JPS6237039B2 - - Google Patents

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JPS6237039B2
JPS6237039B2 JP9235081A JP9235081A JPS6237039B2 JP S6237039 B2 JPS6237039 B2 JP S6237039B2 JP 9235081 A JP9235081 A JP 9235081A JP 9235081 A JP9235081 A JP 9235081A JP S6237039 B2 JPS6237039 B2 JP S6237039B2
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JP
Japan
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sorbitan
reaction
formula
hydrocarbon group
modified silicone
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JP9235081A
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Satoshi Okazaki
Kenichi Isobe
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はソルビタン変性シリコーン化合物の製
造方法に関するものである。
オルガノポリシロキサン、中でもジメチルポリ
シロキサンは耐熱性および耐候性にすぐれるとと
もに表面張力が小さい等の種々の特性を有してい
るが、反面このものは水あるいはアルコール等の
極性溶媒には溶解しにくいという性質を有するた
めその用途が制約されるという問題がある。
しかして、このような問題を解決する目的から
該ジメチルポリシロキサンに各種の親水性を有す
る基を導入することが試みられ、この親水基とし
ては、(1)サルフエート基またはスルホネート基等
の陰イオン系親水基、(2)四級アンモニウム塩等の
陽イオン系親水基、(3)前記(1)および(2)の両性イオ
ン系親水基あるいは(4)ポリオキシアルキレン基
(とくにポリエチレングリコール残基)等の非イ
オン系親水基等が知られている。
一般に知られているオキシエチレン基のH.L.B
基数は0.33であるのに対しアルコール性水酸基の
それは1.9であり、アルコール性水酸基は強い親
水性を有する。
しかして同一分子内に疎水基としてのジメチル
シロキサン部分と親水基としての多価アルコール
(ソルビタン基)部分とを同時に有するソルビタ
ン変性シリコーンは、界面活性剤としての機能を
有することが当然予測されるにもかかわらず現在
のところ全く知られていない。
この理由については詳らかではないが、ソルビ
タン類の多価アルコールは粘度が高く、かつアル
コール系の溶媒以外には適当な溶媒がなく、シリ
コーンに変性基として導入する良好な方法がない
ことおよびその取扱いが容易でないことに起因す
るものと推測される。
これに対し多価アルコール性水酸基を親水基と
して有するシリコーン系界面活性剤は現在のとこ
ろほとんど知られておらず、わずかに特公昭48−
19941号公報にメチルハイドロジエンポリシロキ
サンと脂肪族多価アルコールまたはポリオキシア
ルキレンアルコールとを反応(脱水素反応)させ
ることにより得られるアルコール性水酸基を含有
するシリコーン系化合物を化粧品に応用すること
が記載されているのみである。
上記した反応はメチルハイドロジエンポリシロ
キサンと多価アルコール類とを脱水素反応させ、
親水基をシロキサンに付加させることによるもの
であるが、このような反応においてはゲル化反応
の進行が著しく目的とする生成物を容易に得るこ
とができないという不利がある。
また、上記した方法においては、反応溶媒とし
てアルコール系のものを使用することができず、
したがつてトルエン等の芳香族系やエーテル系の
ものを使用せざるを得ないが、ソルビタン等の多
価アルコールはトルエン等には溶解しないため実
際には脱水素反応を採用することができない。
さらに脱水素反応により合成した多価アルコー
ル変性シリコーンは、一般に〓Si−O−C〓タイ
プの結合であり、加水分解性を有するため充分に
安定した結合であるとは言い難い。
本発明は新規化合物であるソルビタン変性シリ
コーンの新規な製造方法を提供しようとするもの
であつて、これは1分子中にけい素原子に直接結
