DE2730923A1 - Verfahren zur herstellung von waessrigen feindispersen, lagerstabilen siliconoelemulsionen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von waessrigen feindispersen, lagerstabilen siliconoelemulsionenInfo
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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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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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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:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
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.
Zum Vergleich wurde nach dem im Vergleichsbeispiel 1 angegebenen
Verfahren gearbeitet. Es entstand hierbei eine grobdisperse Emulsion, die bereits nach kurzer Zeit auftrennte.
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.
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.
Zum Vergleich wurde nach dem im Vergleichsbeispiel 1 angegebenen
Verfahren gearbeitet. Es entstand hierbei eine grobdisperso Emulsion, die bereits nach kurzer Zeit auftrennte.
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)
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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