CN115003784A - 阳离子表面活性剂泡沫稳定组合物 - Google Patents

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B·哈克尼斯
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B·多瓦尔
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Abstract

本发明公开了一种泡沫稳定组合物。该组合物包含(A)硅氧烷阳离子表面活性剂，该硅氧烷阳离子表面活性剂包含具有式Z1‑D1‑N(Y)a(R)2‑a的阳离子部分，其中Z1为硅氧烷部分，D1为二价连接基团，R为H或具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团，下标a为1或2，并且每个Y具有式‑D‑NR1 3 +，其中D为二价连接基团并且每个R1独立地为具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团。该组合物还包含(B)有机阳离子表面活性剂，该有机阳离子表面活性剂包含具有式Z2‑D2‑N(Y)b(R)2‑b的阳离子部分，其中Z2是未被取代的烃基基团，D2是共价键或二价连接基团，下标b是1或2，并且R、Y和下标a在上文中定义。还公开了包含该组合物的水性成膜泡沫和其使用方法。

Description

阳离子表面活性剂泡沫稳定组合物
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2019年12月30日提交的美国临时专利申请第62/955,145号的优先权和所有优点，该专利申请的内容以引用方式并入本文中。
技术领域
本公开大体上涉及泡沫组合物，并且更具体地说，涉及泡沫稳定组合物、包含该泡沫稳定组合物的水性成膜泡沫组合物以及制备和使用该泡沫稳定组合物的方法。
相关技术描述
表面活性剂和表面活性剂组合物是在本领域中已知的，并且用于多种最终用途应用和环境中。具体地说，表面活性剂和表面活性剂组合物用于许多工业、商业、家庭护理和个人护理配制物中。举一个例子，表面活性剂和表面活性剂组合物通常用于制备多种表面处理剂和涂层组合物，例如以影响组合物自身的特性以及向用此类表面处理剂/涂层组合物处理的衬底提供表面效应。例如，基于聚氟烷基的表面活性剂及其组合物已广泛用于工业组合物中作为烟雾抑制剂和蚀刻添加剂、用于表面处理中以赋予制品(诸如地毯、内饰、服装、纺织品等)的表面防水性和防油性，以及许多商业产品中，诸如清洁组合物、蜡、密封剂和泡沫。另外，基于多氟烷基的表面活性剂已被用于许多常规的水性成膜泡沫(AFFF)中，该等水性成膜泡沫先前在预防、遏制和/或扑灭火灾方面已得到广泛使用。
然而，不幸的是，已证实基于多氟烷基的表面活性剂在环境条件下分解或以其他方式降解以产生许多氟化学物质，发现其中一些氟化学物质由于引起此类化合物被广泛使用的许多所需性质(例如，高耐化学性、宽化学相容性、高疏脂性等)而是环境上持久的。因此，基于多氟烷基的表面活性剂正越来越多地逐步停止生产和使用，导致许多广泛使用的表面活性剂和表面活性剂组合物变得无法继续使用。
发明内容
本公开提供了泡沫稳定组合物。泡沫稳定组合物包含(A)硅氧烷阳离子表面活性剂和(B)有机阳离子表面活性剂。硅氧烷阳离子表面活性剂(A)具有通式(I)：
[Z1-D1-N(Y)a(R)2-a]+y[X-x]n (I)，
其中Z1为硅氧烷部分；D1为二价连接基团；R为H或具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团；每个Y具有式-D-NR1 3 +，其中D为二价连接基团并且每个R1独立地为具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团；下标a为1或2；1≤y≤3；X是阴离子；下标n为1、2或3；并且1≤x≤3，前提条件是(x×n)＝y。有机阳离子表面活性剂(B)具有通式(II)：
[Z2-D2-N(Y)b(R)2-b]+y[X-x]n (II)，
其中Z2为未被取代的烃基基团；D2为共价键或二价连接基团；下标b为1或2；并且每个R、Y、上标y、X、下标n和上标x是独立地选择并且如上所定义。
本公开还提供了制备泡沫稳定组合物的方法。
本公开还提供了包含泡沫稳定组合物的水性成膜泡沫(AFFF)，以及与制备和使用该水性成膜泡沫有关的方法。
具体实施方式
提供了一种泡沫稳定组合物(“组合物”)。该组合物可用于泡沫组合物(即，泡沫)中，包括水性泡沫组合物、膨胀泡沫组合物、浓缩泡沫组合物和/或泡沫浓缩物等，该等泡沫组合物可被配制和/或用于各种最终用途应用中。例如，如将从本公开中理解，组合物可用于水性成膜泡沫(AFFF)或适于用于扑灭、遏制和/或预防火灾的类似发泡组合物中。
组合物包含(A)硅氧烷阳离子表面活性剂和(B)有机阳离子表面活性剂。下文依次描述硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)以及可在组合物中使用的另外的/任选的组分，该等组分在本文中可分别单独称为“组分(A)”、“组分(B)”等，并且统称为组合物的“组分”。
如上文所介绍，组合物的组分(A)是硅氧烷阳离子表面活性剂，即包含与抗衡离子电荷平衡的阳离子有机硅化合物的络合物。具体地说，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)包含硅氧烷部分和一个或多个季铵部分，并且符合通式(I)：
[Z1-D1-N(Y)a(R)2-a]+y[X-x]n (I)，
其中Z1为硅氧烷部分；D1为二价连接基团；R为H或具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团；每个Y具有式-D-NR1 3 +，其中D为二价连接基团并且每个R1独立地为具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团；下标a为1或2；1≤y≤3；X是阴离子；下标n为1、2或3；并且1≤x≤3，前提条件是(x×n)＝y。
关于式(I)，如上所述，Z1表示硅氧烷部分。一般来说，硅氧烷部分Z1包含硅氧烷并且在其他方面不受特别限制。如本领域中所理解，硅氧烷包含无机硅-氧-硅基团(即，-Si-O-Si-)，其中有机硅和/或有机侧基团连接至硅原子。因此，硅氧烷可由通式([Rx iSiO(4-i)/2]h)j(Rx)3-jSi-表示，其中下标h指示的每个部分中的下标i独立地选自1、2和3，下标h为至少1，下标j为1、2或3，并且每个Rx独立地选自烃基基团、烷氧基和/或芳氧基基团以及甲硅烷氧基基团。
适用于Rx的烃基基团包括一价烃部分，以及其衍生物和改性物，其可独立地为被取代或未被取代的、直链的、支链的、环状的或它们的组合，以及饱和或不饱和的。关于此类烃基基团，术语“未被取代的”描述由碳和氢原子组成的烃部分，即，不含杂原子取代基。术语“被取代的”描述其中至少一个氢原子被除氢以外的原子或基团(例如，卤素原子、烷氧基基团、胺基团等)(即，作为侧接取代基或末端取代基)替换、烃的链/主链内的碳原子被除碳以外的原子(例如，杂原子，诸如氧、硫、氮等)(即，作为链/主链的一部分)替换或同时满足这两种条件的烃部分。因此，合适的烃基基团可包含或为烃部分，该烃部分在其碳链/主链中和/或碳链/主链上具有一个或多个取代基(即，附接至碳链/主链和/或与碳链/主链整合在一起)，使得烃部分可包含或为醚、酯等。直链和支链烃基基团可独立地为饱和或不饱和的，并且当不饱和时，可为共轭的或非共轭的。环烃基可独立地为单环或多环的，并且涵盖环烷基基团、芳基基团和杂环，其可为芳族、饱和以及非芳族和/或非共轭的等。直链烃基基团和环状烃基基团的组合的示例包括烷芳基基团、芳烷基基团等。适合用于烃基基团中或用作烃基基团的烃部分的一般示例包括烷基基团、芳基基团、烯基基团、炔基基团、卤化碳基团等，以及它们的衍生物、改性物和组合。烷基基团的示例包括甲基、乙基、丙基(例如异丙基和/或正丙基)、丁基(例如异丁基、正丁基、叔丁基和/或仲丁基)、戊基(例如异戊基、新戊基和/或叔戊基)、己基等(即其他直链或支链饱和烃基团，例如具有超过6个碳原子)。芳基基团的示例包括苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、苄基、二甲基苯基等，以及它们的衍生物和改性物，其可与烷芳基基团(例如苄基)和芳烷基基团(例如甲苯基、二甲基苯基等)重叠。烯基基团的示例包括乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、异丁烯基、戊烯基、庚烯基、己烯基、环己烯基基团等，以及它们的衍生物和改性物。卤代烃基团的一般示例包括上述烃部分的卤代衍生物，诸如卤代烷基基团(例如，上述烷基基团中的任一个，其中一个或多个氢原子被卤素原子(诸如F或Cl)替代)、芳基基团(例如，上述芳基基团中的任一个，其中一个或多个氢原子被卤素原子(诸如F或Cl)替代)以及它们的组合。卤代烷基基团的示例包括氟甲基、2-氟丙基、3，3，3-三氟丙基、4，4，4-三氟丁基、4，4，4，3，3-五氟丁基、5，5，5，4，4，3，3-七氟戊基、6，6，6，5，5，4，4，3，3-九氟己基以及8，8，8，7，7-五氟辛基、2，2-二氟环丙基、2，3-二氟环丁基、3，4-二氟环己基、3，4-二氟-5-甲基环庚基、氯甲基、氯丙基、2-二氯环丙基、2，3-二氯环戊基等，以及它们的衍生物和改性物。卤代芳基基团的示例包括氯苄基、五氟苯基、氟苄基基团等，以及它们的衍生物和改性物。
适用于Rx的烷氧基和芳氧基基团包括具有通式-ORxi的基团，其中Rxi是上文关于Rx所叙述的烃基基团之一。烷氧基基团的示例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、苄氧基等，以及它们的衍生物和改性物。芳氧基基团的示例包括苯氧基、甲苯氧基、五氟苯氧基等，以及它们的衍生物和改性物。
适用于Rx的合适的甲硅烷氧基基团的示例包括[M]、[D]、[T]和[Q]单元，根据本领域的理解，其各自代表存在于硅氧烷(如有机硅氧烷和有机聚硅氧烷)中的各个官能团的结构单元。更具体地说，[M]表示通式RXii 3SiO1/2的单官能单元；[D]表示通式Rxii 2SiO2/2的双官能单元；[T]表示通式RxiiSiO3/2的三官能单元；并且[Q]表示通式SiO4/2的四官能单元，如以下一般结构部分所示：
Figure BDA0003762624690000051
在这些一般结构部分中，每个Rxii独立地为一价或多价取代基。如本领域中所了解，适用于每个Rxii的具体取代基不受限制，并且可以是单原子或多原子的、有机或无机的、直链或支链的、被取代或未被取代的、芳族的、脂族的、饱和或不饱和的，以及它们的组合。通常，每个Rxii独立地选自烃基基团、烷氧基和/或芳氧基基团，以及甲硅烷氧基基团。因此，每个Rxii可独立地为式-Rxi的烃基基团或式-ORxi的烷氧基或芳氧基基团，其中Rxi如上所定义，或由上述[M]、[D]、[T]和/或[Q]单元中的任一者或组合表示的硅甲硅烷氧基基团。
硅氧烷部分Z1可以是直链的、支链的或它们的组合，例如基于其中存在的[M]、[D]、[T]和/或[Q]甲硅烷氧基单元的数量和排列。当呈支链形式时，硅氧烷部分Z1可以是分支度最低的，或者可以是多分支的和/或树枝形的。
在某些实施方案中，硅氧烷部分Z1是具有式-Si(R3)3的支链硅氧烷部分，其中至少一个R3是-OSi(R4)3并且其他每个R3独立地选自R2和-OSi(R4)3，其中每个R4独立地选自R2、-OSi(R5)3和-[OSiR2 2]mOSiR2 3。对于R4的这些选择，每个R5独立地选自R2、-OSi(R6)3和-[OSiR2 2]mOSiR2 3，并且每个R6独立地选自R2和-[OSiR2 2]mOSiR2 3。在每个选择中，R2是独立选择的被取代或未被取代的烃基基团，如上文关于Rx所描述的任何基团，并且单独地选择每个下标m使得0≤m≤100(即，在适用情况下的每个选择中)。
如上文所介绍，每个R3选自R2和-OSi(R4)3，前提条件是至少一个R3具有式-OSi(R4)3。在某些实施方案中，至少两个R3具有式-OSi(R4)3。在具体实施方案中，每个R3具有式-OSi(R4)3。应当理解，越多的R3是-OSi(R4)3，硅氧烷部分Z1中的分支度越高。例如，当每个R3为-OSi(R4)3时，每个R3所键结的硅原子为T甲硅烷氧基单元。另选地，当两个R3具有式-OSi(R4)3时，每个R3所键结的硅原子是[D]甲硅烷氧基单元。此外，当R3具有式-OSi(R4)3时，并且当R4具有式-OSi(R5)3时，在硅氧烷部分Z1中存在其他硅氧烷键和支链。当R5具有式-OSi(R6)3时，也是这种情况。因此，本领域技术人员将理解，硅氧烷部分Z1中的每个后续R3+n部分可引起产生其他支链，这取决于它们的具体选择。例如，R4可具有式-OSi(R5)3，并且R5可具有式-OSi(R6)3。因此，取决于每个取代基的选择，在硅氧烷部分Z1中可能存在可归因于[T]和/或[Q]甲硅烷氧基单元的其他支链(即除上述其他取代基/部分的支链以外)。
