JP5490712B2 - 第四級アンモニウム基を有するオルガノポリシロキサン、その製造及び使用 - Google Patents
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Description
QRaSiO(3-a)/2 (I)
ERbSiO(3-b)/2 (II)及び
RcSiO(4-c)/2 (III)
[式中、
Rは、同じであるか、又は異なっており、且つ一価の、場合によりハロゲン化された炭素原子1〜18個を有する炭化水素基を意味し、
Eは、エポキシ基を含有する、炭素原子3〜18個を有する一価のSiC結合した有機基を意味し、
Qは、第四級アンモニウム基が開環エポキシ基によってケイ素原子に結合している、一価のSiC結合した有機基を意味し、
aは、0、1又は2であり、
bは、0、1又は2であり、且つ
cは、0、1、2又は3である]の単位を含有する、第四級アンモニウム基を有するオルガノポリシロキサンであって、但し、該シロキサン(1)は、それぞれ式(I)及び(II)の少なくとも1個の単位を含有し、且つ基Q/Eの比率は、平均的に0.2〜100、好ましくは0.5〜20、有利には1〜10の範囲である。
ERbSiO(3-b)/2 (II)及び
RcSiO(4-c)/2 (III)
[式中、R、E、b及びcは、それらに関して上記の意味を有する]の単位を含有する、エポキシ基を有するオルガノポリシロキサン(1)
と、一般式
R1 2N− (IV)
[式中、R1は、炭素原子1〜6個を有するアルキル基を意味する]の少なくとも1個の構造単位を含有する第三級アミン(2)との反応による、第四級アンモニウム基を有するオルガノポリシロキサンの製造法であって、但し、式(IV)の全ての構造単位の合計は、式(II)の全ての構造単位の合計より小さく、且つ
反応混合物の中和のために使用される酸(3)のモル量は、アミン(2)の塩基構造単位のモル量に等しいか又は大きい。
AdR3-dSiO(SiR2O)o(SiRAO)pSiR3-dAd (V)
[式中、Aは、基E又はQのいずれかを意味し、その際、基Q/Eの比率は、平均的に0.2〜100の範囲であり、
dは、0又は1、好ましくは0であり、
oは、0又は1〜3000、好ましくは10〜1000の整数であり、且つ
pは、2〜100、好ましくは2〜20の整数である]のものである。
R2は、エーテル酸素原子によって中断されていてよい、基1個当たり炭素原子1〜10個を有する二価の炭化水素基であり、
R3は、水素原子、又は基1個当たり炭素原子1〜10個を有する一価の炭化水素基であり、
R4は、基1個当たり炭素原子3〜12個を有する三価の炭化水素基であり、且つ
zは、0又は1である]のものである。
グリシドキシプロピル基、
3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基、
2−(3,4−エポキシ−4−メチルシクロヘキシル)−2−メチルエチル基、
3,4−エポキシブチル基、
5,6−エポキシヘキシル基、
7,8−エポキシデシル基、
11,12−エポキシドデシル基及び
13,14−エポキシテトラデシル基である。
EdR3-dSiO(SiR2O)o(SiREO)pSiR3-dEd (VIII)
[式中、E、d、o及びpは、それらに関して上記の意味を有する]のオルガノポリシロキサンが使用される。
R1 2N−B
[式中、Bは、基R5又は式−[Z−NR1]s−Z−NR1 2の基を意味する]の第三級アミン(2)が使用され、その際、
R5は、カルビノール基、アミド基、ヒドロキシアルキルアミド基、ヒドロキシアルキルアミン基又は酸基によって置換されていてよい、C原子1〜18個を有するアルキル基を意味し、
Zは、エーテル酸素原子によって中断されていてよい、C原子1〜18個を有する二価の炭化水素基であり、
sは、0であるか又は1〜6の整数であり、好ましくは0、1又は2である。
(A)少なくとも2個のアミノ基を有するポリアミノ化合物及び
(B)本発明による第四級アンモニウム基を有するオルガノポリシロキサン
を含有する配合物である。
実施例1:
