JP2016538404A - 四級化複素環基を有するポリシロキサン - Google Patents

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Abstract

本発明は、特に織物を仕上げるための、および対象物を疎水化するための、側鎖に四級化複素環基を有するポリシロキサン、その使用および生産に関する。

Description

本発明は、特に織物を仕上げるための、および対象物を疎水化するための、側鎖に四級化複素環基を有するポリシロキサン、その生産、および、その使用に関する。
アミノ基を含むポリシロキサンは、織物仕上げ剤として長く用いられてきた。それを用いて処理される織物では、良好な柔らかい手触り効果が達成される。有利な柔らかい手触り効果は、ポリシロキサンの側鎖のアミノ基が繊維に対して親和性を有し、それから生じるポリマー分子の配向により、良好な柔らかい手触りが達成されるという事実に起因する。ポリシロキサンは通常、流体製剤として、例えば水性エマルションの形態で、織物に適用される。
アミノ−官能性ポリシロキサンを含む製剤の不利な点は、それから生産される適用溶液(application liquor)の、pH変動に関する不安定性である。結果として、より高いpH値、例えばpH>7では、ポリシロキサンの沈殿および/または相分離が、これらの系において見られる。系の不安定性は、アミノ基の異なるプロトン化率に起因する。pH変動が織物の仕上げプロセス中に生じる場合は、織物仕上げ剤の均一な適用は、もはや保証されない。しかしながら、織物の仕上げプロセスの最中に、多くの処理ステップが強アルカリ性の環境中で行なわれる。洗浄が十分に行われない場合、アルカリの残量が基材上に残り、後に続く仕上げステップ中に処理槽へ持ち越され得る。特に、処理溶液が少ない設備(Foulard機など)では、仕上げ溶液のpHは、この場合において、非常に短時間で>9まで上昇し得る。したがって、一部の状況では、指摘される重度の沈殿が生じ得て、均一な、染みのない織物製品の仕上げは、もはや不可能であることを意味する。
指摘されるアミノ−官能性ポリシロキサンのさらなる不利な点は、それらの黄ばむ傾向であり、それは、特に、白および淡色の織物基材の場合に、120℃を超える乾燥温度で、および、仕上げられた製品を大気中酸素に長く曝した後に、明らかになる。
用いるポリシロキサンの化学構造を適切に変更することにより、これらの不利な点を克服する様々なアプローチが存在することは確かである。したがって、用いるポリシロキサンにおいて、アミノ官能基を、アミド官能基または不可逆的に(permanently)四級化されたアンモニウム基で置換することにより、仕上げられた織物製品の黄ばむ傾向を著しく低下させることができる。加えて、それにより、良好または非常に良好のpH安定性が達成され得る。しかしながら、これらの改善は、仕上げられた織物製品における柔らかい手触り効果の著しい低下を伴う。
脂肪酸凝縮物は、織物製品のための柔らかい手触りにする薬剤として広く用いられる、さらなる物質クラスである。これらは、長いアルキル鎖を有する脂肪酸と、1つまたは複数のアミン基および/またはヒドロキシル基を含む化合物との濃縮反応により生産され、エステル官能基および/またはアミド官能基、および、場合により、第四級アンモニウム官能基(例えばEsterquat中)、または四級化イミダゾリニウムヘテロ環を含む。これらの製品においては、柔らかい手触りが、織物親和性を有するアンカー基および長い脂肪残基の相互作用により生じる。この種類の脂肪酸凝縮物は、ポリシロキサンにより可能にされる品質に匹敵する柔らかい手触りを有する織物製品を提供するには適切ではないが、とりわけそれらの比較的低いコストのため、脂肪酸凝縮物は、織物の仕上げにおいて広く用いられている。したがって、前記凝縮物とポリシロキサンを混合することにより、脂肪酸凝縮物の柔らかい手触りを改善する試みがなされている。しかしながら、脂肪酸凝縮物および有機ポリシロキサンの混合物の生産は、それらの相互の不適合性が原因で、一般に問題がある。物質および製剤の両方において急速に分離が起きて、安定した、比較的安価な複合産物の生産を妨げる。
上述の不利な点を取り除くために著しい努力がなされている。
DE 10 2004 025 131 A1は、誘導体化された、窒素原子を含む永久四級化アミノ−官能性有機ポリシロキサンを記載し、有機ポリシロキサンは、非四級化アミノ基に加えて脂肪族的四級化アンモニウム基を含む。
DE 10 2005 014 311A1、DE 10 251 526 A1およびDE 10 251 524 A1は、ポリアミノ−および/またはポリアンモニウム−ポリシロキサン共重合体化合物を開示し、四級化複素環アンモニウム基は、ポリマー鎖に存在するが側鎖には存在しない。
DE 10 051 258 A1は、末端で終わる四級化イミダゾリン基を含むことのできる脂肪族アンモニウム基を含む、第四級ポリシロキサンを記載する。
DE 102 14 982は、織物補助剤での使用のためのポリシロキサンを開示する。ポリシロキサンは、本質的な特性として、側鎖中にエポキシド基を含み、織物繊維上の適切な求核基と反応して共有結合を可能にすることができる。したがって、DE 102 14 982に記載のポリシロキサンは、綿などの天然繊維を仕上げるためにのみ適切である。繊維に対するポリシロキサンの共有結合は、洗浄耐久性の向上に貢献するが、手触りの挙動の観点から、仕上げられる繊維の特性挙動に悪影響も及ぼす。さらに、エポキシド基の反応が不完全な場合、毒物学的懸念が存在する。ポリシロキサンは、とりわけ、ヒドロキシ官能性リンカーによりシロキサン主鎖に結合した四級化イミダゾリニウム基を含むこともできるが、その生産は、著しく高度な方法の複雑性を含む。
DE 19 652 524 A1は、第四級アンモニウム基を有する有機ポリシロキサンを開示し、脂肪族四級化アンモニウム基は側鎖に存在する。
DE 10 004 321 A1は、側鎖に第四級アンモニウム基および第三級アミノ基を含む有機ケイ素化合物を記載する。
WO 96/008499およびWO 96/06834は、イミダゾリン−含有シリコーンおよびイミダゾリン−含有シリコーン(silicons)の酸性塩を記載する。EP 707 029は、イミダゾリン基−含有有機ポリシロキサンを記載する。
