JPH04103632A - オルガノポリシロキサンマイクロエマルジョンの製造方法 - Google Patents

オルガノポリシロキサンマイクロエマルジョンの製造方法

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JPH04103632A
JPH04103632A JP22209290A JP22209290A JPH04103632A JP H04103632 A JPH04103632 A JP H04103632A JP 22209290 A JP22209290 A JP 22209290A JP 22209290 A JP22209290 A JP 22209290A JP H04103632 A JPH04103632 A JP H04103632A
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寺江 信幸
Morizo Nakazato
中里 森三
Yasuaki Hara
原 保昭
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、簡単な操作で平均粒子径が0.15ミクロン
以下のオルガノポリシロキサンマイクロエマルジョンを
製造することができるオルガノポリシロキサンマイクロ
エマルジョンの製造方法に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来、
オルガノポリシロキサンの水性エマルジョンの製造法と
しては、機械乳化法と乳化重合法が知られている。
ここで、機械乳化法は、所望の粒径のエマルジョンを得
るためにオルガノポリシロキサン、界面活性剤及び水の
混合物に機械的エネルギーを付与してこれらを均一に乳
化分散する工程から成り立っている。しかし、この機械
乳化法では、ジメチルポリシロキサンを主体とするオル
ガノポリシロキサンオイルのエマルジョン化を計る場合
、該オイルは表面張力が低く疎水性が強いため、乳化分
散が難しく、安定なエマルジョンを得るためにはある限
定された乳化剤を用いてWloからO/Wへの転相時に
コロイドミル、ホモミキサー、ホモジナイザー、コンビ
ミックス、サンドグラインダー等のせん新作用を有する
分散装置により物理的作業を行うことが必要である0例
えば米国特許第2755194号に記載の方法では、界
面活性剤と25℃で350c sの粘度を有するジメチ
ルポリシロキサンとを混合し、その混合物に少量の水を
添加してコロイドミル内で乳化分散させた後、更に連続
的に水を添加して所望のエマルジョンを得ている。この
ため、機械乳化法では使用する装置の構造上可能な物理
的エネルギーの及び得る範囲のオルガノポリシロキサン
しか使用できず、せいぜい500.oooセンチストー
クス(cs)程度までの粘度のオルガノポリシロキサン
しか乳化できなかった(特開昭63−125530号、
同56−109227号公報参照)。更に、このような
機械乳化法においては、分散装置の構造上、得られるエ
マルジョン粒子の大きさも自ずから限定され、せいぜい
平均粒子径0.3ミクロンまでで、0.3ミクロン以下
のマイクロエマルジョンを製造することは困難であった
なお、米国特許第3975294号、同第405233
1号には機械乳化法による平均粒子径が小さく透明なエ
マルジョンの製造法が提案されている。しかし、この方
法ではある特殊な界面活性剤を用いているが、被乳化物
ジオルガノポリシロキサンに対して界面活性剤の使用量
が多く、その実施例によれば例えば界面活性剤16部に
対してジオルガノポリシロキサンが2部という量であり
、それ故、生成するエマルジョン中のシロキサン濃度は
4%以下の低濃度となり、かつ、使用するオルガノポリ
シロキサンも当然低分子量のものに限定されてしまうと
いう不利があった。
更に、機械乳化法では1機械乳化が困難な高粘度の流体
及び樹脂については、これをベンゼン。
トルエン、キシレン等の有機溶媒に溶解させて乳化分散
させる方法も知られている(特公昭63−45748号
公報、特開昭60−1258号、同60−1259号公
報)。しかし、この方法は有機溶媒を使用するため溶剤
臭や可燃物による危険性の問題があり、しかも、もとも
とエマルジョン化はこれら有機溶媒の使用を回避するこ
とを目的としているもので5上記方法はこの点からも望
ましい方法ではなかった。
一方、乳化重合法は、シロキサンモノマーとしての低分
子量シロキサン又は反応性シロキサンオリゴマーと界面
活性剤と水溶性重合触媒及び水の混合物を乳化分散させ
、反応が終了するまで撹拌混合して目的の重合体エマル
ジョンを得る方法で、低分子量オイルから高分子量の生
ゴム領域までの広い粘度範囲のオルガノポリシロキサン
のエマルジョンを製造することができる。この乳化重合
法としては、例えば低分子量シロキサンを乳化分散した
後、強酸又は強アルカリ触媒を添加して乳化重合させる
方法(特公昭34−2041号公報)、低分子量シロキ
サンを触媒活性のある界面活性剤を用いて同時に乳化分
散・重合させる方法(特公昭43−18800号公報)
等が提案されている。
また、特公昭54−19440号公報には、塩型の7ニ
