CN101203592B - 挡风玻璃洗涤器流体组合物，用于其中的添加剂浓缩物和使用它们的方法 - Google Patents

Abstract

公开了包含非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物的挡风玻璃洗涤器组合物，所述共聚物是水可分散的和亲水的。在一个实施方案中，公开的洗涤器组合物是即用洗涤器流体。在另一个实施方案中，公开的挡风玻璃洗涤器组合物是添加剂浓缩物。还公开了玻璃表面处理方法，包括在玻璃表面施加所公开的组合物。在一个实施方案中，合适的玻璃表面是诸如汽车的运输工具的挡风玻璃。

Description

挡风玻璃洗涤器流体组合物,用于其中的添加剂浓缩物和使用它们的方法

对相关申请的交叉引用

本申请要求2005年3月15日提交的美国临时申请序列号60/662179的权益，本申请全文参考引用其内容。

发明领域

本发明一般地涉及交通工具挡风玻璃用洗涤器流体组合物(washerfluid composition)，更具体涉及起到有助于挡风玻璃除冰和防水、防水致污染物(water-borne dirt)和/或防尘作用的洗涤器流体。

背景技术

诸如轿车和卡车的机动车一般装有挡风玻璃洗涤器和刮水器。洗涤器通过在一般与挡风玻璃刮水器接触的挡风玻璃表面之上泵送或喷射一小股水性流体来工作。挡风玻璃刮水器然后跨越挡风玻璃刮除所述流体，以清除污垢、冰、雨水、盐、雪、污泥等。术语“污垢”在此笼统指损害驾驶员挡风玻璃能见度的任何材料。污垢的示意性实例包括尘垢、灰尘、砂砾、粉尘、树叶、化学防冻剂残余物、盐、bug juice、泥巴、鸟粪等。

然而，除清除污垢以外，消费者还很看重传统的挡风玻璃洗涤器组合物要便于除冰，即除去挡风玻璃上的冰。挡风玻璃洗涤器/除冰器流体可含有水、降低冰点的水混溶性醇，以及着色剂。某些洗涤器/除冰器流体将含有润滑用表面活性剂。许多除冰器或防结冰组合物依靠醇，尤其是甲醇，来赋予传统的挡风玻璃洗涤器组合物熔冰性能。

然而，消费者还希望挡风玻璃洗涤器组合物有助于挡风玻璃防水和防污。这种组合物因为有助于减少驾驶员使用洗涤器溶液，所以将是有利的。

所述赋予挡风玻璃防水性能的示例性组合物包括包含烷基取代的二硅烷和烷氧基取代的二硅烷和三硅烷的那些组合物。在其他现有技术中，已公开一烷氧基硅烷可用作与包含烃蜡和聚酰胺的防水组合物一起使用的结合组合物。所述硅烷本身并不带来任何防水性。

大部分现有技术都教导要包含疏水硅氧烷。例如美国专利5973055公开了包含疏水有机聚硅氧烷或硅酮液体的防水组合物。美国专利6461537公开了包含季化合物，特别是可分散在水、醇及其混合物中的基于硅氧烷的季化合物的挡风玻璃洗涤器组合物，其中所述季化合物向挡风玻璃表面赋予良好的疏水度。

不幸的是，含有这种疏水化合物显著降低或消除了挡风玻璃洗涤器组合物的除冰能力。

因此仍然需要改进的挡风玻璃洗涤器组合物；尤其是需要既有助于除冰，又有助于防水和防污垢的那些组合物。

发明概述

公开了包含非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物(nonionicamino-modified silicone-polyalkyl copolymer)的挡风玻璃洗涤器组合物，所述共聚物是水可分散的和亲水的。

在一个实施方案中，公开的洗涤器组合物是即用型洗涤器流体。在一个典型实施方案中，这种即用型洗涤器流体包含20-40％重量一元醇、0.001-2.0％重量非必需的选自染料、消泡剂以及它们的组合的添加剂、0.05-1.0％重量非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物，和80-60％重量水，基于组合物总量计算。

在另一个实施方案中，公开的挡风玻璃洗涤器组合物是添加剂浓缩物(additive concentrate)，包含10-100％重量一元醇、0.01-5.00％重量非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物和90-0％重量水，基于组合物总量计算。