DE 3 719 086は、ジ第四級の末端で終わるポリシロキサンを特許請求の範囲とする。
WO 2004/041912は、四級化複素環芳香族を含むポリシロキサンを記載し、その正電荷は非局在化されている。
したがって、課題は、従来技術の不利な点を克服する改善されたポリシロキサンを提供することであった。
現在では、側鎖に四級化複素環基を含むポリシロキサンは、黄ばむ傾向が実質的に無く、非常に良好なpH安定性を有することが見いだされている。加えて、それらは、優れた柔らかい手触りを有する織物基材を提供する。ポリシロキサン中にアルキル成分を導入すると、脂肪酸凝縮物との相溶性をさらに著しく増大させ、その結果、2つの物質タイプを一緒にした調製が可能となる。
したがって、本発明の一態様は、式(I)の少なくとも1つの構造要素を含むポリシロキサンであって、
ここで、
は、C1−6アルキルまたはフェニルであり、
は、C1−6アルキルであり、
は、7〜29個、好ましくは11〜25個の炭素原子を有する、飽和または少なくとも一価不飽和の直鎖または分岐の炭化水素部分であり、場合によりヒドロキシで置換され、
は、−C2a−であり、場合により、C1−6アルキル、C1−6アルコキシ、ヒドロキシまたはアミノで置換され、
は、1〜20個の炭素原子を有する、飽和、少なくとも一価不飽和または芳香族炭化水素部分であり、場合により、S、OおよびNから選択されるヘテロ原子を含み、場合により置換され、および、環構造中の2個の窒素原子のうちの1個と一緒になって、第四級アンモニウムイオンを形成し、
aは、2または3であり、および、
は、有機または無機アニオンである、ポリシロキサンを含む。
アニオンXは、好ましくは、無機酸または有機酸に由来する。無機アニオンの例は、クロライド、ブロマイド、ヨーデイドおよびサルフェートである。クロライドおよびサルフェートが好ましく、クロライドがより好ましい。有機アニオンの例は、メトサルフェート、トシレートおよびアセテートである。メトサルフェートおよびトシレートが好ましい。
好ましい実施態様では、本発明に係るポリシロキサンは、式(Ia)の少なくとも1つの構造要素を含み、
は、好ましくはC1−6アルキル、特に好ましくはメチルである。
好ましい変形では、Rは、−(CH−または−CH−CHCH−CH−である。
は、好ましくは、脂肪酸の飽和または少なくとも一価不飽和の炭化水素部分であり、脂肪酸の炭化水素部分は、カルボン酸基(−COOH)が結合する部分に関する。
好ましい飽和脂肪酸は、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸またはセロチン酸、より好ましくはパルミチン酸、ベヘン酸、ラウリン酸またはステアリン酸、特に好ましくはステアリン酸およびベヘン酸である。
好ましい不飽和脂肪酸は、例えば、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、エイコセン酸、セトレイン酸、リノール酸、α−リノール酸、γ−リノール酸、カレンジン酸、プニカ酸、α−エレオステアリン酸、β−エレオステアリン酸、アラキドン酸、ティムノドン酸、クルパノドン酸、セルボン酸、ベルノル酸(vernolicacid)またはリシノール酸、特にパルミトレイン酸、オレイン酸、エイコセン酸、セトレイン酸、特に好ましくはオレイン酸およびセトレイン酸である。
は、好ましくは−CH−CH−または−(CH−、より好ましくは−CH−CH−である。
式(I)中のRによる四級化は、1位および/または3位の窒素で生じる。Rは、好ましくはC1−6アルキル、特に好ましくはメチルまたはエチル、またはベンジルである。Rは、好ましくはC1−6アルキル、C1−6アルコキシ、ヒドロキシまたはアミノで、場合により置換することができる。
式(I)および/または(Ia)の構造要素は、ポリシロキサンに基づき、好ましくは0.1〜20mol.%、より好ましくは0.3〜10mol.%、およびさらにより好ましくは0.5〜5mol.%を構成する。式(I)および/または(Ia)に係る構造要素は、ポリシロキサン中に、統計的に、交互に、またはブロックの形態で、分布することができる。式(I)および/または(Ia)の構造要素は、好ましくは、ポリシロキサン中に統計的に分布して存在する。上記定義の範囲内で、ポリシロキサン分子中の式(I)および/または(Ia)に係る構造要素は、同一であるか、または異なるかの、いずれかであってよい。
本発明に係るポリシロキサンは、式(II)の少なくとも1つの構造要素をさらに含み、
ここで、Rは、C1−10アルキルまたはフェニルである。好ましい実施態様では、Rは、メチル、エチルまたはフェニル、より好ましくはメチルである。Rは、上記で定義したとおりである。
式(II)の構造要素は、ポリシロキサンに基づき、好ましくは80〜99.9mol.%、より好ましくは90〜99.7mol.%、さらにより好ましくは95〜99.5mol.%を構成する。式(II)の構造要素は、ポリシロキサン分子中に、統計的に、交互に、またはブロックの形態で、分布することができる。式(II)の構造要素は、好ましくは、ポリシロキサン中に統計的に分布して存在する。上記定義の範囲内で、ポリシロキサン分子中の式(II)に係る構造要素は、同一であるか、または異なるかの、いずれかであってよい。
好ましい実施態様では、本発明に係るポリシロキサンは、式(III)の少なくとも1つの構造要素をさらに含むことができ、
ここで、Rは、C2−6アルキルまたはC3−6アルケニルである。Rは、より好ましくはn−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチルまたはプロペニル、特に好ましくはn−プロピルである。R、R、RおよびRは、上記で定義したとおりである。
好ましい実施態様では、本発明に係るポリシロキサンは、式(IIIa)の少なくとも1つの構造要素を含むことができる。
