イソテトラデシルジメチルアミン、イソドデシルジメチルアミン、イソデシルジメチルアミン、イソオクチルジメチルアミン、イソテトラエチルエチレンジアミン、イソペンタエチルジエチレントリアミン、イソヘキサデシルジエチルアミン、イソオクタデシルジエチルアミン、イソテトラデシルジエチルアミン、イソドデシルジエチルアミン、イソデシルジエチルアミン、イソオクチルジエチルアミン、トリス(トリメトキシシリルプロピル)アミン、トリス(トリエトキシシリルプロピル)アミン、トリス(トリメトキシシリルメチル)アミン、トリス(トリエトキシシリルメチル)アミンの群から選択される少なくとも1種の第3級アミンが有利に使用することができる。
【0043】
ハロゲンアルキル官能性シランの、特に式Iのクロロアルキルシランの反応のために、有利に、2:1〜1:mのハロゲンアルキル基対第3級アミン基、特に式II、V及び/又はVIのアミンの第3級アミン基のモル比が調節され、この場合、mは第3級アミン基の数、特にmは1〜100の整数である。本発明による方法の場合に、成分A及びBは、式Iの意味範囲のケイ素化合物対式IIの意味範囲での第3級アミン化合物のモル比が2:1〜1:mであり、その際、mは式IIの第3級アミン基の数を表し、mは1〜100、有利に1〜10、特に有利に1、2、3、4、5、6又は7、殊に1又は2の整数である比率で使用されることが有利である。
【0044】
更に、本発明による方法の場合に、有利に成分A及びC(これらは次に詳細に説明する)は、1:<4、有利に1:0〜2、特に有利に1:0.001〜1、殊に1:0.1〜0.5のモル比で使用することができる。
【0045】
例えば、次のものに限らないが、本発明による方法の場合に、成分Cとして、四塩化ケイ素、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−若しくはi−ブチルトリメトキシシラン、n−若しくはi−ブチルトリエトキシシラン、n−若しくはi−オクチルトリメトキシシラン、n−若しくはi−オクチルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、1−メルカプトメチルトリメトキシシラン、1−メルカプトメチルトリエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシイソブチルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシイソブチルトリエトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、1−アミノメチルトリメトキシシラン、1−アミノメチルトリエトキシシラン、2−アミノエチルメトキシシラン、2−アミノエチルトリエトキシシラン、3−アミノイソブチルトリメトキシシラン、3−アミノイソブチルトリエトキシシラン、N−n−ブチル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−n−ブチル−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−n−ブチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−n−ブチル−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−n−ブチル−1−アミノメチルトリエトキシシラン、N−n−ブチル−1−アミノメチルメチルジメトキシシラン、N−n−ブチル−1−アミノメチルトリメトキシシラン、N−n−ブチル−1−アミノメチルメチルトリエトキシシラン、ベンジル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ベンジル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、ベンジル−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ベンジル−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−ホルミル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−ホルミル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ホルミル−1−アミノメチルメチルジメトキシシラン、N−ホルミル−1−アミノメチルメチルジエトキシシラン、ジアミノエチレン−3−プロピルトリエトキシシラン、ジアミノエチレン−3−プロピルトリエトキシシラン、トリアミノジエチレン−3−プロピルトリエトキシシラン、トリアミノジエチレン−3−プロピルトリエトキシシラン、(2−アミノエチルアミノ)−エチルトリメトキシシラン、(2−アミノエチルアミノ)−エチルトリエトキシシラン、(1−アミノエチルアミノ)−メチルトリメトキシシラン、(1−アミノエチルアミノ)−メチルトリエトキシシラン、トリス(トリメトキシシリルプロピル)アミン、トリス(トリエトキシシリルプロピル)アミン、トリス(トリメトキシシリルメチル)アミン、トリス−(トリエトキシシリルメチル)アミン、ビス(トリメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)アミン、ビス(ジエトキシメチルシリルプロピル)アミン、ビス(ジメトキシメチルシリルプロピル)アミン、ビス(トリエトキシシリルメチル)アミン、ビス(トリメトキシシリルメチル)アミン、ビス(ジエトキシメチルシリルメチル)アミン、ビス(ジメトキシメチルシリルメチル)アミン、(H3CO)3Si(CH23NH(CH22NH(CH23Si(OCH33、(H3CO)3Si(CH23NH(CH22NH(CH22NH(CH23Si(OCH33、(H3CO)2(CH3)Si(CH23NH(CH22NH(CH23Si(OCH32(CH3)、(H3CO)3(CH3)Si(CH23NH(CH22NH(CH22NH(CH23Si(OCH32(CH3)の群からなる少なくとも1つのケイ素化合物、又は上記の化合物の少なくとも2種の混合物、又は上記の化合物の1つの加水分解生成物若しくは縮合生成物、又は上記化合物の少なくとも2種からなる加水分解生成物、縮合生成物、共縮合生成物、ブロック縮合生成物若しくはブロック共縮合生成物が使用される。
【0046】
本発明による方法において反応の際に加水分解による生じる加水分解アルコール、及び場合により添加された溶剤又は希釈剤を適切に蒸留により除去し、有利に、特に予め留去された量の水、加水分解アルコール及び溶剤を本質的に置き換えるために、水を後供給する。これとは別に、任意の量の水を添加することもできる。この蒸留は、有利に減圧で、0.01〜1000mbar、特に1〜1000mbar、有利に80〜300mbarの範囲内で行われる。この溶剤又は加水分解アルコールを反応混合物から、この組成物が、全体の組成物中での12質量%未満〜0質量%、殊に12質量%未満〜0.0001質量%、特に10質量%未満〜0質量%、特に有利に5質量%未満〜0質量%、更に有利に2質量%未満〜0質量%、1質量%未満〜0質量%の揮発性溶剤、例えば加水分解アルコール及び場合により揮発性の溶剤に加水分解可能な基、例えばアルコキシ基の含有量を有する。特に、全体の組成物中で0.5〜0.001質量%の揮発性溶剤の含有量が有利である。
【0047】
揮発性溶剤又は揮発性溶剤に加水分解可能な基とは、アルコール、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、及びアルコールに加水分解可能なアルコキシ基、アシルオキシ基を含有する残基、並びに加水分解により誘導される酢酸又はギ酸、又はフェノールを形成することができるアリールオキシ基、及びグリコール並びに部分エーテル化されたグリコール、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール又はメトキシエタノール(これらは調製物に添加されるか又は加水分解によりそのシリルエステルを生じる)と解釈される。
【0048】
特に有利に、本発明による方法の場合に、一般式II
N(R43 (II)
[式中、R4は、相互に無関係に、線状、分枝状及び/又は環状の置換又は非置換の1〜30個のC原子を有するアルキル基であり、場合により1つ以上の−NR52−、−OR1−及び/又は−SR6−基で置換され、R1は独立して、水素又はR4であり;R6は、1〜30個の炭素原子を有するアルキル基、アルケニル基であり;及び/又は、2又は3個のR4は、独立して(R1O)3-x(R2xSi[(R3nCH2−]であり、その際、R1、R2、R3、x及びnは上記の意味を有する]の第3級アミン、又は場合によりその加水分解生成物及び/又は縮合生成物が使用される。有利に、少なくとも1つのR4は、少なくとも1つのオリゴマーの有機官能性シラノール又は共縮合物、ブロック共縮合物を有することができ、特にR4は、(−O1/2−)3-x(R2xSi[(R3nCH2−]基を縮合により得られた有機ケイ素化合物中に有することができる。
【0049】
これとは別に、2つのR4は(R42として、ヘテロ原子のN、S又はOと一緒になって、1〜7個のC原子を有する環又はヘテロ芳香族を形成することができ、例えばピロール、ピリジン等に限るものではない。
【0050】
第4級アミノ官能性有機ケイ素化合物を製造するために使用することができ、相応する生成物を生成する他の第3級アミン又はアミノ化合物を、次に開示する。
【0051】
第3級アミン、特に式IIの第3級アミンとして、特に有利に、85℃を上回る沸点を有するアミン及び/又は特に次のグループから選択されるアミン、例えば式IIa、IIbのアミン及び/又は式IIc及び/又は式IIdの基を有するアミン、例えば一般式IIIのシランの基BとしてIIc又はIIdを有するアミン、及び/又はこれらから誘導される化合物が適している。
【0052】
本発明による、式IIの第3級アミンとして、同様に式IIa及びIIbから選択されるアミンはこの方法で有利に使用することができる
(R142N[CH2CH2N(R14)]hCH2CH2N(R142 (IIa)、
[式中、R14は、無関係に、非分枝、分枝及び/又は環式の、1〜20個のC原子を有するアルキル、アリール、特にベンジル、又はアルキルアリールであり、その際、R14は有利に、メチル又はエチル、特に有利にメチルであり、及びhは、0、1、2、3、4、5、6又は7であり、特に、hは、0、1、2、3又は4であり;有利にIIaはテトラメチルエチレンジアミン又はペンタメチルジエチレントリアミンであり;R14は、メチル(CH3)であり、IIaは(CH32N[CH2CH2N(CH3)]hCH2CH2N(CH32である];
[(CH3)−(CH2wp*N(R143-p* (IIb)
[式中、wは2〜20、特にwは8〜14であり、R14は上記の意味を有し、p*は、1又は2であり、特にジ−オクチルメチルアミン、ジ−n−ノニルメチルアミン、ジ−n−デシルメチルアミン、ジ−n−ウンデシルメチルアミン、ジ−n−ドデシルメチルアミン、ジ−n−トリデシルメチルアミン又はジ−n−テトラデシルメチルアミンである]。
【0053】
特に有利に、テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルエチレントリアミン、テトラエチルエチレンジアミン、ペンタエチルエチレントリアミン及び/又はトリブチルアミン又はこれらのアミンの少なくとも2つを有する混合物の群からの第3級アミンが使用される。
【0054】
一般に、環式第3級アミン及び/又は芳香族アミノ化合物もこの方法の場合に、例えばN−アルキル−ピロール、N−アルキル−ピロリジン、N−アルキル−ピペリジン、N−アルキル−モルホリン、N−アルキル−イミダゾール、N−アルキル−ピペラジン、ピリジン、ピラジンを用いた反応により使用することができる。
【0055】
他の選択肢によると、式IIの第3級アミンとして、式IIcの基を有するアミノアルキル官能性アルコキシシラン又はその加水分解生成物及び/又は縮合生成物を本発明による方法で使用することができる;例えば、これに限るものではないが、式IIc又はIIc*は式IIIの基Bに相応する:
[(CH3(CH2o2N(R15)− (IIc)
[(CH3(CH2o2N(CH2p− (IIc*)
その際、R15は、1〜20個のC原子を有する線状、分枝状及び/又は環式のアルキレン基、アリーレン基又はアルキレンアリール基であり、IIc及びIIc*中で、0≦o≦6、及びoは独立して0、1、2、3、4、5又は6であり、特にR15は、式IIc*に示されているのと同様に、−(CH2p−であることができ、その際、0≦p≦6、及びpは無関係に0、1、2、3、4、5又は6であり、
