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Diese
Erfindung richtet sich auf Organosiliciumzusammensetzungen und insbesondere
auf bestimmte Siliconflüssigkristalle,
Siliconvesikel und Silicongele.
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Wenigstens
so früh
wie 1957 hatte Plueddemann in US-Patent 3,046,250 (24. Juli 1962)
neue Polymere in Form von Lösungen,
Fluiden, viskosen Fluiden, Teeren und kautschukartigen Feststoffen
durch Umsetzen von Organosiliciumepoxiden mit Aminverbindungen hergestellt.
Die Systeme, die verwendet wurden, um diese neuen Polymere herzustellen,
waren aber wasserfrei und selbst, wenn ein polares Lösungsmittel
wie z. B. Ethanol verwendet wurde, war es in einem sehr hohen Feststoffgehalt
während
der Reaktion, d. h. wenigstens 49 Gew.-% oder mehr, vorhanden. Keine
neuen Polymere wurden von Plueddemann in Siliconflüssigkeiten,
wie (i) flüchtigen
Polydimethylsiloxanen, wie z. B. Hexamethyldisiloxan, Octamethyltrisiloxan
und Decamethylcyclopentasiloxan, oder (ii) nichtflüchtigen
Polydimethylsiloxanen mit einer Viskosität im Bereich von 5–10000 Centistoke
(mm2/s) hergestellt.
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Folglich
war Plueddemann nicht in der Lage und es war auch nicht Plueddemann's Absicht, neue Organosiliciumzusammensetzungen
in Form eines Siliconflüssigkristalls,
Siliconvesikels oder Silicongels herzustellen, welche der primäre Fokus
der vorliegenden Erfindung sind.
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Daher
bezieht sich die Erfindung auf Siliconflüssigkristalle, Siliconvesikel
und Silicongele, die durch Zusammengeben (i) eines aminfunktionellen
Silicons wie in den Ansprüchen
definiert, (ii) eines organischen Epoxids, das wenigstens zwei Epoxygruppen
enthält, oder
eines epoxyfunktionellen Silicons, das wenigstens zwei Epoxygruppen
enthält,
und (iii) Wasser gebildet.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
werden Silicongele durch Zusammengeben von (i) einem aminfunktionellen
Silicon, wie in den Ansprüchen
definiert, (ii) einem organischen Epoxid, das wenigstens zwei Epoxygruppen
enthält,
oder einem epoxyfunktionellen Silicon, das wenigstens zwei Epoxygruppen
enthält, und
(iii) einem Siliconfluid, das sich von den Siliconen wie in (i)
und (ii) definiert unterscheidet, gebildet.
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Eine
dritte Ausführungsform
betrifft das Ausbilden von Silicongelen durch Zusammengeben von
(i) einem aminfunktionellen Silicon wie in den Ansprüchen definiert,
(ii) einem organischen Epoxid, das wenigstens zwei Epoxygruppen
enthält,
oder einem epoxyfunktionellen Silicon, das wenigstens zwei Epoxygruppen
enthält,
und (iii) einer polaren organischen Verbindung oder einer nichtpolaren
organischen Verbindung, die sich von den organischen Verbindungen
wie in (i) und (ii) definiert, unterscheidet, wobei die polare organische
Verbindung oder die nichtpolare organische Verbindung in einer Konzentration
vorhanden ist, um einen Feststoffgehalt von weniger als 40 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht von (i)–(iii), bereitzustellen, worin
(i) und (ii) Feststoffe sind.
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Ein
oder mehrere aktive Bestandteile können in jede der obigen Ausführungsformen
eingebracht werden.
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Siliconflüssigkristalle
und Siliconvesikel können
gemäß dieser
Erfindung durch Zusammengeben von:
- (i) 0,01–95 Gew.-%
eines aminfunktionellen Silicons wie in den Ansprüchen definiert,
- (ii) 0,01–95
Gew.-% eines organischen Epoxids oder eines epoxyfunktionellen Silicons,
- (iii) 0,1–99,98
Gew.-% Wasser, wahlweise
- (iv) 1–30
Gew.-% eines oberflächenaktiven
Mittels und wahlweise
- (v) 0,01–50
Gew.-% eines oder mehrerer aktiver Bestandteile
hergestellt
werden.
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Silicongele
können
gemäß dieser
Erfindung durch Zusammengeben von:
- (i) 0,1–99,98 Gew.-%
eines aminfunktionellen Silicons wie in den Ansprüchen definiert,
- (ii) 0,01–99,98
Gew.-% eines organischen Epoxids oder eines epoxyfunktionellen Silicons,
- (iii) 0,1–99,98
Gew.-% eines Fluids, das Wasser, ein Siliconfluid, das sich von
einem Silicon wie in (i) und (ii) verwendet unterscheidet, eine
polare organische Verbindung oder eine nichtpolare organische Verbindung
sein kann, wahlweise
- (iv) 1–30
Gew.-% eines oberflächenaktiven
Mittels und wahlweise
- (v) 0,01–50
Gew.-% eines oder mehrerer aktiver Bestandteile,
hergestellt
werden.
