DE2730923A1 - Verfahren zur herstellung von waessrigen feindispersen, lagerstabilen siliconoelemulsionen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von waessrigen feindispersen, lagerstabilen siliconoelemulsionen

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DE2730923A1 DE19772730923 DE2730923A DE2730923A1 DE 2730923 A1 DE2730923 A1 DE 2730923A1 DE 19772730923 DE19772730923 DE 19772730923 DE 2730923 A DE2730923 A DE 2730923A DE 2730923 A1 DE2730923 A1 DE 2730923A1
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Description

CHEMISCHE WERKE HÜLS AG - RSP PATENTE -
i*37O Mari, 07.07.77 7463/Sy
Unser Zeichen; O.Z. 2979
Verfahren zur Herstellung von wäßrigen feindispersen, lagerstabilen Siliconöleinulsionen
21/7,
809884/0190
O.Z. 2979 07.07.77
Mil Wasser verdünnbare Öl- — in Wasser - Emulsionen sind eine besonders bevorzugte Anwendungsform der Siliconöle. In dieser Form werden sie beispielsweise zur Hydrophobierung, Entschäuinung, zum Aufbringen dünner Filme für Trennzvecke, zur Glanzausrüstung, zur Erhöhung der Gleitfähigkeit und Griffverbesserung von Textilien eingesetzt. Die Herstellung feindisperser wäßriger Siliconölemulsionen bereitet bekanntlich große Schwie rigkeiten (vgl. Ulimanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Dritte Auflage, 1964, Band 15, Seite 78.3, 5. Abschnitt).
Es sind zwar einige Emulgierverfahren bekannt (DT-AS 1 033 Seite 1 bis 3? DT-AS 1 106 070, Seite 1 und 2; US-PS 2 755 Spalte 2), diese arbeiten jedoch mit Homogenisiereinrichtungen und/oder unter Verwendung von Lösungsmitteln zusätzlich zu den Emulgatoren. Trotz ihrer aufwendigen Herstellungsweise sind diese Emulsionen i. a. nicht ausreichend lagerstabil. Hinzu kommt, daß sie aufgrund ihres Gehaltes an Lösungsmitteln für bestimmte Einsatzgebiete, wie beispielsweise für die Textil— präparation, wenig oder nicht geeignet sind.
Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren zu finden, welches bei der Herstellung lagerstabiler Siliconölemulsionen den.Aufwand der Homogenisierung und den Einsatz von Lösungsmitteln vermeidet.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung wäßriger feindisperser, lagerstabiler Siliconölemulsionen unter Einsatz von Emulgatoren gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Dimethylpolysiloxane und 0,1 bis 0,3 Gewichtsteile, bezogen auf Dimethylpolysiloxan, eines Mono- oder Diesters der Orthophosphorsäure oder deren Gemischen, hergestellt durch Umsetzung von:
a n-Octanol-1 oder n-Octenol-1 mit P„0 , oder
b geradkettigen, primären, 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkoholen mit Phosphorsäuren oder Phosphorhalogeniden, oder
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ORIGINAL INSPECTED
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07.07.77
_c Gemischen primärer, zu wenigstens 50 Molprozent geradkettiger, 1 bis 22 Kohlenstoffatome enthaltender Alkohole mit einem mittleren Molgewicht von 110 bis 160 mit Pliosphorsäuren, Phosphoroxiden oder Phosphorhalogeniden,
bei Temperaturen zwischen 20 und 150 C unter Rühren vermischt werden, bis eine klare Lösung entsteht, danach eine organische Base oder Alkali bis zur Neutralisation zugefügt und anschließend mit Wasser verdünnt wird.
Zweckmäßigerweise wurde der Phosphorsäurepartialester gemäß £ durch Umsetzung von Gemischen 4 bis 1^ Kohlenstoffatome enthaltender Alkohole mit anorganischen Phosphorverbindungen erhalten.
Vorzugsweise werden Dimethylpolysiloxan und Phosphorsäurepartialester bei 75 bis 90 C miteinander vermischt.
In bevorzugter Ausführung des Verfahrens wird als organische Base ein primäres, sekundäres oder tertiäres Amin mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen eingesetzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Siliconöl mit 0,15 bis 0,2 Gewichtsteilen an Phosphorsäurepartialester vermischt.
Benutzt man als Emulgator zwar ein Alkali- oder Aminsalz eines Phosphorsäurepartialesters, verfährt jedoch nicht erfindungsgemäß, so erhält man instabile Emulsionen, wie aus den Vergleichsversuchen ersichtlich ist.