オン性界面活性剤の水溶液中にRn5iO,。
単位を有するオルガノシロキサン類を乳化し、次いでこ
のエマルジョンを酢酸カチオン交換樹脂と接触させて酸
型に変換し、エマルジョンを4より低いpH値を有する
酸媒質にすることによってオルガノシロキサン類の重合
を開始させ、所望の粘度の増加が得られるまで重合又は
共重合する方法が提案されている。
更に、特公昭41−13995号、同44−20116
号公報には、Rn S i 04−n単位を有するオル
ガノシーツ− ロキサン類と一般式 %式%) で示されるジルカルパン類とを脂肪族置換されたベンゼ
ンスルホン酸及びナルタレンスルホン酸、脂肪族スルホ
ン酸並びにシリルアルキルスルホン酸から選ばれる表面
活性スルホン酸触媒の存在下、水性媒体中で乳化分散状
態において重合させる方法が提案されており、具体的に
これら混合物を高圧(4000p−s、i、)でホモジ
ナイザーに通して均質化した後、70℃に昇温しで重合
させる方法が記載されている。
しかしながら、これらの乳化重合法でも、白色乳濁液の
不透明な外観を有し、平均粒子径が0.3ミクロン以上
の比較的大きなエマルジョンは得られるものの、より平
均粒子径の小さなマイクロエマルジョンを得ることは困
難であった。
ところで、透明又は半透明な外観を有するマイクロエマ
ルジョンは、一般の白色乳濁液のエマルジョンに比べて
平均粒子径が小さいため光の透過率が高く、それ故、利
用価値の高いものであるが。
このような特性を有するためにはマイクロエマルジョン
の中でも平均粒子径が0.15ミクロン以下のものが望
ましいとされている。
そこで、平均粒径の小さいシリコーンのマイクロエマル
ジョンの!2造法として、特開昭62−141029号
公報には水と有効量の重合触媒とからなる重合触媒媒質
にシクロポリジオルガノシロキサンと界面活性剤と水と
からなる標準エマルジョン(前睡工÷ルジョン)を混合
しながら連続的に添加して平均粒子径0.15ミクロン
以下の透明なオルガノポリシロキサンマイクロエマルジ
ョンを製造する方法が提案されている。しかし、この方
法では、前駆エマルジョンの添加速度と触媒溶液の温度
とをコントロールすることにより所期の目的が達成され
るものであり、それ故、前駆エマルジョンを予め製造し
なければならないため、製造工程が二段階となって面倒
であるという欠点と、前駆エマルジョンのシリコーン濃
度に限界があるため、これを添加希釈することで生成す
るマイクロエマルジョン中のシリコーン濃度も自ずから
制限されるという不利があった。
従って、平均粒子径が0.15ミクロン以下のオルガノ
ポリシロキサンマイクロエマルジョンの工業的に有利な
製造法の開発が望まれていた。
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、幅広いオルガ
ノポリシロキサン濃度範囲を有する安定な平均粒子径0
.15ミクロン以下のオルガノポリシロキサンマイクロ
エマルジョンを簡単な操作で得ることができるオルガノ
ポリシロキサンマイクロエマルジョンの製造法を提供す
ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、低分子オ
ルガノポリシロキサンを界面活性剤、必要により重合触
媒の存在下で水中に乳化分散させて初期エマルジョンを
得、引き続いてこの初期エマルジョンを乳化重合させる
過程で高圧のせん断エネルギーを連続的に付与すること
により、界面活性剤ミセル中でオルガノポリシロキサン
が重合する際にミセルの分散が促進され、エマルジョン
粒子が微細化してマイクロエマルジョンとなること、そ
れ故、原料の低分子オルガノポリシロキサンの濃度を広
範囲に変えても、加熱処理、温度調整、前駆エマルジョ
ンの添加速度の調整などの面倒な操作を行うことなく、
簡単な操作で安定性に優れた平均粒子径が0615ミク
ロン以下のオルガノポリシロキサンマイクロエマルジョ
ンを工業的に有利に製造できることを知見し、本発明を
なすに至った。
従って、本発明は、低分子オルガノポリシロキサンを界
面活性剤の存在下で水中に乳化分散させて初期エマルジ
ョンを得、該初期エマルジョンに高圧のせん断エネルギ
ーを連続的に付与して乳化重合させることを特徴とする
オルガノポリシロキサンマイクロエマルジョンの製造方
法を提供する。
以下1本発明につき更に詳述する。
本発明のオルガノポリシロキサンマイクロエマルジョン
の製造法において、出発原料として使用する低分子オル
ガノポリシロキサンとしては、特に制限されないが、環
状オルガノポリシロキサン、末端がトリオルガノシリル
又はジオルガノモノヒドロキシシリル基で封鎖された鎖
状オルガノポリシロキサンやこれらの混合物などが好適
に用いられる。
ここで、環状オルガノポリシロキサンとしては。
下記−最大(I) (但し、式中R”、 R”はそれぞれ水素原子又はメチ
ル基、エチル基、プロピル基、ビニル基、アリル基、フ
ェニル基等の炭素数1〜8の一価炭化水素基であり1m
は平均3〜8の数である。)で示されるものが好ましく
、具体的にはへキサメチルシクロトリシロキサン、オク
タメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペ
