JP2002308991A - 4級アンモニウム塩含有基を有するオルガノポリシロキサン化合物およびそれを用いてなる被覆組成物 - Google Patents
4級アンモニウム塩含有基を有するオルガノポリシロキサン化合物およびそれを用いてなる被覆組成物Info
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Abstract
シリコーン皮膜を形成するのに好適なオルガノポリシロ
キサン化合物、及びそれを主成分とする被覆組成物を提
供。 【解決手段】 1分子中に少なくとも1個の下記一般式
(1)で表されるアミノ含有基を有するオルガノポリシ
ロキサン化合物と下記式(2)で表されるエポキシ基含
有カチオン化剤 を反応させることによって得られた、1分子中に少なく
とも1個の下記一般式(3)で表される4級アンモニウ
ム塩含有基を有するオルガノポリシロキサン化合物。 但し、式中のR1は下記式(4)で表される基である。 式(1)及び(3)中のR2は水素原子又は炭素数1〜
10の1価炭化水素基、R3は炭素数2〜10の2価炭
化水素基、R4は水素原子又はR1と同じ基、R5は炭
素数1〜10の2価炭化水素基、nは0〜3の整数であ
る。
Description
含有基を有するオルガノポリシロキサン化合物に関し、
特に撥水性、耐水性、潤滑性及び柔軟性に優れたシリコ
ーン被膜を形成するのに好適なオルガノポリシロキサン
化合物、及びそれを主成分とする被覆組成物に関するも
のである。
ク等の基材表面に撥水性を付与したり表面を保護するた
めの皮膜形成剤として、有機シリコーン樹脂が用いられ
てきた。しかしながら、これらの有機シリコーン樹脂で
形成された皮膜は硬質であるため、上記の基材表面に被
覆した場合に、ひび割れが生じたり剥離し易いという欠
点があった。また、これらの欠点を除去すべく高重合度
ジメチルポリシロキサンを皮膜形成剤として用いた場合
は、基材への吸着性に乏しく効果の持続性が少ないとい
う欠点があった。
てアミノ基を有するジメチルポリシロキサンも使用され
ているが、官能基数が多いと黄変し易い一方、官能基数
が少ないと吸着性が不十分となる場合があった。さら
に、アミノ基よりも吸着性に優れる4級アンモニウム塩
含有基で変性されたオルガノポリシロキサン化合物も開
発され、主に抗菌用途に使用されている(特公平3-2284
4号、特許2722221号、特許2722222号、特許3062283号、
特許3081049号、特開2000-290109号)。しかしながら、
これらの場合には製造方法の具体的記載が無かったり、
製造工程に長時間を要したり、或いは未反応物の除去精
製が必要であるというものであり、未だ簡便な製造方法
で得られる、4級アンモニウム塩含有基変性オルガノポ
リシロキサン化合物は提案されていなかった。
上記の欠点を解決すべく鋭意検討した結果、アミノ含有
基を有するオルガノポリシロキサン化合物とエポキシ基
含有カチオン化剤とを反応させて得られた、4級アンモ
ニウム塩含有基を有するオルガノポリシロキサン化合物
が、撥水性、耐水性、潤滑性、柔軟性及び抗菌性に優れ
たシリコーン被膜を形成する被覆組成物に好適であるこ
とを見出し本発明に到達した。従って本発明の第1の目
的は、撥水性、耐水性、潤滑性、柔軟性及び抗菌性に優
れたシリコーン被膜を形成する被覆組成物に好適な、4
級アンモニウム塩含有基を有するオルガノポリシロキサ
ン化合物を提供することにある。本発明の第2の目的
は、撥水性、耐水性、潤滑性、柔軟性及び抗菌性に優れ
たシリコーン被膜を形成する被覆組成物を提供すること
にある。
は、1分子中に少なくとも1個の下記一般式(1)で表
されるアミノ含有基を有するオルガノポリシロキサン化
合物と下記式(2)で表されるエポキシ基含有カチオン
化剤 を反応させることによって得られた、1分子中に少なく
とも1個の下記一般式(3)で表される4級アンモニウ
ム塩含有基を有するオルガノポリシロキサン化合物によ
って達成された。 但し、式中のR1は下記式(4)で表される基である。 式(1)及び(3)中のR2は水素原子又は炭素数1〜
10の1価炭化水素基、R3は炭素数2〜10の2価炭
化水素基、R4は水素原子又はR1と同じ基、R5は炭
素数1〜10の2価炭化水素基、nは0〜3の整数であ
る。
アンモニウム塩含有基を有するオルガノポリシロキサン
化合物は、1分子中に少なくとも1個の下記一般式
(3) で表される4級アンモニウム塩含有基を有するものであ
れば特に制限はない。但し、R1は式 であり、R2は水素原子又は炭素数1〜10の1価炭化
