JP6538351B2 - 高純度有機ケイ素化合物の製造方法 - Google Patents

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Description

本願は、2012年12月28日に日本国に出願された特願2012−289016に基づいて優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本発明は、高純度有機ケイ素化合物の製造方法に関する。更に、本発明は、前記高純度有機ケイ素化合物の、外用剤、化粧料、各種工業用材料への使用に関する。
有機ケイ素化合物は、1分子中に含まれるケイ素原子数が通常1個〜数個の比較的低分子量の化合物群である有機変性シランと、1分子中に含まれるケイ素原子数が2個以上の重合体であり一般に高分子化合物に分類されるシリコーンとに大別される。また、シリコーンはその性状や構造に応じてシリコーンオイル、シリコーンレジン、シリコーンエラストマー、シリコーンゴム等に分類することができる。
有機変性シリコーンは、シリコーンへ導入される有機基の種類に応じ、従来公知の反応スキームによって製造されてきた。そして、一般的には、有機基の導入反応が化学当量(モル当量)レベルで進行するケースは少ないため、通常は、有機変性剤を過剰に使用して導入反応を完結させる。したがって、反応系には生成物である有機変性シリコーンの他に、未反応の有機変性剤が存在する。
有機変性剤が炭素原子数12以下のα−オレフィン等比較的低沸点の化合物である場合には、反応混合物を加温して減圧状態とするストリッピング処理により残余の当該化合物(不純物)を低減することができる。ところが、有機変性剤の沸点が高い場合又は有機変性剤が高分子化合物である場合にはストリッピングによる精製が有効でないため、商業的な規模で高純度の有機変性シリコーンを得ることは困難であった。これは、過度に高温でのストリッピングは生成物の変質、望まない副反応等をもたらすことに加え、高沸点の不純物を更に高温下でストリッピングする手法が、実際の製造工程においては非効率的であることにも起因する。
残余の有機変性剤を含有する有機変性シリコーンを高純度化するための別の手法としては、不純物と主成分の溶解性の差を利用した抽出(又は析出・再沈殿)分離法が挙げられる。例えば、有機変性剤が親水性の化合物である場合、抽出分離法では、まず親水性の溶媒で不純物の大部分を抽出除去する(或いは、逆に親油性の溶媒で主成分を抽出する)。しかし、通常は抽出工程での相分離に時間がかかるうえ、きれいな分離にはならない。これは廃棄物の増大と収率及び生産性の低下をもたらす。また、有機変性シリコーンの構造によっては系全体が乳化状態となり分離が不可能といったケースも多く、汎用性に乏しい。
一方、析出・再沈殿法は、残余の有機変性剤を含有する有機変性シリコーンを、不純物と主成分の双方に溶解性を備えた有機溶媒に溶解しておき、ここに例えば水を徐添して、主成分を析出分離させる手法である。特許文献1は、析出・再沈殿法により得られた高純度のポリプロピレングリコール変性オルガノシロキサン重合体を開示している。しかし、この方法は、再沈殿処理一回当たり、有機溶媒及び水を合計で有機変性シリコーンの10倍量も用いており、しかもこれを3回繰り返すことにより不純物の無い高純度の有機変性シリコーンを得るものである。したがって、反応回数当たりの生産性の低さ、多量の廃液処理の問題等を考慮すると、商業的規模での大量生産への適用は困難である。また、有機変性剤がポリエチレングリコール(PEG)タイプの場合には、対応する有機変性シリコーンの親水性と界面活性能が高まるため、この方法では分離精製が難しくなる場合が多い。
特許文献2は、透析チューブによる膜分離法により得られた、未反応原料を含まない、糖残基を有するオルガノポリシロキサン誘導体を開示している。しかし、10gの高純度有機変性シリコーンを得るのに3日間もの透析時間を要しており、効率面からは商業的規模での大量生産に相応しいとは云えない。また、特許文献2では、当該オルガノポリシロキサン誘導体の精製がカラムクロマトグラフィーによっても可能であると述べられている。そして、特許文献3は、シリカゲルカラムにより精製されたグリセリルエーテル変性シリコーンを開示している。しかし、カラムクロマトグラフィーは高純度の有機変性シリコーンを得るために大量の溶媒を流通させる必要があり、装置設計や廃溶媒の回収、分取した溶液からの溶媒除去、生産性の低さ等、商業的規模での生産には課題が多い。
残余の有機変性剤を含有する有機変性シリコーンを高純度化するための他の手法としては、精密ろ過や吸着剤処理を繰り返すことにより、濁りや相分離の原因でもある残存有機変性剤の量を低減させ、製品の透明性を改善しようとする試みが挙げられる。しかし、当該残存有機変性剤は、主成分である有機変性シリコーンが液状を呈する温度領域で通常は液状であるため、濾過助剤やカートリッジフィルター等を利用した固液分離の手法が合理的でない上、実際にほとんど有効ではない。
特許文献4は、ダイアフィルトレーション法を利用した限外濾過によるアルキルグリセリルポリシロキサン誘導体の精製方法を開示している。しかし、限外濾過膜は孔径が小さく短時間で膜が閉塞し易いため、有機変性剤を含有する有機変性シリコーンをヘキサン等の揮発性溶媒で10倍等に希釈して実施する必要がある。したがって、濾液からの溶媒除去、低い生産性、作業者の安全性等に課題がある。
この他、ポリエーテル変性シリコーン組成物の精製法として特許文献5〜12の技術が知られている。一般的に、ポリエーテル変性シリコーンはオルガノハイドロジェンシロキサンと末端二重結合を有するポリオキシアルキレンとを、塩化白金酸等の貴金属触媒下に付加反応させることによって製造されている。特許文献5〜12は、ポリエーテル変性シリコーン組成物の着臭原因である余剰ポリエーテル(残存有機変性剤)の不飽和基部分を、加水分解や水素化処理によって安定化する低臭化の技術であり、高純度のポリエーテル変性シリコーンが得られる訳ではない。これらの技術では、余剰ポリエーテルは構造を変えて組成物中に残存し続けている。
一方で、ポリエーテル変性シリコーン組成物を後処理によって精製するのではなく、合成段階から高純度のポリエーテル変性シリコーンを製造しようとする試みも報告されている。代表的な手法は、従来のアリルエーテル化ポリオキシアルキレンに代え、γ,γ−ジメチルアリルエーテル化ポリオキシアルキレン等、異性化を起こしにくい構造の有機変性剤をポリエーテル原料として利用するものである。(特許文献13〜16)しかし、このポリエーテル原料を得るために開始剤として使用する不飽和アルコールが容易に入手できる物ではないため、このポリエーテル変性シリコーンを安価に量産化できる方法ではない。また、この開始剤としての不飽和アルコールは3級アルコールであり、これに対するアルキレンオキシドの付加反応性は従来のアリルアルコール(1級アルコール)を使用した場合よりも著しく悪いため、通常の触媒では、反応性の低い開始剤アルコールの残留や所望の重合度のポリエーテル原料が得られにくい、分子量分布がブロードになる等の課題がある。加えて、γ,γ−ジメチルアリルエーテル化ポリオキシアルキレンの4級炭素に隣接するエーテル結合は不安定であり加水分解を受け易いため、ポリエーテル変性シリコーン製造時には、オルガノハイドロジェンシロキサンを若干過剰として、当該ポリオキシアルキレンが全量消費され残存しないよう注意する必要がある。僅かでも残存すると、ポリエーテル変性シリコーンを化粧料等に配合した後で、低分子量の分解生成物による強い臭気が発生するリスクがあるため、完全消費のための処方設計や確認作業等の点で、生産活動や品質を安定させるのが難しい。
この他にも、従来のアリルエーテル化ポリオキシアルキレンに代えて、長鎖アルケニルエーテル化ポリオキシアルキレン(特許文献17)やビニルエーテル化ポリオキシアルキレン(特許文献18)を利用する類似の手法が報告されている。しかし、長鎖アルケニルエーテル化ポリオキシアルキレンはヒドロシリル化反応中に異性化するため、反応生成物中に約10重量%残留する。したがって、特許文献17の手法によっては高純度のポリエーテル変性シリコーンを得ることは出来ない。一方、ビニルエーテル化ポリオキシアルキレンは異性化を起こし難いが、特許文献18によると、Si−H基とビニル基を当モルとなる様に反応させた場合、反応が完結せずにSi−H基が5〜80ppm程度残存する。これは、未反応のビニルエーテル化ポリオキシアルキレンが残存していることを意味し、この方法によっても高純度のポリエーテル変性シリコーンを得ることは出来ない。また、ビニルエーテル型化合物については、ビニル基が反応混合物中の水酸基と反応してアセタールを形成し易い、ビニル型重合を受け易い等の種々の問題が常に存在する。
合成段階から高純度のポリエーテル変性シリコーンを製造しようとする別の手法が特許文献19に報告されている。これは、比較的低分子量の炭素−炭素二重結合を含有するアルコール化合物とオルガノハイドロジェンシロキサンとをヒドロシリル化反応させ、次いで、ストリッピングによって未反応原料等を取り除いて高純度のアルコール変性ポリシロキサンを得た後、これにアルキレンオキサイドを付加重合する工程からなる。しかし、この方法ではルイス酸を付加重合の触媒として使用するため、得られたポリエーテル変性シリコーンの着色が強く、触媒の除去も難しい。また、アルキレンオキサイドが単独重合した環状ポリエーテル不純物が生成し易く、再現性良く高純度のポリエーテル変性シリコーンを得るのが難しい。更に、シリコーン製造業者にとっては工程が煩雑すぎて現実的でない。
以上述べたとおり、有機変性剤の沸点が高い場合又は有機変性剤が高分子化合物である場合、商業的規模で高純度の有機変性シリコーンを安定的に製造するための有用な方法は殆ど知られていなかった。更に、有機変性剤の種類によらず適用でき、商業的規模での生産にも無理なく対応可能である有機変性シリコーン高純度化の手法も知られていなかった。
一方、有機変性シランは、一般的に、沸点を有する低分子化合物であるという性質から、工業生産においても蒸留精製により高純度化されて販売されている。有機変性シラン類の製造においては、既にプラントに精密蒸留設備が完備されていること、単分子であって有機変性シリコーンとは異なり、高温で蒸留を行っても副反応やゲル化等の問題が起こり難いことから、合成反応後に抽出等で粗精製した後は、専ら蒸留により高純度化されている。すなわち、有機変性シランは沸点の高いものが多く、高温長時間の製造工程がエネルギーコストの上昇をもたらしているが、それが販売価格に転嫁されるのはやむを得ないと受け止められている。そのため、蒸留に代わる高純度化の手法もこれまでほとんど探索されていなかった。
特に、有機変性シランの有機変性剤がポリエーテル等の高分子化合物、又は、蒸留困難な程沸点の高い化合物である場合、蒸留による精製は不可能なため、高純度の有機変性シランを得ることは困難であった。
特開昭63−202629号公報 特許第3172787号公報(特開平05−186596号公報) 特許2613124号公報(特開平4−188795号公報) 特開平05−156019号公報 特開平2−302438号公報(特公平07−091389号公報) 米国特許第5225509号公報 特開平7−330907号公報 特開平9−165315号公報 特開平9−165318号公報 国際公開特許 WO2002/055588号公報 国際公開特許 WO2004/046226号公報 特開2005−120293号公報 米国特許第3957843号公報(特公昭51−008440号公報) 特開平8−208426号公報 特開平9−012723号公報 米国特許第6987157号公報(特表2004−525205号公報) 特許第3084200号公報(特開平7−304627号公報) 欧州特許第0995771号公報(特開2000−128992号公報) 特許第4906203号公報(特開2003−096192号公報) 国際公開特許 WO2011/049248号公報 国際公開特許 WO2011/049247号公報 国際公開特許 WO2011/049246号公報 特開2012−046507号公報
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、有機変性剤の種類によらず適用でき、商業的規模での生産にも無理なく対応可能である、有機ケイ素化合物の高純度化の手法を提供することをその目的とする。
特に、本発明は、有機変性剤の沸点が高い場合又は有機変性剤が高分子化合物である場合であっても、高純度の、有機ケイ素化合物を、安定的に、商業的規模で製造するための方法を提供することを、その目的とする。
また、本発明は、そのような方法で製造された高純度有機ケイ素化合物を、外用剤若しくは化粧料、又は、各種工業用材料に使用することをもその目的とする。
本発明の目的は、液状の高純度有機ケイ素化合物の製造方法であって、
有機変性シリコーン及び有機変性シランからなる群から選択される有機ケイ素化合物並びに不純物を含有する混合物に、該不純物と親和性を有し、且つ、前記有機ケイ素化合物よりも高融点である有機ワックスを添加し、加熱溶融混合して、溶融した該有機ワックス内に該不純物を取り込む工程、
前記有機ワックスを冷却して有機ワックスの固化物を得る工程
前記有機ケイ素化合物及び前記有機ワックスの固化物を固液分離する工程
を含む製造方法によって達成される。
前記不純物は、前記有機変性シリコーン及び前記有機変性シランの変性に使用された有機変性剤に由来するものであることが好ましい。
前記有機ケイ素化合物は少なくとも100℃で液体であることが好ましい。
前記有機ワックスは45℃〜150℃の融点を有することが好ましい。
前記有機ワックスは900以上の平均分子量を有することが好ましい。
前記有機ワックスは、(ポリ)オキシエチレン部位を有することが好ましい。
前記有機ケイ素化合物は(ポリ)オキシエチレン部位を含有する有機変性基を有することが好ましい。
前記有機ケイ素化合物のケイ素原子はSi−C結合又はSi−O−C結合を介して前記有機変性基と結合することができる。
前記有機ケイ素化合物は、下記一般式(1):
Figure 0006538351
{式中、R1は一価有機基(但し、R、L及びQを除く)、水素原子又は水酸基を表し、Rは炭素原子数9〜60の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基、又は、下記一般式(2−1);
Figure 0006538351
(式中、R11はそれぞれ独立して置換若しくは非置換の炭素原子数1〜30の一価炭化水素基、水酸基又は水素原子であり、R11のうち少なくとも一つは前記一価炭化水素基である。tは2〜10の範囲の数であり、rは1〜500の範囲の数である)若しくは下記一般式(2−2);
Figure 0006538351
(式中、R11及びrは上記のとおりである)で表される鎖状のオルガノシロキサン基を表し、Lはi=1のときの下記一般式(3);
Figure 0006538351
(式中、Rはそれぞれ独立して炭素原子数1〜30の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基を表し、Rはそれぞれ独立して炭素原子数1〜6のアルキル基又はフェニル基を表し、Zは二価有機基を表し、iはLで示されるシリルアルキル基の階層を表し、該シリルアルキル基の繰り返し数である階層数がkのとき1〜kの整数であり、階層数kは1〜10の整数であり、Li+1はiがk未満のときは該シリルアルキル基であり、i=kのときはRであり、hは0〜3の範囲の数である)で表される、シロキサンデンドロン構造を有するシリルアルキル基を表し、Qは(ポリ)オキシエチレン基含有有機基を表し、
a 、b 、c及びdは、それぞれ、1.0≦a≦2.5、0≦b≦1.5、0≦c≦1.5、0.0001≦d≦1.5の範囲にある数である}で表される、(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンであることができる。
前記有機ケイ素化合物は、
(A)オルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(B)1分子中に1以上の反応性不飽和基を有する(ポリ)オキシエチレン基含有有機化合物、並びに
(C)(C1)1分子中に平均で1より大きい数の反応性不飽和基を有する有機化合物、及び、(C2)1分子中に1以上の反応性不飽和基及び1以上のエポキシ基を有する有機化合物からなる群から選択される1種類以上の有機化合物を反応させることにより得られる{但し、前記(C)成分が(ポリ)オキシエチレン基を含有する場合には前記(B)成分の使用は任意である}、ケイ素原子に結合した(ポリ)オキシエチレン基含有有機基を有し、且つ、架橋部にSi−C結合を含む架橋構造を有する有機変性シリコーンであることができる。
前記有機ケイ素化合物は、
(D)分子鎖の両末端に反応性官能基を有するオルガノポリシロキサン、及び
(E)分子中に前記(D)オルガノポリシロキサンの分子鎖両末端に位置する反応性官能基と反応し得る2つの反応性官能基を有する有機化合物
を少なくとも反応させて得られる直鎖状の(ポリ)オキシアルキレン基含有交互共重合体の形式の有機変性シリコーンであることができる。
前記有機ケイ素化合物は、架橋部にSi−O−C連鎖を含む架橋構造を有し、架橋部を構成する(ポリ)オキシエチレン基含有有機ブロックは、当該有機ブロックにつき少なくとも2の炭素原子結合価を有して前記連鎖によりシロキサンブロックに結合しており、当該シロキサンブロックは1〜3の一価有機基がケイ素原子に結合したシロキサン単位からなり、当該シロキサンブロックにつき少なくとも2のケイ素原子結合価を有して前記連鎖に結合していることができる。
前記有機ケイ素化合物は、下記一般式(8):
Figure 0006538351
(式中、R16は水素原子及び置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の、炭素原子数1〜30の一価炭化水素基から選択される基であり、Xはアルコキシ基、アリーロキシ基、アシロキシ基、2級アミノ基、アミノキシ基から選択される加水分解性基であり、ZはSi−C結合により前記一般式(8)のケイ素原子に連結しているR16とは異なる一価有機基であり、1≦k≦3、及び0≦j≦2、k+j≦3である)で表される有機変性シランであることができる。
本発明では、前記混合物が前記有機ケイ素化合物の溶媒を更に含むことができる。
また、本発明では、前記有機ケイ素化合物及び前記不純物を含有する混合物が、酸性水溶液によって処理されており、該酸性水溶液の処理によって発生した臭気物質及び水が加熱又は減圧することにより取り除かれていることが好ましい。
そして、本発明の目的は、本発明の製造方法により得られた高純度有機ケイ素化合物を含む、外用剤若しくは化粧料、又は、工業用材料によっても達成される。
本発明の高純度有機ケイ素化合物の製造方法は、有機変性剤の種類によらず適用でき、商業的規模での生産にも無理なく対応可能である。
特に、本発明は、蒸留による精製が困難な、有機変性剤の沸点が高い場合又は有機変性剤が高分子化合物である場合であっても、高純度の、有機ケイ素化合物を、安定的に、商業的規模で製造することができる。
また、前記混合物が前記有機ケイ素化合物の溶媒を含む場合には、高純度有機ケイ素化合物の溶液を容易に製造することができ、当該溶液の製造は収率及び生産性に優れており、商業的規模の生産にも好適である。
本発明の製造方法により得られる高純度有機ケイ素化合物は、不純物、特に、有機変性剤に由来する不純物が取り除かれており、実質的に単一成分からなるため、製造後に相分離、未反応原料の沈降等が起こらない。したがって、化学的にも物理的にも安定である。
また、本発明により製造された高純度有機ケイ素化合物又はこれを含む溶液は、外用剤若しくは化粧料に好適に使用することができ、更に、各種工業用材料にも幅広く使用することができる。
本発明の第1の態様は、液状の高純度有機ケイ素化合物の製造方法であって、
有機変性シリコーン及び有機変性シランからなる群から選択される有機ケイ素化合物並びに不純物を含有する混合物に、該不純物と親和性を有し、且つ、前記有機ケイ素化合物よりも高融点である有機ワックスを添加し、加熱溶融混合して、溶融した該有機ワックス内に該不純物を取り込む工程、
前記有機ワックスを冷却して有機ワックスの固化物を得る工程
前記有機ケイ素化合物及び前記有機ワックスの固化物を固液分離する工程
を含む。
本発明の製造方法は、加熱溶融した有機ワックス内に不純物、特に、有機変性剤由来の不純物を溶解させ、その後冷却することで、当該不純物を有機ワックス内に取り込ませたまま有機ワックスを固化する一方で、有機ケイ素化合物は有機ワックスとは相溶せず融点も低いため流体のまま残存するという原理を利用して、有機ケイ素化合物を当該不純物から分離することを特徴とする。
以下、本発明の第1の態様について詳細に説明する。
<高純度有機ケイ素化合物の製造方法>
[有機ワックス]
本発明で使用される有機ワックスとしては、不純物、特に有機変性剤由来の不純物と親和性であり、且つ、前記有機ケイ素化合物より高融点のものである任意の有機ワックスを使用することができる。なお、本発明にかかる有機ワックスはその分子構造中にケイ素原子を含有しない。室温下で濾過等の固液分離操作を行う場合、有機ワックスの融点は任意であるが、45℃以上であることが好ましい。具体的には、前記有機ワックスは、好ましくは45℃〜150℃、より好ましくは50℃〜120℃以下、更により好ましくは60℃〜100℃の融点を有し、また、好ましくは900以上、より好ましくは900〜50,000、より好ましくは1,000〜30,000の数平均分子量を有する。前記有機ワックスの融点が45℃よりも低い場合、特に、有機変性剤に由来する不純物を取り込んだ後冷却により生成する固体の融点は更に低くなるため、主成分である有機ケイ素化合物と当該固体とを固液分離するためには、例えば、40℃以下の温度で濾過を行う必要がある。この様な低温での濾過は、前記有機ケイ素化合物が高粘度の有機変性シリコーンである場合には濾過時間の増大をもたらす傾向にあり、生産効率が低下するおそれがある。また、融点が45℃よりも低いワックスは一般的に不純物を取り込んで固化させる能力が低く、固液分離性も悪くなり易い。一般に、低温濾過では濾過速度が遅くなることがあるが、ヘキサン等の溶媒で希釈して低粘度化することによって、例えば0度付近やそれ以下の低温下で濾過を行うことも可能である。なお、所望の品質、不純物の種類等に応じて、低温下で濾過を行って、積極的に固体を析出させ不純物の除去効果を高めてもよい。一方、前記有機ワックスの融点が150℃よりも高い場合には、当該ワックスを融解させるためにより多くのエネルギーを必要とするため、環境上又は効率上好ましくない。また、150℃を超える温度では、一般的に有機ケイ素化合物自体も劣化し易くなるため、好ましくない。
また、前記有機ワックスの分子量が900に満たない場合、当該有機ワックスが例えば有機変性剤に由来する不純物だけでなく当該有機変性剤で変性された主成分の有機ケイ素化合物に対しても相溶化しやすくなる結果、添加した当該有機ワックスが主成分中に溶け込んでしまい、固液分離が困難となりうる。一方、前記有機ワックスの分子量上限は特に設けないが、通常は1,000万以下である。高分子量有機ワックスは製造のために特殊な触媒や装置等を必要とする場合があり供給性やコスト面で問題となる場合がある。そのため、入手し易い50,000以下の分子量のものを用いるのが好適である。
特に、前記有機ケイ素化合物が分子中に(ポリ)オキシエチレン部位を含有する場合、前記有機ワックスが(ポリ)オキシエチレン部位を有することが好ましい。このような場合に好適な有機ワックスは、例えば、前述の融点及び分子量に関する条件を満たすポリエチレングリコール(PEG)又はポリエチレンオキサイド(PEO)、或いはこれらの片方ないしは両方の末端水酸基を任意の封鎖剤で封鎖した形の構造を有する化合物等が挙げられる。末端封鎖基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基や更に長鎖のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基,ビニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル基,フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基等のアラルキル基に代表される一価炭化水素基;アセチル基やベンゾイル基等のアシル基;及び、これらの基の炭素原子に結合した水素原子が少なくとも部分的ヘテロ原子を含む有機基で置換された基;トリメチルシリル基等が例示されるが、これらに限定されない。また、前記有機ワックスは、本発明の効果を損なわない範囲で、(ポリ)オキシエチレン鎖に加えて他の(ポリ)オキシアルキレン鎖や(ポリ)グリセリン鎖を含有していてもよい。更に、前記有機ワックスは、各種多価アルコールに多数のエチレンオキサイドが付加重合した形の化合物、ないしはこれをベースとした化合物であってもよい。
前記有機ケイ素化合物が分子中に(ポリ)オキシエチレン部位と(ポリ)オキシプロピレン部位の両方を含有する場合、或いは(ポリ)オキシプロピレン部位以外の(ポリ)オキシアルキレン部位を含有しない構造である場合には、前記有機ワックスは(ポリ)オキシエチレン部位と(ポリ)オキシプロピレン部位とがブロック的に連結した構造単位を有することが好ましい。これらのブロックは繰り返していてもよいし、繰り返しの無いAB型やABA型のブロック共重合体であってもよい。このような場合に好適な有機ワックスとしては、例えば、前述の融点及び分子量に関する条件を満たすポリエチレングリコール(PEG)/ポリプロピレングリコール(PPG)共重合体やポリエチレンオキサイド(PEO)/ポリプロピレングリコール(PPG)共重合体、或いはこれらの片方ないしは両方の末端水酸基を任意の封鎖剤で封鎖した形の構造を有する化合物等が挙げられる。末端封鎖基としては前述したものが例示されるが、これらに限定されない。また、前記有機ワックスは、本発明の効果を損なわない範囲で、(ポリ)オキシエチレン部位及び(ポリ)オキシプロピレン部位に加えて他の(ポリ)オキシアルキレン部位や(ポリ)グリセリン部位を含有していてもよい。更に、前記有機ワックスは、各種多価アルコールにエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドがブロック的に付加重合した形の化合物、ないしはこれをベースとした化合物であってもよい。
前記有機ワックスの好適な使用量は、主成分である有機ケイ素化合物に対して0.1〜10重量%、より好ましくは0.5〜5重量%である。0.1重量%未満では不純物を取り除く効果が不足する場合が多く、10重量%を超える使用量は経済的に不利である上、濾過性や収率が低下し、不純物除去効果の面でも無駄な場合が多い。
有機ケイ素化合物を主成分として含有し、且つ、不純物、特に、当該有機ケイ素化合物の原料の1つである有機変性剤に由来する成分を不純物として含有する反応混合物は、当該不純物と親和性を有し、且つ、当該有機ケイ素化合物よりも高融点である前記有機ワックスを添加され、加熱溶融混合される。混合は、機械力を用いた混合により行うことが好ましく、例えばパドルミキサーやプロペラ撹拌機、撹拌羽根を備えた反応器や容器内で行うことができ、必要に応じて乳化機や混練機等も利用できる。また、両者の混合は、使用する有機ワックスが溶融する温度以上の温度で行う必要があり、溶けたワックス内に前記不純物を溶解させて取り込む観点から、全体がよく混ざり触れあうよう充分に実施することが好ましい。このとき、有機ケイ素化合物が高粘度である場合には、当該有機ケイ素化合物の良溶媒でありかつ不純物の貧溶媒である溶媒を添加して処理を実施すると、系が低粘度化するため不純物と有機ワックス成分との接触が効率的に起こる結果、有機ワックスによる不純物の取り込み(すなわち有機ケイ素化合物の高純度化)を促進できる。通常は、45〜150℃、好ましくは70〜120℃の範囲で10分間〜5時間、好ましくは30分間〜2時間程度の混合撹拌を実施すればよい。混合撹拌機の能力は高いほうが短時間で処理を終えることができるが、消費電力等エネルギーコストとの兼ね合いで処理条件を決定することができる。その後は、混合物を放冷ないしは冷却することにより、不純物がワックス内に取り込まれたまま一体となり固化(好ましくは固形粒子化)される一方で、系中の主成分である有機ケイ素化合物は当該有機ワックスとは相溶せず融点も低いため流体のまま残存する。この冷却過程においては、撹拌混合の操作は行っても行わなくてもよい。なお、混合操作等を人力や動物の力を用いて実施することも原理的には可能であるが、工業的規模での安定生産や効率という観点からは有利でない。
前記の処理工程により得られた有機ケイ素化合物流体と固体粒子とから成る混合物は、例えば、珪藻土や活性炭等を濾過助剤として用いる濾紙による一般的な濾過操作により、固液分離することができる。これにより、高純度の有機ケイ素化合物を容易に得ることができる。なお、前記の処理工程で有機ケイ素化合物の良溶媒でありかつ不純物の貧溶媒である溶媒を使用した場合には、有機ケイ素化合物流体と固体粒子と当該溶媒とから成る混合物を、例えば、珪藻土や活性炭等を濾過助剤として用いる濾紙による一般的な濾過操作により固液分離する。溶媒が、例えば化粧品用油剤として使用可能なものである場合には、前記ろ液を高純度有機ケイ素化合物と油剤とを含有する化粧品原料としてそのまま製品化することもできる。一方、前記溶媒として揮発性のものを用いた場合には、固液分離後のろ液から加熱減圧操作等により当該揮発性溶媒を取り除くことによって、高純度の有機ケイ素化合物を得ることもできる。有機ケイ素化合物が高粘度である場合には、前記有機ワックスによる処理を前記溶媒の存在下で実施するほうが当該有機ケイ素化合物の高純度化や濁りの低減にとって有利である。
[有機ケイ素化合物]
本発明を適用できる有機ケイ素化合物は、液状のものであり、好ましくは少なくとも100℃で液体である。