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Das
aminfunktionelle Polysiloxan, das bei der Herstellung dieser Zusammensetzungen
verwendet wird, hat die Formel:
worin R' für
eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe,
eine Aralkylgruppe oder eine Alkarylgruppe steht, unter der Voraussetzung,
das wenigstens 50% der Gesamtzahl von R'-Gruppen Methyl sind, Q für einen
aminfunktionellen Substituenten der Formel -R''Z steht,
worin R'' ein zweibindiger
Alkylenrest mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen ist und Z ein einbindiger
Rest, ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus -NR
2''' und
-NR'''(CH
2)
bNR
2''',
worin R''' für
Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
steht und b eine positive ganze Zahl mit einem Wert von 2 bis 6
ist, z einen Wert von 0 oder 1 hat, x einen Mittelwert von 25 bis
3000 hat, y einen Mittelwert von 0 bis 3000 hat, wenn z gleich 1
ist, y einen Mittelwert von 1 bis 3000 hat, wenn z gleich null ist.
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Geeignete
R'-Gruppen werden
durch Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, Phenyl,
Xenyl, Benzyl, Phenylethyl und Tolyl wiedergegeben und können hieraus
unabhängig
voneinander ausgewählt
werden, unter der Voraussetzung, dass wenigstens 50% der R'-Gruppen Methyl sind.
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Die
Alkylenreste, die durch R'' wiedergegeben sind,
können
Trimethylen, Tetramethylen, Pentamethylen, -CH2CH(CH3)CH2- und -CH2CH2CH(CH3)CH2- sein. Siloxane,
worin R'' ein Trimethylen-
oder ein alkylsubstituierter Trimethylenrest ist, wie z. B. -CH2CH(CH3)CH2-, sind bevorzugt.
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Alkylgruppen
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie durch R''' wiedergegeben, beinhalten
Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl und Isobutyl.
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Geeignete
Z-Reste beinhalten den nicht substituierten Aminrest -NH2, alkylsubstituierte Aminreste, wie z. B.
-NHCH3, -NHCH2CH2CH2CH3 und
-N(CH2CH3)2, und aminoalkylsubstituierte Aminreste,
wie z. B. -NHCH2CH2NH2, -NH(CH2)6NH2 und -NHCH2CH2CH2N(CH3)2.
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Wenn
z gleich null ist, hat das Siliconpolymer nur seitenständige aminfunktionelle
Substituenten in der Polymerkette. Wenn z gleich eins ist, kann
das Siliconpolymer nur endständige
aminfunktionelle Substituenten oder sowohl endständige und seitenständige aminfunktionelle
Substituenten in der Polymerkette haben.
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Vorzugsweise
kann x von einem Wert von 25 bis 500 variieren und y kann von null
bis 100 variieren, wenn z gleich eins ist, und von eins bis 100,
wenn z gleich null ist. Es ist am meisten bevorzugt, wenn die Werte von
x + y im Bereich von ungefähr
50 to 1000 liegen.
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Der
Amingehalt, d. h. die Zahl von aminfunktionellen Gruppen in dem
Molekül
des aminfunktionellen Polysiloxans, wird im Allgemeinen als Mol-%
Amine ausgedrückt,
und dies wird bestimmt durch das Verhältnis y/DP × 100, wobei y der Wert der
ganzen Zahl y in der obigen Formel für das aminfunktionelle Polysiloxan
ist und der Polymerisationsgrad (DP) x + y + 2 ist, was die Kettenlänge des
aminfunktionellen Polysiloxans bestimmt.
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Solche
aminfunktionellen Polysiloxane sind aus dem Stand der Technik bekannt
und im Handel von Quellen, wie z. B. Dow Corning Corporation, Midland,
Michigan USA, erhältlich.
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Organische
Epoxide, die wenigstens zwei Epoxygruppen enthalten, d. h. Diepoxide,
die zur Verwendung hierin geeignet sind, beinhalten Zusammensetzungen,
wie z. B. Ethylenglykoldiglycidylether, Diethylenglykoldiglycidylether,
Polyethylenglykoldiglycidylether, Glycerindiglycidylether, Triglycidylether,
Propylenglykoldiglycidylether, Butandioldiglycidylether, 1,2,3,4-Diepoxybutan,
1,2,4,5-Diepoxypentan, 1,2,5,6-Diepoxyhexan, 1,2,7,8-Diepoxyoctan,
1,3-Divinylbenzoldiepoxid, 1,4-Divinylbenzoldiepoxid, 4,4'-Isopropylidendiphenoldiglycidylether
und Hydrochinondiglycidylether.
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Andere
Polyglycidylether von Alkanpolyolen, Polyglycidylether von Poly(alkylenglykolen),
Diepoxyalkane, Diepoxyaralkane und Polyphenolpolyglycidylether können ebenfalls
hierin verwendet werden.
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Zwei
besonders bevorzugte organische Epoxide, die wenigstens zwei Epoxygruppen
enthalten, sind weiter unten gezeigt, in denen n eine positive ganze
Zahl ist, die das Molekulargewicht des Epoxids bestimmt.
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Poly(propylenglykol)diglycidylether
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Wenn
es erwünscht
ist, ein epoxyfunktionelles Silicon zu verwenden, das wenigstens
zwei Epoxygruppen enthält,
anstatt eines organischen Epoxids, das wenigstens zwei Epoxygruppen
enthält,
kann ein geeignetes epoxyfunktionelles Silicon der allgemeinen Struktur,
die weiter unten gezeigt ist, verwendet werden, in der x für eine ganze
Zahl von eins oder mehr steht.
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Polydimethylsiloxan
mit endständigen
Epoxypropoxypropylgruppen
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Solche
epoxyfunktionellen Silicone sind aus dem Stand der Technik bekannt
und im Handel von Quellen, wie z. B. Dow Corning Corporation, Midland,
Michigan USA, erhältlich. Üblicherweise
haben solche Silicone eine Viskosität im Bereich von 1 bis ungefähr 200 Centistoke
(mm2/s) und ein Molekulargewicht von ungefähr 300–6000.
