JPH0686575B2 - 水中油型オルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法 - Google Patents

水中油型オルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法

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JPH0686575B2
JPH0686575B2 JP14126191A JP14126191A JPH0686575B2 JP H0686575 B2 JPH0686575 B2 JP H0686575B2 JP 14126191 A JP14126191 A JP 14126191A JP 14126191 A JP14126191 A JP 14126191A JP H0686575 B2 JPH0686575 B2 JP H0686575B2
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organopolysiloxane
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芳人 大沢
博司 大橋
義夫 岡村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は水中油型オルガノポリシ
ロキサンエマルジョンの製造方法に関し、特には平均粒
径が小さく安定性に優れた水中油型オルガノポリシロキ
サンエマルジョンを容易に得ることのできる組成、製造
方法に関するものである。本発明により製造されたエマ
ルジョンの中には繊維処理剤に好適なものが含まれる。
【0002】
【従来の技術】これまで、オルガノポリシロキサンエマ
ルジョンの安定性を向上させるため、粒径を小さくする
検討が行われてきた。それは繊維処理分野からの要請に
よるところが大きい。
【0003】繊維処理分野では、各種の天然繊維、合成
繊維からなる繊維製品の特性、例えば平滑性、柔軟性を
向上させ良好な風合いを付与させるために、各種の処理
剤が提案されており、シリコーン系繊維処理剤として
は、ジメチルポリシロキサンを主成分とするもの、アミ
ノ基変性オルガノポリシロキサンを主成分とするものな
どが知られている。これらのシリコーン系繊維処理剤は
乳化剤を用いて乳化し、水中油型のエマルジョンとして
使用するのが一般的である。
【0004】これらのエマルジョン型繊維処理剤で繊維
製品を処理する場合には、処理剤は水で10〜100倍
に希釈されたり、撹拌、循環、絞りなどの機械的な強い
シェアを受けたり、高温にさらされたり、無機物や他の
薬剤と併用されたりするなど、エマルジョンにとって過
酷な条件が加えられることが多い。
【0005】このような条件下でエマルジョンが破壊さ
れ、シリコーン分の分離が起きた場合、シリコーンが繊
維製品の表面に不均一に付着し、その強い撥水性のため
染色が均一に行なわれなかったり、シリコーンの付着し
た部分のみ屈折率の差から濃色に見えたりする(いわゆ
るオイルスポット現象)など、重大なトラブルを生じ
る。
【0006】このためエマルジョンの安定度を高める検
討が行われてきたが、安定度を向上させるひとつの方法
は粒径を小さくすることであり、これまでにいわゆるマ
イクロエマルジョン及びその製造方法が提案されてい
る。
【0007】例えば、オルガノポリシロキサンへの溶解
度の異なる2種類の界面活性剤を用い4段階の工程を経
て清澄なマイクロエマルジョンを得る方法(米国特許第
4,146,499号公報参照)、限定された乳化剤、
有機酸、アミンの組み合わせによる乳化方法(米国特許
第3,975,294号及び米国特許第4,052,3
31号公報参照)が提案されている。しかし、これらの
方法は工程が繁雑であったり、極めて多量の乳化剤を必
要とするのでその分だけシリコーンのもつ優れた特性を
損ね充分な柔軟性が得られなかったりするので、実用的
な方法ではない。
【0008】他の例としては、極性基を含有するオルガ
ノポリシロキサンにこれと不溶性の乳化剤と水を加え、
一度半透明の油濃厚物を生成せしめた後、これを水中に