及び/又は式IIの第3級アミンは、式IIdの基を有し、特に式IId又は特別な式IId*は、アミノアルキル官能性アルコキシシラン又はその加水分解生成物及び/又は縮合生成物であることができ、例えば、これに限るものではないが、式IId又はIId*も、式IIIの基Bに相応する:
(R142N[(CH2g(NH)]s−(R15)− (IId)
(CH3(CH2f2N[(CH2g(NH)]s−(CH2i− (IId*)
この場合、IId中のR14及びR15は、相互に無関係に、上記の意味を有し、かつその際、式IId及びIId*中で、0≦g≦6、0≦s≦6、つまりg及び/又はsは、無関係に0、1、2、3、4、5又は6であり、及び/又は、式IId*中で、R14は(CH3(CH2f基を表し、及びR15は−(CH2i−基を表し、0≦f≦3;0≦g≦6、0≦s≦6、0≦i≦6、つまりf=0、1又は2であり;g、s及び/又はiは無関係に0、1、2、3、4、5又は6である。
【0056】
この一般式IIの第3級シラン官能性アルキル化アミンの化合物の例を次に示し、その際、化合物の基は、例えばIIc、IIc*及びIIIにおいて定義されたように置換されている:
([(CH3(CH2o2N(R15)−)1+bSi(R8a(R7O)3-a-b
((R142N[(CH2g(NH)]s−(R15)−)1+bSi(R8a(R7O)3-a-b
aは、0、1又は2であり、bは0、1又は2であり、(a+b)<3である。
【0057】
更に、及び/又は、これとは別に、第3級アミンは、N−アルキル−ピロリジン、N−アリール−ピロリジン、N−アルキル−ピペリジン、N−アルキル−モルホリン、N−アルキル−イミダゾリジン、N−アルキル−ピペラジン、N,N'−ジアルキルピペラジン、アクリジン、フェナジン、ピラジンであることができる。
【0058】
使用可能な第3級アミンは、有利にトリメチルアミン、トリエチルアミン及び/又は有利に、次のものから選択されるアミンの少なくとも1つである、トリイソプロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリベンジルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチル−n−ブチルアミン、ジメチル−n−ヘキシルアミン、ジエチル−n−オクチルアミン、ジメチルドデシルアミン、ジメチルペンタデシルアミン、ジエチルオクタデシルアミン、ジメチルヘプタデシルアミン、ジエチルテトラデシルアミン、ジメチルヘキサコシルアミン、メチルエチルイソプロピルアミン、メチルエチルベンジルアミン、ジエチルデシルアミン、メチルジペンチルアミン、メチルエチルヘプチルアミン、メチルエチルノニルアミン、シクロプロピルジメチルアミン、シクロブチルジエチルアミン、シクロペンチルジ−n−プロピルアミン、シクロヘキシルジメチルアミン、シクロヘキシルジエチルアミン、シクロヘキシルメチルエチルアミン、シクロヘプチルジメチルアミン、シクロオクチルジエチルアミン、シクロヘキシルジオクチルアミン、シクロノニルジメチルアミン、シクロデシルジエチルアミン、シクロウンデシルジメチルアミン、シクロドデシルジエチルアミン、N−メチル−ピロリジン、(=lUPAC−規則によるとN−メチルアゾリジン)、N−エチルピロリジン、N−イソプロピルピロリジン、N−ベンジル−5−ピロリジン、N−メチルピペリジン、N−エチルピペリジン、N−n/イソ−プロピルピペリジン、N−ベンジルピペリジン、N−メチルモルホリン又は4−メチルテトラヒドロ−1,4−オキサジン、N−エチルモルホリン、N−n−ブチルモルホリン、N−ベンジルモルホリン、N−メチルイミダゾリジン、N−エチルイミダゾリジン、N−n−ペンチルイミダゾリジン、N−ベンジルイミダゾリジン、N−メチルピペラジン、N−エチルピペラジン、N−イソ−プロピルピペラジン、N−ベンジルピペラジン、N−メチルチアゾリジン、N−エチルチアゾリジン、N−メチルオキサゾリジン、N−メチルテトラヒドロ−1,4−チアジン、N−エチルテトラヒドロ−1,4−チアジン、N−ベンジルテトラヒドロ−1,4−チアジン、N−メチルペルヒドロアセピン、N−メチルヘキサメチレンイミン、N−エチルペルヒドロアセピン、N−ベンジルペルヒドロアセピン、N−メチルペルヒドロオキシン(=N−メチルヘプタメチレンイミン)、N−イソプロピルペルヒドロオキシン、N−ベンジルペルヒドロオキシン、N−エチルテトラメチレンイミン、N−メチルペンタメチレンイミン、N−エチルペンタメチレンイミン及びN−ベンジルペンタメチレンイミン。
【0059】
式IIの第3級アミンとして、有利に次の第3級アミノ基を有するアミノ官能性アルコキシシラン、例えば、特に第3級アミノアルコキシシラン、ジアミノアルコキシシラン、トリアミノアルコキシシラン、ビス(トリエトキシシリルアルキル)アミン又はトリス(トリエトキシシリルアルキル)アミンも使用することができる。
【0060】
ビス(アルコキシシリルアルキル)アミン化合物として、特に(OR1**b*2*a*Si−A−SiR2*a*(OR1**b*が挙げられ、式中、a*、b*=0、1、2又は3であり、a*+b*は、Si原子1つ当たり3であり、その際、R1**及びR2**は、相互に無関係に、1〜24個のC原子を有するアルキル、有利にメチル、エチル及び/又はプロピルである。その際、Aは、式Vのビス−アミノアルキル官能基を表し、V中のN#は、式Vの第3級窒素原子(N)に想到することができ
−(CH2i*−[NR16(CH2f*g*#16[(CH2f*NR16g*−(CH2i*− (V)
式中、R16は、無関係に、分枝の、非分枝の、及び/又は環式の、1〜20個のC原子を有するアルキル基、アリール基又はアルキルアリール基であることができ、その際、R16は、有利にメチル基又はエチル基、特に有利にメチル基であり、式V中でi*及びf*又はg*は、それぞれ相互に無関係に同じ又は異なり、i*=0〜8、f*=1、2又は3、g*=0、1又は2であり、R1**は、線状の、環式の及び/又は分枝状の、1〜4個のC原子を有するアルキル基に相当し、その際、i*は、特に1、2、3又は4、有利に3の数に相当し、特に有利に[(H52O)3Si(CH23NCH3(CH23Si(OC253である。
【0061】
特に式VIのトリス(アルコキシシリルアルキル)アミンが挙げられ、
N[ZSi(R12Ω(OR133-Ω3 (VI)
前記式中、Zは、独立して、二価のアルキレン基、特に−CH2−、−(CH22−、−(CH23−又は−[CH2CH(CH3)CH2]−群からなる二価のアルキレン基であり、R12は、1〜24個のC原子を有する、特に1〜16個のC原子を有する、有利に1〜8個のC原子を有する、特に有利に1〜4個のC原子を有する線状、分枝状及び/又は環状のアルキル基、又はアリール基であり、無関係にΩは、0又は1であり、R13は、VIII中でそれぞれ相互に無関係で、1〜24個のC原子を有する、特に1〜16個のC原子を有する、有利に1〜8個のC原子を有する、特に有利に1〜4個のC原子を有する線状、環状及び/又は分枝状のアルキル基である。R13は、メチル基、エチル基又はプロピル基が有利である。式VIIIの窒素は、ここでも一般式Vの窒素(N)に相当し、[ZSi(R12Ω(OR133-Ω]は、R1に相当する。第3級トリス(トリアルコキシシラン)アミンとして、トリス(トリエトキシシリルプロピル)アミン又はトリス(トリメトキシシリルプロピル)アミンが有利に使用される。一般に、式VIの化合物、その加水分解生成物及び/又は縮合生成物は、本発明による方法の場合に第3級アミンとして使用することができる。
【0062】
本発明による方法の場合に、次の群から選択される式Iのハロゲンアルキル官能性シランが特に有利に使用される:クロロプロピルトリメトキシシラン、クロロプロピルトリエトキシシラン、クロロプロピルメチルジメトキシシラン及びクロロプロピルメチルジエトキシシラン及び/又はそれらの加水分解生成物及び/又は縮合生成物。
【0063】
本発明の場合に有利に使用可能な他の式Iのハロゲンアルキルシランは、特に、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリプロポキシシラン、クロロプロピルメチルジメトキシシラン、クロロプロピルメチルジエトキシシラン、クロロプロピルジメチルエトキシシラン、クロロプロピルジメチルメトキシシラン、クロロエチルトリメトキシシラン、クロロエチルトリエトキシシラン、クロロエチルメチルジメトキシシラン、クロロエチルメチルジエトキシシラン、クロロエチルジメチルメトキシシラン、クロロエチルジメチルエトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、クロロメチルメチルジメトキシシラン、クロロメチルメチルジエトキシシラン、クロロメチルジメチルメトキシシラン、クロロメチルジメチルエトキシシラン、2−クロロイソプロピルトリス(メトキシエトキシ)シラン、3−クロロプロピルシクロヘキシルジエトキシシラン、3−クロロイソブチルトリメトキシシラン、3−クロロイソブチルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルシクロヘキシルジメトキシシラン、3−ブロモイソプロピルジエチルシクロヘキソキシシラン、3−クロロプロピルシクロペンチルジエンエトキシシラン、3−ブロモイソブチルトリメトキシシラン、3−クロロイソブチル−ビス(エトキシエトキシ)メチルシラン、4−ブロモ−n−ブチルトリエトキシシラン、4−クロロ−n−ブチルジエトキシシクロペンチルシラン、5−クロロ−n−ペンチルトリ−n−ブトキシシラン、5−ブロモ−n−ペンチルトリエトキシシラン、4−ブロモ−3−メチルブチルジメトキシフェニルシラン、5−ブロモ−n−ペンチルトリ−n−ブトキシシラン、5−クロロ−n−ペンチルトリエトキシシラン、6−クロロ−n−ヘキシルエトキシジメチルシラン、6−ブロモ−n−ヘキシルプロピルジプロポキシシラン、6−クロロ−n−ヘキシルジエトキシエチルシラン、7−クロロ−n−ヘプチルトリエトキシシラン、7−シクロヘプチルジメトキシシクロヘプチルシラン、7−ブロモ−n−ヘプチル−、ジエトキシシクロオクチルシラン、8−クロロ−n−オクチルトリエトキシシラン、8−ブロモ−n−オクチルジメチルシクロヘキソキシシラン、3−クロロプロピルジエトキシフェニルシラン、3−クロロプロピルメトキシエトキシベンジルシラン、3−ブロモプロピルジメトキシベンジルシラン及び/又はこれらの加水分解生成物及び/又は単独縮合生成物及び/又は共縮合生成物又は有利に1,4−クロロフェニルトリメトキシシラン、1,4−クロロベンジルトリエトキシシラン及びクロロメチル−p−メチルフェニル−トリメトキシシラン及び/又はこれらの加水分解生成物及び/又は単独縮合生成物及び/又は共縮合生成物の群から選択される。特に有利に、本発明による方法の場合に純粋なクロロアルキル置換されたアルコキシシランを使用する。
【0064】
有利な方法では、式I中のR3は、1〜18個のC原子を有する線状、分枝状及び/又は環状のアルキレン、特にメチレン(−CH2−)、エチレン[−(CH22−]、プロピレン[−(CH23−]、ブチレン[−(CH24−又は−(CH2)CH(CH3)(CH2)−]であり、及びnは0であり、Halはクロロである。特に有利に、基−[(R3nCH2Hal]は、クロロメチレン基、クロロエチレン基、3−クロロプロピレン基、2−クロロプロピレン基、2−クロロイソプロピレン基、クロロブチレン基、クロロイソブチレン基、クロロペンチル基、クロロヘキシル基、クロロシクロヘキシル基、クロロヘプチル基、クロロオクチル基、クロロ−n−オクチル基、クロロシクロオクチル基である。有利に、Halについて相応して臭素置換された基又は基−[(R2nCH2L](式中、Lは脱離基としてスルホン酸基で置換された基(例えばトリフラート)又は硝酸又は硫酸エステルで置換された基)も使用することもできる。
【0065】
特に有利な方法バリエーションの場合に、この反応は、少なくとも1種の他の水溶性の、縮合可能な、有機官能性ケイ素化合物、その加水分解縮合物、その単独縮合物、共縮合物、ブロック共縮合物又はこれらの混合物の存在で、特に縮合反応によりオリゴマー又はポリマーの4級アンモニウム官能性有機ケイ素化合物の形成下で行われる。
【0066】
このケイ素化合物、その加水分解縮合物、単独縮合物、共縮合物、ブロック共縮合物、特にモノマーの、オリゴマーの又はポリマーのケイ素化合物、又はこれらの混合物は、特に式IIIの少なくとも1種の化合物から誘導され、かつ特に前記に定義されたような式I及び/又はIIの化合物と一緒に、又は少なくとも1回水を添加した後に、この方法に添加することができる。第2のアルコキシシランの共縮合物は次のモデルにより再現される(基Rは、この場合、アルキル基又はアミノアルキル基であることができるが、例えば、これらに限らないが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、N,N−ジメチルアミノエチルである):
共縮合:
【化4】