合する水素原子を少なくとも1個有するオルガノ
ハイドロジエンポリシロキサンと式 (こゝにXは炭素数6以下の脂肪族不飽和結合を
有する炭化水素基または酸素原子を含む炭化水素
基)で示されるソルビタン誘導体とを付加反応触
媒の存在下で反応させることを特徴とする、式 〔こゝにR1〜R8は水素原子、メチル基および、式 (Yは炭素数6以下の炭化水素基または酸素を含
む炭化水素基)で示される基から選択される原子
または基で、このR1〜R8の内の少なくとも1つ
は上記式(ii)で示される基、nは正の整数〕で示さ
れるソルビタン変性シリコーン化合物の製造方法
に関するものである。
即ち、本発明の方法においては架橋反応により
ゲル化の進行する危険性がきわめて小さく、また
脱水素反応用触媒(アルカリ類)を使用せずに付
加反応用触媒としてPt等を使用して反応を行うた
め、イソプロピルアルコール等のアルコール系溶
媒を反応溶媒として使用することもでき、さらに
ソルビタンはアルコール類に対して良好な相溶性
を有する点からもきわめて好ましい均一系での反
応が可能である。
また、最終的に得られるソルビタン変性シリコ
ーン化合物は、加水分解に対しても安定な〓Si−
C〓結合であり、経時的変化等の品質劣化を起す
おそれもなく、表面張力低下能等のすぐれた界面
活性作用を有する。
さらに、本発明において始発原料として使用さ
れるオルガノハイドロジエンポリシロキサンおよ
びソルビタン誘導体はともに無毒性で、しかも安
全性の高い物質であり、したがつて得られるソル
ビタン変性シリコーンは直接人体に接触する可能
性のある分野にも安心して使用することができ
る。
しかも、該ソルビタン変性シリコーン化合物は
一般のシリコーン化合物が本来有する耐熱性、耐
候性あるいは低表面張力等の性能を併せ有してお
り、これらの性能が要求される分野、例えばトイ
レタリー、化粧品、防曇剤、防霧剤、帯電防止
剤、塗料添加剤、粘着剤、整泡剤、繊維油剤、プ
ラスチツク添加剤等をはじめとし種々の産業分野
に界面活性剤として広く応用することができる。
以下本発明方法を詳細に説明する。
まず、本発明方法において始発原料とされるオ
ルガノハイドロジエンポリシロキサンとしては、
その分子中に〓Si−H結合を少なくとも1個有す
ることが必須とされるほかは粘度、重合度、分子
構造などに特に制限はなく従来から知られている
種々のものを使用することができ、これには例え
ば下記に示すような化合物をあげることができ
る。
(上記式(iii)および(iv)の中の(R′はメチル基、また
は水素原子、p、q、rは正の整数)。
また、本発明方法において上記オルガノハイド
ロジエンポリシロキサンとともに使用されるソル
ビタン誘導体は、その分子中に脂肪族不飽和結合
を少なくとも1個有するものであつて、これには
例えば 等をあげることができる。
上記した(v)式で示されるソルビタン誘導体は、
例えばソルビタン とアリルグリシジルエーテルとをアルカリ触媒の
存在下で反応させることにより合成することがで
き、また(vi)式で示されるソルビタン誘導体はソル
ビタンをアルカリ処理したのち、アリルブロマイ
ドと反応させることにより合成することができ
る。
さらに本発明方法を実施する際に使用される付
加反応触媒としては塩化白金酸、アルコール変性
塩化白金酸(米国特許第3220972号明細書参照)、
塩化白金酸とオレフインとのコンプレツクス(米
国特許第3159601号、同第3159662号あるいは同第
3775452号明細書参照)、白金黒あるいはアルミ
ナ、シリカなどの担体に固体白金を担持させたも
の、ロジウム−オレフインコンプレツクス等が例
示される。
本発明方法は上記したようなオルガノハイドロ
ジエンポリシロキサンとソルビタン誘導体とを付
加反応触媒の存在下で単に反応(付加反応)させ
るのであるが、両者の使用割合はシロキサン中の
〓Si−H結合とソルビタン誘導体中の脂肪族不飽
和結合との比(〓Si−H/−C=C−あるいは−
C≡C−等)が0.1〜1.5、好ましくは0.6〜1.0の
範囲とすることが望ましい。
本発明の方法の実施にあたつては反応溶媒の使
用は必須とされないが、必要に応じて使用しても
よく、この反応溶媒としてはシロキサンとソルビ
タン誘導体との付加反応を阻害しないものである
限り種々のものを使用することができ、具体的に
はイソプロピルアルコールなどをあげることがで
きる。
上記付加反応における付加反応率は該反応系か
らの水素ガス発生量とか赤外吸収スペクトルによ
り容易に確認することができる。
上記のようにして反応を行なうことにより目的
の付加反応率に達したならば、必要に応じて反応