每个R4选自R2、-OSi(R5)3和-[OSiR2 2]mOSiR2 3，其中0≤m≤100。根据R4和R5的选择，硅氧烷部分Z1中可存在其他支链。例如，当每个R4为R2时，那么每个-OSi(R4)3部分(即式-OSi(R4)3的每个R3)是末端[M]甲硅烷氧基单元。换句话说，当每个R3为-OSi(R4)3时，并且当每个R4为R2时，那么每个R3可被表示为-OSiR2 3(即[M]甲硅烷氧基单元)。在此类实施方案中，硅氧烷部分Z1包括键结至式(I)中的基团D的[T]甲硅烷氧基单元，其中[T]甲硅烷氧基单元由三个[M]甲硅烷氧基单元封端。此外，当具有式-[OSiR2 2]mOSiR2 3时，R4包括可选的[D]甲硅烷氧基单元(即由下标m表示的每个部分中的那些甲硅烷氧基单元)以及[M]甲硅烷氧基单元(即由OSiR2 3表示)。因此，当每个R3具有式-OSi(R4)3时，并且当每个R4具有式-[OSiR2 2]mOSiR2 3时，那么每个R3包含[Q]甲硅烷氧基单元。更具体地说，在此类实施方案中，每个R3具有式-OSi([OSiR2 2]mOSiR2 3)3，使得当每个下标m为0时，每个R3是由三个[M]甲硅烷氧基单元封端的[Q]甲硅烷氧基单元。同样地，当下标m大于0时，每个R3包括直链部分(即，二有机基硅氧烷部分)，其中聚合程度取决于下标m。
如上文所述，每个R4也可具有式-OSi(R5)3。在其中一个或多个R4具有式-OSi(R5)3的实施方案中，取决于R5的选择，硅氧烷部分Z1中可存在其他支链。更具体地说，每个R5选自R2、-OSi(R6)3和-[OSiR2 2]mOSiR2 3，其中每个R6选自R2和-[OSiR2 2]mOSiR2 3，并且其中每个下标m如上文所定义。
下标m为(并包括)0至100、另选地0至80、另选地0至60、另选地0至40、另选地0至20、另选地0至19、另选地0至18、另选地0至17、另选地0至16、另选地0至15、另选地0至14、另选地0至13、另选地0至12、另选地0至11、另选地0至10、另选地0至9、另选地0至8、另选地0至7、另选地0至6、另选地0至5、另选地0至4、另选地0至3、另选地0至2，另选地0至1，另选地为0。在某些实施例中，每个下标m为0，使得硅氧烷部分Z1不含D甲硅烷氧基单元。
重要的是，R2、R3、R4、R5和R6中的每一者都是独立选择的。因而，上文关于这些取代基中的每一个取代基的描述并不意味着意指或暗示每个取代基是相同的。实际上，上文与R4有关的任何描述例如可以涉及硅氧烷部分Z1中的仅一个R4或任何数目的R4，等等。此外，R2、R3、R4、R5和R6的不同选择可产生相同的结构。例如，如果R3为-OSi(R4)3，并且如果每个R4为-OSi(R5)3，并且如果每个R5为R2，那么R3可表示为-OSi(OSiR2 3)3。类似地，如果R3是-OSi(R4)3，并且如果每个R4是-[OSiR2 2]mOSiR2 3，那么当下标m为0时，R3可以表示为-OSi(OSiR2 3)3。如所展示，基于R4的不同选择，这些具体选择产生相同的R3的最终结构。为此，对硅氧烷部分Z1的最终结构的任何限制条件应被视为可由产生该限制条件中要求的相同结构的替代选择满足。
在某些实施方案中，每个R2为独立选择的烷基基团。在一些此类实施方案中，每个R2为独立选择的具有1至10个、另选地1至8个、另选地1至6个、另选地1至4个、另选地1至3个、另选地1至2个碳原子的烷基基团。
在具体实施方案中，每个下标m为0并且每个R2为甲基，并且硅氧烷部分Z1具有以下结构(i)-(iv)中的一个：
Figure BDA0003762624690000081
进一步关于阳离子表面活性剂和式(I)，如上文所介绍，D1为二价连接基团。二价连接基团D1不受具体限制。通常，二价连接基团D1选自二价烃基团。此类烃基团的示例包括上述烃基和烃基团的二价形式，诸如上文关于Rx所叙述的任何二价形式。因此，应当理解，二价连接基团D1的合适的烃基团可以是被取代的或未被取代的，并且是直链的、支链的和/或环状的。
在一些实施方案中，二价连接基团D1包含或为直链或支链烷基和/或亚烷基基团。在某些实施方案中，二价连接基团D1包含或为C1-C18烃部分，诸如具有式-(CH2)d-的直链烃部分，其中下标d为1至18。在一些此类实施方案中，下标d为1至16，诸如1至12、另选地1至10、另选地1至8、另选地1至6、另选地2至6、另选地2至4。在具体实施方案中，下标d为3，使得二价连接基团D1包含亚丙基(即，具有3个碳原子的链)。如本领域技术人员将理解，下标d表示的每个单元是亚甲基单元，使得直链烃部分可被定义或以其他方式称为亚烷基基团。还应理解，每个亚甲基基团可独立地为未被取代和未分支的，或被取代的(例如，氢原子被非氢原子或基团替换)和/或分支的(例如，氢原子被烷基基团替换)。在某些实施方案中，二价连接基团D1包含或为未被取代的亚烷基基团。在其他实施方案中，二价连接基团D1包含或为被取代的烃基团，诸如被取代的亚烷基基团。在此类实施方案中，例如，二价连接基团D1通常包含具有至少2个碳原子和至少一个杂原子(例如，O、N、S等)的碳主链，使得主链包含醚部分、胺部分等。
在具体实施方案中，二价连接基团D1包含或为被氨基取代的烃基团(即，包含被氮取代的碳链/主链的烃)。例如，在一些此类实施方案中，二价连接基团D1是具有式-D3-N(R7)-D3-的被氨基取代的烃，使得硅氧烷阳离子表面活性剂(A)可由下式表示：
[Z1-D3-N(R7)-D3-N(Y)a(R)2-a]+y[X-x]n，
其中每个D3是独立选择的二价连接基团，Z1如上文所定义和描述，R7是Y或H，并且每个Y、R、下标a、X、上标y、上标x和下标n如上文所定义和下文所描述。
如上文所介绍，被氨基取代的烃二价连接基团的每个D3是独立选择的。通常，每个D3包含独立选择的亚烷基基团，诸如上文关于二价连接基团D1所描述的任何亚烷基基团。例如，在一些实施方案中，每个D3独立地选自具有1至8个碳原子，诸如2至8个，另选地2至6个，另选地2至4个碳原子的亚烷基基团。在某些实施方案中，每个D3是亚丙基(即-(CH2)3-)。然而，应理解，一个或两个D3可以是或包含另一个二价连接基团(即，除上述亚烷基基团以外)。此外，每个D3可以是被取代的或未被取代的、直链的或支链的，以及它们的各种组合。
如上所述，被氨基取代的烃的R7是H或季铵部分Y(即，如上所述具有式-D-NR1 3 +)。例如，在具体实施方案中，R7 H，使得硅氧烷阳离子表面活性剂(A)可由下式表示：
[Z1-D3-NH-D3-N(Y)a(R)2-a]+y[X-x]n，
其中每个D3和Z1如上文所定义和描述，并且每个Y、R、下标a、X、上标y、上标x和下标n如上文所定义和下文所描述。在此类实施方案中，如将从以下进一步描述中理解，上标y是1或2，其由下标a控制。更具体地说，季铵部分Y的数目将由下标a控制为1或2，分别提供+1或+2的总阳离子电荷。因此，在此类实施方案中，上标x还将为1或2，使得硅氧烷阳离子表面活性剂(A)将是电荷平衡的。
在某些实施方案中，被氨基取代的烃的R7是季铵部分Y，使得硅氧烷阳离子表面活性剂(A)可由下式表示：
[Z1-D3-NY-D3-N(Y)a(R)2-a]+y[X-x]n，
其中每个D3和Z1如上文所定义和描述，并且每个Y、R、下标a、X、上标y、上标x和下标n如上文所定义和下文所描述。在此类实施方案中，y＝a+1，使得上标y为2或3。更具体地说，季铵部分的数目将包括R7的Y以及由下标a控制的1个或2个季铵部分Y，分别提供+2或+3的总阳离子电荷。因此，在此类实施方案中，上标x将是1、2或3，使得硅氧烷阳离子表面活性剂(A)将是电荷平衡的。
在一些实施方案中，R7是Y并且硅氧烷部分Z1是上述支链硅氧烷部分，使得硅氧烷阳离子表面活性剂(A)可以由下式表示：
[(R3)3Si-D3-N(-D-NR1 3 +)-D3-N(-D-NR1 3 +)a(R)2-a]+y[X-x]n，
其中每个D3和R3如上文所定义和描述，并且每个D、R、R1、下标a、X、上标y、上标x和下标n如上文所定义和下文所描述。
下标a为1或2。如本领域技术人员将理解，下标a指示由子式-N(Y)a(R)2-a表示的硅氧烷阳离子表面活性剂(A)的被季铵取代的氨基部分是否具有季铵基团Y中的一个或两个(即，子式(-D-NR1 3 +)的基团)。同样地，关于每个此类季铵基团Y，下标a还指示平衡来自由部分a指示的季铵基团Y的阳离子电荷所需的抗衡阴离子的数目(即，如下所述的阴离子X的数目)。例如，在一些实施方案中，下标a为1，并且硅氧烷阳离子表面活性剂(A)具有下式：
[Z1-D1-N(R)-D-NR1 3]+y[X-x]n，
其中Z1和D1如上文所定义和描述，并且每个D、R、R1、X、上标y、上标x和下标n如上文所定义和下文所描述。
应理解，虽然下标a在硅氧烷阳离子表面活性剂(A)的每个阳离子分子中是1或2，但是硅氧烷阳离子表面活性剂(A)可包含对应于式(I)但彼此不同的阳离子分子(例如相对于下标a)的混合物。因此，虽然下标a是1或2，但是包含硅氧烷阳离子表面活性剂(A)的混合物可具有1至2的a的平均值，诸如1.5的平均值(例如来自其中a＝1的硅氧烷阳离子表面活性剂(A)的阳离子分子和其中a＝2的硅氧烷阳离子表面活性剂(A)的分子的50∶50混合物。
当存在时(例如当下标a为1时)，每个R独立地表示H或具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团。在一些实施方案中，R是H。在其他实施方案中，R是具有1至4个碳原子，诸如1至3个，另选地1至2个碳原子的烷基基团。例如，R可以是甲基基团、乙基基团、丙基基团(例如正丙基或异丙基基团)或丁基基团(例如正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基基团)。在某些实施方案中，每个R为甲基。
每个R1表示独立选择的具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团。例如，在某些实施方案中，每个R1独立地选自具有1至4个碳原子，诸如1至3个，另选地1至2个碳原子的烷基基团。在此类实施方案中，每个R1通常选自甲基基团、乙基基团、丙基基团(例如正丙基和异丙基基团)和丁基基团(例如正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基基团)。虽然独立地选择，但在某些实施方案中，每个R1与阳离子表面活性剂中的每个其他R1相同。例如，在某些实施方案中，每个R1是甲基或乙基。在具体实施方案中，每个R1为甲基。
每个D表示独立选择的二价连接基团(“连接基团D”)。通常，连接基团D选自被取代的和未被取代的二价烃基团。此类烃基团的示例包括上述烃基和烃基团的二价形式，诸如上文关于Rx、D1和D3所叙述的任何二价形式。因此，应理解，用于或用作连接基团D的合适的烃基团可以是直链的或支链的，并且可以与任何其他二价连接基团相同或不同。
在某些实施方案中，连接基团D包括亚烷基，诸如上文关于二价连接基团D1所描述的那些基团中的一个。例如，在某些实施方案中，连接基团D包括具有1至8个碳原子，诸如1至6个，另选地2至6个，另选地2至4个碳原子的亚烷基基团。在一些此类实施方案中，连接基团D的亚烷基基团为未被取代的。此类亚烷基基团的示例包括亚甲基基团、亚乙基基团、亚丙基基团、亚丁基基团等。
在某些实施方案中，连接基团D包含或为被取代的烃基团，如被取代的亚烷基基团。在此类实施方案中，例如，连接基团D通常包含具有至少2个碳原子的碳主链，和主链中的或键结至其一个碳原子的至少一个杂原子(例如，O)(例如，作为侧接取代基)。例如，在一些实施方案中，连接基团D包含具有式-D′-CH(-(CH2)e-OH)-D’-的被羟基取代的烃，其中每个D’独立地为共价键或二价连接基团，并且下标e为0或1。在此类实施方案中，至少一个D’通常包含独立选择的亚烷基基团，诸如上述那些亚烷基基团中的任一个。例如，在一些实施方案中，每个D’独立地选自具有1至8个碳原子，诸如1至6个，另选地1至4个，另选地1至2个碳原子的亚烷基基团。在某些实施方案中，每个D′是亚甲基(即，-CH2-)。然而，应当理解，一个或两个D′可以是或包括另一个二价连接基团(即，除上述亚烷基基团以外)。
在一些实施方案中，每个连接基团D为独立选择的羟丙烯基团(即，其中每个D′为独立地选自共价键和亚甲基，前提条件是当下标e为1时，至少一个D′为共价键，并且当下标e为0时，每个D′为亚甲基)。因此，在一些此类实施方案中，每个连接基团D独立地具有以下各式中的一个：
Figure BDA0003762624690000121