並びに
【化5】

この場合、縮合又は共縮合を続けることができ、xは1〜∞の数であることができる。
【0067】
オリゴマー又はポリマーのケイ素化合物として、本発明による方法の場合に使用することができ、これらの化合物は例えば、これだけではないが、WO 2006/010666、EP 0846717A1、EP 0846716A1、EP 1101787A1、EP 0960921A1、EP 0716127A1、EP 1205505A、EP 0518056A1、EP 0814110A1、EP 1205481A1及びEP 0675128Aから公知であり、推知でき又はこれらに引用されていて、上記の刊行物の開示内容は引用により明確に完全に取り込まれる。
【0068】
適切な場合に、このために成分Cとして、特にこの反応の間に、更に少なくとも1種の他の有機官能基で官能化された式IIIのケイ素化合物、その加水分解生成物、縮合生成物又はこれらの混合物が本発明による方法において使用され、
(R7O)3-a-b(R8aSi(B)1+b (III)
式中、R7は、相互に無関係に、水素、1〜8個のC原子を有する線状、分枝状及び/又は環状のアルキル基、アリール、アリールアルキル及び/又はアシル、特に有利に1〜5個のC原子を有するアルキル、有利にメチル、エチル、プロピルを表し、
及びR8は、相互に無関係に、1〜24個の、特に1〜16個の、有利に1〜8個のC原子を有する線状、分枝状及び/又は環状のアルキル基、アリール、アリールアルキル及び/又はアシルを表し、及び
Bは、第2の有機官能基を表し、この基は、それぞれ同じ又は異なることができ、aは0、1又は2であり、bは0、1又は2であり、a+b<3であり、
特に、式IIIの化合物は、次の化合物から選択される
− Bは、−[(R10n9]であり、その際、R10は、1〜18個のC原子を有する線状、分枝状及び/又は環状のアルキレン及び/又はアルケニレンを表し、nは0又は1であり、R9は、相互に無関係に、1〜30個のC原子を有する、非置換であるか又は置換された線状、分枝状及び/又は環状のアルキル基を表し、これは場合により1つ又は複数の−NR3*2、−OR3*及び/又は−SR3*基を有し、ただしR3*は、水素であるか及び/又はR3*はR9であるか、及び/又はR9は、ヘテロ原子N、S又はOと一緒になって、1〜7個のC原子を有する環又はヘテロ芳香族を表し、
− Bは、(R5*O)3-x*(R6*x*Si((R2*)CH2−)であり、式中、R5*は、相互に無関係に、水素、1〜8個のC原子を有する線状、分枝状及び/又は環状のアルキル基、アリール、アリールアルキル及び/又はアシルであり、有利に1〜5個のC原子を有するアルキル、特に有利にメチル、エチル、プロピルであり、R6*は、相互に無関係に、1〜24個の、特に1〜16個の、有利に1〜8個のC原子を有する線状、分枝状及び/又は環状のアルキル基、及び/又はアリール、アリールアルキル及び/又はアシルを表し、R2*は、1〜18個のC原子を有する線状、分枝状及び/又は環状のアルキレン及び/又はアルケニレン、有利にアルキレンを表し、x*は0、1又は2である、
− Bは、一般式IIIa又はIIIbの第1級、第2級及び/又は第3級アミノ官能基であり、
11h*NH(2-h*)[(CH2h(NH)]j[(CH2l(NH)]c−(CH2k− (IIIa)
式中、0≦h≦6;h*=0、1又は2、j=0、1又は2;0≦l≦6;c=0、1又は2;0≦k≦6及びR11は、ベンジル基、アリール基、ビニル基、ホルミル基及び/又は1〜8個のC原子を有する線状、分枝状及び/又は環状のアルキル基に相当し、有利にk=3、c=1又は2、l=1、2又は3、及びj=0、特に有利に、(2−アミノエチレン)−3−アミノプロピレン基についてk=3、c=1又は2、l=2、又はj=0;c=2及びk=3、又はトリアミノエチレン−3−プロピル基についてc=1及びk=3、h=2、l=2であり;及び式IIIbにおいて、
[NH2(CH2d2N(CH2p− (IIIb)
0≦d≦6及び0≦p≦6であり、有利にdは1又は2及びpは3である、
− Bは、−(CH2i*−[NH(CH2f*g*NH[(CH2f*NH]g*−(CH2i*−SiR2*a*(OR1**b* (IIIc)であり、式中、i*、f*又はg*は、式IIIc中で、それぞれ相互に無関係に同じ又は異なり、i*=0〜8、f*=1、2又は3、g*=0、1又は2及びR1**は、1〜4個のC原子を有する線状、環状及び/又は分枝状のアルキル基に相当し、その際、i*は特に1、2、3又は4、有利に3の数であり、a*、b*=0、1、2又は3であり、a*+b*は3であり、R2*は、1〜24個のC原子を有するアルキル基である、
− Bは、基R12−Yq−(CH2s−であり、式中、R12は、1〜20個のC原子を有するモノフルオロ、オリゴフルオロ又はペルフルオロアルキル基又はモノフルオロ、オリゴフルオロ又はペルフルオロアリール基に相当し、その際、更にYは、−CH2−基、−O−基、−アリール−基又は−S−基に相当し、q=0又は1であり、s=0又は2であり、特に、Bは1〜20個のC原子を有するペルフルオロアルキル基に相当し、
− Bは、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、メルカプトアルキル基、スルファンアルキル基、ウレイドアルキル基、アクリルオキシアルキル基、メタクリルオキシプロピル基又は1〜24個のC原子、特に1〜16個のC原子、有利に1〜4個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルコキシ基、特に、テトラアルコキシシランについて、式III中でaが0であり、bが0、1又は2であり、
− Bは、ヒドロキシアルキル基、エポキシ基及び/又はエーテル基であり、特に3−グリシドオキシアルキル基、3−グリシドオキシプロピル基、ジヒドロキシアルキル基、エポキシアルキル基、エポキシシクロアルキル基、ポリアルキルグリコールアルキル基又はポリアルキルグリコール−3−プロピル基、又は
− 式IIIの1つ又は少なくとも2つの化合物の少なくとも部分的に加水分解生成物及び縮合生成物である。
【0069】
有利に、式IIIの少なくとも2つの異なる化合物の単独縮合物、共縮合物又はブロック共縮合物は、オリゴマー又はポリマーのケイ素化合物としてこの方法において使用することができ、これらは例えばこれに限るものではないが、WO 2006/010666から、並びに上記のEP文献から公知である。
【0070】
式IIIの有利な化合物は:ビス(トリエトキシシリルプロピル)アミン[(H52O)3Si(CH23NH(CH23Si(OC253、Bis−AMEO]である。更に有利な化合物は:(H3CO)3Si(CH23NH(CH23Si(OCH33 (ビス−AMMO)、(H3CO)3Si(CH23NH(CH22NH(CH23Si(OCH33(ビス−DAMO)、(H3CO)3Si(CH23NH(CH22NH(CH22NH(CH23Si(OCH33(ビス−TRIAMO)、ビス(ジエトキシメチルシリルプロピル)アミン、ビス(ジメトキシメチルシリルプロピル)アミン、ビス(トリエトキシシリルメチル)アミン、ビス(トリメトキシシリルメチル)アミン、ビス(ジエトキシメチルシリルメチル)アミン、ビス(ジメトキシメチルシリルメチル)アミン、(H3CO)2(CH3)Si(CH23NH(CH22NH(CH23Si(OCH32(CH3)及び/又は(H3CO)3(CH3)Si(CH23NH(CH22NH(CH22NH(CH23Si(OCH32(CH3)である。
【0071】
式IIIの有利なアミノアルキル官能性シランは:
ジアミノエチレン−3−プロピルトリエトキシシラン(H2N(CH22NH(CH23Si(OCH33、DAMO);トリアミノジエチレン−3−プロピルトリエトキシシラン H2N(CH22NH(CH22NH(CH23Si(OCH33(TRIAMO)、(2−アミノエチルアミノ)−エチルトリエトキシシラン、ブチル−N−ブチル−3−アミノプロピル−トリエトキシシラン、N−ブチル−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−ブチル−3−アミノプロピル−トリメトキシシラン、N−ブチル−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−ブチル−1−アミノ−メチリルトリエトキシシラン、N−ブチル−1−アミノメチルメチルジメトキシシラン、N−ブチル−1−アミノメチルトリメトキシシラン、N−ブチル−1−アミノメチルメチルトリエトキシシラン、N−ホルミル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−ホルミル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ホルミル−1−アミノメチルメチルジメトキシシラン及び/又はN−ホルミル−1−アミノメチルメチルジエトキシシラン、並びに相応するN−メチル置換、N−エチル置換、N−プロピル置換アミノシラン又はこれらの混合物である。アミノ官能化されたケイ素化合物として、特に次のもの、例えば、ビス(3−トリエトキシシリル−プロピル)アミン、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノエチル−N'−2−アミノエチル−N−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(n−ブチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ベンジル−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、2−アミノエチル−3−アミノプロピル−メチルジメトキシシラン、2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、及び/又はこれらの加水分解生成物、単独縮合生成物及び/又は共縮合生成物及び/又はこれらの混合物を使用することができる。
【0072】
成分Cの有機官能化されたケイ素化合物として、特に次のもの、例えばフェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、3−グリシドオキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリジドオキシプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルエトキシシラン、エチルポリシリケート、テトラエチルオルトシリケート、テトラ−n−プロピルオルトシリケート、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプロプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピル−メチルジエトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、場合によりメタノール中のビニルベンジル−2−アミノエチル−3−アミノプロピルポリシロキサン、及び/又はこれらの加水分解生成物、単独縮合生成物及び/又は共縮合生成物及び/又はこれらの混合物も使用することができる。
【0073】
更に、他の成分として、本発明による方法の場合に、金属酸化物、有利に縮合する能力があるヒドロキシ基を有する金属酸化物を使用することも有利である。これらは、特に、シリカ、熱分解ケイ酸、沈降ケイ酸、シリケート、ホウ酸、二酸化チタン、酸化アルミニウム、アルミニウム−オキシドヒドレート、ATH(アルミニウムトリヒドロキシド、Al(OH)3)、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ホウ素、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ゲルマニウム並びに相応する水酸化物及びオキシドヒドレート並びに相互に上記の化合物の少なくとも2つの混合物である。
【0074】
pH値の調節のために及び/又は触媒として、組成物又は反応混合物に、いつでも、無機酸又は有機酸、例えばギ酸、酢酸、塩酸又は他の当業者に周知に酸を添加することができる。
【0075】
特に有利に、式I、II及び式IIIの次の化合物、その加水分解生成物及び/又は縮合生成物又はこれらの混合物を、本発明による方法に、本発明による第4級アミノ官能性有機ケイ素化合物の製造のために使用及び、有利に次のように反応させる:式I及びIIを式III(式中、基Bは基−[(R10n91+bに相当する)と;式I及びIIを式IIIの2つの化合物(式中、基Bは−[(R10n91+bである)及び式IIIの他の化合物と(式中、基Bは、一般式IIIa又はIIIbの第1級、第2級及び/又は第3級アミノ官能基に相当する);式I及びIIを式IIIの1つの化合物と(式中、基BはR12−Yq−(CH2s−に相当する);式I及びIIを式IIIの2つの異なる化合物と(式中、基BはR12−Yq−(CH2s−に相当し他の基Bは第1級、第2級及び/又は第3級アミノ官能基、特に一般式IIIa又はIIIbに相当する);式I及びIIを式IIIの1つの化合物と(式中、基Bはヒドロキシアルキル基、エポキシ基、特に3−グリシジルオキシアルキル基、3−グリシジルオキシプロピル基、ジヒドロキシアルキル基、エポキシアルキル基、エポキシシクロアルキル基に相当する);式I及びIIは、式IIIの1つのテトラアルコキシシランと反応させる。
【0076】
本発明による方法の場合に、式IIIの1種又は複数のシラン及び/又はその加水分解生成物、単独縮合生成物及び/又は共縮合生成物を、方法の初めに、クロロ官能化シランと一緒に装入するか、又はこの方法の経過において後の時点で成分A及びBからなる反応混合物に添加することができる。有利に、この添加は、第1の、第2の又は第3の水添加の後に行うことができる。
【0077】
特に、本発明による方法は、ヨージドを使用せずに及び広範囲に溶剤、例えばグリコール又はグリコールエーテルを使用せずに、つまり広範囲に溶剤を添加せずに実施することができる。更に、特に有機ケイ素化合物の水性の製造は、本発明による方法においてヒドロゲンシランの付加的な使用を不可能にする。
【0078】
有利にこの方法は次のように行うことができる。まず、ハロゲンアルキル官能性シラン、特に成分A、及び場合により式IIIの少なくとも1種のシラン、つまり任意の成分Cを、適当な反応容器中で、例えば温度調節器、供給装置及び蒸留装置を備えた撹拌反応槽中で、第3級アミン、特に成分Bと混合する。この温度は、この場合に使用したアミンの沸点未満であるのが好ましく、並びに使用した又はシランの沸点未満であるのが好ましい。有利に、シラン又はシラン混合物を装入し、第3級アミンを数秒から数分までで急速に供給する。これらの化合物のクロロアルキル官能基/第3級アミノ官能基のモル比は、2:1〜1:10の範囲内で変化することができる。1:1の比率の場合には、全てのクロロアルキル官能基はアミノ官能基と反応する。有利に、全てのアミノ官能基(第1級、第2級及び第3級)のクロロアルキルに対する比率は、ほぼ1:1である。1:1より低い比率を選択する場合、未反応のアミノ官能基が組成物中に残留し、これは分離することができるか又は溶液中に残留する。第3級アミンが第3級アミノ官能基よりも多く含まれる場合、全体の第3級アミンをクロロアルキル官能基と反応させるために、1:1よりも低い比率の第3級アミン対クロロアルキル官能基を使用することができる。