ンタシロキサン、1,1−ジエチルヘキサメチルシクロ
テトラシロキサン、フェニルヘプタメチルシクロテトラ
シロキサン、1,1−ジフェニルヘキサメチルシクロテ
トラシロキサン、1,2,3,4−テトラビニル1,2
,3,4−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,
2,3,4−テトラメチルシクロテトラシロキサン、ド
デカメチルシクロヘキサシロキサン、1,2,3.4−
テトラメチル1,2,3,4−テトラフェニルシクロテ
トラシロキサンなどが例示される。
また、上記末端封鎖基を有する鎖状オルガノポリシロキ
サンとしては、下記−最大(II)(但し1式中R3は
水素原子又はメチル基、エチル基、プロピル基、ビニル
基、アリル基、フェニル基等の炭素数1〜8の一価炭化
水素基、R4は水素原子、メチル基、エチル基、ビニル
基、アリル基、フェニル基等の炭素数1〜8の一価炭化
水素基又は水酸基であり、nは平均0〜40の数である
。) で示されるものが好ましく、具体的にはへキサメチルジ
シロキサン、オクタメチルトリシロキサン。
デカメチルテトラシロキサン、ヘキサデカメチルヘプタ
シロキサン、ヘキサエチルジシロキサン。
テトラメチルジエチルジシロキサン、テトラメチルジビ
ニルジシロキサン、テトラメチルジヒドロキシジシロキ
サン、オクタメチルジヒドロキシテトラシロキサンなど
が例示される。
本発明では、低分子オルガノポリシロキサンとして上述
した環状オルガノポリシロキサンを主成分とし、これに
末端封鎖基を有する鎖状オルガノポリシロキサンを混合
したものを用いることがより好ましく、この混合物を用
いることにより、乳化重合後のオルガノポリシロキサン
のシロキサン単位数を任意にコントロールすることがで
きる。
この場合、両オルガノポリシロキサンの配合割合は別に
制限されないが、環状オルガノポリシロキサンを40〜
99.9モル%、特に70〜98モル%、鎖状オルガノ
ポリシロキサンを60〜0.1モル%、特に30〜2モ
ル%の割合で配合することが好ましく、上記配合割合と
することにより、オルガノポリシロキサン中のシロキサ
ン単位のモル比を容易に調整することができる。
更に、低分子オルガノポリシロキサンの使用量は別に制
限されないが、乳化重合する際のオルガノポリシロキサ
ンの濃度が5〜60重量%、特に10〜50重量%とな
るようにすることが好ましく、5重量%に満たないと乳
化の効率が悪いので好ましくなく、60重景%を超える
とエマルジョンの粘度が増加して作業上好ましくないば
かりか。
マイクロ化の効率が悪くなるので好ましくない。
なお1本発明では、上記低分子オルガノポリシロキサン
にシロキサン単位として10モル%以下、特に0.1〜
5モル%の有機官能性基含有のシロキサン単位を有する
オルガノポリシロキサンオリゴマーを本発明の目的を損
なわない範囲で添加して乳化することは何ら差し支えな
く、これらを添加することにより、生成するオルガノポ
リシロキサンに有機官能性基を付与することができる。
この場合、上記加水分解性オルガノシランとしでは、例
えば下記式の化合物を挙げることができる。
CH,Si(OCR,)、   、     (CFら
)  2s i  (OC2HS)xNH2CH2CH
2NH(CHI)4Si (OCR3)3 。
Cn (CHz) s S l (OCHi) aCH
書 CH2=C(CH,)  OCO(CH,) 3 S 
i  (OCR,) 2CH。
■ HOOC(C!(Z) 、Si  (OCR,) 3 
 。
CH。
cx−+、ooc  (CH,) □S i  (OC
R,) 。
また、有機官能性基含有のシロキサン単位を有するオル
ガノポリシロキサンオリゴマーとしては、上述した加水
分解性シランを加水分解することにより得られる重合度
が3〜20程度の環状シロキサン又は水酸基末端封鎖オ
ルガノポリシロキサンオリゴマーが好適に用いられ、具
体的には下記式の化合物が例示される。
(上記式中1mは3〜6の整数である)次に、本発明で
使用される界面活性剤としては、カチオン系、ノニオン
系、アニオン系などいずれのものも使用でき、これらの
うち1種類を単独で又はアニオン系と酸性重合触媒の併
用系、カチオン系とアルカリ性重合触媒の併用系で用い
ることが好ましく、特に低分子オルガノポリシロキサン
を重合又は共重合させるための触媒の働きと同時に乳化
に必要な界面活性剤の役目をする乳化重合用界面活性剤
を用いることが好ましい。
この場合、カチオン系乳化重合用界面活性剤としては、
下記−最大(m) ! R’−N”−R”X−−’ ” −(III)(但し、
式中R′は炭素原子数6以上の脂肪族−価炭化水素基、
RG 、 R7、R1はそれぞれ一価の有機基、Xは水
酸基、塩素原子又は臭素原子である。) で示される第4Rアンモニウム塩糸界面活性剤が好適で
ある。
上記(III)式において R5は炭素原子数6以上、
好ましくは8〜18の脂肪族−価炭化水素基であり、例
えばヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、
セチル基、ステアリル基、ミリシル基、オレイル基、ヘ
