FR2630125A1 - Poudre fine de polyorganosilsesquioxanne traitee en surface - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une poudre fine de polyorganosilsesquioxanne traitée en surface ayant une hydrophilie moyenne. Selon l'invention, la poudre de polyorganosilsesquioxanne est traitée en surface par un copolymère séquencé ou greffé comprenant une séquence polyoxyalkylène et une séquence polysiloxanne. Applications : la poudre selon l'invention est utile comme composant de cosmétiques, comme ingrédient actif pour agents antimoussants, comme composant de compositions de revêtements séparables, comme agent mouillant et comme phase dispersée dans les liquides électrovisqueux.
Description
La présente invention concerne une poudre fine de poly-
organosiLsesquioxanne traitée en surface ayant une hydrophilie moyenne. IL est bien connu que Le polyméthyLsilsesquioxanne est un polymère comprenant des motifs méthyLsiLsesquioxannes qui sont des motifs d'organosiLicium trifonctionnels et peut prendre la forme d'une poudre fine. Un des inventeurs de La présente invention a précédemment trouvé un procédé pour La préparation d'une poudre fine de polyméthyLsiLsesquioxanne appropriée comme matériau pour pièces électroniques et comme additif pour des polymères, comme décrit par exemple dans Les demandes de brevets japonais publiées,
non examinées JP-A-63-77940 et 63-295637.
La poudre fine de résine de silicone comprenant des motifs méthylsilsesquioxannes obtenue par ce procédé est composée de minuscules particuLes sphériques ayant ordinairement un diamètre de particule d'environ 0,05 à 100 pm et iL a sur la siLice les avantages d'avoir un poids spécifique plus faible et de meilleures propriétés de gLissement et une exceLLente dispersibilité dans les
résines organiques et Les Liquides organiques.
Cependant, comme La poudre fine de polyméthylsilses-
quioxanne est hydrophobe, on a souhaité que la poudre fine ait une hydrophilie et une affinité moyennes tout en conservant un poids spécifique faibLe et de bonnes propriétés de glissement qui sont
Les caractéristiques intrinsèques de la poudre fine de polyméthyl-
silsesquioxanne.
Comme exempLe de traitement d'une poudre inorganique par un copoLymère poLyoxyalkylène-polysiloxanne, on connait un procédé pour éviter Le développement de microgrenaiLLes en utilisant du dioxyde de titane traité par ce copoLymère, comme composant d'un
agent de traitement pour Le papier enduit de résine pour L'utiLisa-
tion dans Le tirage photographique, comme décrit par exempLe dans JP-A-6225753. Cependant, on ne connaît pas encore d'exemple du traitement d'une poudre fine de poLyorganosiLsesquioxanne par Le
copolymère décrit ci-dessus.
En conséquence, La présente invention a pour objet de proposer une poudre fine de polyorganosilsesquioxanne traitée en
surface ayant une hydrophilie moyenne.
La demanderesse a découvert selon l'invention qu'une nouvelle poudre fine de polyorganosilsesquioxanne qui a été traitée
en surface par un copolymère d'un polyoxyaLkylène et d'un poly-
siloxanne présente non seulement un faible poids spécifique et de bonnes propriétés de glissement, mais également une hydrophilie moyenne et que cette nouvelle poudre fine est utile comme matériau
pour cosmétiques, etc. La présente invention repose sur ces décou-
vertes. La poudre fine de polyorganosilsesquioxanne selon l'invention est une poudre fine de polyorganosilsesquioxanne qui
est traitée en surface par un copolymère séquencé ou greffé compre-
nant une séquence de polyoxyalkylène et une séquence de poly-
sitloxanne. Le polyorganosilsesquioxanne qui peut être utilisé dans l'invention est représenté par la formule: [RSi03/2]p dans laquelle R représente un groupe hydrocarboné monovalent substitué ou non et p est un nombre qui est suffisant pour que le polymère
soit solide.