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Falls
gewünscht,
können
organische Epoxide und epoxyfunktionelle Silicone, die nur eine
einzelne Epoxygruppe enthalten, als eine zusätzliche Komponente eingebracht
werden, um die Vernetzungsdichte und das Gesamtmolekulargewicht
des Silicongels einzustellen.
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US-Patent
5,948,855 (vom 7. September 1999) enthält eine ausführliche
Liste von geeigneten Siliconfluiden, die verwendet werden können; unter
denen befinden sich z. B. (i) flüchtige
Polydimethylsiloxane, wie z. B. Hexamethyldisiloxan, Octamethyltrisiloxan
und Decamethylcyclopentasiloxan, und (ii) nichtflüchtige Polydimethylsiloxane.
Diese flüchtigen
und nichtflüchtigen
Polydimethylsiloxane beinhalten Siliconfluide mit einer Viskosität im Bereich
von 0,65 bis 10000 Centistoke (mm2/s).
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US-Patent
5,948,855 enthält
ebenfalls eine ausführliche
Liste von nichtpolaren organischen Verbindungen, die verwendet werden
können.
Unter diesen befinden sich Duftstoffe wie Moschus und Myrrhe und Mischungen
davon. Zusätzlich
sind nichtpolare organische Verbindungen, wie z. B. natürliche Öle, die
sich von Tieren, Pflanzen oder Mineralquellen ableiten, ebenfalls
geeignet. Am meistens bevorzugt sind moderne kosmetische Öle, die
für kosmetische
Zwecke als sicher bekannt sind, wie z. B. Mandelöl, Aprikosenkernöl, Avocadoöl, Kakaobutter
(Theobromaöl),
Karottenkernöl,
Rizinusöl,
Zitruskernöl,
Kokosnussöl,
Maisöl,
Baumwollsamenöl,
Gurkenöl,
Eiöl, Jojobaöl, Lanolinöl, Leinsamenöl, Mineralöl, Nerzöl, Olivenöl, Palmkernöl, Pfirsichkernöl, Erdnussöl, Rapsöl, Safloröl, Sesamöl, Haifischleberöl, Sojabohnenöl, Sonnenblumenöl, Mandelöl, Talg-(Rinder)öl, Talg-(Hammel)öl, Schildkrötenöl, Pflanzenöl, Walöl und Weizenkeimöl.
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Einige
polare organische Verbindungen, die verwendet werden können, sind
Monohydroxyalkohole, wie z. B. Ethylalkohol und Isopropylalkohol,
Diole und Triole, wie z. B. Propylenglykol, 2-Methyl-1,3-propandiol HOCH2CH(CH3)CH2OH, 1,2-Hexandiol CH3(CH2)3CH(OH)CH2OH und Glycerin, Glycerinester, wie z. B.
Glycerintriacetat (Triacetin), Glycerintripropionat (Tripropionin)
und Glycerintributyrat (Tributyrin), und Polyglykole, wie z. B.
Polyethylenglykole und Polypropylenglykole, unter denen sich PPG-14
Butylether C4H9[OCH(CH3)CH2]14OH
befindet.
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Das
oberflächenaktive
Mittel kann ein nichtionisches, kationisches, anionisches oder eine
Mischung solcher oberflächenaktiven
Mittel sein. Am meisten bevorzugt sind organische nichtionische
oberflächenaktive Mittel,
wobei das nichtionische oberflächenaktive
Mittel eins sein kann, das ein Siliciumatom enthält. Am meisten bevorzugt sind
Alkoholethoxylate R2-(OCH2CH2)cOH, insbesondere Fettalkoholethoxylate.
Fettalkoholethoxylate enthalten typischerweise die charakteristische
Gruppe -(OCH2CH2)cOH, die an einen Fettkohlenwasserstoffrest
R2 gebunden sein kann, der ungefähr 8 bis
ungefähr
20 Kohlenstoffatome enthält,
wie z. B. Lauryl (C12), Cetyl (C16) und Stearyl (C18).
Während
der Wert von "c" im Bereich von 1
bis ungefähr
100 liegen kann, ist der Wert typischerweise im Bereich von 2 bis
40.
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Einige
Beispiele von geeigneten nichtionischen oberflächenaktiven Mitteln sind Polyoxyethylen(4)laurylether,
Polyoxyethylen(5)laurylether, Polyoxyethylen(23)laurylether, Polyoxyethylen(2)cetylether,
Polyoxyethylen(10)cetylether, Polyoxyethylen(20)cetylether, Polyoxyethylen(2)stearylether,
Polyoxyethylen(10)stearylether, Polyoxy ethylen(20)stearylether,
Polyoxyethylen(21)stearylether, Polyoxyethylen(100)stearylether,
Polyoxyethylen(2)oleylether und Polyoxyethylen(10)oleylether. Diese
und andere Fettalkoholethoxylate sind unter solchen Bezeichnungen
wie ALFONIC®,
BRIJ, GENAPOL®,
LUTENSOL, NEODOL®, RENEX, SOFTANOL, SURFONIC®,
TERGITOL®,
TRYCOL und VOLPO im Handel erhältlich.
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Ein
besonders geeignetes nichtionisches oberflächenaktives Mittel ist Polyoxyethylen(23)laurylether, ein
Produkt, das unter dem Namen BRIJ 35L von ICI Surfactants, Wilmington,
Delaware, verkauft wird. Es hat einen HLB von ungefähr 16,9.