キサデシル基、ノネニル基、オクチニル基、フィチル基
、ペンタデカジェニル基等が挙げられる。また、R’、
R’、R”はそれぞれ同種又は異種の一価の有機基であ
り、例えばメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキ
ル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル
基、キセニル基、ナフチル基等のアリール基、シクロヘ
キシル基等のシクロアルキル基等が挙げられる。
このような(IIr)式のカチオン系乳化重合用界面活
性剤として具体的には、ラウリルトリメチルアンモニウ
ムヒドロキシド、ステアリルトリメチルアンモニウムヒ
ドロキシド、ジオクチルジメチルアンモニウムヒドロキ
シド、ジステアリルジメチルアンモニウムヒドロキシド
等が挙げられ、これらの1種類を単独で、又は、2種類
以上を組合せて使用することができるが、これらに限ら
れるものではない。
更に、触媒作用の弱いカチオン系界面活性剤も重合触媒
と併用することで使用し得、このようなカチオン系界面
活性剤としては1例えば塩化ラウリルトリメチルアンモ
ニウム、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化
セチルトリメチルアンモニウム、塩化ジココイルジメチ
ルアンモニウム、塩化ジステアリルジメチルアンモニウ
ム、塩化ベンザルコニウム、塩化ステアリルジメチルベ
ンジルアンモニウム、ステアリン酸ジエチルアミノエチ
ルアミド等が挙げられる。
なおこの場合、重合触媒としては、通常、低分子オルガ
ノポリシロキサンの重合触媒として使用される水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、
テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、モノアルキ
ルトリメチルアンモニウムヒドロキシド等の第4級アン
モニウムヒドロキシド等のアルカリ性重合触媒を使用す
ることが好ましい。
また、アニオン系乳化重合用界面活性剤としては、下記
−最大(IV) R”C,H,SO,H−−−(mV) 又は下記−最大(V) R”OS O,H・・・・ (V) (但し、式中R’、R″0はそれぞれ炭素原子数6以上
の脂肪族−価炭化水素基である。)でそれぞれ示される
脂肪族置換ベンゼンスルホン酸又は脂肪族水素サルフェ
ート類が好適に使用される。
、:::テ、  (IV) 、  (V)式中(7)R
”、 Rleはそれぞれ炭素原子数6以上、好ましくは
6〜18の脂肪族−価炭化水素基であり、例えばヘキシ
ル基。
オクチル基、デシル基、ドデシル基、セチル基。
ステアリル基、ミリシル基、オレイル基、ノネニル基、
オクチニル基、フィチル基、ペンタデカジェニル基等が
挙げられる。
このような(rV) 、  (V)式のアニオン系乳化
重合用界面活性剤として具体的には、ヘキシルベンゼン
スルホン酸、オクチルベンゼンスルホン酸。
ドデシルベンゼンスルホン酸、セチルベンゼンスルホン
酸、オクチルサルフェート、ラウリルサルフェート、オ
レイルサルフェート、セチルサルフェート等が例示され
る。
更に、触媒作用の弱いアニオン系界面活性剤も重合触媒
と併用することができる。このようなアニオン系界面活
性剤としては、上記(rV)式の脂肪族置換ベンゼンス
ルホン酸又は(V)式の脂肪族水素サルフェート類のナ
トリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等が挙げられ
、具体的にはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、
オクチルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルベン
ゼンスルホン酸アンモニウム、アンモニウムラウリルサ
ルフェート、トリエタノールアミンラウリルサルフェー
ト、ナトリウムラウリルサルフェートなどが例示される
。また、上述した(IV) 、  (V)式のアニオン
系界面活性剤以外にも例えばポリオキシエチレン(4)
ラウリルエーテル硫酸、ポリオキシエチレン(13)セ
チルエーテル硫酸、ポリオキシエチレン(6)ステアリ
ルエーテル硫酸。
ポリオキシエチレン(4)ラウリル硫酸ナトリウム、ポ
リオキシエチレン(4)オクチルフェニルエーテル硫酸
アンモニウム等のポリオキシエチレンアルキルエーテル
硫酸エステル又はその塩、ポリオキシエチレン(3)ラ
ウリルエーテルカルボン酸、ポリオキシエチレン(3)
ステアリルエーテルカルボン酸、ポリオキシエチレン(
6)ラウリルエーテルカルボン酸ナトリウム、ポリオキ
シエチレン(6)オクチルエーテルカルボン酸ナトリウ
ム等のポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸
エステル又はその塩などの1種又は2種以上を使用する
ことができるが、これらに限定されるものではない。
なおまた、上記アニオン系界面活性剤と併用する重合触
媒としては1通常、低分子オルガノポリシロキサンの重
合触媒として使用される脂肪族置換ベンゼンスルホン酸