Des exemples des groupes R comprennent un groupe alkyle tel que méthyle, éthyle, propyle, butyle, pentyle, hexyle, heptyle, octyle, monyle, décyle ou dodécyle; un groupe cycloalkyle tel que
cyclopentyle ou cyclohexyle; un groupe arylalkyle tel que 2-
phényléthyle ou 2-phénylpropyle; un groupe aryle tel que phényle ou tolyle; un groupe alcényle tel que vinyle ou allyle; et un
groupe hydrocarboné substitué tel que y-chloropropyle, r-méthacry-
loxypropyle, rglycidoxypropyle ou 3,4-époxycyclohexyléthyle. Parmi
ceux-ci, on préfère lessgroupes méthyle et phényle puisque le poly-
organosilsesquioxanne dans lequel R est un groupe méthyle ou phényle peut être facilement synthétisé et que la poudre fine finale de ce polymère a une excellente résistance à la chaleur. En outre, on préfère en particulier le groupe méthyle du fait que l'on peut obtenir une poudre fine de polyorganosilsesquioxanne ayant un
diamètre moyen de particule désiré parce que le réglage du dia-
mètre de particule est facile.
Le diamètre moyen de particule du polyorganosilses-
quioxanne n'est pas spécialement limité. Cependant, du point de vue de la stabilité du système dispersé liquide dans le cas de la dispersion de la poudre fine selon l'invention dans la phase liquide, il est de préférence de 100 pm ou moins, mieux encore dans
la gamme de 0,05 à 20 pm.
Cette poudre fine de polyorganosilsesquioxanne peut être
préparée par exemple selon le procédé décrit dans JP-A-60-13813.
Le copolymère séquencé ou greffé utilisé comme agent de traitement de surface est un copolymère à chaîne droite ou ramifiée
comprenant une séquence polyoxyalkylène et une séquence poly-
siloxanne. Ce copolymère peut être un copolymère séquencé, un copo-
lymère greffé avec une séquence polysiloxanne comme chaîne princi-
pale ou un copolymère greffé avec une séquence polyoxyalkylène
comme chaîne principale. En outre, il peut également être un poly-
mère geffé comprenant une chaîne principale de terpolymère greffé et des séquences polyoxyalkylènes greffées sur celle-ci, la chaîne
principale comprenant principalement des séquences polysiloxannes.
Dans ces copolymères séquences ou greffés, la liaison entre une séquence polyoxyalkyLène et une séquence polysiloxanne
peut être faite par l'intermédiaire d'une liaison Si-O-C. Cepen-
dant, comme la liaison Si-O-C est sensible à l'hydrolyse, on préfère du point de vue de la stabilité de longue durée qu'un groupe méthylène, un groupe triméthylène, un groupe tétraméthylène, un groupe -(CH2)3C0-, un groupe -(CH2)30CH2CH(OH)CH2-, etc. soit présent entre l'atome de silicium et l'atome d'oxygène. Parmi ces groupes, on préfère en particulier un groupe triméthylène à cause
de la synthèse facile du polymère.
Des exemples de motifs oxyalkylènes constituant la séquence polyoxyalkylène sont un motif oxyéthylène, un motif oxypropylène, un motif oxytriméthylène, un motif oxytétraméthylène, etc. La séquence polyoxyalkyLène peut comprendre des motifs d'un ou
plusieurs types choisis parmi les exemples ci-dessus.
Afin de donner à La poudre fine traitée en surface finale une hydrophilie moyenne, on préfère que la séquence poLyoxyalkylène soit une séquence polyoxyéthylène ou une séquence de copolymère de statistique ou séquencé comprenant des motifs oxyéthyLènes.et des motifs oxypropylènes. Des exemples des groupes terminaux de la séquence polyoxyalkylène sont un groupe hydroxyle, un groupe alcoxy tel que que méthoxy, éthoxy ou butoxy, etc. Dans la séquence polysiloxanne, des exemples de groupes organiques liés aux atomes de silicium comprennent un groupe alkyle tel que méthyle, éthyle, propyle, butyle, pentyle ou hexyle; un groupe alcényle tel que vinyle ou allyle; un groupe aryle tel que
le groupe phényle; et un groupe hydrocarboné substitué tel que y-
chloropropyle ou y-aminopropyle. Des groupes organiques d'un ou
plusieurs de ces types peuvent être liés aux atomes de silicium.
