JPH10310644A - ポリシロキサンの製造方法 - Google Patents
ポリシロキサンの製造方法Info
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Abstract
用で、粘度の安定したアミド官能性ポリシロキサンを提
供する。 【解決手段】 i)一般式R2 q'(HR4NR")r'Si
O(4-(q'+r'))/2 によるシロキサン単位を1又はそれ以
上有し、中間体の残りの単位が一般式R2 qSiO
(4-q)/2である粘度安定性の中間のアミノ官能性ポリシ
ロキサンを、縮合重合によって調製する工程、ii)前記
中間体に、アルコール又は置換アルコールを添加する工
程、及びiii)下記一般式のラクトンと、ii)から生じ
る粘度安定性の中間体ポリシロキサンを反応させる工程
による。 【化1】
Description
体、特にアミド官能性シロキサン重合体の安定化方法に
関するものである。
に、ポリシロキサンを用いて繊維質物質を処理すること
は知られている。例えば、撥水性、潤滑性を与え、耐皺
性を高めるために、織物はポリシロキサンを用いて処理
され得る。アミノ置換ポリシロキサンを用いた同様の処
理よりも、高いレベルの柔軟性を与え、処理された繊維
に黄化を与える傾向を低くするために、アミド官能性ポ
リシロキサンからなる水性エマルジョン又はディスパー
ジョンを用いて、織物を処理する提案がなされている。
ラクトンとアミノ置換基を有するシリコーン系化合物と
の反応によって、アミド官能性ポリシロキサンを調製す
ることが知られている(欧州公開特許第0342830
号参照)。この反応のための、アミノ置換基を有するシ
リコーン系化合物は通常、1又はそれ以上のヒドロキシ
ポリシロキサンからなる前駆体と、加水分解性アミノシ
ランから、縮合重合によって、多くの場合は縮合触媒の
存在下で調製される。
されるシロキサン重合体は、製造プロセスの終わりに、
触媒を不活性化又は除去された時でさえも、反応し続け
る傾向がある。これは、縮合重合によって調製される多
くの異なるシロキサン重合体で事実であり、特に反応性
の置換基を有するシロキサンで事実であり、アミン又は
アミド官能性置換基を有するシリコーン系物質で最も明
らかに見られる。この連続した反応により通常、時間が
たつにつれて粘度が増加し、最終のアミド官能性ポリシ
ロキサン生成物を、製造しにくく、また織物の処理の取
扱が難しく、使用しにくくなり得る。
中で安定化させるアルコールと呼ばれている、或るアル
コール又は置換アルコールを使用することによって、中
間のアミノ官能性ポリシロキサンの調製中に、アミノ官
能性ポリシロキサンから調製されたアミド官能性ポリシ
ロキサンの粘度が安定化され得ることを見出した。
サン単位のケイ素原子と結合した、=NCO(CHR)
n OH基(式中、Rは水素原子又はアルキル基を表し、
nは2〜7の範囲の値を有する。)を有する、粘度安定
性アミド官能性ポリシロキサンの製造方法が提供され、
この方法は、以下の工程からなる。 i)一般式R2 q'(HR4 NR")r'SiO(4-(q'+r'
))/2 によるシロキサン単位を1又はそれ以上有し、中
間体の残りの単位が一般式R2 q SiO(4-q)/2である
(式中、R2 は、ヒドロキシル基、炭素原子を8つまで
有する一価の炭化水素基R’、OR’基又はCOR’基
であり、R4 は、水素原子、炭素原子を1〜20有する
アルキル基、アルケニル基又はアリル基を表し、R”
は、炭素鎖中に存在する窒素、酸素又は硫黄を有してい
てもよい二価の炭化水素基を表し、qは、値0、1、2
又は3を有し、q’は、値0、1又は2を有し、r’
は、値1又は2を有する。)、粘度安定性の中間のアミ
ノ官能性ポリシロキサンを、縮合重合によって調製する
工程、 ii)前記中間体、又は縮合重合によって中間体を製造す
るのに使用されるオルガノシリコン化合物に、一般式R