、脂肪族水素サルフェート類、塩酸、硫酸、リン酸等の
酸性触媒が好適に用いられるが、これらに限られるもの
ではなく、水の存在下で低分子オルガノポリシロキサン
を重合させ得る触媒であればいずれの触媒も使用できる
上記界面活性剤の使用量は、」二記低分子オルガノポリ
シロキサン100部(重量部、以下同様)に対して2〜
80部、特に5〜50部とすることが好ましく、2部に
満たないとエマルジョンの安定性が悪く分離する場合が
あり、80部を超えるとエマルジョンが増粘して流動性
が悪くなる場合がある。また、重合触媒を併用する場合
、重合触媒の使用量は特に制限されないが、低分子オル
ガノポリシロキサン100部に対して0.1〜20部と
することが好ましい。
更にエマルジョンの安定性を良くするためにノニオン系
界面活性剤を本発明の目的を損なわない範囲で上記した
カチオン系、アニオン系乳化重合用界面活性剤との併用
系で用いることは何ら差し支えない。
このようなノニオン系界面活性剤としては、HLBが6
〜20のものが好ましく、このようなものとしては例え
ばモノラウリン酸ポリオキシエチレン(6)ソルビタン
、モノパルミチン酸ポリオキシエチレン(20)ソルビ
タン、モノステアリン酸ポリオキシエチレン(20)ソ
ルビタン、トリオレイン酸ポリオキシエチレン(20)
ソルビタン。
ポリオキシエチレン(6)ラウリルエーテル、ポリオキ
シエチレン(7)セチルエーテル、ポリオキシエチレン
(12)ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン(9
)オクチルフェニルエーテル。
ポリオキシエチレン(11)ノニルフェニルエーテル、
モノステアリン酸ポリエチレングリコール(14)、ジ
ステアリン酸ポリエチレングリコール(80)、ポリオ
キシエチレン(25)硬化ヒマシ油等が挙げられるが、
これらに限定されるものではない。
このようなノニオン系界面活性剤の量は、カチオン系あ
るいはノニオン系乳化重合用界面活性剤100部に対し
て50部を超えると重合触媒としての活性を損なうので
、0〜50部とすることが好ましい。
更に、本発明では低分子オルガノポリシロキサンを水中
に乳化分散させるものであり、この場合、水の使用量は
別に限定されないが、低分子オルガノポリシロキサン1
00部に対して水を40〜1900部、特に60〜90
0部の割合で使用することが好ましい、水の使用量が4
0部に満たないと、疎水性油であるオルガノポリシロキ
サンの量が多すぎてエマルジョンがW/○からO/Wへ
転相せず、水が連続相とならない場合があり。
1900部を超えるとオルガノポリシロキサン濃度が小
さすぎて乳化の効率が悪くなる場合がある。
而して5本発明のオルガノポリシロキサンマイクロエマ
ルジョンの製造法では、低分子オルガノポリシロキサン
を界面活性剤、必要により重合触媒の存在下で水中に乳
化させて初期エマルジョンを調製した後、この初期エマ
ルジョンを乳化重合させる際、高圧のせん断エネルギー
を連続して付与するものである。
ここで、初期エマルジョンは通常の方法で調製すること
ができ、例えば低分子オルガノポリシロキサンを均一に
溶解させた後、界面活性剤、必要により重合触媒及び水
を加え、せん断作用を有する分散装置を用いて乳化分散
・均質化させることにより得ることができる。
この場合、せん断作用を有する分散装置としては、シリ
コーンオイルの乳化分散に用いられる公知のものが使用
でき、その圧力は低圧でも高圧でも差し支えなく、例え
ばホモミキサー、コロイドミル、コンビミックス、サン
ドグライダ−、アジホモミキサー、ガラリンホモジナイ
ザー等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。なお、上記せん断作用を有する分散装置は、1〜5
0kg/aJ程度の圧力で使用することが好適である。
このよう↓こして得られる初期エマルジョンは。
平均粒子径が0.15ミクロン以上のもので、−般には
白色乳濁液のエマルジョンである。
次に、本発明では、上述した初期エマルジョンを乳化重
合させるが、この乳化重合時に高圧のせん断エネルギー
を連続して付与するもので、これによりエマルジョン粒
子が微細化して平均粒子径が0.15ミクロン以下のマ
イクロエマルジョンを製造することができる。
ここで、高圧のせん断エネルギーは、初期エマルジョン
を乳化重合する際、このエマルジョンを高圧のせん断作
用を有する分散装置に供給し、この装置内を通過、循環
させることにより付与することができるもので、高圧の
せん断作用を有する分散装置としては、例えばガウリン
ホモジナイザー、コロイドミル、サンドグライダ−等が
挙げられるが、中でもガラリンホモジナイザーが好適に
用いられる。
更に、初期エマルジョンは、例えば30〜90℃の温度
条件下で数時間〜数日間撹拌することにより乳化重合さ
せることができ、高圧のせん断エネルギーはこの乳化重
合の間であればいつ付与してもよいが、好ましくは乳化
重合開始直後から8時間、特に0.5〜6時間の間に付
与する。せん断エネルギー付与を乳化重合開始以前に行
うと、重合反応が未だ進行していないので所期効果が得
られない場合があり、8期間を超えてからでは重合反応