0.49mEquiv./gの濃度におけるグリシドキシプロピル末端基を有する82mPa.s(25℃)の粘度を有する線状ポリジメチルシロキサン254gを、25℃にてビス−(2−ジメチルアミノエチル)エーテル6.64g及び酢酸7.5gと混合し、且つ80℃に加熱する。該反応混合物は20分後に透明となり、更なる4時間後に冷却する。1H−NMR−スペクトルは、tert−アミノ基が定量的に四級化されていることを示す。グリシドキシプロピル末端基を有するポリ四級シロキサンへの鎖延長によって、使用されるシロキサンの粘度は20400mPa.s(25℃)へと数百倍になった。得られた油性ポリマーは、0.31mEquiv./gの第四級窒素の濃度を含有し、且つ2.02のエポキシ基に対する第四級基の比率を有する。
グリシドキシプロピルメチルシロキシ−、ジメチルシロキシ−及びトリメチルシロキシ単位から成り、350mm2/s(25℃)の粘度及び0.251mEquiv./gのエポキシ含有量を有するポリシロキサン200gを、ジメチルブチルアミン4.24g及び酢酸3.8gと混合し、且つ5時間80℃に加熱する。該反応混合物中に遊離アミンはもはや検出され得ない;粘度は2470mm2/s(25℃)に上昇する。このシリコーン油は、0.20mEquiv./gの第四級窒素の濃度を含有し、且つ5.2のエポキシ基に対する第四級基の比率を有する。
0.251mEquiv./gのエポキシ含有量を有する、実施例2からのエポキシシロキサン200gを、ジメチルブチルアミン1.52g、ビス−(2−ジメチルアミノエチル)エーテル1.60g及び酢酸3.2gと混合し、且つ80℃に加熱する。30分後に該混合物は透明となり、そのうえで更に3時間、同じ温度に保ち、そして遊離アミンはもはや検出され得ない。0.17mEquiv./gの第四級窒素の含有量及び2.3のエポキシ基に対する第四級基の比率を有する、有機第四級基によって橋かけ結合され、且つそれにより高粘度のポリシロキサンが得られる。
0.251mEquiv./gのエポキシ含有量を有する、実施例2からのエポキシシロキサン200gを、モノ−tert−アミンの更なる添加なしに、ビス−(2−ジメチルアミノエチル)エーテル1.60g及び酢酸1.8gと混合し、且つ80℃に加熱する。薄くしか濁っていない反応混合物は、10時間後には透明であり、更なる4時間後に遊離アミンはもはや検出され得ない。得られた高粘度のポリシロキサンは、有機第四級基により橋かけ結合されており、且つエポキシ基に対する第四級基の0.66の比率を有する。
同じ使用物質を用いて実施例1を繰り返すが、しかし、アミン過剰量とシロキサンの全てのエポキシ基とを反応させるという変更を伴う。それゆえ二官能性tert−アミン6.64gの代わりに、この場合14.88gと、一緒に相応してより多量の酢酸11.2gも使用した。バッチを3.5時間80℃に保ち、そのうえでエポキシ基はもはや検出され得ない。遊離ジアミンの含有量は4600ppmである。
同じ使用物質を用いて実施例2を繰り返すが、しかし、僅かなアミン過剰量とシロキサンの全てのエポキシ基とを反応させるという変更を伴う。それゆえ、混入されるジメチルブチルアミンの量を4.24gから5.60gに高め、酢酸のそれは3.8から4.5gに高める。80℃での5時間の開環処理により、エポキシ基の定量的変換及び4260mm2/s(25℃)の高められた油粘度が生じる。得られたポリマーは、0.24mEquiv./gの第四級窒素の濃度及び遊離ジメチルブチルアミン2400ppmを有する。エポキシ基に対する第四級基の比率は1000より高い。
同じ使用物質を用いて実施例3を繰り返すが、しかし、アミンの全体量をエポキシ基に対して過剰量で使用するという変更を伴う。1.60gの二官能性tert−アミンの量が保持される場合、ジメチルブチルアミンの使用量は1.52から3.55gに高められ、酢酸のそれは3.2から5.2gに高められる。80℃で5時間後、エポキシ基はもはや検出され得ない。有機基により橋かけ結合された高粘度油は、遊離ジメチルブチルアミン2200ppm及び0.24mEquiv./gの第四級基濃度を含有する。エポキシ基に対する第四級基の比率は1000より高い。
マイクロエマルジョン:
柔軟な触感、疎水性並びに持続性における適用試験を、水性塗布によって仕上げ加工された綿サンプルを用いて行った。このために全ての実施例のポリマーからマイクロエマルジョンを製造し、それらの標準配合物は以下の原料量を含有する:
