JP2021121684A - オルガノシリコーンエマルジョン組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は当該事情に鑑みなされたもので、水溶性溶剤中で安定性良好なオルガノシリコーンエマルジョン組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明は、下記(A)〜(E)成分を含むオルガノシリコーンエマルジョン組成物を提供する。
(A)25℃での粘度500Pa・s以上を有するオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)ポリエーテル基含有オルガノシロキシシリケート:1〜50質量部、
(C)両末端ポリオキシアルキレン変性オルガノポリシロキサン:1〜50質量部
(D)ノニオン系界面活性剤:1〜50質量部、及び
(E)水:10〜1,000質量部
を含有してなるオルガノシリコーンエマルジョン組成物。
【選択図】なし
Description
(A)25℃での粘度500Pa・s以上を有するオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)ポリエーテル基含有オルガノシロキシシリケート:1〜50質量部、
(C)両末端ポリオキシアルキレン変性オルガノポリシロキサン:1〜50質量部
(D)ノニオン系界面活性剤:1〜50質量部、及び
(E)水:10〜1,000質量部
を含有してなるオルガノシリコーンエマルジョン組成物。
(A)成分は25℃での粘度500Pa・s以上を有するオルガノポリシロキサンである。該オルガノポリシロキサンの粘度は、好ましくは1,000Pa・s以上である。25℃での粘度が上記上限値未満では、オルガノシリコーンエマルジョン組成物を表面コーティング剤、及び離型剤として使用する場合に、十分な特性を与えられない。またオルガノポリシロキサンの粘度の上限値は、30質量%トルエン溶液としての25℃での粘度が200Pa・s以下、特に100Pa・s以下であることが好ましい。なお、本発明において粘度は回転粘度計により測定することができる(以下同じ)。該オルガノポリシロキサンは上記粘度を有するものであればよく、直鎖状、分岐状、環状、又は三次元網目状のいずれの構造を有するものであってもよい。好ましくは直鎖状オルガノポリシロキサンである。
式(I)中、Rは互いに独立に、炭素数1〜20の非置換もしくは置換の1価炭化水素基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は水酸基であり、nは500〜10,000の整数である。但し、nは該オルガノポリシロキサンが25℃での粘度500Pa・s以上を有する値である。
(B)成分はポリエーテル基含有オルガノシロキシシリケートである。該成分はエマルジョンの安定性を向上させるための添加剤である。オルガノシロキシシリケートとは、[SiO2]で表されるシリケート(Q単位シロキサン)と他のオルガノシロキサン単位([R’3SiO1/2]で表されるM単位、[R’SiO3/2]で表されるT単位、及び[R’2SiO2/2]で表されるD単位から選ばれる1以上)で構成されるポリシロキサンであり、特にはQ単位とM単位とを主成分として構成されるポリシロキサンである。本発明においてポリエーテル基含有オルガノシロキシシリケートとは、該オルガノシロキシシリケートにある少なくとも1のケイ素原子にポリエーテル基が結合している構造を有する。
−X−(OC2H4)a(OC3H6)b(OC4H8)c−O−Y (II)
(式(II)中、Xは単結合又は炭素数2〜12の非置換もしくは置換の2価炭化水素基であり、Yは水素原子、炭素数1〜20の非置換もしくは置換の1価炭化水素基、又は−COR’’で示される基であり、R’’は、炭素数1〜10、好ましくは1〜6のアルキル基である。aは1〜50の整数であり、bは0〜30の整数であり、cは0〜30の整数であり、式(II)における各括弧内にあるオキシアルキレンの配列はランダムでもブロック単位を構成していても良い)
H−(OC2H4)a(OC3H6)b(OC4H8)c−O−Y (III)
(式中、Y、a、b、及びcは上記の通りであり、式(III)における各括弧内にあるオキシアルキレンの配列はランダムでもブロック単位を構成していても良い)。
中でも、H−(OC2H4)a−O−C10H21、H−(OC2H4)a−O−C12H25、H−(OC2H4)a−O−C13H27、H−(OC2H4)a−O−C14H29が好ましい。これらのうち2種以上のポリアルキレングリコールをシラノール基含有オルガノシロキシシリケートと縮合反応させてもよい。