还公开了通过在挡风玻璃上施加公开的洗涤器组合物来处理玻璃表面的方法。

最后公开了处理玻璃表面的方法，包括在玻璃表面施加组合物，其中该组合物包含非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物，所述共聚物是水可分散的和亲水的。在一个典型实施方案中，该组合物通过运输工具的挡风玻璃储存器和刮水器系统施加到运输工具的挡风玻璃上。

实施方案详细描述

公开的挡风玻璃洗涤器组合物包含水可分散的并亲水的硅酮共聚物。虽然并不期望束缚于特定理论，但相信公开的组合物形成暂时性的水溶性膜，该膜将挡风玻璃的疏水性暂时提高到足以提高防水和防污垢性的程度。

此处所用术语“亲水的”涉及共聚物改善织物润湿性的能力。意外发现，就织物而言具有这种最佳亲水性水平的共聚物，就挡风玻璃的防水和防污垢性而言提供最低的疏水度，同时保持从挡风玻璃融化冰和雪的能力。

合适的硅酮共聚物的示例性实例是含有活性基团或官能团如氨基，和非离子基团如聚环氧烷基团这两者的共聚物。

在一个实施方案中，此处所用术语“活性基团”或“官能团”指与玻璃表面如汽车挡风玻璃等中存在的硅烷醇官能度形成氢键的那些基团。

在一个典型实施方案中，非离子基团将以提供需要的亲水度所需的量存在。因此，在一个典型实施方案中，此处所用术语“聚烷基共聚物”是指含有重复醚基团，即[-C-O-C-]的聚合物。

现已发现，特别合适的具有必需的亲水度的硅酮共聚物是当其以1％的量施加在100％热粘合聚酯上时，与润湿性大于300秒的水对照物比较，将织物的润湿性变成小于1秒的共聚物，其中润湿性由AATCC79-1986评价。

在一个实施方案中，合适的硅酮共聚物是氨基改性的硅酮聚醚共聚物。在一个典型实施方案中，硅酮共聚物是非离子的氨基改性的硅酮聚醚共聚物。

合适的氨基改性的硅酮聚醚共聚物的典型实例被认为公开在美国专利6593274和6673359中，特此参考引用。

例如，在一个实施方案中，合适的氨基改性的硅酮聚醚可描述成以下通式的氨基硅氧烷烷氧基化物：ZMe₂SiO[(Me)₂SiO]_xSiMe₂Q，其中x＝0至2；Q＝C_aH_2aO(C₂H₄O)_b(C₃H₆O)_cR；a＝2至4；b＝1至12；c＝0至5，条件是当c＞0时，(b+c)＝2至12；R是氢、乙酰基或1至4个碳原子的烃基；Z是BN[DO(C_dH_2dO)_eR]_2-zV_z，其中每个d是2至4，每个e是0至15，z＝0至2，每个V是一价基团，D是其上可带有羟基取代基的亚烷基二价桥接基团，且B是二价桥接基团。

在一个实施方案中，V基团可以是小于8个碳的烷基(其可以是支化的、直链的或环状的)，可含有或不含有羟基官能度。在另一个典型实施方案中，V可以是烷基胺官能度，其氮可进一步被取代(例如用烷基)或进一步被烷氧基化。在一个特别典型的实施方案中，V可以是乙基、2-羟乙基、3-羟丙基、甲基或2-氨基乙基之一。

在一个实施方案中，B基团可具有式D(O)_y(C_dH_2dO)_jD，其中D和d如上所述，j＝0至8，优选0至2，且y＝0或1。在一个典型实施方案中，D可具有2至6个碳原子，B也可以是C₂-C₄的二价亚烷基。

当Q或B是氧化烯的混合物时，它可以是嵌段的或无规的。当烯化氧基团是嵌段基团时，本领域普通技术人员将会明白氧乙烯相对于氧丙烯的位置的优点。

Z基团可包括质子化的胺，即Z基团中的氮上结合有氢离子的情况，氨基硅氧烷烷氧基化物在酸性条件下会发生这种情况。同样合适的是Z的季铵情况，即Z中的氮上存在第三R₃基团的情况。