本発明において「液状」又は「液体」であるとは、所定の容器内のオルガノポリシロキサンの液面を水平とした後、当該容器を傾斜させ、1時間後、好ましくは30分後、より好ましくは10分後に、当該液面が再度水平となりうることを意味する。ここで、「水平」とは、重力の作用方向に対して直角に交差する平面を形成することを意味する。前記有機ケイ素化合物は、少なくとも100℃において液体であることが好ましいが、100℃以下〜室温の範囲でも液状を呈することがより好ましい。具体的には、好ましくは80℃においても液体であり、より好ましくは40℃においても液体であり、更により好ましくは室温(25℃)においても液体である。なお、100℃以上で液状であるものは当然であるが、室温(25℃)以下の温度において流動性を呈さない半ゲル状或いは軟質固形状であっても、例えば、100℃に加温すれば液状を呈する有機ケイ素化合物は、液状の有機ケイ素化合物の範囲内に包含される。
前記有機ケイ素化合物は有機変性シリコーン及び有機変性シランからなる群から選択される。
前記有機変性シリコーン及び有機変性シランは有機変性剤により変性されている。例えば、前記有機ケイ素化合物が(ポリ)オキシエチレン基を有する場合、前記有機ケイ素化合物は(ポリ)オキシエチレン基を有する有機変性剤によって変性されたものである。そして、前記不純物は前記有機変性剤に由来するものであることが好ましい。
前記有機ケイ素化合物としては、(ポリ)オキシアルキレン部位を有するものを好適に使用することができる。前記(ポリ)オキシアルキレンとしては、(ポリ)オキシエチレン、(ポリ)オキシプロピレン、(ポリ)オキシブチレン又はこれらの組み合わせ等が挙げられるが(ポリ)オキシエチレン、(ポリ)オキシプロピレン又はこれらの組み合わせが好ましく、(ポリ)オキシエチレンがより好ましい。
(有機変性シリコーン)
前記有機ケイ素化合物は、下記一般式(1):
Figure 0006538351
{式中、
は一価有機基(但し、R、L及びQを除く)、水素原子又は水酸基を表し、
は炭素原子数9〜60の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基、又は、下記一般式(2−1);
Figure 0006538351
(式中、R11はそれぞれ独立して置換若しくは非置換の炭素原子数1〜30の一価炭化水素基、水酸基又は水素原子であり、R11の少なくとも一つは前記一価炭化水素基である。tは2〜10の範囲の数であり、rは1〜500の範囲の数である)若しくは下記一般式(2−2);
Figure 0006538351
(式中、R11及びrは上記のとおりである)で表される鎖状のオルガノシロキサン基を表し、
はi=1のときの下記一般式(3);
Figure 0006538351
(式中、
はそれぞれ独立して炭素原子数1〜30の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基を表し、
はそれぞれ独立して炭素原子数1〜6のアルキル基又はフェニル基を表し、
Zは二価有機基を表し、
iはLで示されるシリルアルキル基の階層を表し、該シリルアルキル基の繰り返し数である階層数がkのとき1〜kの整数であり、階層数kは1〜10の整数であり、Li+1はiがk未満のときは該シリルアルキル基であり、i=kのときはRであり、hは0〜3の範囲の数である)で表される、シロキサンデンドロン構造を有するシリルアルキル基を表し、
Qは(ポリ)オキシエチレン基含有有機基を表し、
a 、b 、c及びdは、それぞれ、1.0≦a≦2.5、0≦b≦1.5、0≦c≦1.5、0.0001≦d≦1.5の範囲にある数である}で表される(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンであることができる。
ここで、一般式(1)で表わされる(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンが、上記のRで表わされる長鎖型の有機基又は鎖状のオルガノシロキサン基を有する場合、bは0より大きい数であり、0.0001≦b≦1.5であることが好ましく、0.001≦b≦1.5であることがより好ましい。同様に、一般式(1)で表わされる(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンが、上記のLで表わされるシロキサンデンドロン構造を有するシリルアルキル基を有する場合、cは0より大きい数であり、0.0001≦c≦1.5であることが好ましく、0.001≦c≦1.5であることがより好ましい。
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンとしては、Qである(ポリ)オキシエチレン基含有有機基と共に、Rで表わされる長鎖型有機基若しくは鎖状のオルガノシロキサン基又はLで表わされるシロキサンデンドロン構造を有するシリルアルキル基を有することが好ましい。
このとき、好適なb及びcの値は、必須とする官能基により以下のように表わされる。
(1)Rで表わされる基を有する場合:0.001≦b≦1.5であり、かつ0≦c≦1.5
(2)Lで表わされる基を有する場合:0≦b≦1.5であり、かつ0.001≦c≦1.5
(3)Rで表わされる基とLで表わされる基を両方有する場合:0.001≦b≦1.5であり、かつ0.001≦c≦1.5
一般式(1)のRである一価有機基は互いに同一でも異なっていてもよく、R、L及びQに該当する官能基でない限り、特に限定されるものではないが、炭素原子数1〜8の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基、−RO(AO)(式中、AOは炭素原子数3〜4のオキシアルキレン基を表し、Rは炭素原子数3〜5の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の二価炭化水素基を表し、Rは水素原子、炭素原子数1〜24の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基、又は、炭素原子数2〜24の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状のアシル基を表し、n=1〜100である)で表される(ポリ)オキシアルキレン基、アルコキシ基、水酸基、水素原子であることが好ましい。但し、Rが全て水酸基、水素原子、前記アルコキシ基又は前記(ポリ)オキシアルキレン基になることはない。
炭素原子数1〜8の一価炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基等のアラルキル基;及び、これらの基の炭素原子に結合した水素原子が少なくとも部分的にフッ素等のハロゲン原子、又は、エポキシ基、グリシジル基、アシル基、カルボキシル基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基等を含む有機基で置換された基(但し、総炭素原子数は1〜8)が挙げられる。一価炭化水素基は、アルケニル基以外の基であることが好ましく、メチル基、エチル基、又は、フェニル基が特に好ましい。また、アルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等低級アルコキシ基や、ラウリルアルコキシ基、ミリスチルアルコキシ基、パルミチルアルコキシ基、オレイルアルコキシ基、ステアリルアルコキシ基、ベへニルアルコキシ基等高級アルコキシ基等が例示される。
特に、Rは脂肪族不飽和結合を有しない炭素原子数1〜8の一価炭化水素基又は一価フッ化炭化水素基であることが好ましい。Rに属する脂肪族不飽和結合を有しない一価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基;ベンジル基のようなアラルキル基が例示され、一価フッ化炭化水素基は、トリフルオロプロピル基、ペンタフルオロエチル基等のパーフルオロアルキル基が例示される。工業的には、Rがメチル基、エチル基、又は、フェニル基であることが好ましく、特に、全てのRの90モル%〜100モル%が、メチル基、エチル基、又は、フェニル基から選択される基であることが好ましい。
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンは、更なる機能性の付与を目的として、親水性基(−Q)以外の変性基、特に短鎖又は中鎖炭化水素ベースの基、をRとして導入し、或いは設計することが可能である。すなわち、Rが置換の一価炭化水素基である場合、置換基を、付与したい特性及び用途に合わせて適宜選択することができる。例えば、化粧料や繊維処理剤原料として使用する場合に、使用感、感触や持続性の向上等を目的として、アミノ基、アミド基、アミノエチルアミノプロピル基、カルボキシル基等を一価炭化水素基の置換基として導入することができる。
一般式(1)のRの、炭素原子数9〜60の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基は長鎖炭化水素基又は上記一般式(2−1)若しくは(2−2)で表される鎖状のオルガノシロキサン基であり、ポリシロキサンの主鎖及び/又は側鎖に導入されることにより、外用剤又は化粧料中に配合される油剤、粉体等の各種成分に対する親和性、乳化性及び分散性、更に、使用感をより改善することができる。更に、前記一価長鎖炭化水素基又は鎖状のオルガノポリシロキサン基は疎水性官能基であるために、アルキル基の含有量の多い有機油に対する相溶性・配合安定性がより改善される。Rは、全部が前記一価長鎖炭化水素基又は鎖状のオルガノポリシロキサン基であってもよく、これら両方の官能基であってよい。前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンにおいては、特に、Rの一部又は全部が、一価長鎖炭化水素基であることが好ましく、かかる一価長鎖炭化水素基を分子中に有することにより、前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンは、シリコーン油だけでなく、アルキル基含有量の多い非シリコーン油に対してもより優れた相溶性を示し、例えば、非シリコーン油からなる熱安定性、経時安定性に優れた乳化物、分散物を得ることができる。
一般式(1)のRで表される、ケイ素原子に結合した、炭素原子数9〜60の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基は、互いに同一でも異なっていてもよく、更に、その構造は、直鎖状、分岐状、部分分岐状の中から選択される。本発明においては、特に、非置換且つ直鎖状の一価炭化水素基が好適に用いられる。非置換一価炭化水素基としては、例えば、炭素原子数9〜60、好ましくは炭素原子数9〜30、より好ましくは炭素原子数10〜25のアルキル基、アリール基又はアラルキル基が挙げられる。一方、置換一価炭化水素基としては、例えば、炭素原子数9〜30、好ましくは炭素原子数9〜30、より好ましくは炭素原子数10〜24のパーフルオロアルキル基、アミノアルキル基、アミドアルキル基、エステル基が挙げられる。また、前記一価炭化水素基の炭素原子の一部がアルコキシ基で置換されていてもよく、アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基が例示される。このような一価炭化水素基は、特に、炭素原子数9〜30のアルキル基であることが好ましく、一般式:−(CH−CH(vは8〜29の範囲の数)で表される基が例示される。炭素原子数10〜24のアルキル基が特に好ましい。
一般式(2−1)又は(2−2)で示される鎖状のオルガノシロキサン基は、シロキサンデンドロン構造を有するシリルアルキル基とは異なり、直鎖状のポリシロキサン鎖構造を有する。一般式(2−1)又は(2−2)において、R11は各々独立に、置換若しくは非置換の炭素原子数1〜30の一価炭化水素基、水酸基又は水素原子である。置換若しくは非置換の炭素原子数1〜30の一価炭化水素基は、好ましくは、炭素原子数1〜30のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基、炭素原子数6〜30のアラルキル基、炭素原子数6〜30のシクロアルキル基であり、メチル基,エチル基,プロピル基,ブチル基,ペンチル基,ヘキシル基,ヘプチル基,オクチル基,デシル基等のアルキル基;シクロペンチル基,シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、トリル基等のアリール基が例示され、これらの基の炭素原子に結合した水素原子が少なくとも部分的にフッ素等のハロゲン原子、又は、エポキシ基、アシル基、カルボキシル基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基等を含む有機基で置換されていてもよい。R11として特に好適には、メチル基,フェニル基又は水酸基が上げられ、R11の一部がメチル基であり、一部が炭素原子数8〜30の長鎖アルキル基であるような形態も好適である。
一般式(2−1)又は(2−2)において、tは2〜10の範囲の数であり、rは1〜500の範囲の数であり、rが2〜500の範囲の数であることが好ましい。かかる直鎖状のオルガノシロキサン基は疎水性であり、各種油剤との相溶性の観点から、rは1〜100の範囲の数であることが好ましく、2〜30の範囲の数であることが特に好ましい。
一般式(3)で示される、シロキサンデンドロン構造を有するシリルアルキル基は、カルボシロキサン単位がデンドリマー状に広がった構造を包含し、高撥水性を呈する官能基であり、親水性基との組み合わせのバランスに優れ、前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンを配合した外用剤又は化粧料の使用時に、不快なベトツキ感を抑え、さっぱりした、自然な感触を与えることができる。更に、前記シロキサンデンドロン構造を有するシリルアルキル基は、化学的に安定であるために幅広い成分と組み合わせて使用することができるという有利な特性を付与する官能基である。
一般式(3)のRで表される、炭素原子数1〜30の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基等のアラルキル基;及び、これらの基の炭素原子に結合した水素原子が少なくとも部分的にフッ素等のハロゲン原子、又は、エポキシ基、グリシジル基、アシル基、カルボキシル基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基等を含む有機基で置換された基(但し、総炭素原子数は1〜30)が挙げられる。
一般式(3)のRで表される、炭素原子数1〜6のアルキル基又はフェニル基のうち、炭素原子数1〜6のアルキル基としては、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、ペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、ヘキシル等の直鎖状、分岐状或いは環状のアルキル基が挙げられる。
一般式(3)において、i=kのとき、Rはメチル基又はフェニル基であることが好ましい。特に、i=kのときはメチル基であることが好ましい。
階層数kは、工業的には1〜3の整数であることが好適であり、より好適には、1又は2である。各階層数において、Lで示される基は以下のように表される。式中、R、R及びZは前記と同様の基である。
階層数k=1である場合、Lは下記一般式(3−1)で表される。
Figure 0006538351
階層数k=2である場合、Lは下記一般式(3−2)で表される。
Figure 0006538351
階層数k=3である場合、Lは下記一般式(3−3)で表される。
Figure 0006538351
階層数が1〜3の場合における一般式(3−1)〜(3−3)で示される構造において、h、h及びhは各々独立に0〜3の範囲の数である。これらのhは特に0〜1の範囲の数であることが好ましく、hが0であることが特に好ましい。
一般式(3)及び(3−1)〜(3−3)において、Zは、各々独立に、二価有機基であり、具体的には、ケイ素結合水素原子と、アルケニル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基等の不飽和炭化水素基を末端に有する官能基を付加反応させることにより形成される二価の有機基が挙げられるが、シロキサンデンドロン構造を有するシリルアルキル基の導入法に応じて、これらの官能基に限らず、適宜選択することができる。好ましくは、Zは、各々独立に、下記一般式:
Figure 0006538351
で示される二価の有機基から選ばれる基である。特に、LにおけるZは、好適には、ケイ素結合水素原子と、アルケニル基の反応により導入される一般式−R−で示される2価の有機基である。同様に、Zはケイ素結合水素原子と、不飽和カルボン酸エステル基との反応により導入される−R−COO−R−で示される2価の有機基が好適である。
一方、階層数kが2以上であり、L〜LであるLで示されるシリルアルキル基において、Zは炭素原子数2〜10のアルキレン基または−R−COO−R−で示される2価の有機基であることが好ましく、エチレン基,プロピレン基,メチルエチレン基又はヘキシレン基、−CHC(CH)COO−C−から選択される基であることが特に好ましい。
上記一般式中、Rは、各々独立に、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐鎖状の、炭素原子数2〜22のアルキレン基若しくはアルケニレン基、又は、炭素原子数6〜22のアリーレン基を表す。より具体的には、Rはエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等の直鎖状アルキレン基;メチルメチレン基、メチルエチレン基、1−メチルペンチレン基、1,4−ジメチルブチレン基等の分岐状アルキレン基が例示され、Rは、エチレン基、プロピレン基、メチルエチレン基又はヘキシレン基から選択される基であることが好ましい。
上記一般式中、Rは下記式で示される二価の有機基から選択される基である。
Figure 0006538351
一般式(1)において、Qは(ポリ)オキシエチレン基含有有機基であり、前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンの親水性部位を構成する。Qは(ポリ)オキシエチレン部位を有する限りその構造は限定されるものではないが、二価有機基を介して(ポリ)オキシエチレン部位がケイ素原子に結合することが好ましい。
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機基は、(ポリ)オキシエチレン構造を有する親水基であり、式:−(CO)t1(CO)t2(CO)t3−で示される単位(式中、t1、t2及びt3は、1≦t1≦100、0≦t2≦100、及び、0≦t3≦50の数であり、好ましくは1≦t1≦50、0≦t2≦50、及び、0≦t3≦30の数であり、より好ましくは1≦t1≦30、0≦t2≦30、及び、0≦t3≦10の数である)を有することが好ましい。また、その末端水酸基の一部または全部がアルキル基やアシル基等により封鎖されていてもよい。更に、(ポリ)オキシエチレン構造は、直鎖状でも分岐状でもよく、樹状に分岐した構造であってもよい。
このような(ポリ)オキシエチレン基含有有機基(Q)は、二価以上の連結基を介してケイ素原子に結合し、かつ下記構造式(3―3)〜(3−6)で表される親水性単位から選択される少なくとも1種以上の親水性単位を含有してなる(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンであることができる。
Figure 0006538351
Figure 0006538351
Figure 0006538351
Figure 0006538351
(rは1〜6の範囲の数)
式(3−3)〜(3−5)中、Wは水素原子又は炭素原子数1〜20のアルキル基であり、水素原子であることが好ましい。特に、Wが水素原子である場合、空気下で酸化され難く、保存中にホルムアルデヒド等のアルデヒド類、ギ酸エステル類等のアレルギー抗原性化合物を経時的に生成し難いので環境適合性が高いという利点がある。
上記構造式(3−3)〜(3−5)で示される親水性単位は、主としてグリセリンを含む多価アルコール類、ポリグリセリン類(ポリグリセロール類ともいう)、ポリグリシジルエーテル類又はこれらの末端水酸基を部分的に炭化水素基により封鎖した化合物から選択される親水性化合物から誘導される親水性基に含まれる親水性単位である。
一般式(1)において、Qは、当該官能基中の一部に分岐構造を有する親水性基であってもよい。
例えば、(ポリ)オキシエチレン基含有有機基(Q)は、二価以上の連結基を介してケイ素原子に結合し、上記構造式(3―3)〜(3−6)で表される親水性単位から選択される少なくとも1種以上の親水性単位が直鎖状に結合してなる(ポリ)オキシエチレン基含有有機基であってもよい。同様に、Qは二価以上の連結基を介してケイ素原子に結合し、かつ上記構造式(3―3)〜(3−6)で表される親水性単位から選択される少なくとも1種以上の親水性単位を含有してなり、かつ下記構造式(3−7)〜(3−9)で表される基から選択される分岐単位を有する(ポリ)オキシエチレン基含有有機基でもよい。
Figure 0006538351
Figure 0006538351
Figure 0006538351
上記構造式(3−7)〜(3−9)の2つの酸素原子には、各々独立に、上記一般式(3−3)〜(3−6)で表される親水性単位から選択される、少なくとも1種以上の親水性単位が結合する。当該親水性単位は、更に、構造式(3−7)〜(3−9)で表される基から選択される分岐単位に結合してもよく、親水性単位が多階層に分岐してなる樹状のポリエーテル構造を形成していてもよい。
二価以上の連結基は、Qである親水性基に含まれる、ケイ素原子への結合部位であって、その構造は特に限定されるものではないが、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等のアルキレン基;エチレンフェニレン基、プロピレンフェニレン基等のアルキレンフェニレン基、エチレンベンジレン基等のアルキレンアラルキレン基;エチレノキシフェニレン基、プロピレノキシフェニレン基等のアルキレノキシフェニレン基;メチレノキシベンジレン基、エチレノキシベンジレン基、プロピレノキシベンジレン基等のアルキレノキシベンジレン基、更には以下に示される基が例示される。なお、二価以上の連結基中のエーテル結合は、0〜3個までが好ましく、0又は1個がより好ましい。
Figure 0006538351
Qは、より好適には、下記構造式(4−1)〜(4−4)で示される親水性基である。
Figure 0006538351
式(4−1)〜(4−4)において、Rは(p+1)価の有機基であり、pは1以上3以下の数である。かかるRとして、前記の二価以上の連結基と同一の基を例示することができる。
特に好適には、pは1であり、好適なRとして下記一般式で示される2価の有機基から選択される基が例示できる。
Figure 0006538351
(式中、R12は、各々独立に、置換基を有していてもよい、炭素数2〜22の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、アルケニレン基又は炭素数6〜22のアリーレン基である。)
は各々独立に、下記一般式(3−3−1)〜(3−5−1)で表される親水性単位から選択される少なくとも1種以上の親水性単位であり、mは0〜5の範囲の数であり、特に好適には0〜3である。
Figure 0006538351
Figure 0006538351
Figure 0006538351
は、(ポリ)オキシエチレン単位であり、qは1〜100の範囲の数である。qは1〜50の範囲の数であることが好ましく、1〜30であることが好ましい。なお、Xが(ポリ)オキシエチレン単位と共に(ポリ)オキシプロピレン単位及び/又は(ポリ)オキシブチレン単位を含むこともできる。この場合、Xは式:−(CO)t1(CO)t2(CO)t3−で示される単位(式中、t1、t2及びt3は、1≦t1≦100、0≦t2≦100、及び、0≦t3≦50の数であり、好ましくは1≦t1≦50、0≦t2≦50、及び、0≦t3≦30の数であり、より好ましくは1≦t1≦30、0≦t2≦30、及び、0≦t3≦10の数である)で示される(ポリ)オキシアルキレン単位としてQに含まれることもできる。
ここで、X及びXの結合の形式は、ブロック状であってもランダム状であってもよい。すなわち、Qである親水基は、上記一般式(3−3−1)〜(3−5−1)で表される親水性単位がブロック状に結合してなる親水性セグメントと、(ポリ)オキシアルキレン単位からなる親水性セグメントが結合してなる親水性基であってもよく、これらを構成する単位がランダムに結合してなる親水性基であってもよい。例えば、−(Xm1−X−(Xm2−X−のような結合形式が例示できる。
10は水素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基、アシル基及びグリシジル基からなる群から選択される基である。
一般式(1)で表される、(ポリ)オキシエチレン基含有有機基(−Q)を有する(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンは、少なくとも100℃において液体であるものが好ましい。また、そのポリシロキサン主鎖は、直鎖状、分岐鎖状、網状(微架橋及びエラストマー状を含む)のいずれであってもよい。本発明の製造方法により、低粘度の(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンだけでなく、高粘度〜室温では固体状(可塑度を有し、流動性に乏しいガム状を含む)の(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンであっても、その不透明な外観を簡便に改善し、半透明〜透明均一液状に安定化することが可能である。
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンは、特に、下記構造式(1−1):
Figure 0006538351
式中、
、L及びQは、各々独立に、上記のとおりであり、
Xはメチル基、R、L及びQからなる群から選択される基であり、
n1、n2、n3及びn4は、それぞれ独立して、0〜2,000の範囲の数であり、n1+n2+n3+n4は0〜2,000の範囲の数である。但し、n4=0のとき、Xの少なくとも一方はQである)で表される直鎖状のポリシロキサン構造を有する(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンであることが好ましい。
式(1−1)中、(n1+n2+n3+n4)は10〜2,000の範囲の数であることが好ましく、25〜1500の範囲がより好ましく、50〜1000の範囲の数であることが特に好ましい。n1は10〜2,000の範囲の数であることが好ましく、25〜1500の範囲がより好ましく、50〜1000の範囲であることが更により好ましい。n2は、0〜250の範囲の数であることが好ましく、0〜150の範囲の数であることがより好ましい。
が前記の長鎖アルキル基である場合、界面活性及びシリコーン以外の油剤との相溶性の点から、特にn2>1であることが好ましい。n3は0〜250の範囲の数であることが好ましく、特にn3>1であって側鎖部分に、シロキサンデンドロン構造を有するシリルアルキル基(−L)を1以上有することが特に好ましい。n4は0〜100の範囲の数であり、0〜50の範囲の数であることが好ましい。但し、n4=0のとき、Xの少なくとも一方はQであることが必要である。
上記構造式(1−1)において、Qは各々独立に上記一般式(4−1)〜一般式(4−4)のいずれかにより表される(ポリ)オキシエチレン基含有有機基であることが好ましく、前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンにおいては、Qが全て一般式(4−1)〜一般式(4−4)のいずれかにより表される1種類の(ポリ)オキシエチレン基含有有機基であってもよく、一分子中のQの一部が上記一般式(4−1)〜一般式(4−4)のいずれかによりで表される(ポリ)オキシエチレン基含有有機基であり、残りのQが、その他の(ポリ)オキシエチレン基含有有機基であってもよい。
更に、前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンは、上記一般式(1)で示される1種類又は2種類以上の(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンの混合物であってもよい。より具体的には、シロキサン主鎖の重合度や変性率、変性基の種類の異なる2種類以上の(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンの混合物であってもよい。
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンとしては、下記構造式(1−1−1):
Figure 0006538351
(式中、
、Q、X、Z、n1、n2、n3及びn4は上記のとおりである)、又は、下記構造式(1−1−2):
Figure 0006538351
(式中、
、Q、X、Z、n1、n2、n3及びn4は上記のとおりである)で表される(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンがより好ましい。
(ポリ)オキシエチレン基含有有機基によるオルガノポリシロキサンの変性率は、主鎖であるポリシロキサンに結合した全ての官能基のうち0.001〜50モル%の範囲であることが好ましく、0.01〜30モル%の範囲であることがより好ましく、0.1〜10モル%の範囲であることが更により好ましい。なお、構造式(1−1)で示される(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンにおいて、(ポリ)オキシエチレン基含有有機基による変性率(モル%)は下式:

変性率(モル%)=(1分子あたりの珪素原子に結合した(ポリ)オキシエチレン基含有有機基の数)/{6+2×(n1+n2+n3+n4)}×100

で示される。例えば、10個の(ポリ)オキシエチレン基(POE基)含有有機基を有するドデシルシロキサンからなる(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーン{MDPOE 10Mの構造式で表される}の場合には、26個の珪素原子結合官能基のうち、10個が(ポリ)オキシエチレン基含有有機基により変性されているから、(ポリ)オキシエチレン基含有有機基による変性率は、38.5モル%である。
((ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーン及びそれを主成分として含む混合物の製造)
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンは、例えば、ヒドロシリル化反応触媒の存在下において、(a1)反応性不飽和基を1分子中に1つ有する(ポリ)オキシエチレン誘導体、(b1)ケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン、及び、(c1)反応性不飽和基を1分子中に1つ有する有機化合物、更に必要に応じて(d1)反応性不飽和基を1分子中に1つ有するシロキサンデンドロン化合物、及び/又は(e1)反応性不飽和基を1分子中に1つ有する長鎖炭化水素化合物又は鎖状オルガノポリシロキサン化合物、を反応させることにより、得ることができる。上記の反応性不飽和基は、好適には、炭素−炭素二重結合を有する不飽和性の官能基である、アルケニル基又は不飽和脂肪酸エステル基が例示できる。成分(c1)により上記の−Rが導入され、成分(d1)により上記の−Lが導入され、成分(e1)により上記の−Rが導入される。
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンは、例えば、更に具体的には、以下のように得ることができる。
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンは、ケイ素−水素結合を有するオルガノポリシロキサンに対して、分子鎖の片末端に炭素−炭素二重結合を有する不飽和有機化合物、及び、分子中に炭素−炭素二重結合を有する(ポリ)オキシエチレン誘導体の不飽和エーテル化合物を付加反応させることにより得ることができる。なお、分子鎖の片末端に炭素−炭素二重結合を有するシロキサンデンドロン化合物、及び/又は、分子鎖の片末端に炭素−炭素二重結合を有する不飽和長鎖炭化水素化合物又は分子鎖の片末端に炭素−炭素二重結合を有する鎖状オルガノポリシロキサンを更に付加反応させてもよい。
上記の場合、前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンは、前記不飽和有機化合物、及び、前記(ポリ)オキシエチレン誘導体の不飽和エーテル化合物、並びに、任意に、前記シロキサンデンドロン化合物、及び/又は、不飽和長鎖炭化水素化合物又は分子鎖の片末端に炭素−炭素二重結合を有する鎖状オルガノポリシロキサンとSiH基含有シロキサンとのヒドロシリル化反応生成物として得ることができる。これにより、有機基及び(ポリ)オキシエチレン基含有有機基、並びに、任意に、シロキサンデンドロン構造を有するシリルアルキル基、及び/又は、長鎖炭化水素基又は鎖状オルガノポリシロキサン基、を前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンのポリシロキサン鎖に導入することができる。この反応は、一括で行うこともできるし、逐次反応の形式をとることもできるが、逐次反応の方が安全面や品質管理の側面から好ましい。
例えば、前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンは、ヒドロシリル化反応触媒の存在下において、下記一般式(1’):
Figure 0006538351
(式中、
、a 、b、c及びdは上記のとおりである)で表される(b2)オルガノハイドロジェンシロキサンと、(a2)反応性不飽和基を1分子中に1つ有する(ポリ)オキシエチレン誘導体を少なくとも反応させて得ることができる。(d)反応性不飽和基を1分子中に1つ有するシロキサンデンドロン化合物、及び/又は、(e)反応性不飽和基を1分子中に1つ有する炭化水素化合物又は反応性不飽和基を1分子中に1つ有する鎖状オルガノポリシロキサンを更に反応させることが好ましい。
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンは、(a2)反応性不飽和基を1分子中に1つ有する(ポリ)オキシエチレン誘導体、及び、任意に、(d)反応性不飽和基を1分子中に1つ有するシロキサンデンドロン化合物、及び/又は、(e)反応性不飽和基を1分子中に1つ有する炭化水素化合物又は反応性不飽和基を1分子中に1つ有する鎖状オルガノポリシロキサンが共存する状態として、前記(a2)成分、前記(d)成分及び/又は前記(e)成分、並びに、(b2)上記一般式(1’)で表されるオルガノハイドロジェンシロキサンを一緒に反応させるか、或いは、前記(b2)オルガノハイドロジェンシロキサンと任意に前記(d)成分、及び/又は、前記(e)成分とを逐次付加反応させた後、前記(a2)成分を更に付加反応させること等により、好適に製造することができる。
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンの合成に用いる、(b2)オルガノハイドロジェンシロキサンとしては、例えば、下記構造式(1−1)’:
Figure 0006538351
(式中、
は、各々独立に、上記のとおりであり、
X’はR又は水素原子から選択される基であり、
n1、n2、n3及びn4は上記のとおりである。但し、n2+n3+n4=0のとき、X’の少なくとも一方は水素原子である)で表されるオルガノハイドロジェンシロキサンが好ましい。
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンは、好適には、(a)分子鎖の末端に炭素−炭素二重結合を有する(ポリ)オキシエチレン誘導体と、(b)オルガノハイドロジェンポリシロキサン とをヒドロシリル化反応させることにより合成されるものであり、この際、成分(b)であるオルガノハイドロジェンシロキサンは、逐次付加反応により、前記(d1)成分、及び/又は、前記(e1)成分と反応させて得たオルガノハイドロジェンシロキサンが好ましい。この際、成分(a)と反応させる直前(その他の成分との逐次反応後)のオルガノハイドロジェンシロキサンは、好適には、下記構造式(1−1A)で示される。
Figure 0006538351
(式中、
及びLは、各々独立に、上記のとおりであり、
Xはメチル基、R、L及び水素原子(H)からなる群から選択される基であり、
n1、n2、n3及びn4は、それぞれ独立して、0〜2,000の範囲の数であり、n1+n2+n3+n4は0〜2,000の範囲の数である。但し、n4=0のとき、Xの少なくとも一方は水素原子である。)
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンの合成に用いる、反応性不飽和基を1分子中に1つ有する(ポリ)オキシエチレン誘導体は、好適には、(a)分子鎖の末端に炭素−炭素二重結合を有する(ポリ)オキシエチレン誘導体である。これらは、アリル(ポリ)オキシエチレン等の分子鎖末端にアルケニル基等の反応性官能基を有する(ポリ)オキシエチレン誘導体であり、公知の方法により合成することができる。
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンにおいて、界面活性剤(乳化剤)、各種処理剤(粉体分散剤又は表面処理剤)としての性能や化粧料原料としての使用の観点からは、成分(a)は、具体的には、(ポリ)オキシエチレンモノアリルエーテルが好ましく、油剤成分に対する増粘効果及びゲル化能と界面活性剤(乳化剤)の性能や化粧料原料としての使用の観点からは、成分(a)は、具体的には、(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレンモノアリルエーテルが好ましい。
その他に成分(a)として、下記構造式(4−1´)〜(4−4´)で示される分子鎖の末端に炭素−炭素二重結合を有する(ポリ)オキシエチレン誘導体が例示できる。式中のX,X,R10は前記同様の基であり、m,qは前記同様の数である。R´は末端に炭素−炭素二重結合を有する不飽和有機基であり、炭素原子数3〜5の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の不飽和炭化水素基が好ましい。炭素原子数3〜5の不飽和炭化水素基としては、アリル基、ブテニル基、メタリル基等のアルケニル基を挙げることができる。好適には、アリル基である。
Figure 0006538351
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンの合成に用いる、(d)反応性不飽和基を1分子中に1つ有するシロキサンデンドロン化合物としては、下記一般式(3’):
Figure 0006538351
{式中、
及びRは上記のとおりであり、RDは水素原子又はメチル基であり、
Z´は二価有機基を表し、
h1は0〜3の範囲の数であり、
L´は、R、又は、j=1のときの下記一般式(3’’):
Figure 0006538351
(式中、R及びRは上記のとおりであり、
Zは二価有機基を表し、
jはLで示されるシリルアルキル基の階層を表し、該シリルアルキル基の繰り返し数である階層数がk´のとき1〜k´の整数であり、階層数k´は1〜9の整数であり、Lj+1はjがk´未満のときは該シリルアルキル基であり、j=k´のときはRである。
jは0〜3の範囲の数である)で表されるシリルアルキル基を表す}で表される分子鎖末端に1個の炭素−炭素二重結合を有するシロキサンデンドロン構造を有する化合物が好ましい。
前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーンの合成に用いる、(e)反応性不飽和基を1分子中に1つ有する炭化水素化合物又は反応性不飽和基を1分子中に1つ有する鎖状オルガノポリシロキサンとしては、下記一般式:(2’)
Figure 0006538351
(式中、R’は上記のとおりであり、
2’は炭素原子数7〜58の、置換若しくは非置換の、直鎖状又は分岐状の一価炭化水素基を表す)、又は下記一般式(2−1);
Figure 0006538351
(式中、R11、t及びrは上記のとおりである)若しくは下記一般式(2−2);
Figure 0006538351
(式中、R11及びrは上記のとおりである)で表されるモノ不飽和有機化合物が好ましい。
(e)反応性不飽和基を1分子中に1つ有する炭化水素化合物としては、炭素原子数9〜30のモノ不飽和炭化水素が好ましく、1−アルケンがより好ましい。1−アルケンとしては、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン等が例示される。反応性不飽和基を1分子中に1つ有する鎖状オルガノポリシロキサンとしては、片末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン、片末端ビニル基封鎖メチルフェニルポリシロキサン等が例示される。
(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーン又はそれを含む組成物を合成するためのヒドロシリル化反応は、溶媒の存在下又は不存在下、公知の方法にしたがって行うことができる。ここに、反応溶媒としては、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール系溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤;ジオキサン、THF等のエーテル系溶剤;n−ヘキサン、シクロヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘプタン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤;四塩化炭素等の塩素化炭化水素系の有機溶剤を挙げることができる。
ヒドロシリル化反応は、触媒の不存在下で行ってもよいが、触媒の存在下に行うことにより低温かつ短時間で反応が進行するので好ましい。かかる触媒としては、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム等の化合物を挙げることができ、その触媒活性が高いことから白金化合物が特に有効である。白金化合物の例としては、塩化白金酸;金属白金;アルミナ、シリカ、カーボンブラック等の坦体に金属白金を坦持させたもの;白金−ビニルシロキサン錯体、白金−ホスフイン錯体、白金−ホスファイト錯体、白金アルコラート触媒等の白金錯体を挙げることができる。触媒の使用量は、白金触媒を使用する場合、金属白金として0.0001〜0.1質量%程度であり、0.0005〜0.05質量%の範囲が好適であるが、これに限定されない。
ヒドロシリル化反応の反応温度としては、通常30〜120℃であり、反応時間は、通常10分間〜24時間、好ましくは1〜10時間である。
上記のヒドロシリル化反応を行う際に、[(ポリ)オキシエチレン基含有化合物中の炭素−炭素二重結合の物質量/オルガノハイドロジェンポリシロキサン中の、前記(ポリ)オキシエチレン基含有化合物の炭素−炭素二重結合に付加させたい珪素結合水素原子の物質量]の比は0.8〜1.5となる範囲が好ましく、1.0〜1.3となる範囲がより好ましい。すなわち、前記(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーン又は(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーン含有組成物を合成する場合には、(ポリ)オキシエチレン基含有化合物を若干過剰に使用することがより好ましい。上記の比が1.5を超える仕込みも可能であるが、残存原料の割合が増えるために非経済的である。なお、ヒロドシリル化反応中に(ポリ)オキシエチレン基含有化合物中の末端炭素−炭素二重結合が内部転移して不活性化する副反応が同時に起こるため、上記の比が0.8〜1.0の場合にはヒドロシリル化反応によって消費される珪素結合水素原子は理論値である0.8〜1.0の範囲よりも若干少ない範囲内に落ち着き、従って0〜0.2よりも若干多い比率で珪素結合水素原子が残存する。しかし、反応条件により、(ポリ)オキシエチレン含有有機基中に含まれる水酸基や反応溶媒のアルコール性水酸基等との脱水素反応を生じさせ、当該残存珪素結合水素原子を消費することも可能である。
一方、上記の比が0.8未満では、未反応のオルガノハイドロジェンポリシロキサンが残存するおそれがある。このような(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーン又は(ポリ)オキシエチレン基含有有機変性シリコーン含有組成物を外用剤又は化粧料原料として用いた場合には、残存するオルガノハイドロジェンポリシロキサンまたはSi−H基が他の原料と反応し、水素ガスが発生する原因となり、配合先の外用剤又は化粧料の変質、火災の原因、容器の膨張等の好ましくない影響をもたらしうる。また、上記の比が0.8未満の状況下で、脱水素反応により残存した珪素結合水素原子を消費しようとした場合、Si−O−C架橋結合の割合が増えるため製造中にゲル化する危険が高まる。したがって、安全にオルガノハイドロジェンポリシロキサンを完全消費できるように、上記の比が0.8を超える、すなわち、(ポリ)オキシエチレン基含有化合物を0.8当量より多い条件で反応させることが好ましい。
(架橋部にSi−C結合を有する有機変性シリコーン)
前記有機ケイ素化合物は、ケイ素原子に結合した(ポリ)オキシエチレン基含有有機基を有し、且つ、架橋部に炭素−ケイ素結合を含む架橋構造を有する液状の有機変性シリコーンであってもよい。
前記有機変性シリコーンは、
(A)オルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(B)1分子中に1以上の反応性不飽和基を有する(ポリ)オキシエチレン基含有有機化合物、並びに
(C)(C1)1分子中に平均で1より大きい数の反応性不飽和基を有する有機化合物、及び、(C2)1分子中に1以上の反応性不飽和基及び1以上のエポキシ基を有する有機化合物からなる群から選択される1種類以上の有機化合物{但し、前記(C)成分が(ポリ)オキシエチレン基を含有する場合は前記(B)成分の使用は任意である}
を反応させることにより得ることができる。
(A)オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、ケイ素原子水素原子を有する限り、特に限定されるものではないが、1分子中に平均で1個より多くの、好ましくは1.01〜100、より好ましくは1.1〜50、更により好ましくは1.2〜25の、特に好ましくは1.3〜10のケイ素原子結合水素原子を有するものが好ましく、直鎖状、分岐状又は網状のオルガノポリシロキサンを使用することができる。オルガノハイドロジェンポリシロキサン上のケイ素原子結合水素原子の位置についても制限はなく、主鎖上、又は、末端のいずれに位置してもかまわない。(A)成分としては1種類のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを使用してもよく、2種類以上のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを使用してもよい。
(A)成分としては、例えば、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位と(C65)SiO3/2単位とからなる共重合体が例示される。
前記(A)成分は、平均組成式(1):