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Kationische
oberflächenaktive
Mittel, die für
die Erfindung geeignet sind, beinhalten Verbindungen mit hydrophilen
quaternären
Ammoniumeinheiten im Molekül,
die positiv geladen sind, wie z. B. quaternäre Ammoniumsalze, die durch
R3R4R5R6N+X- wiedergegeben sind, worin R3 bis R6 Alkylgruppen
mit 1–30
Kohlenstoffatomen sind, oder Alkylgruppen, die sich von Talg, Kokosnussöl oder Soja
ableiten, und X gleich Halogen, wie z. B. Chlor oder Brom, ist oder
X kann eine Methosulfatgruppe sein. Am meisten bevorzugt sind Dialkyldimethylammoniumsalze,
die durch die Formel R7R8N+(CH3)2X– wiedergegeben sind,
worin R7 und R8 Alkylgruppen
mit 12–30
Kohlenstoffatomen oder Alkylgruppen, die sich von Talg, Kokosnussöl oder Soja
ableiten, sind, und X Halogen oder eine Methosulfatgruppe ist. Monoalkyltrimethylammoniumsalze
können
ebenfalls eingesetzt werden und werden durch R9N+(CH3)3X– wiedergegeben,
worin R9 eine Alkylgruppe mit 12–30 Kohlenstoffatomen oder
eine Alkylgruppe, die sich von Talg, Kokosnussöl oder Soja ableitet, ist und
X Halogen oder eine Methosulfatgruppe ist.
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Repräsentative
quaternäre
Ammoniumsalze sind Dodecyltrimethylammoniumbromid (DTAB), Didodecyldimethylammoniumbromid,
Dihexadecyldimethylammoniumchlorid, Dihexadecyldimethylammoniumbromid,
Dioctadecyl dimethylammoniumchlorid, Dieicosyldimethylammoniumchlorid,
Didocosyldimethylammoniumchlorid, Dikokosnussdimethylammoniumchlorid,
Ditalgdimethylammoniumchlorid und Ditalgdimethylammoniumbromid.
Diese und andere quaternäre
Ammoniumsalze sind im Handel unter solchen Namen wie ADOGEN, ARQUAD,
SERVAMINE, TOMAH und VARIQUAT erhältlich.
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Beispiele
für anionische
oberflächenaktive
Mittel beinhalten Sulfonsäuren
und deren Salzderivate, Alkalimetallsulfosuccinate, sulfonierte
Glycerylester von Fettsäuren,
wie z. B. sulfonierte Monoglyceride von Kokosnussölsäuren, Salze
von sulfonierten einbindigen Alkoholestern, wie z. B. Natriumoleylisothionat,
Amide von Aminosulfonsäuren,
wie z. B. Natriumsalz von Oleylmethyltaurid, sulfonierte Produkte
von Fettsäurenitrilen,
wie z. B. Palmitonitrilsulfonat, sulfonierte aromatische Kohlenwasserstoffe,
wie z. B. Natrium-alphanaphthalinmonosulfonat, Kondensationsprodukte
von Naphthalinsulfonsäuren
mit Formaldehyd, Natriumoctahydroanthracensulfonat, Alkalimetallalkylsulfate,
wie z. B. Natriumlauryl(dodecyl)sulfat CH3(CH2)11OSO3Na,
Ethersulfate mit Alkylgruppen mit 8 oder mehr Kohlenstoffatomen
und Alkylarylsulfonate mit einer oder mehr Alkylgruppen mit 8 oder
mehr Kohlenstoffatomen.
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Kommerzielle
anionische oberflächenaktive
Mittel, die für
diese Erfindung geeignet sind, beinhalten Triethanolamin lineares
Alkylsulfonat, das unter dem Namen BIO-SOFT N-300 von der Stepan
Company, Northfield, Illinois, verkauft wird, Sulfate, die unter
dem Namen POLYSTEP von der Stepan Company verkauft werden, und Natrium
n-Hexadecyldiphenyloxiddisulfonat, das unter dem Namen DOWFAX 8390
von der Dow Chemical Company, Midland, Michigan, verkauft wird.
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Die
Flüssigkristalle,
Vesikel und Gele, die nach dieser Erfindung hergestellt werden,
können
eine oder mehrere aktive Bestandteile in einer oder mehreren ihrer
Phasen enthalten. Einige repräsentative
aktive Bestandteile, die in wässrigen
oder polaren organischen Verbindungen löslich sind, sind (i) Vitamine,
(ii) Arzneimittel einschließlich
aktivierter Antitranspirationssalze, wie z. B. Aluminumchlorhydrat
und Aluminumzirconiumtrichlorhydrat oder (iii) α-Hydroxysäuren, wie z. B. Glykolsäure, Milchsäure, Weinsäure und
Zitronensäure, d.
h. Fruchtsäuren.
US Patent 5,948,855 enthält
eine ausführliche
Liste von Vitaminen und Arzneimitteln, die in wässrigen oder polaren organischen
Verbindungen löslich
sind und verwendet werden können,
wobei unter diesen sich Vitamin C, Vitamin B1,
Vitamin B2, Vitamin B6,
Vitamin B12, Niacin, Folsäure, Biotin
und Pantothensäure
befinden.