迅速に分散することで(転相法)、平均粒径0.3μm
以下のエマルジョンを得る方法(特開昭60−1273
27号公報参照)が提案されているが、この方法では各
工程間の時間や温度の管理に細心の注意が必要なため工
程管理が繁雑であり、得られたエマルジョン製品も繊維
処理剤として良好な風合いを付与できるものではなかっ
た。
【0009】さらに他の例としては、3官能性単位を有
するシロキサン原料エマルジョンを乳化重合触媒含有水
溶液中に徐々に滴下する方法(特開昭64−160号公
報参照)、カルボキシル基含有オルガノポリシロキサン
エマルジョンを中和する方法(特開昭63−27087
5号公報参照)も提案されているが、いずれの方法によ
るエマルジョンも満足できる風合いを繊維製品に付与す
ることはできなかった。
【0010】また、アミノ基含有オルガノポリシロキサ
ンのエマルジョンに有機酸を加えて反応させる方法(特
開平2−284959号)により得られたエマルジョン
は比較的良好な風合いを与えるが、反応工程を必要とす
るために製造プロセスの簡便性に欠けるものであった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】前記のような状況に鑑
み、本発明は、優れた柔軟性などの風合い向上効果と優
れた安定性とを合せ持つ繊維処理用のエマルジョンを含
め、粒径が小さく安定性のよいオルガノポリシロキサン
系エマルジョン製品を簡便な手段により容易に製造する
ための組成、製造方法を提供しようとしてなされたもの
である。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を解
決したものであり、これは、 イ)一般式 Qa1 b2 cSiO(4-a-b-c)/2 [式中Q
は−R3 −O(Cx2xO)y A(Aは水素原子、アシ
ル基又は1価の炭化水素基、R3 は2価の炭化水素基、
xは2〜4の整数、yは3〜100の整数である。)で
表わされ、R1 は、炭素数1〜20の非置換またはハロ
ゲン置換1価炭化水素基又は炭素数1〜20のアルコキ
シ基であり、R2 は、アミノ基含有炭化水素基、アミノ
基のHをアルキル基、アミノアルキル基で置換したアミ
ノ基含有炭化水素基、アミノ基をエポキシ化合物、有機
酸あるいは無機酸と反応させたアミノ基含有炭化水素
基、エポキシ基含有非置換またはヘテロ原子置換炭化水
素基、エポキシ基をアミンと反応させた非置換またはヘ
テロ原子置換炭化水素基であり、0.001≦a≦0.
2、1.6≦b≦2.0、0.001≦c≦0.2、
1.8≦a+b+c≦2.1である。]で示されるオル
ガノポリシロキサン 100重量部 ロ)乳化剤 5〜100重量部 ハ)水 20〜2000重量部 の3成分を全量一括仕込み後に、乳化することを特徴と
する水中油型オルガノポリシロキサンエマルジョンの製
造方法を要旨とするものである。
【0013】本発明者らは前記の課題を解決するため鋭
意研究の結果、特定量のポリエーテル基をもつ鎖状のオ
ルガノポリシロキサンを特定量の乳化剤ならびに水と混
合、撹拌下に接触させることにより、転相工程を経ず、
容易に混合、乳化させることができ、しかも安定性上望
ましい粒径である0.3μm以下の平均粒径を有する水
中油型(以下O/W型と記す)のマイクロエマルジョン
が得られ、繊維処理剤として優れた特性を有するマイク
ロエマルジョンも得られることを見出し、さらに検討を
加えて本発明を完成させた。
【0014】以下に本発明を詳しく説明する。本発明で
用いるオルガノポリシロキサンは前記一般式で示される
ものである。式中のQは−R3 −O(Cx2xO)y
で表わされるポリオキシアルキレン基であり、末端封鎖
基のAとしては水素原子、アシル基、またはメチル、エ
チル、プロピル、ブチルなどの1価炭化水素基であり、
3 は−CH2 CH2 CH2 −、−CH2 CH2 −など
の2価の炭化水素基である。またxは2〜4の整数、y
は3〜100の整数であり、繊維処理用としては特に3
〜20の整数のものが好ましい。xが5以上の場合は親
水性が不足し、マイクロエマルジョンにすることが困難
であり、xが1のものは工業的に生産が困難であり、x
が2の場合、または2と3の混合物の場合が特に好まし
い。yが2以下の場合には目的とする微小な粒径のエマ