【0079】
更に、本発明による方法の有利な実施態様は、
− 成分A及びB及び任意のCを混合し、その際、この混合物に、任意に希釈剤、有利にアルコール、特に有利にメタノール、エタノール、プロパノールを添加することができ、
− この混合物に、存在するケイ素原子1mol当たり水0.5〜500molの量の水を連続的に又は不連続的に供給し、有利に、撹拌しながら、並びに任意のこの反応混合物に触媒を添加し、
− 存在する反応混合物を大気圧又は減圧で、20〜150℃の温度に調節し、
− 生成された加水分解アルコールを、同様に、場合により使用された溶剤又は希釈剤を、少なくとも部分的に、有利にほぼ完全に、反応混合物から除去し、
− こうして得られた組成物を任意に水で希釈し、この場合、組成物中の作用物質、つまりこの方法により得られた、第4級アミノ官能性の有機ケイ素化合物の混合物(この混合物は少なくとも1種のオリゴマー化された第4級アミノ官能性の有機ケイ素化合物を含有する)の含有量を、有利に0.1〜99.9質量%に調節し、引き続き、場合により、一連の顔料、充填剤、結合剤、架橋剤、蛍光増白剤、増粘剤、流れ調整剤、塗料助剤又は他の助剤少なくとも1つの他の成分を添加又は接触させることにより、有利に実施することができる。
【0080】
例えば、実際に全体のTMEDA分子を反応させる(これについては図1を参照)ために、3−クロロプロピルトリエトキシシラン(CPTEO)をテトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)との反応の際に、クロロアルキル官能基対第3級アミノ官能基とのほぼ1:2の比率で十分である。>1:1の官能基の比率では反応されていないクロロアルキルシリル官能基が残留し、この官能基は、アルコキシシリル官能基の加水分解及びシラノール官能基の縮合によりオリゴマーの最終生成物中に組み込むことができる。加水分解及び縮合反応の間に、例えば式IIIによる更なる有機官能性アルコキシシランを使用する場合に、このアルコキシシランは本発明によるオリゴマーの生成物中に組み込まれる(これについては理想的な形では式VIIを参照)。
【0081】
このように、式VIIの本発明による多官能性のオリゴマー又はポリマーの第4級アミノアルキル官能性の有機ケイ素化合物を製造でき、この化合物は第4級アミノ官能基の他に他の有機官能基を含有する。
【0082】
例えば、アルキルアルコキシシラン、例えばメチル−、プロピル−、ブチル−、イソブチル−、オクチル−、イソオクチル−、ヘキサデシルトリアルコキシシラン又は−メチルジエトキシシラン又は−ジメチルアルコキシシランの使用の際に、アルキルシリル−及び第4級アミノ官能性共縮合物を形成することができる。同じ方法で、他の有機官能基、例えばアミノ官能基、ジアミノ官能基、トリアミノ官能基、メルカプト官能基、グリシジルオキシ官能基、(メタ)アクリルオキシ官能基、フルオロアルキル官能基もオリゴマーの生成物中へ組み込むことができる。
【0083】
特別な場合に、例えば粘度を調節するために、希釈剤、例えばメタノール又はエタノールを使用することができる。有利に溶剤を使用しない。粘度調節のため及び可溶化のために、引き続く工程の、加水分解及び/又は縮合及び特に蒸留の場合にも、希釈剤を使用することができる。蒸留工程の経過において、これらは本発明により除去される。
【0084】
有利に、この混合工程はできる限り迅速に実施される。引き続き、水の添加を、特にSi1mol当たり水0.5mol〜Si1mol当たり水500molの量で行う。この添加は、撹拌しながら1分〜10時間の期間で、有利に10分〜1時間の間で行われる。この反応混合物又は溶液は、この場合に通常では濁る。透明な溶液が生じるまで、特に、10℃〜それぞれ使用される出発材料の還流温度で撹拌及び熱処理され、有利にこの反応は20〜150℃、特に有利に100℃未満で実施される。
【0085】
有利に、還流下での後反応時間は、特に前記の温度範囲で、30分〜24時間、有利に1時間〜8時間に保たれる。この時間の間に、更に水を供給することができる。引き続き、加水分解アルコール及び場合により添加された溶剤の留去が行われる。留去される量は、有利に同じ分量が水に置き換えられる。これは、連続的な供給によるか又は部分工程で添加することにより行うことができる。有利に部分工程で供給され、その際、この供給速度は有利にできる限り速くに調節される。
【0086】
この蒸留は、有利に減圧下で、特に0.01mbar〜1000mbar、特に1〜1000mbar、特に有利に80〜300mbarで行われる。有利に、分離塔の塔頂でもはや水が検出できなくなるまで蒸留される。留去された水は、新たな水の添加により補充される。蒸留の完了時に、更なる水の添加により溶液の所望な最終濃度を調節することができる。
【0087】
本発明の主題は、従って、本発明による方法によって得られる、オリゴマー又はポリマーの第4級アミノアルキル官能性の有機ケイ素化合物並びにその混合物でもある。
【0088】
更に、本発明の主題は、本発明による方法により得られる、第4級アミノアルキル官能性の有機ケイ素化合物と水とを含有する組成物である。
【0089】
特に式VIIの本発明による第4級アミノ官能性の有機ケイ素化合物の含有量は、この組成物中で、必要に応じて、全体の組成物中で0.001〜99.5質量%、有利に0.1質量%〜90質量%の範囲内に調節することができる。
【0090】
有利に、本発明による組成物は、作用物質、つまり方法により得られた第4級アミノ官能性の有機ケイ素化合物の含有量により特徴付けられ、この場合、組成物は、少なくとも1種のオリゴマー化された第4級アミノアルキル官能性の有機ケイ素化合物を、組成物中に0.1〜99.9質量%、有利に0.5〜90質量%、特に有利に5〜70質量%、更に特に有利に7〜60質量%、殊に10〜50質量%で含有し、その際、この組成物中の全ての成分は合計で100質量%になる。
【0091】
更に、本発明による組成物は、0.0999〜99.9質量%の水の含有量により特徴付けられ、その際、有利に水を用いて実際の全ての比率に希釈可能である。これは、全体の組成物中の揮発性の溶剤又は加水分解アルコールの含有量が12質量%未満〜0質量%、有利に5未満〜0.0001質量%を有することもでき、その際、組成物中の全ての成分は合計で100質量%である。組成物のVOC含有量は、前記に定義したように、従って、全体の組成物中で、有利に12質量%より低く、特に有利に2未満〜0質量%である。
【0092】
更に、本発明による組成物は、一連の顔料、充填剤、結合剤、架橋剤、蛍光増白剤、塗料助剤又は他の助剤からなる成分の少なくとも1つの更なる成分を含有することができる。
【0093】
更に、本発明による組成物は、有利に<1500mPas、有利に≦1000mPas、特に有利に10〜600mPas、特に有利に100〜300mPasの粘度を有する。
【0094】
本発明により得られた最終生成物又は本発明による組成物は原則として液状であり、かつ低い粘性〜軽度な粘性であり、この場合、粘度は、特に1500mPas未満〜0.001mPasであり、有利に1000〜1mPas、有利に300mPas未満、有利に200mPas未満、特に有利に100mPas未満、有利に100mPas〜1mPas、更に有利に200〜1mPas、特に100〜10mPasの範囲内にある(この粘度は、DIN53015により測定)。
【0095】
本発明により得られた組成物又はシラン生成物溶液は、濁りが生じている場合に、必要な場合に通常な方法で濾過することができる。
【0096】
本発明による組成物のための有利な使用は、塗工塗料の製造である。このために、適切な方法で、まず水性シリカ分散液を製造し、通常ではこの専門分野で通常の分散装置を用いて高い剪断力の作用下で本発明によるシラン系で処理する。得られたシラン化されたシリカ分散液は、有利に高い固体含有率、高い貯蔵安定性及び低い沈殿傾向により優れている。有利に、第2の段階では、このシラン化されたシリカ分散液から、結合剤、有利にポリビニルアルコール及び架橋剤、有利にホウ酸の添加により、塗工塗料を製造し、この塗料は、特に良好にフォトインクジェット紙の製造のために適している。
【0097】
特に、この塗工塗料の粘度は、実施例9において選択された条件の場合と同様に、有利に600mPas未満の、特に有利に450mPas未満の、更に特に有利に200mPas未満、特に2〜150mPasであるのが有利である。この調製物中の固体含有率が少なくなればそれだけ、それを用いて行われる被覆装置の生産能力も低くなる、それというのも、紙用の被覆材料の揮発成分(この場合:通常では水)は一般に熱により除去しなければならないためである。調製物中の固体含有率が高くなればそれだけ、より少ない水を除去すればよく、より急速に被覆装置を運転することができる。>15質量%の固体含有率が、実施例9中で選択された条件下で、紙用被覆材料のために目標とされる。
【0098】
この適用の前に、本発明による組成物並びに本発明による最終生成物は、必要な場合に、有利に10〜0.01質量%、有利に5〜0.1質量%の含有量に、水又は他の溶剤又はこれらの混合物を用いて希釈することができる。
【0099】
本発明による組成物は、従って、水の他に式VIIの第4級アミノアルキル官能性の有機ケイ素化合物又はこの混合物、特に式VIIのオリゴマーの又はポリマーの及び場合によりモノマーの化合物又はこの混合物を含有することができる
1*N(R*3+- (VII)
[式中、R1*及びR*は、それぞれ相互に無関係に、同じ又は異なる有機官能基に相当し、場合により2つのR*はNと一緒に環を形成し、この環はC原子を介して第4級窒素(N)と結合し、かつ少なくともR1*、場合によりR*も、1つのSi原子を有し;有利に基R1及びR1*は、無関係に−CH2−Si基及び場合により少なくとも1個のアルキル基を有し;この窒素原子は、カチオンであり、Zはアニオンであり、特に式VIIは第4級アルキルアンモニウム官能性化合物であり、特にZは塩化物、臭化物、アセタート、ホルメートであり、有利にR1*は式VII中で(R1O)3-x-y(R2xSi[(R3nCH2基であり、R1は水素であり及び/又はR1*はこのシリル基の加水分解生成物又はオリゴマー又はポリマーの縮合生成物である]。
【0100】
本発明の場合には、この組成物は、揮発性溶剤、有利に加水分解アルコールをほとんど含有せず、特に架橋の際に加水分解アルコールをもはや放出しない。
【0101】
本発明の主題は、請求項1〜15までの少なくとも1項に記載の方法により得られた本発明による第4級アミノアルキル官能性の有機ケイ素化合物を有する水性組成物でもある。特に、上記に定義されたような式I及びIIの化合物を、場合により上記に定義されたような式IIIの少なくとも1種の化合物、その加水分解生成物、縮合生成物又はこれらの混合物の存在で、水0.5〜500molの存在で反応させ、この加水分解アルコールの少なくとも一部を蒸留により除去することによる請求項1〜15までのいずれか1項記載の方法により得られた第4級アミノアルキル官能性の有機ケイ素化合物を含有する組成物が有利である。有利に、本発明による組成物は、有機溶剤をほとんど含有せず、架橋の際にもはやアルコールをほとんど放出せず、特にこの組成物は90℃を上回る引火点を有する。
【0102】
同様に、本発明の主題は、第4級アミノアルキル官能性の有機ケイ素化合物及び水を含有する組成物であり、前記組成物は、一般式VIIの少なくとも1種の第3級アミノアルキル官能基を有する第4級アミノアルキル官能性の、オリゴマーの及び/又はポリマーの及び場合によりモノマーの有機ケイ素化合物又はこれらの混合物を含有し、
[R1*N(R*3+- (VII)
式中、R1*及びR*は、それぞれ相互に無関係に、同じ又は異なる有機官能基に相当し、前記基はC原子を介して第4級窒素(N)と結合し、かつ場合により2つのR*はNと一緒に環を形成し、かつ少なくともR1*、場合によりR*も、1つのSi原子を有し;有利に基R1及び/又はR1*は、無関係に−CH2−Si基を有し;この窒素原子は、カチオンであり、Zはアニオンであり;特に式VIIは第4級アルキルアンモニウム官能性化合物であり、特にZは塩化物、臭化物、アセタート、ホルメートであり、有利にR1*は式VII中で(R1O)3-x-y(R2xSi[(R3nCH2基であり、R1は水素であり及び/又はR1*はこの基の加水分解生成物又はオリゴマー又はポリマーの縮合生成物であり、
及び、式VIIの第4級アンモニウム官能性有機ケイ素化合物又はこの混合物は、
− 式Iの少なくとも1種のハロゲンアルキル官能性シラン及び場合によるこの加水分解生成物及び/又は縮合生成物
(R1O)3-x-y(R2xSi[(R3nCH2Hal]1+y (I)
[式中、R3は、1〜18個のC原子を有する線状、分枝状及び/又は環状のアルキレン及び/又はアルケニレンに相当する、有利にアルキレンに相当し、nは0又は1であり、Halは、塩素又は臭素、有利に塩素であり、R1は、相互に無関係に、水素、1〜8個のC原子を有する線状、分枝状及び/又は環状のアルキル、アリール、アリールアルキル及び/又はアシル、特に有利に1〜5個のC原子を有するアルキル、有利にメチル、エチル、プロピルであり、R2は、相互に無関係に、1〜24個のC原子を有する、特に1〜16個のC原子を有する、有利に1〜8個のC原子を有する線状、分枝状及び/又は環状のアルキル基、又はアリール、アリールアルキル及び/又はアシルであり、xは0、1又は2であり、yは0、1又は2であり、x+y<3である]を
一般式IIの第3級アミン
N(R43 (II)
[式中、R4は、相互に無関係に、有機官能基に相当し、前記基は、1つのC原子を介して第3級窒素(N)と結合されていて、場合により2つのR4は、Nと一緒に環を形成し、特にR4は、1〜30個のC原子を有する線状、分枝状及び/又は環状の置換された又は非置換のアルキル基(場合により、1つ以上の−NR52、−OR1及び/又は−SR6基を有する)、R6は無関係に水素又はR4を表す;及び/又は1、2又は3つのR4は、(R1O)3-x(R2xSi((R3nCH2−)及び場合によりその加水分解生成物及び/又は縮合生成物に相当する]と、
定義された量の水の存在で、場合により触媒の存在で、引き続き生成された加水分解アルコールの少なくとも部分的な除去に引き続き更に水を添加する、四級化反応及び場合により少なくとも部分的な加水分解及び/又は縮合から得られる。
【0103】
定義された量の水として、有利に、ケイ素原子1mol当たり0.5〜500molの水、特にケイ素原子1mol当たり5〜25molの水、有利にケイ素原子1mol当たり10〜20molの水、特に有利にケイ素原子1mol当たり12〜17molの水が添加される。
【0104】
典型的に、この四級化反応及び部分的な加水分解から例示的に次の式VIIの化合物が形成される:
【化6】