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US
Patent 5,948,855 enthält
ebenfalls eine ausführliche
Liste von aktiven Bestandteilen, die in nichtpolaren Ölen löslich sind,
die in einer Phase oder Phasen des Siliconfluids oder nichtpolaren
organischen Verbindung getragen werden können, wie z. B. Vitamine und
Arzneimittel, unter denen sich Vitamin A1,
RETINOL, C2-C18-Ester
von RETINOL, Vitamin E, TOCOPHEROL, Ester von Vitamin E, RETINYLACETAT,
RETINYLPALMITAT, RETINYLPROPIONAT, α-TOCOPHEROL, TOCOPHERSOLAN,
TOCOPHERYLACETAT, TOCOPHERYLLINOLAT, TOCOPHERYLNICOTINAT, TOCOPHERYLSUCCINAT,
und Mischungen davon befinden.
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Andere übliche Arten
von aktiven Bestandteilen können
ebenfalls in einer der Phasen vorhanden sein, falls erwünscht, wie
z. B. Duftstoffe oder Sonnenschutzmittel, d. h. ein UV-Absorber-/UV-Lichtstabilisator.
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Siliconflüssigkristalle,
Siliconvesikel und Silicongele dieser Erfindung können bei
Raumtemperatur unter Verwendung von einfachen Propellermischern,
turbinenartigen Mischern, Brookfield Mischern, die entgegengesetzt
rotieren, oder homogenisierenden Mischern hergestellt werden. Im
Allgemeinen werden keine speziellen Ausrüstungen oder Prozessbedingungen
benötigt.
Oft ist einfach das Schütteln
mit der Hand ausreichend. Wärme
vereinfacht deren Bildung und so können diese Zusammensetzungen
bei Temperaturen im Bereich von 25–100°C hergestellt werden.
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BEISPIELE
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Die
folgenden Beispiele werden angegeben, um diese Erfindung detaillierter
zu veranschaulichen. In diesen Beispielen hat das verwendete aminfunktionelle
Silicon eine Struktur, die im Allgemeinen der oben angegebenen Formel
entspricht, in der R',
x, y, z und Q wie in Tabelle 1 gezeigt sind.
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BEISPIEL 1
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0,5099
g eines aminfunktionellen Silicons mit den in Tabelle 1 definierten
Eigenschaften, 0,1435 g 1,4-Butandioldiglycidylether und 4,7143
g Wasser wurden in ein Gefäß eingewogen.
Das Gefäß wurde
in einen Ofen bei 80°C
2 Stunden lang gegeben, was zu einer trüben Lösung führte. Optische Mikroskopie
bestätigte, dass
die Teilchen doppelbrechend waren, was auf die Bildung und Existenz
von Vesikeln hindeutet.
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BEISPIEL 2
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0,5337
g eines aminfunktionellen Silicons mit den in Tabelle 1 definierten
Eigenschaften, 0,6446 g Polyethylenglykoldiglycidylether mit einem
Molekulargewicht von ungefähr
526, 0,3113 g BRIJ 35L nichtionisches oberflächenaktives Mittel und 5,0908
g Wasser wurden in ein Gefäß eingewogen.
Das Gefäß wurde
in einen Ofen bei 80°C
2 Stunden lang gegeben, was zur Bildung eines klaren Gels mit einem
blauen Farbstich führte. Optische
Mikroskopie bestätigte
die Existenz und Bildung eines lamellaren Flüssigkristalls.
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BEISPIEL 3
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Zuerst
wurden 3,2685 g eines aminfunktionellen Silicons mit den in Tabelle
1 definierten Eigenschaften, 6,1542 g einer einprozentigen Salzlösung, die
10 Gew.-% Natriumdodecylsulfat anionisches oberflächenaktives
Mittel enthält,
und 22,0164 g Wasser in ein Gefäß eingewogen.
Danach wurden 10,0905 g der Mischung in dem Gefäß, 0,5027 g PARSOL MCX, ein
UV-Absorber/UV-Lichtstabilisator, der 2-Ethylhexyl-p-methoxycinnamat
ist und von Givaudan-Roure, Clifton, New Jersey, verkauft wird,
und 0,1684 g Polypropylenglykoldiglycidylether mit einem Molekulargewicht
von ungefähr
640 in ein anderes Gefäß gegeben.
Dieses Gefäß wurde
4 Stunden lang bei 80°C
in einen Ofen gegeben, was zur Bildung einer trüben Dispersion führte. Optische
Mikroskopie bestätigte,
dass die beobachteten Teilchen Vesikel waren. Dieses Beispiel zeigt
ebenfalls die Verwendung eines polymerisierten Vesikels, um einen
aktiven Bestandteil einzuschließen.
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BEISPIEL 4
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0,5060
g eines aminfunktionellen Silicons mit den in Tabelle 1 definierten
Eigenschaften, 1,0058 g Polyethylenglykoldiglycidylether mit einem
Molekulargewicht von ungefähr
526, 0,4970 g BRIJ 35L nichtionisches oberflächenaktives Mittel und 8,2702
g Wasser wurden in ein Gefäß eingewogen.
Das Gefäß wurde
2 Stunden lang bei 80°C
in einen Ofen gegeben, was zur Bildung eines klaren Gels führte.
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BEISPIEL 5
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1,5165
g eines aminfunktionellen Silicons mit den in Tabelle 1 definierten
Eigenschaften, 0,5000 g 1,4-Butandioldiglycidylether, 6,0165 g einer
wässrigen
Lösung,
die 20 Gew.-% Natriumdodecylsulfat anionisches oberflächenaktives
Mittel enthält,
und 0,7154 g 2-Methyl-1,3-propandiol,
das als Co-Lösungsmittel
verwendet wurde, wurden in ein Gefäß eingewogen. Das Gefäß wurde
2 Stunden lang bei 80°C
in einen Ofen gegeben, was zur Bildung eines klaren Gels führte.