式(III)および/または(IIIa)の構造要素は、ポリシロキサンに基づき、好ましくは0〜4mol.%、より好ましくは0〜3mol.%、より好ましくは0〜2mol.%を構成する。別の実施態様では、構造要素(III)および/または(IIIa)の下限は、0.001mol.%である。式(III)および/または(IIIa)に係る構造要素は、ポリシロキサン中に、統計的に、交互に、またはブロックの形態で、分布することができる。式(III)および/または(IIIa)の構造要素は、好ましくは、ポリシロキサン中に統計的に分布して存在する。上記定義の範囲内で、ポリシロキサン分子中の式(III)および/または(IIIa)に係る構造要素は、同一であるか、または異なるかの、いずれかであってよい。
加えて、本発明に係るポリシロキサンは、式(V)および場合により式(VI)の少なくとも1つの構造要素を含むこともでき、
ここで、R〜RおよびRは、上記で定義したとおりであり、pH設定に応じて酸性塩の形態で存在することもできる。
ポリシロキサン中、式(V)の構造要素は、ポリシロキサンに基づき、好ましくは0〜10mol.%、より好ましくは0〜5mol.%を構成する。式(VI)の構造要素は、ポリシロキサンに、好ましくは0〜4mol.%、より好ましくは0〜2mol.%で追加される。別の実施態様では、式(V)および/または(VI)の構造要素の下限は、0.001mol.%である。式(V)および/または(VI)の構造要素は、ポリシロキサン中に、統計的に、交互に、またはブロックの形態で、分布することができる。式(V)および(VI)の構造要素は、好ましくは、ポリシロキサン分子中に統計的に分布する。
好ましい実施態様では、ポリシロキサンは、式(I)および/または(Ia)の少なくとも1つの構造要素、式(II)の少なくとも1つの構造要素、および場合により、式(III)および/または(IIIa)の1つの構造要素を含む。
別の実施態様では、ポリシロキサンは、式(I)および/または(Ia)の少なくとも1つの構造要素、式(II)の少なくとも1つの構造要素、および、式(III)および/または(IIIa)の1つの構造要素を含む。
本発明に係るポリシロキサンは、好ましくは、各場合において、R’SiO−および−SiR’で終わり、R’は互いに独立に、C1−16アルキル、C1−16アルコキシまたは−OH、好ましくはメチル、エチル、n−プロピル、i−プロピルまたは−OH、およびより好ましくはメチルまたは−OHである。
R’SiO−末端は、片方の末端構造要素のケイ素原子に共有結合し、一方で、−SiR’部分は、他の末端構造要素の酸素原子に共有結合する。
特に好ましい実施態様では、ポリシロキサンは、MeSiO−および−SiMe;MeSiO−および−SiMeOH;またはHOMeSiO−および−SiMeOHで終わる。
特に好ましい実施態様では、本発明のポリシロキサンは、エポキシド基を有さない。
表記「Cx−yアルキル」は、各場合において、x−y炭素原子を有する直鎖または分岐のアルキル部分を意味し、例えば、C1−6アルキルは、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチル、n−ヘキシルまたはi−ヘキシルであってよい。表記「C3−6アルケニル」は、3〜6個の炭素原子を有する直鎖または分岐のアルケニル部分、例えば、エテニル、n−プロペニル、i−プロペニル、n−ブテニル、i−ブテニル、n−ペンテニル、i−ペンテニル、n−ヘキセニルまたはi−ヘキセニルを意味する。表記「Cx−yアルコキシ」は、−O−Cx−yアルキル基を意味する。
ポリシロキサンの合計窒素含有量は、組成物全体に基づき、好ましくは、0.05〜6wt.%、好ましくは0.1〜3wt.%である。
ポリシロキサン分子中の全てのヘテロ環の、好ましくは少なくとも40%、より好ましくは少なくとも50%、およびさらにより好ましくは少なくとも60%が、四級化される。
好ましい実施態様では、ポリシロキサンの重量平均分子量Mは、2,000〜100,000g/mol、好ましくは3,000〜80,000g/mol、より好ましくは5,000〜60,000g/molである。
本発明のさらなる態様は、本発明に係るポリシロキサン、および、水および/または有機溶媒を含む、製剤である。製剤は、好ましくは、本発明に係るポリシロキサンに加えて、水および有機溶媒を含む。好ましくは、ハロゲン化および非ハロゲン化炭化水素、アルコール類、グリコール類、エーテル類、エステル類、ケトン類、芳香族類、例えばベンゾール、フェノールまたはキシロール、およびポリオキシアルキレン類、特にポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールが、有機溶媒として用いられる。製剤は、好ましくは、溶液の形態で、またはエマルション、特にマクロエマルションまたはマイクロエマルションの形態で、存在する。
製剤は、当業者に公知の添加剤、例えば、乳化剤、ヒドロトロープ剤(hydrotropics)、酢酸などの有機酸、無機および/または有機粒子、脂肪酸凝縮物、ポリアルキレンワックス、フッ素化ポリマーおよび/またはシリコーンをさらに含んでよい。添加剤の比率は、製剤全体に基づき、好ましくは、0、1、2または5wt.%から、20、25または30wt.%までである。
本発明に係る製剤は、好ましくは、少なくとも1つの乳化剤および/または少なくとも1つのヒドロトロープ剤を含み、特に、少なくとも1つの乳化剤を含む。
アニオン性、カチオン性、非イオン性または両性の乳化剤、またはそれらの混合物を、乳化剤として用いることができる。好ましくは、6〜22個の炭素原子を有する脂肪族アルコール類のアルコキシル化産物が用いられ、50 Molまでのアルキレンオキシドユニット、特にエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドユニットを含む。アルコール類は、好ましくは、8〜16個の炭素原子を含むことができ、飽和の直鎖または好ましくは分岐であってよく、個々または混合物のいずれかで用いることができる。
分岐脂肪族アルコール類から生産される上述の乳化剤は、それらの好ましい特性全体のため、特に好ましい。これらの例は、2,6,8−トリメチル−4−ノナノール、イソデシルアルコールまたはイソトリデシルアルコールのエトキシレートであり、それぞれ2〜50 Mol、特に3〜15 Molのエチレンオキシドユニットを有する。
上述の乳化剤は、アルキレンオキシドユニットが統計的に分布して、および好ましくはブロックの形態で分布して存在する場合に、適用溶液中で低発砲の観点から特に有利である。
