JP2020139061A - (メタ)アクリルシリコーン樹脂のエマルジョン組成物及び該組成物を含有した繊維処理剤、並びに該繊維処理剤で処理した繊維 - Google Patents
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Abstract
Description
下記(A)成分及び(B)成分を含有することを特徴とする、エマルジョン組成物
(A)下記式(1)で表される単位を有するオルガノポリシロキサンにおいて該式中のR2で示される基に(メタ)アクリル酸エステルがグラフト重合して成る(メタ)アクリルシリコーン樹脂、前記オルガノポリシロキサン由来の部分と前記(メタ)アクリル酸エステル由来の部分との質量比が34:66〜99:1である、前記(メタ)アクリルシリコーン樹脂
(B)カチオン系界面活性剤。
さらに本発明は、上記(メタ)アクリルシリコーン樹脂を含有する繊維処理剤を提供する。
(A)成分は、下記式(1)で表される単位を有するオルガノポリシロキサンにおいて該式中のR2で示される基に(メタ)アクリル酸エステルがグラフト重合して成る(メタ)アクリルシリコーン樹脂、前記オルガノポリシロキサン由来の部分と前記(メタ)アクリル酸エステル由来の部分との質量比が34:66〜99:1である(メタ)アクリルシリコーン樹脂である。
R2 (4-e-f)R4 fSi(OR5)e (2)
式(2)において、R2は重合性二重結合を有する1価有機基であり、炭素数2〜6のアルケニル基、又は、炭素原子に結合する水素原子の一部がメルカプト基、ビニル基、アクリロキシ基もしくはメタクリロキシ基で置換されている炭素数1〜6のアルキル基であり、特に好ましくは、アクリロキシ基又はメタクリロキシ基置換の炭素数1〜6のアルキル基である。R4は炭素数1〜4のアルキル基、R5は炭素数1〜4のアルキル基であり、eは2〜3、fは0〜1の整数を示し、e+f=2〜3である。
オクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)420g、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン(信越化学工業社製「KBM−502」)0.34g、NIKKOL BC−20(日光ケミカルズ社製ポリオキシエチレンアルキルエーテル(有効成分100%))8.4g、カチオーゲンTMS(第一工業製薬社製ステアリルトリアンモニウムクロライド(有効成分25%))58.8g、コータミンD86P(花王社製ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド(有効成分75%))2.8g、水酸化カルシウム2.1g、イオン交換水342gを2Lのポリエチレン製ビーカーに仕込み、ホモミキサーで均一に乳化した後、イオン交換水150gを徐々に加えて希釈し、圧力300kgf/cm2で高圧ホモジナイザーに2回通し、均一な白色エマルジョンを得た。このエマルジョンを撹拌装置、温度計、還流冷却器の付いた2Lのガラスフラスコに移し、50〜70℃で48時間重合反応を行った後、10%酢酸水溶液19gでpH6〜8に中和した。得られたオルガノポリシロキサンエマルジョンは、105℃で3時間乾燥後の不揮発分(固形分)が39.6%であった。該エマルジョン中の界面活性剤を除く固形分量(約372g)がオルガノポリシロキサン量である。
得られたオルガノポリシロキサンの構造は下記式(2)の通りであった。
上記で得たオルガノポリシロキサン(2)のエマルジョンに、純水88gを加え、メタクリル酸メチル(MMA)159gを3〜5時間かけて滴下しながら30℃で、過酸化物と還元剤でレドックス反応を行うことで、アクリルグラフト共重合させて、不揮発分44.5%のアクリルシリコーン樹脂エマルジョン組成物を得た。得られた生成物がアクリルグラフト共重合体であること、及びエマルジョン組成物中にカチオン系界面活性剤を含有していることは、GPCにより確認した。エマルジョン組成物中の界面活性剤の量は、アクリルシリコーン樹脂量100gに対して3.2gである。