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BEISPIEL 6
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2,1278
g eines aminfunktionellen Silicons mit den in Tabelle 1 definierten
Eigenschaften, 2,2221 g 1,4-Butandioldiglycidylether, 5,0538 g einer
Wasserlösung,
die 20 Gew.-% Natriumdodecylsulfat anionisches oberflächenaktives
Mittel enthält,
und 1,0193 g Decamethylcyclopentasiloxan wurden in ein Gefäß eingewogen.
Das Gefäß wurde
2 Stunden lang bei 80°C
in einen Ofen gegeben, was zur Bildung eines klaren Gels führte. Dieses
Beispiel zeigt ebenfalls den Einschluss eines flüchtigen cyclischen Polydimethylsiloxans [(CH3)2SiO]5 in
ein wasserbasiertes Gel.
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BEISPIEL 7
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1,5452
g eines aminfunktionellen Silicons mit den in Tabelle 1 definierten
Eigenschaften, 6,1404 g einer Wasserlösung, die 20 Gew.-% Natriumdodecylsulfat
anionisches oberflächenaktives
Mittel enthält,
0,9542 g Polyethylenglykoldiglycidylether mit einem Molekulargewicht
von ungefähr
200, 0,5100 g 1,4-Butandioldiglycidylether und 0,1256 g eines Duftstoffs,
der unter dem Namen JOOP verkauft wird, wurden in ein Gefäß eingewogen.
Das Gefäß wurde
1 Stunde lang bei 80°C
in einen Ofen gegeben, was zur Bildung eines klaren Gels mit einem
gelben Farbstich führte.
Dieses Beispiel zeigt ebenfalls die Verwendung eines Gels, um einen
aktiven Bestandteil einzuschließen.
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BEISPIEL 8
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In
ein Reaktionsgefäß wurden
25,5 g Decamethylcyclopentasiloxan, 0,70 g 1,4-Butandioldiglycidylether
und 3,80 g eines aminfunktionellen Silicons mit einem Polymerisationsgrad
von 100, das ungefähr
15 Mol-% Aminopropyleinheiten enthält und die Eigenschaften wie
in Tabelle 1 definiert aufweist, gegeben. Die Mischung wurde gerührt, bis
sie homogen war, und 2 Stunden lang in ein Bad bei einer Temperatur
von 70°C ± 5°C gegeben.
Nach Entfernung aus dem Bad wurde ein trübes Gel erhalten.
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BEISPIEL 9
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5,40
g eines aminfunktionellen Silicons mit den in Tabelle 1 definierten
Eigenschaften, 4,60 g 1,4-Butandioldiglycidylether und 40,25 g Propylenglykol
wurden in ein Gefäß eingewogen.
Das Gefäß wurde
2 Stunden lang in einen Ofen bei 80°C gegeben, was zu der Bildung
eines klaren Gels führte.
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BEISPIEL 10
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1,0901
g eines aminfunktionellen Silicons mit den in Tabelle 1 definierten
Eigenschaften, 0,9350 g 1,4-Butandioldiglycidylether und 8,0942
g eines aktiven Antitranspirationssalzes wurden in ein Gefäß eingewogen.
Das aktive Antitranspirationssalz, das in diesem Beispiel verwendet
wurde, war eine Propylenglykollösung,
die ungefähr
32 Gew.-% eines Aluminium-Zirconiumtetrachlorhydrexglycinkomplexes
enthielt. Das Gefäß wurde
2 Stunden lang in einen Ofen bei 80°C gegeben, was zu der Bildung
eines klaren Gels führte.
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BEISPIEL 11
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2,3964
g eines aminfunktionellen Silicons mit den in Tabelle 1 definierten
Eigenschaften, 1,9428 g 1,4-Butandioldiglycidylether und 6,0644
g PPG-14-Butylether wurden in ein Gefäß eingewogen. Das Gefäß wurde
2 Stunden lang in einen Ofen bei 80°C gegeben, was zu der Bildung
eines klaren Gels führte.
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Es
sollte festgestellt werden, dass einer der Vorteile, die sich von
vernetzten Siliconflüssigkristallen und
Siliconvesikeln, die gemäß dieser
Erfindung hergestellt werden, deren strukturelle Integrität gegenüber Veränderungen
von solchen Parametern wie Temperatur und der Gegenwart oder Abwesenheit
von anderen Komponenten, wie z. B. Wasser, oberflächenaktiven
Mitteln und Ölen,
ist. Ein weiterer Vorteil ist die verringerte Permeabilität für eingeschlossene
aktive Bestandteile durch die Bildung von kompakteren Strukturen
als Folge der Vernetzung.
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Zusammensetzungen
gemäß dieser
Erfindung sind für
die Körperpflege
geeignet, z. B. für
die Herstellung von Antitranspirationsmitteln und Deodorantien.