が進み過ぎてせん断エネルギーを付与してもやはり所期
の効果が得られない場合がある。
また、せん断エネルギーの付与条件は分散装置の種類に
よって異なるが、上述した高圧のせん新作用を有する分
散装置の圧力を100 kg/aZ以上、特に100〜
800kg/aJに調整し、30分から6時間、特に1
〜3時間の条件でエマルジョンに付与することが好まし
い。圧力がIQQkg/afTに満たなかったり、付与
時間が30分に満たないと、平均粒子径が0.15ミク
ロン以下のマイクロエマルジョンが得られない場合があ
り、また、6時間を超えて付与すると逆にエマルジョン
の安定性を悪くする場合がある。
更に、せん断エネルギー付与時の温度は特に限定されな
いが、乳化重合開始時の温度を維持することが好ましい
、なお、せん断エネルギーの付与により多少の発熱が生
じるが、その場合には冷却するなどして所望の温度に調
整することが好ましい。
このようにせん断エネルギーを付与してエマルジョンを
マイクロ化した後は、更に乳化重合を継続することも可
能である。
乳化重合終了後は、アニオン系重合触媒(酸性触媒)を
用いた場合はアルカリ性物質で、また、カチオン系重合
触媒(アルカリ性触媒)を用いた場合は酸性物質で中和
することが好ましい。この場合、アルカリ性物質として
は、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナ
トリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、酢酸カリ
ウム等の無機物質、アンモニア、トリエタノールアミン
等のアミン類等が挙げられ、酸性物質としては、例えば
塩酸、硫酸、リン酸、ギ酸、酢酸、ステアリン醋、グリ
コール酸等の有機酸及び無機酸等が挙げられる。
〔発明の効果〕
本発明のオルガノポリシロキサンマイクロエマルジョン
の製造法によれば、加熱処理、温度調整、前駆エマルジ
ョンの添加速度の調整といった面倒な操作を行うことな
く、−段階の簡単な操作で平均粒子径が0.15ミクロ
ン以下の透明又は半透明な外観を有するオルガノポリシ
ロキサンマイクロエマルジョンを得ることができる。更
に、本発明の方法は、オルガノポリシロキサンの濃度を
広範囲に変えても安定性に優れたマイクロエマルジョン
を製造することができるもので、それ故、工業的に有利
である。
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明
するが1本発明は下記実施例に制限されるものではない
〔実施例1〕 オクタメチルシクロテトラシロキサン1500gとヘキ
サメチルジシロキサン5gとを均一に溶解した後、水9
00gと共にガラリンホモジナイザーに供給し、300
kg/cdの圧力で上記混合物を均質化し、更にこれを
循環させた後、ドデシルベンゼンスルホン酸500gを
水2000gに溶解した重合媒体を供給し、シロキサン
を乳化分散させて初期エマルジョンAを得た。得られた
エマルジョンAを引き続きガラリンホモジナイザー内を
通過させて循環を繰り返したところ、エマルジョンの温
度が次第に上昇し、10分後には60’Cとなって乳化
重合が開始された。更に循環を繰返し、30分ごとにサ
ンプリングして生成エマルジョンの平均粒径をサブミク
ロン粒子アナライザー「ナノサイザーN4」 (米国コ
ールタ−社製)を用いて測定し、外観、580mの可視
光線の透過率及びHAZE値(濁度計にて測定)を測定
したところ、第1表に示す結果となった。
第1表の結果より、循環を継続することによりエマルジ
ョンの平均粒子径が次第にマイクロ化してゆき、外観も
白色乳濁液→微黄色半透明→淡黄色透明へと変化し、は
ぼ1時間でマイクロエマルジョンが生成することがわか
った。
また、このようにして得られたマイクロエマルジョンを
50のガラスビーカーに移して更に60℃に18時間保
持して乳化重合を続けたが、外観及び平均粒径はほとん
ど変化しなかった。
重合終了後は冷却し、炭酸ナトリウム95gを添加して
pHを7に調整し、ジメチルポリシロキサンのマイクロ
エマルジョンAを得た。
得られたマイクロエマルジョンAの不揮発分(1Q5℃
、3時間)は36.8%であり、平均粒径は0.07ミ
クロン、外観は淡黄色透明で580nmの可視光線の透
過率は60%であった。
更に、このマイクロエマルジョンAをイソプロピルアル
コールで破壊し、シリコーンオイルを取りだしたところ
、このものはIR分析によりジメチルシリコーンオイル
であることが確認され、25℃での粘度を測定したとこ
ろ、5620csであった。
また、エマルジョンA25mQを遠心分離管に入れ、4
000r、pom、で15分間分離機にかけた後、上層
部と下層部の不揮発分を測定したところ、36.8%と
36.7%でほどんど差はなく、更に、マイクロエマル
ジョンAの50倍水希釈液を25℃で24時間静置し、
液面のオイルスポットを調べたがまったく無く、安定な
エマルジョンであった。
〔実施例2〕 5Qのガラスビーカーにオクタメチルシクロテトラシロ
キサン1500gとヘキサメチルジシロキサン1.0g
を仕込み、ホモミキサーで均一に溶解した後、ドデシル