SiO(4−e−f)/2 (1)

(式中、Rは、互いに独立して、一価有機基を表し、1.0≦e≦3.0、及び、0.001≦f≦1.5である)で表されるものが好ましい。
(A)オルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は限定されず、直鎖状、一部分岐状を有する直鎖状、分岐鎖状、環状、樹枝状が例示され、好ましくは直鎖状である。またその分子量は特に限定されず、低分子量体から高分子量体まで使用できる。具体的には、数平均分子量が100〜100万の範囲であることが好ましく、300〜50万の範囲がより好ましい。
このようなオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記構造式
(i)R SiO(R SiO)(RSiHO)SiR
(ii)HR SiO(R SiO)(RSiHO)SiR
(iii)HR SiO(R SiO)(RSiHO)SiR
(式中、Rは上記のとおりであり、vは0又は正の整数であり、wは正の整数であり、zは0又は正の整数である)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンが例示される。これらのオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、(i)側鎖のみ、(ii)側鎖又は分子鎖の片末端、(iii)側鎖又は分子鎖の両末端にケイ素原子結合水素原子を有する直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサンである。
一価有機基は、特に限定されるものではないが、以下の(D1)〜(D10)
(D1)炭素原子数1〜60の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基、
(D2)−RO(AO)(式中、AOは炭素原子数2〜4のオキシアルキレン基を表し、Rは炭素原子数3〜5の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の二価炭化水素基を表し、Rは水素原子、炭素原子数1〜24の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基、又は、炭素原子数2〜24の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状のアシル基を表し、z=1〜100である)で表されるポリオキシアルキレン基、
(D3)炭素原子数1〜30の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基、
(D4)水酸基、
(D5)−R10−COOR11 (式中、R10は炭素原子数2〜20の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の二価炭化水素基を表し、R11は炭素原子数1〜30の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基を表す)で表されるエステル基、
(D6)−R17−OCOR18 (式中、R17は炭素原子数2〜20の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の二価炭化水素基を表し、R18は炭素原子数1〜30の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基を表す)で表されるエステル基
(D7) L
ここで、Lはi=1のときの下記一般式(3);
Figure 0006538351
(式中、
12は、炭素原子数1〜30の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基を表し、
13は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜6のアルキル基又はフェニル基を表し、
Zは二価有機基を表し、
iはLで示されるシリルアルキル基の階層を表し、該シリルアルキル基の繰り返し数である階層数がkのとき1〜kの整数であり、階層数kは1〜10の整数であり、Li+1はiがk未満のときは該シリルアルキル基であり、i=kのときはR13であり、hは0〜3の範囲の数である)で表される、シロキサンデンドロン構造を有するシリルアルキル基、
(D8)下記一般式(4)
Figure 0006538351
(式中、R14は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の、炭素原子数1〜30の一価炭化水素基、水酸基又は水素原子であり、R14のうち少なくとも一つは前記一価炭化水素基である。tは2〜10の範囲の数であり、rは1〜100の範囲の数である)で表される、鎖状ポリシロキサン構造で置換されたアルキル基、
(D9)下記一般式(5)
Figure 0006538351
(式中、R15は、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の、炭素原子数2〜20の二価炭化水素基を表す)で表される、エポキシ基、
(D10)下記一般式(6)
Figure 0006538351
(式中、R16は、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の、炭素原子数2〜20の二価炭化水素基を表し、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、又は、置換若しくは非置換の炭素原子数1〜30の一価炭化水素基を表す)で表される、脂環式エポキシ基
から選ばれることが好ましい。
(D1)、(D2)、(D5)〜(D8)及び(D10)における、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基等のアラルキル基;及び、これらの基の炭素原子に結合した水素原子が少なくとも部分的にフッ素等のハロゲン原子、又は、エポキシ基、グリシジル基、アシル基、カルボキシル基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基等を含む有機基で置換された基が挙げられる。一価炭化水素基は、アルケニル基以外の基であることが好ましく、メチル基、エチル基、又は、フェニル基が特に好ましい。
(D2)、(D5)、(D6)、(D9)及び(D10)における、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の二価炭化水素基としては、以下のものが挙げられる。炭素原子数1〜30の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の二価炭化水素基としては、例えば、メチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基等の炭素原子数1〜30の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基;ビニレン基、アリレン基、ブテニレン基、ヘキセニレン基、オクテニレン基等の炭素原子数2〜30のアルケニレン基;フェニレン基、ジフェニレン基等の炭素原子数6〜30のアリーレン基;ジメチレンフェニレン基等の炭素原子数7〜30のアルキレンアリーレン基;及び、これらの基の炭素原子に結合した水素原子が少なくとも部分的にフッ素等のハロゲン原子、又は、カルビノール基、エポキシ基、グリシジル基、アシル基、カルボキシル基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基、アミド基、オキシアルキレン基等を含む有機基で置換された基が挙げられる。二価炭化水素基は、炭素原子数1〜30のアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数1〜6のアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数3〜5のアルキレン基がより好ましい。
(D3)における、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等低級アルコキシ基や、ラウリルアルコキシ基、ミリスチルアルコキシ基、パルミチルアルコキシ基、オレイルアルコキシ基、ステアリルアルコキシ基、ベへニルアルコキシ基等高級アルコキシ基等が例示される。
(D7)における炭素原子数1〜6のアルキル基又はフェニル基のうち、炭素原子数1〜6のアルキル基としては、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、ペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、ヘキシル等の直鎖状、分岐状或いは環状のアルキル基が挙げられる。
一般式(3)において、i=kのとき、Rはメチル基又はフェニル基であることが好ましい。特に、i=kのときはメチル基であることが好ましい。
階層数kは、工業的には1〜3の整数であることが好適であり、より好適には、1又は2である。各階層数において、Lで示される基は以下のように表される。式中、R12、R13及びZは前記と同様の基である。
階層数k=1である場合、Lは下記一般式(3−1)で表される。
Figure 0006538351
階層数k=2である場合、Lは下記一般式(3−2)で表される。
Figure 0006538351
階層数k=3である場合、Lは下記一般式(3−3)で表される。
Figure 0006538351
階層数が1〜3の場合における一般式(3−1)〜(3−3)で示される構造において、h、h及びhは各々独立に0〜3の範囲の数である。これらのhは特に0〜1の範囲の数であることが好ましく、hが0であることが特に好ましい。
一般式(3)及び(3−1)〜(3−3)において、Zは、各々独立に、二価有機基であり、具体的には、ケイ素結合水素原子と、アルケニル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基等の不飽和炭化水素基を末端に有する官能基を付加反応させることにより形成される二価の有機基が挙げられるが、シロキサンデンドロン構造を有するシリルアルキル基の導入法に応じて、これらの官能基に限らず、適宜選択することができる。好ましくは、Zは、各々独立に、下記一般式:
Figure 0006538351
で示される二価の有機基から選ばれる基である。特に、LにおけるZは、好適には、ケイ素結合水素原子と、アルケニル基の反応により導入される一般式−R19−で示される2価の有機基である。同様に、Zはケイ素結合水素原子と、不飽和カルボン酸エステル基との反応により導入される−R19−COO−R20−で示される2価の有機基が好適である。一方、階層数kが2以上であり、L〜LであるLで示されるシリルアルキル基において、Zは炭素原子数2〜10のアルキレン基または−R19−COO−R20−で示される2価の有機基であることが好ましく、エチレン基,プロピレン基,メチルエチレン基又はヘキシレン基、−CHC(CH)COO−C−から選択される基であることが特に好ましい。
上記一般式中、R19は、各々独立に、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐鎖状の、炭素原子数2〜22のアルキレン基若しくはアルケニレン基、又は、炭素原子数6〜22のアリーレン基を表す。より具体的には、R19はエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等の直鎖状アルキレン基;メチルメチレン基、メチルエチレン基、1−メチルペンチレン基、1,4−ジメチルブチレン基等の分岐状アルキレン基が例示され、R20は、エチレン基、プロピレン基、メチルエチレン基又はヘキシレン基から選択される基であることが好ましい。
上記一般式中、R20は下記式で示される二価の有機基から選択される基である。
Figure 0006538351
(B)反応性不飽和基を有する(ポリ)オキシエチレン基含有有機化合物は、反応性不飽和基及び(ポリ)オキシエチレン変性基をそれぞれ1分子中に1以上有する限り、特に限定されるものではないが、好適には、分子鎖の末端に炭素−炭素二重結合を有する(ポリ)オキシエチレン誘導体である。これらは、例えば、アリル(ポリ)オキシエチレン等の分子鎖末端にアルケニル基等の反応性官能基を有する(ポリ)オキシエチレン誘導体であり、公知の方法により合成することができる。(B)成分としては、(ポリ)オキシエチレンモノアリルエーテル、(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレンモノアリルエーテル、あるいはこれらの末端水酸基がメチル基などの低級アルキル基やアセチル基などで封鎖されたもの、(ポリ)オキシエチレンジアリルエーテル、(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレンジアリルエーテル、(ポリ)オキシエチレンジメタリルエーテル、(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレンジメタリルエーテルが好ましく、中でも、(ポリ)オキシエチレンモノアリルエーテル、(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレンモノアリルエーテル、あるいはこれらの末端水酸基がメチル基またはアセチル基で封鎖されたものが特に好ましい。
(C)成分としての(C1)1分子中に平均で1より大きい数の反応性不飽和基を有する有機化合物としては、1分子中に平均で1個より多くの、好ましくは1.01〜10、より好ましくは1.2〜8、更により好ましくは1.5〜6の、特に好ましくは2.0〜4.5の反応性不飽和基、好ましくは炭素−炭素二重結合、を有する限り構造上の制限はなく、直鎖状、分岐状又は網状の、有機化合物を使用することができる。有機化合物としては、オルガノポリシロキサン又は不飽和脂肪族炭化水素が好ましい。有機化合物、好ましくはオルガノポリシロキサン又は不飽和脂肪族炭化水素、上の反応性不飽和基の位置についても制限はなく、主鎖上、又は、末端のいずれに位置してもかまわない。但し、架橋密度コントロールの容易さの点からは、一分子中に2つの不飽和基を有し、たとえばそれらが両末端に位置する高純度の化合物を用いることが好ましい。
反応性不飽和基は不飽和脂肪族炭化水素基中に存在することが好ましい。不飽和脂肪族炭化水素基としては、炭素原子数2〜30のものが好ましく、2〜20のものがより好ましい。炭素原子数2〜30の一価の不飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、イソプロペニル基、1−ブテニル、2−ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等の直鎖又は分岐状のアルケニル基;シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等のシクロアルケニル基;シクロペンテニルエチル基、シクロヘキセニルエチル基、シクロヘキセニルプロピル基等のシクロアルケニルアルキル基;及び、エチニル基、プロパルギル基等のアルキニル基が挙げられる。アルケニル基が好ましく、ビニル基及びヘキセニル基が特に好ましい。
(C1)成分がオルガノポリシロキサンである場合は、反応性不飽和基を含む不飽和脂肪族炭化水素基はケイ素原子に結合することが好ましい。また、(C1)成分がオルガノポリシロキサンである場合は、不飽和脂肪族炭化水素以外のケイ素原子に結合する基は、置換若しくは非置換の一価炭化水素基、又は、反応性官能基を有する一価有機基とすることができる。
置換若しくは非置換の一価炭化水素基は、典型的には、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の、炭素原子数1〜30、好ましくは炭素原子数1〜10、より好ましくは炭素原子数1〜4の一価の飽和炭化水素基、炭素原子数6〜30、より好ましくは炭素原子数6〜12の一価の芳香族炭化水素基である。なお、(C1)成分は、一価有機基として水酸基やメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素原子数1〜12のアルコキシ基を有していてもよい。
炭素原子数1〜30の一価の飽和炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等の直鎖又は分岐状のアルキル基、並びに、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。
炭素原子数6〜30の一価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基等のアリール基が挙げられる。フェニル基が好ましい。なお、本明細書において芳香族炭化水素基とは、芳香族炭化水素のみからなる基以外に、芳香族炭化水素と脂肪族飽和炭化水素が複合した基をも含む。芳香族炭化水素と飽和炭化水素が複合した基の例としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基が挙げられる。
上記の一価炭化水素基上の水素原子は、1以上の置換基によって置換されていてもよく、当該置換基は、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子)、水酸基、アミド基、エステル基、カルボキシル基、及び、イソシアネート基からなる群から選択される。上記置換基を少なくとも1つ有する一価飽和若しくは芳香族炭化水素基が好ましい。具体的には、3,3,3−トリフロロプロピル基、3―クロロプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、3−(2−ヒドロキシエトキシ)プロピル基、3−カルボキシプロピル基、10−カルボキシデシル基、3−イソシアネートプロピル基等を挙げることができる。
反応性官能基を有する一価有機基としては、例えば、水酸基、メルカプト基、エポキシ基、アミノ基、アミド基、エステル基、カルボキシル基、及び、イソシアネート基からなる群から選択される反応性官能基を有する一価飽和若しくは芳香族炭化水素基が挙げられる。一価有機基に存在する反応性官能基は1つであっても、複数であってもよい。好ましいRは、上記の反応性官能性基を少なくとも1つ有する一価飽和若しくは芳香族炭化水素基である。反応性官能基としては、具体的には、3−ヒドロキシプロピル基、3−(2−ヒドロキシエトキシ)プロピル基、3−メルカプトプロピル基、2,3−エポキシプロピル基、3,4−エポキシブチル基、4,5−エポキシペンチル基、2−グリシドキシエチル基、3−グリシドキシプロピル基、4−グリシドキシブチル基、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、3−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピル基、アミノプロピル基、N−メチルアミノプロピル基、N−ブチルアミノプロピル基、N,N−ジブチルアミノプロピル基、3−(2−アミノエトキシ)プロピル基、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピル基、3−カルボキシプロピル基、10−カルボキシデシル基、3−イソシアネートプロピル基等を挙げることができる。
(C1)成分としては、直鎖状若しくは分岐状のポリシロキサンが好ましい。直鎖状の(C1)成分としては、ジオルガノシロキサン単位及びトリオルガノシロキシ単位を含む重合体であることが好ましく、例えば、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、これらの重合体のメチル基の一部がエチル基、プロピル基等のメチル基以外のアルキル基や3,3,3−トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基で置換された重合体、及び、これらの重合体の2種以上の混合物が例示され、特に、分子鎖両末端のみに不飽和脂肪族炭化水素基、特にアルケニル基を有する直鎖状のジオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
分枝鎖状の(C1)成分としては、特に、ジオルガノシロキサン単位、オルガノシルセスキオキサン単位、及びトリオルガノシロキシ単位を含む重合体であることが好ましい。これらの単位中のケイ素原子結合有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;3,3,3−トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基等の一価炭化水素基が好ましく、極少量の水酸基、更にはメトキシ基等のアルコキシ基を有していてもよいが、この重合体中の少なくとも2個のケイ素原子結合有機基は不飽和脂肪族炭化水素基、特にアルケニル基であることが必要である。また、これらの単位の比率は限定されないが、この重合体において、ジオルガノシロキサン単位が80.00〜99.65モル%の範囲内の量であり、オルガノシルセスキオキサン単位が0.10〜10.00モル%の範囲内の量であり、及び残りのモル%がトリオルガノシロキシ単位であることが好ましい。
(C1)成分としては、例えば、平均組成式(2−5):

p qSiO(4−p−q)/2 (2−5)