Sie können
in Hautcremes, Hautpflegelotionen, feuchtigkeitsspendenden Präparaten,
Gesichtsbehandlungsmitteln, wie z. B. Akne- oder Faltenentfernungsmittel,
Körper-
und Gesichtsreinigungsmitteln, Badeölen, Parfums, Eau de Colognes,
Sachets, Sonnenschutzmitteln, Pre-Shave- und After-Shave-Lotionen,
Rasierseife und Rasierschäumen
Verwendung finden. Sie können
in Haarshampoos, Haarkonditionierern, Haarsprays, Schäumen, Dauerwellpräparaten,
Enthaarungsmitteln, Nagelhautabdeckern und Haartönungen oder Haarfärbemitteln
Verwendung finden. In Kosmetika können sie Make-Ups, dekorativen
Kosmetika, Grundierungen, Rouges, Lippenstiften, Lidstiften, Wimperntuschen, Ölentfernern,
Entfernern für
farbige Kosmetika und Puder hinzugefügt werden. In solchen Anwendungen
können
die Zusammensetzungen öllösliche,
in polaren Lösungsmitteln
lösliche
und wasserlösliche
Bestandteile, wie z. B. Vitamine, wie oben erwähnt, beinhalten.
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Diese
Zusammensetzungen sind auch in der Lage, als Träger für Pharmazeutika, Biozide, Herbizide, Pestizide
und andere biologisch aktive Substanzen zu fungieren, und sie haben
Eignung als Additive für
celluloseartige oder synthetische nichtgewobene Trägersubstanzen,
die in feuchten Reinigungstüchern,
wie z. B. Feuchttüchern,
Kosmetiktüchern
und Handtüchern,
die im Allgemeinen für
die Körperpflege
und Haushaltsreinigungsaufgaben vermarktet werden, Verwendung finden.
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Da
die exakte Natur von Organosiliciumzusammensetzungen, die in dieser
Erfindung beschrieben sind, stark von den Komponenten abhängt, die
bei deren Herstellung verwendet werden, ist es schwierig, die genaue
Natur dieser Strukturen anzugeben. Es wird aber angenommen, dass
diese Organosiliciumzusammensetzungen annähernd Strukturen aufweisen,
die im Allgemeinen mit einer der folgenden Formeln I oder II übereinstimmen.
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Daher
kann die Organosiliciumzusammensetzung eine Struktur aufweisen,
die durch die Formel:
Formel
I definiert ist.
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In
Formel I ist R11 eine Alkylgruppe, wie z. B. Methyl, Ethyl, Propyl,
Butyl, Pentyl, Hexyl oder Isobutyl, eine Arylgruppe, wie z. B. Phenyl,
Biphenyl, Naphthyl oder Anthracyl, eine Alkarylgruppe, wie z. B.
Tolyl oder Xylyl, oder eine Aralkylgruppe, wie z. B. Benzyl, Phenylethyl
oder 2-Phenylpropyl. R10 kann dasselbe wie R11 sein oder R10 kann
gleich Y sein.
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Y
ist die Struktur
wie z. B. die Gruppe
oder Y kann die Struktur
haben, wie z. B. die Gruppe
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Der
Wert von m in Formel I ist 1–5000.
Der Wert von n und o in Formel I ist 1–200.
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R12
in Struktur Y, wie oben gezeigt, stellt eine divalente Alkylgruppe
dar, wie z. B. Methylen, Ethylen, Propylen oder Butylen, eine divalente
Arylgruppe, wie z. B. Phenylen, Biphenylen, Naphthylen oder Anthracylen,
eine divalente Alkarylgruppe, wie z. B. Tolylen oder Xylylen, oder
a divalente Aralkylgruppe, wie z. B. Benzylen, Phenylethylen oder
2-Phenylpropylen.
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Der
A Bestandteil in Struktur Y steht für eine Alkylgruppe, wie z.
B. Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl oder Isobutyl, eine
Arylgruppe, wie z. B. Phenyl, Biphenyl, Naphthyl oder Anthracyl,
eine Alkarylgruppe, wie z. B. Tolyl oder Xylyl, eine Aralkylgruppe,
wie z. B. Benzyl, Phenylethyl oder 2-Phenylpropyl, oder A kann ein
Wasserstoffatom sein.
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Weiterhin
kann A eine Gruppe, wie z. B.
sein.
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In
Gruppe A oben steht P für
die Struktur
in der
u gleich 1–5000
ist, v und w gleich 1–200
sind und R10, R11, Y und A dieselben wie vorhergehend definiert
sind.
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R13
steht für
eine divalente Alkylgruppe, wie z. B. Methylen, Ethylen, Propylen
oder Butylen, eine divalente Arylgruppe, wie z. B. Phenylen, Biphenylen,
Naphthylen oder Anthracylen, eine divalente Alkarylgruppe, wie z.
B. Tolylen oder Xylylen, oder eine divalente Aralkylgruppe, wie
z. B. Benzylen, Phenylethylen oder 2-Phenylpropylen.
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Weiterhin
kann R13 eine Poly(alkylenoxid)gruppe, wie z. B. Poly(ethylenoxid),
sein, ein repräsentatives
Beispiel davon ist -(CH2CH2O)1–30-,
Poly(propylenoxid), ein repräsentatives
Beispiel davon ist -(CH2CHCH3O)1–30-,
oder eine gemischte Poly(ethylenoxid/Propylenoxid)gruppe.
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Weiterhin
kann R13 eine Struktur, wie z. B.
sein.
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R15
stellt eine divalente Alkylgruppe dar, wie z. B. Methylen, Ethylen,
Propylen oder Butylen, eine divalente Arylgruppe, wie z. B. Phenylen,
Biphenylen, Naphthylen oder Anthracylen, eine divalente Alkarylgruppe,
wie z. B. Tolylen oder Xylylen, oder eine divalente Aralkylgruppe,
wie z. B. Benzylen, Phenylethylen oder 2-Phenylpropylen, eine Poly(alkylenoxid)gruppe,
wie z. B. Poly(ethylenoxid), Poly(propylenoxid), oder ein gemischtes
Poly(ethylenoxid/Propylenoxid), q ist gleich 0–60 und P ist dasselbe wie
vorhergehend definiert.
