JPH01141950A - 水素化シリコーン流体の安定な水エマルジョン - Google Patents
水素化シリコーン流体の安定な水エマルジョンInfo
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ンに係る。さらに詳細にいうと、本発明は、ヒドロキシ
で置換されたシリコーン流体を使用する水素化シリコー
ン流体の水中エマルジョンの安定化に係る。
コーティングおよびシリコーン塗料などは長年の間使用
されて来ている。これらの有機溶剤の大気中への放散と
、上記の製品を塗布する際に溶剤にさらされる作業員の
安全性とに対する関心が高まった結果、産業界と行政機
関の両者がこのような製品の使用と溶剤含量とを制限す
ることになった。このように、多くのシリコーン製品か
ら有機溶剤を除くことに対する圧力が増大している。
ンの水エマルジョンに代えることである。
に、シリコーンの水中エマルジョンを使用する際にはい
くつかの問題が生ずる。これらの中で最大の問題は、水
素化シリコーン(すなわち5t−H基を有する化合物)
が水中では不安定で、反応して5t−OHと水素ガスを
形成するということである。水素化シリコーンは、上述
の多くの製品の基材として、ビニル付加によって硬化し
たシリコーン組成物を架橋して硬化させる重要な成分で
ある。
らブレンドされるシリコーン接着剤、シリコーン剥離コ
ーティングおよびシリコーン塗料は、実際に水エマルジ
ョンから塗布することはできない。そのような水エマル
ジョンはガスを発生するので、ドラム、ておけ、その他
の標準的な容器に貯蔵するのは短期間でさえ愚かであり
危険である。
安定化させることである。
ルジョンと合わせると硬化可能な水中シリコーンエマル
ジョンを形成することができる水素化シリコーンの安定
なエマルジョンを製造することである。
る技術によって達成される。
下の(a)と(b)を含む不連続な油相を有するエマル
ジョンが提供される。
0.1または2でよく、bは1または2でよく、a+b
は1.2または3でよく、Rは炭素原子1〜12個の置
換または非置換の炭化水素基である。
シリコーン。
d ここで、Cは1.2または3であり、dは1または2で
あり、c十dは2.3または4でよく、Rは炭素原子1
〜12個の置換または非置換の炭化水素基である。
ン希釈剤、湿潤剤、およびバイオスタットを含ませても
よい。
ガスの形成を減らすためにはこの水がほぼ中性のpHを
もつことが重要である。
付加反応に使用することが知られていた水素化シリコー
ンのいずれでもよい。そのような水素化シリコーンは、
次式を有する単位を少なくともひとつ含有している。
キサン単位は次式を有する。
置換の炭化水素基であり、aは0.1または2であり、
bは1か2であり、a十すは1.2または3であり、n
は0.1.2または3の値を有する。水素化シリコーン
は経験的に次の一般式%式% ここで、Aは0.5から2までの平均値を有し、Bは0
.005から2.0までの平均値を有し、A+Bは1〜
3に等しく、Rは上に挙げたものである。水素の重量含
量は通常、水素的0.005重量%から2重量%までの
間で変化する。水素化シリコーンは、意図する用途に応
じて適宜樹脂としてもよいしあるいは流体としてもよい
。上記の式の範囲内で、樹脂または流体は、水素シロキ
サン単位H3iO、メチル水素シロキサン単位1.5 HS iCHa O、ジメチル水素シロキサン単位HS
i(CH) O、および二水素シロキ3 2 1/2 サン単位H2S t Oを含有し得る。
グに使用する水素化シリコーンが開示されている。米国
特許第3.884.866号には、シロキサンエラスト
マーに使用される水素化シリコーンが開示されている。
リコーンが開示されている。米国特許第3,304.2
59号には、グリースに使用される水素化シリコーンが
開示されている。米国特許第3.527,655には、
接着剤ゴムに使用される水素化シリコーンが開示されて
いる。米国特許第3.159,662号には、広く使用
される水素化シリコーンが開示されている。このような
水素化シリコーンはすべて本発明で使用するのに適して
いる。上記の特許はいずれも、引用したことによってそ
の開示内容が本明細書中に含まれるものとする。
量ならびに所望のハイドライド(水素化物)含量は、目
的とする用途に基づいて決定しなければならない。明ら