又は、(N*)で表される位置での四級化窒素原子の形成下で及び/又は有利に相応する加水分解生成物並びに縮合生成物(式VIIc及びVIId参照)が形成される。
【化7】

この場合、H2Oが完全にこの系から除去される限り、xは形式的に1〜∞の数を表すことができる。
【0105】
同様に、式I及びIIbの化合物の化学的比率により、他の化合物が典型的な式VIIの意味範囲で形成することができる:
【化8】

【0106】
この場合、加水分解アルコールを、特に場合により減圧下での蒸留により完全に除去することが特に有利である。揮発性溶剤、特に加水分解アルコールがほとんど含まれないとは、全体の組成物中で12質量%未満〜0質量%、有利に12未満〜0.0001質量%、特に10質量%未満〜0質量%、有利に5質量%未満〜0質量%、特に有利に2〜0質量%、有利に1〜0質量%、特に0.5〜0.001質量%の溶剤含有量を有する組成物に通用する。
【0107】
有利な組成物は、式I及びIIの化合物の反応の前、その間又はその後で、上記に定義されたような式IIIの少なくとも1種の有機官能性ケイ素化合物、その加水分解生成物、縮合生成物又は混合物の添加により得られる。この使用可能な有機官能性ケイ素化合物は、上記に詳細に説明されている。
【0108】
有利に、本発明による組成物は、有機溶剤をほとんど含有せず、架橋の際にもはやアルコールをほとんど放出せず、特にこの組成物は90℃を上回る引火点を有する。
【0109】
更に、本発明による方法により得られる組成物は、1500mPas未満〜0.001mPasの粘度を有し、特に300mPas未満、有利に100mPas未満、特に有利に1000〜1mPasの粘度を有する。有利な範囲は、200〜100mPas、100〜0.001mPas、100〜20mPas又は10〜20mPasであり、この場合、それぞれの有利な範囲は具体的な用途に依存する。
【0110】
この場合、本発明による水性組成物中の第4級アミノアルキル官能性の有機ケイ素化合物又はこの混合物の含有量、特に固体含有率は、全体の組成物に対して、0.001〜約99.5質量%(この間の全ての数値を含める)であることができる。この含有量は、本発明による方法において直接調節することができるか又は使用者により希釈剤、例えば水を用いて任意の濃度、例えば組成物中で0.0001〜2質量%に希釈することができる。化合物の具体的な有利な含有量、例えば固体含有率は、特に0.1〜90質量%、有利に5〜70質量%、特に有利に10〜50質量%、又は有利に40〜65質量%の間にある。本発明による組成物は、実施例により証明されているように、有利に、高い固体含有率で同時に低い粘度を特徴とする。低い粘度と高い固体含有率との組合せは、被覆の製造の場合に高い生産能力にとって必要な前提条件である。同時に、本発明による組成物は、ほぼVOC不含であり、つまり、加水分解アルコールをほとんど含まず、架橋の際にアルコールをもはや放出しない。従って、本発明による組成物は、公知の組成物よりも明らかに改善された性能を示す。
【0111】
特許請求の範囲に記載された組成物は、本質的に貯蔵安定性である。これは、この組成物が、2週間、有利に3ヶ月、特に有利に1年間で、明らかな変化、例えば曇り又は沈殿又はゲル化を示さないことを意味する。
【0112】
本発明の主題は、次の一連の顔料、結合剤、架橋剤、蛍光増白剤、塗料助剤、作用物質及び/又は助剤及び/又は充填剤からなる少なくとも1種の成分を有する本発明による組成物を有する調製物でもある。
【0113】
本発明による組成物は、インクジェット被覆、特に高光沢紙用塗工において極めて良好な適性で使用することができる。
【0114】
この用途の詳細な記載は、「インクジェット印刷用途におけるシリカ分散液用の第4級アミノ官能基を有するヒドロシル(Hydrosile mit quaternaerer Aminofunktion fuer Silicadispersionen in der IJP Anwendung)」の並行出願に記載されている。本発明による組成物をベースとする紙用塗工材料の製造は、実施例9dに説明されている。
【0115】
適用のために、本発明による組成物は、浸漬、刷毛塗り、擦り込み、吹き付け(特に200μm未満、有利に100μm未満〜ナノメートル範囲までの液滴サイズで)、沈殿、スピンコーティング又は当業者に公知の他の全ての技術により、基材上に適用することができる。このために、適用方法に適した、組成物中の有機ケイ素化合物の濃度が調節される。従って、加工方法に応じて、組成物中の有機ケイ素化合物について0.01質量%〜99.5質量%の濃度まで達することができる。この塗布方法は、それぞれの所定の当業者に十分に公知である。更に、自体公知のように、基材上に塗布された被覆は周囲条件下で及び/又は付加的に熱的及び光化学的処理により硬化させるか又は基材と結合させることができる。例えば、本発明による組成物で、無機の又は有機の基材を処理するか又は調製物中で出発材料成分として本発明による組成物を使用することができる。
【0116】
本発明による組成物又は本発明による組成物をベースとする調製物は、有利に、基材、物品、有機、無機材料、複合材料、紙用塗工材料、インクジェット適用品、紙被覆材料、テキスタイル、充填剤の変性、処理及び/又は製造のため、殺生物剤、例えば抗菌剤、殺かび剤、除藻剤、及び/又は殺ウイルス剤に作用する調製物又は被覆において、繊維材料、糸及び/又はテキスタイルの仕上げ、テキスタイル含浸のため、表面の、特に平坦な材料の表面、繊維材料の表面、織物材料の表面、粒状材料の表面及び/又は粉末材料の表面の帯電防止のため、例えば木材表面、鉱物表面、ガラス表面、セラミック表面、金属表面、プラスチック表面、多孔性鉱物表面、繊維材料、例えばテキスタイル繊維、又は材料及び金属並びに前処理された金属の防指紋被覆又は耐腐食被覆のために使用される。他の適用分野は、例えばプラスチック、ガラス、セラミック、木材、塗装された表面、繊維材料、例えばガラス繊維、鉱質綿、炭素繊維、セラミック繊維又はテキスタイル繊維(これらの繊維から製造された織物も含む)並びに鉱物性充填剤、例えばシリカ、沈降ケイ酸、熱分解ケイ酸、石英、炭酸カルシウム、石膏、ATH、アルファ−及びガンマ−Al23、水酸化/酸化マグネシウム、酸化鉄、粘土鉱物、層状ケイ酸又は他の当業者に周知の充填材料の表面の帯電防止仕上げを含む。
【0117】
更に、本発明による製品は、例えばより良好な分散性を達成するために、充填物の変性のために、場合により他の有機官能性シラン又はヒドロシランと組み合わせて使用することができる。
【0118】
特に、紙用塗工材料中で、特にインクジェット適用のため、紙被覆材料の製造のため、紙被覆材料として、繊維材料及び/又はテキスタイルの仕上げのため、テキスタイル含浸のため又は充填剤の変性のための組成物の使用が有利である。更に有利な使用は、フィルター、管、計器類、医用機材又は器具の被覆、プール用塗料において、タイル又は常に湿気又は水と接触している面の被覆のため、例えばプール、バス、バス用セラミック、キッチン用セラミック、建物のアウターシェル、例えばファッサード、屋根被覆、園芸家具、海洋領域での付属品、ロープ、帆布、船舶アウターシェル等に被覆、並びに、この当業者に公知の、微生物との問題が知られている適用、又はガラス、窓、自動車ガラス、鏡、光学ガラス、外科用器具の被覆、又は外科用器具及び微小浸潤外科用器具の構成要素、内視鏡又はその部材、カニューレ、医用ホース、医用道具類及び/又はそれらの部材、インプラント、プロテーゼ、ステント、墓石の被覆、又は繊維、例えば天然繊維及び/又は人工繊維、例えば特に綿、麻、羊毛、絹、ポリエステル、アセテート、及び当業者に周知の他の材料の被覆である。特に、傷用カバー又は衛生製品、例えばプラスター、ガーゼの包帯、おむつ、パッド並びに当業者に周知に他の医用製品又は衛生製品における使用が有利である。この場合、この被覆はその面積が大面積であるか又はマイクロ領域からナノ領域にまで及ぶことができる。
【0119】
本発明の主題は、従って、同様に、本発明により製造された又は得られた組成物の、調製物、基材、物品、有機又は無機材料、複合材料、紙用塗工材料、インクジェット適用品、紙被覆材料、テキスタイル、充填剤、殺生物剤、殺真菌剤及び/又は殺ウイルス剤として作用する調製物の変性、処理及び/又は製造のための、繊維材料、糸及び/又はテキスタイルの仕上げのための、テキスタイル含浸のための、特に平面状の、繊維状の、織物状の、粒状の及び/又は粉末状の材料の表面の帯電防止のための使用である。
【0120】
次の実施例は、本発明、特に本発明による方法並びに本発明による組成物を説明するが、本発明はこの実施例に制限されるものではない。
【0121】
実施例
測定方法:
加水分解可能な塩化物は、ポテンシオグラフ法(potentiographisch)で硝酸銀を用いて滴定した(例えば、メトローム、タイプ682銀棒をインジケータ電極として、Ag/AgCl参照電極又は他の適当な参照電極)。ウルツシュミット溶解(Wurtzschmitt-Aufschluss)による全体の塩化物含有量。このために、試料をウルツシュミットボンベ中で過酸化ナトリウムを用いて溶解させた。硝酸を用いた酸性化の後に、塩化物をポテンシオグラフ法で硝酸銀を用いて上記のように測定した。
【0122】
塩素官能基と第3級アミンとを完全に反応させる場合に、加水分解可能な塩化物と全体の塩化物についての分析値は同一であり、従って反応の完全化についての尺度である、それというのも全体塩化物によって、塩状の塩化物(アミンヒドロクロリド)及び共有結合した塩素(塩素官能基)の合計が、及び加水分解可能な塩化物によって、専ら塩状の又は水により分解可能な塩化物(存在するアミンヒドロクロリド)が測定されるためである。反応の開始時に、加水分解可能な塩化物についての値はゼロであり、完全な反応の場合に、全体塩化物について測定された値に上昇する。従って、この分析は、1H及び13C NMR分光分析に対して更に、反応制御として適している。
【0123】
加水分解後のアルコール含有量はガスクロマトグラフィーにより測定される。このため、定義された量の試料を硫酸(試料5g、H2SO4 25ml、w=20%)で加水分解する。蒸留水75mlが添加される。引き続き苛性ソーダ液で中和し、水の蒸留を実施する。内部標準は2−ブタノール。窒素測定は、有機結合、アンモニウム等。有機結合窒素は、ケルダール分解を用いてアンモニウムに変換することができ、苛性ソーダ液の添加によりアンモニアとして酸滴定により測定することができる(DIN 1310, DIN 32625, DIN 32630, DIN EN 25663-H11 , DIN 38409-H12, AN-GAA 0629 - Buechi 322/343参照)。SiO2の測定は、分離されたSiO2の質量を決定することによる硫酸及びケルダール触媒を用いた分解により行う。
【0124】
この粘度は、一般にDIN 53015により行われる。
【0125】
水性及び溶剤含有の調製物中の固体含有率の測定、つまり不揮発の割合の測定は、DIN / EN ISO 3251(塗料、塗工材料及び塗料及び塗工材料用の結合剤の不揮発の割合の決定)により、次のように実施することができる(QM−AA):
試験器具−温度計(読み取り誤差2K)
アルミニウム製の使い捨てシャーレ(d=約65mm、h=約17mm)
分析秤(精度1mg)
乾燥庫 250℃まで
デシケーター
この方法により試料の揮発性の成分を除去するために、この試料を一定の温度(例えば125℃)に加熱する。試料の固体含有率(乾燥残留物)は熱処理後に測定される。
【0126】
使い捨てシャーレ中で分析秤に試料約1gを秤量する(精度1mg)。この生成物は短時間振り動かすことにより使い捨てシャーレ中に均一に分散させる。このシャーレを約125℃で1時間、乾燥庫に貯蔵する。乾燥工程の終了後に、このシャーレを20分間、乾燥庫中で室温に冷却し、かつ分析秤上で1mgを正確に再秤量する。試験毎に、少なくとも2回測定を実施する。
【数1】

【0127】
固体含有率−処理前と処理後の試料質量のパーセント比率
処理後秤量−この処理後の試料質量
処理前秤量−この処理前の試料質量。
【0128】
実施例1
3−クロロプロピルトリエトキシシラン(CPTEO)及びテトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)から製造された、第4級シラン系の水ベースのVOC不含溶液
装置:蒸留装置、塔底温度計及び塔頂温度計、真空ポンプ、圧力計及び供給装置を備えた撹拌反応器
材料バッチ:
【表1】

m(加水分解からのメタノール)=1836.8g;濾過後の生成物の処理後秤量:6521.4g(理論値:6761.1g);留出物の処理後秤量:2946.5g。
【0129】
実施:
1. 反応(時間約9.7h):クロロプロピルトリエトキシシランを装入し、撹拌しながらテトラメチルエチレンジアミンを迅速に添加する。引き続き、約20分間に強力で撹拌しながら第1の水添加を行う(体積流量約4.8l/h)。この塔底物は明らかに濁り、還流下(約87℃)で6時間加熱する。10分間で、第2の水添加をその間に透明になった塔底物中へ行う(体積流量約3.9l/h)。還流下で1.5時間加熱した後に、第3の水の添加を撹拌しながら行う(約20分の間に、体積流量約4.8l/h)。
【0130】
2. 蒸留(時間約9時間):49℃〜54℃の塔底温度で、加水分解エタノールを真空下(100〜270mbar)で蒸留する。約1700gエタノール/水混合物の蒸留の後に、水327gを迅速に後供給する。加水分解アルコールをほぼ完全に留去するために、少なくとも60%の過剰量(加水分解エタノールの質量に対して)を留去しなければならない。この留去した水量を、蒸留の完了時に再び添加した。
【0131】
3. 濾過(時間約1時間):引き続き、黄色がかった軽度に濁った生成物を加圧式フィルタ(2l)及びSeitz 500深層フィルタを用いて、0.8barの過圧で濾過する(dFilter=14cmで濾過効率:18l/h)。透明でわずかに黄色がかった液体が得られる。
【0132】
分析:
【表2】

【0133】
NMR:13C−NMR:TMEDA基の約15%が、ビス付加物として存在する。SiCH2基100当たり、遊離TMEDA8Mol%が存在する。
【0134】
29Si−NMR:シラン 2.5Si%;M構造 14.6Si%;D構造 49.7Si%;T構造 33.3Si%。
【0135】
実施例2
過剰量のテトラメチルエチレンジアミンを有する3−クロロプロピルトリエトキシシラン及びテトラメチルエチレンジアミンから製造された、第4級シラン系の水ベースのVOC不含溶液
【0136】
装置:蒸留装置、塔底温度計及び塔頂温度計、真空ポンプ、圧力計及び供給装置を備えた撹拌反応器。
【0137】
材料バッチ:
【表3】

m(加水分解後のエタノール)=229.4g;生成物の処理後秤量:859.24g、理論値:873.55g;留出物の処理後秤量:1073.13g。
【0138】
実施:
1. 反応(時間約9.7h):クロロプロピルトリエトキシシランを装入し、撹拌しながらテトラメチルエチレンジアミンを迅速に添加する。引き続き、約20分間に強力で撹拌しながら水の第1の添加を行う(体積流量約4.8l/h)。この塔底物は明らかに濁り、還流下(約84〜92℃)で6時間加熱する。第2の水添加をその間に透明になった塔底物中へ行う。還流下で1.5時間加熱した後に、第3の水の添加を約20分の間に撹拌しながら行う(体積流量約4.8l/h)。
【0139】
2. 蒸留:48℃〜53℃の塔底温度で、加水分解エタノール及び過剰量のTMEDAを真空下(100〜270mbar)で留去する。蒸留の間に、全体で水859.02gが再び供給される。透明で低粘度の液体が得られる。
【0140】
分析:
【表4】