多官能性アルコールを、ヒドロトロープ剤として用いることができる。したがって、分子あたり、2〜10個、好ましくは2〜6個、特に2〜4個の炭素原子を有するジアルコール類を用いることができる。それらのモノエーテルおよびジエーテル、および、それらのモノエステルおよびジエステルもまた、適切である。特に好ましいヒドロトロープ剤は、ブチルジグリコール、1,2−プロピレングリコールおよびジプロピレングリコールである。
好ましい実施態様では、本発明に係る製剤は、従来のポリシロキサンおよび/または脂肪酸凝縮物をさらに含むことができる。この種類の混合物は、極めて均一および安定であり、純粋な脂肪酸凝縮物と比較して著しく改善した手触りを有する。
好ましい実施態様では、本発明に係る製剤は、製剤全体に基づき、およそ3〜80wt.%、好ましくは5〜60wt.%、およびより好ましくは10〜50wt.%の本発明に係るポリシロキサンを含む。
本発明に係る製剤を用いて仕上げられた織物製品は、静電気防止効果および改善された可縫性も有することが見いだされている。加えて、それを用いて仕上げられる糸は、それらの加工可能性の観点から著しく改善された挙動を示した。
本発明に係る製剤は、好ましくは10〜80℃の温度で、当業者に公知のプロセスを合わせて得られる。したがって、本発明に係るポリシロキサンは、例えば、中程度ないし高度のせん断力を用いて、例えばアジテーター、ULTRA−TURRAX分散装置またはホモジナイザーを用いて、エマルションを作ることができる。この場合において、酢酸または乳酸などの酸の添加は、一部の状況において、乳化プロセスを著しく促進する。
本発明のさらなる態様は、本発明に係るポリシロキサンを生産する方法である。この目的のために、式(IV)の少なくとも1つの構造要素を含むポリシロキサンが提供される(ステップ(i))。
ステップ(i)で提供されるポリシロキサンの式(IV)の構造要素は、続いて、ステップ(ii)において、R−COOHおよび場合により、
および/または
と反応し、式(V)および場合により(VI)の構造要素を形成する。
ステップ(iii)では、式(V)および場合により(VI)の構造要素中の少なくとも一部の窒素原子は、四級化される。
好ましい実施態様では、ステップ(i)で提供されるポリシロキサンは、式(IV)の構造要素および式(II)の構造要素を含む。さらなる変形では、ステップ(i)において提供されるポリシロキサンは、式(IV)の構造要素のみを含むことができる。この場合において、式(II)の構造要素は、後のステップでポリシロキサン中に導入することができる。
ステップ(ii)における反応は、好ましくは120〜230℃で行なわれる。プロセス中に放出される水は、反応の間、場合により、溶媒または同調因子、例えばキシロールの存在下で、継続的に取り除くことができる。
ステップ(iii)は、好ましくは、当業者に公知の四級化剤、例えばジメチルサルフェート、ジエチルサルフェート、メチルトシレート、メチルクロライドまたはベンジルクロライドを用いて、好ましくは溶媒、例えばブチルジグリコールの存在下で、10〜80℃の温度で行なわれる。
好ましい実施態様では、ステップ(iii)での全てのヘテロ環の四級化率は、全てのヘテロ環に基づき、少なくとも40%、好ましくは少なくとも50%、より好ましくは少なくとも60%である。
本発明は、さらに、例えば水性槽および適用溶液中で織物を仕上げるための本発明に係るポリシロキサンまたは本発明に係る製剤の使用に関し、場合により、さらなる調製剤を伴う。防しわ仕上げのための化学物質または織物の適用溶液中に慣習的に用いられる他の製品を、さらなる調製剤として考慮することができる。
本発明に係るポリシロキサンは、極性および非極性の両方の繊維に対して優れた粘着性を示すことが見いだされていて、したがって、繊維に対する共有結合が生じない場合であっても、良好な洗浄耐久性を確保する。
したがって、綿また毛などの天然繊維から作られた織布、編布および糸、および、ビスコース、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリルニトリルまたはポリオレフィンなどの合成繊維から作られた織布、編布および糸もまた、本発明に係るポリシロキサンまたは製剤を用いて、効果的に処理され得る。
本発明に係る製剤の適用溶液中の濃度は、処理される基材が、基材の重量に基づき、0.1〜5wt.%の本発明に係るポリシロキサンを含むように選択される。本発明に係る製剤またはポリシロキサンの好ましい使用は、基材を適用溶液中に浸して、続いてそれをFoulard機中で搾り出し、そしてその後に乾燥させることにより、強制適用(forced application)として行なわれる。さらに好ましい使用可能性は、排気方法、噴霧適用、およびプリントまたはスロップパッド(slop padding)の方法による片側での適用である。
本発明に係るポリシロキサンおよび本発明に係る製剤は、様々な織物基材のための織物仕上げ剤として、極めて適切であることが見いだされている。したがって、慣習的に仕上げられる織物基材と比較して柔らかい手触りを維持または改善することが可能なだけでなく、従来技術において提示される適用溶液の黄ばみおよびpH不安定性という公知の不利な点が克服される。
本発明は、さらに、対象物を疎水化するための、本発明に係るポリシロキサンまたは本発明に係る製剤の使用に関する。対象物の疎水化は、対象物の表面を被覆することにより行なうことができる。この場合において、従来の方法、例えば、噴霧、ペイント、プリント、ドクターナイフコーティング、ディッピング、浸漬、圧力−含浸などが用いられる。あるいは、本発明に係るポリシロキサンまたは本発明に係る製剤は、添加剤として、対象物の材料に、均一に加工されることができる。この場合において、製剤またはポリシロキサンの比率は、マトリックス材料に基づき、およそ0.001〜10wt.%、好ましくは0.1〜5wt.%を構成することが意図される。
本発明を、以下の実施例に基づいて、より詳細に説明する。
比較例1(本発明に係るものではない)
製剤は、10wt.%のREWOQUAT W90 DPG(EVONIK)を含む水性マクロエマルションからなり、1−メチル−2−ノル獣脂アルキル(nortalgalkyl)−3−獣脂脂肪酸アミドエチルイミダゾリニウムメトサルフェートを活性成分として含む。
比較例2(本発明に係るものではない)