ベンゼンスルホン酸500gを水2000gに溶解した
重合媒体を添加して転相乳化した後、水900gを加え
て希釈して白色乳濁液のエマルジョン(初期エマルジョ
ンB)を得た。この初期エマルジョンBを60”Cに昇
温しで乳化重合を開始させ、更に1時間保持した後53
00kg/aJの圧力でガラリンホモジナイザーを通過
させてエマルジョンを分散させた。温度を60〜70℃
に維持しながらこれを循環させ、30分ごとにサンプリ
ングして生成エマルジョンの平均粒子径と光線透過率及
びHAZE値を測定したところ、第2表に示す結果とな
った。
第2表の結果より、循環を継続すると初期エマルジョン
は次第にマイクロかしてゆき、外観も白色乳濁液→淡黄
色透明へと変化し、はぼ1時間でマイクロエマルジョン
が生成することが確認された。
このようにして得られたマイクロエマルジョンを再び5
2のガラスビーカーに移し、60℃で17時間保持して
乳化重合を続けたが、外観及び平均粒子径はほとんど変
化しなかった。
重合終了後は冷却し、炭酸ナトリウム95gを添加して
pHを7に調整し、ジメチルポリシロキサンのマイクロ
エマルジョンBを得た。
得られたマイクロエマルジョンBの不揮発分は37.2
%、平均粒子径は0.07ミクロン、外見は淡黄色透明
であり、580nmの可視光線透過率は53%であった
。このマイクロエマルジョンBを破壊して取りだしたジ
メチルシリコーンオイルの粘度は25℃で5980cs
であった。
また、マイクロエマルジョンBを実施例1と同様の方法
で遠心分離機にかけたところ、上下層の不揮発分の差は
ほとんどなく、50倍水希釈液を24時間静置しても液
面のオイルスポットは全く無い安定なエマルジョンであ
った。
〔実施例3〕 オクタメチルシクロテトラシロキサン1500gとへキ
サメチルジシロキサン5gとを均一に溶解した後、水1
875gと共にガラリンホモジナイザーに供給し、30
0kg/dの圧力で混合物を均質化して更に循環させ、
次にセチルトリメチルアンモニウムクロライドの30%
水溶液1500gを加えて均一に乳化分散させた。更に
、水酸化カリウムの10%水溶液1−00gを添加し、
生成した初期エマルジョンCを引き続きガラリンホモジ
ナイザー内を通過させて循環を繰り返したところ、温度
が次第に上昇してゆき、30分後には80℃となって乳
化重合が開始された。更に循環を繰り返して1時間ごと
にサンプリングして生成エマルジョンの平均粒子径と光
線透過率及びHAZE値を測定したところ、第3表に示
す結果となった。
第3表の結果より、はぼ4時間でマイクロエマルジョン
が生成し、外観の白色乳濁液から微白色透明へと変化す
ることが確認された。
このようにして得られたマイクロエマルジョンを5Qの
ガラスビーカーに移して80℃で16時間保持して乳化
重合を続けたが、外観及び平均粒子径はほとんど変化し
なかった。
重合終了後は冷却し、酢酸を20g添加してPHを7に
調整し、ジメチルポリシロキサンマイクロエマルジョン
Cを得た。
得られたマイクロエマルジョンCの不揮発分は35.4
%、平均粒子径は0.08ミクロンであり、外観は微白
色透明で580nmの可視光線透過率は55%であった
。このマイクロエマルジョンCを破壊して取りだしたジ
メチルシリコーンオイルの粘度は25℃で70800s
であった。
また、マイクロエマルジョンCを実施例1と同様の方法
にて遠心分離機にかけたが、上下層の不揮発分の差はほ
とんどなく、50倍水希釈液の24時間静置安定性も良
好であった。
〔実施例4〕 5Qのガラスビーカーにオクタメチルシクロテトラシロ
キサン1500g、ヘキサメチルジシロキサン5g及び
下記式 〔但し1式中nは3〜6の整数(混合物)である、〕で
示される環状アミノシロキサン80gを仕込み。
ホモミキサーで均一に溶解した後、セチルトリメチルア
ンモニウムクロライドの30%水溶液1500gを添加
してホモミキサーで転相乳化し、更に水1775gで希
釈した後、300 kg/cJの圧力でガラリンホモジ
ナイザーを1回通過させて均質化し、平均粒子径180
nmで白色乳濁液の初期エマルジョンDを得た。この初
期エマルジョンDを80℃まで昇温した後、水酸化カリ
ウムの10%水溶液100gを添加して乳化重合を開始
させ、更に80℃で2時間保持して重合を続けた。
次に、このエマルジョンを温度80〜90℃で300k
g/Jの圧力でガラリンホモジナイザーを通過させて循
環させたところ、エマルジョン外観が白色乳濁液から次
第に透明感を増してゆき、2時間後に微黄色透明なエマ
ルジョンとなった。
このようにして得られたマイクロエマルジョンを再び5
I2のガラスビーカーに移して80℃で14時間保持し
て重合を続けたが、外観及び平均粒子径はほとんど変化
しなかった。
重合終了後は冷却し、酢酸40gを添加してPHを7に
調整し、アミノ変性したジメチルポリシロキサンのマイ
クロエマルジョンDを得た。
得られたマイクロエマルジョンDの不揮発分は37.9
%、平均粒子径は0.04ミクロン、外観は微黄色透明
で580nmの可視光線透過率は78%であった。
また、マイクロエマルジョンDについて実施例1と同様
の方法で遠心分離機による安定性及び50倍水希釈によ