1 OH(式中、R1 は置換又は未置換の、炭素原子4〜
30のアルキル基である。)のアルコール又は置換アル
コールを添加する工程、及び、 iii)下記一般式のラクトンと、ii)から生じる粘度安
定性の中間体ポリシロキサンを反応させる工程。
りである。)
に行われてもよいし、工程ii)を、工程i)に続いて行
ってもよい。工程i)及びii)を同時に行うのが好まし
い。アミド官能性の粘度安定性ポリシロキサンの25℃
での粘度が、50〜8000mm2/sであるのが好ま
しい。
造される中間のアミノ官能性ポリシロキサンを、安定化
させるアルコールと混合し、それらを共に貯蔵すること
によってなし遂げられてもよい。しかしながら、安定化
させるアルコールを、重合プロセスの前又はその間に、
縮合重合によって中間体を形成させるために使用される
オルガノシリコン化合物に添加するのがより好ましい。
後者の方が最終のアミド官能性ポリシロキサンの粘度
が、時間がたってもより安定であるので、安定化させる
アルコールを重合反応が完了した後にアミノ官能性中間
体と単に混合する場合よりも好ましいが、しかしなが
ら、前者の場合でもその安定化は、安定化させるアルコ
ールを使用せずに調製されたポリシロキサンと比較し
て、やはり実質的に改良される。
ールの使用からなる。適するアルコールは、一般式R1
OH(式中、R1 は置換又は未置換の、炭素原子4〜3
0のアルキル基である。)のアルコールである。置換さ
れたアルキル基は、好ましくはアミノ、エポキシ又はエ
ーテル官能基から選択される官能基の炭素原子の1つの
上で置換されたアルキル基である。適するR1 基の例と
しては、直鎖状及び分岐状アルキル基、シクロアルキル
基、アミノアルキル基、アルコキシアルキル基又はポリ
オキシアルキレンアルキル基、例えばn−ブチル、イソ
−ブチル、ペンチル、ヘキシル、デシル、ドデシル、ト
リデシル、ステアリル、エイコシル、シクロヘキシル、
アミノエチル、アミノプロピル、メチルアミノプロピ
ル、アミノシクロヘキシル、メトキシエチル及びアルコ
キシ化されたポリエチロキシプロピル等が挙げられる。
しくはアミノアルキル基であるのが好ましく、より好ま
しくは炭素原子を6〜20有する直鎖状又は分岐状アル
キル基、例えばヘキシルであり、最も好ましくは炭素原
子を8〜18有する、例えば2−エチルヘキシル、イソ
トリデシル又はイソステアリルである。特に有用な安定
化させるアルコールは、n−ヘキサノール、n−デカノ
ール、2−エチルヘキサノール、イソトリデカノール、
イソステアリルアルコール及びヘキサノールアミンであ
る。工程i)の反応は、昇温下、少なくとも縮合反応の
副生成物即ち水及び/又は低級アルコールが蒸発するの
に十分な温度、例えば50〜120℃、より好ましくは
60〜100℃で行われるのが好ましい。より揮発性の
縮合副生成物を取り除くための除去は、減圧を使用する
ことによって助けられ得り、従って安定化させるアルコ
ールのシロキサン重合体への反応を促進させる。
は、縮合重合によって形成される中間のアミノ官能性ポ
リシロキサンの量を基準として、0.1〜15重量%と
変わり得る。安定化させるアルコールを縮合重合によっ
て形成される中間のアミノ官能性ポリシロキサンと混合
する方法においては、安定化させるアルコールの量は、
中間のアミノ官能性ポリシロキサンの重量を基準とし
て、0.1〜8%であるのが好ましいが、一方安定化さ
せるアルコールを縮合反応の前に前駆体と混合する方法
においては、量は2〜12%であるのが好ましい。より
高い量は可能ではあるが、いかなる更なる利点をももた
らさない。安定化させるアルコールが存在しない縮合重
合によって得られる中間のポリシロキサン中に存在する
であろう、加水分解性基の数に対するアルコール性ヒド
ロキシル基が、約1/1のモル比又はその僅かに過剰量
与える、安定化させるアルコールの量を添加することが