製剤は、20wt.%のFINISH WR 301(WACKER)、アミノエチル−アミノプロピル官能性有機ポリシロキサン、7個のエチレンオキシド基を有する10wt.%のイソデシルアルコール、および、0.4wt.%の酢酸60%を含む、水性マイクロエマルションからなる。有機ポリシロキサンの合計窒素含有量は、0.39wt.%である。
比較例3(本発明に係るものではない)
製剤は、20wt.%のアミド−官能性有機ポリシロキサンDC 8813(DOW CORNING)、7個のエチレンオキシド基を有する10wt.%のイソデシルアルコール、および、0.4wt.%の酢酸60%を含む、水性マイクロエマルションからなる。
比較例4(本発明に係るものではない)
製剤は、横方向に配置された四級化窒素官能基を有するポリシロキサンの水性マイクロエマルションからなり、その生産は、DE 19 652 524の実施例1に記載される。
比較例5(本発明に係るものではない)
製剤は、20wt.%のポリシロキサン、7個のエチレンオキシド基を有する8wt.%のイソデシルアルコール、および、0.4wt.%の酢酸60%を含む、水性マクロエマルションからなる。エマルションを生産するために、上述の成分を10〜80℃の温度で混合し、続いて、10〜80℃の温度の水を部分的に添加することにより乳化する。
用いられるポリシロキサンは、以下の方法で生産した。
窒素雰囲気中で、滴定塩基性窒素含有量が1.1%である直鎖アミノエチル−アミノプロピル官能性ポリシロキサン(162.2g)(式(IV)のユニットの3mol.%に相当する)を、パルミチン酸(14.6g)およびキシロール(48.0g)とともに、KPG撹拌棒、内部温度計、還流冷却器および水分離器を備える三つ口フラスコ中に入れた。撹拌しながら混合物を160℃まで加熱し、還流下で3時間撹拌し、そして、プロセスにおいて生じる反応水を水分離器で取り除いた。反応のコントロールとして、酸価を決定し、2.1mg/g KOHであった。続いて、カプロラクトン(1.19g)を添加し、初めに、還流下でさらに2時間撹拌した。蒸留によりキシロールを除去した後、温度を180℃まで上げて、およそ20 mbarで蒸留を1時間行なった。得られたポリシロキサンの塩基性窒素を滴定し、0.50%となった。ブチルジグリコール(44.0g)、蒸留水(24.0g)および酢酸60%(3.1g)を、室温でこの産物混合物に添加し、5分間撹拌した。非四級化ヘテロ環を含むポリシロキサンの透明で黄色い油が得られた。
この方法で生産されるポリシロキサンは、表1に規定する組成を有し、ここで、RおよびRはメチルであり、Rは−(CH−、Rは−(CH−、R’はメチル、Rは−C1531、および、Rは−C11−である。
実施例6(本発明に係る)
製剤は、20wt.%のポリシロキサン、7個のエチレンオキシド基を有する8wt.%のイソデシルアルコール、および、0.4wt.%の酢酸60%を含む、水性マクロエマルションからなる。エマルションを生産するために、上述の成分を10〜80℃の温度で混合し、続いて、10〜80℃の温度の水を部分的に添加することにより乳化する。
用いられるポリシロキサンは、以下の方法で生産した。
窒素雰囲気中で、滴定塩基性窒素含有量が1.1%である直鎖のアミノエチル−アミノプロピル官能性ポリシロキサン(162.2g)(式(IV)のユニットの3mol.%に相当する)を、パルミチン酸(14.6g)およびキシロール(48.0g)とともに、KPG撹拌棒、内部温度計、還流冷却器および水分離器を備える三つ口フラスコ中に入れた。撹拌しながら混合物を160℃まで加熱し、還流下で3時間撹拌し、そして、プロセスにおいて生じる反応水を水分離器で取り除いた。反応のコントロールとして、酸価を決定し、2.1mg/g KOHであった。続いて、カプロラクトン(1.19g)を添加し、初めに、還流下でさらに2時間撹拌した。蒸留によりキシロールを除去した後、温度を180℃まで上げて、およそ20 mbarで蒸留を1時間行なった。得られたポリシロキサンの塩基性窒素を滴定し、0.50%となった。それから、ブチルジグリコール(36.0g)、蒸留水(24.0g)およびジメチルサルフェート(8.0g)を、90℃の温度でこの産物混合物に添加し、90℃で2時間撹拌した。得られたポリシロキサンの塩基性窒素を決定し、0.01%になった。酢酸60%(3.1g)を、この混合物に添加した。ヘテロ環に基づき四級化率が99%であるポリシロキサンの透明で黄色い油が得られた。
この方法で生産されるポリシロキサンは、表1に規定する組成を有し、ここで、RおよびRはメチルであり、Rは−(CH−であり、Rは−(CH−であり、R’はメチルであり、Rは−C1531であり、Rは−C11−であり、および、Rはメチルである。
実施例7(本発明に係る)
製剤は、20wt.%のポリシロキサン、7個のエチレンオキシド基を有する8wt.%のイソデシルアルコール、および、0.4wt.%の酢酸60%を含む、水性マクロエマルションからなる。エマルションは、実施例6と同様の方法で生産した。
用いられるポリシロキサンは、以下の方法で生産した。
窒素雰囲気中で、滴定塩基性窒素含有量が0.8%である直鎖のアミノエチル−アミノプロピル官能性ポリシロキサン(183.2g)(式(IV)のユニットの2.2mol.%に相当する)を、ベヘン酸(16.6g)およびキシロール(49.0g)とともに、KPG撹拌棒、内部温度計、還流冷却器および水分離器を備える三つ口フラスコ中に入れた。撹拌しながら混合物を160℃まで加熱し、還流下で3時間撹拌し、そして、プロセスにおいて生じる反応水を水分離器で取り除いた。反応のコントロールとして、酸価を決定し、3.6mg/g KOHであった。続いて、ブチロラクトン(0.60g)を添加し、初めに、還流下でさらに2時間撹拌した。蒸留によりキシロールを除去した後、温度を180℃まで上げて、およそ20 mbarで蒸留を1時間行なった。得られたポリシロキサンの塩基性窒素を滴定し、0.37%となった。それから、ブチルジグリコール(37.0g)、蒸留水(25.0g)およびジメチルサルフェート(4.1g)を、90℃の温度でこの産物混合物に添加し、90℃で2時間撹拌した。得られたポリシロキサンの塩基性窒素を決定し、0.11%となった。酢酸60%(3.0g)を、この混合物に添加した。全てのヘテロ環に基づき四級化率が62%であるポリシロキサンの透明で黄色い油が得られた。