ルジョンを転相工程を経ずして1段階での乳化工程では
得ることができず、100を超えると粘稠または固体と
なり作業性が悪い。また、繊維処理用としてはyの値が
大きすぎると繊維に与える柔軟性付与効果が低下してし
まうのでyは3〜20が好ましい。
【0015】R1 は、炭素数1〜20の非置換またはハ
ロゲン置換1価炭化水素基、アルコキシ基であり、例え
ばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、オク
チル、ノニル、ドデシル、オクタデシルなどの脂肪族1
価炭化水素基、フェニル、トリルなどの芳香族1価炭化
水素基、シクロペンチル、シクロヘキシルなどの脂環式
1価炭化水素基、トリクロロプロピル、クロロメチル、
クロロフェニル、クロロプロピルなどのハロゲン置換1
価炭化水素基、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブト
キシなどのアルコキシ基などが挙げられる。なかでもR
1 としてはメチル基が好ましい。
【0016】R2 はアミノ基含有炭化水素基、アミノ基
のHをアルキル基、アミノアルキル基で置換したアミノ
基含有炭化水素基、アミノ基をエポキシ化合物、有機
酸、無機酸などと反応させたアミノ基含有炭化水素基、
エポキシ基含有非置換またはヘテロ原子置換炭化水素基
である。
【0017】アミノ基含有炭化水素基としては−CH2
CH2CH2 NH2 、−CH2 CH2 CH2 CH2 NH2
、アミノ基のHのをアルキル基、アミノアルキル基で
置換したものとしては、−CH2 CH2 CH2 NHCH
2 CH2 NH2 、−CH2 CH2 CH2 N(CH3
2 、アミノ基をエポキシ化合物、有機酸、無機酸などと
反応させたものとしてグリシドール、酢酸、リン酸など
と−CH2 CH2 CH2NHCH2 CH2 NH2 、−C
2 CH2 CH2 NH2 などを反応させたもの、エポキ
シ基含有非置換またはヘテロ原子置換炭化水素基として
は、
【0018】
【化1】
【0019】
【化2】
【0020】などであり、ヘテロ原子としては特に酸素
原子が好ましい。エポキシ基をアミンと反応させたもの
としては
【0021】
【化3】
【0022】
【化4】
【0023】などとNH2 −CH2 CH2 −NH2 、C
3 −NH−CH3 などとを反応させたものなどが例示
される。
【0024】また、ポリオキシアルキレン基Qの含有量
が少ないと後記の転相工程を経ない一括乳化プロセスに
よるマイクロエマルジョン化はできず、また多過ぎると
繊維製品に対する柔軟性付与効果を低下させるため実用
的でなく、その量には制限があり、前記一般式Qa1 b
2 cSiO(4-a-b-c)/2 においてaの値は0.001≦
a≦0.2とすることが必要である。R2 がアミノ含有
基の場合には優れたヌメリ感のある柔軟性を、エポキシ
含有基の場合にはドライタッチの柔軟性を付与する。こ
の時、R2 が0.1モル%未満では充分な導入効果が得
られず、20モル%を超えると、アミノ含有基の場合変
色を起こしやすくなり、エポキシ含有基の場合は他の薬
剤との併用時にエマルジョンの安定性を悪くし、スカ
ム、ゲルの発生を起こしやすくなるのでcの値は0.0
01≦c≦0.2とすることが必要である。
【0025】さらに、良好な柔軟性を付与するためには
オルガノポリシロキサンは線状構造を有することが必要
(多少の分岐構造は許容される)でa+b+cは1.8
≦a+b+c≦2.1の範囲にあることが必要である。
【0026】本発明のオルガノポリシロキサンエマルジ
ョンの製造に用いられる乳化剤は特に制限されず、例え
ば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシ
エチレンアルキルフェニルエーテル、ソルビタン脂肪酸
エステル、グリセリン脂肪酸エステル等のノニオン系乳
化剤;ラウリル硫酸ソーダ、ドデシルベンゼンスルホン
酸ソーダ、ポリオキシエチレンエーテルカルボン酸ソー
ダ等のアニオン系乳化剤;第4級アンモニウム塩等のカ
チオン系乳化剤などが挙げられるが、透明かつ安定なエ
マルジョンを得るためには、乳化剤の配合量のうち50
重量%以上がノニオン系乳化剤であって、そのノニオン