在一些实施方案中，硅氧烷部分Z1是支链硅氧烷部分，二价连接基团D是被氨基取代的烃，其中每个D3是亚丙基并且R7是H，下标a是1，R是H，每个连接基团D是(2-羟基)丙烯基团，每个R1是甲基，并且X是单价阴离子，使得硅氧烷阳离子表面活性剂(A)具有下式：
Figure BDA0003762624690000131
其中每个R3如上文所定义和描述，并且X如上文所定义和下文所描述。在其他实施方案中，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)是以与上文刚刚描述的方式相同的方式配置，但其中下标a＝2，使得硅氧烷阳离子表面活性剂(A)具有下式：
Figure BDA0003762624690000132
其中每个R3如上文所定义和描述，并且每个X如上文所定义和下文所描述。在其它实施方案中，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)是以与上文刚刚描述的方式相同的方式配置，但其中R7是季铵部分Y，使得硅氧烷阳离子表面活性剂(A)具有下式：
Figure BDA0003762624690000133
其中每个R3如上文所定义和描述，并且每个X如上文所定义和下文所描述。在其他实施方案中，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)是以与上文刚刚描述的方式相同的方式配置，但其中下标a＝1并且R为H，使得硅氧烷阳离子表面活性剂(A)具有下式：
Figure BDA0003762624690000141
其中每个R3如上文所定义和描述，并且每个X如上文所定义和下文所描述。
每个X是具有由上标x表示的电荷的阴离子。因此，如本领域技术人员将理解，X不受具体限制，并且可以是适用于一个或多个阳离子季铵部分Y的离子配对/电荷平衡的任何阴离子。因此，每个X可以是独立选择的单价阴离子或聚阴离子(例如二价阴离子等)，使得一个X便足以抗衡两个或更多个阳离子季铵部分Y。因此，阴离子X的数目(即，下标n)将基于阳离子季铵部分Y的数目和所选择的X的电荷(即，上标x)来容易地选择。
合适的阴离子的示例包括有机阴离子、无机阴离子和它们的组合。通常，每个阴离子X独立地选自不与阳离子表面活性剂的其他部分反应的单价阴离子。此类阴离子的示例包括中等强度酸和强酸的共轭碱，诸如卤离子(如氯离子、溴离子、碘离子、氟离子)、硫酸根(如烷基硫酸根等)、磺酸根(如三氟甲磺酸根、苄基磺酸根或其他芳基磺酸根等)等，以及它们的衍生物、改性物和组合。也可利用其他阴离子，诸如磷酸根、硝酸根、有机阴离子，诸如羧酸根(例如乙酸根)等，以及它们的衍生物、改性物和组合。应理解，此类阴离子的衍生物包括包含两个或更多个关于以上示例所提及的官能团的聚阴离子化合物。例如，以上阴离子涵盖聚羧酸酯的单离子和/或聚阴离子(例如，柠檬酸等)。阴离子的其他示例包括甲苯磺酸根阴离子、双(三氟甲烷磺酰基)亚胺阴离子、双(氟磺酰基)亚胺阴离子、六氟磷酸根阴离子、四氟硼酸根阴离子等，以及它们的衍生物、改性物和组合。
在某些实施方案中，每个阴离子X是具有一至三个化合价的无机阴离子。此类阴离子的示例包括单价阴离子，诸如氯、溴、碘、具有6至18个碳原子的芳基磺酸根、硝酸根、亚硝酸根和硼酸根阴离子；二价阴离子，诸如硫酸盐和亚硫酸盐；以及三价阴离子，诸如磷酸根。在某些实施方案中，每个X是卤素阴离子。在一些此类实施方案中，每个X是氯离子(即Cl-)。
硅氧烷阳离子表面活性剂(A)可包含由上文通式(I)表示的组合或两种或更多种不同的硅氧烷阳离子表面活性剂，该组合或两种或更多种不同的硅氧烷阳离子表面活性剂在至少一种性质，如结构、分子量、分支度、硅和/或碳含量、阳离子季铵基团Y的数目(例如，当下标a表示平均值时)方面有所不同。
取决于所制备的组合物的形式、其期望用途、其中存在的其他组分等，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)可在组合物中以任何量使用。例如，本领域技术人员将理解，当组合物被配制为浓缩物时，与非浓缩形式(例如，水性成膜泡沫组合物)相比，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)将以更高的相对量存在。因此，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)可以任何量存在于组合物中，如以基于组合物的总重量(即重量/重量)计的0.001重量％至60重量％的量。通常，组合物包含足以提供具有基于最终使用组合物(即，任何包含备用的泡沫稳定组合物的完全配制的组合物)的总重量计的0.01重量％至1重量％的硅氧烷阳离子表面活性剂(A)的最终使用组合物(即，成分(A)的活性量为0.01重量％至1重量％)的量的硅氧烷阳离子表面活性剂(A)。例如，在某些实施方案中，组分(A)是以基于组合物或包含该组合物的最终使用组合物的总重量计的0.05重量％至1重量％，诸如0.1重量％至0.9重量％、另选地0.1重量％至0.7重量％、另选地0.1重量％至0.5重量％、另选地0.1重量％至0.4重量％、另选地0.15重量％至0.4重量％、另选地0.2重量％至0.4重量％的活性量使用。
如上文所介绍，组合物的组分(B)是有机阳离子表面活性剂，即包含与抗衡离子电荷平衡的阳离子有机季铵化合物的络合物。具体地说，有机阳离子表面活性剂(B)包含烃部分和一个或多个季铵部分，并且符合通式(II)：
[Z2-D2-N(Y)b(R)2-b]+y[X-x]n (II)，
其中Z2为未被取代的烃基基团；D2是共价键或二价连接基团；下标b为1或2；并且每个R、Y、上标y、X、下标n和上标x是独立地选择并且如上所定义。
关于有机阳离子表面活性剂(B)和式(II)，每个R、Y、上标y、X、下标n和上标x是独立选择并且如上文关于硅氧烷阳离子表面活性剂(A)所定义的。因此，虽然下文举例说明了关于表示有机阳离子表面活性剂(B)的式(II)中的这些变量的具体选择，但是应理解，此类选择不是限制性的，而是R、Y、上标y、X、下标n和上标x以及它们的变量(例如，季铵部分Y的二价连接基团D、基团D’和二价连接基团D的下标e等)的所有描述。
Z2是未被取代的烃基基团，并且在其他方面不受具体限制。合适的此类烃基部分的示例包括上文关于Rx所描述的未被取代的单价烃部分。因此，应了解，烃基部分Z2可包含或可为直链、支链、环状或其组合。同样，烃基基团Z2可包含脂族不饱和，包括烯属和/或乙炔属不饱和(即，C-C双键和/或三键，也分别称为烯烃和炔烃)。烃基基团Z2可仅包含一个此类不饱和基团，或可包含超过一个不饱和基团，该不饱和基团可为非共轭的或共轭的(例如，当烃基部分Z2包含二烯、烯炔、二炔等时)和/或芳族的(例如，当烃基部分Z2包含苯基基团、苄基基团等时)。
在一些实施方案中，烃基部分Z2是具有5至20个碳原子的未被取代的烃基部分。在某些此类实施方案中，烃基部分Z2包含或为烷基基团。合适的烷基基团包括饱和烷基基团，其可以是直链、支链、环状(例如，单环或多环)或它们的组合。此类烷基基团的示例包括具有通式CfH2f-2g+1的那些，其中下标f为5至20(即，存在于烷基基团中的碳原子的数目)，下标g为独立环/环状圈的数目，并且由下标f指定的至少一个碳原子键结至以上通式(II)中的基团D2。此类烷基基团的直链和支链异构体的示例(即，其中烷基基团不含环基基团，使得下标f＝0)包括具有通式CfH2f-1的那些，其中下标f如上文所定义并且由下标f指定的至少一个碳原子键结至以上通式(II)中的基团D2。单环烷基基团的示例包括具有通式CfH2f-1的那些，其中下标f如上文所定义，并且由下标f指定的至少一个碳原子键结至以上通式(II)中的基团D2。
此类烷基基团的具体示例包括戊基基团、己基基团、庚基基团、辛基基团、壬基基团、癸基基团、十一烷基基团、十二烷基基团、十三烷基基团、十四烷基基团、十五烷基基团、十六烷基基团、十七烷基基团、十八烷基基团、十九烷基基团和二十烷基基团，包括它们的直链、支链和/或环状异构体。例如，戊基基团涵盖正戊基(即，线性异构体)和环戊基(即，环状异构体)，以及支链异构体，诸如异戊基(即，3-甲基丁基)、新戊基(即，2，2-二甲基丙基)、叔戊基(即，2-甲基丁-2-基)、仲戊基(即，戊-2-基)、仲异戊基(即，3-甲基丁-2-基)等)、3-戊基(即，戊-3-基)和活性戊基(即，2-甲基丁基)。
在某些实施方案中，烃基部分Z2包含或为式-(CH2)f-1CH3的未被取代的直链烷基基团，其中下标f为5至20，如上文所描述。在一些此类实施方案中，烃基部分Z2是其中下标f是7至19的未被取代的直链烷基基团，使得烃基部分Z2是具有6至18个碳原子的未被取代的直链烷基基团。在某些此类实施方案中，下标b为7、9、11或13，使得烃基部分Z2分别为具有6、8、10或12个碳原子的未被取代的直链烷基基团。
下标b为1或2。根据与硅氧烷阳离子表面活性剂(A)的下标a有关的描述，本领域技术人员将理解，下标b表示由子式-N(Y)b(R)2-b表示的有机阳离子表面活性剂(B)的被季铵取代的氨基部分是否具有季铵基团Y(即子式(-D-NR1 3 +)的基团)中的一个或两个。同样地，关于每个此类季铵基团Y，下标b还指示平衡来自由部分b指示的季铵基团Y的阳离子电荷所需的抗衡阴离子的数目(即，如下文所述的阴离子X的数目)。
应理解，虽然有机阳离子表面活性剂(B)的每个阳离子分子中的下标b为1或2，但有机阳离子表面活性剂(B)可包括对应于式(II)但彼此不同的阳离子分子(例如相对于下标b)的混合物。因此，虽然下标b是1或2，但包含有机阳离子表面活性剂(B)的混合物可以具有1至2的b的平均值，例如1.5的平均值(例如来自其中b＝1的有机阳离子表面活性剂(B)的阳离子分子和其中b＝2的有机阳离子表面活性剂(B)的分子的50∶50混合物。
进一步关于有机阳离子表面活性剂(B)和式(II)，如上文所介绍，D2表示共价键或二价连接基团。为了清楚和便于参考，关于以下具体实施方案，D2可更具体地称为“共价键D2”或“二价连接基团D2”，例如当D2分别为共价键或二价连接基团时。在下文的某些实施方案中描述和说明两种选择。
在某些实施方案中，D2是共价键(即，有机阳离子表面活性剂(B)包含共价键D2)，使得烃基部分Z2直接键结至氨基N原子。在这些实施方案中，有机阳离子表面活性剂(B)可由下式表示：
[Z2-N(Y)b(R)2-b]+y[X-x]n，
其中每个Z2、Y、R、X、下标b、上标y、上标x和下标n如上文所定义和描述。在一些此类实施方案中，烃基部分Z2为直接键结至有机阳离子表面活性剂(B)的氨基N原子的烷基基团，使得有机阳离子表面活性剂(B)具有下式：
[(CfH2f+1)-N(Y)b(R)2-b]+y[X-x]n，
其中下标b、下标f、Y、R、X、上标y、上标x和下标n如上文所定义和描述。在一些此类实施方案中，下标f是6至18，诸如6至14，另选地6至12。
在某些实施方案中，D2是二价连接基团键(即，有机阳离子表面活性剂(B)包含二价连接基团D2)。二价连接基团D1不受具体限制，并且通常选自上文关于二价连接基团D1所描述的相同基团。因此，二价连接基团D2通常选自二价烃基团。此类烃基团的示例包括上述烃基和烃基团的二价形式，诸如上文关于Rx所叙述的任何二价形式。因此，应当理解，二价连接基团D2的合适的烃基团可以是被取代的或未被取代的、直链的、支链的和/或环状的，并且与有机阳离子表面活性剂(B)和/或硅氧烷阳离子表面活性剂(A)中的任何其他连接基团相同或不同。
在一些实施方案中，二价连接基团D2包含或为直链或支链烷基和/或亚烷基基团。在某些实施方案中，二价连接基团D2包含或为C1-C18烃部分，诸如上文关于D1定义的具有式-(CH2)d-的直链烃部分(即其中下标d为1至18)。在一些此类实施方案中，下标d为1至16，诸如1至12、另选地1至10、另选地1至8、另选地1至6、另选地2至6、另选地2至4。在具体实施方案中，下标d为3，使得二价连接基团D2包含亚丙基(即，具有3个碳原子的链)。还应理解，适用于D2的每个烷基和/或亚烷基基团可独立地为未被取代和未分支的，或被取代和/或分支的。在某些实施方案中，二价连接基团D2包含或为未被取代的亚烷基基团。在其他实施方案中，二价连接基团D2包含或为被取代的烃基团，诸如被取代的亚烷基基团。在此类实施方案中，例如，二价连接基团D2通常包含具有至少2个碳原子和至少一个杂原子(例如，O、N、S等)的碳主链，使得主链包含醚部分、胺部分等。
在具体实施方案中，二价连接基团D2包含或为被氨基取代的烃基团(即，包含被氮取代的碳链/主链的烃)。例如，在一些此类实施方案中，二价连接基团D2是具有式-D4-N(R8)-D4-的被氨基取代的烃，使得有机阳离子表面活性剂(B)可由下式表示：
[Z2-D4-N(R8)-D4-N(Y)b(R)2-b]+y[X-x]n，
其中每个D4是独立选择的二价连接基团，R8是Y或H，并且每个Z2、Y、R、下标b、X、上标y、上标x和下标n如上文所定义和描述。