溶媒を常法により溜去することにより目的とする
ソルビタン変性シリコーン化合物を得ることがで
きる。
なお、上記した反応に際しては〓Si−Hと−
OHとの間における脱水素反応を防止ないし抑制
するために酢酸カリウムのエタノール溶液などの
PH調整剤を使用することが好ましい。
本発明方法により最終的に得られる前記した式
(i)で示されるソルビタン変性シリコーン化合物と
しては、始発原料であるオルガノハイドロジエン
ポリシロキサンおよびソルビタン誘導体の種類に
応じて種々の重合度、分子構造を有するものを得
ることができる。
前記(i)式で示されるソルビタン変性シリコーン
化合物としては例えば下記に示すようなものをあ
げることができる。
但し、上記各式中におけるMeはメチル基であ
り、Aは下記の基である。
本発明方法においては、上記した二つの反応、
すなわちソルビタンに脂肪族不飽和結合を含有す
る有機基を導入する反応(ソルビタン誘導体の合
成)およびソルビタン誘導体とオルガノハイドロ
ジエンポリシロキサンとの付加反応を同一の系内
で行つてもよい。
なお、このように同一系内で二つの反応を行う
場合、第1段の反応においては本発明によるソル
ビタン変性シリコーン化合物が脂肪族不飽和結合
含有有機基の1モル付加体、2モル付加体、3モ
ル付加体、未反応原料、さらにはその他の成分の
混合物として取得されるが、本発明においてはこ
の混合物をそのまま次段階の付加反応に使用して
もよいことはいうまでもない。
つぎに本発明の実施例をあげる。
実施例 1 ソルビタン70.3wt%、ソルビツト24.0wt%およ
びソルバイド5.7wt%からなる混合物1モルとア
リルグリシジルエーテル1モルとをアルカリ触媒
の存在下で反応させたところ、アリルグリシジル
エーテルの1モル付加体(下記式で示す)43.1wt
%、2モル付加体25.3wt%、3モル付加体6.7wt
%、未反応原料23.6wt%およびその他の成分
1.3wt%からなる混合物が得られた。
(以下、このものをソルビタン誘導体(i)という) このものの一般物性値は下記のとおりであつ
た。
水酸基価 768 不飽和度(meq/g) 3.56 粘度(100℃、cS) 91.9 水分(%) 0.07 PH(インプロ水10:6) 5.6 また、該ソルビタン誘導体(i)についてIRスペ
クトルおよびNMRスペクトル分析を行つたとこ
ろ第1図および第2図に示すような結果が得られ
た。(δ値で5.5〜6.5ppmに不飽和基の吸収がみ
られる)。
実施例 2 実施例1で使用したものと同じソルビタンを主
成分とする混合物をアルカリ処理したのち、アリ
ルブロマイドと反応させたところ、アリルブロマ
イドの1モル付加体(下記式で示す)42.5wt%、
2モル付加体21.5wt%、未反応原料33.2wt%およ
びその他の成分2.8wt%からなる混合物が得られ
た。
(以下、このものをソルビタン誘導体(ii)という) このものの一般物性値は下記のとおりであつ
た。
水酸基価 776 不飽和度(meq/g) 4.15 粘度(100℃、cP) 83.2 水分(%) 0.07 PH(イソプロ水10:6) 5.9 実施例 3 ソルビタン誘導体(i)100g、 62g、イソプロピルアルコール200g、酢酸カリ
ウムの10%エタノール溶液0.5gおよび塩化白金
酸のイソプロピルアルコール溶液(白金濃度2
%、以下これをPt−IPAと略記する)0.3gを、
かく拌羽根式かく拌装置、じや管式冷却器、温度
計およびストツパーを備えた内容積1の四ツ口
フラスコに仕込み、マントルヒーターで加熱しイ
ソプロピルアルコールの還流温度(約87℃)で4
時間反応を行わせた。残存〓Si−H量を水素ガス
発生装置で測定したところ、水素ガス発生量は
0.12ml/gであつた。これから99.6%の反応率で
付加反応が進行していることを確認した。
反応液よりイソプロピルアルコールを減圧スト
リツプしたところ(100℃、5mmHgで1時間)、
反応生成物が155g得られた。
このものは室温においては粘度が100000cP以
上の非常に粘稠な水あめ状物質であつたが、加熱
により温度を100℃程度まで昇温したところ、比
較的低粘度の物質(792cP)に変化した。
上記で得た水あめ状物質についてIRスペクト
ルおよびNMRスペクトル分析を行つたところ、
第3図および第4図に示すような結果が得られ
た。
この第4図を第2図と比較すると、第4図にお
いては不飽和基の吸収がほゞ消失し、その代りに
新しくδ値で0.7ppmに〓Si−Meの吸収がみられ
る。また、第3図においても、850cm-1および