合适的氨基改性的硅酮-聚醚共聚物可通过末端为氢的硅氧烷与烯丙基缩水甘油醚和烯丙基开头的聚环氧烷的氢化硅烷化制备。接着可进行环氧部分与伯或仲胺的开环反应。这些组分可商购。作为选择，氢化硅烷化可采用烯丙基胺和烯丙基开头的聚环氧烷进行。氢化硅烷化反应条件可在Marcienic，ed.，122-23和558-568(1995)中找到，这里参考引用。胺中间体(例如烯丙基胺)可通过不饱和卤化物(例如烯丙基溴)与胺反应制备。烯丙基胺还可通过烯丙基缩水甘油醚(或类似的不饱和环氧化物)与胺反应制备(这样在桥接基团B中产生醚键)。PCTUS97/04128中公开了一种作为选择的采用氮丙啶的方法(由于毒性的原因而不优选)，这里参考引用。

合适的可商购氨基改性的硅酮-聚醚共聚物的典型实施方案是从GESilicones，Friendly，WV商购的Formasil^TM593，它是80％以上的氨基改性的硅酮-聚醚共聚物与20％以下的聚环氧烷的混合物。应该理解，Formasil^TM在此用作适用于所公开的组合物及方法的非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物的可商购实例。

在一个实施方案中，硅酮共聚物的用量一般为非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物的0.01-5.00％重量。

在另一个实施方案中，当公开的组合物用作挡风玻璃清洗组合物时，硅酮共聚物的用量可为组合物总重量的0.05-1.0％重量。在一个典型实施方案中，当公开的组合物用作挡风玻璃清洗组合物时，硅酮共聚物的用量可为组合物总重量的0.1-0.5％重量。

当公开的组合物用作添加到常规挡风玻璃洗涤器组合物中的添加剂浓缩物时，硅酮共聚物的用量可为非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物的0.05-1.0％重量，基于每16流体盎司浓缩物计算。在添加剂浓缩物的另一个实施方案中，硅酮共聚物的用量可为非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物的1.00-2.0％重量，基于每16流体盎司的浓缩物计算。

挡风玻璃洗涤器组合物还可非必需地包含非必需的多元醇组分，例如甘油、氟化聚醚二醇，或包含一种或多种前述化合物的组合。该非必需的多元醇组分可以是低粘度组分，例如粘度小于或等于约5000厘泊的二元醇。

合适的二元醇包括例如乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2-戊二醇、1，3-戊二醇、1，4-戊二醇、1，5-戊二醇、1，6-戊二醇、新戊二醇、己二醇等，以及包含一种或多种前述二元醇的组合。

所述非必需的多元醇化合物占挡风玻璃洗涤器组合物总重的约0-约40％重量。在另一个实施方案中，辅助化合物占挡风玻璃洗涤器组合物总重的约1-约30％重量。在另一个实施方案中，辅助化合物占挡风玻璃洗涤器组合物总重的约1-约20％重量。在另一个实施方案中，辅助化合物占挡风玻璃洗涤器组合物总重的约1-约5％重量。当辅助化合物是硅油时，硅油可占挡风玻璃洗涤器组合物总重的例如约1-约5％重量。当辅助化合物是二元醇时，二元醇可占挡风玻璃洗涤器组合物总重的例如约1-约40％重量。

用于洗涤器组合物和添加剂浓缩物这两者中的合适的一元醇包括对于硅酮共聚物和非必需的多元醇化合物二者都为溶剂的那些。合适的溶剂包括例如水和醇，例如甲醇、乙醇、异丙醇，以及它们的组合。