CH2=CH−Z−(OC2H4)a(OC3H6)b(OC4H8)c−O−Y
(IV)
(式中、Y、a、b、及びcは上記の通りであり、Zは単結合又は炭素数1〜10の非置換もしくは置換の2価炭化水素基であり、式(IV)における各括弧内にあるオキシアルキレンの配列は、ランダムでも、ブロック単位を構成していても良い)。
本発明の組成物は該(C)成分を上記(A)及び(B)と併せて特定範囲の量で含有することを特徴とし、これにより水溶性溶剤中でのエマルジョンの安定性を向上する。両末端ポリオキシアルキレン変性オルガノポリシロキサンとは、オルガノポリシロキサンの両末端にあるケイ素原子にポリオキシアルキレン基が結合している化合物である。オルガノポリシロキサンは、直鎖状であっても、分岐を有していてもよいが、好ましくは直鎖状のオルガノポリシロキサンである。
式中、R1は互いに独立に、炭素数1〜20の非置換もしくは置換の1価炭化水素基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は水酸基であり、mは0〜2000の整数であり、Pは下記一般式(VII)で表される基である。
−X’−(OC2H4)a’(OC3H6)b’(OC4H8)c’−O−Y’
(VII)
上記式(VII)中、X’は単結合又は炭素数1〜10、好ましくは1〜6のアルキレン基であり、a’は1〜100の整数であり、b’は0〜50の整数であり、c’は0〜30の整数であり、Y’は水素原子、又は炭素数1〜20、好ましくは1〜18の非置換もしくは置換の1価炭化水素基又は−COR’’であり、R’’は、炭素数1〜10、好ましくは1〜6のアルキル基であり、式(VII)における各括弧内にあるオキシアルキレンの配列はランダムでもブロック単位を構成していても良い。
R1における非置換もしくは置換の1価炭化水素基及びアルコキシ基の例は、上記(A)成分の式(I)の説明にて例示した基が挙げられる。中でも、R1の合計個数に対する90%以上がメチル基であることが好ましい。
(D)成分はノニオン系界面活性剤であり、オルガノポリシロキサンとポリエーテル基含有オルガノシロキシシリケートを水中へ乳化分散させるために機能する。ノニオン系界面活性剤は従来公知のものであってよく、特に制限はない。ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等を挙げることができる。中でも安定性の面から、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルが好ましい。これらの具体例としては、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンノニルエーテル、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンプロピレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンプロピレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンプロピレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、及びポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテルなどが挙げられる。これらの界面活性剤は、1種単独で又は2種以上を併用することができる。
ポリエーテル基含有オルガノシロキシシリケートの合成
下記において原料であるシラノール基含有オルガノシロキシシリケートは、[(CH3)3SiO1/2]n[SiO4/2]m[O1/2H]rで表され、比率(n:m)は0.43:0.57であり、OH基量は0.08mol/100gであり、OH基はQ単位に結合している。
上記シラノール基含有オルガノシロキシシリケートの71質量%トルエン溶液5610g、HO−(C2H4O)12−C12H25とHO−(C2H4O)12−C14H29の混合物であるサンノニックSS120(三洋化成工業製)2770g、オクチル酸スズであるネオスタンU28(日東化成製)34gを攪拌機、温度計つき減圧ストリップ装置に仕込み、100℃,10mmHgでトルエンを溜去し、トルエン溜去後5時間縮合反応を行ない、淡黄色不透明のポリエーテル基含有オルガノシロキシシリケート1を得た。得られた化合物は25℃での粘度40Pa・sを有し、105℃,3時間後の揮発分が0.5質量%であった。ポリエーテル基含有オルガノシロキシシリケート1中のポリエーテル基の合計含有量は37%である。
