JPH0686467B2 - カチオン型シリコーン界面活性物質 - Google Patents

カチオン型シリコーン界面活性物質

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Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、シリコーン界面活性物質に関し、特にカチオ
ン型シリコーン界面活性物質に関する。
《従来の技術》 従来、シリコーン系に界面活性物質として、「化学工
業」誌73巻6号及び「表面」7巻11号に牧、小森等によ
り非イオン型オルガノポリシロキサン系界面活性物質が
報告されており、炭化水素系のものに比べ大巾に表面張
力低下能が向上することが知られている。
しかしながら、これらは非イオン型であるためにポリエ
ーテルタイプである上、比較的ジメチルポリシロキサン
鎖が短いためにその応用範囲も限られている。
一方、カチオン型、アニオン型等のイオン型オルガノポ
リシロキサン系界面活性剤も知られている(特公昭49−
11760号)が、これらは両末端に官能基を含有するポリ
マーと側鎖に官能基を有するポリマーとの混合物又は、
これらの混合物に更に片末端のみに官能基を含有するポ
リマーを添加した混合物であり、優れた界面活性を発揮
することができないものであった。
《発明が解決しようとする課題》 しかしながら、シリコーン系界面活性物質の応用範囲を
拡大するためには、優れたイオン型シリコーン系界面活
性物質の開発が是非とも必要である。
そこで、本発明者等は、係る要望に答えるべく鋭意研究
した結果、片末端反応性シロキサンを出発物質として界
面活性剤を合成した場合には、極めて優れた表面張力低
下能を有するカチオン型シリコーン界面活性物質を得る
ことができることを見い出し本発明に到達した。
従って、本発明の目的は、優れた表面張力低下能を有す
るカチオン型シリコーン界面活性物質を提供することに
ある。
《課題を解決するための手段》 本発明の上記の目的は、 一般式(I) によって表わされるカチオン型シリコーン界面活性物質
によって達成された。
一般式(I)において、R1は炭素数1〜13の非置換又は
ハロゲン置換の1価炭化水素基であり、各R1は同一でも
異なっても良い。R1が示す1価炭化水素基としては、例
えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘ
キシル、オクチル、ドデシル等のアルキル基、フェニ
ル、トリルベンジル、ナフチル等のアリール基等及び水
酸基、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子により置換
された上記1価炭化水素基の置換炭化水素基が挙げられ
る。特にR1の80%以上がメチル基であることが好まし
い。
R2は水素原子若しくは炭素数1又は2の非置換若しくは
水酸基置換の1価の炭化水素基、R3は水素原子、若しく
は、炭素原子数1〜4の非置換若しくは水酸基置換の1
価の炭化水素基である。
R4は炭素数1又は2の非置換若しくは該炭化水素基にお
ける炭素の1/2以下を酸素に置き換えた基であり、特に
−CH2O−基が好ましい。Xはフッ素、塩素、臭素、ヨウ
素から選択されるハロゲンであり、aは1≦a≦20なる
数である。
本発明の一般式(I)の界面活性剤は、 で表される片末端にSi−H結合を有するオリガノポリシ
ロキサンと一般式 なる化合物を白金触媒の存在下で反応させて で示されるオルガノポリシロキサンを得、次いでこのオ
ルガノポリシロキサンと、例えば一般式(IV)R2 2NHで
表されるアミンとを加熱反応させた後、一般式(V)R3
Xなるアルキルハライドを反応させて得ることができ
る。
この場合、上記一般式(II)の化合物は、ヘキサオルガ
ノシクロトリシロキサンと、トリオルガノシラノールと
を、例えば、式 で表される五配位ケイ素化合物触媒の存在下で反応させ
て、式 で表される片末端シラノール基停止オルガノポリシロキ
サンを得、次に、該ポリマーとジオルガノクロロシタン