る安定性を調べたところ、両方とも良好であった。
〔実施例5〕 5Qのガラスビーカーに25℃で粘度が35csの末端
がジメチルモノヒドロキシル基で封鎖されたジメチルポ
リシロキサン1500gを仕込み、ホモミキサーで分散
しながらドデシルベンゼンスルホン酸400gと水30
15gを加えて均一に乳化分散した、得られた乳化物を
300 kg/a(の圧力でガラリンホモジナイザーを
1回通過させて均質化したところ、平均粒子径242n
mの白色乳濁液の初期エマルジョンEが得られた。この
初期エマルジョンEを60℃まで昇温しで乳化重合を開
始させ、更に1時間保持した後、温度を60から70℃
に維持しながらガラリンホモジナイザーを300 kg
/adの圧力で通過させ、エマルジョンを分散させなが
ら2時間循環させた。エマルジョンは次第にマイクロ化
してゆき、外観も白色乳濁液から微白色透明へと変化し
、平均粒子径も80nmとマイクロ化した。
このようにして得られたマイクロエマルジョンを再び5
Qのガラスビーカーに移して80℃で17時間保持して
重合を続けたが、外観及び平均粒子径はほとんど変化し
なかった。
重合終了後は冷却し、炭酸ナトリウム95gを添加して
pHを7に調整し、ジメチルポリシロキサンのマイクロ
エマルジョンEを得た。
得られたマイクロエマルジョンEの不揮発分は35.9
%、平均粒子径は0.08ミクロン、外見は微黄色透明
で580nmの可視光線透過率は60%であった。
また、このマイクロエマルジョンEについて実施例1と
同様の方法で遠心分離機による安定性及び50倍水希釈
液による安定性を調べたところ、両方とも良好で上下層
の不揮発分差はほとんどなく、表面のオイルスポットも
無い良好なものであった・ 〔比較例1〕 5Qのガラスビーカーにオクタメチルシクロテトラシロ
キサン1500gとヘキサメチルジシロキサン5gを仕
込み、ホモミキサーで均一に溶解した後、ドデシルベン
ゼンスルホン酸500gと水2915gを加えてホモミ
キサーで均一に乳化分散させた0次に、60’Cに昇温
しで乳化重合を開始させ、更に撹拌しながら60℃で2
0時間保持したところ、エマルジョンはクリーミングを
起して上層部が増粘した。
重合終了後、冷却し、炭酸ナトリウム16gを添加して
PHを7に調整し、更にガラリンホモジナイザーを30
0 kg/cdの圧力で2回通過させて均質化したとこ
ろ、白色乳濁液のエマルジョンが得られた。このエマル
ジョンの平均粒子径は0.38ミクロン、外観は白色不
透明、580nmの可視光線の透過率は5%でHAZE
値は78であった。
本エマルジョンの不揮発分は35.0%で、エマルジョ
ンを破壊して取りだしたジメチルシリコーンオイルの粘
度は25℃で4036csであった。
また、このエマルジョンを実施例1と同様の方法にて遠
心分離機にかけ、不揮発分を測定したところ、上層部は
39.8%、下層部は27.2%で両層に差がみられ、
クリーミング現象も認められた。更に、50倍水希釈液
を25℃で24時間静置したところ、液面にオイルスポ
ットが認められた。
〔比較例2〕 5Qのガラスビーカーにオクタメチルジグロチトラシロ
キサン1500gとヘキサメチルジシロキサン5gを仕
込み、ホモミキサーで均一に溶解した後、セチルトリメ
チルアンモニウムクロライドの30%水溶液1000g
とポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル(HL
B=13.6)50gを加えてホモミキサーで均一に乳
化分散させた0次に、水2325gを加えて300kg
/cdの圧力でガラリンホモジナイザーを2回通過させ
て均質化した。このエマルジョンに水酸化カリウムの1
0%水溶液100gを添加してがら80’Cに昇温しで
乳化重合を開始させ、更に80℃で20時間保持した。
重合終了後、冷却し、酢酸5gを添加してp Hを7に
調整し、白色乳濁液のエマルジョンを得た。
得られたエマルジョンの平均粒子径は0.32ミクロン
、MIIは白色不透明、580nmの可視光線の透過率
は6%でHAZE値は69%であった。
更に、このエマルジョンの不揮発分は33.4%で、エ
マルジョンを破壊して取りだしたジメチルシリコーンオ
イルの粘度は25℃で5610csであった。
また、このエマルジョンを実施例1と同様の方法で遠心
分離機にかけて不揮発分を測定したところ、上層部は3
5.2%、下層部は29.8%で両層に差が認められ、
上層部に多少クリーミング現象も認められた。更に、5
0倍水希釈液を25℃で24時間静置したところ、液面
にオイルスポットが認められた。
出願人  信越化学工業株式会社 代理人   弁理士 小 島 隆 司

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、低分子オルガノポリシロキサンを界面活性剤の存在
    下で水中に乳化分散させて初期エマルジョンを得、該初
    期エマルジョンに高圧のせん断エネルギーを連続的に付
    与して乳化重合させることを特徴とするオルガノポリシ
    ロキサンマイクロエマルジョンの製造方法。
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