【0141】
NMR:1H−及び13C−NMRスペクトルは、主成分(使用したシランの約75%)として、目的生成物(このシランは加水分解されかつオリゴマー化されて存在する)を示す。
【0142】
次の式は、溶剤である水並びに縮合により生じる水の完全な除去での生じた固体の理想化された実験式を表す。
【0143】
[(CH32N−CH2−CH2−N+(CH32CH2−CH2−CH2−SiO1.5n
この場合、nは形式的に1〜∞であることができ、有利に4〜∞である。
【0144】
水溶液中で、ポリマーの生成物はシロキサン単位の他にシラノール基も有する。
【0145】
その他に、少量の未反応のTMEDA及び副信号が認識される。CPTEOについての示唆はない。恐らく、少量の2回反応したTMEDAも存在する。
【0146】
29Si−NMRスペクトルは示す:シラン(x)オール 約2%Si:M構造約14%Si;D構造約51%Si;T構造約33%Si。
【0147】
実施例3
過剰量の3−クロロプロピルトリエトキシシランを有する3−クロロプロピルトリエトキシシラン及びテトラメチルエチレンジアミンから製造された、第4級シラン系の水ベースのVOC不含溶液。
【0148】
装置:蒸留装置、塔底温度計及び塔頂温度計、真空ポンプ、圧力計及び供給装置を備えた撹拌反応器。
【0149】
材料バッチ:
【表5】

m(加水分解後のエタノール)=229.4g;濾過後の生成物の処理後秤量:771.70g、理論値:818.84g;留出物の処理後秤量:377.65g。
【0150】
実施:
1. 反応(時間約9.7h):クロロプロピルトリエトキシシランを装入し、撹拌しながらテトラメチルエチレンジアミンを迅速に添加する。引き続き、第1の水の添加を、約18分間で強力で撹拌しながら行う。この塔底物は明らかに濁り、還流下(約82〜94℃)で6時間煮沸する。第2の水添加をその間に透明になった塔底物中へ9分間で行う。更に撹拌しながら1.6時間煮沸した後に、第3の水の添加を、撹拌しながら約13分間で行う。
【0151】
2. 蒸留:52℃〜60℃の塔底温度で、加水分解エタノールを真空下(100〜270mbar)で留去する。蒸留の間に、全体で水859.02gが再び供給される。
【0152】
3. 濾過:引き続き、黄色がかった軽度に濁った生成物を加圧式フィルタ及びSeitz K800で濾過する。この得られた軽度に曇った液体を、Seitz K700でもう1回濾過する。透明でわずかに黄色がかった液体が得られる。
【0153】
分析:
【表6】

【0154】
NMR:1H−及び13C−NMRスペクトルは、主成分(使用したシランの約65%)として、目的生成物(このシランは加水分解されかつオリゴマー化されて存在する)を示す。
【0155】
次の式は、水の完全な除去での生じた固体の理想化された実験式を表す(実施例2中の相応する注釈を参照)。
【0156】
[(CH32N−CH2−CH2−N+(CH32CH2−CH2−CH2−SiO1.5n
水溶液中で、ポリマーの生成物はシロキサン単位の他にシラノール基も有する。
【0157】
その他に、未反応のTMEDA及び副信号が認識されない。CPTEOについての示唆はない。恐らく、2回反応したTMEDAも存在する。
【0158】
29Si−NMRスペクトルは示す:シラン(x)オール 約2%Si:M構造約12%Si;D構造約46%Si;T構造約40%Si。
【0159】
実施例4
クロロプロピルトリエトキシシラン及びテトラメチルエチレンジアミンから製造された、第4級シラン系の水ベースのVOC不含溶液。方法の変更として、水の全体量を1回で添加した。
【0160】
装置:蒸留装置、塔底温度計及び塔頂温度計、真空ポンプ、圧力計及び供給装置を備えた撹拌反応器。
【0161】
材料バッチ:
【表7】

【0162】
実施:2lの4つ頸フラスコ撹拌装置中で、CPTEO及びTMEDAを撹拌しながら装入する。これに、13分内で脱塩水を室温で滴加する。著しい濁りが生じる。82〜86℃の塔底温度で、還流で5.5時間加熱する。白色の沈殿物(エタノール又は水中に不溶)を有する液体が得られる。
【0163】
実施例5
3−クロロプロピルトリエトキシシラン及びN,N−ジメチルエチレンジアミンから製造された第4級シラン系の水ベースの溶液
【0164】
装置:
還流冷却器、塔頂温度計及び塔底温度計、供給装置を備えた撹拌反応器。
【0165】
材料バッチ:
【表8】

m(加水分解後のエタノール)=61.8g;生成物の処理後秤量:185.4g、理論値:315.7g
【0166】
実施:0.5lの4つ頸フラスコ撹拌装置中で、CPTEO及びジメチルエチレンジアミンを撹拌しながら装入する。これに、5分間で脱塩水41.4g(第1の添加)を室温で滴加する。これは著しく濁り、反応はわずかに発熱性である。引き続き、83〜85℃の塔底温度で4時間還流下で加熱し、この時間内で水を更に3回で供給する。わずかに乳白色の濁った低粘度の液体が生じる。
【0167】
分析:
【表9】

【0168】
実施例6
3−クロロプロピルトリエトキシシラン(CPTEO)及びテトラメチルエチレンジアミンから製造された、第4級シラン系の水ベースのVOC不含溶液。
【0169】
装置:蒸留装置、塔底温度計及び塔頂温度計、真空ポンプ、圧力計及び供給装置を備えた撹拌反応器。
【0170】
材料バッチ:
【表10】

m(加水分解後のエタノール)=160.52g;濾過後の生成物の処理後秤量:648.1g、理論値:761.63g;留出物の処理後秤量:224.4g。
【0171】
実施:1lの4つ頸フラスコ撹拌装置中で、CPTMO及びTMEDAを撹拌しながら装入する。全体を1.5時間71〜75℃で撹拌する。その後で、2.4時間で脱塩水199.8gを71〜87℃で滴加する。わずかに濁った黄色がかった液体が生じる。滴加の間に、加水分解メタノールを真空中で留去した。引き続き、脱塩水79.95gを約16分間で滴加する。翌日に、35℃〜39℃の塔底温度で、3分間に脱塩水100.1gを滴加し、引き続き真空中で残りの量の加水分解メタノールを留去する。最後に、もう1回脱塩水17.8gを混合する。引き続き、黄色がかった軽度に濁った生成物を加圧式フィルタ及びSeitz K900で濾過する。透明で黄色がかった粘性の液体が得られる。
【0172】
分析:
【表11】

【0173】
NMR:比較的強いオリゴマー化が生じる(CPTEO/TMEDAの反応と比較)。このスペクトルは、主成分(使用したシランの約65%)として、目的生成物(このシランは加水分解されかつオリゴマー化されて存在する)を示す。
【0174】
次の式は、水の完全な除去での生じた固体の理想化された実験式を表す(実施例2中の相応する注釈を参照)。
【0175】
[(CH32N−CH2−CH2−N+(CH32CH2−CH2−CH2−SiO1.5n
水溶液中で、ポリマーの生成物はシロキサン単位の他にシラノール基も有する。
【0176】
TMEDA−モノ付加物=83.6% TMEDA−ビス付加物=16.4%
29Si−NMRスペクトルは示す:シラン(x)オール 約0.7%Si:M構造約9.0%Si;D構造約49.6%Si;T構造約40.7%Si。
【0177】
実施例7
3−クロロプロピルトリメトキシシラン及びテトラメチルエチレンジアミンから製造され、この場合テトラメチルエチレンジアミンが過剰量で使用された、第4級シラン系の水ベースのVOC不含溶液。
【0178】
装置:蒸留装置、塔底温度計及び塔頂温度計、真空ポンプ、圧力計及び供給装置を備えた撹拌反応器。
【0179】
材料バッチ:
【表12】

m(加水分解後のエタノール)=144.18g;濾過後の生成物の処理後秤量:697.9g、留出物の処理後秤量:308.9g
【0180】
実施:1lの4つ頸フラスコ撹拌装置中で、CPTMO及びTMEDAを撹拌しながら装入する。全体を1.5時間60〜70℃で撹拌する。その後で、80〜90℃で脱塩水50gを30分間に滴加する。その後で、30分間後反応させ、同時に常圧で生じたメタノールを留去する。引き続き、更に2回水100gを30分間に滴加し、30分間後反応させる。透明な溶液が生じ、濁りが生じたらすぐに水の添加を中断し、後反応させる。メタノール/水約145gを留去した後に、更に蒸留しない。CPTMOの転化率を、w(全体塩化物)とw(加水分解可能な塩化物)CPTMOとの差により測定する。反応が完了した後に、塩酸37%で中和し、7のpH値に調節する(発熱性)。引き続き、300〜100mbarで55℃までの塔底温度でメタノール/水を留去する。このバッチが粘性になる際に、水約100gを添加する(理論値、1.5モルのバッチで加水分解メタノール:144.2g)。メタノール/水混合物約290gを留去するのが好ましい。最終的に、留去された水の量を再び添加する。この生成物を、加圧式フィルタSEITZ K900により濾過する。透明で黄色がかったわずかに粘性の液体が得られる。
【0181】
分析:
【表13】

【0182】
NMR:このスペクトルは、主成分(使用したシランの約85%)として、目的生成物(このシランは加水分解されかつオリゴマー化されて存在する)を示す。
【0183】
次の式は、水の完全な除去での生じた固体の理想化された実験式を表す(実施例2中の相応する注釈を参照)。
【0184】
[(CH32N−CH2−CH2−N+(CH32CH2−CH2−CH2−SiO1.5n
水溶液中で、ポリマーの生成物はシロキサン単位の他にシラノール基も有する。
【0185】
29Si−NMRスペクトルは示す:シラン(x)オール 約1.5%Si:M構造約8.4%Si;D構造約46.7%Si;T構造約43.4%Si。
【0186】
実施例8
3−クロロプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(AMEO)及びテトラメチルエチレンジアミンから製造された、第4級シラン共縮合物の水ベースのVOC不含溶液。
【0187】
装置:蒸留装置、塔底温度計及び塔頂温度計、真空ポンプ、圧力計及び供給装置を備えた撹拌反応器。
【0188】
材料バッチ:
【表14】

m(加水分解後のエタノール)=130.20g;生成物の処理後秤量:413.3g、理論値:431.7g;留出物の処理後秤量:219.5g。
【0189】
実施:1lの4つ頸フラスコ撹拌装置中で、CPTEO及びTMEDAを撹拌しながら装入する。これに、15分間で脱塩水100.0g(第1の添加)を室温で滴加する。これは著しく濁り、反応はわずかに発熱性である。引き続き、約90℃まで塔底温度を3時間還流下で加熱する。その後、Dynasylan(登録商標) AMEOを約15分間に滴加し、引き続き約90℃の塔底温度で3時間加熱する。引き続き、脱塩水40.0g(第2の添加)を5分間に添加し、もう1回90℃で1.5時間加熱する。最後に、もう1回、脱塩水100.0g(第3の添加)を20分間に撹拌しながら添加する。
【0190】
その後に、300〜100mbarで約55℃までの塔底温度でエタノール/水を留去する(理論的にエタノールの2倍量が生じる)。このバッチが粘性になる場合、水を迅速に添加する。この蒸留の完了後に、留去された水量を脱塩水に置き換え、撹拌しながら室温にまで冷却する。この生成物を、加圧式フィルタSEITZ K700により濾過する。透明でわずかに黄色の低粘度の液体が得られる。
【0191】
分析:
【表15】