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Die
R14-Gruppe, in der Gruppe A oben gezeigt ist, repräsentiert
eine Struktur, wie z. B.
worin r und s gleich 0–400 sind,
t gleich 2–100
ist und R11 dieselbe Bedeutung wie vorhergehend definiert hat.
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Die
Organosiliciumverbindung kann ebenfalls eine Struktur aufweisen,
die durch die Formel:
definiert
ist.
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In
Formel II ist j gleich 1–5000
und k ist gleich 0–100.
R16 ist eine Alkylgruppe, wie z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl,
Pentyl, Hexyl oder Isobutyl, eine Arylgruppe, wie z. B. Phenyl,
Biphenyl, Naphthyl oder Anthracyl, eine Alkarylgruppe, wie z. B.
Tolyl oder Xylyl, oder eine Aralkylgruppe, wie z. B. Benzyl, Phenylethyl
oder 2-Phenylpropyl.
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R17
kann dasselbe wie R16 sein oder R17 kann eine Struktur, wie z. B.
haben.
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In
diesen Strukturen steht R18 für
eine divalente Alkylgruppe, wie z. B. Methylen, Ethylen, Propylen oder
Butylen, eine divalente Arylgruppe, wie z. B. Phenylen, Biphenylen,
Naphthylen oder Anthracylen, eine divalente Alkarylgruppe, wie z.
B. Tolylen oder Xylylen, oder a divalente Aralkylgruppe, wie z.
B. Benzylen, Phenylethylen oder 2-Phenylpropylen.
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Es
sollte verstanden werden, dass in den Ringstrukturen, die oben gezeigt
sind, bei denen die T- und OH-Gruppen benachbarte Stellen besetzen
müssen,
die R18-Gruppe ansonsten an jede verbleibende, nicht besetzte Stelle
gebunden sein kann. Wie oben veranschaulicht sind die verschiedenen
gezeigten Strukturen lediglich repräsentativ für eine der möglichen
Anordnungen.
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T
in diesen Strukturen steht für
die Gruppe
in der a gleich 1–20 ist.
Die B-Gruppe kann Wasserstoff, eine Alkylgruppe, wie z. B. Methyl,
Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl oder Isobutyl, eine Arylgruppe,
wie z. B. Phenyl, Biphenyl, Naphthyl oder Anthracyl, eine Alkarylgruppe,
wie z. B. Tolyl oder Xylyl, oder eine Aralkylgruppe, wie z. B. Benzyl,
Phenylethyl oder 2-Phenylpropyl, sein.
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Zusätzlich kann
die B-Gruppe Strukturen, wie z. B.
entsprechen.
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In
diesen B-Gruppen ist R18 wie vorhergehend definiert. Während die
freie Stelle und die OH-Gruppe in den oben gezeigten Ringstrukturen
an benachbarten Positionen an dem Ring angeordnet sein müssen, kann
die R18-D-Gruppe an dem Ring an jegliche der verbleibenden nicht
besetzten Positionen gebunden sein, und die veranschaulichten Strukturen
repräsentieren
lediglich eine der möglichen
Anordnungen.
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Die
Komponente D der B-Gruppe weist die Struktur
auf, worin e gleich 0–400 ist.
R21 kann eine Alkylgruppe, wie z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl,
Pentyl, Hexyl oder Isobutyl sein, eine Arylgruppe, wie z. B. Phenyl,
Biphenyl, Naphthyl oder Anthracyl, eine Alkarylgruppe, wie z. B.
Tolyl oder Xylyl, eine Aralkylgruppe, wie z. B. Benzyl, Phenylethyl
oder 2-Phenylpropyl.
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R21
kann ebenfalls eine D-Stelle besetzen oder R21 kann zusätzlich eine
Struktur, wie z. B.
aufweisen, worin f gleich
0–400
ist, g gleich 2–100
ist und R22 eine Alkylgruppe, wie z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl,
Pentyl, Hexyl oder Isobutyl, eine Arylgruppe, wie z. B. Phenyl,
Biphenyl, Naphthyl oder Anthracyl, eine Alkarylgruppe, wie z. B.
Tolyl oder Xylyl, oder eine Aralkylgruppe, wie z. B. Benzyl, Phenylethyl
oder 2-Phenylpropyl, ist.
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R19
in T ist eine Alkylgruppe, wie z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl,
Pentyl, Hexyl oder Isobutyl, eine Arylgruppe, wie z. B. Phenyl,
Biphenyl, Naphthyl oder Anthracyl, eine Alkarylgruppe, wie z. B.
Tolyl oder Xylyl, oder eine Aralkylgruppe, wie z. B. Benzyl, Phenylethyl
oder 2-Phenylpropyl. Alternativ kann R19 Strukturen, wie z. B.
oder
aufweisen, worin e und f
gleich 0–400
sind, g gleich 2–100
ist und R22 dasselbe wie vorhergehend definiert ist.
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R20
ist eine Alkylgruppe, wie z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl,
Hexyl oder Isobutyl, eine Arylgruppe, wie z. B. Phenyl, Biphenyl,
Naphthyl oder Anthracyl, eine Alkarylgruppe, wie z. B. Tolyl oder
Xylyl, eine Aralkylgruppe, wie z. B. Benzyl, Phenylethyl oder 2-Phenylpropyl,
eine Alkylaminogruppe, wie z. B. Isobutylethylenamin, oder Sauerstoff.