如上文所介绍，被氨基取代的烃二价连接基团的每个D4是独立选择的。通常，每个D4包含独立选择的亚烷基基团，诸如上文关于硅氧烷阳离子表面活性剂(A)的二价连接基D3所描述的那些。例如，在一些实施方案中，每个D4独立地选自具有1至8个碳原子，诸如2至8个，另选地2至6个，另选地2至4个碳原子的亚烷基基团。在某些实施方案中，每个D4是亚丙基(即-(CH2)3-)。然而，应理解，一个或两个D4可以是或包含另一个二价连接基团(即，除上述亚烷基基团以外)。此外，每个D4可以是被取代的或未被取代的、直链的或支链的，以及它们的各种组合。
还如上文所介绍，被氨基取代的烃的R8是H或季铵部分Y(即，具有式-D-NR1 3 +，如上文所述)。例如，在具体实施方案中，R8为H，使得有机阳离子表面活性剂(B)可以由下式表示：
[Z2-D4-NH-D4-N(Y)b(R)2-b]+y[X-x]n，
其中每个Z2、D4、Y、R、下标b、X、上标y、上标x和下标n如上文所定义和描述。在此类实施方案中，如将从以下进一步描述中理解，上标y是1或2，其由下标b控制。更具体地说，季铵部分Y的数目将由下标b控制为1或2，分别提供+1或+2的总阳离子电荷。因此，在此类实施方案中，上标x还将为1或2，使得有机阳离子表面活性剂(B)将是电荷平衡的。
在某些实施方案中，R8是Y，使得有机阳离子表面活性剂(B)可以由下式表示：
[Z2-D4-NY-D4-N(Y)b(R)2-b]+y[X-x]n，
其中每个Z2、D4、Y、R、下标b、X、上标y、上标x和下标n如上文所定义和描述。在此类实施方案中，y＝b+1，使得上标y为2或3。更具体地说，季铵部分的数目将包括R8的Y以及由下标b控制的1个或2个季铵部分Y，分别提供+2或+3的总阳离子电荷。因此，在此类实施方案中，上标x将是1、2或3，使得有机阳离子表面活性剂(B)将是电荷平衡的。例如，在一些此类实施方案中，下标b为1并且X为单价阴离子，使得有机阳离子表面活性剂(B)具有下式：
Figure BDA0003762624690000201
其中每个Z2、D4、R、R1和X如上文所定义和描述。在其他此类实施方案中，有机阳离子表面活性剂(B)是以与上文刚刚描述的方式相同的方式配置，但其中b＝2，使得有机阳离子表面活性剂(B)具有下式：
Figure BDA0003762624690000202
其中每个Z2、D4、R、R1和X如上文所定义和描述。
在某些实施方案中，D2是共价键，Z2是直链烷基基团，下标b是1，R是H，每个连接基团D是(2-羟基)丙烯基团，每个R1是甲基，并且X是单价阴离子，使得有机阳离子表面活性剂(B)具有下式：
Figure BDA0003762624690000211
其中下标f为5至17(例如，5至11，另选地5至9)，并且X如上文所定义和描述。在其他实施方案中，有机阳离子表面活性剂(B)是以与上文刚刚描述的方式相同的方式配置，但其中下标b＝2，使得有机阳离子表面活性剂(B)具有下式：
Figure BDA0003762624690000212
其中每个X如上文所定义和下文所描述。
在某些实施方案中，Z2是具有3至13个碳原子的直链烷基基团，D2是二价连接基团并且二价连接基团D2是被氨基取代的烃，其中每个D4是亚丙基并且R8是H，下标b是1，R是H，每个连接基团D是(2-羟基)丙烯基团，每个R1是甲基，并且X是单价阴离子，使得有机阳离子表面活性剂(B)具有下式：
Figure BDA0003762624690000213
其中下标f和X如上文所定义和描述。在其他实施方案中，有机阳离子表面活性剂(B)是以与上文刚刚描述的方式相同的方式配置，但其中下标b＝2，使得有机阳离子表面活性剂(B)具有下式：
Figure BDA0003762624690000214
其中下标f和每个X如上文所定义和描述。在其他实施方案中，有机阳离子表面活性剂(B)是以与上文刚刚描述的方式相同的方式配置，但其中R8为季铵部分Y，使得有机阳离子表面活性剂(B)具有下式：
Figure BDA0003762624690000221
其中下标f和每个X如上文所定义和描述。在另一些实施方案中，有机阳离子表面活性剂(B)是以与上文刚刚描述的方式相同的方式配置，但其中下标b＝1并且R为H，使得有机阳离子表面活性剂(B)具有下式：
Figure BDA0003762624690000222
其中下标f和每个X如上文所定义和描述。
在某些实施方案中，有机阳离子表面活性剂(B)的每个阴离子X是具有1至3个化合价的无机阴离子。此类阴离子的示例包括单价阴离子，诸如氯、溴、碘、具有6至18个碳原子的芳基磺酸根、硝酸根、亚硝酸根和硼酸根阴离子；二价阴离子，诸如硫酸根和亚硫酸根；以及三价阴离子，诸如磷酸根。在某些实施方案中，每个X是卤素阴离子。在一些此类实施方案中，每个X是氯离子(即Cl-)。
有机阳离子表面活性剂(B)可包含由以上通式(II)表示的组合或两种或更多种不同的硅氧烷阳离子表面活性剂，该组合或两种或更多种不同的阳离子表面活性剂在至少一种性质上有所不同，诸如结构、分子量、分支度、硅和/或碳含量、阳离子季铵基团Y的数目(例如当下标b表示平均值时)等。
取决于所制备的组合物的形式、其期望用途、其中存在的其他组分等，有机阳离子表面活性剂(B)可在组合物中以任何量使用。例如，本领域技术人员将理解，当组合物被配制为浓缩物时，与非浓缩形式(例如，水性成膜泡沫组合物)相比，有机阳离子表面活性剂(B)将以更高的相对量存在。因此，有机阳离子表面活性剂(B)可以任何量存在于组合物中，如以基于组合物的总重量(即重量/重量)计的0.001重量％至60重量％的量。通常，组合物包含足以提供具有基于最终使用组合物(即，任何包含备用的泡沫稳定组合物的完全配制的组合物)的总重量计的0.01重量％至1重量％的有机阳离子表面活性剂(B)的最终使用组合物(即，有机阳离子表面活性剂(B)的活性量为0.01重量％至1重量％)的量的有机阳离子表面活性剂(B)。例如，在某些实施方案中，组分(B)是以基于组合物包含该组合物的最终使用组合物的总重量计的0.05重量％至1重量％，诸如0.1重量％至1重量％、另选地0.1重量％至0.9重量％、另选地0.1重量％至0.7重量％、另选地0.2重量％至0.7重量％、另选地0.2重量％至0.5重量％的活性量使用。
应了解，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)中的每一者都是独立选择的，并且因此即使在表示相同基团/部分和/或具有相同定义的情况下，式(I)和式(II)中的每个变量也是独立选择的。然而，在某些实施方案中，在式(I)和式(II)中的一个或多个变量方面，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)是以类似方式配置的。例如，在某些实施方案中，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)的每个R1为甲基。在这些或其他实施方案中，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)的每个D独立地为以下各式中的一个的羟丙烯基团：
Figure BDA0003762624690000231
在这些或其他实施方案中，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)的每个阴离子X是相同的。例如，在一些此类实施方案中，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)的每个X都是卤素阴离子，或者是氯离子(Cl-)。
在某些实施方案中，组合物包含具有以下式(A-i)-(A-vii)中的一个的硅氧烷阳离子表面活性剂(A)：
Figure BDA0003762624690000241
Figure BDA0003762624690000251
和具有以下式(B-i)-(B-iii)中的一个的有机阳离子表面活性剂(B)：
Figure BDA0003762624690000252
用于组合物中的硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)的相对量例如基于所选择的具体硅氧烷阳离子表面活性剂(A)、所选择的具体有机阳离子表面活性剂(B)、是否在组合物中使用另一组分等而变化。
通常，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)是以10∶1至1∶10，诸如8∶1至1∶8，另选地6∶1至1∶6，另选地4∶1至1∶4，另选地2∶1至1∶2，另选地1∶1的(A)∶(B)比例使用。例如，在某些实施方案中，组合物可包含相对于组分(A)过量的组分(B)，使得硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)是以小于1∶1的(A)∶(B)，诸如1∶1.1至1∶10，另选地1∶1.5至1∶10，另选地1∶2至1∶10，另选地1∶3至1∶10，另选地1∶4至1∶10，另选地1∶5至1∶10的(A)∶(B)重量比(即，重量/重量)使用。在其他实施方案中，组合物可包含相对于组分(B)过量的组分(A)，使得硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)是以大于1∶1的(A)∶(B)，诸如1.1∶1至10∶1，另选地1.5∶1至10∶1，另选地2∶1至10∶1，另选地2∶1至8∶1，另选地2∶1至6∶1，另选地2∶1至5∶1的(A)∶(B)重量比(即，重量/重量)使用。然而，应当理解，也可以使用上述特定范围以外的比例。例如，在某些实施方案中，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)中的一者是以相对于另一者整体过量的方式使用(例如，以比另一者的量≥5、另选地≥10、另选地≥15、另选地≥20倍的量使用)。
组合物可包含载体媒剂(例如溶剂、稀释剂、分散剂等)。在此类实施方案中，载体媒剂将基于所选择的具体组分(A)和(B)以及组合物中利用和/或将与组合物组合(即，在最终使用组合物中)的任何其他组分来选择。载体媒剂是本领域已知的，并且通常包含溶剂、流体、油等以及它们的组合。
溶剂的示例包括水性溶剂、有机溶剂以及它们的组合。水性溶剂的示例包括水和与水相容的极性和/或带电(即，离子)溶剂。有机溶剂的示例包括包含以下各者的溶剂：醇，诸如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇和正丙醇；酮，诸如丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮；芳族烃，诸如苯、甲苯和二甲苯；脂族烃，诸如庚烷、己烷和辛烷；二醇醚，诸如丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、丙二醇正丁醚、丙二醇正丙醚和乙二醇正丁醚；卤代烃，诸如二氯甲烷、1，1，1-三氯乙烷和氯仿；二甲基亚砜；二甲基甲酰胺、乙腈；四氢呋喃；石油溶剂；溶剂油；石脑油；N-甲基吡咯烷酮；等，以及它们的衍生物、改性物和组合。此类通常与水相容的极性有机溶剂的具体示例包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、2-甲基-2-丙醇、2-丁酮、四氢呋喃、丙酮，以及它们的组合。
流体的示例包括有机流体、硅酮流体以及它们的组合。有机流体通常包含有机油，包括挥发性和/或半挥发性烃、酯和/或醚。此类有机流体的一般示例包括挥发性烃油，诸如C6-C16烷烃、C8-C16异烷烃(例如，异癸烷、异十二烷、异十六烷等)、C8-C16支链酯(例如新戊酸异己酯、新戊酸异癸酯等)等，以及它们的衍生物、改性物和组合。有机流体的其他示例包含芳族烃、脂肪族烃、具有超过3个碳原子的醇、醛、酮、胺、酯、醚、二醇、二醇醚、烷基卤化物、芳族卤化物以及它们的组合。烃包括异十二烷、异十六烷、Isopar L(C11-C13)、Isopar H(C11-C12)、氢化聚癸烯。醚和酯包括新戊酸异癸酯、庚酸新戊二醇酯、二硬脂酸二醇酯、碳酸二辛酯、碳酸二乙基己酯、丙二醇正丁基醚、乙基-3乙氧基丙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、新戊酸十三烷酯、丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇甲醚(PGME)、新戊酸十八烷酯、己二酸二异丁酯、己二酸二异丙酯、二辛酸丙二醇酯/二癸酸丙二醇酯、辛基醚、棕榈酸辛酯以及它们的组合。硅酮流体通常包含低粘度和/或挥发性硅氧烷。此类硅酮流体的示例包括那些包括低粘度有机聚硅氧烷、挥发性甲基硅氧烷、挥发性乙基硅氧烷、挥发性甲基乙基硅氧烷等的硅酮流体或其组合。通常，硅酮流体在25℃下具有1至1,000mm2/sec范围内的粘度。硅酮流体的具体示例包括六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、六甲基七硅氧烷、七甲基-3-{(三甲基甲硅烷基)氧基)}三硅氧烷、六甲基-3，3，双{(三甲基甲硅烷基)氧基}三硅氧烷、五甲基{(三甲基甲硅烷基)氧基}环三硅氧烷以及聚二甲基硅氧烷、聚乙基硅氧烷、聚甲基乙基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、辛酰基甲基硅氧烷、六甲基二硅氧烷、七甲基辛基三硅氧烷、己基三甲基硅油等，以及它们的衍生物、改性物和组合。硅酮流体的其他示例包括具有5×10-7至1.5×10-6m2/s的蒸气压的聚有机硅氧烷。