オクタメチルシクロテトラシロキサン420g、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン(信越化学工業社製「KBM−502」)0.34g、NIKKOL BC−20 8.4g、カチオーゲンTMS 58.8g、コータミンD86P 2.8g、水酸化カルシウム2.1g、イオン交換水342gを2Lのポリエチレン製ビーカーに仕込み、イオン交換水150gを徐々に加えて希釈し、ホモミキサーで均一に乳化した後、圧力300kgf/cm2で高圧ホモジナイザーに2回通し、均一な白色エマルジョンを得た。このエマルジョンを撹拌装置、温度計、還流冷却器の付いた2Lのガラスフラスコに移し、50〜70℃で48時間重合反応を行った後、10%酢酸水溶液12gでpH6〜8に中和した。このシリコーンエマルジョンは105℃で3時間乾燥後の不揮発分(固形分)が39.6%であった。エマルジョン中の界面活性剤を除く固形分量(約372g)がオルガノポリシロキサン量である。
得られたオルガノポリシロキサンの構造は下記式(3)の通りであった。
上記で得たオルガノポリシロキサン(3)のエマルジョンにアクリル酸ブチル(BA)20gを、3〜5時間かけて滴下しながら30℃下で、過酸化物と還元剤でレドックス反応を行うことでアクリルグラフト共重合させて、不揮発分40.7%のアクリルシリコーン樹脂エマルジョン組成物を得た。得られた生成物がアクリルグラフト共重合体であること、及びエマルジョン組成物中にカチオン系界面活性剤を含有していることは、GPCにより確認した。エマルジョン組成物中の界面活性剤の量は、アクリルシリコーン樹脂量100gに対して4.1gである。
オクタメチルシクロテトラシロキサン420g、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン(信越化学工業社製「KBM−502」)0.34g、NIKKOL BC−20 8.4g、カチオーゲンTMS 58.8g、コータミンD86P 2.8g、水酸化カルシウム2.1g、イオン交換水342gを2Lのポリエチレン製ビーカーに仕込み、ホモミキサーで均一に乳化した後、イオン交換水150gを徐々に加えて希釈し、圧力300kgf/cm2で高圧ホモジナイザーに2回通し、均一な白色エマルジョンを得た。このエマルジョンを撹拌装置、温度計、還流冷却器の付いた2Lのガラスフラスコに移し、50〜70℃で24時間重合反応を行った後、10%酢酸水溶液19gでpH6〜8に中和した。このシリコーンエマルジョンは105℃で3時間乾燥後の不揮発分(固形分)が39.6%であった。エマルジョン中の界面活性剤を除く固形分量(約372g)がオルガノポリシロキサン量である。
得られたオルガノポリシロキサンの構造は下記式(4)の通りであった。
上記で得たオルガノポリシロキサン(4)のエマルジョンに純水775gを加え、メタクリル酸メチル(MMA)722gを3〜5時間かけて滴下しながら30℃で過酸化物と還元剤でレドックス反応を行うことで、アクリルグラフト共重合させて、不揮発分44.7%のアクリルシリコーン樹脂エマルジョン組成物を得た。得られた生成物がアクリルグラフト共重合体であること、及びエマルジョン組成物中にカチオン系界面活性剤を含有していることは、GPCにより確認した。エマルジョン組成物中の界面活性剤の量は、アクリルシリコーン樹脂量100gに対して1.5gである。
オクタメチルシクロテトラシロキサン420g、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン(信越化学工業社製「KBM−502」)0.34g、コータミンD86P 28g、水酸化カルシウム2.1g、イオン交換水207gを2Lのポリエチレン製ビーカーに仕込み、ホモミキサーで均一に乳化した後、イオン交換水203gを徐々に加えて希釈し、圧力300kgf/cm2で高圧ホモジナイザーに2回通し、均一な白色エマルジョンを得た。このエマルジョンを撹拌装置、温度計、還流冷却器の付いた2Lのガラスフラスコに移し、50〜70℃で24時間重合反応を行った後、10%酢酸水溶液19gでpH6〜8に中和した。このシリコーンエマルジョンは105℃で3時間乾燥後の不揮発分(固形分)が44.6%であった。エマルジョン中界面活性剤を除く固形分量(約379g)がオルガノポリシロキサン量である。
得られたオルガノポリシロキサンの構造は下記式(5)の通りであった。