系乳化剤の加重平均HLBが9〜14の範囲内にあるこ
とが好ましい。
【0027】乳化剤は1種のみ使用してもよく、また2
種以上を組合せて使用してもよい。その添加量は前記オ
ルガノポリシロキサンを乳化するのに必要な量である
が、少な過ぎると粒径が大きくなって特性が悪化する
し、多過ぎると柔軟性が悪くなってしまうので、オルガ
ノポリシロキサン100重量部に対し5〜100重量部
とすることが必要である。好ましくは5〜50重量部で
ある。
【0028】本発明の製造方法で用いる水の量について
は、少なすぎるとO/W型のエマルジョンが得られず、
多すぎても製品の保管、輸送にとって不利なため、オル
ガノポリシロキサン100重量部に対して20〜200
0重量部であることが必要である。特に好ましくは10
0〜500重量部である。
【0029】以上に説明したオルガノポリシロキサン、
乳化剤および水の所定量を容器に一括して仕込み、ホモ
ミキサーのような撹拌機で混合撹拌する、あるいは振と
う機などで振とうすることにより、転相工程を経ないで
乳化することができ、望ましい粒径すなわち平均粒径が
0.3μm以下のO/W型エマルジョンを得ることがで
きる。撹拌、振とうの強さと時間はオルガノポリシロキ
サンと乳化剤の混合物の親水性が高いか低いかにより撹
拌、振とうの条件が変わるが、親水性が低い場合程、長
い時間、強い撹拌が必要になるが、ホモミキサー、ホモ
ジナイザー、サンドグラインダー、コロイドミルなどの
市販の装置を用いて混合、分散することができる。
【0030】本発明の方法により得られたエマルジョン
は経時安定性、希釈安定性、機械的安定性が良好であ
る。
【0031】本発明の方法により得られたオルガノポリ
シロキサンエマルジョンによる繊維製品の処理は、この
エマルジョンを適当とする濃度に水で希釈して処理液を
つくり、ディピング、パディングまたはスプレー等の方
法により処理液を繊維製品に付着させ、マングル、遠心
分離機等を用いて余分の処理液を除去して付着量を調整
した後、乾燥または加熱することにより行なうことがで
きる。加熱温度は、通常、100〜180℃程度でよ
く、加熱時間は2〜30分程度でよい。
【0032】本発明のオルガノポリシロキサンエマルジ
ョンは、前記の繊維処理用として好ましいものを使用す
ればいずれの繊維製品を処理しても、その平滑性、柔軟
性等を向上させ、良好な風合いを付与することができ
る。例えば、ポリエステル繊維からなる詰め綿、アクリ
ル繊維またはナイロン繊維製の詰め綿、あるいは木綿繊
維、ウール繊維製品等の天然繊維などの各種の繊維製品
に適用できる。また、これらの繊維製品が、フィラメン
ト状、糸状、布帛、これらの繊維を用いて製造された編
織物等のいずれの形態であっても適用できる。さらに、
ガラス繊維等の無機質繊維、あるいはカーボン繊維、ア
ラミド繊維などに対しても適用できる。
【0033】
【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例により説明
する。なお、例中の部は重量部を表わす。
【0034】実施例1 式(平均式、以下同様)
【0035】
【化5】
【0036】で示されるオルガノポリシロキサン100
部、乳化剤としてポリオキシエチレントリデシルエーテ
ル(HLB=11.5)40部、ポリオキシエチレンノ
ニルフェニルエーテル硫酸ソーダ1部、水190部を容
器に仕込み、ホモミキサーで5,000rpmで15分
間撹拌し、透明なO/W型エマルジョンを得た。
【0037】このエマルジョンの平均粒径は0.016
μmであり、25℃で3ケ月間放置後も全く変化なく安
定であった。尚、平均粒径は、光子相関分光法により拡
散係数を測定し、粒子サイズを計算する方法のCOUL
TER社のCOULTERN4型で測定した。また、こ
のエマルジョンを水で50倍に希釈したもの及び500
倍に希釈したものは、いずれも25℃で24時間放置後
も全く変化なく安定なエマルジョンであった。さらに、
このエマルジョンを水で50倍に希釈したものをホモミ
キサーで5,000rpmで10分間撹拌した後、25
℃で24時間放置した場合にも全く変化なく安定なエマ
ルジョンであった。
【0038】実施例2 式
【0039】
【化6】