水素基、R3は炭素数2〜10の2価炭化水素基、R4
は水素原子又はR1と同じ基、R5は炭素数1〜10の
2価炭化水素基、nは0〜3の整数である。
的に発揮するためには、本発明の4級アンモニウム塩含
有基を有するオルガノポリシロキサン化合物は、下記一
般式(5)で表される化合物であることが好ましい。 但し、式中のR6は同一又は互いに異なる炭素数1〜1
0の1価炭化水素基、R7は上記一般式(3)で表され
る4級アンモニウム塩含有基、R8は下記一般式 で表されるアミノ含有基、Aは同一又は互いに異なるR
6、R7及びR8から選択される基、aは0〜5,00
0、bは0〜50、cは0〜50であり、bが0のとき
Aの少なくとも1つはR7である。
オルガノポリシロキサン化合物は、下記一般式(6)で
表される化合物を使用することが好ましい。 但し、式(6)中のR6、R8及びaは式(5)中のR
6、R8及びaと同一であり、Bは同一又は互いに異な
るR6及びR8から選択される基、dは0〜100であ
り、dが0のときBの少なくとも1つはR8である。
は、水素原子又はメチル基、エチル基、プロピル基、ブ
チル基、ヘキシル基、デシル基、フェニル基、シクロヘ
キシル基等の炭素数1〜10の1価炭化水素基等が挙げ
られ、R3の具体例としてはエチレン基、プロピレン
基、ブチレン基、ヘキサメチレン基、フェニレン基等の
炭素数2〜10の2価炭化水素基、R5の具体例として
はメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン
基、ヘキサメチレン基、フェニレン基の炭素数2〜10
の2価炭化水素基等が挙げられる。
記のものが挙げられる。 −C3H6−NR1H、−C3H6−NH−C2H4−
NR1H、−C3H6−NR1−C2H4−NR1H、
−C3H6−(NH−C2H4)2−NR1H、−C3
H6−(NH−C2H4)3−NR1H また、上記一般式(1)の好ましい例としては下記のも
のが挙げられる。 −C3H6−NH2、−C3H6−NH−C2H4−N
H2、−C3H6−(NH−C2H4)2−NH2、−
C3H6−(NH−C2H4)3−NH2
0の1価炭化水素基であり、具体的にはメチル基、エチ
ル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、デシル基、
フェニル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。原料で
ある前記一般式(6)で表されるアミノ含有基を有する
オルガノポリシロキサン化合物の製造のし易さから考え
るとメチル基及びフェニル基が好ましく、さらに被覆組
成物とした場合の撥水性、耐水性、潤滑性を効果的に発
揮させる観点から、主にメチル基であることが好まし
い。
ガノポリシロキサン化合物のアミノ基に反応させるエポ
キシ基含有カチオン化剤は下記式(2)で表され、市販
品として水溶液の形で容易に入手することが可能である
(阪本薬品工業(株)製SY−GTA80、80%水溶
液)。
るオルガノポリシロキサン化合物のアミノ基とエポキシ
基含有カチオン化剤のエポキシ基の反応を利用するもの
であり、下記の反応式によりアミノ基部分にカチオン基
が導入される。
無触媒でも速やかに且つ定量的に反応が進行するため、
エポキシ基含有カチオン化剤をアミノ基に対して過剰に
加える必要はない。また、未反応のカチオン化剤が残存
する心配も無いので反応後の精製工程も不要である。更
に、エポキシ基含有カチオン化剤の量がアミノ基に対し
て不足している場合にはアミノ基が残存するものの、ア
ミノ基もまた吸着性の官能基であるため、本発明の被覆
組成物の性能を低下させることはない。
サン化合物と水溶液の形で供給されるエポキシ基含有カ
チオン化剤は不相溶であるため、反応時には溶媒を使用
することが好ましい。溶媒は、両者に相溶すると共にア
ミノ基及びエポキシ基と反応しないものであれば特に制
限されることはない。このような溶媒の中でも、特にエ
タノール、イソプロパノール、t−ブタノール等のアル
コール類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジ
オキサン等のエーテル類などが好ましいものとして挙げ
られる。
また、反応温度は室温でも良いがより早く反応を完結さ
せるためには40〜100℃とすることが好ましい。こ
の条件であれば1〜5時間で十分に反応を完結させるこ
とが可能である。反応後は、溶媒を蒸留除去して目的物
を取り出すことも可能であるが、そのままあるいはさら
に溶剤で希釈して被覆組成物としても良い。