目的である。高めの分子量のアルコールをアルコール性
ヒドロキシル基を同数与えるために使用する場合、高め
の重量レベルの安定化させるアルコールが必要である、
例えばアルコールがイソトリデカノールの場合、添加さ
れる量は5.0〜7.0%であるのが好ましいというこ
とになる。
又はそれ以上のヒドロキシポリシロキサン及び加水分解
性アミノシランからなる前駆体から調製されることがで
き、アルコキシシランが一般に好ましい。適するヒドロ
キシポリシロキサンとしては、少なくとも主として炭素
原子を8つまで有するアルキル基である、有機基を有す
るもの等が挙げられる。中間のアミノ官能性ポリシロキ
サンを調製する際、中間のアミノ官能性ポリシロキサン
のための前駆体の中で、所望の連鎖分岐度を与え得るシ
リコーン系物質を使用し得る。適する物質はシランR3
A3Si及びA4Si(式中、R3 は、炭素原子を8つま
で有する一価の炭化水素基を表し、Aは、ヒドロキシル
基又は他の加水分解性基、例えばアルコキシ基(例えば
メトキシ)を表す。)である。中間のアミノ官能性ポリ
シロキサンは、適当な構造及び分子量の選択されたオル
ガノシリコン化合物を用いて、縮合及び/又は平衡させ
られ得る。望ましくは、中間のアミノ官能性ポリシロキ
サンは、大部分が一般式R2 q SiO(4-q)/2 のシロキ
サン単位であり、少部分が一般式R2 q'(HR4 N
R")r'SiO(4-(q'+r'))/2 のシロキサン単位である
(式中、R2 、R”、R4、q’及びr’は前記したと
おりである。)。
R'”)s (式中、R'”は二価の炭化水素基を表し、R
5 はR4 基であり、sは0〜4の範囲の値を有する、
より好ましくは1又は2である。)を表すものである。
適するR"’基の例としては、−(CH2)2−、−(C
H2)3−、−(CH2)4−、及び、−CH2 CH(CH
3)CH2−等が挙げられる。効果をもたらすアミノ基を
含有する置換基R”NR4 Hとしては、−(CH2)3
NH2 、−(CH2)3 NHCH2 CH2 NH2、−CH
2 CH(CH3)CH2 NHCH2 CH2 NH2 、及
び、−(CH2)3−NHCH2 CH2 NHCH2 CH2
NH2 等が挙げられる。好ましい中間のアミノ官能性ポ
リシロキサンは、R2 基が低級アルキル基例えばメチル
基、若しくは、フェニル基であり、かつ、1分子当たり
2又はそれ以上のアミノシロキサン単位を有するもので
ある。最も好ましいものは、R2 基の少なくとも80%
がメチル基であるものである。本発明において使用され
るラクトンは、下記一般式によって表される。
えばラクトンがヒドロキシ酸から誘導される際に存在し
得るような、炭素原子を7つまで有するアルキル基を表
し、nは2〜7の範囲の値を有する。) 好ましいラクトンは、それぞれのRが水素原子を表し、
nが3、4、5又は6を有するものであり、例えば全て
のRが水素原子であるブチロラクトン及びイプシロンカ
プロラクトンである。最も好ましいラクトンは、ブチロ
ラクトンである。
させるための、ラクトンと中間のアミノ官能性ポリシロ
キサンとの反応は、例えば反応物を一緒に加熱すること
によって、任意には水性エマルジョン中又は溶液中で、
例えばメチルエチルケトン、トルエン又はエタノール中
で還流下、又は好ましくはラクトンと中間のアミノ官能
性ポリシロキサンを周囲温度で激しく混合することによ
って、様々な条件下で行われ得る。使用される反応物の
割合は、中間のポリシロキサン中の所望の割合のアミノ
基が、アミド基に変換されるように、選択され得る。例
えば、最初のアミノ基の20〜80%が、ラクトンとの
反応によって変性させられるのは確実であろう。
性アミド官能性ポリシロキサンは、=NCO(CHR)
n OH基を有するポリシロキサンであり、それは、上記
に定義した二価の結合R”によって、ポリシロキサンの
シロキサン単位のケイ素原子と結合している、置換基−