(式中、Rは、互いに独立してもよいがRとは異なる一価有機基を表し、
は、互いに独立して、炭素原子数2〜30の一価の不飽和脂肪族炭化水素基を表し、1.0≦p≦2.5、及び、0.001≦q≦1.5である)で表される不飽和基含有シリコーン化合物が挙げられる。炭素原子数2〜30の一価の不飽和脂肪族炭化水素基は既述のとおりである。
平均組成式(2−5)において、Rである一価有機基は特に限定されるものではないが、以下の(E1)〜(E6):
(E1)炭素原子数1〜60の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基(但し、脂肪族不飽和基を有する炭素原子数2〜20の一価炭化水素基を除く)
(E2)水酸基
(E3)−R10−COOR11 (式中、R10及びR11は上記の通りである)で表されるエステル基
(E4)−R17−OCOR18 (式中、R17及びR18は上記の通りである)で表されるエステル基
(E5)−R21−NR22COR23 (式中、R21は炭素原子数2〜20の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の二価炭化水素基を表し、R22は水素原子又は炭素原子数1〜20の置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基を表し、R23は炭素原子数1〜30の置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基を表す)で表されるアミド基
(E6)−R24−CONR2526 (式中、R24は炭素原子数2〜20の、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の二価炭化水素基を表し、R25及びR26は、各々独立に、水素原子又は炭素原子数1〜20の置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基を表す)で表されるアミド基
から選ばれるものが好ましい。置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基又は二価炭化水素基の定義、種類等は既述のとおりである。
一方、(C1)成分は、不飽和脂肪族炭化水素であってもよい。不飽和脂肪族炭化水素としては、例えば、各種の、ジエン、ジイン、エンイン等の2以上の反応性不飽和基を有するものが挙げられる。架橋の点ではジエン、ジイン、及び エンインが好ましい。ジエン、ジイン、及び、エンインは、少なくとも2つの反応性不飽和基が分子内で1以上、好ましくは2以上、の単結合によって隔てられた構造を有する化合物群である。これらの不飽和脂肪族炭化水素基は分子鎖末端に存在してもよく、分子鎖途中にペンダント基として存在してもよい。
(C1)成分としての不飽和脂肪族炭化水素としては、例えば、炭素原子数2〜30のα,ω−不飽和アルケン及びアルキンが挙げられる。(C1)成分としては、例えば、一般式(2−1):

CH=CH(CHCH=CH (2−1)

(式中、1≦x≦20である)で表されるα,ω−ジエン、一般式(2−2):

CH≡C(CHC≡CH (2−2)

(式中、1≦x≦20である)で表されるα,ω−ジイン、 一般式(2−3):

CH=CH(CHC≡CH (2−3)

(式中、1≦x≦20である)で表されるα,ω−エン−インが挙げられる。
(C1)成分としての不飽和脂肪族炭化水素としては、具体的には、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、1,7−オクタジエン、1,8−ノナジエン、1,9−デカジエン、1,11−ドデカジエン、1,13−テトラデカジエン、1,19−エイコサジエン、1,3−ブタジエン、1,5−ヘキサジイン、1−ヘキセン−5−イン等が挙げられる。
(C1)成分は単独で使用することもできるし、構造の異なる2種以上の成分を併用することも可能である。すなわち、(C1)成分は、1種類以上のオルガノポリシロキサン及び1種類以上の不飽和脂肪族炭化水素の混合物であってもよい。したがって、ここでの「平均で1より大きい数の反応性不飽和基を有する」とは、2種以上のオルガノポリシロキサン及び/又は不飽和脂肪族炭化水素を使用した場合には、平均して、1分子当たり1個より多くの反応性不飽和基を有するという意味である。
(C)成分としての(C2)1分子中に1以上の反応性不飽和基及び1以上のエポキシ基を有する有機化合物としては、1分子中に合計で2以上の、好ましくは2〜10、より好ましくは2〜7、更により好ましくは2〜5の、特に好ましくは2〜4の反応性不飽和基及びエポキシ基を有する限り構造上の制限はなく、直鎖状、分岐状又は網状の、有機化合物を使用することができる。有機化合物としては、オルガノポリシロキサン又は不飽和脂肪族炭化水素が好ましい。有機化合物、好ましくはオルガノポリシロキサン又は不飽和脂肪族炭化水素、上の反応性不飽和基の位置についても制限はなく、主鎖上、又は、末端のいずれに位置してもかまわない。但し、架橋密度コントロールの容易さの点からは、一分子中の不飽和基とエポキシ基の合計が2である、高純度の化合物を用いることが好ましい。
反応性不飽和基は不飽和脂肪族炭化水素基中に存在することが好ましい。不飽和脂肪族炭化水素基としては既述したものを挙げることができる。
(C2)成分がオルガノポリシロキサンである場合は、反応性不飽和基を含む不飽和脂肪族炭化水素基及び/又はエポキシ基含有有機基はケイ素原子に結合することが好ましい。また、(C2)成分がオルガノポリシロキサンである場合は、不飽和脂肪族炭化水素又はエポキシ基含有有機基以外のケイ素原子に結合する基は、既述の、置換若しくは非置換の一価炭化水素基、又は、反応性官能基を有する一価有機基とすることができる。
(C2)成分としては、少なくとも1つのエポキシ基を有するエポキシ基含有不飽和脂肪族炭化水素が好ましい。不飽和脂肪族炭化水素としては、例えば、既述した、不飽和脂肪族炭化水素基を有する化合物が挙げられる。一価不飽和脂肪族炭化水素基を有する化合物が好ましい。
(C2)成分としては、例えば、一般式 (2−6):
Figure 0006538351
(式中、Rは、1つの反応性不飽和基を有しており、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の、炭素原子数2〜20の一価炭化水素基を表す)で表される不飽和エポキシ化合物、一般式(2−7):
Figure 0006538351
(式中、Rは、1つの反応性不飽和基を有しており、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の、炭素原子数2〜20の一価炭化水素基を表し、
及びRは、それぞれ独立して、水素原子、又は、置換若しくは非置換の炭素原子数1〜30の一価炭化水素基を表す)で表される、不飽和基含有脂環式エポキシ化合物が挙げられる。上記一般式における反応性不飽和基、及び、置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の一価炭化水素基の定義、種類等は既述のとおりである。
(C2)成分としてのエポキシ基含有不飽和脂肪族炭化水素としては、具体的には、アリルグリシジルエーテル、メタリルグリシジルエーテル、1−メチル−4−イソプロペニルシクロヘキセンオキシド、1,4−ジメチルシクロヘキセンオキシド、4−ビニルシクロヘキセンオキシド、ビニルノルボルネンモノオキシド、ジシクロペンタジエンモノオキシド、ブタジエンモノオキシド、1,2−エポキシ−5−ヘキセン、1,2−エポキシ−9−デセン、2,6−ジメチル−2,3−エポキシ−7−オクテンが例示される。これらの中でも、4−ビニルシクロヘキセンオキシドが好ましい。
(C2)成分は単独で使用することもできるし、構造の異なる2種以上の成分を併用することも可能である。
前記有機変性シリコーンを製造するための反応は、反応溶媒の存在下又は不存在下、公知の方法に従って行うことができる。本発明における不飽和基とSi−H基との反応はヒドロシリル化反応である。また、(C2)1分子中に1以上の反応性不飽和基及び1以上のエポキシ基を有する有機化合物エポキシドを利用して架橋を行う場合には、不飽和基とSi−H基との反応による結合と、エポキシ基同士の自己開環重合(SiH基と白金触媒の存在下で生じるカチオン性の重合反応)によるエーテル結合生成の両方が起こり、架橋が形成される。この反応を促進するため、紫外線等高エネルギー線の照射や一般的なカチオン重合用触媒を更に追加することもできる。
反応溶媒としては、非反応性であれば特に限定されるものではないが、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール系溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤;ジオキサン、THF等のエーテル系溶剤;n−ヘキサン、シクロヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘプタン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤;四塩化炭素等の塩素化炭化水素系の有機溶剤を挙げることができる。後述する油剤を反応溶媒として使用してもよい。反応溶媒として油剤を用いた場合、架橋反応後に、ケイ素原子に結合した(ポリ)オキシエチレン基含有有機基を有し、且つ、架橋部に炭素−ケイ素結合を含む架橋構造を有する液状の有機変性シリコーン及び油剤からなる組成物を直接得ることができる。
ヒドロシリル化反応は、触媒の不存在下で行ってもよいが、触媒の存在下に行うことにより低温で、短時間に反応が進行するので好ましい。ヒドロシリル化反応触媒としては、例えば、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム等の化合物を挙げることができ、その触媒活性が高いことから白金化合物が特に有効である。白金化合物の例としては、塩化白金酸;金属白金;アルミナ、シリカ、カーボンブラック等の坦体に金属白金を坦持させたもの;白金−ビニルシロキサン錯体、白金−ホスフイン錯体、白金−ホスファイト錯体、白金アルコラート触媒等の白金錯体を挙げることができる。触媒の使用量は、白金触媒を使用する場合、金属白金として0.5〜1000ppm程度である。
ヒドロシリル化反応の反応温度としては、通常30〜150℃であり、反応時間は、通常10分間〜24時間、好ましくは1〜10時間である。
ヒドロシリル化反応又はエポキシ基のカチオン性重合反応により、(A)成分は(C)成分によって架橋され、(A)成分由来のポリシロキサン鎖が(C)成分由来の炭素−ケイ素結合を含む架橋部によって連結される。また、(A)成分は(B)成分由来の(ポリ)オキシエチレン変性基を備える。このようにして、本発明に係るケイ素原子に結合した(ポリ)オキシエチレン基含有有機基を有し、且つ、架橋部に炭素−ケイ素結合を含む架橋構造を有する液状の有機変性シリコーンを得ることができる。
なお、本発明に係るケイ素原子に結合した(ポリ)オキシエチレン基含有有機基を有し、且つ、架橋部に炭素−ケイ素結合を含む架橋構造を有する液状の有機変性シリコーンは、本質的に、(C)成分由来の炭素−ケイ素結合を含む架橋部により連結されてなる構造を有するものであるが、一部にSi-O-C結合による架橋部を有していてもよい。当該構造は、(A)〜(C)成分にシラノール基、アルコキシ基等の縮合反応可能な官能基を有する場合に、ポリシロキサン鎖間に形成されうる他、架橋条件がシビアである場合に、(B)成分由来の(ポリ)オキシエチレン基含有有機基中の水酸基が(A)のSi-H基と一部反応して、副次的に形成されうるためである。
本発明に係るケイ素原子に結合した(ポリ)オキシエチレン基含有有機基を有し、且つ、架橋部に炭素−ケイ素結合を含む架橋構造を有する液状の有機変性シリコーンの製造にあたっては、(A)成分と(B)成分の反応後に、(C)成分を(A)成分と更に反応させてもよいし、(A)成分と(C)成分の反応後に(B)成分を(A)成分と更に反応させてもよい。
(A)成分と(B)成分の反応後に、(C)成分を(A)成分と更に反応させる場合、(C)成分の反応性不飽和基と反応する(A)成分の1分子当たりのケイ素原子結合水素原子数の平均値は1.0以上が好ましい。すなわち、架橋部を構成し、(C)成分中の反応性不飽和基と反応する、(A)成分中の1分子あたりのケイ素原子結合水素原子の数は、平均して、1.0以上であり、0.2〜1.5の範囲であることが好ましく、0.6〜1.3の範囲が特に好ましい。
(架橋部にSi−O−C結合を含む有機変性シリコーン)
前記有機ケイ素化合物は、架橋部にSi−O−C連鎖を含む架橋構造を有し、架橋部を構成する(ポリ)オキシエチレン基含有有機ブロックは、該有機ブロックにつき少なくとも2の炭素原子結合価を有して前記連鎖によりシロキサンブロックに結合しており、該シロキサンブロックは1〜3の一価有機基がケイ素原子に結合したシロキサン単位からなり、該シロキサンブロックにつき少なくとも2のケイ素原子結合価を有して前記連鎖に結合している、架橋構造を有する有機変性シリコーンであってもよい。このような架橋部にSi−O−C結合を含む有機変性シリコーンは、例えば、米国特許3867420号公報に開示されている。
前記シロキサンブロックは下記一般式(5):

13 14 SiO(4−g−s)/2 (5)