1270cm-1にオルガノポリシロキサンの特性吸収が
みられる。
これらの結果および製造方法から、この実施例
で得られた化合物は、分子式 で示されるソルビタン変性シリコーン化合物であ
ると同定された。
上記ソルビタン変性シリコーン化合物の1%水
溶液(白濁状)は、表面張力が20.6dyne/cm(蒸
留水にあつては72.8dyne/cm)であつた。
実施例 4 実施例2で得たソルビタン誘導体(ii)100g、 72g、エタノール200g、酢酸カリウムの10%エ
タノール溶液0.5gおよびPt−IPA0.3gを実施例
3と同じ条件で反応させたのち、エタノールを減
圧ストリツプしたところ、水あめ状の反応生成物
が168g得られた。
このものは100℃において358cPの粘度を有
し、また1%水溶液は白濁状を呈し、表面張力は
21.2dyne/cmであつた。
実施例 5 実施例1で得たソルビタン誘導体(i)250g、 580g、イソプロピルアルコール2000g、酢酸カ
リウムの10%エタノール溶液3gおよびPt−
IPA0.4gを実施例3と同じ条件で反応させたの
ち、イソプロピルアルコールを減圧ストリツプし
たところ、100℃において371cPの粘度を有する
粘稠な液体が得られた。
このものは水には不溶であつたが、アルコール
類に対しては易溶解性を示した。
実施例 6 実施例1で得たソルビタン誘導体(i)100g、 60g、イソプロピルアルコール300g、酢酸カリ
ウムの10%エタノール溶液0.5gおよびPt−
IPA0.5gを実施例3と同じ条件で反応させたと
ころ、100℃における粘度が48012cPのきわめて
粘稠な液体が得られた。
このように、オルガノハイドロジエンポリシロ
キサンとして を使用した場合、得られる生成物の粘度がきわめ
て高くなる理由は、ソルビタン誘導体が、2モル
付加体、3モル付加体等を含有するために架橋反
応が進行したことによるものであると推測され
る。
実施例 7 実施例1で得たソルビタン誘導体(i)100g、 61g、イソプロピルアルコール300g、酢酸カリ
ウムの10%エタノール溶液0.5gおよびPt−
IPA0.5gを反応させたところ、粘度が9405cP
(100℃)の液体が得られた。
このものは水に溶解して自己乳化し白濁を呈
し、表面張力は21.2dyne/cmであつた。
実施例 8 実施例2で得たソルビタン誘導体(ii)100g、 70g、イソプロピルアルコール300g、酢酸カリ
ウムの10%エタノール溶液0.5gおよびPt−
IPA0.5gを実施例3と同様にして反応させたと
ころ、粘度が20920cP(100℃)の生成物が得ら
れ、このものは水に溶解すると白濁して
20.7dyne/cmの表面張力を示した。
実施例 9 実施例1で得たソルビタン誘導体(i)100g、 25g、イソプロピルアルコール300g、酢酸カリ
ウムの10%エタノール溶液0.5gおよびPt−
IPA0.5gを実施例3と同様にして反応させたと
ころ、粘度が56200cP(100℃)の生成物が得ら
れた。
ここで得た反応生成物を用いて1%水溶液を調
製したところ、完全に透明な水溶液となり、この
ものの表面張力は25.8dyne/cmであり、またロス
マイルス値は14.3cm(初期)、11.8cm(5分後)
であつた。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は実施例1で得たソルビタ
ン誘導体のIRスペクトルおよびNMRによる分析
結果であり、第3図および第4図は実施例4で得
たソルビタン変性シリコーンのIRスペクトルお
よびNMRによる分析結果である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 1分子中にけい素原子を直接結合する水素原
    子を少なくとも1個有するオルガノハイドロジエ
    ンポリシロキサンと式 (こゝにXは炭素数6以下の脂肪族不飽和結合を
    有する炭化水素基または酸素原子を含む炭化水素
    基)で示されるソルビタン誘導体とを付加反応触
    媒の存在下で反応させることを特徴とする、式 〔こゝにR1〜R8は水素原子、メチル基および、式 (Yは炭素数6以下の炭化水素基または酸素を含
    む炭化水素基)で示される基から選択される原子
    または基で、このR1〜R8の内の少なくとも1つ
    は上記式 で示される基、nは正の整数〕で示されるソルビ
    タン変性シリコーン化合物の製造方法。
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