〔H(R1)2SiCl〕とを、例えばトリメチルアミンなどの
脱塩酸剤を用いて脱塩酸反応させることにより得られ
る。
このようにして得られたオルガノポリシロキサンはシロ
キサン自体の低表面張力による効果を維持しているのみ
ならず、片末端反応性シロキサンを出発物質としている
ため界面活性剤として理想的な構造であるAB型ブロック
共重合体となっている。従って本発明のオルガノポリシ
ロキサンは、水系又は溶剤系で優れた表面張力低下能を
発揮することができ、発泡剤、浸透剤、洗浄剤等の各分
野に応用することができる上、シロキサン部分がシリコ
ーンオイルと親和性を有するためにシリコーンオイルの
乳化剤としても優れた性能を有する。
《発明の効果》 以上詳述した如く、本発明のカチオン型シリコーン界面
活性物質は低表面張力を有するシロキサンの特徴を保持
すると共に、界面活性剤として理想的なAB型ブロック共
重合体構造を有するので極めて優れた性能を有する界面
活性物質であり、又その製造は定量的且つ容易である。
更に、本発明のシリコーン界面活性物質はカチオン型で
あるので、従来のシリコーン界面活性剤では役に立たな
かった新しい用途に使用することも可能である。
《実施例》 実施例1 温度計、攪拌器、還流管を取り付けた容量1の三つ口
フラスコに、ヘキサメチルシクロトリシロキサン666g、
トリメチルシラノール90g及び触媒として本願明細書で
構造式を示した5配位ケイ素化合物触媒0.1gを仕込み、
攪拌下80℃で16時間反応させて、式 で表される片末端シラノール基停止シロキサンを生成さ
せた。次に、得られた反応混合物に、トリエチルアミン
60gを加え、室温・攪拌下でジメチルモルクロロシラン9
4.5gを滴下し、その後5時間攪拌を続けた。得られた反
応混合物を水洗いし、式 で表わされる液状ポリシロキサンを得た。
次に、先に使用したものと同様で容量2lの三つ口フラス
コに、得られた液状ポリシロキサン1100g、トルエン300
g、式 で表されるエポキシ化合物169g及び塩化白金酸(H2PtCl
6・6H2O)の2%イソプロパノール溶液0.1gを仕込んだ
後、70℃〜90℃で5時間、攪拌下で加熱した。反応混合
物のIRスペクトルを測定することによってSi−H結合の
吸収(2150cm-1)が消失したことを確認した後、減圧下
で反応混合物から溶剤を除去して液体を得た。得られた
液体をガスクロマトグラフィーにより分析し、純度92
%、エポキシ当量950(計算値928)を得、この液体が下
記の構造で表されるエポキシシロキサンであることを確
認した。
次に前記と同様のフラスコに、上で得られたエポキシシ
ロキサン90g、イソプロピルアルコール300gを仕込み、
室温攪拌下にジメチルアミン50%水溶液135gを滴下し、
更に1時間室温で攪拌を続けた。次に50〜60℃で2時間
攪拌を行った後減圧下で溶剤及び水を留去し、アミン等
量1012(理論値973)の下記構造式を有する化合物から
成る液体を得た。
続いて、上記シロキサン200g及びブタノール200gを温度
計と攪拌機を添えたオートクレーブに仕込み、70℃前
後、攪拌下に内圧5〜6kg/cm2でメチルクロライド100g
を吹き込み、吹き込み終了後5時間攪拌を続けた。pH試
験紙で中性になった事を確認した後、減圧下で溶剤を留
去して下記式 で示される液状生成物を得た。この生成物についてフリ
ーの塩素イオン量から4級アンモニウム塩量を測定する
と80重量%以下であったので、この生成物200gにヘキサ
ン500g、メタノール500gを加えて振蘯し分液した後、メ
タノール層を減圧ストリップして160gの固体を得た。
こうして精製された固体は水に不溶、エチレングリコー
ル、メタノールに可溶で、フリーの塩素イオン量から4
級アンモニウム塩量を測定すると96重量%であった(以
下、上記精製後のものを界面活性剤Bとする)。
元素分析の結果は、計算値が C:37.5%、H:8.8%、Cl:3.5%、N:1.4%、Si:30.1%で
あるのに対し、実測値が C:37.9%、H:8.1%、Cl:3.2%、N:1.3%、Si:31.2%、 であり、両者は良く一致した(但し%はすべて重量%で