上記で得たオルガノポリシロキサン(5)のエマルジョンに純水178gを加えメタクリル酸メチル(MMA)162gを3〜5時間かけて滴下しながら30℃で過酸化物と還元剤でレドックス反応を行うことで、アクリルグラフト共重合して、不揮発分45.5%のアクリルシリコーン樹脂エマルジョン組成物を得た。得られた生成物がアクリルグラフト共重合体であること、及びエマルジョン組成物中にカチオン系界面活性剤を含有していることは、GPCにより確認した。エマルジョン組成物中の界面活性剤の量は、アクリルシリコーン樹脂量100gに対して3.9gである。
オクタメチルシクロテトラシロキサン600g、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン0.6g(信越化学工業社製「KBM−502」)、ラウリル硫酸ナトリウム6gを純水54gに溶解したもの、及びドデシルベンゼンスルホン酸6gを純水54gに溶解したものを2Lのポリエチレン製ビーカーに仕込み、ホモミキサーで均一に乳化した後、水470gを徐々に加えて希釈し、圧力300kgf/cm2で高圧ホモジナイザーに2回通し、均一な白色エマルジョンを得た。このエマルジョンを攪拌装置、温度計、還流冷却器の付いた2Lのガラスフラスコに移し、55℃で24時間重合反応を行った後、20℃で24時間熟成してから10%炭酸ナトリウム水溶液12gで中性付近に中和した。このシリコーンエマルジョンは105℃で3時間乾燥後の不揮発分(固形分)が44.4%であった。エマルジョン中界面活性剤を除く固形分量(約530g)がオルガノポリシロキサン量である。
得られたオルガノポリシロキサンの構造は下記式(6)の通りであった。
上記で得たオルガノポリシロキサン(6)のエマルジョンに純水509gを加えメタクリル酸メチル(MMA)232gを3〜5時間かけて滴下しながら30℃で過酸化物と還元剤でレドックス反応を行うことで、アクリルグラフト共重合して、不揮発分45.1%のアクリルシリコーン樹脂エマルジョンを得た。エマルジョン組成物中の界面活性剤の量は、アクリルシリコーン樹脂量100gに対して2.3gである。
オクタメチルシクロテトラシロキサン420g、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン(信越化学工業社製「KBM−502」)0.34g、NIKKOL BC−20 8.4g、カチオーゲンTMS 58.8g、コータミンD86P 2.8g、水酸化カルシウム2.1g、イオン交換水342gを2Lのポリエチレン製ビーカーに仕込み、ホモミキサーで均一に乳化した後、イオン交換水150gを徐々に加えて希釈し、圧力300kgf/cm2で高圧ホモジナイザーに2回通し、均一な白色エマルジョンを得た。このエマルジョンを撹拌装置、温度計、還流冷却器の付いた2Lのガラスフラスコに移し、50〜70℃で24時間重合反応を行った後、10%酢酸水溶液19gでpH6〜8に中和した。このシリコーンエマルジョンは105℃で3時間乾燥後の不揮発分(固形分)が39.5%であった。エマルジョン中の界面活性剤を除く固形分量(約372g)がオルガノポリシロキサン量である。
得られたオルガノポリシロキサンの構造は下記式(7)の通りであった。
上記で得たオルガノポリシロキサン(7)のエマルジョンに純水929gを加えメタクリル酸メチル(MMA)868gを3〜5時間かけて滴下しながら30℃で過酸化物と還元剤でレドックス反応を行うことで、アクリルグラフト共重合して、不揮発分45.2%のアクリルシリコーン樹脂エマルジョンを得た。エマルジョン組成物中の界面活性剤の量は、アクリルシリコーン樹脂量100gに対して1.3gである。
また、オルガノポリシロキサンの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレンを標準物質とした値である。日本分光社製GPC−900を用い、展開溶媒:THFにて測定した。
試料(エマルジョン組成物)約1gをアルミ箔製の皿に量り取り、105〜110℃に保った乾燥器に入れ、1時間加熱後、乾燥器から取り出してデシケーターの中にて放冷し、試料の乾燥後の重さを量り、次式により蒸発残分を算出した。
W : 乾燥前の試料を入れたアルミ箔皿の質量(g)
L : アルミ箔皿の質量(g)
T : 乾燥後の試料を入れたアルミ箔皿の質量(g)
アルミ箔皿の寸法:70φ×12h(mm)