(式中、
13は、互いに独立してもよいがR14とは異なり、Si−C結合により前記一般式(5)のケイ素原子に結合する一価有機基を表し、
14は、当該ケイ素原子に結合して(ポリ)オキシエチレン基含有有機ブロックの炭素原子と連結させている酸素原子を表し、1.0≦g≦3.0、及び、0≦s≦2.0、及び1.0≦g+s≦3.0である)で表され、
前記架橋部を構成する(ポリ)オキシエチレン基含有有機ブロックが下記一般式(6):
Figure 0006538351
(式中、Yは多価の有機基でありy1+y2の結合価を有し、R15は水素原子、R13NHCO−,R13CO−,及びR13から成る群から選択される基であり、2≦n≦4、yはオキシエチレン単位、オキシプロピレン単位、オキシブチレン単位の繰返し数の合計値であり、1≦y≦180であり、2≦y1、及び、0≦y2≦14、及び2≦y1+y2≦14である)で表され、
更に、架橋部を構成する(ポリ)オキシエチレン基含有有機ブロック以外の(ポリ)オキシエチレン基含有有機ブロックとして、下記一般式(7):
Figure 0006538351
(式中、Xは多価の有機基でありy3+1の結合価を有し、R15,n,yは前記のとおりであり、1≦y3である)で表される有機ブロックを含み得る。
前記一価有機基としては、既述したものを使用することができる。また、前記多価有機基としては、特に限定されるものではないが、例えば、二価有機基として既述したものを使用することができる。
(有機変性シラン)
前記有機変性シランは、下記一般式(8):
Figure 0006538351
(式中、R16は水素原子及び置換若しくは非置換の、直鎖状若しくは分岐状の、炭素原子数1〜30の一価炭化水素基から選択される基であり、Xはアルコキシ基、アリーロキシ基、アシロキシ基、2級アミノ基、アミノキシ基から選択される加水分解性基であり、ZはSi−C結合により前記一般式(8)のケイ素原子に連結しているR16とは異なる一価有機基であり、1≦k≦3、及び0≦j≦2、k+j≦3である)で表される有機変性シランであることができる。Zは二価有機基を介して(ポリ)オキシエチレン部位がケイ素原子に結合する構造を有する(ポリ)オキシエチレン基含有有機基であることが好ましく、式:−(CO)t1(CO)t2(CO)t3−R10で示される一価有機基(式中、t1、t2及びt3は、1≦t1≦100、0≦t2≦100、及び、0≦t3≦50の数であり、好ましくは1≦t1≦50、0≦t2≦50、及び、0≦t3≦30の数であり、より好ましくは1≦t1≦30、0≦t2≦30、及び、0≦t3≦10の数であり、R10は炭素原子数1〜20のアルキル基、アシル基及びグリシジル基からなる群から選択される基である)で示される(ポリ)オキシエチレン基含有有機基であることが特に好ましい。上記一価炭化水素基及び一価有機基は既述のとおりである。
((ポリ)オキシアルキレン基含有交互共重合体)
前記有機ケイ素化合物は、少なくとも、
(D)分子鎖の両末端に反応性官能基を有するオルガノポリシロキサン、及び
(E)分子中に前記(D)オルガノポリシロキサンの分子鎖両末端に位置する反応性官能基と反応し得る2つの反応性官能基を有する有機化合物
を少なくとも反応させて得られる直鎖状の(ポリ)オキシアルキレン基含有交互共重合体の形式の有機変性シリコーンであってもよい。
ここで、(ポリ)オキシアルキレン基は前記(D)の分子構造中に含まれていてもよいし、前記(E)の分子構造中に含まれていてもよく、また、(F)前記(D)または(E)の分子鎖両末端に位置する反応性官能基と反応し得る2つの反応性官能基を有する(ポリ)オキシアルキレン基含有化合物であって、前記(D),(E)とは異なるものを更に反応させて得られる直鎖状の(ポリ)オキシアルキレン基含有交互共重合体の形式の有機変性シリコーンであってもよい。
ここでの反応性官能基の組み合わせは、特には限定されるものではないが、例えば、Si-H基とC=C基の組み合わせや、アミノ基とそれと反応性の有機基(エポキシ基、カルボン酸基、カルボニル基、エステル基、アルデヒド基、イソシアナート基、酸無水物基、酸ハロゲン化物基など)との組み合わせ、水酸基とそれと反応性の有機基(エポキシ基、カルボン酸基、エステル基、アルコキシ基、アルデヒド基、イソシアナート基、酸無水物基、酸ハロゲン化物基など)との組み合わせ等が挙げられる。
上記の(ポリ)オキシアルキレン基含有交互共重合体の具体例として、日本ユニカー株式会社の特開平05-310944号公報、特開平04-234307号公報、特開平04-211605号公報に記載のブロック共重合体、ダウコーニング社の特表2010-523790号公報(国際公開公報WO2008/127519)に記載のシリコーンポリエーテルブロック共重合体等が例示される。同様に、特開昭56-062824号公報、特開平01-249109号公報、特開平07-126392号公報、特開平08-073596号公報、特開平06-100676号公報、特開平10-279807号公報、特表2004-528412号公報、特開2000-063523号公報、特表2005-535760号公報、特開2004-331977号公報、特開2005-344116号公報、特表2008-534721号公報、特開2008-156637号公報、特開2008-156638号公報に記載の(ポリ)オキシアルキレン基含有交互共重合体が例示される。
本発明の製造方法で得られる高純度有機ケイ素化合物には、酸化劣化を防止するため、フェノール類、増加させることができる。化粧料、外用剤等の用途の場合、例えば、BHT(2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール)、ビタミンE等を添加すると更に安定性が向上する。このとき、使用する酸化防止剤の添加量は、その重量(質量)において、前記高純度有機ケイ素化合物に対し10〜1000ppm、好ましくは50〜500ppmとなる範囲である。
(高純度有機ケイ素化合物を含有する溶液の製造方法)
本発明の製造方法において、前記有機ケイ素化合物及び不純物、特に前記有機変性剤由来の不純物、を含有する混合物が、前記有機ケイ素化合物の溶媒を含む場合には、高純度有機ケイ素化合物を含有する溶液を製造することができる。
前記溶媒は、前記有機ケイ素化合物の良溶媒である流体という条件を満たせば、任意のものを利用することが可能であるが、更に、前記有機ケイ素化合物の良溶媒であり、且つ、前記不純物の貧溶媒である流体という条件を満たすことが望ましい。例えば、前記溶媒は、常温〜100℃で液状である各種のシリコーンオイル及び有機変性シリコーン、シランカップリング剤等の有機変性シラン化合物、非極性有機化合物又は低極性〜高極性有機化合物から選択される1以上の油剤等であり、揮発性であっても不揮発性であってもよい。前記溶媒としては、シリコーン系油剤又はシランカップリング剤が最適であるが、非極性有機化合物及び低極性〜高極性有機化合物の中では、炭化水素油、脂肪酸エステル油、液状脂肪酸トリグリセライドが好ましい。また、シリコーン系油剤と有機化合物との混合流体であってもよい。
前記有機ケイ素化合物を主成分として含有し、且つ、不純物、特に当該有機ケイ素化合物の原料である有機変性剤に由来する不純物を含有する混合物に、前記溶媒を添加するタイミングは、前記有機ワックスによる処理の前、後、処理中のどこであってもよい。更には、前記混合物が、後述する酸性水溶液の処理を受ける段階(前、後、処理中を含む)で、当該溶媒を既に含有していてもよい。これ以外の点に関しては、本発明に係る高純度有機ケイ素化合物を含有する溶液は、前記本発明に係る高純度有機ケイ素化合物の製造方法と同様に製造することができる。
本発明の製造方法で得られる高純度有機ケイ素化合物の溶液には酸化劣化を防止するため、既述の酸化防止剤を配合することができる。酸化防止剤の配合量についても既述のとおりである。
(有機ケイ素化合物及び不純物を含む混合物の酸処理及び臭気低減)
本発明の製造方法において、前記有機ケイ素化合物及び不純物、特に前記有機変性剤由来の不純物、を含有する混合物が、酸性水溶液によって処理されており、当該酸性水溶液の処理によって発生した臭気物質及び水が、加熱又は減圧により取り除かれている場合は、より高純度の有機ケイ素化合物を得ることができる。
前記酸性水溶液に含まれる酸性物質については任意に選択可能であるが、25℃で固体であり、水溶性であり、かつ、50gをイオン交換水1Lに溶解させたときの水溶液の25℃におけるpHが4以下であることを特徴とする1種類以上の酸性無機塩を用いるのが最適である。また、当該酸性水溶液による処理を行う場合には、前記有機ワックスによる高純度化処理の前に実施することが好ましいが、前記有機ワックスによる高純度化処理の後または同時に実施することも可能である。
また、前記酸性水溶液による処理は、前記有機ケイ素化合物がヒドロシリル化反応により合成された有機変性シリコーンである場合に、最も好適に実施することができる。有機変性シランは一般的に、低分子でありかつ分子内にSi−O−C結合を含む加水分解性基を有するため、水を含む酸性溶液存在下の処理を行うと容易に脱アルコール縮合を生じオリゴマー化し、もはや単分子ではなくなってしまう。したがって、有機変性シランの高純度化という観点からは、前記有機ワックスによる高純度化処理のみを行い、酸処理は行わないことが好ましい。しかしながら、例えば、有機変性シランを主成分として含有し、且つ、当該有機変性シランの原料である有機変性剤に由来する成分を不純物として含有する混合物に対して、酸性水溶液による処理を行い、有機変性シランオリゴマー(すなわち有機変性シリコーン)を生成させ、次いで、前記有機ワックスによる高純度化処理を行って、前記有機変性剤に由来する不純物を取り除き、高純度の有機変性シランオリゴマーを得ることは可能である。この様な手法による、高純度有機変性シリコーンの製造方法も、本発明の技術的原理を応用したものである。
一方、前記有機ケイ素化合物が主としてSi−O−C結合により有機変性基を連結している有機変性シリコーンである場合、当該有機変性シリコーンの原料である有機変性剤は臭気原因となる反応性不飽和基やこれに由来するアセタール化合物等を含有しない。したがって、前記酸性水溶液による処理は不要である。
したがって、ここでは、有機ケイ素化合物又はそれを含む混合物の酸処理及び臭気低減方法として、ヒドロシリル化反応により合成された(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンの場合を例として説明する。
好適には、酸処理は、
(ax)分子鎖の末端に炭素−炭素二重結合を有する(ポリ)オキシエチレン誘導体、及び
(bx)オルガノハイドロジェンポリシロキサン
をヒドロシリル化反応させることにより、(ポリ)オキシエチレン変性シリコーン又はそれを主成分として含む反応混合物を合成する工程〔V〕;及び
上記合成工程〔V〕と共に、又は、上記合成工程〔V〕の後に、
(ポリ)オキシエチレン変性シリコーン又はそれを主成分として含む反応混合物を、
(cx)25℃で固体であり、水溶性であり、かつ、50gをイオン交換水1Lに溶解させたときの水溶液の25℃におけるpHが4以下である、1種類以上の酸性無機塩の存在下で処理する工程〔W〕
を含む。また、前記酸性無機塩を用いた処理工程は臭気原因物質の発生を伴うため、工程〔W〕の後に、加熱又は減圧することにより、臭気原因物質を除去する工程を含むことが、臭気低減の実効の観点からより好ましい。
一例として、工程〔V〕において、(ax)(ポリ)オキシエチレンモノアリルエーテル等の(ポリ)オキシエチレン誘導体、(bx)前記構造式(1−1A)で示される直鎖状のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを使用し、成分(bx)中の珪素結合水素原子に対して、成分(ax)の物質量が過剰となる量で上記のヒドロシリル化反応を行った場合、構造式(1−1)で示される(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンが合成され、該(ポリ)オキシエチレン変性シリコーン及び未反応の成分(ax)を含有する、前記(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンを主成分として含む反応混合物の粗製品が得られる。
工程(W)は、特定の酸性無機塩を用いて該粗製品の加水分解処理を行うことにより、ポリシロキサンの主鎖を構成するケイ素−酸素結合や側鎖部分の炭素−酸素結合の切断がほとんど起こらず、該組成物を高いレベルで低臭化し、経時における臭気の発生を有効に抑制するための工程である。
前記工程(W)は、具体的には、加水分解により、(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンを主成分として含む反応混合物の粗製品から、臭気原因物質を除去する工程であり、(cx)25℃で固体であり、水溶性であり、かつ、50gをイオン交換水1Lに溶解させたときの水溶液の25℃におけるpHが4以下であることを特徴とする1種類以上の酸性無機塩の存在下で処理を行うことを特徴とする。なお、本発明におけるpHの値は、室温(25℃)下、試料水溶液をガラス電極を用いたpH計を用いて測定したpH値であり、本願におけるpH測定には、具体的には、東亜電波工業株式会社製「HM−10P」を用いた。
成分(cx)である酸性無機塩としては、25℃で固体であり、水溶性であり、かつ、50gをイオン交換水1Lに溶解させたときの水溶液のpHが4以下であることが必要であり、より好適にはpHが3.5以下であることが好ましく、2.0以下であることが特に好ましい。かかる水溶性の酸性無機塩を用いて該組成物の加水分解処理を行うことにより、C−O結合やSi−O結合の切断をほとんど生じることなく、該組成物を高いレベルで低臭化し、経時での着臭を有効に抑制することができる。
酸性無機塩は例えば、二価以上の無機酸の少なくとも一価の水素原子が塩基により中和された酸性無機塩を用いることが出来る。二価以上の無機酸としては例えば、硫酸、亜硫酸等が挙げられる。塩基としては、アルカリ金属、アンモニア等が挙げられる。
成分(cx)はより具体的には、硫酸水素イオン(HSO )又は亜硫酸水素イオン(HSO )及び1価の陽イオン(M)からなる1種以上の酸性無機塩であることが好適であり、1価の陽イオン(M)として、アルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンが例示される。特に好適には、ナトリウムイオン、カリウムイオン及びアンモニウムイオンからなる群から選択される1種類以上の1価の陽イオンが好ましい。また、これらの酸性無機塩は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組合せて使用してもよい。更に、これらの酸性無機塩は室温(25℃)で固体であるため、処理後にろ過により容易に除去することができる。また水溶性であるため、製造後の洗浄工程においても水で容易に洗い流すことができる。
一方、上記の(cx)成分の条件を満たさない酢酸塩やリン酸塩等による加水分解処理では、加水分解後の該組成物を十分に低臭化することができない。一方、塩酸等の強酸による加水分解処理や硫酸ジルコニア等の公知の固体酸による加水分解処理では、一定の低臭化は実現できるが、加水分解時に該組成物のC−O結合やSi−O結合の切断が生じやすい。
成分(cx)である酸性無機塩としては、硫酸水素リチウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カリウム、硫酸水素ルビジウム、硫酸水素セシウム、硫酸水素アンモニウム、亜硫酸水素ナトリウム又は、これらの水和物が具体的に例示される。かかる酸性無機塩50gをイオン交換水1Lに溶解させたときの水溶液のpHは下表に示す通りである。低臭化という技術的効果から、pHが2.0以下の水溶性の酸性無機塩として、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カリウム及び硫酸水素アンモニウムからなる群から選択される1種以上の酸性無機塩の使用がもっとも好適である。
Figure 0006538351
前記の酸性無機塩存在下の処理は、例えば、(1)ヒドロシリル化反応により合成された(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンを主成分として含む反応混合物の反応系(例えば、フラスコ等の反応容器)中に、上記の酸性無機塩を添加して、撹拌する分解処理、(2)酸性無機塩と水若しくは酸性無機塩と水と親水性溶媒を添加して、撹拌する加水分解処理等を意味する。酸性無機塩を用いた処理工程は、水及び/又は親水性媒体の存在下に行うことが好ましい。
特に、前記工程〔V〕の後、(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンを主成分として含む反応混合物の粗製品を含む反応系中に、少なくとも酸性無機塩と水とを添加して、場合により相溶性を改善し処理効率を高める目的で更に他の親水性溶媒を追加して、更に機械力を用いて撹拌する加水分解処理が好ましい。加水分解処理は任意の温度、処理時間を選択して行うことができ、0〜200℃、より好ましくは50〜100℃の温度条件で、0.1〜24時間、より好ましくは0.5〜10時間程度の反応時間で行うことが好ましい。酸性無機塩の使用量は処理装置及び処理時間に応じて適宜選択することができるが、(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンを主成分として含む反応混合物に対して50〜10,000ppmの範囲が好ましく、100〜5,000ppmの範囲がより好ましい。
前記酸処理後に、臭気の原因物質である低沸分(プロピオンアルデヒド等)を除去するストリッピング工程を含むことが好ましい。また、ストリッピング後に、再び酸性無機塩存在下の処理を行うことでより多くのプロペニルエーテル基含有(ポリ)オキシエチレン誘導体等を加水分解することができ、臭気原因物質であるプロピオンアルデヒド等を除去することができる。このとき、酸性無機塩が残存しているので、新たに酸性無機塩を追加する必要はなく、水に代表される親水性溶媒のみを添加すればよいという利点がある。すなわち、上記の工程〔W〕及びストリッピング工程は、低臭化の程度を高める目的等で2回以上繰り返し行うことができる。
なお、ストリッピング工程によって留去される「低沸物」には、臭気の原因物質であるプロピオンアルデヒドのほか、ヒドロシリル化反応(工程〔V〕)に使用した反応溶媒、低臭化処理工程で使用した水、その他の親水性溶媒等が含まれる。
ストリッピング工程(低沸物の留去)は、工程〔W〕の前工程として、(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンを主成分として含む反応混合物の粗製品に対して実施してもよいし、工程〔W〕の後工程として、(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンを主成分として含む反応混合物に対して実施してもよい。また、工程〔W〕の前工程及び後工程としてそれぞれ実施することもできる。好適には、上記の工程〔W〕に次いで、加水分解反応により生成した臭気原因物質であるプロピオンアルデヒドを除去する目的で行うことが好ましい。
除去方法としては、常圧下或いは減圧下でのストリッピングが好ましく、120℃以下で行うことが好ましい。効率よくストリッピングするためには、減圧下で行うか、例えば窒素ガスのような不活性ガス注入下で行うことが好ましい。低沸物の留去操作の一例を具体的に示せば、低沸物が含まれている(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンを主成分として含む反応混合物の粗製品を、還流冷却管、窒素挿入口等を備えたフラスコに仕込み、窒素ガスを供給しながら内部を減圧して昇温し、圧力と温度を一定に保持することにより軽質物を留去させる。ここに減圧条件としては、0.1〜10.0KPaとされ、加熱温度としては40〜120℃とされ、処理時間としては10分間〜24時間とすることが一般的である。
更に、前記酸処理工程後に、塩基性物質によって(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンを主成分として含む反応混合物を中和処理してもよい。塩基性物質としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、アンモニア水、炭酸水素ナトリウム等の無機塩基、各種アミン類、塩基性アミノ酸等の有機塩基等を挙げることができる。塩基性物質の量は(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンを主成分として含む反応混合物を含む反応系を中和する量が好ましいが、必要に応じて、弱酸性又は弱アルカリ性となるよう添加量を加減することもできる。
なお、前記酸処理工程後に得られた(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンを主成分として含む反応混合物に対して、更に、100ppm〜50000ppmに相当する量のアルカリ性緩衝剤を添加してもよい。前記(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンを主成分として含む反応混合物は、中和や濾過工程を経ても微量の酸が局所的に溶存している場合がある。アルカリ性緩衝剤を添加しておくことにより、当該(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンを配合した化粧料等の液性がアルカリ側に保たれるため、(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンの不純物に由来する着臭発生のリスクを減らすことができる。有用なアルカリ性緩衝剤は、強塩基と弱酸の組み合わせからなるアルカリ性緩衝剤であれば特に制限されるものではないが、リン酸3ナトリウム,リン酸3カリウム,クエン酸3ナトリウム,酢酸ナトリウム等のアルカリ性緩衝剤が例示される。なお、これらのアルカリ性緩衝剤は、(ポリ)オキシエチレン変性シリコーン、ないしはそれを主成分として含む混合物からなる化粧料原料等に添加しても良く、その他の化粧料原料や水を含む(ポリ)オキシエチレン変性シリコーン組成物や化粧料の調製段階や配合後の組成物に添加しても良い。但し、本発明においては、本発明の特長である有機ワックスを用いる高純度化処理を、前記(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンないしはそれを主成分として含む混合物に対し、必要に応じて水を含む酸性溶液存在下の処理を行った後に実施するため、高純度化と併せて十分な無臭化が達成される。したがって、本発明の製造方法を利用する限り、経時着臭を抑制する目的で更にアルカリ性緩衝剤を添加する必要性は低い。
前記の(ポリ)オキシエチレン変性シリコーン又はそれを主成分として含む混合物に対して、工程〔W〕にかかる酸性無機塩存在下の処理の前工程又は後工程として、水素添加処理を行うこともできる。水素添加反応による無臭化処理は、上記の工程〔W〕にかかる酸性無機塩存在下の処理後に、水素添加反応による処理を行ってもよいし、一方、水素添加反応による処理を行った後に、上記の工程〔W〕にかかる酸性無機塩存在下に処理してもよい。ただし、水素添加処理は、一般的には製品製造時のコスト増につながる。本発明においては、本発明の特長である有機ワックスを用いる高純度化処理を、前記(ポリ)オキシエチレン変性シリコーン又はそれを主成分として含む混合物に対し、必要に応じて水を含む酸性溶液存在下の処理を行った後に実施するため、高純度化と併せて水素化処理を上回る無臭化が達成される。したがって、本発明の製造方法を利用する限り、無臭化目的で更に水素添加処理を行う意味はない。
本発明の第2の態様は、本発明の製造方法により得られた高純度有機ケイ素化合物を含む外用剤若しくは化粧料又は工業用材料である。
<外用剤・化粧料>
本発明の製造方法により得られる高純度有機ケイ素化合物は、外用剤又は化粧料に好適に配合することができ、本発明の外用剤又は化粧料を構成することができる。また、本発明の製造方法で得られる高純度有機ケイ素化合物を含む外用剤及び化粧料用の原料を製造し、外用剤又は化粧料に配合することもできる。
特に、本発明の製造方法で得られる高純度有機ケイ素化合物は、特異臭がなく、処方中や経時による着臭もほとんどない。しかも、有機ケイ素化合物の主鎖を構成し得るケイ素−酸素結合及び側鎖を構成し得る炭素−酸素結合がほとんど切断されないという利点がある。したがって、本発明の製造方法で得られる高純度有機ケイ素化合物は人体に使用される外用剤及び化粧料の原料として好適に利用することができる。
前記高純度有機ケイ素化合物をシリコーン油、有機油、アルコール類等の適当な媒体で希釈して外用剤又は化粧料用の原料することができる。外用剤又は化粧料用の原料中に占める、前記高純度有機ケイ素化合物の割合は、原料の全重量(質量)を基準にして、10〜100重量(質量)%が好ましく、20〜100重量(質量)%がより好ましく、30〜100重量(質量)%が更により好ましい。外用剤又は化粧料に配合される原料の割合は特に限定されるものではないが、例えば、外用剤又は化粧料の全重量(質量)を基準にして、0.1〜40重量(質量)%、好ましくは1〜30重量(質量)%、より好ましくは2〜20重量(質量)%、更により好ましくは3〜10重量(質量)%の範囲とすることができる。
本発明の製造方法で得られる高純度有機ケイ素化合物は、その構造及び所有する官能基の種類に応じて、特許文献20(国際公開特許 WO2011/049248号公報)、特許文献21(国際公開特許 WO2011/049247号公報)及び特許文献23(特開2012−046507号公報)に記載された共変性オルガノポリシロキサン、又は、特許文献22(国際公開特許 WO2011/049246号公報)に記載された新規オルガノポリシロキサン共重合体と共通の用途に適用することが可能である。また、本発明の製造方法により得られる高純度有機ケイ素化合物は、任意の化粧料原料成分との組み合わせ、外用剤、特に化粧料の剤形、種類及び処方例においても、特許文献20、特許文献21及び特許文献23に記載された共変性オルガノポリシロキサン、又は、特許文献22に記載された新規オルガノポリシロキサン共重合体と同様に使用でき、各種化粧料等に配合することができる。
本発明に係る外用剤は、化粧料又は医薬として人体に適用される組成物であれば、特にその制限はない。本発明の化粧料は、具体的な製品としては、皮膚洗浄剤製品、スキンケア製品、メイクアップ製品、制汗剤製品、紫外線防御製品等の皮膚用化粧品;毛髪用洗浄剤製品、整髪料製品、毛髪用着色料製品、養毛料製品、ヘアリンス製品、ヘアコンディショナー製品、ヘアトリートメント製品等の頭髪用化粧品;浴用化粧品が例示される。本発明の医薬は、発毛剤、育毛剤、鎮痛剤、殺菌剤、抗炎症剤、清涼剤、皮膚老化防止剤が例示されるが、これらに限定されない。
外用剤は人体の皮膚、爪、毛髪等に適用されるものであり、例えば、医薬有効成分を配合して各種疾患の治療に使用することができる。化粧料も人体の皮膚、爪、毛髪等に適用されるものであるが、美容目的で使用されるものである。外用剤又は化粧料としては、制汗剤、皮膚洗浄剤、皮膚外用剤若しくは皮膚化粧料、又は、毛髪洗浄剤、毛髪外用剤又は毛髪化粧料が好ましい。
本発明に係る制汗剤、皮膚洗浄剤、皮膚外用剤又は皮膚化粧料は、本発明の製造方法で得られる高純度有機ケイ素化合物を含有しており、その形態は特に限定されないが、溶液状、乳液状、クリーム状、固形状、半固形状、ペースト状、ゲル状、粉末状、多層状、ムース状、油中水型或いは水中油型の乳化組成物(エマルジョン組成物)のいずれであってもよい。具体的には、本発明に係る皮膚外用剤又は皮膚化粧料等として、化粧水、乳液、クリーム、日焼け止め乳液、日焼け止めクリーム、ハンドクリーム、クレンジング、マッサージ料、洗浄剤、制汗剤、脱臭剤等の基礎化粧品;ファンデーション、メークアップ下地、頬紅、口紅、アイシャドー、アイライナー、マスカラ、ネールエナメル等のメーキャップ化粧品等が例示される。
同様に、本発明に係る毛髪洗浄剤、毛髪外用剤又は毛髪化粧料は、本発明の製造方法で得られる高純度有機ケイ素化合物を含有しており、様々な形態で使用できる。例えば、それらをアルコール類、炭化水素類、揮発性環状シリコーン類等に溶解又は分散させて用いてもよいし、更には乳化剤を用いて水に分散させてエマルジョンの形態で用いることもできる。また、プロパン、ブタン、トリクロルモノフルオロメタン、ジクロルジフルオロメタン、ジクロルテトラフルオロエタン、炭酸ガス、窒素ガス等の噴射剤を併用してスプレーとして用いることもできる。この他の形態としては、乳液状、クリーム状、固形状、半固形状、ペースト状、ゲル状、粉末状、多層状、ムース状等が例示される。これらの様々な形態でシャンプー剤、リンス剤、コンディショニング剤、セットローション剤、ヘアスプレー剤、パーマネントウエーブ剤、ムース剤、染毛剤等として使用できる。
その他の本発明に係る化粧料又は外用剤組成物の種類、形態及び容器は、特許文献20の段落0230〜0233等に開示されたものと共通である。
本発明の外用剤又は化粧料は、本発明の効果を妨げない範囲で通常の外用剤又は化粧料に使用される成分、水、粉体又は着色剤、アルコール類、水溶性高分子、皮膜形成剤、油剤、油溶性ゲル化剤、有機変性粘土鉱物、界面活性剤、樹脂、紫外線吸収剤、塩類、保湿剤、防腐剤、抗菌剤、香料、塩類、酸化防止剤、pH調整剤、キレート剤、清涼剤、抗炎症剤、美肌用成分(美白剤、細胞賦活剤、肌荒れ改善剤、血行促進剤、皮膚収斂剤、抗脂漏剤等)、ビタミン類、アミノ酸類、核酸、ホルモン、包接化合物等、生理活性物質、医薬有効成分、香料を添加することができ、これらは特に限定されるものではない。
本発明に係る化粧料又は外用剤に用いることのできる水は、人体に有害な成分を含有せず、清浄であればよく、水道水、精製水、ミネラルウォーター、海洋深層水等が例示される。
(油剤)
本発明に係る化粧料又は外用剤に用いることのできる油剤は、好適には、5〜100℃で液状であるシリコーンオイル、非極性有機化合物又は低極性〜高極性有機化合物から選択される1以上の油剤であり、非極性有機化合物及び低極性〜高極性有機化合物としては、炭化水素油及び脂肪酸エステル油及び液状脂肪酸トリグリセライドが好ましい。これらは、特に化粧料の基材として広く用いられている成分であるが、これらの油剤には、公知の植物性油脂類、動物性油脂類、高級アルコール類、脂肪酸トリグリセライド、人工皮脂、フッ素系油から選択される1種類又は2種類以上を併用しても良い。
また、炭化水素油及び/又は脂肪酸エステル油をシリコーンオイルと併用することにより、シリコーンオイル特有のさっぱりとした感触に加えて、肌上の水分を保持し、化粧料に肌や毛髪が潤うような保湿感(「しっとりした感触」ともいう)や滑らかな感触を付与することができ、しかも、化粧料の経時安定性を損なわないという利点がある。更に、炭化水素油及び/又は脂肪酸エステル油とシリコーンオイルを含有する化粧料は、これらの保湿成分(炭化水素油及び/又は脂肪酸エステル油)を肌上又は毛髪上により安定かつ均一な状態で塗布することができるので、保湿成分の肌上の保湿効果が向上する。したがって、非シリコーン系油剤(炭化水素油、脂肪酸エステル油等)のみを含む化粧料に比して、非シリコーン系油剤と共にシリコーンオイルを含む化粧料は、より滑らかでしっとりした感触を付与することができるという利点がある。
これらの油剤は、特許文献20の段落0130〜0135、段落0206等に開示されたものと共通である。なお、フッ素系油としては、パーフルオロポリエーテル、パーフルオロデカリン、パーフルオロオクタン等が挙げられる。
(粉体又は着色剤)
本発明に係る化粧料又は外用剤に用いることのできる粉体又は着色剤は、化粧料の成分として一般に使用されるものであり、白色及び着色顔料、並びに、体質顔料を含む。白色及び着色顔料は化粧料の着色等に使用され、一方、体質顔料は、化粧料の感触改良等に使用される。本発明における「粉体」としては、化粧料に通常使用される白色及び着色顔料、並びに、体質顔料を特に制限なく使用することができる。本発明において、1種類又は2種類以上の粉体を配合することが好ましい。粉体の形状(球状、棒状、針状、板状、不定形状、紡錘状、繭状等)、粒子径(煙霧状、微粒子、顔料級等)、及び、粒子構造(多孔質、無孔質等)は何ら限定されるものではないが、平均一次粒子径が1nm〜100μmの範囲にあることが好ましい。特に、これらの粉体又は着色剤を顔料として配合する場合、平均粒子径が1nm〜20μmの範囲にある無機顔料粉体、有機顔料粉体、樹脂粉体から選択される1種類又は2種類以上を配合することが好ましい。
粉体としては、例えば、無機粉体、有機粉体、界面活性剤金属塩粉体(金属石鹸)、有色顔料、パール顔料、金属粉末顔料等が挙げられ、これらを複合化したものを使用することができる。更に、これらの表面に撥水化処理を行ったものを挙げることができる。
これらの具体例は、特許文献20の段落0150〜0152等に開示された粉体又は着色剤と共通である。
例示された粉体のうち、シリコーンエラストマー粉体について特に説明する。シリコーンエラストマー粉体は、主としてジオルガノシロキシ単位(D単位)からなる直鎖状ジオルガノポリシロキサンの架橋物であり、側鎖若しくは末端に珪素結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと側鎖若しくは末端にアルケニル基等の不飽和炭化水素基を有するジオルガノポリシロキサンを、ヒドロシリル化反応触媒下で架橋反応させることによって好適に得ることができる。シリコーンエラストマー粉体は、T単位及びQ単位からなるシリコーン樹脂粉体に比して、柔らかく、弾力があり、また、吸油性に優れるため、肌上の油脂を吸収し、化粧崩れを防ぐことができる。そして、前記本発明の製法により得られる高純度有機ケイ素化合物により表面処理を行うと、処理効率がよく均質な処理が可能であるため、シリコーンエラストマー粉体のスエード調の感触を減じることなく、当該高純度有機ケイ素化合物の種類に応じた特有の効果や感触を付与することができる。更に、シリコーンエラストマー粉体と共に前記高純度有機ケイ素化合物を化粧料に配合する場合は、化粧料全体における当該粉体の分散安定性が改善され、経時的に安定な化粧料を得ることができる。