【0192】
実施例9
シラン化されたケイ酸分散液の製造並びにこの分散液からの紙用塗工材料の製造物質:ポリビニルアルコール:部分的に加水分解されたポリビニルアルコール(Poval(登録商標)社のPVA 235);ホウ酸溶液:7質量%の水性ホウ酸溶液。
【0193】
一般的な製造例:ケイ酸として、200m2/gの表面積、約12nmの一次粒径及び>99.8質量%のSiO2含有量を有する市販の熱分解ケイ酸を使用する。熱分解ケイ酸の水溶液への混入は、ディソルバー、ディソルバーディスク「重い仕様:d=60mm」を備えたDispermatを用いて行う。後分散を、ロータステータ分散器のUltra Turrax T25を用いて行う。この塗工塗料を、ビーカーグラス中で撹拌装置(磁気撹拌機)を用いて水性ケイ酸分散液から、Kuraray社、Poval(登録商標) PVA 235の部分的に加水分解されたポリビニルアルコールの9.04質量%の水溶液(加水分解度87〜89%、粘度80〜110mPas)及びホウ酸の7質量%の水溶液の添加下で製造する。
【0194】
実施例9a
ブチルアミノプロピルトリメトキシシランの使用下での塗工塗料:
1. シラン化されたケイ酸分散液の製造 脱塩水600.13g及び18%のHCl水溶液10.0gを装入する。ディソルバーを用いて、熱分解ケイ酸248.41gを分散させる。引き続き8000〜10000rpmで10分間後分散させる。引き続き、更なる均質化を、Ultra Turraxを用いて20500rpmで10分間行う。引き続き、メタノール中のブチルアミノプロピルトリメトキシシランの20%の溶液17.14gをゆっくりと、18質量%の更なる4.03gの塩酸と一緒に添加する。pH値は、この場合約4の値を上回ることができない、それというのもそれを上回ると分散液は高粘性になるためである。シランの添加の完了後に、更にUltra Turraxで20500rpmで約60分間後分散させる。
【0195】
2. 1からの塗工塗料の製造:脱塩水65.15gを装入する。撹拌しながら、ポリビニルアルコール溶液74.86gを添加する。引き続き、1からのケイ酸分散液124.97gを混入する。その後、10分間にホウ酸溶液12.03gを供給する。15分間後撹拌を行う。塗工塗料は表中で「塗工塗料の特性」に記載された特性を有する。
【0196】
実施例9b
ブチルアミノプロピルトリメトキシシランからの水性のアルコール不含の加水分解物の使用下での塗工塗料
【0197】
この加水分解物は、次のように製造される:
【0198】
装置:1Lの4つ頸フラスコ、撹拌装置、はねつき撹拌機を有する撹拌装置、滴下漏斗、温度計、真空接続を備えた蒸留ブリッジ、装入フラスコ、真空ポンプスタンド、調節装置を備えた油浴
【0199】
材料バッチ:
【表16】

【0200】
実施:脱塩水及びギ酸を撹拌しながら装入し、ブチルアミノプロピルトリエトキシシランを、塔底温度が60℃を越えないように滴加する。滴加が完了した後にpH値を測定する。pH4.0〜5.0であるのが好ましい。場合により、ギ酸又はブチルアミノプロピルトリメトキシシランを後供給する。引き続き、油浴を用いて3hを60℃の塔底温度で後撹拌する。メタノールの留去の前に、留去されたメタノールを容量に応じて置き換えるために水101.9gを添加する。130mbarの圧力及び40〜60℃の塔底温度で、メタノール/水203.8gを留去する。引き続き、塔底物を秤量し、499.0gの当初の質量に脱塩水を満たした。
【0201】
分析(生成物):
【表17】

【0202】
1. シラン化されたケイ酸分散液の製造:脱塩水600.02g及び18%のHCl水溶液5.95gを装入する。ディソルバーを用いて、熱分解ケイ酸260.84gを分散させる。引き続き5000〜7000rpmで15分間後分散させる。引き続き、更なる均質化を、Ultra Turraxを用いて20500rpmで10分間行う。引き続き、シラン加水分解物34.16gを18質量%の更なる塩酸1.37gと一緒にゆっくりと添加する。pH値は、この場合約3の値を上回ることができない、それというのもそれを上回ると分散液は高粘性になるためである。シランの添加の完了後に、更にUltra Turraxで20500rpmで約60分間後分散させる。
【0203】
2. 1からの塗工塗料の製造:脱塩水65.52gを装入する。撹拌しながら、ポリビニルアルコール溶液75.30gを添加する。引き続き、1からのケイ酸分散液125.42gを混入する。その後、10分間にホウ酸溶液12.00gを供給する。15分間後撹拌を行う。塗工塗料は表中で「塗工塗料の特性」に記載された特性を有する。
【0204】
実施例9c
ブチルアミノプロピルトリエトキシシランからの水性のアルコール不含の加水分解物の使用下での塗工塗料:
この加水分解物を実施例9bに記載されたのと同様に製造する。
【0205】
1. シラン化されたケイ酸分散液の製造:脱塩水600.26gを装入する。ディソルバーを用いて、熱分解ケイ酸259.45gを分散させる。
【0206】
引き続き5000〜7000rpmで15分間後分散させる。引き続き、更なる均質化を、Ultra Turraxを用いて20500rpmで10分間行う。その後、水中の85質量%のギ酸溶液4.82gを添加する。引き続き、シラン加水分解物68.59gをゆっくりと添加する。pH値は、この場合約4の値を上回ることができない、それというのもそれを上回ると分散液は高粘性になるためである。シランの添加の完了後に、更にUltra Turraxで20500rpmで約60分間後分散させる。
【0207】
2. 1からの塗工塗料の製造:脱塩水65.11gを装入する。撹拌しながら、ポリビニルアルコール溶液75.35gを添加する。引き続き、1からのケイ酸分散液125.34gを混入する。その後、10分間にホウ酸溶液12.08gを供給する。15分間後撹拌を行う。塗工塗料は表中で「塗工塗料の特性」に記載された特性を有する。
【0208】
実施例9d
実施例1からの水性の、アルコール不含の第4級アミノシラン系の使用下での塗工塗料。
【0209】
1. シラン化されたケイ酸分散液の製造:脱塩水300.04g及び18%のHCl水溶液7.07gを装入する。ディソルバーを用いて、熱分解ケイ酸129.34gを分散させる。引き続き4000rpmで15分間後分散させる。引き続き、更なる均質化を、Ultra Turraxを用いて20500rpmで10分間行う。引き続き、シラン加水分解物31.20gを18質量%の塩酸1.65gと一緒にゆっくりと添加する。pH値は、この場合約3の値を上回ることができない、それというのもそれを上回ると分散液は高粘性になるためである。シランの添加の完了後に、更にUltra Turraxで20500rpmで約60分間後分散させる。
【0210】
2. 1からの塗工塗料の製造:脱塩水65.00gを装入する。撹拌しながら、ポリビニルアルコール溶液76.08gを添加する。引き続き、1からのケイ酸分散液127.25gを混入する。その後、10分間にホウ酸溶液12.05gを供給する。15分間後撹拌を行う。塗工塗料は表中で「塗工塗料の特性」に記載された特性を有する。
【0211】
実施例9e
アルコール含有の第4級アミノシランの使用下での塗工塗料
この第4級アミノシランを次のように製造する:
水不含のエタノール性の第4級シラン系を、クロロプロピルトリエトキシシラン及びテトラメチルエチレンジアミンから製造する。
【0212】
装置:底部温度計、圧力計及びN2供給装置を備えたBuechiオートクレーブ
材料バッチ:
【表18】

【0213】
生成物の処理後秤量:718.0g、理論値:751.3g;全体量の試料:90.7g
【0214】
実施:
クロロプロピルトリエトキシシランを装入し、撹拌しながらテトラメチルエチレンジアミン及びエタノールを迅速に添加する。引き続き、140℃の底部温度で、オートクレーブ中で反応を実施するこの過圧を、この場合4.3barに上昇する。この反応の制御を、時間に依存してGCで行う。5時間から10時間への反応時間の延長は、ほとんど一定のTMEDA含有量でクロロプロピルトリエトキシシランの明らかな還元を引き起こす:ビス−付加物への還元。10時間の反応時間の後に、>90%の転化率が達成された。底部に、この場合、少量の沈殿物(白色沈殿物)が生じた。これを濾別し、n−ヘプタンで洗浄し、回転蒸発器で乾燥した:m=5.0g。
【0215】
分析(生成物):
【表19】

【0216】
1. シラン化されたケイ酸分散液の製造:脱塩水600.33g及び18%のHCl水溶液9.65gを装入する。ディソルバーを用いて、熱分解ケイ酸248.79gを分散させる。引き続き6000rpmで15分間後分散させる。引き続き、更なる均質化を、Ultra Turraxを用いて20500rpmで10分間行う。引き続き、エタノール性のシラン溶液66.81gを18質量%の更なる塩酸4.57gと一緒にゆっくりと添加する。pH値は、この場合約3.5の値を上回ることができない、それというのもそれを上回ると分散液は高粘性になるためである。シランの添加の完了後に、更にUltra Turraxで20500rpmで約60分間後分散させる。
【0217】
2. 1からの塗工塗料の製造:脱塩水64.94gを装入する。撹拌しながら、ポリビニルアルコール溶液75.81gを添加する。引き続き、1からのケイ酸分散液126.95gを混入する。その後、10分間にホウ酸溶液12.04gを供給する。15分間後撹拌を行う。この塗工塗料を、下記の表中に記載する特徴を有する。
【0218】
表「塗工塗料の特性」:
【表20】