Dimethylpolysiloxane, welche erfindungsgemäß in wäßrige feindisperse, lagerstabile Emulsionen überführbar sind, haben Viskositäten von 1 bis 500 000 cSt, insbesondere von 100 bis 100 000 cSt bei 25 C. Sie gehorchen der allgemeinen Formel (CH3J3-SiO
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07.07.77
Erfindungsgemäß können in der ersten Stufe beispielsweise die folgenden Phosphorsäurepartialester angewandt werden: n-IIexyl-, n-Hexenyl-, n-Octyl-, n-Octenyl-, n-Decyl-, n-Decenyl-phosphorsäure-mono- und -diester und deren Gemische sowie Phosphorsäuremono- und -diester von Gemischen von Alkoholen mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen.
Als Neutralisationskomponenten geeignete Alkalien sind z. B. Ammonium-, Kalium-, Natrium-, Lithiumhydroxid. Bevorzugt geeignet sind organische Basen, z. B.:
1. primäre aliphatische Amine, wie Ethylamiri, n-Propylamin, n- Butylamin, Pentylamin, Isobutylamin, Monoethanolamin, Aminopropanol-1,3· Es eignen sich auch primäre aliphatische Amine, deren Alkylrest Substituonten trägt, beispielsweise heterocyclisch substituierte primäre aliphatische Amine, wie N-(3-Aminopropyl)-morpholin, N-{3-Aminopropyl)-piperidin, N-(3-Aminoethyl)-morpholin, durch Alkoxigruppen substituierte primäre aliphatische Amine, wie Diethanolamin, Methoxipropylamin, Ethoxipropylamin, Methoxiethylamin, 2-Phenoxiethylamin, 3-Phenoxi-propylamin, durch Dialkylaminogruppen substituierte primäre aliphatische Amine, wie N,N-Dimethylamino-propylendiamin, N,N-diethylamino-propylendiamin, p-Amino—Dimethylanilin;
2. primäre cycloaliphatische Amine, wie Cyclohexylamin, Cyclopentylamin, Benzylamin, Anilin;
3. sekundäre aliphatische und aromatische Amine, wie Diethylamin, Diisopropylamin, Di-η-butylamin, Di-n-hexadecylamin, Dibenzylamin, Butylmethylamin, Ethylhexadecylamin, N-Methylanilin;
4. sekundäre heterocyclische Amine, wie Morpholin, Piperidin, Pyrrolidin, 2,3-Dihydroindolj
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07.07.77
5· tertiäre Amine , wie Triethylamin, Triisopropylamin, Tributylamin, Triethanolamin, N-Oxaethylmorpholin, N-Oxipropylmorpholin, N-Methylmorpholin, Pyridin.
Vorzugsweise verwendet man als Neutralisationskoinponenten Amine mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Monoethanolamin, Aminopropanol-1 , 3> Methoxipropylarnin, Morpholin, N-Methylmorpholin, Diethanolamin, N-Oxaethylmorpholin, Diethylamin, Diisobutylamin, Di-n-Butylamin.
Das Dimethylpolysiloxan und der saure Pliosphorsäurepartialester werden erfiiidungsgemäß bei 20 bis 150 C unter Rühren vermischt. Dies bedeutet, daß man beide Komponenten bei Zimmertemperatur zusammengehen kann und entweder bei dieser Temperatur bis zum Entstehen einer klaren Lösung rührt, oder daß man nach dem Zusammengehen der Komponenten bei Zimmertemperatur anschließend unter Rühren erwärmt und solange bei einer Temperatur bis zu 150 C weiterrührt, bis eine klare Lösung entstanden ist. Bei Anwendung höherer Temperaturen bildet sich die klare Lösung sehr rasch, während die Behandlung bei Zimmertemperatur längere Zeit erfordert.
Es können zusätzlich nichtionogene Produkte z. B. vom Typ der Alkyl- und Alkylarylpolyalkylenglykolether in die hochkonzentrierten emulgatorhaltigen Dimethylpolysiloxane eingearbeitet werden, ohne deren feindisperse Emulgiorwirkung wesentlich zu beeinflussen. Die nachfolgenden Beispiele erläutern die erfindungsgemäße Verfahrensweise:
Beispiel 1
Bine Mischung aus 75 Gewichtsteilen eines Phosphorsäurepartialesters, der durch Umsetzung von 3 Molen n-0ctanol mit 1 Mol Phosphorpentoxid erhalten wurde, und 500 Gewichtsteilen eines Dimethylpolysiloxanöles der Viskosität 35Ο cSt bei 25 °C wurde unter Rühren bei 100 U/min auf 80 bis 85 °C erwärmt. Nach etwa
8098*4/0190
- 8 - O.Z. 2979
07.07.77
5 iiidij vurde bei. weiterem Rühren in diesem Temperaturbereich aus der anfangs tjüiben Mischung eine klare viskose Flüssigkeit ei'-halton, die auf 30 bis *»0 °C abgekühlt und mit 20 Gewichtsteilen Monoetlianolainin unter der o. a. Rührgeschwindi gkeit neutralisiert wurde. Anschließend Minien 595 Gewichtsteile Wasser in einem Zeitraum von 15 min unter Rühren bei 200 U/min zugesetzt. Es entstand hierbei eine l'eindisperse dünnflüssige Emulsion, die weder im Zentrifugentest noch beim Standtest über 5 Monate Veränderungen zeigte.