シロキサンポリマー 66.8g
ブチルジグリコール 10.0g
イソトリデシルエトキシレート(HLB値:10.5) 22.2g
Marlipal ST 1618 2.0g
水 233.0g
該マイクロエマルジョンは、そのつど作用物質20.0%を含有する。
実施例1〜4及び比較試験1〜3からの、本発明による、及びまた本発明によらない第四級アンモニウム基を有するオルガノポリシロキサンを、以下に述べるようにテキスタイル平面形成物に塗布した:
230g/m2の坪量を有する、漂白された、仕上げ加工されなかった編物製品 CO Cretone(クレトン)100%並びに460g/m2の坪量を有するタオル製品(Flottierware) CO 100%を使用した。基準物質として、完全脱塩水でパディングされ、且つ乾燥された製品を用いた。
230g/m2の坪量を有する、漂白された、仕上げ加工されなかった編物製品 CO Cretone100%並びに460g/m2の坪量を有する、仕上げ加工されなかったタオル製品 CO 100%をそれぞれ、BASF社から入手できるLupamin(R)9095(化合物(A))1.93gと、完全脱塩水998gとからの水性希釈液中に浸し、その際、これらの溶液のpH値を酢酸で予め約5に調整した。Lupamin(R)9095は、水中での高分子量ポリビニルアミン(MW 約340.000g/モル)の20%の溶液である。浸漬された生地を、2本ロール型フーラードにより溶液吸収率70%にまで絞り出し、引き伸ばし、且つMathis社の実験室用幅出し機で150℃にて5分間乾燥した。引き続き、この前処理された生地を、本発明によるマイクロエマルジョン(化合物(B))(この製造は上記実施例4に記載されている)30gを1リットル当たりにつき含有する水性溶液中に浸した。浸漬された生地を、再び2本ロール型フーラードにより溶液吸収率70%にまで絞り出し、引き伸ばし、且つMathis社の実験室用幅出し機で150℃にて5分間乾燥した。それに従ってテキスタイル上には、10:1の仕上げ加工からのエポキシ基に対する前処理からのアミノ基の比率が存在していた。引き続き、該製品を少なくとも12時間、空調室内で23℃及び湿度60%にて空気調節した。
溶液を、Lupamin(R)9095(化合物(A))1.93g、本発明によるマイクロエマルジョン(化合物(B))(この製造は上記実施例4に記載されている)30g、及び完全脱塩水968gとの混合によって製造し、且つ酢酸で約5のpH値に調整した。それに従って、この混合物中には、10:1のエポキシ基に対するアミノ基の比率が存在していた。
230g/m2の坪量を有する、漂白された、仕上げ加工されなかった編物製品 CO Cretone100%並びに460g/m2の坪量を有する、仕上げ加工されなかったタオル製品 CO 100%をそれぞれ、この溶液中に浸した。浸漬された生地を、2本ロール型フーラードにより溶液吸収率70%にまで絞り出し、引き伸ばし、且つMathis社の実験室用幅出し機で150℃にて5分間乾燥した。引き続き、該製品を少なくとも12時間、空調室内で23℃及び湿度60%にて空気調節した。
洗濯堅牢度の試験のために、バラスト成分(Ballaststoff)約3kgを一緒に有する仕上げ加工された全てのテキスタイルを、Siemens社の商品名SIWAMAT 6143の家庭用洗濯機中で同系色洗濯プログラムにより60℃にて洗浄し、且つ1400rpmで脱水機にかけた。洗濯界面活性剤として、その際、Henkel社の商品名"Spee Feincolor"の液状洗剤36gを計量供給した。そのつど90分継続される計2回の洗浄サイクルを、間に乾燥を挟まずに実施した。
引き続き、該製品を少なくとも12時間、空調室内で23℃及び湿度60%にて乾燥且つ空気調節した。
次いで製品サンプルを、新たに、柔軟な触感比較に供した。
テキスタイルの柔軟な触感は被験者の主観的な感覚に強く支配されるので、周辺条件の標準化しか行えず、該評価の標準化を行うことはできない。それにも関わらず再現性を保証するために、仕上げ加工されたサンプルをその柔軟な触感について判断を下し、且つ序列を付けた。そのために10人の被験者によって、テストされるサンプルの数nに依存する形で1点ないしn点が割り当てられ、その際、n点は最も柔軟なサンプルに与えられ、そして1点は最も柔軟性の低い仕上げ加工されたサンプルに与えられた。仕上げ加工されなかった基準サンプルは0点を含んでいた。従って、サンプルの触感評価は、そのつどこのサンプルに割り当てられた点の平均値として算出される。