シリコーンエラストマー粉体は、球状、扁平状、不定形状等種々の形状を取りうる。シリコーンエラストマー粉体は油分散体の形態であってもよい。本発明の化粧料には、粒子形状を有するシリコーンエラストマー粉体であり、電子顕微鏡を用いた観察による一次粒子径及び/又はレーザー回析/散乱法で測定された平均一次粒子径が0.1〜50μmの範囲に入り、且つ、一次粒子の形状が球状のシリコーンエラストマー粉体を好適に配合することができる。シリコーンエラストマー粉体を構成するシリコーンエラストマーは、JIS K 6253「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」のタイプAデュロメータによる硬さが80以下のものが好ましく、65以下のものがより好ましい。
かかるシリコーンエラストマー粉体のうち、特にシリコーンエラストマー球状粉体の具体例は、特許文献20の段落0168に開示されたものと共通であり、同段落0150〜0152にも例示される通り、撥水化等各種表面処理を行ったシリコーンエラストマー粉体でもよい。
本発明の化粧料又は外用剤には、更に、その他の界面活性剤を配合することができる。これらの界面活性剤は、皮膚や髪の洗浄成分或いは油剤の乳化剤として機能する成分であり、化粧料の種類及び機能に応じて所望のものを選択しうる。より具体的には、他の界面活性剤は、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、及び、半極性界面活性剤からなる群より選択することができるが、特に、シリコーン系のノニオン性界面活性剤を併用することが好ましい。
これらの界面活性剤は、特許文献20の段落0162,0163,0195〜0201等に開示されたものと共通である。本発明の製法により得られる高純度有機ケイ素化合物が、分子内に極性基と非極性基とを有する場合、分散剤としての機能を有する。このため、ノニオン性界面活性剤と併用した場合に、ノニオン性界面活性剤の安定性を向上させる助剤として機能して、製剤全体としての安定性を改善できる場合がある。特に、本発明の製法により得られる高純度有機ケイ素化合物ないしは高純度有機ケイ素化合物を含有する溶液は、各種変性シリコーンとの相溶性・親和性が改善されているため、ポリオキシアルキレン変性シリコーン、ポリグリセリル変性シリコーン、グリセリル変性シリコーン、糖変性シリコーン、糖アルコール変性シリコーンと併用することが可能であり、これらのシリコーン系のノニオン性界面活性剤は、アルキル分岐、直鎖シリコーン分岐、シロキサンデンドリマー分岐等が親水基と同時に必要に応じ施されていているものも好適に用いることができる。
本発明の化粧料又は外用剤には、その目的に応じて、1種又は2種以上の多価アルコール及び/又は低級一価アルコールを用いることができる。これらのアルコール類は、特許文献20の段落0159,0160等に開示されたものと共通である。
本発明の化粧料又は外用剤には、その目的に応じて、1種又は2種以上の無機塩類及び/又は有機酸塩を用いることができる。これらの塩類は、出願人らが特許文献20の段落0161等に開示されたものと共通である。
本発明の化粧料又は外用剤には、その目的に応じて、架橋性オルガノポリシロキサン、オルガノポリシロキサンエラストマー球状粉体、シリコーン樹脂、アクリルシリコーンデンドリマーコポリマー、シリコーン生ゴム、ポリアミド変性シリコーン、アルキル変性シリコーンワックス、アルキル変性シリコーンレジンワックスからなる群から選択される少なくとも1種を用いることができる。これらのシリコーン系成分は、特許文献20の段落0162〜0194等に開示されたものと共通である。
本発明の化粧料又は外用剤には、その目的に応じて、1種又は2種以上の水溶性高分子を用いることができる。これらの水溶性高分子は、特許文献20の段落0201等に開示されたものと共通である。
本発明の化粧料又は外用剤には、その目的に応じて、1種又は2種以上の紫外線防御成分を用いることができる。これらの紫外線防御成分は、特許文献20の段落0202〜0204等に開示された有機系及び無機系の紫外線防御成分と共通であるが、特に、好適に使用できる紫外線防御成分は、微粒子酸化チタン、微粒子酸化亜鉛、パラメトキシケイ皮酸2−エチルヘキシル、4−tert−ブチル−4’−メトキシジベンゾイルメタン、ジエチルアミノヒドロキシベンゾイル安息香酸ヘキシル、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及び2,4,6-トリス[4−(2−エチルヘキシルオキシカルボニル)アニリノ]1,3,5−トリアジン」{INCI:オクチルトリアゾン}、2,4−ビス{[4−(2−エチル−ヘキシルオキシ)−2−ヒドロキシ]フェニル}−6−(4−メトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン {INCI:ビス−エチルヘキシルオキシフェノールメトキシフェニルトリアジン、商品名:登録商標チノソルブS}等のトリアジン系紫外線吸収剤からなる群より選ばれる少なくとも1種である。これらの紫外線防御成分は、汎用されており、入手が容易で、かつ紫外線防御効果が高いため好適に使用することができる。特に、無機系と有機系の紫外線防御成分を併用することが好ましく、UV−Aに対応した紫外線防御成分とUV−Bに対応した紫外線防御成分を併用することが更に好ましい。
本発明の化粧料又は外用剤において、前記高純度有機ケイ素化合物と紫外線防御成分を併用することにより、化粧料全体の感触及び保存安定性を改善しつつ、紫外線防御成分を化粧料中に安定に分散させることができるので、化粧料に優れた紫外線防御機能を付与することができる。
本発明の化粧料又は外用剤には、上記の各成分の他に、油溶性ゲル化剤、有機変性粘土鉱物、防菌防腐剤、生理活性成分、美肌用成分、pH調整剤、酸化防止剤、溶媒、キレート剤、保湿成分、香料等の各種成分を、本発明の目的を損なわない範囲で使用することができる。これらの化粧品用任意成分は、特許文献20の段落0207,0208,0220〜0228等に開示されたものと共通である。
また、本発明に係る化粧料又は外用剤が制汗剤である場合、或いは、その目的に応じて、制汗活性成分、デオドラント剤を配合することができる。これらの制汗成分、デオドラント成分は、特許文献20の段落0209〜0219等に開示されたものと共通である。同様に、本発明に係る化粧料又は外用剤が制汗剤組成物である場合、各種制汗剤組成物の調製、用法等については、特許文献20の段落0234〜0275等に開示されたものと共通である。
本発明の高純度有機ケイ素化合物の製造方法は、有機変性剤の種類によらず適用でき、安価かつ簡便であり、収率又は生産性にも優れ、商業的規模での生産にも無理なく対応可能である。また、本発明の製造方法により得られる高純度有機ケイ素化合物は、有機変性剤に由来する不純物が取り除かれており、実質的に単一成分からなるため、製造後の相分離や未反応原料の沈降等が起こらない。特に、本発明の製造方法により得られる高純度有機ケイ素化合物は、使用する温度環境によらず透明性の高い外観が維持されるため、寒冷地において当該化合物を使用したり当該化合物を配合した油剤等の各種工業用材料を使用する場合であっても、主成分と不純物の相溶性不良による性能低下や品質変動等の不都合が起こらず、生産工程を安定化することが可能となる。また逆に、暑い季節や地域で当該化合物を使用したり当該化合物を配合した油剤等の各種工業用材料を使用する場合においても、主成分と不純物の相溶性不良による性能低下や品質変動等の不都合が起こらず、更に酸化等による劣化の影響も受けにくいため、生産工程を安定化できるのみならず最終品の品質水準を向上させることが可能となる。したがって、本発明は、従来法では高純度化の困難な有機変性シリコーン及び有機変性シランが有してきた根本的問題を解決したものである。
具体的には、本発明により得られる高純度有機ケイ素化合物は、外用剤、医薬品又は化粧料用の原料として好適に使用できるほか、例えば、繊維処理剤、耐熱/耐侯/電気特性に優れたワニスや塗料添加剤、コーティング剤、プライマー、粘着剤、各種のウレタンや発泡材用のポリオール主剤や整泡剤や改質剤、離型剤や剥離剤、消泡剤、グリースやオイルコンパウンド、絶縁/艶出し/撥水/熱媒・冷媒/潤滑用等のオイル、ゴムや樹脂用の改質剤や添加剤や表面処理剤、シリコーン変性有機樹脂用原料、シランカップリング剤用の配合物や改質剤や前駆体、建築/ライニング用のコーティング材やシーリング材、光ファイバー/電線用の保護剤や潤滑剤やバッファー剤、電子・電気用部品等の一般工業用材料の原料としても好適に使用できる。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の製造例、比較例においては、「ポリエーテル変性シリコーンNo.Xの製造」等と便宜的に記述しているが、得られた生成物は、主成分の他に少量の未反応原料等をも含有する混合物の形態となっている。
下記組成式において、Meはメチル(−CH)基を表し、MeSiO基(又は、MeSi基)を「M」、MeSiO基を「D」、MeHSiO基を「D」と表記し、M及びD中のメチル基をいずれかの置換基によって変性した単位を「M」及び「D」と表記する。また、製造例中、IPAはイソプロピルアルコールを示す。
[製造例1]
<ポリエーテル変性シリコーンNo.1の製造>
ステップ1:反応器に平均組成式 MD37 13M で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサンを15.801kg、平均組成式CH=CH−Si(OSiMeで表されるビニルトリストリメチルシロキシシランを1.434kg、白金−1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体のIPA溶液(Pt濃度0.45重量%)を33.1g仕込み、窒素流通下で攪拌しながら加温を開始した。50〜75℃で2.5時間反応を行った後、反応液を採取し、アルカリ分解ガス発生法(残存したSi−H基をKOHのエタノール/水溶液によって分解し、発生した水素ガスの体積から反応率を計算する)により確認したところ、反応は予定通りであった。
ステップ2:反応液を48℃として、ドデセン(αオレフィン純度=95.4%)1.42kg(1回目)を添加したところ、65℃まで昇温が認められた。反応液の温度が52℃まで下がったところで、ドデセン(αオレフィン純度=95.4%)1.46kg(2回目)を添加したところ、67℃まで昇温が認められた。反応液の温度が53℃まで下がったところで、ドデセン(αオレフィン純度=95.4%)1.84kg(3回目)を添加したところ、71℃まで昇温が認められた。反応液の温度が55℃まで下がったところで、ドデセン(αオレフィン純度=95.4%)1.83kg(4回目)を添加したところ、75℃まで昇温が認められた。なお、ステップ2における反応時間は合計で2.5時間であった。反応液を採取し、ステップ1と同様の方法で確認したところ、反応は予定通りであった。
ステップ3:反応液にポリオキシエチレン(9.5)モノアリルエーテルを4.77kg、天然ビタミンEを3.0g、IPAを2.8kg添加し、上記と同じ白金触媒溶液を33.3g追加投入した。60〜70℃で1.5時間反応を行ないステップ1と同様の方法で確認したところ、反応率はほぼ終了していた。なお、ここでのポリオキシエチレン(9.5)モノアリルエーテルの仕込み量は、メチルハイドロジェンポリシロキサンのSi−H基(D 個分)に対して1.16モル倍過剰であった。したがって、反応液中には余剰分の未反応ポリエーテルが残存している。
ステップ4:反応液にドデセン(αオレフィン純度=95.4%)の1.45kg(5回目)を添加し、50〜70℃で3時間反応を行ないステップ1と同様の方法で確認したところ、反応は完結していた。
ステップ5:反応液を減圧下で加熱して窒素ガスによるバブリング下135〜145℃、25〜55mmHgの条件で5時間保持し、ドデセン等の低沸分を溜去した。その後、75℃以下まで冷却してから復圧したところ、反応器の内容物は淡褐色でやや半透明感のある均一液体であった。
ステップ6:反応器の内容物に対し、硫酸水素ナトリウム一水和物4.5gをイオン交換水450gに溶かした水溶液を仕込み、窒素流通下で攪拌しながら60〜70℃で1時間の酸処理を行った。その後、60℃で減圧し、水その他の低沸分の溜出が止まったところで復圧した(酸処理1回目)。次いで、水450gを添加して10分間の処理を行った後、同様に減圧して水その他の低沸分の溜出が止まったところで復圧した(酸処理2回目)。再度水450gを添加して1.3時間の処理を行った後、同様に減圧して60〜75℃で12時間加熱減圧状態を保持し、系内の水滴が消失した後に復圧した(酸処理3回目)。これにより、平均組成式MD37R*11 10R*31 R*21 M で表されるポリエーテル変性シリコーンを含む組成物28.2kgを、灰褐色不透明濁液体として得た。(収率=100×28.2/30.0=94.0%)
ここで、R*11及びR*21及びR*31は下記のとおりである。
*11= −C1225
*21= −CO(CHCHO)9.5−H
*31= −CSi(OSiMe
なお、酸処理によって内容物外観の濁りが大きく増大したが、これは未反応の不飽和ポリエーテル(モノオール)が加水分解を受けて対応するポリエチレングリコール(ジオール)に変化したことにより、極性がより大きくなり、主成分である変性シリコーンとの相溶性が低下した結果によるものと考えられる。
[比較例1]
<ポリエーテル変性シリコーンNo.1を含む比較用組成物RE−1の調製>
製造例1で得られた灰褐色不透明濁液体20kgに対して、濾過助剤としてハイフロースーパーセル(セライト社、融剤焼成品珪藻土)100gとフィルターセル(セライト社、天然珪藻土)50gを使用し、濾紙としてADVANTEC No.424(直径28cm、東洋濾紙社)を使用して、加圧濾過器によってN圧150kPaにて室温で濾過を行った。濾過開始直後は透明感のある濾液が出ていたが、2kg程度出たところで、1時間も経たないうちに濁液が漏れ出てきた。結果的に、10時間かけ灰褐色不透明濁液体19.5kgを得た。(収率=19.5/20=97.5%)このものは、製造例1で得られた組成物と比較し、外観上の透明性は全く改善されていなかった。すなわち、比較例1の手法によっては、製造例1で得られた反応混合物全量の約10%相当しか透明化ができなかった。ここで、処理液総量/濾過面積=20,000g/615cm=32.5であり、総濾過時間=10hr、透明濾液/濾過面積=2,000g/615cm=3.25であった。
[比較例2]
<ポリエーテル変性シリコーンNo.1を含む比較用組成物RE−2の調製>
次に、比較例1で得られた灰褐色不透明濁液体2.1kgを取り出し、ゼータプラスフィルター30C(直径90mm、スリーエム社、ゼータ電位式吸着ろ過フィルター)により、専用濾過器を用いてN圧150kPaにて加圧濾過を行った。この時、室温では濾過が非常に遅かったため、40〜50℃に保温して実施した。最初の濾液700g程度はほぼ透明な外観に改善されていたが、これだけ得るのに5時間を要した。その後は濁りが漏れ出てきたため、最終的に得られた濾液の全量を均質になるよう混合した結果、灰淡褐色不透明均一液体2.0Kgが得られた。(収率=2.0/2.1=95.2%)このものは、製造例1で得られた組成物(比較例1)と比較して、外観上の透明性の改善は僅かであった。すなわち、比較例2の手法によっては、製造例1で得られた反応混合物全量の約33%相当しか透明化ができなかった。ここで、処理液総量/濾過面積=2,100g/63.6cm=33.0であり、総濾過時間=15hr、透明濾液/濾過面積=700g/63.6cm=11.0であった。
[実施例1]
<高純度ポリエーテル変性シリコーンNo.1の調製>
比較例1で得られた灰褐色不透明濁液体2.9kgと、PEG#20000(分子量2万のポリエチレンオキサイド、融点約65℃)フレーク品(有機ワックス)の22.7gをフラスコに仕込み、窒素流通下で攪拌しながら加温を開始した。90℃で40分間激しく混合撹拌を行ったところ、外観は白濁した均一分散液であった。その後、撹拌下に40℃以下となるまで放冷(2.5時間)して処理を終了した。フラスコ内容物の外観は、前記と同様であった。次いで、フラスコ内容物に対して、濾過助剤としてハイフロースーパーセル(セライト社、融剤焼成品珪藻土)10gを使用し、濾紙としてADVANTEC No.424(直径110mm、東洋濾紙社)を使用して、加圧濾過器によってN圧150kPaにて室温で濾過を行った。その結果、驚いたことに最初から最後まで完全に透明均一な微黄色の濾液が得られ、その総量は2.83kgであった。(収率=2.83/2.9=97.6%)すなわち、実施例1に示す本発明の手法によって、比較例1で得られた反応混合物全量の透明化が達成できた。ここで、処理液総量/濾過面積=2,900g/95.0cm=30.5であり、総濾過時間=14hr、透明濾液/濾過面積=2,830g/95.0cm=30.8であった。
[実施例2]
<高純度ポリエーテル変性シリコーンNo.1の調製(その2)>
比較例1で得られた灰褐色不透明濁り液体829gと、PEG#20000(分子量2万のポリエチレンオキサイド、融点約65℃)フレーク品(有機ワックス)の24.9gと、希釈剤としてのイソオクタン80gを1Lフラスコに仕込み、窒素流通下で攪拌しながら加温を開始した。70〜95℃で50分間激しく混合撹拌を行ったところ、外観は白濁した均一分散液であった。その後、撹拌下に40℃以下となるまで放冷(2時間)して処理を終了した。フラスコ内容物の外観は、前記と類似していたが、白味が増してフラスコ底部には白色沈殿物も認められた。次いで、フラスコ内容物に対して、濾過助剤としてハイフロースーパーセル(セライト社、融剤焼成品珪藻土)10gを使用し、濾紙としてADVANTEC No.424(直径110mm、東洋濾紙社)を使用して、加圧濾過器によってN圧150kPaにて室温で濾過を行った。その結果、驚いたことに最初から最後まで完全に透明均一な濾液が得られ、その総量は796gであった。(濾過時間=2.5hr)このうち、744gを取って清浄な1Lフラスコに仕込み、減圧下で加熱して窒素ガスによるバブリング下105〜115℃、10mmHg以下の条件で1時間15分保持し、低沸分を溜去した。その後、復圧したところ、完全に透明均一な微黄色液体683gが得られていることが分かった。すなわち、実施例2に示す本発明の手法によっても、比較例1で得られた反応混合物全量の透明化が達成できた。
[比較例3]
<ポリエーテル変性シリコーンNo.2を含む比較用組成物RE−3の調製>
ステップ1:反応器に平均組成式 MD45 M で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサンを751.1g、ポリオキシエチレン(9.5)モノアリルエーテルを249g、トルエン300g、酢酸ナトリウムの5重量%メタノール溶液を2.0g仕込み、窒素流通下で攪拌しながら加温を開始した。液温が70℃に達したところで、塩化白金酸のIPA溶液(白金濃度が3.7重量%)を0.20ml添加した。発熱により85℃まで昇温が起こり、30分後に反応液の外観はほぼ透明に変化していた。反応液を採取し、アルカリ分解ガス発生法により確認したところ、反応は完結していた。なお、ここでのポリオキシエチレン(9.5)モノアリルエーテルの仕込み量は、反応させたいSi−H基(D 個分)に対して1.26モル倍過剰であった。したがって、余剰分の未反応ポリエーテルが反応液中に残存している。
ステップ2:重曹3.0gを添加し、75〜80℃で1時間混合撹拌を行って中和した後、反応混合物を減圧下で加熱して窒素ガスによるバブリング下120〜125℃、10mmHg以下の条件で1.5時間保持し、トルエン等の低沸分を溜去した。その後、70℃以下まで冷却してから復圧し、濾過助剤としてハイフロースーパーセル(セライト社、融剤焼成品珪藻土)10gを使用し、濾紙としてADVANTEC No.424(直径110mm、東洋濾紙社)を使用して、加圧濾過器によってN圧150kPaにて室温で濾過を行った結果、微黄色透明均一液体920gを得た。
ステップ3:次に、この濾液600gを1Lオートクレーブに移し、スポンジニッケル触媒30g、水15g、及びIPA15gを添加後、水素ガスを導入して、温度140℃ 、圧力80kg/cmで6時間、水素添加反応を行った後、得られた反応性生物を60℃まで冷却し、常圧に戻して、活性炭6gを混合してスポンジニッケル触媒を精密ろ過により除去し、無色透明な濾液530gを得た。
ステップ4:この濾液を清浄な1Lフラスコに仕込み、減圧下で加熱して窒素ガスによるバブリング下70〜75℃、10mmHg以下の条件で3時間保持して低沸分を留去することにより、平均組成式MD45R*21 M で表されるポリエーテル変性シリコーンを含む組成物500gを、無色透明均一液体として得た。
ここで、R*21は下記のとおりである。
*21= −CO(CHCHO)9.5−H
なお、比較例3では酸処理を行なっていないこと、並びに、共重合体であるポリエーテル変性シリコーン中に占めるポリエーテル部分の重量%が製造例1よりも大きく、そのため変性シリコーンの極性が製造例1よりも大きいことから、未反応ポリエーテル(モノオール)と変性シリコーンの相溶性が良好であり、そのため、比較例3では透明な外観の組成物が得られたものと考えられる。
上記の方法で調製された、本発明に係る高純度有機ケイ素化合物である「高純度ポリエーテル変性シリコーンNo.1、高純度ポリエーテル変性シリコーンNo.1(その2)」、比較例に係る「ポリエーテル変性シリコーンNo.1を含む比較用組成物RE−1〜RE−2、ポリエーテル変性シリコーンNo.2を含む比較用組成物RE−3」の内容を、以下の表1に示す。
Figure 0006538351
注*1)「処理液総量/濾過面積」の数値が他の実験と異なるため、省略した。
注*2)主成分であるポリエーテル変性シリコーンの化学構造を平均組成式により示す。
表中、官能基の構造及びその分類は、以下の通りである。
<シロキサンデンドロン構造を有する基:R*3
*31= ―CSi(OSiMe
<オキシエチレン基:R*2
*21= −CO(CHCHO)9.5−H
<その他の有機基:R*1
*11= −C1225
[カルボニル総量の測定]
以下の手順にしたがって、実施例1、2及び比較例2、3で得られたポリエーテル変性シリコーン(試料)のカルボニル総量を「カルボニル価(COV)」として測定することにより、当該組成物の臭気原因となるカルボニル類を定量的に評価した。
〔調製例1A〕
試薬特級n−ブタノール(A)を100mL褐色ガラス瓶に秤取し、更に試薬特級トリクロロ酢酸4.3gを添加し、当該瓶に蓋をした後、振り混ぜて均一化することにより、トリクロロ酢酸のアルコール溶液〔酸濃度として4.3%(wt/vol)〕を調製した。以下、この溶液を「トリクロロ酢酸溶液(1A)」とする。なお、この調製操作は、吸光度の測定前3時間以内に行った。
〔調製例2A〕
試薬特級n−ブタノール(A)を100mL褐色ガラス瓶に秤取し、更に2,4−ジニトロフェニルヒドラジン(等量の水を含有する試薬特級品、以下、「2, 4−DNPH」と略す)50mgを添加し、当該瓶に蓋をした後、超音波洗浄機に10分間かけることにより、アルコール(A)によって2, 4−DNPHを完全に溶解させて、0.025%(wt/vol)の2, 4−DNPHのアルコール溶液を調製した。以下、この溶液を「2, 4−DNPH溶液(2A)」とする。なお、この調製操作は、吸光度の測定前3時間以内に行った。
〔調製例3B〕
試薬特級エタノール(B)を100mL褐色ガラス瓶に秤取し、更に、水酸化カリウム(ペレット状試薬特級品)4.0gを直接添加し、当該瓶に蓋をし、時々振り混ぜながら超音波洗浄機に20分間かけることにより、アルコール(B)によって水酸化カリウムを完全に溶解させて、4.0%(wt/vol)の水酸化カリウムのアルコール溶液を調製した。以下、この溶液を「水酸化カリウム溶液(3B)」とする。なお、この調製操作は、吸光度の測定前3時間以内に行った。
〔カルボニル価の測定〕
試料 2.00gと、試薬特級n−ブタノール(A)23.00gとを50mLの蓋付スクリュー管に仕込み、これらを混合して、試料濃度=8質量%の試料溶液(Sa)25.00gを調製した。
得られた試料溶液(Sa)1.250gと、試薬特級n−ブタノール(A)3.750gとを50mLのメスフラスコに仕込み、両者を混合して、試料濃度=2質量%の試料溶液(Sb)5.000gを調製した。
試料溶液(Sb)5.000gが収容されている当該メスフラスコに、調製例1Aで得られたトリクロロ酢酸溶液(1A)3mLと、調製例2Aで得られた2, 4−DNPH溶液(2A)5mLとをホールピペットにより添加した。更に、精製水1.050gを添加して混合した。これは、試料中に存在し得るアセタール等カルボニル化合物の前駆体をも加水分解させて、カルボニルとして検出するためである。
次いで、当該メスフラスコに栓をし、そのまわりにテフロン(登録商標)シールを巻いて気密性を確保した後、当該メスフラスコを60℃の恒温糟に入れて30分間加熱することにより、試料中に含まれるカルボニル類と、2, 4−DNPHとを反応させた。次いで、当該メスフラスコを恒温糟から取り出し、室温で30分間放置した。
次いで、当該メスフラスコの栓を開けて、調製例3Bで得られた水酸化カリウム溶液(3B)10mLをホールピペットにより添加し、当該メスフラスコを振って混合した。水酸化カリウム溶液(3B)10mLを添加してから8分経過後、希釈溶媒として試薬特級n−ブタノール(A)を添加し、この系を振り混ぜて総量が50mLの反応溶液(塩基性の反応溶液)を調製した。次いで、水酸化カリウム溶液(3B)10mLを添加してから15分経過後、上記の反応溶液を吸収セル(液層の長さ=1cm)に入れ、吸光光度計により、430nmの吸光度(A1 )を測定した。
一方、空試験として、前記試料溶液(Sb)に代えて、試薬特級n−ブタノール(A)5.000gを使用し、上記と同様の操作〔トリクロロ酢酸溶液(1A)の添加、2, 4−DNPH溶液(2A)の添加、得られた混合溶液の加熱及び冷却、水酸化カリウム溶液(3B)の添加、試薬特級n−ブタノール(A)からなる希釈溶媒の添加〕を行って得られた溶液を吸収セル(液層の長さ=1cm)に入れ、上記と同様にして430nmの吸光度(A2 )を測定した。
以上のようにして得られた吸光度(A1 )及び吸光度(A2 )を、数式:CV=(A1 −A2 )/0.1に代入することによりカルボニル価(COV)を求めた。
実施例1、2及び比較例2、3において得られたポリエーテル変性シリコーンのカルボニル総量(COV)の評価結果を下記表2に示す。本発明に係る実施例1、2の高純度ポリエーテル変性シリコーンは、COVがほぼ完全にゼロというレベルを達成し、一般的に優良とされる水素添加法の技術水準を明確に上回った。比較例2、3はCOV=約0.3であるが、これはプロパナール量に換算すると約80ppmに相当する。したがって、比較例2、3のポリエーテル変性シリコーン組成物が、水を含有する化粧料又は外用剤に配合された場合、経時で最終的には80ppm相当のプロパナール由来の低分子量臭気物質を発生しうる。80ppmというレベルは、人間の嗅覚により検知する上では充分な高濃度である。一方、実施例1、2は、この水準から臭気原因物質の総量を2桁分も押し下げ、実質上ゼロ(<0.8ppm)領域に到達させた。このように、実施例と比較例とでは、主成分の純度の差はもちろんのこと、臭気レベルの到達水準においては100倍もの差があり、これらの差は、本発明の卓越性を実証するものである。
Figure 0006538351
表中、官能基の構造及びその分類は、以下の通りである。
<シロキサンデンドロン構造を有する基:R*31
*31= ―CSi(OSiMe
<オキシエチレン基:R*2
*21= −CO(CHCHO)9.5−H
<その他の有機基:R*1
*11= −C1225
[臭気加速試験]
ポリエーテル変性シリコーンは、水と特定の多価アルコールが含まれる配合処方中で特有の経時着臭を発生し易いことが知られている。そこで、表3に示す組成を有するサンプルを作製し、70℃で1週間という加速条件下で保管した。その後、サンプルを室温に戻して開封し、発生した臭気の強さ・量を嗅覚により官能評価した。
Figure 0006538351
[加速試験用サンプルの調製]
1.50mlのスクリュー管に表3に示す原料(No.1〜No.3)を仕込み、栓をしてよく振り混ぜた。実施例、比較例で得られたポリエーテル変性シリコーンごとに、サンプルを作成した。(合計4点)
2.別の50mlのスクリュー管にNo.2, No.3の原料のみを仕込み、栓をして良く振り混ぜることによってブランクのサンプルを調製した。(合計1点)
3.上記のサンプルを70℃の恒温槽中に1週間静置した。
[臭気テスト]
上記のとおり70℃恒温槽中に静置したサンプルを、1日後及び7日後に取り出して室温に戻し、開封したときの特異臭の程度を、嗅覚により以下の基準にしたがって評価した。
臭気テストの評価基準:
◎ : 特異臭は全く感じられない
○ : ごく微かに特異臭が感じられる
△ : 少し特異臭が認められる
× : 溶剤臭が明確に認められ、不快である
××: 強い溶剤臭が認められ、極めて不快である
[臭気テスト結果]
配合処方での臭気加速試験の結果を、ポリエーテル変性シリコーンのCOVと併せて、下記表4に示す。実施例1、2の本発明に係る高純度ポリエーテル変性シリコーンは、配合処方での加速試験条件下においてシリコーンなしのブランク及び水素添加品(比較例3)と同レベルの無臭性を示した。一方で、NaHSO/水による酸処理のみを行って調製した比較例2を使用したサンプルは、水素添加品である比較例3を用いたサンプルと比べ、COV値は同程度であるにもかかわらず、加速試験の初期段階で強い臭気発生を起こすことが確認された。これらの現象は、次のように理解される。酸処理のみでは、ポリエーテル変性シリコーン組成物中に含まれる余剰の不飽和ポリエーテルやこれに由来するアセタール化合物を、完全には分解できていない。その証拠が、COV=0.29(プロパナール換算で約80ppm)という数値である。それに加え、比較例2の試料には微量の酸が移行して溶存していると考えられ、これによって配合処方は酸性となり、希釈され高温に置かれたことからも加水分解にとり有利な条件が整った。したがって、僅か1日で加水分解が完結し、一気にプロパナール由来の低分子量臭気成分が発生した。臭気の確認のためスクリュー管を1度開封したことにより、大部分の臭気成分は大気中に揮散して消失した。更にエージングを継続しても、もはや加水分解されるべき臭い前駆体が無いため、7日後の確認では、1日目の残り臭のみが検知されたと考えられる。一方、水素添加品である比較例3の試料は、水素添加用のスポンジニッケル触媒の表面が活性化のためにアルカリ水で処理されていることから、金属触媒自体は完全に除去されていても微量のアルカリ分を含有している。したがって、配合処方もアルカリ性となり、アセタール化合物の加水分解は起こらない条件となった。一般的に、水素添加法により不飽和基は完全に消失するが、アセタール化合物はほとんど分解できず、ポリエーテル変性シリコーン組成物中に残存する。その証拠が、COV=0.34(プロパナール換算で約80ppm)という数値であり、特に配合処方が酸性であるような場合には、経時で最終的には80ppm相当の、プロパナール由来の低分子量臭気物質を発生しうる。これらに対して、実施例1、2の本発明に係る高純度ポリエーテル変性シリコーンは、COV値の点からも臭気加速試験の点からも、優れた特性を発揮していることが分かる。
Figure 0006538351
表中、官能基の構造及びその分類は、以下の通りである。
<シロキサンデンドロン構造を有する基:R*31
*31= ―CSi(OSiMe
<オキシエチレン基:R*2
*21= −CO(CHCHO)9.5−H
<その他の有機基:R*1
*11= −C1225
以上の結果より、実施例の試料は比較例の試料よりも、高純度及び無臭性の点で遥かに優れていることが分かる。
以下、本発明に係る化粧料及び外用剤についてその処方例を示して説明するが、本発明に係る化粧料及び外用剤はこれらの処方例に記載の種類、組成に限定されるものではない。
本発明により得られる高純度の有機ケイ素化合物は、例えば、様々な外用剤、化粧料に用いることができる。その具体的な処方例としては、例えば、特許文献20(国際公開特許 WO2011/049248号公報)に記載された各種化粧料・外用剤の処方例1〜43中のシリコーン化合物No.1〜No.16に相当する成分及び/又は各種ポリエーテル変性シリコーンを、本発明に係る高純度の有機ケイ素化合物(高純度ポリエーテル変性シリコーンNo.1等)又はその溶液で置き換えたものが挙げられる。
また、特許文献21(国際公開特許 WO2011/049247号公報)に開示された各種化粧料・外用剤の処方例1〜24中のシリコーン化合物No.1〜No.14に相当する成分及び/又は各種ポリエーテル変性シリコーンを、本発明に係る高純度の有機ケイ素化合物(高純度ポリエーテル変性シリコーンNo.1等)又はその溶液で置き換えたものが挙げられる。
また、特許文献22(国際公開特許 WO2011/049246号公報)に開示された各種化粧料・外用剤の処方例1〜10中に含まれるAB型オルガノポリシロキサン共重合体P1〜P6に相当する成分(合成例1〜12)及び/又は各種(ポリ)オキシエチレン変性シリコーンを、本発明に係る高純度の有機ケイ素化合物(高純度ポリエーテル変性シリコーンNo.1等)又はその溶液で置き換えたものが挙げられる。
また、特許文献23(特開2012−046507号公報)に開示された各種化粧料・外用剤の処方例1〜14に含まれるシリコーン化合物No.1〜No.8に相当する成分及び/又は各種ポリエーテル変性シリコーンを、本発明に係る高純度の有機ケイ素化合物(高純度ポリエーテル変性シリコーンNo.1)又はその溶液で置き換えたものが挙げられる。
本発明の高純度の有機ケイ素化合物は、当該有機ケイ素化合物とは極性の大きく異なる有機変性剤が取り除かれているため、化粧料・外用剤の処方を設計するにあたり各種原料配合時の相溶性不良の問題が起き難く、処方設計の幅が広がるという利点がある。同時に、最終製品の安定性に関する懸念やリスクも減らすことが出来る。高純度であるため、不純物含有量の多い一般的な有機ケイ素化合物と比較して、感触改良効果、保湿効果、経時着臭等の劣化現象の少なさ、界面活性効果、乳化性能、粉体分散安定能、粉体表面処理効果、或いはこれら効果の持続性等の点で有利である。特に、粉体を含む処方や水の配合量の少ない処方においては、本発明により得られる高純度有機ケイ素化合物の特性により、薬効成分や粉体を化粧料・外用剤中に従来よりも安定に微分散させることが可能となる結果、塗りむらがなくなり、化粧持ちや発色性の向上、スキンケアやUVフィルター効果の向上等、その処方本来の効果が増進されるという大きな利点が生まれる。また、粉体を含まない処方においては、本発明により得られる高純度有機ケイ素化合物の特性により、透明性に優れ、低粘度であっても安定な製品を容易に得ることが出来る。