【0040】で示されるオルガノポリシロキサン100
部、乳化剤としてポリオキシエチレントリデシルエーテ
ル(HLB=11.5)40部、ポリオキシエチレンノ
ニルフェニルエーテル硫酸ソーダ1部、水190部を容
器に仕込み、ホモミキサーで5,000rpmで15分
間撹拌し、透明なO/W型エマルジョンを得た。
【0041】このエマルジョンの平均粒径は0.015
μmであり、25℃で3ケ月間放置後も全く変化なく安
定であった。また、このエマルジョンを水で50倍に希
釈したもの及び500倍に希釈したものは、いずれも2
5℃で24時間放置後も全く変化なく安定なエマルジョ
ンであった。さらに、このエマルジョンを水で50倍に
希釈したものをホモミキサーで5,000rpmで10
分間撹拌した後、25℃で24時間放置した場合にも全
く変化なく安定なエマルジョンであった。
【0042】実施例3 式
【0043】
【化7】
【0044】で示されるオルガノポリシロキサン100
部、乳化剤としてポリオキシエチレンノニルフェニルエ
ーテル(HLB=8.9)24部、ポリオキシエチレン
ラウリルエーテル(HLB=16.5)16部(加重平
均HLB=11.94)、ポリオキシエチレンノニルフ
ェニルエーテル硫酸ソーダ1部、水190部を容器に仕
込み、ホモミキサーで5,000rpmで15分間撹拌
して平均粒径0.038μmの透明なO/W型エマルジ
ョンを得た。
【0045】実施例4 式
【0046】
【化8】
【0047】で示されるオルガノポリシロキサン100
部、乳化剤としてポリオキシエチレントリデシルエーテ
ル(HLB=11.5)20部、ポリオキシエチレンノ
ニルフェニルエーテル硫酸ソーダ1部、水190部を容
器に仕込み、ホモミキサーで5,000rpmで15分
間撹拌して平均粒径0.012μmの透明なO/W型エ
マルジョンを得た。
【0048】実施例5 式
【0049】
【化9】
【0050】で示されるオルガノポリシロキサン100
部、乳化剤として実施例1と同じものを同量、水195
部を容器に仕込み、ホモミキサーで7,000rpmで
15分間撹拌し、平均粒径0.015μmの透明なエマ
ルジョンを得た。
【0051】実施例6 式
【0052】
【化10】
【0053】で示されるオルガノポリシロキサン100
部、乳化剤としてポリオキシエチレントリデシルエーテ
ル(HLB=13.5)5部、水228部を容器に仕込
み、ホモミキサーで7,000rpmで15分間撹拌し
て平均粒径0.1μmの半透明なO/W型エマルジョン
を得た。
【0054】実施例7 式
【0055】
【化11】
【0056】で示されるオルガノポリシロキサン100
部、乳化剤としてポリオキシエチレントリデシルエーテ
ル(HLB=11.5)40部、水190部を容器に仕
込み、ホモミキサーで5,000rpmで15分間撹拌
して平均粒径0.03μmの透明なO/W型エマルジョ
ンを得た。
【0057】実施例8 式
【0058】
【化12】
【0059】で示されるオルガノポリシロキサン100
部、乳化剤としてポリオキシエチレントリデシルエーテ
ル(HLB=11.5)40部、水190部を容器に仕
込み、ホモミキサーで5,000rpmで15分間撹拌
して平均粒径0.032μmの透明なO/W型エマルジ
ョンを得た。
【0060】実施例9 実施例1と同じオルガノポリシロキサン、乳化剤、水を
実施例1と同量だけ容器に仕込み、振とう機により20
0回/分の強さで30分間振とうし、平均粒径0.02
3μmの透明なO/W型エマルジョンを得た。
【0061】比較例1 式
【0062】
【化13】
【0063】で示されるオルガノポリシロキサン100
重量部に実施例1と同じ乳化剤及び水を同量配合し、ホ
モミキサーで5,000rpmで15分間撹拌したが、
均一なエマルジョンにならず分離してしまった。
【0064】比較例2 式
【0065】
【化14】
【0066】で示されるオルガノポリシロキサン100
部、乳化剤として実施例1と同じものを同量、水190
部を容器に仕込み、ホモミキサーで7,000rpmで
20分間撹拌し、平均粒径0.8μmの乳白色のエマル
ジョンを得た。
【0067】このエマルジョンを水で50倍に希釈した
ものをホモミキサーで5,000rpmで10分間撹拌