(A)成分として粘度が1,000Pa・s以上の生ゴム状であり、30質量%トルエン溶液粘度が5,000mPa・sであるジメチルポリシロキサン100質量部、(B)成分として上記ポリエーテル基含有オルガノシロキシシリケート1を14質量部、(D)成分としてHO−(C2H4O)12−C12H25とHO−(C2H4O)12−C14H29の混合物であるサンノニックSS120(三洋化成工業製)24質量部を2Lプラネタリーミキサーに仕込み、均一に混合した。その後、(E)水62質量部を添加し、撹拌して、乳化して、乳化粒子の粒径が1.6μmであるエマルジョンAを得た。該エマルジョンAは、粘度38Pa・sを有し均一な白色ペースト状であった。
前記混合液A200質量部に、(C)PMe2SiO−(SiMe2O)60−SiMe2Pで表される両末端ポリオキシアルキレン変性オルガノポリシロキサン[式中、Pは−C3H6−(OC2H4)23(OC3H6)23−OBuである]を8.5質量部加えて、ホモディスパーで2000rpm/30min混合して、乳化粒子の粒径が1.6μmであるオルガノシリコーンエマルジョン組成物を得た。該オルガノシリコーンエマルジョン組成物は、粘度40Pa・sを有し、均一な白色ペースト状であった。該オルガノシリコーンエマルジョン組成物200質量部に対してIPAを150質量部添加して、ホモディスパーで1500rpm/1min混合して、エマルジョン混合液を得た。エマルジョン混合液は、室温保管1か月後も分離が見られず安定であった。
上記実施例1において(C)成分の量を17質量部に変更した以外、実施例1の方法を繰り返して、粒径1.6μmを有する乳化粒子を有するオルガノシリコーンエマルジョン組成物を得た。該オルガノシリコーンエマルジョン組成物は、粘度43Pa・sを有し、均一な白色ペースト状であった。実施例1と同じく該オルガノシリコーンエマルジョン組成物にIPAを加えてエマルジョン混合液を調製して安定性を評価した。該エマルジョン混合液は、室温保管1か月後も分離が見られず安定であった。
上記実施例1において(C)成分の量を35質量部に変更した以外、実施例1の方法を繰り返して、粒径が1.6μmを有する乳化粒子を有するオルガノシリコーンエマルジョン組成物を得た。該オルガノシリコーンエマルジョン組成物は、粘度46Pa・sを有し、均一な白色ペースト状であった。実施例1と同じく該オルガノシリコーンエマルジョン組成物にIPAを加えてエマルジョン混合液を調製して安定性を評価した。該エマルジョン混合液は、室温保管1か月後も分離が見られず安定であった。
上記実施例1において(C)成分を添加しないでエマルジョンを調製した。エマルジョンに実施例1と同じく該エマルジョンにIPAを加えてエマルジョン混合液を調製して安定性を評価した。該エマルジョン混合液は、室温保管1日で分離が確認された。
上記実施例1における(C)成分の代わりに上記した界面活性剤であるサンノニックSS120を8.5質量部加えて、ホモディスパーで2000rpm/30min混合して、エマルジョンを得た。得られたエマルジョンに実施例1と同じ濃度となるようIPAを150質量部添加して、エマルジョン混合液を調製し、安定性を評価した。該エマルジョン混合液は、室温3日後に分離が確認された。
上記比較例2においてサンノニックSS120の量を17質量部に変更した以外は比較例2を繰り返してエマルジョンを得た。得られたエマルジョンに実施例1と同じ濃度となるようIPAを150質量部添加して、エマルジョン混合液を調製し、安定性を評価した。該エマルジョン混合液は、室温3日後に分離が確認された。
上記比較例2においてサンノニックSS120の量を35質量部に変更した以外は比較例2を繰り返してエマルジョンを得た。得られたエマルジョンに実施例1と同じ濃度となるようIPAを150質量部添加して、エマルジョンを調製し、安定性を評価した。該エマルジョン混合液は、室温5日後に分離が確認された。
Claims (10)
- (A)25℃での粘度500Pa・s以上を有するオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)ポリエーテル基含有オルガノシロキシシリケート:1〜50質量部、
(C)両末端ポリオキシアルキレン変性オルガノポリシロキサン:1〜50質量部
(D)ノニオン系界面活性剤:1〜50質量部、及び
(E)水:10〜1,000質量部
