JPH02503204A - 水性、微分散性ないし光学的に透明な、熱的に及び機械的に安定なシリコンエマルジョン、その製造方法及びその使用方法 - Google Patents

水性、微分散性ないし光学的に透明な、熱的に及び機械的に安定なシリコンエマルジョン、その製造方法及びその使用方法

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JPH02503204A JP63503319A JP50331988A JPH02503204A JP H02503204 A JPH02503204 A JP H02503204A JP 63503319 A JP63503319 A JP 63503319A JP 50331988 A JP50331988 A JP 50331988A JP H02503204 A JPH02503204 A JP H02503204A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 水性、微分散性ないし光学的に透明な、熱的に及び機械的に安定なシリコンエマ ルジョン、その製造及びその使用 本発明は水性、微分散性又は光学的に透明な、熱的に及び機械的に安定なアミノ アルキル置換されたポリシロキサンを基体とするシリコンエマルジョン。
このエマルジョンの製造及びその使用を示す。
シリコンエマルジョンを高圧乳化下に製造することは、長い間知られている ( ドイツ特許第1.060.347号明細書、米国特許第3.320.197号明 細書、米国特許第138.192号明細書から、ポリオルガノシロキサンマイク ロエマルジョンの製造は公知である。その際出発物質、すなわち極性基を有する ポリオルガノシロキサン及び界面活性剤を混合し、水を半透明の油濃縮物の形成 のために加え、その後得られた濃縮物を急速に水中に分散する。マイクロエマル ジョンのこの製造は、著しい困難性を類型同定の点で生じさせ、特にしかも得ら れたエマルジョンは、不十分な熱安定性しか示さない。
今や本発明者は、極めて特定の出発化合物を選択された量割合で高圧均一化せず に熱的に及び機械的に通常の条件下に安定な、水性、微分散性ないし光学的に透 明なシリコンエマルジョンを生じ、そのエマルジョンはその上驚くべきことに簡 単な手段及び方法でシリコン、乳化剤及び水の攪拌、酸の加熱及び添加によって 製造することができることを見い出した。
本発明はしたがって請求の範囲1りいし5中に水性、?11分散性ないし光学的 に透明な、熱的に安定なシリコンエマルジョンを記載する。このシリコンエマル ジョンの製造方法は請求の範囲6ないし10で及びその使用は請求の範囲11で 保護される。
化合物a)として水に澄明ないし透明に溶ける (以下に“水溶性”と表示する 。)、特に窒素不含乳化剤を使用する。この乳化剤は公知であり、当業者は正し い化合物を選択するのに手間を要しない0例として□すべては挙げられないが□ 次ぎの乳化剤が挙げられる;  ゛ 脂肪アルコールのエチレンオキシド付加物、特にC−原子数8ないし16の第− 及び(又は)第二9wA状ないし分校状アルコール及びエトキシル化されたC& −111−アルキルフェノールのエチレンオキシド付加物、この際エチレンオキ シド単位の数を水溶性を生じる様に選択しなければならない、使用される化合物 は、 2.6.8− トリメチル−4−ノニルオキシヘキサポリエチレンオキシ エタノール、平均8工チレンオキシド単位を有するイソトリデシルエトキシラー ト。
平均12モルエチレンオキシドでエトキシル化された第ニドデシルエルコール又 はn−デシルアルコール及び平均10工チレンオキシド単位を有するノニルフェ ノールポリグリコールエーテルである。しかし乳化剤としてその他にその水溶性 が保証されしだいシリコン界面活性剤も良好に適し、たとえばそれはポリシロキ サンのエト−及び(又は)プロポキシル化によって生じる。その際アルコキシル 化は側鎖で又は末端で行うことができ、鎖長に於て −(Si(CHs)io )。一単位の数に依存する。したがってたとえばn・ 1ないし5を有するポリシロキサンの場合、平均6ないし8工チレンオキシド単 位を分子中に存在させ、たとえば次のシリコン界面活性剤である; 化合物b)は、少なくとも0.1.特に少なくとも0.3のアミン数を有するア ミノアルキル置換されたポリシロキサンであり、この際極めて特に好ましいのは 0.3ないし1.0のアミン数を有するポリシロキサンの消費を物質1gに対す る−(−秤量)で示す、化合物b)はその際少なくとも部分的に化合物C)との 塩の形でも存在することができる。