也可以利用其他载体媒剂。例如，在一些实施方案中，载体媒剂包含离子液体。离子液体的示例包括阴离子-阳离子组合。通常，阴离子选自基于烷基硫酸根的阴离子、甲苯磺酸根阴离子、基于磺酸根的阴离子、双(三氟甲烷磺酰基)亚胺阴离子、双(氟代磺酰基)亚胺阴离子、六氟磷酸根阴离子、四氟硼酸根阴离子等，并且阳离子选自基于咪唑鎓的阳离子、基于吡咯烷鎓的阳离子、基于吡啶鎓的阳离子、锂阳离子等。然而，也可利用多种阳离子和阴离子的组合。离子液体的具体示例通常包括1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1-甲基-1-丙基吡咯烷鎓双-(三氟甲烷磺酰基)亚胺、3-甲基-1-丙基吡啶鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、正丁基-3-甲基吡啶鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1-甲基-1-丙基吡啶鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、二烯丙基二甲基铵双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、甲基三辛基铵双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1，2-二甲基-3-丙基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1-乙烯基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1-烯丙基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1-烯丙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂等，以及它们的衍生物、改性物和组合。
在某些实施方案中，组合物包含(C)溶剂。溶剂(C)可促进将某些组分引入组合物中、组分的混合和/或均质化等。同样，将基于组分(A)和(B)和/或组合物中使用的其他组分的溶解度、溶剂的挥发性(即，蒸汽压力)、组合物的最终用途等来选择具体溶剂(C)。溶解度是指溶剂(C)足以溶解和/或分散组分(A)和(B)以形成均质组合物。因此，用于组合物中的溶剂通常可选自上文描述的适用于流化和/或溶解组分(A)和(B)或组合物的另一组分的任何载体媒剂。如本领域技术人员将理解，虽然有机溶剂可用于组合物中，但是在使用组合物或包含该组合物的最终使用组合物之前，特别是在有机溶剂易燃的情况下，通常将去除此类有机溶剂。
在某些实施方案中，溶剂(C)是水性溶剂，并且包含水，或基本上由水组成，或为水。水不受具体限制。例如，可使用纯化水，诸如蒸馏水和离子交换水、盐水、磷酸缓冲水溶液等，或它们的组合和/或改性物。在一些此类实施方案中，溶剂(C)包含水和至少一种其他溶剂(即，共溶剂)，诸如水可混溶的溶剂。此类共溶剂的示例可包括上文描述的任何水可混溶的载体媒剂。共溶剂的具体示例包括甘油、山梨醇、乙二醇、丙二醇、己二醇、聚乙二醇(PEG)、二甘醇和二丙二醇的醚(例如，甲基、乙基、丙基和丁基醚等)等，以及它们的衍生物、改性物和组合。
所使用的溶剂(C)的量不受限制，并且取决于各种因素，包括所选择的溶剂类型、使用的组分(A)和(B)的量和类型、组合物的形式(即，浓缩物、中间体或最终使用组合物)等。通常，基于组合物的总重量或组分(A)、(B)和(C)的总组合重量计，所使用的溶剂(C)的量可在0.1重量％至99.9重量％的范围内。在一些实施方案中，基于组分(A)、(B)和(C)的组合重量计，溶剂(C)是以50重量％至99.9重量％，诸如60重量％至99.9重量％、另选地70重量％至99.9重量％、另选地80重量％至99.9重量％、另选地90重量％至99.9重量％、另选地95重量％至99.9重量％、另选地98重量％至99.9重量％、另选地98.5重量％至99.9重量％、另选地98.5重量％至99.7重量％、另选地98.7重量％至99.7重量％的量使用。本领域技术人员认为，这些范围的上限大体上反映所使用的组分(A)和(B)的活性量(即，在最终使用组合物中)。因此，也可以使用在这些范围以外的量。
在组合物中，硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)可单独使用(即，纯的或与溶剂(C)组合)，与至少一种辅助组分一起使用，或作为至少一种其他组分的辅助剂，任选地在存在一种或多种添加剂(例如，试剂、佐剂、成分、改性剂等)的情况下。因此，在某些实施方案中，组合物进一步包含一种或多种额外的组分，诸如一种或多种添加剂。应了解，此类添加剂可以被归入不同的技术术语中，并且一种添加剂不会仅因为被归入此类术语而意味着其因此限于该功能。此外，这些添加剂中的一些添加剂可存在于组合物的具体组分中，或者替代地可在形成组合物时并入。通常，组合物可以包含任何数量的添加剂，例如取决于组合物中的添加剂的具体类型和/或功能。
例如，在某些实施方案中，组合物可包含一种或多种添加剂组分，该一种或多种添加剂组分包括以下各者，或基本上由以下各者组成，或由以下各者组成：(D)表面活性剂(即，除组分(A)和(B)以外)；(E)流变改性剂；(F)pH控制剂；和(G)泡沫增强剂。
在某些实施方案中，组合物还包含表面活性剂(D)。表面活性剂(D)是除组分(A)和(B)的阳离子表面活性剂以外的表面活性剂，并且在其他方面不受具体限制。因此，表面活性剂(D)可包括一种或多种阴离子、阳离子、非离子和/或两性表面活性剂，诸如以下描述的那些中的任一种或多种。通常，选择表面活性剂(C)来赋予、改变和/或促进组合物和/或包含该组合物的最终使用组合物的某些性质，诸如相容性、发泡性、泡沫稳定性、泡沫扩散和/或排放(例如，蒸汽密封/封闭)等。在某些实施方案中，表面活性剂(D)选自水溶性表面活性剂。
在一些实施方案中，表面活性剂(D)包含或为离子表面活性剂。阴离子表面活性剂的示例包括羧酸盐(2-(2-羟基烷氧基)乙酸钠)、氨基酸衍生物(N-酰基谷氨酸盐、N-酰基-甘氨酸盐或酰基肌氨酸盐)、烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐及其氧乙烯化衍生物、磺酸盐、羟乙基磺酸盐和N-酰基羟乙基磺酸盐、牛磺酸盐和N-酰基N-甲基牛磺酸盐、磺基琥珀酸盐、烷基磺基乙酸盐、磷酸盐和烷基磷酸盐、多肽、烷基多糖苷的阴离子衍生物(酰基-D-半乳糖苷糖醛酸盐)和脂肪酸皂、碱金属磺化蓖麻醇酸盐、脂肪酸的磺化甘油酯(诸如椰子油酸的磺化单甘油酯)、磺化单价醇酯的盐(诸如油烯基羟乙基磺酸钠)、氨基磺酸的酰胺(诸如油烯基甲基牛磺酸的钠盐)、脂肪酸腈的磺化产物(诸如棕榈腈磺酸盐)、磺化芳族烃(诸如α-萘单磺酸钠)、萘磺酸与甲醛的缩合产物、八氢蒽磺酸钠、碱金属烷基硫酸盐(诸如月桂基硫酸钠、月桂基硫酸铵和月桂基硫酸三乙醇胺)、具有含有8个或更多个碳原子的烷基基团的醚硫酸盐(诸如月桂基醚硫酸钠、月桂基醚硫酸铵、烷基芳基醚硫酸钠和烷基芳基醚硫酸铵)、具有1个或更多个含有8个或更多个碳原子的烷基基团的烷基芳基磺酸盐、烷基苯磺酸的碱金属盐(示例为己基苯磺酸的钠盐、辛基苯磺酸的钠盐、癸基苯磺酸的钠盐、十二烷基苯磺酸的钠盐、十六烷基苯磺酸的钠盐和十四烷基苯磺酸的钠盐)、聚氧乙烯烷基醚的硫酸酯(包括CH3(CH2)6CH2O(C2H4O)2SO3H、CH3(CH2)7CH2O(C2H4O)3.5SO3H、CH3(CH2)8CH2O(C2H4O)8SO3H、CH3(CH2)19CH2O(C2H4O)4SO3H和CH3(CH2)10CH2O(C2H4O)6SO3H)、烷，基萘基磺酸的钠盐、钾盐和胺盐等，以及它们的衍生物、改性物和组合。
在一些实施方案中，表面活性剂(D)包含或为阳离子表面活性剂。阳离子表面活性剂的示例包括各种脂肪酸胺和酰胺以及它们的衍生物，以及脂肪酸胺和酰胺的盐。脂族脂肪酸胺的示例包括乙酸十二烷基胺、乙酸十八烷基胺和牛油脂肪酸胺的乙酸盐、具有脂肪酸的芳族胺的同系物(诸如十二烷基甘油(dodecylanalin))、来源于脂族二胺的脂肪酰胺(诸如十一烷基咪唑啉)、来源于脂族二胺的脂肪酰胺诸如十一烷基咪唑啉、来源于被双取代的胺的脂肪酰胺(诸如油烯基氨基二乙胺)、乙二胺的衍生物、季铵化合物及其盐(例如牛油三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、双十二烷基二甲基氯化铵、双十六烷基氯化铵)、烷基三甲基氢氧化铵(诸如辛基三甲基氢氧化铵、十二烷基三甲基氢氧化铵和十六烷基三甲基氢氧化铵)、二烷基二甲基氢氧化铵(诸如辛基二甲基氢氧化铵、癸基二甲基氢氧化铵、双十二烷基二甲基氢氧化铵、双十八烷基二甲基氢氧化铵、牛油三甲基氢氧化铵)、椰子油、三甲基氢氧化铵、甲基聚氧乙烯椰油氯化铵和二棕榈酰基羟基乙基甲基硫酸铵、氨基醇的酰胺衍生物(诸如β-羟基乙基硬脂酰胺)、长链脂肪酸的胺盐等，以及它们的衍生物、改性物和组合。
在一些实施方案中，表面活性剂(D)包括或为非离子表面活性剂。非离子表面活性剂的示例包括聚氧乙烯烷基醚(诸如月桂基、十六烷基、硬脂基或辛基)、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯、聚氧乙烯烷基酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇烷基酯、聚乙二醇、聚丙二醇、二甘醇、乙氧基化三甲基壬醇、聚氧化烯烃二醇改性的聚硅氧烷表面活性剂、聚氧化烯烃取代的有机硅(耙型或ABn型)、有机硅烷醇酰胺、有机硅酯、有机硅糖苷、二甲聚硅氧烷共聚多元醇、多元醇的脂肪酸酯，例如单-、二-、三-和倍半油酸和硬脂酸的山梨糖醇酯和甘油酯、月桂酸甘油酯和月桂酸聚乙二醇酯；聚乙二醇的脂肪酸酯(诸如聚乙二醇单硬脂酸酯和单月桂酸酯)、山梨糖醇的聚氧乙烯化脂肪酸酯(诸如硬脂酸酯和油酸酯)等，以及它们的衍生物、改性物和组合。
在一些实施方案中，表面活性剂(D)包含或为两性表面活性剂。两性表面活性剂的示例包括氨基酸表面活性剂、甜菜碱酸表面活性剂、三甲基壬基聚乙二醇醚和含有具有11至15个碳原子的直链烷基基团的聚乙二醇醚醇，诸如2，6，8-三甲基-4-壬氧基聚乙烯氧乙醇(6EO)(由OSi Specialties，A Witco Company，Endicott，NY以
Figure BDA0003762624690000311
TMN-6出售)、2，6，8-三甲，基-4-壬氧基聚乙烯氧乙醇(10EO)(由OSi Specialties，A Witco Company，Endicott，NY以
Figure BDA0003762624690000312
TMN-10出售)、亚烷基-氧基聚乙烯氧乙醇(C11-15仲烷基，9EO)(由OSi Specialties，A Witco Company，Endicott，NY以
Figure BDA0003762624690000313
15-S-9出售)、亚烷基-氧基聚乙烯氧乙醇(C11-15仲烷基，15EO)(由OSi Specialties，A Witco Company，Endicott，NY以
Figure BDA0003762624690000314
15-S-15出售)、具有不同量的环氧乙烷单元的辛基苯氧基聚乙氧乙醇(诸如辛基苯氧基聚乙氧基乙醇(40EO)(由Rohm and Haas Company，Philadelphia，Pa.以
Figure BDA0003762624690000315
X405出售))、非离子乙氧基化十三烷基醚(可以商品名Trycol购自Emery Industries，Mauldin，SC)、磺基琥珀酸二烷基酯的碱金属盐(可以商品名Aerosol购自AmericanCyanamid Company，Wayne，NJ)、聚乙氧基化季铵盐和伯脂肪胺的环氧乙烷缩合产物(可以商品名Ethoquad、Ethomeen或Arquad购自Armak Company，Chicago，llinois)、聚氧亚烷基二醇改性的聚硅氧烷、N-烷基酰胺基甜菜碱及其衍生物、蛋白质及其衍生物、甘氨酸衍生物、磺基甜菜碱、烷基多氨基羧酸盐和烷基两性乙酸盐等，以及它们的衍生物、改性物和组合。这些表面活性剂也可以以不同商品名从其他供应商处获得。