R”NXR6 の一部を形成しているのが好ましい(式
中、Xは、−CO(CHR)n OH基を表し、R6
は、水素原子、X基、炭素原子を1〜20有するアルキ
ル基、アルケニル基又はアリル基を表す。)。Rが水素
原子を表し、nが、3、4、5又は6を有するのが好ま
しい。好ましい物質は、R”が二価の炭化水素基又は
R"'(NR’R"')s (式中、R"’は二価の炭化水素
基を表し、sは1〜4の範囲の値を有し、より好ましく
は1又は2である。)であるものである。好ましいR”
NXR6 基は、下記一般式によるものである。
(CH2)3−、−(CH2)4−、及び、−CH2 CH
(CH3)CH2−から選択され、R6 は、水素原子を表
す。) 本発明によって調製される、好ましい粘度安定性アミド
官能性ポリシロキサンには、上記に定義したとおりの、
R”NR4 H基を有するシロキサン単位と、R”NR4
H基を持たないシロキサン単位の両方があり、また、上
記に定義したとおりの一般式R2 q SiO(4-q)/2 によ
るシロキサン単位を90%以上、適切には95%以上、
好ましくは97〜99%有し得る。望む場合には、本発
明によるポリシロキサンはまた、他の置換基、例えばオ
キシアルキレングリコール基を有する1又はそれ以上の
シロキサン単位からなってもよい。R2 は、アルキル基
であるのが好ましく、最も好ましくはメチル基である。
ロキサンは、少なくとも実質的に直鎖状の物質であり、
最も好ましくは、下記一般式によるものである。
あり、末端のケイ素原子に結合しているそれぞれのR2
は、独立にメチル基、ヒドロキシル又は他の加水分解性
基、及び、炭素原子4〜30の置換又は未置換のアルキ
ル基から選択され得り、xは20〜1500の平均値を
有し、yは0〜50の平均値を有し、かつ、zは1〜5
0の平均値を有する。) 比y:zが、1:4〜4:1の範囲であり、比z:xが
5:100未満であるのがより好ましい。
リシロキサンは、安定化させるアルコールを用いずに同
じ出発原料から製造される対応する重合体よりも、低め
でより安定な粘度を有するシロキサン重合体である。粘
度は、不定時間実質的に一定を保ち得るが、安定化させ
るアルコールを使用しない場合と比較して非常に遅い速
度ではあるが、増加し続けそうである。従って、生成物
の保存寿命が増加することとなる。
サンは、均一な液体組成物又はエマルジョンとして提供
され得る。本発明の方法の生成物は、純粋なポリシロキ
サンからなってもよいし、反応混合物及び/又は副生成
物からの未反応の成分との混合物からなってもよい。反
応生成物は実質的に、純粋なポリシロキサンからなるの
が好ましく、安定化させるアルコールは、プロセス中で
大部分使い切られている。粘度安定性アミド官能性ポリ
シロキサンからなるエマルジョンは、標準の乳化技術に
従って提供されることができ、マクロエマルジョンであ
っても、ミクロエマルジョンであってもよい。
多くの用途、例えば様々な基体へのコーティング又は仕
上げとして有用である。それらは、溶液又はエマルジョ
ンとして配合されることができ、それらを塗工する基体
上で架橋するように配合され得る。例えば、それらは、
他の成分例えばポリジメチルシロキサンとの混合物とし
て、若しくは、コーティング又は仕上げに通常使用され
る物質との混合物として使用され得る。アミド官能性ポ
リシロキサンは、繊維特には天然繊維、例えば綿の繊維
からなるか綿の繊維が混ざっている、新しい又は新たに
洗濯された織物の処理に効力があり、それは他の繊維例
えばポリエステルと混合されて、アミノ有機官能性基の
みを有する対応するポリシロキサンを用いた同様の処理
よりも、処理された繊維に柔らかい優れた手触り又は感
触を与え、黄化を少なくする仕上げを提供し得る。
置換されたシロキサンと最初のアミノ置換されたシロキ
サン単位の両方を有する、これらのポリシロキサンは、