この方法で生産されるポリシロキサンは、表1に規定する組成を有し、ここで、RおよびRはメチルであり、Rは−(CH−であり、Rは−(CH−であり、R’はメチルであり、Rは−C2143であり、Rは−C−であり、および、Rはメチルである。
実施例8(本発明に係る)
製剤は、20wt.%のポリシロキサン、7個のエチレンオキシド基を有する8wt.%のイソデシルアルコール、および、0.4wt.%の酢酸60%を含む、水性マクロエマルションからなる。エマルションは、実施例6と同様の方法で生産した。
用いられるポリシロキサンは、以下の方法で生産した。
窒素雰囲気中で、滴定塩基性窒素含有量が1.0%である直鎖のアミノエチル−アミノプロピル官能性ポリシロキサン(168.6g)(式(IV)のユニットの2.7mol.%に相当する)を、ラウリン酸(5.9g)、ステアリン酸(5.65g)およびキシロール(51.0g)とともに、KPG撹拌棒、内部温度計、還流冷却器および水分離器を備える三つ口フラスコ中に入れた。撹拌しながら混合物を160℃まで加熱し、還流下で3時間撹拌し、そして、プロセスにおいて生じる反応水を水分離器で取り除いた。反応のコントロールとして、酸価を決定し、2.9mg/g KOHであった。続いて、バレロラクトン(1.3g)を加えて、初めに、還流下でさらに2時間撹拌した。蒸留によりキシロールを除去した後、温度を180℃まで上げて、およそ20 mbarで蒸留を1時間行なった。得られたポリシロキサンの塩基性窒素を滴定し、0.48%となった。それから、ブチルジグリコール(36.0g)、蒸留水(25.0g)およびジメチルサルフェート(7.5g)を、90℃の温度でこの産物混合物に添加し、90℃で2時間撹拌した。得られたポリシロキサンの塩基性窒素を決定し、0.01%となった。酢酸60%(3.0g)をこの混合物に添加した。全てのヘテロ環に基づき四級化率が98%であるポリシロキサンの透明で黄色い油が得られた。
この方法で生産されるポリシロキサンは、表1に規定する組成を有し、ここで、RおよびRはメチルであり、Rは−(CH−であり、Rは−(CH−であり、R’はメチルであり、Rは−C1123および−C1735の混合であり、Rは−C−であり、および、Rはメチルである。
実施例9(本発明に係る)
製剤は、20wt.%のポリシロキサン、7個のエチレンオキシド基を有する8wt.%のイソデシルアルコール、および、0.4wt.%の酢酸60%を含む、水性マクロエマルションからなる。エマルションは、実施例6と同様の方法で生産した。
用いられるポリシロキサンは、以下の方法で生産した。
窒素雰囲気中で、滴定塩基性窒素含有量が0.62%である直鎖のアミノエチル−アミノプロピル官能性ポリシロキサン(196.0g)(式(IV)のユニットの1.7mol.%に相当する)を、ラウリン酸(9.35g)およびキシロール(41.0g)とともに、KPG撹拌棒、内部温度計、還流冷却器および水分離器を備える三つ口フラスコ中に入れた。撹拌しながら混合物を160℃まで加熱し、還流下で3時間撹拌し、プロセス中に生じる反応水を水分離器で取り除いた。反応のコントロールとして、酸価を決定し、4.2mg/g KOHであった。蒸留によりキシロールを除去した後、温度を180℃まで上げて、およそ20 mbarで蒸留を1時間行なった。得られたポリシロキサンの塩基性窒素を滴定し、0.30%となった。それから、ブチルジグリコール(33.0g)、蒸留水(25.0g)およびジメチルサルフェート(5.13g)を、90℃の温度でこの産物混合物に添加し、90℃で2時間撹拌した。得られたポリシロキサンの塩基性窒素を決定し、0.02%となった。酢酸60%(2.5g)をこの混合物に添加した。全てのヘテロ環に基づき四級化率が93%であるポリシロキサンの透明で黄色い油が得られた。
この方法で生産されるポリシロキサンは、表1に規定する組成を有し、ここで、RおよびRはメチルであり、Rは−(CH−であり、Rは−(CH−であり、R’はメチルであり、Rは−C1123であり、および、Rはメチルである。
比較例10(本発明に係るものではない)
製剤は、ポリシロキサンの水性の乳白色で透明のエマルションからなり、その生産は、DE 10214982の実施例Bに記載される。
ポリシロキサンの重量平均分子量は、各場合において、およそ20,000g/molであった。
使用例
手触り評価
光学的に明るくされていない漂白した綿Terrycloth布の一部を、実施例1〜10に係る製剤による水性溶液および0.5g/lの酢酸(60%)を用いて、80%の含浸量で、実験用Foulard機において仕上げ、続いて、120℃で2分間乾燥させた。その後、エマルションで処理した試験布の手触り特性を評価した。この評価は、異なる主観的基準に供される。それにもかかわらず意味のある結果を得るために、少なくとも5人の試験人員による評価が必要とされる。結果を統計方法に従って評価し、グレード1は最も柔らかく、最も快適な手触りであり、グレード5は、最も硬い手触りであり、滑らかな表面が最も少なく、試験シリーズの中で最も快適でない。
本発明に係る製剤は、それを用いて仕上げられる織物に、市販の柔らかい手触りにする薬剤と比べて極めて柔らかい手触りを提供する。
黄ばみ
光学的に明るくされていない漂白した綿様式の編布の一部に、実施例1〜10に係る製剤による水性溶液および0.5g/lの酢酸60%を、80%の含浸量で、実験用Foulard機において含浸させ、120℃で2分間乾燥させ、続いて、170℃で2分間熱硬化させた。その後、サンプルの白さを、「datacolor international」(Switzerland)の白さ測定装置「datacolor 600」を用いてGanzにより評価した。
本発明に係る製剤は、織物基材のいかなる黄ばみも生じない。本発明に係る製剤を用いて仕上げられる基材の白さは、未処理の織物の白さに相当する。
アルカリ安定性
適用溶液中のアルカリに対するエマルションの安定性を、以下に記載の試験により行なった:
試験するエマルションの500mlの水性溶液を、40g/lの濃度で1000mlビーカー中に入れ、水酸化ナトリウム溶液(w(NaOH)=10%)を用いてpH12に設定した。続いて、1分あたり2000回転で羽根攪拌機を用いて、溶液を20分間撹拌した。その後、攪拌機のスイッチを切り、1時間に、溶液の表面を沈殿について評価した。