かに、油相の他の構成成分をもつ水素化シリコーンはこ
のエマルジョンが反転する程多くてはならない。同様に
、エマルジョンは、水素化シリコーンを含む油相を、こ
のエマルジョンが有用となる程に充分な量で含有するべ
きである。一般に、安定で有用なエマルジョンを維持す
るには、油相の水相に対する重量比を約1/20から約
4/1までの範囲とするべきであり、約1/10から約
3/1までの範囲が好ましい。
記載するヒドロキシで置換されたシリコーン流体とであ
ってもよく、あるいは後に述べるような有用で必要な添
加剤を含有するのが好ましい。
の一般式の単位を含有する。
d また、残りのシロキサン単位は次式を有−する。
、c+dは2.3または4でよく、nは0.1.2また
は3の値を有し、Rは炭素原子が1〜約12個で置換ま
たは非置換の炭化水素基である。
〜約10,000センチポイズの範囲の粘度を有する流
体であるのが好ましく、ヒドロキシ含量は約0. 1〜
約20重量%である。好ましくは、このヒドロキシで置
換された流体の粘度は約10〜約500センチポイズ、
ヒドロキシ含量は約0.5〜15重量%とするべきであ
る。上記の式中でヒドロキシ基は、業界で知られている
M。
O−(CH) (OH) S t 01/2.2/
2 3 2 (OH) 5iO212の形態をとることができる。
式で表わされる鎖状のシラノールで停止したポリジオル
ガノシロキサンである。
0までである。
されたシリコーン流体は、ガス発生が抑制される程充分
な量で存在しなければならない。
能性を始めとするいくつかの要素に依存する。ガス発生
を抑制するには、ハイドライド官能基の3重量部毎に少
なくとも約1重量部のヒドロキシ官能基を添加するべき
である。好ましくは、このような比の下限の値は、ヒド
ロキシ官能基対ハイドライド官能基を重量で約2/3と
するべきである。
必要な量を大きく越えるべきではない。
エマルジョンの使用中ハイドライド官能基に対して、ビ
ニル基やその他の反応性物質と競合することになる。ま
た、残留するヒドロキシ化合物は硬化した材料の特性を
変化させる。したがって、ヒドロキシ官能基対ハイドラ
イド官能基の最大重量比は約17/1を越えないのが好
ましく、モル基準では約1/1を越えない方が好ましい
。好ましくは、この重量比は約10/1を越えるべきで
はない。
は非置換の炭化水素である。Rによって表わされる基と
しては、アルキル基(たとえば、メチル、エチル、プロ
ピル、イソプロピル、ブチル、オクチルなどの基)、シ
クロアルキル基(たとえば、シクロペンチル、シフ・ロ
ヘキシル、シクロヘプチルなどの基)、アリール基(た
とえば、フェニル、ナフチル、トリル、キシリルなどの
基)、アルアルキル基(たとえば、ベンジル、フェニル
エチル、フェニルプロピルなどの基)、以上の基のハロ
ゲン化された誘導体(たとえば、クロロメチル、トリフ
ルオロメチル、クロロプロピル、クロロフェニル、ジブ
ロモフェニル、テトラクロロフェニル、ジフルオロフェ
ニルなどの基)、アルケニル基(たとえば、ビニル、ア
リル、メタリル、ブテニルなどの基)、ならびにシアノ
アルキル基(たとえば、β−シアノエチル、γ−シアノ
プロピル、β−シアノプロピルなどの基)がある。
なくとも75%がメチル基であるのが好ましい。充分な
Rがたとえばカルボキシ基、スルホニル基を含有してい
たり、あるいは乳化剤で置換されていたりする場合には
、このシリコーンは自己乳化性であろう。
るには、一般に乳化剤が必要である。いろいろな乳化剤
の用途と有効性および水中シリコーンエマルジョンに最
も有用な乳化剤に関して、エマルジョン業界の当業者は
すぐに理解できる。
ス、ローションおよび液体がある。表面現象の科学は正
確なものではなく、したがって安定な乳化剤は正確に教
示されることがない。一般に、乳化剤としては、アルキ
ルフェノキシ、ポリオキシアルキレングリコール、ポリ
オキシアルキレンソルビタンモノオレエートおよびソル
ビタンステアレートなどのような非イオン性乳化剤、ポ
リエトキシル化された第四級のアンモニウム塩およびポ
リエトキシル化された第四級アンモニウムクロライドな
どのようなカチオン性乳化剤、ならびにアルキルアリー
ルポリエーテルスルホネートのナトリウム塩などのよう
なアニオン性乳化剤などがある。このリストは、現状で