Claims (10)

  1. 液状の高純度有機ケイ素化合物の製造方法であって、
    (ポリ)オキシエチレン部位を含有する有機変性基を有する有機変性シリコーン及び(ポリ)オキシエチレン部位を含有する有機変性基を有する有機変性シランからなる群から選択される(ポリ)オキシエチレン部位を含有する有機変性剤により変性された有機ケイ素化合物並びに前記有機変性剤由来の不純物を含有する混合物に、該不純物と親和性を有し、且つ、前記有機ケイ素化合物よりも高融点である(ポリ)オキシエチレン部位を含有する有機ワックスを添加し、加熱溶融混合して、溶融した該有機ワックス内に該不純物を取り込む工程、
    前記有機ワックスを冷却して有機ワックスの固化物を得る工程
    前記有機ケイ素化合物及び前記有機ワックスの固化物を固液分離する工程
    を含む製造方法。
  2. 前記有機ケイ素化合物が少なくとも100℃で液体である、請求項1記載の製造方法。
  3. 前記有機ワックスが、45℃〜150℃の融点を有する、請求項1又は2に記載の製造方法。
  4. 前記有機ワックスが、900以上の平均分子量を有する、請求項1乃至3のいずれかに記載の製造方法。
  5. 前記有機ケイ素化合物のケイ素原子が、Si−C結合又はSi−O−C結合を介して有機変性基と結合している、請求項1乃至4のいずれかに記載の製造方法。
  6. 前記有機ケイ素化合物が、
    (A)オルガノハイドロジェンポリシロキサン、
    (B)1分子中に1以上の反応性不飽和基を有する(ポリ)オキシエチレン基含有有機化合物、並びに
    (C)(C1)1分子中に平均で1より大きい数の反応性不飽和基を有する有機化合物、及び、(C2)1分子中に1以上の反応性不飽和基及び1以上のエポキシ基を有する有機化合物からなる群から選択される1種類以上の有機化合物を反応させることにより得られる{但し、前記(C)成分が(ポリ)オキシエチレン基を含有する場合には前記(B)成分の使用は任意である}、ケイ素原子に結合した(ポリ)オキシエチレン基含有有機基を有し、且つ、架橋部にSi−C結合を含む架橋構造を有する有機変性シリコーンである、請求項1乃至5のいずれかに記載の製造方法。
  7. 前記有機ケイ素化合物が、
    (D)分子鎖の両末端に反応性官能基を有するオルガノポリシロキサン、及び
    (E)分子中に前記(D)オルガノポリシロキサンの分子鎖両末端に位置する反応性官能基と反応し得る2つの反応性官能基を有する有機化合物
    を少なくとも反応させて得られる直鎖状の(ポリ)オキシエチレン部位含有交互共重合体の形式の有機変性シリコーンである、請求項1乃至5のいずれかに記載の製造方法。
  8. 前記有機ケイ素化合物が、架橋部にSi−O−C連鎖を含む架橋構造を有し、架橋部を構成する(ポリ)オキシエチレン基含有有機ブロックは、該有機ブロックにつき少なくとも2の炭素原子結合価を有して前記連鎖によりシロキサンブロックに結合しており、該シロキサンブロックは1〜3の一価有機基がケイ素原子に結合したシロキサン単位からなり、該シロキサンブロックにつき少なくとも2のケイ素原子結合価を有して前記連鎖に結合している、請求項1乃至5のいずれかに記載の製造方法。
  9. 前記混合物が前記有機ケイ素化合物の溶媒を更に含む、請求項1乃至のいずれかに記載の製造方法。
  10. 前記有機ケイ素化合物及び前記不純物を含有する混合物が、酸性水溶液によって処理されており、該酸性水溶液の処理によって発生した臭気物質及び水が加熱又は減圧することにより取り除かれている、請求項1乃至のいずれかに記載の製造方法。
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