pH12でさえ、本発明に係る製剤は、いかなる沈殿の傾向も示さない。この種類の製剤は、pH値として安定に分類することができる。
本発明は、以下の実施態様を含む:
1.式(I)の少なくとも1つの構造要素を含むポリシロキサンであって、
ここで、
は、C1−6アルキルまたはフェニルであり、
は、C1−6アルキルであり、
は、7〜29個、好ましくは11〜25個の炭素原子を有する、飽和または少なくとも一価不飽和の直鎖または分岐の炭化水素部分であり、場合によりヒドロキシで置換され、
は、−C2a−であり、場合により、C1−6アルキル、C1−6アルコキシ、ヒドロキシまたはアミノで置換され、
は、1〜20個の炭素原子を有する、飽和、少なくとも一価不飽和または芳香族炭化水素部分であり、場合により、S、OおよびNから選択されるヘテロ原子を含み、場合により置換され、および、環構造中の2個の窒素原子のうちの1個と一緒になって、第四級アンモニウムイオンを形成し、
aは、2または3であり、および、
は、有機または無機アニオンである、ポリシロキサン。
2.要点1に係るポリシロキサンであって、式(Ia)
の少なくとも1つの構造要素を含む、ポリシロキサン。
3.要点1または要点2のいずれかに係るポリシロキサンであって、Rは、C1−6アルキル、好ましくはメチルである、ポリシロキサン。
4.要点1から3のいずれかに係るポリシロキサンであって、Rは、−(CH−または−CH−CHCH−CH−である、ポリシロキサン。
5.要点1から4のいずれかに係るポリシロキサンであって、Rは、脂肪酸の飽和または少なくとも一価不飽和の炭化水素部分である、ポリシロキサン。
6.要点1から5のいずれかに係るポリシロキサンであって、Rは、−CH−CH−または−(CH−、好ましくは−CH−CH−である、ポリシロキサン。
7.要点1から6のいずれかに係るポリシロキサンであって、Rは、C1−6アルキル、好ましくはメチル、エチルまたはベンジルである、ポリシロキサン。
8.要点1から7のいずれかに係るポリシロキサンであって、式(I)の構造要素は、ポリシロキサンに基づき、0.1〜20mol.%、好ましくは0.3〜10mol.%、より好ましくは0.5〜5mol.%を構成する、ポリシロキサン。
9.要点1から8のいずれかに係るポリシロキサンであって、式(II)の少なくとも1つの構造要素をさらに含み、
ここで、Rは、C1−10アルキルまたはフェニルである、ポリシロキサン。
10.要点9に係るポリシロキサンであって、Rは、メチル、エチルまたはフェニルである、ポリシロキサン。
11.要点1から10のいずれかに係るポリシロキサンであって、式(II)の構造要素は、ポリシロキサンに基づき、80〜99.9mol.%、好ましくは90〜99.7mol.%、より好ましくは95〜99.5mol.%を構成する、ポリシロキサン。
12.要点1から11のいずれかに係るポリシロキサンであって、式(III)の少なくとも1つの構造要素をさらに含み、
ここで、RはC2−6アルキルまたはC3−6アルケニルである、ポリシロキサン。
13.要点12に係るポリシロキサンであって、式(IIIa)
の構造要素を含む、ポリシロキサン。
14.要点12または要点13のいずれかに係るポリシロキサンであって、Rは、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチルまたはプロペニル、好ましくはn−プロピルである、ポリシロキサン。
15.要点1から14のいずれかに係るポリシロキサンであって、式(III)の構造要素は、ポリシロキサンに基づき、0〜4mol.%、好ましくは0〜3mol.%、より好ましくは0〜2mol.%を構成する、ポリシロキサン。
16.要点1から15のいずれかに係るポリシロキサンであって、ポリシロキサンは、各場合において、R’SiO−および−SiR’で終わり、R’は互いに独立に、C1−16アルキル、C1−16アルコキシまたは−OH、好ましくはメチル、エチル、n−プロピル、i−プロピルまたは−OHである、ポリシロキサン。
17.要点16に係るポリシロキサンであって、R’は、互いに独立に、メチルまたは−OHである、ポリシロキサン。
18.要点16または要点17のいずれかに係るポリシロキサンであって、ポリシロキサンは、各場合において、MeSiO−および−SiMe;MeSiO−および−SiMeOH;またはHOMeSiO−および−SiMeOHで終わる、ポリシロキサン。
19.要点1から18のいずれかに係るポリシロキサンであって、ポリシロキサンの合計窒素含有量は、組成物全体に基づき、0.05〜6wt.%、好ましくは0.1〜3wt.%である、ポリシロキサン。
20.要点1から19のいずれかに係るポリシロキサンであって、ポリシロキサン中のヘテロ環の、少なくとも40%、好ましくは少なくとも50%、より好ましくは少なくとも60%は、四級化されている、ポリシロキサン。
21.要点1から20のいずれかに係るポリシロキサンであって、ポリシロキサンの重量平均分子量は、2,000〜100,000g/mol、好ましくは2,000〜80,000g/mol、より好ましくは5,000〜60,000g/molの範囲である、ポリシロキサン。
22.要点1から21のいずれかに係るポリシロキサン、および、水および/または有機溶媒を含む、製剤。
23.要点22に係る製剤であって、有機溶媒は、ハロゲン化および非ハロゲン化炭化水素、アルコール類、グリコール類、エーテル類、エステル類、ケトン類、芳香族類およびポリオキシアルキレン類から選択される、製剤。
24.要点22または要点23のいずれかに係るポリシロキサンであって、界面活性剤、無機および/または有機粒子、脂肪酸凝縮物、ポリアルキレンワックス、フッ素化ポリマーおよび/またはシリコーン(silicons)をさらに含む、ポリシロキサン。
25.要点1から21のいずれかに係るポリシロキサンを生産する方法であって、以下のステップ:
(i)式(IV)の少なくとも1つの構造要素を含むポリシロキサンを提供するステップ、
(ii)ステップ(i)によるポリシロキサン中の式(IV)の構造要素を、R−COOHおよび場合により、
および/または
と反応させて、式(V)および場合により(VI)の構造要素を形成するステップ、
および