シリコーン用として使用されている乳化剤をもれなく挙
げたものではない。
囲の比で油相に添加する。乳化剤の好ましい量は特定の
組成によって異なる。
と混合することができる。シリコーン希釈剤の効果は、
使用に際しての物質移動を助けること、多少の変動に対
するエマルジョンの混合争調製の感受性を低くすること
、または通常安定化するのが困難である水素化シリコー
ンのエマルジョンを安定化することであろう。
コーンのミセルが界面で反応し始めるということが当業
者にはよく分かるであろう。一般にはどちらのミセルも
粘度が充分に低く、容易に混合するのに充分な混和性を
有しているので、物質移動は問題とならない。しかし、
これらの性質をもたないシリコーンのミセルは充分に混
合しないと適切に硬化しない。水素化シリコーンを、こ
れが反応するシリコーン化合物のかなりの部分とあらか
じめ混合しておくと、混合の必要量を軽減することがで
きたり、あるいは混合を省略することができる。白金触
媒がない状態では、ビニル官能性シリコーンは水素化シ
リコーンに対して不活性である。したがって、水素化シ
リコーンが付加反応を経る場合、水素化シリコーンと共
に希釈剤としてビニル官能性シリコーンを使用すると有
利であろう。もちろん、この希釈剤は、低粘度で鎖状と
環状のシリコーン流体を始めとして物質移動を補助する
物質のいずれであることもできる。
釈剤を添加する主要な理由というわけではない。水素化
シリコーンの水中エマルジョンは、たとえばビニル基、
アミン基、メルカプタン基などを有するシリコーンのエ
マルジョンよりも安定化するのが難しい。したがって、
水素化シリコーンと混和性であってしかもエマルジョン
として容易に安定化されるシリコーン希釈剤が使用され
る。
ジョンの混合が、使用する量の変動によってあまり影響
を受けないようにすることができる。たとえば、ビニル
シリコーンを架橋するのに必要な水素化シリコーンの量
はごく少量である。
中に混合すると、水素化シリコーンの添加量が少な過ぎ
たり多過ぎたりすることになり易い。
合する際に1/1または1/2の比を使用することがで
き、その結果この組成物の混和誤差に対する感受性を低
下させることができる。
止したポリシロキサン(鏡上にビニルをもっていてもよ
い)である。
2に こで、Rは炭素原子1〜12個の置換または非置換の炭
化水素基であり、eは1か2であり、fは0.005〜
1であり、e+fは0.8〜3である。また、このポリ
シロキサンの粘度は25℃で10〜10,000.00
0センチポイズである。このビニルで連鎖が停止したポ
リシロキサンは鎖状が好ましい。
にこの希釈剤の目的に応じて変えなければならない。一
般に、水素化シリコーンおよびヒドロキシで置換された
シリコーン流体の部に対し、1/100〜約100/1
重量部の希釈剤を使用すべきである。好ましくは、この
比は約1150から50/1までで変化するべきである
。
ット、湿胎剤、顔料、禁止剤などを業界で認められてい
る量で含有することができる。バイオスタットは水エマ
ルジョンでは特に望ましい。
セルサイズにまで磨砕することによってブレンドされる
。このエマルジョンを形成するのに必要または望ましい
各種の機械と技術は当業者には公知である。たとえば、
最初にシリコーン成分を少量の水とブレンドし、その後
残りの成分中に乳化してもよい。ミセルサイズは小さい
方が物質移動の助けになるので、磨砕は実用的な最小直
径が得られるまで続けるべきである。一般に、平均的な
油ミセルの直径は約0.1〜10ミクロンの範囲である
。好ましいミセル直径の範囲は約0゜5〜約3ミクロン
である。
リコーンおよび白金触媒のエマルジョンとブレンドして
硬化可能な組成物を形成することができる。このビニル
シリコーンエマルジョンは、水の連続な相と、油相中に
ビニル官能性シリコーンおよび有効量すなわち油相の約
1〜300ppmの白金触媒を有していなければならな
い。このビニル官能性シリコーンエマルジョンの油相と
水相との割合は、水素化シリコーンエマルジョンに関し
て上記した範囲内の割合とすることができる。
量で115〜5/1のハイドライド基があるべきである
。
砕する必要があろうが、ミセルサイズが充分に小さく、
シかも水素化シリコーンが充分に混和性であるかまたは
適当に希釈されていれば、磨砕は不要である。もちろん
、これらのエマルジョンを混合するとすぐに付加反応が