JIS Z 8802に基づき、pHメーターを用いて室温25℃でエマルジョン組成物のpHを測定した。
試料を0.01g計量し、レーザー回折式粒度分布測定装置(堀場製作所製、商品名:LA−950V2)を使用して、循環流量2、撹拌速度2の条件での平均粒子径(粒度累積分布の50%に相当する粒子径の値)を測定した。
[測定条件]
測定温度:25±1℃
溶媒:イオン交換水
上記実施例及び比較例で調製した各エマルジョン組成物について、表3または表4に示す配合比(質量部)となるようにイオン交換水で希釈して繊維処理剤を作成した。各繊維処理剤に含まれるシリコーン樹脂の固形分比率は約10%又は20%とした。
<繊維処理方法>
該繊維処理剤にポリエステル又は綿を10秒間浸漬した。その後マングルにて繊維処理剤を均一化した。その繊維を80℃×5分乾燥後、105℃×1分で乾燥した。処理後の各繊維について、下記の方法にて評価した。ポリエステルの結果を表3に、綿の結果を表4に示す。
〇・・・繊維を手で握りつぶした時、未処理の繊維よりも触感が同等あるいはそれ以上に柔らかいもの
×・・・繊維を手で握りつぶした時、未処理の繊維よりも触感が硬いもの
温度23℃、湿度45%の雰囲気下で、自動接触角計CA−V(協和界面科学社製)を使用し、イオン交換水1.8μLの液滴を処理した繊維に接触させ、接触後10秒後の接触角を測定した。
市販の洗濯機を用い、繊維を洗濯・脱水して40℃×16h乾燥した。洗濯後の各繊維について、上述した方法に従い、風合い及び水接触角を評価した。
Claims (9)
- 下記(A)成分及び(B)成分を含有することを特徴とする、エマルジョン組成物
(A)下記式(1)で表される単位を有するオルガノポリシロキサンにおいて該式中のR2で示される基に(メタ)アクリル酸エステルがグラフト重合して成る(メタ)アクリルシリコーン樹脂、ここで前記オルガノポリシロキサン由来の部分と前記(メタ)アクリル酸エステル由来の部分との質量比が34:66〜99:1である、前記(メタ)アクリルシリコーン樹脂
(B)カチオン系界面活性剤。 - 前記(B)カチオン系界面活性剤の量が、前記(A)(メタ)アクリルシリコーン樹脂100質量部に対して1質量部〜15質量部である、請求項1記載のエマルジョン組成物。
- 上記式(1)において、R1が、互いに独立に、炭素数1〜20の、直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基であり、Xが互いに独立に、炭素数1〜20の、直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、又はヒドロキシル基である、請求項1または2記載のエマルジョン組成物。
- 前記(メタ)アクリル酸エステルが、炭素数1〜6のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルである、請求項1〜3のいずれか1項記載のエマルジョン組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載のエマルジョン組成物を含有する繊維処理剤。
- 請求項5記載の繊維処理剤で処理された天然繊維又は化学繊維。
- (メタ)アクリルシリコーン樹脂のエマルジョン組成物の製造方法であって、
下記式(1)で表されるオルガノポリシロキサンとカチオン系界面活性剤とを含むオルガノポリシロキサンエマルジョン(a)に、(メタ)アクリル酸エステル(b)を、前記オルガノポリシロキサンと該(メタ)アクリル酸エステルとの質量比34:66〜99:1となる量でグラフト重合反応させて、(メタ)アクリルシリコーン樹脂を含むエマルジョン組成物を得る工程を含むことを特徴とする、前記製造方法
- 上記グラフト重合反応の前に、(a−1)環状オルガノシロキサン100質量部と(a−2)シランカップリング剤0.01〜10質量部とを、カチオン系界面活性剤の存在下で乳化重合させて前記オルガノポリシロキサンエマルジョン(a)を得る工程を更に含む、請求項7記載の製造方法。
- カチオン系界面活性剤の量が、前記(a−1)環状オルガノシロキサン100質量部に対して0.1〜20質量部である、請求項8記載の製造方法。
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