ある)。
実施例2 実施例1で得た のアミン化物 291.9g、ブタノール200g、ブチルブロマイド61.6gを実
施例1で使用したと同様の三つ口フラスコに仕込み100
℃〜120℃で4時間攪拌を続け、減圧ストリップで溶剤
を留去した後、実施例2と同様の方法で精製し、4級ア
ンモニウム塩量98重量%の下記平均式の固体を得た。
(以下、上記精製後のものを界面活性剤Cとする)。
得られた化合物は水に不溶でエチレングリコール及びメ
タノールに可溶であった。
元素分析の結果は計算値が C:37.8%、H:8.6%、Br:7.2%、N:1.3%、Si:27.8%、
であるのに対し、実測値が C:38.3%、H:8.5%、Br:7.1%、N:1.0%、Si:29.0%、 であり、両者は良く一致した(但し%は全て重量であ
る)。
比較例1 温度計、攪拌機、還流管を取り付けた容量1の三つ口
フラスコにトリメチルシラノール90g、トルエン300g、
トリエチルアミン120gを順次仕込んだ後、室温攪拌下で
ジメチルモノクロロシラン94.5gを滴下し、更に3時間
攪拌を続けた。得られた反応混合物を水洗した後、蒸留
により、式 (bp:85℃)で表わされるシロキサンを得た。
次に、実施例1と同様にして平均式 で表わされる化合物から成る固体を得た。この固体は水
に可溶であり、フリーの塩素イオン量の滴定により、第
4級アンモニウム塩が98重量%と確認された(このよう
にして得られた該化合物を界面活性剤Aとする)。
元素分析の結果、上記式に対する計算値は、 C:47.0%、H:10.2%、Cl:9.9%、N:3.9%、Si:15.7%で
あるのに対し、実測値は C:46.1%、H:10.1%、Cl:9.7%、N:4.1%、Si:16.1%で
あり、両者は良い一致を示した(但し%は重量%であ
る)。
実施例3. 実施例1及び2並びに比較例1で得た界面活性剤B、
C、A及び市販の界面活性剤C12H25N+(CH3)2CH3Cl-(界
面活性剤D)について、CBVP式表面張力計を用い、表面
張力低下能を測定した。
尚、界面活性剤B及びCが水に不溶であるために、表面
張力(dyn/cm)の測定はA、B、C、D全ての界面活性
剤が溶解するエチレングリコールを溶媒として行った。
結果は第1表に示した通りである。
第1表の結果は、本発明の界面活性剤B及びCの場合の
臨界ミセル濃度(界面活性剤の濃度を横軸とし、表面張
力を縦軸として描いた曲線が有する偏曲点の濃度)が、
共に10-4mol/lと、比較例1の場合の10-3mol/lより1桁
小さいことを示している。
この結果は、本発明の界面活性剤が、特に優れた表面張
力低下能を有することを実証するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 正喜 群馬県安中市磯部2―13―1 信越化学工 業株式会社シリコーン電子材料技術研究所 内 (56)参考文献 特開 昭53−87319(JP,A) 米国特許3389160(US,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) (ここでR1は炭素数1〜13の非置換又はハロゲン置換の
    1価炭化水素基であり、その80%以上はメチル基であ
    る。R2は水素原子若しくは炭素数1又は2の非置換若し
    くは水酸基置換の1価炭化水素基、R3は水素原子又は炭
    素数1〜4の非置換又は水酸基置換の1価炭化水素基、
    R4は炭素数1又は2の非置換若しくはハロゲン置換若し
    くは水酸基置換の2価炭化水素基、又は該炭化水素基に
    おける炭素の1/2以下を酸素に置き換えた基、Xはフッ
    素、塩素、臭素、ヨウ素から選択されるハロゲンであ
    り、aは1≦a≦20なる数である。)によって表される
    カチオン型シリコーン界面活性物質。
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