Beispiel 1 a
Es wurde analog BeispieJ 1 verfahren, wobei anstelle Monoethanolamin 24,0 Gewichtsteile n-Butylamin eingesetzt wurden. Hierbei entstand eine feindisperse dünnflüssige Emulsion, die weder im Zentrifugentest noch beim Standtest über 5 Monate Veränderungen zeigte.
Beispiel 1 b
Es wurde analog Beispiel 1 verfahren, wobei anstelle Monoethanolamin 32,0 Gewichtsteile Cyclobutylamin eingesetzt wurden. Hierbei entstand eine feindisporse dünnflüssige Emulsion, die weder im Zentrifugentest noch beim Standtest über 5 Monate Veränderungen zeigte.
Beispiel 1 c
Es wurde analog Beispiel 1 verfahren, wobei anstelle Monoethanolamin 23,5 Gewichtsteile Diethylamin eingesetzt wurden. Hierbei entstand eine feindisperse dünnflüssige Emulsion, die weder im Zentrifugentest noch beim Standtest über 5 Monate Veränderungen zeigte.
Beispiel T d
Es wurde analog Beispiel 1 verfahren, wobei anstelle Monoethanolamin 26,0 Gewichtsteile Morpholin eingesetzt wurden. Hierbei
8098U/0190
- 9 - O.Z. 2979
Ö7.O7.77 "
entstand eine feindisperse dünnflüssige EmuIp.ion, die weder im Zentrifugentest noch beim Standtest über 5 Monate Veränderungen zeigte.
Beispiel 1 e
Es wurde analog Beispiel 1 verfahren, wobei anstelle Monoethaiiolamin 31»2 Gewichtsteile N-Methylmorpholin eingesetzt wurden. Hierbei entstand eine feindisperse dünnflüssige Emulsion, die weder im Zentrifugentest noch beim Standtest über 5 Monate Veränderungen zeigte.
Vergleichsbeispiel 1
Zum Vergleich wurden unter den im Beispiel 1 angegebenen. Rühr- und Temperaturbedingungen 95 Gewichtsteile Erimlgator bestehend aus 75 Gewichtsteilen des im Beispiel 1 verwendeten Phosphorsäurepartialesters und 20 Gewichtsteilen Monoethanolamin, mit 5OO Gewichtsteilen des im Beispiel 1 verwendeten Dimethylpolysiloxanöles vermischt und anschließend mit 595 Gewichtsteilen Wasser verdünnt. Es entstand hierbei eine grobdisperse Emulsion, die bereits nach kurzer Zeit auftrennte.
Beispiel 2
Analog der im Beispiel 1 beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrensart wurde eine Emulsion hergestellt, wobei anstelle des Dimethylpolysiloxanöles der Viskosität 350 cSt ein Dimethylpolysiloxanöl der Viskosität 1 25O cSt verwendet wurde. Es entstand hierbei eine feindisperse dünnflüssige Emulsion, die weder im Zentrifugentest noch beim Standtest über 5 Monate Veränderungen zeigte.
Vergleichsbeispiel 2
Zum Vergleich wurde nach dem im Verglei chsbeispi'el 1 angegebenen Verfahren gearbeitet. Es entstand hierbei eine grobdisperse Emulsion, die bereits nach kurzer Zeit auftrennte.
809804/0190
10 - ο.Ζ. 2979
O7.O7.77
Beispiel 3
Analog der im Beispiel 1 beschriebenen erfindungsßemäßon Verfahrensart wurde eine Emulsion hergestellt, wobei anstelle des Dimethylpolysiloxanöles der Viskosität 350 cSt ein Diinethylpolysiloxanöl der Viskosität 60 000 cSt eingesetzt wurde. Es entstand hierbei eine schvachviskosc, feindisperse Emulsion, die weder im Zentri-fugcntest noch beim Standtest über 5 Monate Veränderungen zeigte.
Vergleichsbeispiel· 3
Zum Vergleich wurde nach dem im Vergleichsbeispiel 1 angegebenen Verfahren gearbeitet. Es entstand hierbei eine grobdisperse Emulsion, die bereits nach kurzer Zeit auftrennte.