アミノアルキル基の位置は、末端及び側鎖であることができる。アミノアルキル 基は、一般に式−RNHRIを有し、その際RはC−原子数2ないし8.特に3 又は4の2価の炭化水素残基 11−水素原子。
C−原子数1ないし4のアルキル基又は残基−CI’1ICll宜Ni1.であ る。
アミノ官能基は次の構造を有するのが好ましい;−CH茸C1ICB冨−NH− C1l富−CHI−NH冨又は−CO意−CO(CHs)CHg−NH−CHz −Cut−NH意。
必らず存在するアミノアルキル基と共に使用可能なポリシロキサンの構造に関し て特別の制限はない。
したがって直鎖−及び(又は)分枝状、アミノアルキル基で置換されたポリシロ キサン、特にジメチルポリシロキサンを使用することができ、これは末端Oト基 又は側鎖炭化水素−又は置換された炭化水素残基、特にビニル−及び/又はフェ ニル基を含有する。この説明から2反応割合の選択によって必要とされる最小ア ミン数が保証される間に、アミノアルキル置換されたポリシロキサンの別の変化 によっても容易に使用可能な化合物b)が得られることが直ちに認められる。使 用可能なアミノ官能性ポリシロキサンは一般に公知であり、したがってもはや更 に説明を必要としない。
化合物C)も当業者に熟知されている。酸の例として次亜リン酸、硝−及び塩酸 、特にしかも低分子の。
有機酸、たとえば乳−、グリコール−、プロピオン−。
ギー及び経済的理由から特に酢酸が挙げられる。
化合物d)は普通の水道水である。しかし蒸留された又は脱塩された水を用いて 処理することもできる。
この際ここで化合物b)がより一層高濃度である場合最終エマルジョンの連続的 製造に移行させるのが有利である。というのはそれによって僅かに微分散された エマルジョンが生じるからである。
本発明によるシリコンエマルジョンに於て使用すれる化合物ばかりでなく、特に 個々の化合物相互の量割合も重要である。したがって本発明による。熱的にかつ 機械的に安定なシリコンエマルジョンはエマルジョン全体に対して3ないし25 重量%化合物a)。
0.1ないし84重量%化合物b)、3重量%まで化合物C)及び少な(とも5 重量%まで水を含有することが絶対に必要である。というのはこの量割合を維持 する場合しか自発乳化下で所望のシリコンエマルジョンは生じないからである。
特に確実な処理は、シリコンエマルジョンが化合物a) 8ないし12重量%、 化合物c) 1重量%まで及び化合物d) 5ないし70重量%を含有し、この 際化合物d)が通常の場合慣用の水道水である場合に保証される。化合物a)、  b)及びd)から成る合計は、当然のことながら100重量%である。
しかし所望されるシリコンエマルジョンにあてはめるために、付加的に乳化剤と シリコンの割合(シリコンの概念はこの場合化合物b)及び化合物b)及びe) から成る合計を意味する。)は少なくとも1.2対10であることに必ず留意し なければならない。
水中油型−エマルジョンの製造を行う場合、化合物b)の量は最大70重量%、 特に5ないし70重量%に限定されねばならない。
本発明による光学的に透明なシリコンエマルジョン(・マイクロエマルジョン) が極めて特に好ましい。
このエマルジョンは70重量%まで、特に18重量%まで、特に好ましくは12 ないし18重量%の化合物b)を含有する。この光学的に透明なシリコンエマル ジョン中での酸量は、特に厳密なものである。化合物b)の通常約15ないし4 0%エマルジョン(化合物C)を用いてこの様なエマルジョンはもはや得られな い、)は、純粋な100%酸0.6重量%まで、特に0.25ないし0.6重量 %を含有し、より一層濃縮されたシリコンエマルジョンの場合その量は僅かに増 加することができる (約1重量%まで)。