繊維特には天然繊維、例えば綿の繊維が混ざっている織
物の処理に使用されて、柔軟性、白さ及び耐久性が所望
に混ざった仕上げを提供し得る。適当なラクトン及びア
ミノ官能性ポリシロキサンからの、本発明の方法による
アミド官能性ポリシロキサンの調製は、反応中に望まし
くない副生成物が放出されないので、特に有用である。
本発明の実施態様をここで、実施例として詳細に説明す
る。
11.6g、環状ジメチルシロキサン1420g、N−
(3−(ジメトキシメチルシリル)−2−メチルプロピ
ル)−1,2−エタンジアミン68.3g、及び、触媒
を含有する水酸化カリウム7.5gを、フラスコに添加
して、窒素下で攪拌しながら、140℃まで加熱した。
5時間後、生成物を冷却させ、その後氷酢酸1.23g
を、触媒を中和させるために添加した。生成物を60℃
で1時間加熱し、次いで冷却し、濾過して、近似一般式
Me3 SiO(Me2 SiO)98(MeQSiO)2 S
iMe3 (式中、QはCH2 CHMeCH2 NH(CH
2)2 NH2 基を表す。)を有し、粘度958mPa.
sの、アミノ官能性ポリシロキサンを製造した。
ポリシロキサンは、このように製造された。それぞれの
アミノ官能性ポリシロキサンを、下記式によって計算さ
れる、使用されるアミノ官能性ポリシロキサンの量及び
窒素含量に依存する量のγ−ブチロラクトンと、周囲温
度下で激しく混合した。: ラクトンの重量=アミン重合体の重量×%N/100×
1/28×86 (式中、Nは窒素含量である。)
シロキサンの粘度を即座に測定し、その結果を下記表1
に示すが、表中で、それぞれのアミド官能性ポリシロキ
サンの粘度値は、それから誘導されるアミノ官能性ポリ
シロキサンの粘度値と比較され得る。
O)40−OHのポリシロキサン、エチレンジアミノシロ
キサン、イソトリデカノール及び水酸化バリウム/オル
トリン酸ナトリウム二元触媒を、反応容器に添加し、還
流条件下、85℃で2時間加熱した。次いで、容器の圧
力を徐々に200mBarまで減圧し、反応の進行を監
視するために一定の間隔で等分しながら、反応を4.5
時間連続させた。反応の終盤に、真空を解放して、室温
まで放冷した。
て計算される量のγ−ブチロラクトンと、周囲温度下で
激しく混合して、アミド官能性ポリシロキサン生成物を
得た。下記の表2に示されるとおりの、異なる量のイソ
トリデカノール及び異なる量のγ−ブチロラクトンを使
用することによって、この方法に従って、幾つかの異な
るアミド官能性ポリシロキサンを製造した。それぞれの
生成物であるアミド官能性ポリシロキサンの粘度を、1
週間後と8週間後に測定し、それらが製造される中間の
アミノ官能性ポリシロキサンの粘度と共に、その結果を
下記表2に示す。
性ポリシロキサンを調製するために、反応混合物中に安
定化させるアルコールとしてイソトリデカノールを含ん
でいない場合、得られるアミド官能性ポリシロキサンの
粘度は、イソトリデカノールを含有している場合と比較
して非常に高いということが、明らかに示されている。
その上、表2の結果は、後者の生成物の粘度が前者より
も非常に低いばかりでなく、それらは2週間後もそのま
ま保持することを示している。
Claims (9)
- 【請求項1】 ポリシロキサンのシロキサン単位のケイ
素原子と結合した、=NCO(CHR)n OH基(式
中、Rは水素原子又はアルキル基を表し、nは2〜7の
範囲の値を有する。)を有する、粘度安定性アミド官能
性ポリシロキサンの製造方法であって、その方法が以下
の工程からなることを特徴とする前記方法: i)一般式R2 q'(HR4 NR")r'SiO(4-(q'+r'
))/2 によるシロキサン単位を1又はそれ以上有し、中
間体の残りの単位が一般式R2 q SiO(4-q)/2である
(式中、R2 は、ヒドロキシル基、炭素原子を8つまで
有する一価の炭化水素基R’、OR’基又はCOR’基