進行すること、および適当なオーブンタイムとするため
にマレエートやアセチレン系禁止剤などのような禁止剤
が必要になるであろうということが認められている。
げる。これらの実施例は、本明細書中に開示した本発明
の範囲を限定したり定義したりする目的で挙げるもので
はない。部とあるのはすべて重量による。
サン成分を35℃の水中で乳化剤の10%ポリビニルア
ルコールと混合する。これに、逆転を防止するのに充分
なくらい遅い割合で蒸溜水の約1/3を添加し、35℃
で攪拌を30分間続ける。別のタンクで残りの水、湿潤
剤およびバイオスタットを混合して第二の混合物を形成
する。
ルジョンを生成する。この逆転したブリミックスを第二
の混合物に添加して試験乳液を作成する。
簡単なマノメーターを付ける。フラスコを一定温度で2
4時間放置してフラスコ内の圧力を測定する。次いで、
この組成物を貯蔵容器に入れ、さらに1週間後この容器
を開けて圧力の増加をチエツクした。
ルシロキサン、8.6%OH。
ルシロキサン、5.8%OH。
ルシロキサン、4.0%OH0水素−シロキサン−ポリ
ジメチルメチル水素シロキサン、25℃で30〜75c
ps。
チルエチルビニルシロキサン、25℃で400〜500
cps、 2%−〇H−CH2゜ 乳化剤−水中10%ポリビニルアルコール。
プロピルエステルとの50150ブレンド。
Claims (24)
- (1)水が連続相であるエマルジョンであって、(a)
式 R_aH_bSiO_(_4_−_a_−_b_)_/
_2(式中、aは0、1または2でよく、bは1または
2でよく、a+bは1、2または3でよく、Rは炭素原
子1〜12個の置換または非置換の炭化水素基である)
の単位を含有する水素化シリコーン、および (b)式 R_c(OH)_dSiO_(_4_−_c_−_d_
)_/_2(式中、cは1、2または3であり、dは1
または2であり、c+dは2、3または4でよく、Rは
炭素原子1〜12個の置換または非置換の炭化水素基で
ある)の単位を含有する、ヒドロキシで置換されたシリ
コーン流体 からなる不連続な油相を有する前記エマルジョン。 - (2)前記水相のpHが実質的に中性である請求項1記
載のエマルジョン。 - (3)前記水素化シリコーンが約0.001〜約2.0
重量%の水素を含有する請求項1記載のエマルジョン。 - (4)油相対水相の重量比が約1/20から約4/1ま
での範囲である請求項1記載のエマルジョン。 - (5)油相対水相の重量比が約1/10から約3/1ま
での範囲である請求項1記載のエマルジョン。 - (6)前記油相が本質的に水素化シリコーンとヒドロキ
シで置換されたシリコーン流体とで構成される請求項1
記載のエマルジョン。 - (7)前記ヒドロキシで置換されたシリコーン流体の粘
度が25℃で約5〜約10,000センチポイズの範囲
である請求項1記載のエマルジョン。 - (8)前記ヒドロキシで置換されたシリコーン流体の粘
度が、25℃で約10〜約500センチポイズの範囲で
ある請求項1記載のエマルジョン。 - (9)前記ヒドロキシで置換されたシリコーン流体のヒ
ドロキシ含量が約0.1〜約20重量%である請求項1
記載のエマルジョン。 - (10)前記ヒドロキシで置換されたシリコーン流体の
ヒドロキシ含量が約0.5〜約15重量%の範囲である
請求項1記載のエマルジョン。 - (11)前記ヒドロキシで置換されたシリコーン流体が
、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Rは炭素原子1〜12個の置換または非置換の
炭化水素基であり、yは1〜約200である)の、シラ
ノールで末端が停止したポリジオルガノシロキサンであ
る請求項1記載のエマルジョン。 - (12)ヒドロキシ官能基対ハイドライド官能基の重量
比が約1/3から約17/1までの範囲である請求項1
記載のエマルジョン。 - (13)ヒドロキシ官能基対ハイドライド官能基の重量
比が約2/3から約10/1までの範囲である請求項1
記載のエマルジョン。 - (14)さらに、 (c)充分量の、前記エマルジョンを安定化するのに有
効な乳化剤 も含んでいる請求項1記載のエマルジョン。 - (15)乳化剤が、非イオン性、アニオン性およびカチ
オン性の乳化剤より成る群の中から選択される請求項1