70重量%までの化合物b)を他のアミノ基不含ポリシラン(化合物e)で置き 換えた場合、極めて微分散性シリコンエマルジョンも驚くべきことに存在する。
化合物e)としてその際多かれ少なかれ別の官能基を有するすべてのポリシロキ サンが挙げられる。たとえば次のものである: ビニルー、アクリラート−及びフェノキシ−アルキル官能基を有するα、ω−ジ ェポキシー9α、ω−ジアルコキシジメチルポリシロキサン、ジメトキシポリシ ロキサン、しかもまたα、ω−シカルビノールー及びアミド官能性オルガノポリ シロキサン、このシリコンエマルジョンは、化合物b)単独のエマルジョンに比 してより一層少量で熱的に安定である(約70℃まで)。
シリコンエマルジョンの製造のために、 化合物a)。
b)及びd)を予め存在させ、攪拌下に少なくとも50℃に加熱する。しかし化 合物a)及びd)のみを予め存在させ、加熱し9次いで初めて化合物d)を攪拌 下に加えることもできる。この際原則的に好ましくは化合物b)を塩不含の形で 使用し、 70重量%までを化合物e)に置き換えることができる。温度は上限 が圧力上昇によってのみ決まり、好ましくは120℃まで高くならない様に加熱 する。この際その時当然密閉された系中で実施しなければならない、60〜95 ℃の温度範囲が特に有効である。というのはこの範囲内で全製造が十分に急速に 進行し、加圧せずに処理することができる。一様の分散は比較的短い時間しかか からず、一般に1〜10.大抵1〜5分で全く十分である。単一の混合物が生じ るやいなや、化合物C)を処理温度で混入攪拌し、それによって即時に均一相が 生じる。すなわち所望されたシリコンエマルジョンは自発乳化下に生じる。化合 物C)の添加によって3.0ないし7.0.特に5.0ないし7.0のpH−値 を調整する。これに必要な量は、化合物b)の同時の塩形成を考慮して0.05 ないし3.05.特に0.1ないし1.1゜特に好ましくは純粋なマイクロエマ ルジョンを得るために、0.3ないし0.7重量部の化合物c) (100%酸 に対して)である、化合物a)、 b)及びd)の量は、最終シリコンエマルジ ョンの量に対応して3ないし25゜特に8ないし12重量部化合物a)、 0. 1ないし84.特に5ないし70.特に好ましくは12ないし18重量部化合物 b)及び5ないし96.85.特に5ないし70.特に21.1ないし91.8 . 特に好ましくは57ないし79.9重量部化合物d)であり、この際化合物 a)、 b)及びd)から成る合計及びpH−調整に使用される化合物C)の量 は。
100重量部である。
しかし化合物C)の全量を最初から予め存在させる。
すなわち化合物b)を塩の形でエマルジョンの製造に通用することもできる。こ の処理法は同様に容易に可能であるが、この場合部められた温度での自発乳化を 得るためにより一層長い時間が必要である。
安定性の理由から、製造の後に場合によりまだ酸を添加することを留意しなけれ ばならない、というするためである、安定性の理由から、市販の殺生物剤の添加 も全く有利でありうる。双方の場合、その添加は40℃以下で行わねばならない 。
従来技術によれば9選択された化合物を選ばれた量割合で使用して、記載した処 理条件下に自発乳化下で微分散ないし光学的に透明なシリコンエマルジョンが得 られることは予期できなかったことである。
この場合特に驚くべきことは簡単な方法で高濃度の清澄なシリコンエマルジョン を製造することもできることである。このエマルジョンは優れた透明度を有し、 微分散性シリコンエマルジョンと同様に熱的に安定である。その際透明度を簡単 にランゲー混濁フォトメーターLTP5で測定することができる。この際ホルマ ジンスタンダードによる混濁単位(TE/F)でエマルジョン品質について証明 することができる(水に対する値約0.25) 、 Lかしその場合本発明によ るエマルジョンが光学的に透明である限りこれは極めて大きい熱安定性を有し、 従来技術によれば従来まだ満足に得られない性質を有するという事実は重要であ りかつ決定的である。しかし微分散性エマルジョンが生じる場合でも、これはま だ極めて良好に熱に安定である (少なくとも70℃まで)、更にまた本発明に より製造されたエマルジョンは高い機械安定性、特に振動及び剪断に対して高い 安定性を有する。