した。このものは25℃で24時間放置後、液面に油膜
がみられた。
【0068】実施例10 前記実施例1〜9と比較例1〜2で得られたエマルジョ
ンをそれぞれシロキサン分が0.3重量%となるように
水で希釈し、これに綿ブロード布及びポリエステル/綿
(65/35)混紡ブロード布を浸漬した後、絞り率1
00%でロールによる絞りを行ない、ついで100℃/
2分乾燥後、さらに150℃/2分加熱処理を行なっ
た。
【0069】上記で得られた処理布の柔軟性を上野山式
風合メーター[上野山機工(株)製]を使用して評価し
たところその結果は表1のとおりであった。なお、表中
の数値は布の折り曲げ抵抗を柔軟度(g)として表示し
たもので、数値が大きいほど柔軟性が劣ることを示す。
【0070】
【表1】
【0071】以上のように実施例1,2,3,4,7,
8,9で得られたエマルジョンでは柔軟性良好なことが
わかる。しかしながら実施例5,6で得られたエマルジ
ョンはマイクロエマルジョンであるもののあまり柔軟効
果がない。これらのことより繊維用処理剤としてはポリ
オキシアルキレン基は長すぎない方が良いことがわか
る。
【0072】
【発明の効果】本発明は従来技術の不利を解決し、転相
工程を必要としない一段乳化方法によるオルガノポリシ
ロキサンのマイクロエマルジョン化を可能としたことに
より、乳化工程の大幅な簡略化をもたらし製造を容易な
ものとした。また、本発明の製造方法により得られたエ
マルジョンは安定性が良好であり、さらには、このエマ
ルジョン中にはこれを用いて各種の繊維製品を処理すれ
ば優れた風合いを付与することができるものが見出され
た。このように、本発明はいくつもの特長を合せ持つも
のであり、その効果は極めて大きい。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 D06M 15/647 (72)発明者 岡村 義夫 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社 シリコーン電子材料技術 研究所内 (56)参考文献 特表 平2−503204(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イ)一般式 Qa1 b2 cSiO
    (4-a-b-c)/2 [式中Qは−R3 −O(Cx2xO)y A(Aは水素原
    子、アシル基又は1価の炭化水素基、R3 は2価の炭化
    水素基、xは2〜4の整数、yは3〜100の整数であ
    る。)で表わされ、R1 は、炭素数1〜20の非置換ま
    たはハロゲン置換1価炭化水素基又は炭素数1〜20の
    アルコキシ基であり、R2 は、アミノ基含有炭化水素
    基、アミノ基のHをアルキル基、アミノアルキル基で置
    換したアミノ基含有炭化水素基、アミノ基をエポキシ化
    合物、有機酸あるいは無機酸と反応させたアミノ基含有
    炭化水素基、エポキシ基含有非置換またはヘテロ原子置
    換炭化水素基、エポキシ基をアミンと反応させた非置換
    またはヘテロ原子置換炭化水素基であり、0.001≦
    a≦0.2、1.6≦b≦2.0、0.001≦c≦
    0.2、1.8≦a+b+c≦2.1である。] で示されるオルガノポリシロキサン 100重量部 ロ)乳化剤 5〜100重量部 ハ)水 20〜2000重量部 の3成分を全量一括仕込み後に、乳化することを特徴と
    する水中油型オルガノポリシロキサンエマルジョンの製
    造方法。
  2. 【請求項2】前記Qがシロキサン鎖の末端に位置するオ
    ルガノポリシロキサンを用いる請求項1に記載の水中油
    型オルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方法。
  3. 【請求項3】前記乳化剤の配合量のうち50重量%以上
    がノニオン系乳化剤であり、かつそのノニオン系乳化剤
    の加重平均HLBが9〜14である請求項1に記載の水
    中油型オルガノポリシロキサンエマルジョンの製造方
    法。
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