(iii)少なくとも一部の窒素原子を四級化するステップ、を含む、方法。
26.要点25に係る方法であって、ステップ(iii)における四級化率は、ポリシロキサン中のヘテロ環に基づき、少なくとも40%、好ましくは少なくとも50%、より好ましくは少なくとも60%である、方法。
27.要点1から21のいずれかに係るポリシロキサンまたは要点22から24のいずれかに係る製剤の使用であって、織物を仕上げるための、使用。
28.要点1から21のいずれかに係るポリシロキサンまたは要点22から24のいずれかに係る製剤の使用であって、対象物を疎水化するための、使用。

Claims (19)

  1. 式(I)の少なくとも1つの構造要素を含むポリシロキサンであって、
    ここで、
    は、C1−6アルキルまたはフェニルであり、
    は、C1−6アルキルであり、
    は、7〜29個、好ましくは11〜25個の炭素原子を有する、飽和または少なくとも一価不飽和の直鎖または分岐の炭化水素部分であり、場合によりヒドロキシで置換され、
    は、−C2a−であり、場合により、C1−6アルキル、C1−6アルコキシ、ヒドロキシまたはアミノで置換され、
    は、1〜20個の炭素原子を有する、飽和、少なくとも一価不飽和または芳香族炭化水素部分であり、場合により、S、OおよびNから選択されるヘテロ原子を含み、場合により置換され、および、環構造中の2個の窒素原子のうちの1個と一緒になって、第四級アンモニウムイオンを形成し、
    aは、2または3であり、および、
    は、有機または無機アニオンである、
    ポリシロキサン。
  2. 請求項1に記載のポリシロキサンであって、
    は、C1−6アルキル、好ましくはメチルである、
    ポリシロキサン。
  3. 請求項1または2に記載のポリシロキサンであって、
    は、−(CH−または−CH−CHCH−CH−である、
    ポリシロキサン。
  4. 請求項1から3のいずれかに記載のポリシロキサンであって、
    は、脂肪酸の飽和または少なくとも一価不飽和の炭化水素部分である、
    ポリシロキサン。
  5. 請求項1から4のいずれかに記載のポリシロキサンであって、
    は、−CH−CH−または−(CH−、好ましくは−CH−CH−である、
    ポリシロキサン。
  6. 請求項1から5のいずれかに記載のポリシロキサンであって、
    は、C1−6アルキル、好ましくはメチル、エチルまたはベンジルである、
    ポリシロキサン。
  7. 請求項1から6のいずれかに記載のポリシロキサンであって、
    式(I)の前記構造要素は、前記ポリシロキサンに基づき、0.1〜20mol.%、好ましくは0.3〜10mol.%、より好ましくは0.5〜5mol.%を構成する、
    ポリシロキサン。
  8. 請求項1から7のいずれかに記載のポリシロキサンであって、
    式(II)の少なくとも1つの構造要素をさらに含み、
    は、C1−10アルキルまたはフェニルである、
    ポリシロキサン。
  9. 請求項1から8のいずれかに記載のポリシロキサンであって、
    式(II)の前記構造要素は、前記ポリシロキサンに基づき、80〜99.9mol.%、好ましくは90〜99.7mol.%、より好ましくは95〜99.5mol.%を構成する、
    ポリシロキサン。
  10. 請求項1から9のいずれかに記載のポリシロキサンであって、
    式(III)の少なくとも1つの構造要素をさらに含み、
    は、C2−6アルキルまたはC3−6アルケニルである、
    ポリシロキサン。
  11. 請求項1から10のいずれかに記載のポリシロキサンであって、
    式(III)の前記構造要素は、前記ポリシロキサンに基づき、0〜4mol.%、好ましくは0〜3mol.%、より好ましくは0〜2mol.%を構成する、
    ポリシロキサン。
  12. 請求項1から11のいずれかに記載のポリシロキサンであって、
    前記ポリシロキサンは、各場合において、R’SiO−および−SiR’で終わり、R’は互いに独立に、C1−16アルキル、C1−16アルコキシまたは−OH、好ましくはメチル、エチル、n−プロピル、i−プロピルまたは−OHである、
    ポリシロキサン。
  13. 請求項1から12のいずれかに記載のポリシロキサンであって、
    前記ポリシロキサンの合計窒素含有量は、組成物全体に基づき、0.05〜6wt.%、好ましくは0.1〜3wt.%である、
    ポリシロキサン。
  14. 請求項1から13のいずれかに記載のポリシロキサンであって、
    前記ポリシロキサン中の前記ヘテロ環の、少なくとも40%、好ましくは少なくとも50%、より好ましくは少なくとも60%は、四級化されている、
    ポリシロキサン。
  15. 請求項1から14のいずれかに記載のポリシロキサン、および、水および/または有機溶媒を含む、
    製剤。
  16. 請求項1から14のいずれかに記載のポリシロキサンを生産する方法であって、以下のステップ:
    (i)式(IV)の少なくとも1つの構造要素を含むポリシロキサンを提供するステップ、
    (ii)ステップ(i)による前記ポリシロキサン中の式(IV)の前記構造要素を、R−COOHおよび場合により、
    および/または、
    と反応させ、
    式(V)および場合により(VI)の構造要素を形成するステップ、
    および、
    (iii)前記窒素原子の少なくとも一部を四級化するステップ、
    を含む、
    方法。
  17. 請求項16に記載の方法であって、
    ステップ(iii)における四級化率は、前記ポリシロキサン中の前記ヘテロ環に基づき、少なくとも40%、好ましくは少なくとも50%、より好ましくは少なくとも60%である、
    方法。
  18. 請求項1から14のいずれかに記載のポリシロキサンまたは請求項15に記載の製剤の使用であって、織物を仕上げるための、
    使用。
  19. 請求項1から14のいずれかに記載のポリシロキサンまたは請求項15に記載の製剤の使用であって、
    対象物を疎水化するための、
    使用。
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