Le poids moléculaire moyen du copolymère séquencé ou greffé n'est pas spécialement limité, mais il est de préférence dans la gamme de 1 000 à 20 000, parce qu'un copolymère ayant ce poids moléculaire moyen a un bon effet de traitement et peut être facilement manipulé. Dans le cas d'un copolymère greffé ayant une séquence polysiloxanne comme chaîne principale, on préfère que le
nombre de motifs siloxannes auxquels sont liées des séquences poly-
oxyalkylène- soit de 1 à 10 et le nombre des autres motifs
siloxannes de 5 à 60.
Pour le traitement de surface de la poudre fine de poly-
organosilsesquioxanne par le copolymère séquencé ou greffé, on peut utiliser n'importe quel procédé, pour autant que les surfaces de la poudre fine soient recouvertes par le copolymère. Par exemple, on peut utiliser les procédés suivants: un procédé dans lequel on
place la poudre fine dans le copolymère, en laissant ainsi le copo-
lymère s'adsorber sur la poudre fine; un procédé dans lequel on broie un mélange de la poudre fine et du copolymère au moyen d'un broyeur à billes, d'un mortier etc. pour effectuer le traitement de
surface; un procédé dans lequel on prépare une solution du copo-
lymère en utilisant un solvant capable de dissoudre le copolymère
et on y ajoute ensuite la poudre fine, en laissant ainsi le copo-
lymère s'adsorber sur la poudre fine; et un procédé dans lequel on disperse la poudre fine dans un solvant capable de dissoudre le copolymère et on y ajoute ensuite le copolymère, en laissant ainsi Le copoLymère s'adsorber sur La poudre fine. Des exemples de solvants sont L'eau, le méthanol, l'éthanot, l'éthyLèneglycol, etc.
et on peut choisir le solvant convenable en fonction de la soLubi-
lité du copolymère et de l'utilisation envisagée de la poudre fine traitée finale. Le solvant utilisé dans le traitement peut être
séparé ou non, selon l'application envisagée du produit final.
La quantité du copolymère séquencé ou greffé utilisée dans le traitement de surface varie selon la surface spécifique de la poudre fine, mais elle est généralement de 1 à 30 % en poids par
rapport à la poudre fine.
La poudre fine de polyorganosilsesquioxanne traitée en
surface selon l'invention n'a pas seulement un faible poids spéci-
fique et de bonnes propriétés de glissement, mais également une hydrophilie et une affinité excellentes et elle possède des
surfaces actives.
La poudre fine selon l'invention est extrêmement utile comme composant de cosmétiques, comme ingrédient actif pour agents
antimoussants, comme composant de compositions de revêtements sépa-
rables, comme agent mouillant et comme phase dispersée dans les
liquides électrovisqueux.
La présente invention est illustrée plus en détail ci-
après en référence aux exemples et exemples comparatifs suivants
qui ne doivent être considérés comme limitant le cadre de l'inven-
tion. Dans ces exemples, toutes les parties sont en poids sauf
indication différente.
Dans les exemples, on utilise les agents de traitement de
surface F-1 à F-4 ayant les structures moléculaires moyennes sui-
vantes. Dans Les formules développées F-1 à F-3, les motifs siloxannes de plusieurs types ne signifient pas particulièrement
une structure séquencée.