を含有してなるオルガノシリコーンエマルジョン組成物。 - (C)成分が下記一般式(VI)で示される、請求項1記載のオルガノシリコーンエマルジョン組成物
〔式中、R1は互いに独立に、炭素数1〜20の非置換もしくは置換の1価炭化水素基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は水酸基であり、mは0〜2000の整数であり、Pは下記一般式(VII)で表される基であり、
−X’−(OC2H4)a’(OC3H6)b’(OC4H8)c’−O−Y’ (VII)
(式中、X’は単結合又は炭素数1〜10のアルキレン基であり、a’は1〜100の整数であり、b’は0〜50の整数であり、c’は0〜30の整数であり、Y’は水素原子、炭素数1〜20の非置換もしくは置換の1価炭化水素基、又は-COR’’であり、R’’は、炭素数1〜10のアルキル基であり、式(VII)における各括弧内にあるオキシアルキレンの配列はランダムでもブロック単位を構成していても良い)〕。 - (B)成分におけるオルガノシロキシシリケートが、[SiO4/2]単位及び[R’3SiO1/2]単位を有し、全シロキサン単位の合計個数に対する[SiO4/2]単位の個数割合が25〜75%であり、[R’3SiO1/2]単位の個数割合が23〜75%であり、前記[SiO4/2]単位に結合する[O1/2R2]で示される構造を少なくとも1つ有する請求項1〜3のいずれか1項記載のオルガノシリコーンエマルジョン組成物、
〔前記において、[O1/2R2]は、下記一般式(II)で示されXが単結合であるポリエーテル含有基、水酸基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基であり、R’は互いに独立に、炭素数1〜12の非置換もしくは置換の1価炭化水素基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は下記一般式(II)で表されるポリエーテル含有基であり、
−X−(OC2H4)a(OC3H6)b(OC4H8)c−O−Y (II)
式(II)中、Xは単結合又は炭素数2〜12の非置換もしくは置換の2価炭化水素基であり、Yは水素原子、炭素数1〜20の非置換もしくは置換の1価炭化水素基、又は-COR’’であり、R’’は、炭素数1〜10のアルキル基であり、aは1〜50の整数であり、bは0〜30の整数であり、cは0〜30の整数であり、式(II)における各括弧内にあるオキシアルキレンの配列はランダムでもブロック単位を構成していてもよい)、但し、前記ポリエーテル基含有オルガノシロキシシリケートは式(II)で表されるポリエーテル含有基を少なくとも1つ有する〕。 - (B)ポリエーテル基含有オルガノシロキシシリケートが、ケイ素原子に結合するヒドロキシル基を少なくとも1つ有するオルガノシロキシシリケートとヒドロキシ基含有ポリアルキレングリコールとの縮合反応生成物である、請求項1〜4のいずれか1項記載のオルガノシリコーンエマルジョン組成物。
- 前記ヒドロキシ基含有ポリアルキレングリコールが下記一般式(III)で表される、請求項5記載のオルガノシリコーンエマルジョン組成物
H−(OC2H4)a(OC3H6)b(OC4H8)c−O−Y (III)
(式中、Y、a、b、及びcは上記の通りであり、式(III)における各括弧内にあるオキシアルキレンの配列はランダムでもブロック単位を構成していても良い)。 - 前記ヒドロキシ基含有ポリアルキレングリコールがポリエチレングリコールモノアルキルエーテルである、請求項6記載のオルガノシリコーンエマルジョン組成物。
- (B)ポリエーテル基含有オルガノシロキシシリケートが、Si−H基含有オルガノシロキシシリケートと不飽和基含有ポリアルキレングリコールとの付加反応生成物である、請求項1〜4のいずれか1項記載のオルガノシリコーンエマルジョン組成物。
- 前記不飽和基含有ポリアルキレングリコールが下記一般式(IV)で表される、請求項8記載のオルガノシリコーンエマルジョン組成物
CH2=CH−Z−(OC2H4)a(OC3H6)b(OC4H8)c−O−Y (IV)
(式中、Y、a、b、及びcは上記の通りであり、Zは単結合又は炭素数1〜10の非置換もしくは置換の2価炭化水素基であり、式(IV)における各括弧内にあるオキシアルキレンの配列は、ランダムでも、ブロック単位を構成していても良い)。 - 請求項1〜9のいずれか1項記載のオルガノシリコーンエマルジョン組成物と水溶性溶剤との混合物。
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