本発明によるシリコンエマルジョン(加工技術の理由からこれを大抵15ないし 40重量%シリコンに調整する)を常法に従ってそのまま繊維材料仕上げに使用 することができ、すなわち特に吸尽−及びパジング法に従う、その際しかしこれ を他の公知の繊維材料助剤と□熱い状態で製造の範囲内でも□組合せることも容 易に可能である。この際本発明による剤によって特に手ざわりが良好に影響を受 ける。
これを用いて常法で処理された繊維材料は、すなわち特に表面なめらかな、さら さらした柔軟な手ざわりの点で優れている。
この様な添加物として市販の帯電防止剤、光沢仕上げ剤1合成樹脂、疎油化−及 び疎水化剤及びこれに属する触媒が挙げられる。
次に本発明を下記の例によって詳細に説明する。
但しその場合部−重量部及び%−記載−重量%を意味する。
jLlL」Δ上」− 下記化合物a)、 b)及びd)を記載する様に相互に混合し、80℃に加熱し 、この温度で2ないし3分以内攪拌して均一に分散する0次いで下記温度で記載 した量の酢酸を加え、すぐに自発乳化を行う、すなわち混合物は直ちに透明にな る0次いで室温に冷却する。混濁の測定のために順次得られたマイクロエマルジ ョンをランゲー混濁フォトメーターでそのまま測定する。
記載される量は重量部である。
水(化合物d)  ?4.6  74.6  74.6  74.6化合物a1 )1010 化合物a2)   10 化合物a3)       10 化合物bl)   15 化合物b2)       15 化合物b3)15 化合物b4)               15氷酢#     0.4   0.4  0.4  0.4pl’l−値    5.5  5.5  5.5   5.5TE/F、     6   6   8   50(混濁単位− ホルマリン) 外観     清澄  清澄  清澄 極めて弱い帯青色 熱安定性    +   +++ (2時間95℃で 、  ) 十 −熱安定 十 −熱不安定 al)−平均7工チレンオキシド単位を有するC++−+s S−アルコールエ トキシラード。
a 2)−2,6,8−)リメチル−4−ノニルオキシポリエチレンオキシエタ ノール(ユニオンカーバイトヨーロッパSAのテルギトール(’:D TERG ITOL)TMN−6)。
a3)−平均3工チレンオキシド単位を有するイソトリデシルエトキシラート。
bl)−線状、トリメチルシリレン遮断された。
−(CL) s−NH−Cut−CHt−NHg−側鎖を有するジメチルポリシ ロキサン(20℃での粘度約100〇−Pa、s:アミン数0.62) b2)−線状、0ト末端遮断された。
−(CB、) 5−NH−CHz−Cat−NHt−側鎖を有するジメチルポリ シロキサン(20℃での粘度約1900−Pa、sHアミン数0.58) b3)= R冨−(CIり 5−Nu−Cut−CHt−Nug  及びb4)−分枝鎖状 、0ト末端遮断された。
−(Ctlt) s−NH−Cl1g−CHz−NHg−側御及び−末端鎖を有 するジメチルポリシロキサン(20℃での粘度約1050s+Pa、s ; ア ミン数0.3) 。
て処理する場合、帯青色エマルジョンが得られる(TE/F13Q) 。
■」 例1を、乳化剤を論する箇所で挙げられたシリコン界面活性剤の同量の使用下に くり返した場合、淡い帯青色の、熱に極めて安定なマイクロエマルジョンが得ら れ、これはずれ応力に対して敏感でない。
■」 例1中に記載した化合物a2)8部を70℃に加熱下撹拌しなからアミノ官能性 ポリシロキサン16部(線状、 OH−末端遮断された。 −(CIlt)s− NH−CRt−CHt−NHg−側鎖を有するジメチルポリシロキサン;20℃ での粘度約5000ないし6000mPa、s ; アミン数0.12)及び水 74部と共に均一混合攪拌する0次いで記載の温度で乳酸1部を加え、澄明下に 自発的にマイクロエマルジョンが生じる。冷却後、透明な、熱的に極めて安定な エマルジョンが得られ、これは繊維材料の柔軟化に極めて良好に適する。