れた4級アンモニウム塩含有基を有するオルガノポリシ
ロキサン化合物を主成分とし、必要に応じて、これに溶
剤、その他各種添加剤などを適宜配合することが可能で
ある。この場合の溶剤は、粘度、乾燥性、付着量等を調
整する目的で使用されるが、その種類は特に制限される
ことはない。このような溶剤には前記した反応溶媒も当
然含まれるが、更に、メタノール、n−ブタノール等の
アルコール類、ヘキサン、トルエン、キシレン、軽質流
動イソパラフィン等の炭化水素類、オクタメチルシクロ
テトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサ
ン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロ
キサン、デカメチルテトラシロキサン、トリス(トリメ
チルシロキシ)メチルシラン等の揮発性シリコーン類も
使用することができる。これらは単独で使用しても2種
類以上を組み合わせて使用しても良い。また、水中に乳
化分散させたエマルションの形で使用しても良い。各種
添加剤としては、無機又は有機のフィラー、酸化防止
剤、老化防止剤、帯電防止剤等が挙げられるが、これら
を配合することは任意である。
するが、本発明はこれによって限定されるものではな
い。なお、実施例中のMeはメチル基、φはフェニル
基、R 1は前記式(4)の4級アンモニウム塩含有基を
表す。また「%」は特に断りのない限り「重量%」を表
す。
たガラス製フラスコに、下記式(7)で表される両末端
にアミノ基を有するメチルフェニルポリシロキサン(ア
ミン当量2,200g/モル)200g及びイソプロピル
アルコール20gを入れ、均一になるまで混合した後、
エポキシ基含有カチオン化剤SY−GTA80(阪本薬
品工業(株)製、80%水溶液)17.2gを攪拌下に
添加し、窒素通気下の60℃で4時間反応させた。
ル及び水を真空下の70℃で蒸留除去して、下記式
(8)で表される両末端に4級アンモニウム塩含有基を
有するメチルフェニルポリシロキサン205gを得た。
このものの外観は無色透明なペースト状で、25℃にお
ける屈折率は1.5002であった。また、酢酸水銀法
により求めた4級アンモニウム塩濃度は0.42ミリ当
量/gであった。
にアミノ基を有するメチルフェニルポリシロキサン(ア
ミン当量6,420g/モル)200g、エポキシ基含有
カチオン化剤SY−GTA80(阪本薬品工業(株)
製、80%水溶液)5.9gを使用したこと以外は実施
例1と同様な操作を行い、下記式(10)で表される両
末端に4級アンモニウム塩含有基を有するメチルフェニ
ルポリシロキサン197gを得た。このものの外観は無
色透明なペースト状で、25℃における屈折率は1.4
992であった。また、酢酸水銀法により求めた4級ア
ンモニウム塩濃度は0.14ミリ当量/gであった。
端にアミノ基を有するジメチルポリシロキサン(アミン
当量6,040g/モル)200g、エポキシ基含有カチ
オン化剤SY−GTA80(阪本薬品工業(株)製、8
0%水溶液)6.3gを使用したこと以外は実施例1と
同様な操作を行い、下記式(12)で表される両末端に
4級アンモニウム塩含有基を有するジメチルポリシロキ
サン195gを得た。このものの外観は無色透明ゼリー
状で、25℃における屈折率は1.4081であった。
また、酢酸水銀法により求めた4級アンモニウム塩濃度
は0.15ミリ当量/gであった。
にアミノ基を有するジメチルポリシロキサン(アミン当
量20,100g/モル)200g、エポキシ基含有カチ
オン化剤SY−GTA80(阪本薬品工業(株)製、8
0%水溶液)1.13gを使用したこと以外は実施例1
と同様な操作を行い、下記式(14)で表される側鎖に
4級アンモニウム塩含有基とアミノ基を有するジメチル
ポリシロキサン190gを得た。このものの外観は無色
透明なガム状で、25℃における屈折率は1.4040
であった。また、酢酸水銀法により求めた4級アンモニ
ウム塩濃度は0.027ミリ当量/gであった。
にアミノ基を有するジメチルポリシロキサン(アミン当
量640g/モル)200g、エポキシ基含有カチオン化
剤SY−GTA80(阪本薬品工業(株)製、80%水
溶液)14.7gを使用したこと以外は実施例1と同様
な操作を行い、下記式(16)で表される側鎖に4級ア
ンモニウム塩含有基とアミノ基を有するジメチルポリシ
ロキサン202gを得た。このものの外観は無色透明な
ガム状で、25℃における屈折率は1.4065であっ
た。また、酢酸水銀法により求めた4級アンモニウム塩
濃度は0.35ミリ当量/gであった。