表面活性剂(D)可以以不同的浓度包含在组合物中，例如取决于其具体形式、选择用于表面活性剂(D)的具体表面活性剂、组分(A)和/或(B)的负载/活性量等。通常，表面活性剂(D)是以基于组合物或包含该组合物的最终使用组合物的总重量计的大于0重量％至10重量％、另选地0.01重量％至5重量％、另选地0.01重量％至3重量％的量使用。
在某些实施方案中，组合物还包含流变改性剂(E)。流变改性剂(E)不受具体限制，并且通常被选择以改变组合物或包含该组合物的最终使用组合物的粘度、流动性质和/或发泡性质(即，泡沫形成能力和/或泡沫稳定性)。因此，流变改性剂(E)不受具体限制，并且可包括增稠剂、稳定剂、粘度改性剂、触变剂等或它们的组合，该增稠剂、稳定剂、粘度改性剂、触变剂等或它们的组合通常将选自天然或合成增稠化合物。在一些实施方案中，流变改性剂(E)包含一种或多种水溶性和/或水相容性增稠化合物(例如，水溶性有机聚合物等)。
适于在流变改性剂(E)中使用或用作流变改性剂(E)的化合物的示例包括丙烯酰胺共聚物、丙烯酸酯共聚物及其盐(例如聚丙烯酸钠等)、纤维素(例如甲基纤维素、甲基羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等)、淀粉(例如淀粉、羟乙基淀粉等)、聚氧乙烯(例如PEG、PPG、PEG/PPG共聚物等)、卡波姆(carbomer)、藻酸盐(例如藻酸钠)、各种胶(例如***胶(arabicgum)，决明子胶，角豆胶，硬葡聚糖胶，黄原胶，结冷胶，鼠李糖胶，刺梧桐树胶，角叉菜胶，瓜尔豆胶等)、椰油酰胺衍生物(例如椰油酰胺丙基甜菜碱等)、中长链烷基和/或脂肪醇(例如鲸蜡醇、硬脂醇等)、明胶、糖类(例如果糖、葡萄糖、PEG-120甲基葡萄糖二酸盐等)等，以及它们的衍生物、改性物和组合。
在某些实施方案中，组合物包含pH控制剂(F)。pH控制剂(F)不受具体限制，并且可包括或为适于调节或调整组合物的pH和/或将组合物的pH维持(例如调节)在具体范围内的任何化合物。因此，如本领域技术人员将理解，pH控制剂(F)包括或为pH调节剂(例如酸和/或碱)、pH缓冲剂或其组合，诸如以下描述的那些中的任一种或多种。
酸的示例通常包括矿物酸(例如盐酸、磷酸、硫酸等)、有机酸(例如柠檬酸等)等，以及它们的衍生物、改性物和组合。碱的示例通常包括碱金属氢氧化物(例如，氢氧化钠、氢氧化钾等)、碳酸盐(例如，碱金属碳酸盐，诸如碳酸钠等)、磷酸盐等，以及它们的衍生物、改性物和组合。
在某些实施方案中，pH控制剂(F)包括或为pH缓冲剂。合适的pH缓冲剂不受具体限制，并且可以包含或可以是任何能够调整组合物的pH和/或将组合物的pH维持(例如调节)在具体范围内的缓冲化合物。如本领域技术人员将理解，由于添加剂之间的功能重叠，合适的缓冲剂和缓冲化合物的示例可与某些pH调节剂重叠，包括上述那些。因此，当两者均用于pH控制剂(F)中或用作pH控制剂(F)时，pH缓冲剂和pH调节剂可相对于彼此独立地或共同地选择。
通常，合适的pH缓冲剂选自包括酸、碱或盐(例如包含酸/碱的共轭碱/酸)的缓冲化合物。缓冲化合物的示例一般包括碱金属氢氧化物(例如，氢氧化钠、氢氧化钾等)、碳酸盐(例如，倍半碳酸盐、碱金属碳酸盐(诸如碳酸钠)等)、硼酸盐、硅酸盐、磷酸盐、咪唑、柠檬酸、柠檬酸钠等，以及它们的衍生物、改性物和组合。一些pH缓冲剂的示例包括柠檬酸盐缓冲剂、甘油缓冲剂、硼酸盐缓冲剂、磷酸盐缓冲剂以及它们的组合(例如，柠檬酸-磷酸盐缓冲剂等)。因此，适合用于pH控制剂(F)的pH缓冲剂中或用作pH控制剂(F)的pH缓冲剂的具体缓冲化合物的一些示例包括乙二胺四乙酸(例如乙二胺四乙酸二钠等)、三乙醇胺(例如三(2-羟乙基)胺等)、柠檬酸盐和其他基于聚羧酸的化合物等，以及它们的衍生物、改性物和组合。
在一些实施方案中，组合物包含泡沫增强剂(G)。适于在泡沫增强剂(G)中使用或用作泡沫增强剂(G)的具体化合物/组合物不受限制，并且通常包括能够赋予、增强和/或改性组合物或包含该组合物的最终使用组合物的发泡性质(例如，发泡性、泡沫稳定性、泡沫排水性、泡沫扩散性、泡沫密度等)的化合物/组合物。因此，本领域技术人员将容易理解，适于在泡沫增强剂(G)中使用或用作泡沫增强剂(G)的化合物/组合物可与本文关于组合物的其他添加剂/组分描述的那些化合物/组合物重叠。
例如，在某些实施方案中，泡沫增强剂(G)包含选自以下各者的稳定剂：电解质(例如碱金属和/或各种阴离子的碱土金属盐，诸如钠、钾、钙和/或镁的氯化物、硼酸盐、柠檬酸盐和/或硫酸盐、氯化铝盐等)、聚电解质(例如透明质酸盐，诸如透明质酸钠等)、多元醇(例如甘油、丙二醇、丁二醇、山梨糖醇)、氢胶体等以及它们的衍生物、改性物和组合。
在某些实施方案中，泡沫增强剂(G)包含糖化合物，即包含至少一个糖部分的化合物。应当理解，在一般情况下，术语“糖(saccharide)”可与术语“碳水化合物”同义使用，并且在更具体的情况下，可以与如“糖(sugar)”的术语同义使用。因此，对于用于泡沫增强剂(G)中或用作泡沫增强剂(G)的合适的糖化合物，任何具体糖的命名都不是排斥性的。相反，如本领域技术人员将理解，合适的糖化合物可以包括或可以是任何包含可被描述为糖(saccharide)、碳水化合物、糖(sugar)、淀粉、纤维素等的部分的化合物，或它们的衍生物或改性物，或它们的组合。同样，可以使用更具描述性的术语来描述糖化合物中超过一个糖部分的任何组合。例如，术语“多糖”可以与术语“糖苷”同义使用，其中两个术语通常是指超过一个糖部分的组合(例如，糖部分的组合通过糖苷键连接在一起并且共同形成糖苷部分)。本领域技术人员将理解，诸如“淀粉”和“纤维素”的术语可用于指在具体情况下(例如，当糖化合物中的超过一个糖部分的组合符合本领域中称为“淀粉”或“纤维素”等的结构时)糖部分的此类组合。
因此，适于在泡沫增强剂(G)中使用或用作泡沫增强剂(G)的糖化合物的示例可包括被称为以下各者的化合物或包含至少一个被称为以下各者的部分的化合物：单糖和/或糖(例如，戊糖(即，呋喃糖)，诸如核糖、木糖、***糖、来苏糖(lyxose)、果糖等，和己糖(即，吡喃糖)，诸如葡萄糖、半乳糖、甘露糖、古洛糖(guloses)、艾杜糖(idoses)、塔罗糖(taloses)、阿洛糖(alloses)、阿卓糖(altroses)等)、二糖(例如，蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖等)、寡糖(例如，麦芽-寡糖，诸如麦芽糊精、阿拉维糖(arafinoses)、水苏糖(stachyoses)、低聚果糖等)、多糖(例如，纤维素、半纤维素、果胶、肝糖、水胶体、淀粉，诸如直链淀粉、支链淀粉等)等，或它们的组合。
适于在泡沫增强剂(G)中使用或用作泡沫增强剂(G)的泡沫增强剂的其他示例在本领域中是已知的。例如，泡沫增强剂(G)可包含聚合物稳定剂，诸如包括聚丙烯酸盐、改性淀粉、部分水解蛋白质、聚乙烯亚胺、聚乙烯树脂、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧乙烯聚合物或它们的组合的聚合物稳定剂。在这些或其他实施方案中，泡沫增强剂(G)可包含增稠剂，诸如包含一种或多种胶(例如黄原胶)、胶原、半乳甘露聚糖、淀粉、淀粉衍生物和/或水解产物、纤维素衍生物(例如甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等)、胶体硅酸、聚乙烯醇、乙烯吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙二醇、聚丙二醇等或它们的衍生物、改性物或组合的增稠剂。
组合物可包含一种或多种额外组分/添加剂，即，与上述那些不同，该一种或多种额外组分/添加剂在本领域中是已知的，并且将基于该组合物中使用的具体组分及其期望的最终用途来选择。例如，组合物可包含：填充剂；填充处理剂；表面改性剂；粘合剂；增容剂；着色剂(例如，颜料、染料等)；抗老化添加剂；阻燃剂；缓蚀剂；UV吸收剂；抗氧化剂；光稳定剂；热稳定剂；等，以及它们的衍生物、改性物和组合。
组合物可通过将组分(A)和(B)以及任选的组分(例如上述组分(C)-(G))按任何添加顺序组合(任选地与母料一起并且任选地在混合下)来制备。
在某些实施方案中，组合物是通过将组分(A)与任选的组分预先混合以制备中间组合物，随后与组分(B)组合以制备组合物来制备。同样，在这些或其他实施方案中，组合物是通过将组分(B)与任选的组分预先混合来制备中间组合物，随后与组分(A)结合以制备组合物来制备。例如，在某些实施方案中，将组分(A)与pH控制剂(F)组合以制备硅氧烷阳离子表面活性剂组合物，该组合物随后与组分(B)组合以制备组合物。在一些此类实施方案中，pH控制剂(F)是矿物酸(例如HCl)并且以足以质子化硅氧烷阳离子表面活性剂(A)中的一些但并非所有胺基团的量来使用，由此将硅氧烷阳离子表面活性剂组合物制备为缓冲溶液。在这些或其他实施方案中，将组分(B)与pH控制剂(F)组合以制备有机阳离子表面活性剂组合物，该有机阳离子表面活性剂组合物随后与组分(A)组合(例如，独立地，以硅氧烷阳离子表面活性剂组合物形式等)以制备组合物。在一些此类实施方案中，pH控制剂(F)是矿物酸(例如HCl)并且以足以质子化有机阳离子表面活性剂(B)中的一些但并非所有胺基团的量来使用，由此将有机阳离子表面活性剂组合物制备为缓冲溶液。鉴于以上实施方案，本领域技术人员应理解，pH控制剂(F)可包含多种功能，诸如调节组合物的一种或多种单独组分的pH、缓冲一种或多种中间组合物和/或单独地或与一种或多种其他组分组合以调节、控制和/或缓冲组合物的pH。
组合物可例如通过组合组分(A)和(B)，任选地与组分(D)-(G)中的任一种一起并且在最少量或不存在组分(C)的情况下制备为浓缩物。另选地，当被配制成用于稀释时，组合物可包含主要量的组分(C)(例如，基于组合物的总重量计，＞50重量％、另选地＞75重量％、另选地＞90重量％)，并且仍可定义为浓缩物。
泡沫稳定组合物可被配制为泡沫形成组合物(例如，通过稀释被浓缩的组合物，如上所述)或用作添加剂以制备泡沫形成组合物(例如，通过将泡沫稳定组合物与基础配制物，即包含发泡剂、溶剂/载剂、添加剂等的配制物组合)。例如，泡沫组合物可以通过提供水(例如，以来自软管、管道等或在反应容器/反应器中的活性流形式，任选地与一种或多种泡沫添加剂组合)并且将泡沫稳定组合物与水组合(例如，以预先形成的混合物形式，通过添加单独的组分(A)、(B)、(C)等)来制备。在此类情况中的任一种中，在制备包含泡沫稳定组合物的泡沫形成组合物后，可将其充气或以其他方式膨胀(例如，经由发泡设备、施用于被充气的水流/物料流等)以形成泡沫组合物(即，“泡沫”)。
用泡沫稳定组合物制备的泡沫适于在各种应用中使用。例如，如上文所介绍，组合物可用于水性成膜泡沫(AFFF)或类似的此类泡沫中，其可用于扑灭、遏制和/或预防火灾。具体地说，由于组合物所提供的增加的稳定性，由其制备的泡沫可用于扑灭涉及具有低沸点、高蒸汽压力和/或有限水溶性的化学品(例如，汽油、有机溶剂等)的火灾，该等化学品通常极易燃和/或难以维持/扑灭。例如，这种火可以通过使火与泡沫接触(例如，通过将泡沫喷洒到火上、将泡沫形成组合物喷洒在火上方以在其上产生泡沫等)来扑灭。以类似的方式，泡沫可用于通过将泡沫施加到溢出物/泄漏物的顶部或以其他方式在其上形成泡沫来保护化学品(例如，避免其溢出或泄漏)，由此限制蒸汽泄漏和/或点燃。
示出本公开的实施方案的以下实施例旨在示出而非限制本发明。
实施例中使用的某些组分在以下表1中阐述，随后附有简要总结，包括有关实施例中使用的具体组分的某些缩写、速记符号、结构/化学描述等的信息。关于化学结构，应理解，除非另有说明，否则未明确示出的每个末端侧接基团都是甲基基团(-CH3)。
表1：使用的组分和材料
Figure BDA0003762624690000361
Figure BDA0003762624690000371
Figure BDA0003762624690000381
制备例1：Si4-QUAB的制备
Figure BDA0003762624690000382
将3-氨基丙基三(三甲基硅氧基)硅烷(6.34g)、甘油三甲基氯化铵(4.09g；72.7％水溶液)、乙醇(5.50g)和HCl(0.66g；0.1N)在1盎司小瓶中混合并且在60℃加热块上搅拌以得到混合物，该混合物在约9分钟内变为透明。将混合物搅拌1小时40分钟，然后加入pH控制剂(F1)(3.10g)并且将溶液在室温下搅拌1小时以得到包含硅氧烷阳离子表面活性剂的组合物(Si4-QUAB；47.1％浓度)。
制备例2：Si4-(QUAB)1.5的制备
Figure BDA0003762624690000383