所公开的挡风玻璃洗涤器组合物还可包含诸如例如染料和颜料、消泡剂、缓冲剂等的其它添加剂。

合适的缓冲剂包括例如有机和无机酸和碱，包括它们的盐，例如碳酸、磷酸、硫酸、氢硫酸、C₁-C₆有机一元-或多元羧酸，或C₂-C₃₀亚烷基亚氨基多元羧酸的单或多碱金属、碱土金属或胺盐，氨、C₁-C₃₀有机碱，以及包含一种或多种前述缓冲剂的组合。典型的缓冲剂包括碳酸氢钠，碳酸钠，氢氧化铵，碳酸铵，硼酸钠、磷酸一-、二-或三钠，磷酸一-、二-或三钾，磷酸钠铵，硫酸一-或二钠，乙酸，乙酸钠，乙酸钾，乙酸铵，乙酸钙，甲酸钠，硫化一-或二钠，氨，一-、二-或三乙胺，一-、二-或三乙醇胺，(亚乙基二次氮基)四乙酸钠盐(乙二胺四乙酸钠)，吡啶，苯胺，硅酸钠，以及包含一种或多种前述缓冲剂的组合。

当公开的挡风玻璃洗涤器组合物用作添加剂浓缩物时，它们一般可含有10-100％重量的一元醇、0.01-5.00％重量的非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物，以及90-0％重量的水，基于每16流体盎司组合物计算。

当公开的洗涤器组合物用作常规洗涤器组合物时，它们一般可含有20-40％重量的一元醇、0.001-2.0％重量的选自染料、消泡剂以及它们的组合的非必需的添加剂、0.05-1.0％重量的非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物，以及80-60％重量的水，基于组合物总量计算。

挡风玻璃洗涤器组合物可通过例如混合这些组分形成。如果需要，可用前述缓冲剂调节该挡风玻璃洗涤器组合物的pH值。

可非必需地调节挡风玻璃洗涤器组合物的pH值。该挡风玻璃洗涤器组合物可具有约4至约6，或约5的pH值。

本发明的挡风玻璃洗涤器组合物的有益特征还在于低浊度或雾度。在一个典型实施方案中，公开的洗涤器组合物对一般消费者而言是透明的。

还公开了处理玻璃表面或挡风玻璃或窗户的方法。在一个实施方案中，所公开的方法包括在玻璃表面设置或施加包含上述特定硅酮共聚物的洗涤器组合物。

合适玻璃表面的示例性实例包括任何被沾污的玻璃表面。在一个典型实施方案中，合适的玻璃表面是任何被沾污的挡风玻璃或窗户。在一个特别典型的实施方案中，用于所公开方法的合适玻璃表面是运输工具如轿车、卡车、船舶、飞机、火车等的窗户和挡风玻璃。

在一个典型实施方案中，合适的玻璃表面将包含能与所施加组合物中存在的非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物形成氢键的基团。在一个实施方案中，合适的玻璃表面将包含与所施加组合物中存在的非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物形成氢键的硅烷醇官能团。在一个典型实施方案中，所述非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物将包含一个或多个与玻璃表面中存在的硅烷醇官能度形成氢键的活性基团，例如醚基团。

在一个实施方案中，所公开的洗涤器组合物可通过几种合适的施加方法的任何一种设置或施加在合适的玻璃表面上。

合适的施加方法的示例性实例包括喷射、辊刷、擦抹、倾倒，以及它们的结合。

喷射施加的示例性实例包括通过例如触发喷射器、压力或气溶胶喷射器，或汽车挡风玻璃洗涤器储存器施加。通过辊刷施加可使用诸如涂料施加所用的饱和辊以手工或自动方式实现。擦抹可用简单的布或纸以手工或自动方式实现。结合施加的实例是将运输工具的挡风玻璃洗涤器储存器系统与所述运输工具的一个或多个挡风玻璃或窗户刮水器的动作结合起来。

在所公开方法的一个典型实施方案中，公开的洗涤器组合物将施加在运输工具的窗户或挡风玻璃上。在所公开方法的一个特别典型的实施方案中，运输工具是汽车。

这里公开的所有范围都包含端值且可结合。这里的术语“第一”、“第二”等并不指任何顺序、数量或重要性，而是用于要素相互间的区别，这里的术语“一个”和“一种”并不指数量限制，而是指存在至少一个所提及的对象。“非必需的”或“非必需地”指随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，且该描述包括事件发生时的情况和事件未发生时的情况。与数量结合使用的修饰词“约”包括所述值，并具有上下文所表述的含义(例如包括与具体数量的测量有关的误差程度)。