であり、R4 は、水素原子、炭素原子を1〜20有する
アルキル基、アルケニル基又はアリル基を表し、R”
は、炭素鎖中に存在する窒素、酸素又は硫黄を有してい
てもよい二価の炭化水素基を表し、qは、値0、1、2
又は3を有し、q’は、値0、1又は2を有し、r’
は、値1又は2を有する。)、粘度安定性の中間のアミ
ノ官能性ポリシロキサンを、縮合重合によって調製する
工程、 ii)前記中間体、又は縮合重合によって中間体を製造す
るのに使用されるオルガノシリコン化合物に、一般式R
1 OH(式中、R1 は置換又は未置換の、炭素原子4〜
30のアルキル基である。)のアルコール又は置換アル
コールを添加する工程、及び、 iii)下記一般式のラクトンと、ii)から生じる粘度安
定性の中間体ポリシロキサンを反応させる工程。 【化1】 (式中、R及びnは、上記に定義したとおりである。) - 【請求項2】 R1 が、直鎖状及び分岐状アルキル基、
シクロアルキル基、アミノアルキル基、アルコキシアル
キル基又はポリオキシアルキレンアルキル基から選択さ
れる、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 R1 が、n−ブチル、イソ−ブチル、ペ
ンチル、ヘキシル、デシル、ドデシル、イソ−トリデシ
ル、ステアリル、エイコシル、シクロヘキシル、アミノ
エチル、アミノプロピル、メチルアミノプロピル、アミ
ノシクロヘキシル、メトキシエチル又はアルコキシ化さ
れたポリエチロキシプロピルから選択されるか、又はR
1 OHが、n−ヘキサノール、n−デカノール、2−エ
チルヘキサノール、イソ−トリデカノール、イソステア
リルアルコール又はヘキサノールアミンから選択され
る、請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 アルコール又は置換アルコールが、縮合
反応によって形成される中間のアミノ官能性ポリシロキ
サンの量を基準として、5〜7重量%の量存在する、請
求項1、2又は3に記載の方法。 - 【請求項5】 粘度安定性アミド官能性ポリシロキサン
中の=NCO(CHR)n OH基が、置換基−R”NX
R6 (式中、R”は、炭素鎖中に存在する窒素、酸素又
は硫黄を有していてもよい二価の炭化水素基を表し、R
6 は、水素原子、X基、炭素原子を1〜20有するアル
キル基、アルケニル基又はアリル基を表し、Xは、−C
O(CHR)n OH基(nは、2〜7の範囲の値を有す
る。))一部である、請求項1ないし4のいずれか1項
に記載の方法。 - 【請求項6】 R”NXR6 が、一般式R”NR6
R'”NXR6 によるものである(式中、それぞれのR6
は水素原子であり、それぞれのR”は、−(CH2)3
−、−(CH2)4−、又は、−CH2CH(CH3)CH
2−基であり、それぞれのR'”は、−(CH2)2−基で
ある、請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 粘度安定性アミド官能性ポリシロキサン
が、下記一般式のものである、請求項1ないし6のいず
れか1項に記載の方法。 【化2】 (式中、R2 基の80%以上がメチル基であり、末端の
ケイ素原子に結合しているそれぞれのR2 は、独立にメ
チル基、ヒドロキシル又は他の加水分解性基、及び、炭
素原子4〜30の置換又は未置換のアルキル基から選択
されろことができ、xは20〜1500の平均値を有
し、yは0〜50の平均値を有し、かつ、zは1〜50
の平均値を有する。) - 【請求項8】 y=0で、かつ、比z:xが5:100
未満である、請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 比y:zが、1:4〜4:1の範囲であ
る、請求項7又は8に記載の方法。
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