将3-氨基丙基三(三甲基硅烷氧基)硅烷(6.35g)、缩水甘油基三甲基氯化铵(6.01g；1.5当量；72.7％水溶液)、乙醇(5.86g)和HCl(1.5g；0.1N)在1盎司小瓶中混合并且在60℃加热块上搅拌以得到混合物，该混合物在约15分钟内变为透明。将混合物搅拌1小时40分钟，然后加入pH控制剂(F1)(3.09g)并且将溶液在室温下搅拌1小时以得到包含硅氧烷阳离子表面活性剂的组合物(Si4-(QUAB)1.5；用水调节至40％浓度)。
制备例3：Si7-PA-(QUAB)1.5的制备
Figure BDA0003762624690000391
将1，1，1，3，5，5，5-七甲基三硅氧烷(255g)装入配备有热电偶、机械搅拌器和适用于N2鼓泡器的水冷冷凝器的500mL的四颈烧瓶中。将三(五氟苯基)硼烷(BCF；50ppm)随后添加入烧瓶。将3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷(96.3g，Gelest，Inc.)和BCF(150ppm)在添加漏斗中混合以形成催化混合物，然后在30分钟内将其缓慢添加到烧瓶中，同时使用冰水浴去除热量并且将锅温度控制在30℃以下。然后将混合物在室温下搅拌1小时，此时1H NMR指示转化率＞99％。然后混合物用旋转蒸发器浓缩(110℃；1托；30分钟)，得到第一中间物(Si7PrCl)。
向两个20mL样品小瓶中各自装入1，3-二氨基丙烷(5.62g)和Si7PrCl(14.59g)，然后加热至120℃并且混合约15小时。然后将每种混合物冷却至室温并且将其在500mL玻璃样品罐中组合，总计39.17g反应溶液。将去离子水(38.72g)和庚烷(37.80g)加入罐中，并且搅拌双相混合物同时保持罐不被封盖以避免压力积聚。然后将样品静置，直到两相溶液完全分离。然后经由注射器去除顶层，通过注射器式过滤器(2.0μm)过滤到烧瓶中，并且经由简单蒸馏(60℃和约20mmHg)来汽提以去除庚烷并且得到第二中间物(“Si7-PDA”)。
Si7-PDA(2.18g)，甘油三甲基氯化铵(0.88g；1.5当量；72.7％水溶液)、乙醇(3.00g)和HCl(0.08g；0.1N)在1盎司小瓶中混合并且在50℃加热块上搅拌以得到混合物，该混合物立即变为透明。将混合物搅拌3小时，然后加入pH控制剂(F1)(1.12g)并且将溶液在室温下搅拌1小时以得到包含硅氧烷阳离子表面活性剂的组合物(Si7-PDA-(QUAB)1.5；39.3重量％浓度)。
制备例4：C6-QUAB的制备
Figure BDA0003762624690000401
将1-己胺(2.82g)、缩水甘油基三甲基氯化铵(6.21g；72.7％水溶液)、乙醇(5.02g)和HCl(1.35g；0.1N)在1盎司小瓶中混合并且在60℃加热块上搅拌以得到混合物，该混合物在约2分钟内变为透明。将混合物搅拌2.5小时，然后加入pH控制剂(F1)(4.69g)并且将溶液在室温下搅拌1小时以得到包含阳离子表面活性剂的组合物(C6-QUAB；36.7％浓度)。
制备例5：C8-QUAB的制备
Figure BDA0003762624690000402
将1-辛胺(3.60g)、缩水甘油基三甲基氯化铵(6.21g；72.7％水溶液)、乙醇(5.04g)和HCl(1.35g；0.1N)在1盎司小瓶中混合并且在60℃加热块上搅拌以得到混合物，该混合物在约3分钟内变为透明。将混合物搅拌2.5小时，然后加入pH控制剂(F1)(4.76g)并且将溶液在室温下搅拌1小时以得到包含阳离子表面活性剂的组合物(C8-QUAB；38.6重量％浓度)。
制备例6：C10-QUAB的制备
Figure BDA0003762624690000403
将1-癸胺(4.38g)、缩水甘油基三甲基氯化铵(6.19g；72.7％水溶液)、乙醇(5.00g)和HCl(1.35g；0.1N)在1盎司小瓶中混合并且在60℃加热块上搅拌以得到混合物，该混合物在约4分钟内变为透明。将混合物搅拌2.5小时，然后加入pH控制剂(F1)(4.72g)并且将溶液在室温下搅拌1小时以得到包含阳离子表面活性剂的组合物(C10-QUAB；40.8重量％浓度)。
制备程序1：泡沫稳定组合物
通过将硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)组合来制备泡沫稳定组合物。具体地说，将硅氧烷阳离子表面活性剂(A)、有机阳离子表面活性剂(B)以及任选的pH控制剂(F)、表面活性剂(D)和/或泡沫增强剂(G)与样品小瓶中的溶剂(C)组合并且在溶剂(C)中稀释以得到泡沫稳定组合物，该泡沫稳定组合物可以目视方式分析以评估外观。
制备程序2：泡沫
通过将泡沫稳定组合物充气来制备泡沫。具体地说，根据以上制备程序1在样品小瓶中制备泡沫稳定组合物。然后将样品小瓶振荡约5秒以产生泡沫，该泡沫可以目视方式分析以评估相对泡沫量和厚度。
分析程序1：在35℃下在庚烷上的泡沫稳定性
将10mL样品小瓶中装入庚烷(约3g)并且以不封盖的方式放置在稳定在35℃下的加热块上15分钟。然后通过移液器将根据以上制备程序2制备的泡沫样品(约3cm)转移到被加热的庚烷上以得到泡沫层。在完成泡沫转移后启动计时器，并且一旦泡沫层破裂、溶解或弹出，即停止计时器，并且提供所记录的时间作为所取样的泡沫在庚烷上的35℃泡沫稳定性。
分析程序2：在60℃下在庚烷上的泡沫稳定性
使用稳定在60℃的加热块进行上述泡沫分析1程序。将既定泡沫层破裂、溶解或弹出的时间记录为所取样的泡沫在庚烷上的60℃泡沫稳定性。
实施例1-12：泡沫稳定组合物和由其制备的泡沫
根据以上制备程序1，使用硅氧烷阳离子表面活性剂(A1)、有机阳离子表面活性剂(B1)、溶剂(C1)以及任选的各种添加剂组分来制备各种泡沫稳定组合物。实施例1-12的具体组分和参数阐述于以下表2-3中。
表2：实施例1-6的组分和参数
Figure BDA0003762624690000421
表3：实施例7-12的组分和参数
Figure BDA0003762624690000422
然后根据上述制备程序2将泡沫稳定组合物用于制备各种泡沫，并且根据上述分析程序1对所得的泡沫在挥发性有机溶剂上的稳定性进行分析。分析的结果阐述于以下表4中。
表4：实施例1-12的泡沫分析结果
Figure BDA0003762624690000423
Figure BDA0003762624690000431
如表4中所示，示例性组合物提供良好的泡沫性能和稳定性(例如，参见实施例1)，其可通过添加各种添加剂组分进一步增强，该等添加剂组分包括另一表面活性剂(例如，参见实施例5)、糖或其他碳水化合物泡沫增强剂(例如，参见实施例7-11)和缓冲剂(例如，参见实施例12)。
实施例13-16：泡沫稳定组合物和由其制备的泡沫
根据以上制备程序1，使用硅氧烷阳离子表面活性剂(A1)、溶剂(C1)和各种有机阳离子表面活性剂(B)制备各种泡沫稳定组合物。然后根据上述制备程序2将泡沫稳定组合物用于制备各种泡沫，并且根据上述分析程序1对所得的泡沫在挥发性有机溶剂上的稳定性进行分析。分析结果连同实施例13-16的具体组分和参数一起阐述于以下表5中。
表5：实施例13-16的组分、参数和结果
组分 实施例13 实施例14 实施例15 实施例16
硅氧烷C.S.(A)： A1 A1 A1 A1
量(A)(重量％)： 0.3 0.3 0.3 0.3
有机C.S.(B)(重量％)： B1 B1 B2 B3
量(B)(重量％)： 0.5 0.5 0.5 0.5
35℃泡沫稳定性(分钟)： 27 20 74 37
如表5中所示，使用各种有机阳离子表面活性剂(B)的示例性组合物提供良好的泡沫性能和稳定性(例如，参见实施例13-16)，其中硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)的具体组合提供额外的稳定性益处(例如，参见实施例15)。
实施例17-19：泡沫稳定组合物和由其制备的泡沫
根据以上制备程序1，使用有机阳离子表面活性剂(B1)、溶剂(C1)和各种硅氧烷阳离子表面活性剂(A)制备各种泡沫稳定组合物。然后根据上述制备程序2将泡沫稳定组合物用于制备各种泡沫，并且根据上述分析程序2对所得的泡沫在挥发性有机溶剂上的稳定性进行分析。分析结果连同实施例17-19的具体组分和参数一起阐述于以下表6中。
比较例1-3：比较性泡沫组合物和泡沫
使用溶剂(C1)和各种硅氧烷阳离子表面活性剂(A)，在不添加任何有机阳离子表面活性剂(B)的情况下根据以上制备程序1制备各种泡沫组合物。然后根据上述制备程序2将泡沫稳定组合物用于制备各种泡沫(如果可发泡)，并且根据上述分析程序2对所得的泡沫在挥发性有机溶剂上的稳定性进行分析。分析结果连同比较例1-3的具体组分和参数一起阐述于以下表6中。
表6：实施例17-19和比较例1-3的组分、参数和结果
Figure BDA0003762624690000441
如表6中所示，使用各种硅氧烷阳离子表面活性剂(A)的示例性组合物提供良好的泡沫性能和稳定性(例如，参见实施例17-19)。此外，与仅含有一种阳离子表面活性剂的泡沫组合物(例如，参见比较例1-3)相比，使用硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)的组合的示例性组合物极大提高了由其制备的泡沫的稳定性(例如，参见实施例17-19)。
实施例20-29：泡沫稳定组合物和由其制备的泡沫
根据以上制备程序1在溶剂(C1)中使用不同量的硅氧烷阳离子表面活性剂(A1)和有机阳离子表面活性剂(B2)制备各种泡沫稳定组合物。然后根据上述制备程序2将泡沫稳定组合物用于制备各种泡沫，并且根据上述分析程序2对所得的泡沫在挥发性有机溶剂上的稳定性进行分析。分析结果连同实施例20-29的具体组分和参数一起阐述于以下表7中。
表7：实施例20-29的参数和结果
Figure BDA0003762624690000442
Figure BDA0003762624690000451
如表7中所示，使用不同比例的硅氧烷阳离子表面活性剂(A)和有机阳离子表面活性剂(B)的示例性组合物提供良好的泡沫性能和稳定性(例如参见实施例20-29)。稳定组合物中的至少0.2重量％的硅氧烷阳离子表面活性剂(A)的负载为由其制备的泡沫提供额外的稳定性益处(例如，参见实施例21-29)。
以上描述涉及本公开的一般和具体实施方案。然而，在不脱离如所附权利要求书中所定义的本公开的精神和更广泛方面的情况下，可以进行各种变更和改变，权利要求书将根据的专利法的原理来解释，包括等效物的原则。因此，出于说明性目的呈现本公开，并且不应被解释为对本公开的所有实施方案的详尽描述或将权利要求的范围限制为结合这些实施方案所说明或描述的特定元件。例如，使用冠词“一个/种(a/an)”、“该(the)”或“所述(said)”对单数形式的元素的任何提及不应被解释为将元素限制为单数。此外，应理解，术语“直角”、“正交”、“垂直”和“平行”通常在本文中以相对的而不是绝对的意义采用。此外，应当理解，术语“基本上”、“约”、“大致上”等指示特性所修饰的特性的次要偏差。这种偏差可以是特定特性的0-10％、另选地0-5％、另选地0-3％。
同样，也应理解，所附权利要求不限于在详细描述中描述的表达和具体组合、***或方法，它们可以在属于所附权利要求的范围内的具体实施例之间变化。关于本文中用于描述各个实施方案的具体特征或方面的任何马库什群组(Markushgroup)，可以从独立于所有其他马库什成员的各个马库什群组的每个成员获得不同、特殊和/或意外的结果。马库什组的每个成员可以被单独地和/或组合地依赖，并且为所附权利要求范围内的具体实施方案提供足够的支持。
此外，用于描述本发明的各个实施例的任何范围和子范围独立地和共同地属于所附权利要求的范围内，并且应理解为描述和涵盖包括其中全部和/或部分值的所有范围，即使这些值在本文中未明确写明。本领域的技术人员将容易认识到，列举的范围和子范围充分地描述了本发明的各种实施方案并使它们成为可能，并且这样的范围和子范围可以被进一步描绘成相关的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一等。仅作为一个示例，“0.1至0.9”的范围可以被进一步描绘为下三分之一(即0.1至0.3)、中三分之一(即0.4至0.6)和上三分之一(即0.7至0.9)，其单独地且共同地在所附权利要求的范围内，并且可以被单独地和/或共同地依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。此外，就诸如“至少”、“大于”、“小于”、“不超过”等限定或修饰范围的语言而言，应当理解，此类语言包括子范围和/或上限或下限。作为另一个示例，“至少10”的范围本质上包括至少10至35的子范围、至少10至25的子范围、25至35的子范围等，并且每个子范围可以被单独地和/或共同地依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。最后，在所公开的范围内的独立数值可以被依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。例如，“1至9”的范围包括诸如3的各个单个的整数，以及诸如4.1的包括小数点(或分数)的单个数，其可以被依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。