【0219】
この表から、アルコール性アミノシラン溶液(実施例9a)の使用により<150mPasの粘度を有する低粘度の塗工塗料を製造可能であることが明らかである。同じシランを使用するが、しかしながら水ベースの、アルコール不含の加水分解物として使用する場合、ほぼ2倍の供給量で初めて許容可能な300mPasを下回る粘度が達成される(実施例9c)。水ベースの第4級アミノシラン溶液(実施例9d)の使用の際に、同じ供給量(水ベースのアミノシランと比較)で100mPasを下回る優れた粘度が達成される。それに対して同じシラン作用物質は、加水分解されていないアルコール溶液として使用して、塗工塗料の許容できない粘度並びに問題となる高いアルコール含有量を示す。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第4級アミノ官能性の有機ケイ素化合物を含有する組成物の製造方法において、
− 成分Aとして
(i) 一般式Iの少なくとも1種のハロゲンアルキル官能性アルコキシシラン
(R1O)3-x-y(R2xSi[(R3nCH2Hal]1+y (I)
[式中、基R1は、同じ又は異なり、R1は、水素、1〜8個のC原子を有する線状又は分枝状又は環状のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基又はアシル基を表し、
基R2は、同じ又は異なり、R2は、1〜8個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基を表すか又はアリール基、アリールアルキル基又はアシル基を表し、
基R3は、同じ又は異なり、R2は、1〜18個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキレン基を表し、
nは、0又は1であり、Halは、塩素又は臭素を表し、
xは、0、1又は2、yは0、1又は2、(x+y)は0、1又は2である]
又は(ii) 前記一般式Iの少なくとも1種のアルコキシシランの加水分解生成物又は縮合生成物
又は(iii) 前記一般式Iの少なくとも1種のアルコキシシランと、前記一般式Iの少なくとも1種のアルコキシシランの加水分解生成物及び/又は縮合生成物とからなる混合物を、
成分Bとして、一般式IIの第3級アミンと、
N(R43 (II)
[式中、基R4は、同じ又は異なり、R4は、基(R1O)3-x-y(R2xSi[(R3nCH2−]1+y、(その際、R1、R2、R3、n、x、y並びに(x+y)は、前記意味を表す)を表すか、又は1〜30個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基を表し、前記基は更に置換されていてもよく、場合により2つの基R4は、それぞれ相互に結合されていて、第3級アミンの窒素原子と一緒に環を形成する]
定義された量の水の存在で反応させ、かつ
生成された加水分解アルコールを少なくとも部分的にこの系から除去することを特徴とする、第4級アミノ官能性の有機ケイ素化合物を含有する組成物の製造方法。
【請求項2】
前記反応を、触媒の存在で、又は個別の触媒の添加下で実施することを特徴とする、請求項1記載の方法。
【請求項3】
他の出発成分Cとして、少なくとも1種の他の加水分解可能な又は縮合可能なケイ素化合物、有利に有機アルコキシ官能性ケイ素化合物、その加水分解物、単独縮合物、共縮合物、ブロック共縮合物又はこれらの混合物を使用することを特徴とする、請求項1又は2記載の方法。
【請求項4】
水を、反応混合物中に存在するケイ素原子1mol当たり水0.5〜500molの量で、有利に使用された成分A並びに場合により成分B又はCに対して、加水分解可能なケイ素原子1mol当たり水5〜25mol、特に有利に前記ケイ素原子1mol当たり水10〜20mol、殊に上記ケイ素原子1mol当たり水12〜17molを使用することを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
【請求項5】
水を連続的に又は不連続的に、出発成分A、B並びに場合によりCの反応混合物中へ供給し、有利に水を不連続的に撹拌しながら添加し、特に有利にバッチ式で1〜10回のバッチで、殊に2〜5回のバッチで添加することを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
【請求項6】
前記反応を、1mbar〜1.1barの圧力で、有利に大気圧(常圧)で、20〜150℃、有利に40〜120℃、特に有利に60〜100℃、殊に80〜95℃の温度で実施することを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
【請求項7】
揮発性の溶剤又は希釈剤及び場合により揮発性溶剤に加水分解可能なグループ、特に加水分解アルコールを、全体の組成物中で、12質量%未満〜0質量%まで、有利に10質量%未満、特に有利に5質量%未満、更に特に有利に2質量%〜0.0001質量%、殊に1〜≦0.5質量%の含有量にまで除去し、前記揮発性溶剤又は希釈剤の除去は、反応の間に及び/又は反応の後に、蒸留により、特に1〜1000mbar、有利に80〜300mbarの範囲内の減圧下で行うことができることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
【請求項8】
成分Aとして、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、3−クロロプロピルジメチルエトキシシラン又は3−クロロプロピルジメチルメトキシシラン又は前記アルコキシシランの加水分解生成物又は縮合生成物の群からなる少なくとも1種のケイ素化合物を使用することを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
【請求項9】
成分Bとして、一連の式IIa及び/又はIIb
(R142N[CH2CH2N(R14hCH2CH2N(R142 (IIa)
[式中、R14は、無関係に、1〜20個のC原子を有する非分枝、分枝状又は環状のアルキル基、アリール基又はアルキルアリール基を表し、hは、0、1、2、3、4、5、6又は7である]、
[(CH3)−(CH2wp*N(R143-p* (IIb)
[式中、wは2〜20であり、特にwは7〜17であり、R14は、無関係に、1〜20個のC原子を有する非分枝、分枝状又は環状のアルキル基、アリール基又はアルキルアリール基を表し、p*は1又は2である]の化合物から選択される少なくとも1種の第3級アミンを使用することを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
【請求項10】
成分Bとして、テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ヘキサデシルジメチルアミン、オクタデシルジメチルアミン、テトラデシルジメチルアミン、ドデシルジメチルアミン、デシルジメチルアミン、オクチルジメチルアミン、テトラエチルエチレンジアミン、ペンタエチルジエチレントリアミン、ヘキサデシルジエチルアミン、オクタデシルジエチルアミン、テトラデシルジエチルアミン、ドデシルジエチルアミン、デシルジエチルアミン、オクチルジエチルアミン、イソヘキサデシルジメチルアミン、イソオクタデシルジメチルアミン、イソテトラデシルジメチルアミン、イソドデシルジメチルアミン、イソデシルジメチルアミン、イソオクチルジメチルアミン、イソテトラエチルエチレンジアミン、イソペンタエチルジエチレントリアミン、イソヘキサデシルジエチルアミン、イソオクタデシルジエチルアミン、イソテトラデシルジエチルアミン、イソドデシルジエチルアミン、イソデシルジエチルアミン、イソオクチルジエチルアミン、トリス(トリメトキシシリルプロピル)アミン、トリス(トリエトキシシリルプロピル)アミン、トリス(トリメトキシシリルメチル)アミン、トリス(トリエトキシシリルメチル)アミンの群から選択される少なくとも1種の第3級アミンを使用することを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
【請求項11】
前記成分A及びBを、式Iの意味範囲のケイ素化合物対式IIの意味範囲の第3級アミン化合物のモル比が2:1〜1:mであり、mは式IIの第3級アミン基の数を表し、mは1〜100、有利に1〜10、特に有利に1、2、3、4、5、6又は7、殊に1又は2の整数である比率で使用することを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
【請求項12】
前記成分A及びCを、1:<4、有利に1:0〜2、特に有利に1:0.001〜1、殊に1:0.1〜0.5のモル比で使用することを特徴とする、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
【請求項13】
成分Cとして、式III
(R7O)3-a-b(R8aSi(B)1+b (III)
[式中、R7は、無関係に、水素、1〜8個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基又はアシル基、有利に1〜5個のC原子を有するアルキル、特に有利にメチル、エチル、n−プロピルを表し、
8は、無関係に、1〜24個のC原子を有する、有利に1〜16個の、特に有利に1〜8個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基、アリール基又はアリールアルキル基を表し、
基Bは、同じ又は異なり、Bは、有機官能基を表し、
aは、0、1又は2であり、bは0、1又は2であり、(a+b)は0、1又は2である]の少なくとも1種の他の有機官能基で官能化されたケイ素化合物、その加水分解生成物、縮合生成物、共縮合生成物又はブロック縮合生成物又はこれらの混合物を使用し、
一般式IIIの化合物は、
Bは、−[(R10n9]であり、R10は、1〜18個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキレン基を表すか、又は1〜18個のC原子を有するアルケニレン基を表し、nは、0又は1であり、R9は、無関係に、1〜30個のC原子を有する、非置換であるか又は置換された、線状、分枝状又は環状のアルキル基であり、前記基は任意に1つ又は複数の−N(R3*2、−OR3*及び/又は−SR3*基を有することができ、R3*は、無関係に水素を表すか、又はR3*はR9を表し、R9はヘテロ原子N、S又はOと一緒に1〜7個のC原子を有する環又はヘテロ芳香族を表す、
Bは、(R5*O)3-x*(R6*x*Si[(R2*)CH2−]であり、
[式中、R5*は、無関係に、水素、1〜8個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基を表すか、アリール基、アリールアルキル基又はアシル基を表し、R6*は、無関係に、1〜24個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基又はアリール基、アリールアルキル基又はアシル基を表し、R2*は、1〜18個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキレン基を表すか又は1〜18個のC原子を有するアルケニレン基を表し、特にアルキレン基、殊に−(CH2n*−(式中、nは0、1又は2である)並びに−CH2CH(CH3)−を表し、x*は、0、1又は2である]
Bは、一般式IIIa又はIIIbの第1級、第2級又は第3級アミノ官能基であり、
11h*NH(2-h*)[(CH2h(NH)]j[(CH2l(NH)]c−(CH2k− (IIIa)
[式中、0≦h≦6;h*=0、1又は2、j=0、1又は2;0≦l≦6;c=0、1又は2;0≦k≦6及びR11は、ベンジル基、アリール基、ビニル基、ホルミル基又は1〜8個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルキル基であり]及び式IIIbの場合に
[NH2(CH2d2N(CH2p− (IIIb)
[式中、0≦d≦6及び0≦p≦6であり、有利にdは1又は2であり、pは3である]
Bは、−(CH2i*−[NH(CH2f*g*NH[(CH2f*NH]g*−(CH2i*−SiR2*a*(OR1**b* (IIIc)であり、
[式中、i*、f*又はg*は、式IIIc中で、それぞれ相互に無関係に同じ又は異なり、i*=0〜8、f*=1、2又は3、g*=0、1又は2及びR1**は、1〜4個のC原子を有する線状、環状及び/又は分枝状のアルキル基であり、i*は特に1、2、3又は4の数であり、a*、b*=0、1、2又は3であり、(a*+b*)は3であり、R2*は、1〜24個のC原子を有するアルキル基である]
Bは、基R12−Yq−(CH2s−であり、
[式中、R12は、1〜20個のC原子を有するモノフルオロ、オリゴフルオロ又はペルフルオロアルキル基又はモノフルオロ、オリゴフルオロ又はペルフルオロアリール基であり、更にYは、−CH2−基、−O−基、−アリール−基又は−S−基であり、q=0又は1であり、s=0又は2であり、特に、Bは1〜20個のC原子を有するペルフルオロアルキル基である]
Bは、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、メルカプトアルキル基、スルファンアルキル基、ウレイドアルキル基、アクリルオキシアルキル基、メタクリルオキシプロピル基、特にメタクリルオキシプロピル、又は1〜24個のC原子、特に1〜16個のC原子、有利に1〜4個のC原子を有する線状、分枝状又は環状のアルコキシ基、特に、式III中でaが0であり、bが0、1又は2の場合、テトラアルコキシシランを表し、
Bは、ヒドロキシアルキル基、エポキシ基及び/又はエーテル基であり、特に3−グリシジルオキシアルキル基、3−グリシジルオキシプロピル基、ジヒドロキシアルキル基、エポキシアルキル基、エポキシシクロアルキル基、ポリアルキルグリコールアルキル基又はポリアルキルグリコール−3−プロピル基、又は
式IIIの1つ又は少なくとも2つの化合物の少なくとも部分的に加水分解生成物及び縮合生成物
を有する化合物から選択されることを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
【請求項14】
成分Cとして、四塩化ケイ素、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリエメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−若しくはi−ブチルトリメトキシシラン、n−若しくはi−ブチルトリエトキシシラン、n−若しくはi−オクチルトリメトキシシラン、n−若しくはi−オクチルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、1−メルカプトメチルトリメトキシシラン、1−メルカプトメチルトリエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシイソブチルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシイソブチルトリエトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、1−アミノメチルトリメトキシシラン、1−アミノメチルトリエトキシシラン、2−アミノエチルトリメトキシシラン、2−アミノエチルトリエトキシシラン、3−アミノイソブチルトリメトキシシラン、3−アミノイソブチルトリエトキシシラン、N−n−ブチル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−n−ブチル−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−n−ブチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−n−ブチル−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−n−ブチル−1−アミノメチルトリエトキシシラン、N−n−ブチル−1−アミノメチルメチルジメトキシシラン、N−n−ブチル−1−アミノメチルトリメトキシシラン、N−n−ブチル−1−アミノメチルメチルトリエトキシシラン、ベンジル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ベンジル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、ベンジル−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ベンジル−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−ホルミル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−ホルミル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ホルミル−1−アミノメチルメチルジメトキシシラン、N−ホルミル−1−アミノメチルメチルジエトキシシラン、ジアミノエチレン−3−プロピルトリエトキシシラン、ジアミノエチレン−3−プロピルトリメトキシシラン、トリアミノジエチレン−3−プロピルトリエトキシシラン、トリアミノジエチレン−3−プロピルトリエトキシシラン、(2−アミノエチルアミノ)−エチルトリメトキシシラン、(2−アミノエチルアミノ)−エチルトリエトキシシラン、(1−アミノエチルアミノ)−メチルトリメトキシシラン、(1−アミノエチルアミノ)−メチルトリエトキシシラン、トリス(トリメトキシシリルプロピル)アミン、トリス(トリエトキシシリルプロピル)アミン、トリス(トリメトキシシリルメチル)アミン、トリス−(トリエトキシシリルメチル)アミン、ビス(トリメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)アミン、ビス(ジエトキシメチルシリルプロピル)アミン、ビス(ジメトキシメチルシリルプロピル)アミン、ビス(トリエトキシシリルメチル)アミン、ビス(トリメトキシシリルメチル)アミン、ビス(ジエトキシメチルシリルメチル)アミン、ビス(ジメトキシメチルシリルメチル)アミン、(H3CO)3Si(CH23NH(CH22NH(CH23Si(OCH33、(H3CO)3Si(CH23NH(CH22NH(CH22NH(CH23Si(OCH33、(H3CO)2(CH3)Si(CH23NH(CH22NH(CH23Si(OCH32(CH3)、(H3CO)3(CH3)Si(CH23NH(CH22NH(CH22NH(CH23Si(OCH32(CH3)の群からなる少なくとも1つのケイ素化合物、又は上記の化合物の少なくとも2種の混合物、又は上記の化合物の加水分解生成物若しくは縮合生成物、又は上記化合物の少なくとも2種からなる加水分解生成物、縮合生成物、共縮合生成物、ブロック縮合生成物若しくはブロック共縮合生成物を使用することを特徴とする、請求項1から13までのいずれか1項記載の方法。
【請求項15】
前記成分A及びB及び任意のCを混合し、前記混合物に、任意に溶剤又は希釈剤、有利にアルコール、特に有利にメタノール、エタノール、プロパノールを添加することができ、
前記混合物中に、連続的に又は不連続的に水を、存在するケイ素原子1mol当たり水0.5〜500molの量で、有利に撹拌しながら供給し、並びに任意に前記反応混合物に触媒を添加し、
前記反応混合物を、大気圧又は減圧で、20〜150℃の温度に調節し、
生成された加水分解アルコールを少なくとも部分的に、有利にほぼ完全に前記反応混合物から除去し、同様に場合により使用された溶剤又は希釈剤を除去し、及び
こうして得られた組成物を任意に水で希釈し、前記組成物中の作用物質の含有量を、有利に0.1〜99.9質量%に調節し、引き続き、場合により、顔料、充填剤、結合剤、架橋剤、蛍光増白剤、増粘剤、流れ調整剤、塗料助剤又は他の助剤の群からなる少なくとも1つの他の成分を添加又は接触させることを特徴とする、請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。
【請求項16】
請求項1から15までのいずれか1項記載の方法により得られる、第3級アミノアルキル官能性の有機ケイ素化合物及び水を含有する組成物。
【請求項17】
前記組成物中の作用物質の含有量は0.1〜99.9質量%、有利に0.5〜90質量%、特に有利に5〜70質量%、更に特に有利に7〜60質量%、殊に10〜50質量%であり、前記組成物中の全ての成分は合計で100質量%であることを特徴とする、請求項16記載の組成物。
【請求項18】
全体の組成物中の水の含有量が、0.0999〜99.9質量%であり、揮発性溶剤又は加水分解アルコールの含有量が12質量%未満〜0質量%、有利に5未満〜0.0001質量%であり、前記組成物中の全ての成分は合計で100質量%であることを特徴とする、請求項16又は17記載の組成物。
【請求項19】
前記組成物が、少なくとも1種の、顔料、充填剤、結合剤、架橋剤、蛍光増白剤、塗装助剤及び他の助剤のグループからなる更なる成分の少なくとも1つを含有することを特徴とする、請求項16から17までのいずれか1項記載の組成物。
【請求項20】
前記組成物が、<1500mPas、有利に≦1000mPas、特に有利に10〜300mPas、殊に100〜300mPasの粘度を有することを特徴とする、請求項16から19までのいずれか1項記載の組成物。
【請求項21】
請求項16から20までのいずれか1項記載の組成物又は請求項1から15までのいずれか1項記載の方法により製造された組成物の、調製物、基材、物品、有機又は無機材料、複合材料、紙用塗工材料、インクジェット適用品、紙被覆材料、紙、テキスタイル、充填剤、殺生物剤、殺真菌剤及び/又は殺ウイルス剤として作用する調製物、殺生物剤、殺真菌剤及び/又は殺ウイルス剤として作用する被覆の変性、処理及び/又は製造のための、繊維材料、糸及び/又はテキスタイルの仕上げのため、テキスタイル含浸のため、表面の、特に平面状の、繊維状の、織物状の、粒状の及び/又は粉末状の材料の表面の帯電防止のための使用。

【公表番号】特表2012−524163(P2012−524163A)
【公表日】平成24年10月11日(2012.10.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−506421(P2012−506421)
【出願日】平成22年3月19日(2010.3.19)
【国際出願番号】PCT/EP2010/053626
【国際公開番号】WO2010/121873
【国際公開日】平成22年10月28日(2010.10.28)
【出願人】(501073862)エボニック デグサ ゲーエムベーハー (837)
【氏名又は名称原語表記】Evonik Degussa GmbH
【住所又は居所原語表記】Rellinghauser Strasse 1−11, D−45128 Essen, Germany
【Fターム(参考)】