Beispiel h
Analog der im Beispiel 1 beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrensart wurde eine Emulsion hergesteilt, wobei anstelle des n-Octylphosphorsäurepartialesters ein Umsetzungsprodukt aus 3 Molen eines Alkoholgemisches einer C-Zahl 6 bis 10 und einem mittleren Molgewicht von 130 und 1,05 Mol Phosphorpcntoxid verwendet wurde. Es entstand hierbei eine feindisperse dünnflüssige Emulsion, die weder im Zentrifugentest noch beim Standtest über 5 Monate Veränderungen zeigte.
Vergleichsbeispiel· k
Zum Vergleich wurde nach dein im Vergleichsbe Lspiel 1 angegebenen Verfahren gearbeitet. Es entstand hierbei eine grobdisperse Emulsion, die bereits nach kurzer Zeit auftrennte.
Beispiel 5
Analog der im Beispiel 1 beschriebenen erfindungspemäßon Verfahrensart wurde eine Emulsion hergestellt, wobei anstelle Monoetlianolain Ln 2h, 5 Gewichts teile Aiuiriopropariol-1 ,3 eingesetzt wurden. Es entstand hierbei eine feindisperse dünnflüssige Emulsion,
809884/0190
O.Z. 2979 07.07.77
die weder im Zentrifugentest noch heim Standtest Vei'änderuiigeii zeigte.
Vergleichsbeispiel 5
Zum Vergleich wurde nach dem im Vergleichsbeispiel 1 angegebenen Verfahren gearbeitet. Es entstand hierbei eine grobdisperso Emulsion, die bereits nach kurzer Zeit auftrennte.
Beispiel 6
Analog der im Beispiel 1 beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrensart wurde eine Mischung aus 500 Gewichtsteilen eines Dimethylpolysiloxanöles der Viskosität 60 000 cSt bei 25 °C, 50 Gewichtsteilen n-Octylphosphorsäurepartialestex· wie im Beispiel 1 verwendet und 25 Gewichtsteilen eines Ethoxiljerungsproduktes aus Nonylphenol und 3 Mol Ethylenoxid bis zur Klarlöslichkeit behandelt und mit 14,6 Gewichtsteilen Monoethanolamin neutralisiert. Anschließend wurden 595 Gewichtsteile Wasser langsam eingerührt. Es entstand hierbei eine feindisperse dünnflüssige Emulsion, die weder im Zentrifugentest noch beim Standtest über 3 Monate Veränderungen zeigte.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit, lagerstabile Siliconölemulsionen ohne Lösungsmittelzugabe und ohne Homogenisierung herzustellen.
Die erfindungsgemäß erhaltenen Emulsionen sind universell einsetzbar, da sie kein Lösungsmittel enthalten. Zudem erfordert ihre Herstellung wesentlich weniger Aufwand, verglichen mit dem Stand der Technik, da die Homogenisierungsstufe eingespart wird.
809884/0190

Claims (3)

O.Z. 2979 07.07.77 Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung wäßriger feindisperser, lagerstabiler Siliconölemulsionen unter Einsatz von Emulgatoren, dadurch gekennzeichnet, daß Dimethylpolysiloxane und 0,1 bis 0,3 Gewichtsteile, bezogen auf Dimethylpolysiloxan, eines Mono— oder Diesters der Orthophosphorsäure oder deren Gemischen, hergestellt durch Umsetzung von:
SL n-Octanol-1 oder n-Octenol-1 mit PO, oder
b geradkettigen, primären, 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkoholen mit Phosphorsäuren oder Phosphorhalogeniden, oder
£ Gemischen primärer, zu wenigstens 50 Molprozent geradkettiger., 1 bis 22 Kohlenstoff atome enthaltender Alkohole mit einem mittleren Molgewicht von 110 bis 16O mit Phosphorsäuren, Phosphoroxiden oder Phosphorhalogeniden, !
ο *
bei Temperaturen zwischen 20 und I50 C unter Rühren ver- ! mischt werden, bis eine klare Lösung entsteht, danach eine \ organische Base oder Alkali bis zur Neutralisation zugefügt und anschließend mit Wasser verdünnt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphorsäurepartialester gemäß £ durch Umsetzung von Gemischen h bis \h Kohlenstoffatome enthaltender Alkohole mit anorganischen Phosphorverbindungen erhalten wurde.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß Dimethylpolysiloxane und Phosphorsäurepartialester bei bis 90 C vermischt werden.
ORIGINAL INSPECTED
- X -Xj ο.ζ. 2979
' 07.07.77
Verfahien.nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß als organische Base ein primäres, sekundäres oder tertiäres Amin mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen eingesetzt wird.
Ö0988W0190
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