Claims (18)

1.一种泡沫稳定组合物，所述泡沫稳定组合物包含：
(A)具有通式(I)的有机阳离子表面活性剂：
[Z1-D1-N(Y)a(R)2-a]+y[X-x]n (I)，
其中Z1为硅氧烷部分；D1为二价连接基团；R为H或具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团；每个Y具有式-D-NR1 3 +，其中D为二价连接基团并且每个R1独立地为具有1至4个碳原子的未被取代的烃基基团；下标a为1或2；1≤y≤3；X是阴离子；下标n为1、2或3；并且1≤x≤3，前提条件是(x×n)＝y；以及
(B)具有通式(II)的有机阳离子表面活性剂：
[Z2-D2-N(Y)b(R)2-b]+y[X-x]n (II)，
其中Z2为未被取代的烃基基团；D2是共价键或二价连接基团；下标b为1或2；并且每个R、Y、上标y、X、下标n和上标x是独立地选择并且如上所定义。
2.根据权利要求1所述的泡沫稳定组合物，其中所述硅氧烷部分Z1具有下式：
Figure FDA0003762624680000011
其中每个R3独立地选自R2和-OSi(R4)3，前提条件是至少一个R3为-OSi(R4)3；其中每个R4独立地选自R2、-OSi(R5)3和-[OSiR2 2]mOSiR2 3；每个R5独立地选自R2、-OSi(R6)3和-[OSiR2 2]mOSiR2 3；其中每个R6独立地选自R2和-[OSiR2 2]mOSiR2 3；其中0≤m≤100；并且其中每个R2独立地为被取代或未被取代的烃基基团。
3.根据权利要求2所述的泡沫稳定组合物，其中每个R3为-OSi(R4)3，其中R4是独立选择并且如上文所定义的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的泡沫稳定组合物，其中所述硅氧烷部分Z1具有以下结构(i)-(iv)中的一个：
Figure FDA0003762624680000021
5.根据权利要求1至4中任一项所述的泡沫稳定组合物，其中：(i)D1是支链或直链亚烷基基团；或(ii)D1具有式-D3-N(R7)-D3-，其中每个D3为独立选择的二价连接基团并且R7为H或Y，其中Y是独立选择并且如上文所定义的。
6.根据权利要求5所述的泡沫稳定组合物，其中所述二价连接基团D1具有式-D3-N(R7)-D3-，其中每个D3和R7如上文所定义，并且其中：
(i)每个D3是独立选择的具有1至8个碳原子的亚烷基基团；(ii)R7为H；或(iii)(i)和(ii)两者。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的泡沫稳定组合物，其中在所述硅氧烷阳离子表面活性剂(A)中：(i)下标a为1；(ii)下标y为1；(iii)R为H；或(iv)(i)-(iii)的任何组合。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的泡沫稳定组合物，其中Z2是具有6至18个碳原子的烷基基团。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的泡沫稳定组合物，其中D2是共价键。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的泡沫稳定组合物，其中D2是二价连接基团，并且其中所述二价连接基团D2包含支链或直链亚烷基基团。
11.根据权利要求10所述的泡沫稳定组合物，其中所述二价连接基团D2具有式-D4-N(R8)-D4-，其中每个D4是独立选择的二价连接基团并且R8是H或Y，其中Y是独立选择并且如上文所定义的。
12.根据权利要求11所述的泡沫稳定组合物，其中(i)每个D4是独立选择的具有1至8个碳原子的亚烷基基团；(ii)R8为H；或(iii)(i)和(ii)两者。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的泡沫稳定组合物，其中在所述有机阳离子表面活性剂(B)中：(i)下标b为1；(ii)下标y为1；(iii)R为H；或(iv)(i)-(iii)的任何组合。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的泡沫稳定组合物，其中：(i)每个D1选自-CH2CH(OH)CH2-和-HC(CH2OH)CH2-；(ii)每个R1为甲基；(iii)每个X是Cl并且上标x是1；或(iv)(i)-(iii)的任何组合。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的泡沫稳定组合物，所述泡沫稳定组合物包含1∶10至10∶1(A∶B)的所述硅氧烷阳离子表面活性剂(A)与所述有机阳离子表面活性剂(B)的重量比。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的泡沫稳定组合物，所述泡沫稳定组合物还包含至少一种选自以下的添加剂：(C)溶剂；(D)除组分(A)和(B)以外的表面活性剂；(E)流变改性剂；(F)pH控制剂；和(G)泡沫增强剂。
17.一种水性成膜泡沫，所述水性成膜泡沫包含根据权利要求1至16中任一项所述的泡沫稳定组合物。
18.一种灭火的方法，所述方法包括使火与根据权利要求17所述的水性成膜泡沫接触。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11439858B1 (en) 2019-08-14 2022-09-13 Dieter R. Berndt Fire extinguisher and method
CA3223239A1 (en) * 2021-07-07 2023-01-12 Dow Silicones Corporation Foam stabilizing composition including a siloxane cationic surfactant and colloidal silica
WO2023283517A1 (en) * 2021-07-07 2023-01-12 Dow Silicones Corporation Preparation of a foam stabilizing composition including a siloxane cationic surfactant, a cationic surfactant and a metal salt
CA3241401A1 (en) * 2021-12-31 2023-07-06 Anirudha BANERJEE Foam stabilizing composition for fluorine-free firefighting foams
WO2023144705A1 (en) * 2022-01-27 2023-08-03 Tyco Fire Products Lp Firefighting composition with quaternary functional copolymer
CN116764156A (zh) * 2022-03-11 2023-09-19 中国石油化工股份有限公司 无氟的具有灭火功能的组合物和制备无氟灭火剂的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3677347A (en) * 1969-12-22 1972-07-18 Union Carbide Corp Method of extinguishing fires and compositions therefor containing cationic silicone surfactants
US6147038A (en) * 1991-05-24 2000-11-14 Dow Corning Corporation Optically clear hair conditioning compositions containing aminofunctional silicone microemulsions
US20020103094A1 (en) * 2000-08-28 2002-08-01 The Procter & Gamble Company Fabric care and perfume compositions and systems comprising cationic silicones and methods employing same
CN1791605A (zh) * 2003-05-16 2006-06-21 陶氏康宁公司 含具有季铵基的弹性硅烷和硅氧烷的乳液的制备方法
JP2012012546A (ja) * 2010-07-05 2012-01-19 Nitto Boseki Co Ltd 水溶性高分子化合物、その製造方法およびそれを含む表面処理剤
CN106622013A (zh) * 2016-12-30 2017-05-10 安徽艾蒂贝生物有限公司 一种高润湿分散性的复合表面活性剂
EP3328977A1 (en) * 2015-07-31 2018-06-06 Unilever NV Hard surface treatment composition

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1601360A (en) 1977-07-12 1981-10-28 Procter & Gamble Textile treatment composition
DE3167297D1 (en) 1980-01-07 1985-01-03 Procter & Gamble Fabric softening composition
WO2003049813A1 (en) 2001-12-07 2003-06-19 3M Innovative Properties Company Aqueous foaming composition
KR20130100028A (ko) 2005-03-01 2013-09-06 맥웨인 룩셈부르크 아이피 에스.에이.알.엘. 소방용 발포 농축물

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3677347A (en) * 1969-12-22 1972-07-18 Union Carbide Corp Method of extinguishing fires and compositions therefor containing cationic silicone surfactants
US6147038A (en) * 1991-05-24 2000-11-14 Dow Corning Corporation Optically clear hair conditioning compositions containing aminofunctional silicone microemulsions
US20020103094A1 (en) * 2000-08-28 2002-08-01 The Procter & Gamble Company Fabric care and perfume compositions and systems comprising cationic silicones and methods employing same
CN1791605A (zh) * 2003-05-16 2006-06-21 陶氏康宁公司 含具有季铵基的弹性硅烷和硅氧烷的乳液的制备方法
JP2012012546A (ja) * 2010-07-05 2012-01-19 Nitto Boseki Co Ltd 水溶性高分子化合物、その製造方法およびそれを含む表面処理剤
EP3328977A1 (en) * 2015-07-31 2018-06-06 Unilever NV Hard surface treatment composition
CN106622013A (zh) * 2016-12-30 2017-05-10 安徽艾蒂贝生物有限公司 一种高润湿分散性的复合表面活性剂

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