仕上げ加工されたサンプルを、仕上げ加工後に少なくとも12時間、順応させるために空調室内で23℃の温度及び60%の湿度にて貯蔵し、次いで一滴の脱イオン水を4cmの高さから、張り出した生地表面に加え、該水滴が生地に吸い上げられる時間を測定した。5回測定を実施し、且つ平均値を出した。
殊に、改善された柔軟な触感は洗濯後も維持され続ける。柔軟な触感の持続性は、殊に本発明によるオルガノポリシロキサン(B)とポリアミン化合物との組み合わせによって−実施例5及び6による−与えられる。
Claims (9)
- 一般式
QRaSiO(3-a)/2(I)、
ERbSiO(3-b)/2(II)及び
RcSiO(4-c)/2(III)
[式中、
Rは、同じであるか、又は異なっており、且つ一価の、ハロゲン化された又はハロゲン化されなかった炭素原子1〜18個を有する炭化水素基を意味し、
Eは、エポキシ基を含有する、炭素原子3〜18個を有する一価のSiC結合した有機基を意味し、
Qは、第四級アンモニウム基が開環エポキシ基によってケイ素原子に結合している、一価のSiC結合した有機基を意味し、
aは、0、1又は2であり、
bは、0、1又は2であり、且つ
cは、0、1、2又は3である]の単位を含有する、第四級アンモニウム基を有するオルガノポリシロキサンであって、但し、前記オルガノポリシロキサンは、それぞれ式(I)及び(II)の少なくとも1個の単位を含有し、且つ基Q/Eの比率は0.2〜100の範囲である、第四級アンモニウム基を有するオルガノポリシロキサン。 - 一般式
AdR3-dSiO(SiR2O)o(SiRAO)pSiR3-dAd(V)
[式中、Aは、基E又はQのいずれかを意味し、その際、基Q/Eの比率は0.2〜100の範囲であり、
dは、0又は1であり、
oは、0又は1〜3000の整数であり、且つ
pは、2〜100の整数である]のものである、請求項1記載の第四級アンモニウム基を有するオルガノポリシロキサン。 - 式
ERbSiO(3-b)/2(II)及び
RcSiO(4-c)/2(III)
[式中、R、E、b及びcは、それらに関して請求項1に記載された意味を有する]の単位を含有する、エポキシ基を有するオルガノポリシロキサン(1)
と、一般式
R1 2N−(IV)
[式中、R1は、炭素原子1〜6個を有するアルキル基を意味する]の少なくとも1個の構造単位を含有する第三級アミン(2)との反応による、第四級アンモニウム基を有するオルガノポリシロキサンの製造法であって、但し、式(IV)の全ての構造単位の合計は、式(II)の全ての単位の合計より小さく、且つ
反応混合物の中和のために使用される酸(3)のモル量は、アミン(2)の塩基構造単位(IV)のモル量に等しいか又は大きい、第四級アンモニウム基を有するオルガノポリシロキサンの製造法。 - 第三級アミン(2)は、オルガノポリシロキサン(1)中のエポキシ基1モル当たり0.15〜0.99モルの量で使用することを特徴とする、請求項3記載の方法。
- (A)少なくとも2個のアミノ基を有するポリアミノ化合物及び
(B)請求項1又は2記載の又は請求項3又は4記載の方法によって製造された第四級アンモニウム基を有するオルガノポリシロキサンを含有する配合物。 - 化合物(A)及び(B)は、水溶液又は水性エマルジョンの形で使用されることを特徴とする、請求項5記載の配合物。
- 請求項5又は6記載の配合物を用いた、繊維状の基材の処理法であって、その際、前記処理前に化合物(A)と(B)とからの混合物を製造する方法。
- 請求項5又は6記載の配合物を用いた、繊維状の基材の処理法において、まず化合物(A)による処理を行い、次いで引き続き化合物(B)による処理を行うことを特徴とする方法。
- 化合物(A)を、化合物(B)中のエポキシ基1モルに対して、アミノ基0.1〜10モルの量で使用することを特徴とする、請求項5から8までのいずれか1項記載の方法。
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