4記載のエマルジョン。 - (16)前記乳化剤の前記油相に対する存在比が約1/
100から約1/5までの範囲である請求項1記載のエ
マルジョン。 - (17)さらに、 (d)シリコーン希釈剤(ただし、この希釈剤の、水素
化シリコーンおよびヒドロキシで置換されたシリコーン
流体に対する比は約1/100から100/1までの範
囲である) も含んでいる請求項1記載のエマルジョン。 - (18)前記希釈剤がビニル官能性シリコーンである請
求項17記載のエマルジョン。 - (19)前記希釈剤が、実験式 R_e(CH_2=CH−)_fSiO_(_4_−_
e_−_f_)_/_2(式中、Rは炭素原子1〜12
個の置換または非置換の炭化水素基であり、eは1〜2
であり、fは0.005〜1であり、e+fは0.8〜
3である)を有する、ビニルで連鎖が停止したポリシロ
キサンであり、前記ビニルで連鎖が停止したポリシロキ
サンの粘度が25℃で10〜10,000,000セン
チポイズである請求項17記載のエマルジョン。 - (20)前記ビニルで連鎖が停止したポリシロキサンが
鎖状である請求項19記載のエマルジョン。 - (21)ミセルの直径が約0.1〜10ミクロンの範囲
である請求項1記載のエマルジョン。 - (22)水が連続相であるエマルジョンであって、 (a)式 R_aH_bSiO_(_4_−_a_−_b_)_/
_2(式中、aは0、1または2でよく、bは1または
2でよく、a+bは1、2または3でよく、Rは炭素原
子1〜12個の置換または非置換の炭化水素基である)
の単位を含有する水素化シリコーン、 (b)式 R_c(OH)_dSiO_(_4_−_c_−_d_
)_/_2(式中、cは1、2または3であり、dは1
または2であり、c+dは2、3または4でよく、Rは
炭素原子1〜12個の置換または非置換の炭化水素基で
ある)の単位を含有する、ヒドロキシで置換されたシリ
コーン、 (c)充分量の、前記エマルジョンを安定化するのに有
効な乳化剤、および、 (d)シリコーン希釈剤(ただし、この希釈剤の、水素
化シリコーンおよびヒドロキシで置換されたシリコーン
流体に対する比は約1/100から100/1までの範
囲である) から本質的に構成される不連続な油相を有する前記エマ
ルジョン。 - (23)二液型の硬化可能なシリコーン組成物であって
、 一方が、連続な水相と、 (i)ビニルを含有するシリコーン、および(ii)当
該油相を基準にして約1〜300ppmの白金触媒を含
む不連続な油相とからなっており、他方が、連続な水相
と、 (a)式 R_aH_bSiO_(_4_−_a_−_b_)_/
_2(式中、aは0、1または2でよく、bは1または
2でよく、a+bは1、2または3でよく、Rは炭素原
子1〜12個の置換または非置換の炭化水素基である)
の単位を含有する水素化シリコーン、および (b)式 R_c(OH)_sSiO_(_4_−_c_−_d_
)_/_2(式中、cは1、2または3であり、dは1
または2であり、c+dは2、3または4でよく、Rは
炭素原子1〜12個の置換または非置換の炭化水素基で
ある)の単位を含有する、ヒドロキシで置換されたシリ
コーンを含む不連続な油相とからなっている、前記硬化
性シリコーン組成物。 - (24)2種のエマルジョンの混合物であって、一方の
エマルジョンが、連続な水相と、 (i)ビニルを含有するシリコーン、および(ii)当
該油相を基準にして約1〜300ppmの白金触媒を含
む不連続な油相とからなっており、他方のエマルジョン
が、連続な水相と、 (a)式 R_aH_bSiO_(_4_−_a_−_b_)_/
_2(式中、aは0、1または2でよく、bは1または
2でよく、a+bは1、2または3でよく、Rは炭素原
子1〜12個の置換または非置換の炭化水素基である)
の単位を含有する水素化シリコーン、および (b)式 R_c(OH)_dSiO_(_4_−_c_−_d_
)_/_2(式中、cは1、2または3であり、dは1
または2であり、c+dは2、3または4でよく、Rは
炭素原子1〜12個の置換または非置換の炭化水素基で
ある)の単位を含有する、ヒドロキシで置換されたシリ
コーンを含む不連続な油相とからなっている、前記エマ
ルジョン混合物。
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