虽然已参考典型实施方案描述本发明，但本领域普通技术人员应该明白，可进行各种变化并可用等同要素代替其要素，而不脱离本发明的范围。另外，不脱离本发明的实质范围，可进行许多修正以使具体情况或材料适应本发明的教导。

实施例

通过混合下表1和2中所述材料制备所公开组合物的典型实例。

表1

组分	％重量
		甲醇	34.75
Chromatech Bright Yellow染料	0.005
		XD-56消泡剂	0.02
Formasil 593	0.2
		水	余量

表2

组分	％重量
		甲醇	55.0
异丙醇	14.0
		乙二醇	17.3
Formasil 593	1.6
		水	余量

发现表1的挡风玻璃洗涤器组合物具有与不含任何含硅化合物的常规窗户清洗组合物等同的除冰能力，并且其除冰能力是与表1组合物的防水性能相同的商购防水挡风玻璃清洗组合物除冰能力的3倍以上。

Claims (9)

1.一种挡风玻璃洗涤器组合物，包含：

基于组合物总重量0.01-5.00％重量的非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物，所述共聚物是水可分散的和亲水的；

基于组合物总重量10-100％重量的一元醇；和

水；

其中，组分含量之和不超过100％；

其中所述非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物具有以下通式：

ZMe₂SiO[(Me)₂SiO]_xSiMe₂Q，

其中x＝0至2；Q＝C_aH_2aO(C₂H₄O)_b(C₃H₆O)_cR；a＝2至4；b＝1至12；c＝0至5，条件是当c＞0时，(b+c)＝2至12；R是氢、乙酰基或1至4个碳原子的烃基；Z是BN[DO(C_dH_2dO)_eR]_2-zV_z，其中每个d是2至4，每个e是0至15，z＝0至2，每个V是一价基团，D是其上带有或不带有羟基取代基的亚烷基二价桥接基团，且B是二价桥接基团。

2.权利要求1的挡风玻璃洗涤器组合物，进一步包含：

0-50％重量的非必需的多元醇，和

0-2.0％重量的非必需的添加剂，

基于组合物总重量计算。

3.权利要求2的挡风玻璃洗涤器组合物，包含：

20-40％重量的一元醇，

0.001-2.0％重量的非必需的选自染料、消泡剂及其组合的添加剂，

0.05-1.0％重量的非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物，和

80-60％重量的水，

基于组合物总重量计算。

4.一种处理玻璃表面的方法，包括向玻璃表面施加组合物，其中该组合物包含

基于组合物的总量0.01-5.00％重量的非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物，所述共聚物是水可分散的和亲水的；

基于组合物的总量10-100％重量的一元醇；和

水；

其中，组分含量之和不超过100％；

其中所述非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物具有以下通式：ZMe₂SiO[(Me)₂SiO]_xSiMe₂Q，

其中x＝0至2；Q＝C_aH_2aO(C₂H₄O)_b(C₃H₆O)_cR；a＝2至4；b＝1至12；c＝0至5，条件是当c＞0时，(b+c)＝2至12；R是氢、乙酰基或1至4个碳原子的烃基；Z是BN[DO(C_dH_2dO)_eR]_2-zV_z，其中每个d是2至4，每个e是0至15，z＝0至2，每个V是一价基团，D是其上带有或不带有羟基取代基的亚烷基二价桥接基团，且B是二价桥接基团。

5.权利要求4的方法，其中所述非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物包含与玻璃表面中的官能团形成氢键的基团。

6.权利要求5的方法，其中所述非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物包含与玻璃表面中存在的硅烷醇官能团形成氢键的活性基团。

7.权利要求4的方法，其中组合物包含：

20-40％重量的一元醇，

0.001-2.0％重量的非必需的选自染料、消泡剂及其组合的添加剂，

0.05-1.0％重量的非离子的氨基改性的硅酮-聚烷基共聚物，和

80-60％重量的水，

基于组合物的总重量计算。

8.权利要求4的方法，其中所述玻璃表面是运输工具的挡风玻璃。

9.权利要求8的方法，其中所述组合物通过与挡风玻璃刮水器的动作结合的挡风玻璃刮水器储存器系统施加到挡风玻璃上。