ム塩含有基を有するメチルフェニルポリシロキサンをエ
タノールに5重量%となるように溶解した透明液体2g
を牛皮(4cm×10cm)に均一に塗布し、1日放置
した後、DF・PFメーター(協和科学(株)製)を用
いて、垂直加重50g、ペン先移動速度19cm/分の
条件で水平抵抗値を測定し、滑らかさを評価した。ま
た、60分間水洗・乾燥後についても同様に測定した。
塗布前の未処理の牛皮の測定値とともに、結果を表1に
示す。
アンモニウム塩含有基を有するポリシロキサン化合物の
5重量%溶液について実施例6と同様な試験を行なっ
た。結果を表1に示す。比較例1及び2.実施例1及び
4で使用した原料であるアミノシロキサン化合物の5重
量%溶液について、実施例6と同様な試験を行なった。
結果を表1に示す。
め、水洗後でも殆ど性能劣化しないことが確認できた。
ウム塩含有基を有するメチルフェニルポリシロキサン1
00gを、乳化剤としてポリオキシエチレンアルキルエ
ーテル(EO:10モル付加物、HLB:13.7)15gを
用い、ホモミキサーを使用して330gの水中に乳化分
散させ、さらに高圧ホモジナイザーで2次乳化を行って
エマルションを調整した。このエマルションに水を加え
て0.5%濃度に希釈したものを試験液とし、T/Cブ
ロード布を5分間浸漬した後、絞り率100%の条件で
ロールを用いて絞り、100℃で5分間乾燥して処理布
を作製した。得られた処理布について、下記の基準によ
り柔軟性の評価を行なった結果を表2に示す。 <柔軟性評価基準> 3人のパネラーが手触で評価 ◎:非常に良好、○:良好、×:不良
級アンモニウム塩含有基を有するポリシロキサン化合物
を実施例11と同様にしてエマルションとし、同様な評
価を行なった。結果を表2に示す。 比較例3及び4.実施例1及び4で使用した原料である
アミノシロキサン化合物を、実施例11と同様にしてエ
マルションとし、同様な評価を行なった。結果を表2に
示す。
め、繊維の柔軟効果に優れることが確認できた。
有基を有するオルガノポリシロキサン化合物を簡便に製
造することが可能であるだけでなく、得られる4級アン
モニウム塩含有基を有するオルガノポリシロキサン化合
物を主成分としてなる被覆組成物が基材との吸着性に優
れるため、撥水性、耐水性、潤滑性及び柔軟性に優れた
シリコーン被膜を形成することができ、皮革処理剤、繊
維処理剤、紙用処理剤、粉体処理剤、カーワックス等へ
の応用が可能である。
Claims (4)
- 【請求項1】 1分子中に少なくとも1個の下記一般式
(1)で表されるアミノ含有基を有するオルガノポリシ
ロキサン化合物と下記式(2)で表されるエポキシ基含
有カチオン化剤 を反応させることによって得られた、1分子中に少なく
とも1個の下記一般式(3)で表される4級アンモニウ
ム塩含有基を有するオルガノポリシロキサン化合物。 但し、式中のR1は下記式(4)で表される基である。 式(1)及び(3)中のR2は水素原子又は炭素数1〜
10の1価炭化水素基、R3は炭素数2〜10の2価炭
化水素基、R4は水素原子又はR1と同じ基、R5は炭
素数1〜10の2価炭化水素基、nは0〜3の整数であ
る。 - 【請求項2】 4級アンモニウム塩含有基を有するオル
ガノポリシロキサン化合物が下記一般式(5)で表され
る、請求項1に記載された4級アンモニウム塩含有基を
有するオルガノポリシロキサン化合物。 但し、式中のR6は同一又は互いに異なる炭素数1〜1
0の1価炭化水素基、R7は前記一般式(3)で表され
る4級アンモニウム塩含有基、R8は前記一般式(1)
で表されるアミノ含有基、Aは同一又は互いに異なるR
6、R7及びR 8から選択される基、aは0〜500
0、bは0〜50、cは0〜50であり、bが0のとき
Aの少なくとも1つはR7である。 - 【請求項3】 一般式(1)で表されるアミノ含有基を
有するオルガノポリシロキサン化合物が、下記一般式
(6)で表される化合物である、請求項1又は2に記載
された4級アンモニウム塩含有基を有するオルガノポリ
シロキサン化合物。 但し、式(6)中のR6、R8及びaは前記式(5)中
のR6、R8及びaと同一、Bは同一又は互いに異なる
R6及びR8から選択される基、dは0〜100であ
り、dが0のときBの少なくとも1つはR8である。 - 【請求項4】 請求項1〜3の何れかに記載された1分
子中に少なくとも1個の4級アンモニウム塩含有基を有
するオルガノポリシロキサン化合物を主成分としてなる
被覆組成物。
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