F-1 (CH3)3SiO[(CH3)SiO2[(CH3)2SiO 2,5S i(CH3)3
3H6( C2H4)90H
F-2 (CH3)3SiO[(CH3)SiO20[(CH3)2SiO25S (CH3)3
C3H6 (OC2H4) 9OH
F-3 (CH3)3SiOE(CH3)SiO4(CH3)2SiO40Si(CH3)3 3H6(OC2H4)20 oC3H6)15,60C4H9 F4 CH3O(C2H40)9C3H6[(CH3)2SiO 50(CH3)2Si (OC2H4)90CH3
EXEMPLE 1
On met en contact des méthyltriméthoxysilannes avec une solution aqueuse d'ammoniaque selon le procédé décrit dans
JP-A-60-13813 pour obtenir une poudre fine de polyméthylsilses-
quioxanne ayant un diamètre moyen de particule de 2 pm. On intro-
duit 100 parties de la poudre fine ainsi obtenue dans un mortier automatique. On y ajoute 6 parties de F-1 et 10 parties d'eau et on agite le mélange résultant à la température ambiante pendant 2 h. On obtient ainsi une poudre fine de polyméthylsilsesquioxanne traitée en surface dans laquelle l'agent de traitement F-1 est
uniformément adsorbé sur les surfaces de la poudre fine de poly-
méthylsilsesquioxanne. La stabilité d'un système dispersé,lorsque la poudre fine de polyméthylsilsesquioxanne traitée en surface ainsi obtenue est
dispersée dans une phase liquide,est évaluée par le test de sédi-
mentation suivant.
On disperse 25 parties de poudre fine de polyméthylsil-
sesquioxanne traitée en surface dans 75 parties d'huile de diméthylsilicone ayant une viscosité de 20.10'6 m2/s à 20 C pour préparer une dispersion liquide. On introduit cette dispersion dans un récipient cylindrique en verre et on la laisse reposer à 25 C pendant 240 h. On mesure ensuite la hauteur (h1) de la couche transparente surnageante résultant de la sédimentation de la poudre fine et la hauteur (h2) de la couche inférieure de suspension. On
obtient à partir de ces valeurs le degré de sédimentation en utili-
sant l'équation suivante:
degré de sédimentation = h1/(h1 + h2).
On notera que le système dispersé est d'autant pLus stable que le degré de sédimentation est plus faibLe. Les résultats
obtenus sont indiqués dans le tableau ci-après.
EXEMPLES 2 A 5
On répète Le même mode opératoire qu'à l'exemple 1, sauf que l'on utilise à La place de L'agent de traitement F-1 Les agents de traitement de surface indiqués dans Le tableau, en obtenant ainsi des poudres fines de polyméthyLsilsesquioxanne traitées en surface. On obtient Le degré de sédimentation de chacune des poudres fines traitées en surface ainsi obtenues de la même manière qu'à l'exemple 1. Les résultats obtenus sont indiqués dans le
tableau ci-après.
EXEMPLE COMPARATIF
On détermine de la même manière qu'à l'exemple 1 le degré de sédimentation d'une poudre fine de polyméthylsilsesquioxanne qui
n'a pas été traitée en surface et ayant un diamètre moyen de parti-
cule de 2!mn. Le résultat obtenu est indiqué dans Le tableau ci-
dessous.
TABLEAU
Agent de traitement de surface Degré de (parties) sédimentation
F-1 F-2 F-3 F-4
Exemple 1 6 - - - 0,02 Exemple 2 - 6 - - 0,01 Exemple 3 - - 6 - 0,05 Exemple 4 6 - - 3 0,03 Exemple 5 20 - - - 0,01
Exemple
Exemple
comparatif - - - - 0,15 IL est entendu que L'invention n'est pas Limitée aux modes de mise de oeuvre spécifiques décrits ci-dessus à titre
d'iLLustration et que L'homme de L'art peut y apporter divers modi-
fications et divers changements sans toutefois s'écarter du cadre
et de l'esprit de L'invention.
Claims (3)
1. Poudre fine de polyorganosiLsesquioxanne traitée en sur-
face ayant une hydrophilie moyenne, caractérisée en ce qu'elle est traitée en surface par un copolymère séquencé ou greffé comprenant
une séquence polyoxyalkyLène et une séquence polysiloxanne.
2. Poudre fine de polyorganosilsesquioxanne selon la reven-
dication 1, caractérisée en ce que ladite poudre fine est représen-
tée par la formule ERSiO3/2]p, dans laquelle R représente un groupe
hydrocarboné monovalent substitué ou non et p est un nombre suffi-
sant pour que la poudre fine soit solide.
3. Poudre fine de polyorganosilsesquioxanne selon la reven-
dication 1, caractérisée en ce que ladite poudre fine a un diamètre
moyen de particule de 100 pm ou moins.
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