■ユ 例2をノニルフェノールポリグリコールエーテル20部(ノニルフェノールモル あたり9工チレンオキシド単位を有する)及び水64部の使用下にくり返す。
同様に清澄なマイクロエマルジョンが得られ、これは寒冷−及び優れた熱安定で あり、2時間の振動の後も変化を示さない。
一旦」。
例1を化合物b1)に最初から氷酢酸0.05部を加え。
そこに記載されている様に処理する。残りの氷酢酸の添加し、短時間後攪拌した 後間−の良好なエマルジョンが得られる。
■」 例1を95℃で(攪拌時間5〜6分)次のアミノアルキル置換されたポリシロキ サンの25部及び対応して減少された水量を用いてくり返す;著しく分枝され、 トリメチレンド遮断されたジメチルポリシロキサン(アミン数的0.6 、20 ℃での粘度約1200s+Pa、s)。
■周基と旦旦 下記化合物a)、 b)、 d)及びe)を記載した方法で混合し、70〜80 ℃に加熱し、この温度で数分以内(化合物b)及びe)の粘土に応じて2〜6分 )攪拌することによって均一に分散する0次いで化合物C)の添加によって自発 的に最終エマルジョンを製造する。その後室温に冷却する。
例、     10  11  12   13   14水 化合物d)  4B、4 9  64.6  34.8  52.7化合物al )  −1010 化合物a2)  −1010 化合物a4)  10 化合物bl)40     15   25   12化合物b5)  −80 氷酢酸         0.4  0.2  0.3濃塩酸   1.6− グリコール酸− 57%(・化合物c)   1 化合物el)  −25 化合物e2)  −30 化合物e3)  −10 pト値    6.6 6.7 6.5  6.8  6.6外観    清澄  清澄 微分散 微分散 微分散熱安定性   +  ++++ (60℃で2時間) a4)−平均6工チレンオキシド単位を有するn−ドデシルエトキシラート b5)−約750■Pa、sの20℃での粘度及び約0.6のアミン数を有する 例6中に記載されたポリシロキサンと同一 20℃での粘度約40mPa、s ;  ヨード数的66を有するe2)と同じ 構造 20℃での粘度約50mPa、s ; エポキシ数的0.2脱塩された水            72.91部乳化剤(例2.化合物a3参照)    6.6 6部、アミン官能性ポリシロキサン (分枝状、 OH−末端遮断された ジメチルポリシロキサン;約20℃での粘度約1050+Pa、s ;アミン数 0.30)  20.00部及び60%酢#            0.43  部を約80℃に攪拌上加熱する。約30分後、この温度で徐々に放冷しながら マイクロエマルシランが生じる。
次いで冷間攪拌する。熱に安定なシリコンエマルジョンを生じる。
一便」口1− a)パジング法 木綿ニットウェア(200g/s”)を1例1に従って製造されたエマルジョン 30g/ Aを含有する染液(染液−pH−値5.5)でバジングし、約90% 染液吸収率に圧搾し、110℃で10分間乾燥する。極めて表面なめらかな、特 に柔らやで、さらさらした手ざわりを生じ。
この場合ウェアは付加的に高いレジリエンス及び防しわ性質の著しい増加の点で 優れている。
b)吸尽法 例1中に記載したマイクロエマルジョンを同一木綿ニットウェアの仕上げのため に、これを処理染液(染液割合1 ; 20)中に浸漬し、20分20℃で滞留 させ。
次いで上述の様に乾燥する。この方法で染液の約85%吸尽によって4重量%作 用物室をウェア上に付与する。対応する仕上げ効果が得られる。
l見i」 例12によるエマルジョンをその効果の仕上げのために下記仕上げ剤夫々10な いし30gを加えることができる; (1)メタノールでエーテル化されたジメチロールジヒドロキシエチレン尿素の 約70%水性溶液。
°(2)約42%非イオン性ポリビニルアセタート分散液又は (3) 約52%非イオン性水素メチロールポリシラン分散液。
この組合せ化合物を用いて通常の繊維材料、たとえばまた木綿ボブリン、木綿/ 合成混合繊物又は再生セルロースに公知方法で卓越した全性質を付与することが できる。
補正書の翻訳文提出書 (特許法゛第184条の8) 平成1年9月4日

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.エマルジョン全体に対して a)水に,澄明ないし透明に溶ける乳化剤3ないし25,特に8ないし12重量 %, b)少なくとも0.1,特に少なくとも0.3のアミン数を有するアミノアルキ ル置換されたポリシロキサン少なくとも1個0.1ないし84重量%,これは場 合により少なくとも一部塩の形で存在する, c)3まで,特に1まで,極めて特に0.6重量%までの酸,特に低分子の,有 機酸, d)少なくとも5重量%水,この際a),b),c)及びdから成る合計100 重量%になり,乳化剤/シリコン割合は少なくとも1.2;10である,を含有 する水性,微分酸性ないし光学的に透明な,熱的及び機械的に安定なシリコンエ マルジョン。
  2. 2.これは化合物b)を5ないし70,特に12ないし18重量%の量で含有す ることを特徴とする,請求の範囲1によるシリコンエマルジョン。
  3. 3.これは化合物b)として少なくとも0.1,特に0.3ないし1.0のアミ ン数を有する直鎖,及び/又は分枝鎖状,アミノアルキル置換されたポリシロキ サンを含有し,この際NH2−基がα,ω−又は側部位にあることを特徴とする ,請求の範囲1及び2によるシリコンエマルジョン。
  4. 4.これは化合物a)として第一及び/又は第二,線状又は分枝状C8ないしC 16−アルキルポリグリコールエーテル及び/又はC6ないしC12−アルキル フエノールエトキシラートを含有することを特徴とする,請求の範囲1ないし3 によるシリコンエマルジョン。
  5. 5.化合物b)の70重量%までがアミノ基不含ポリシロキサン(化合物c)で 置き換えられていることを特徴とする請求の範囲2ないし4によるシリコンエマ ルジョン。
  6. 6.3ないし25,特に8ないし12重量部化合物a),0.1ないし84重量 部化合物b)及び5ないし96,85重量部水(化合物d)から成る混合物を少 なくとも50℃に加熱下均質点まで撹拌し、次いで0.05ないし3.05,特 に0.10ないし1.1,特に好ましくは0.3ないし0.7重量部化合物c) (100%酸に対して)で3.0ないし7.0のpH−値を調整し,混合物全体 を均一相が形成するまで少なくとも50℃で撹拌し、場合により冷却し,その際 化合物a),b)及びd)の量の合計及びpH−調整に使用される化合物c)の 量は100重量部に成る,但し乳化剤とシリコンの割合は少なくとも1.2対1 0であることを特徴とする,請求の範囲1ないし5によるシリコンエマルジョン の製造方法。
  7. 7.化合物a)の他に5ないし70,特に12ないし18重量部化合物b),こ の際化合物b)の70重量%までがアミノ基不含ポリシロキサンe)で置き換え るれていてよい及び21.1ないし91.8,特に57ないし79.9重量部水 (化合物d)を含有する混合物を使用することを特徴とする,請求の範囲6によ る方法。
  8. 8.製造に於ける温度は50と120℃の間であり,処理を場合により僅かな加 圧下で実施することを特徴とする,請求の範囲6及び7による方法。
  9. 9.製造に於ける温度は60と95℃の間であることを特徴とする,請求の範囲 6ないし8による方法。
  10. 10.化合物c)を用いて5.0ないし7.0のpH−値を調整することを特徴 とする,請求の範囲6ないし9による方法。
  11. 11.請求の範囲1ないし5によるシリコンエマルジョンをそのまま又は他の公 知の繊維材料の添加後常法で繊維材料仕上げに使用。
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