JPH11323135A - 塩に安定なシリコ―ン含有水中油型カチオンマイクロエマルション - Google Patents
塩に安定なシリコ―ン含有水中油型カチオンマイクロエマルションInfo
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- JPH11323135A JPH11323135A JP11075052A JP7505299A JPH11323135A JP H11323135 A JPH11323135 A JP H11323135A JP 11075052 A JP11075052 A JP 11075052A JP 7505299 A JP7505299 A JP 7505299A JP H11323135 A JPH11323135 A JP H11323135A
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Abstract
提供することである。 【構成】 (A)マイクロエマルション中でカチオン界
面活性剤によって安定化されたポリシロキサンを含有す
る水中油型水性マイクロエマルションであるシリコーン
成分、および(B)無機塩および有機塩を含有する組成
物か開示される。そのカチオンマイクロエマルション中
のポリシロキサンは、100nm以下、好適には40n
m以下の粒度を有する。そのポリシロキサンは、好適に
は、乳化重合によって調製されたポリジメチルシロキサ
ン又はアミン官能性ポリシロキサンである。その組成物
は、少なくとも20重量%の塩を含有することが望まし
い。
Description
リオルガノシロキサンのカチオン水中油型マイクロエマ
ルションに関する。さらに詳しくは、ポリジメチルシロ
キサンおよびアミン官能性ポリシロキサンを含有するカ
チオン水中油型マイクロエマルションは、塩化ナトリウ
ム、塩化カルシウムおよび塩化アンモニウムのような塩
類の20重量%以上の添加でも破壊しない。ここでの用
語「破壊」は、連続相を形成する個々のエマルション又
はマイクロエマルション小滴の不可逆凝集に適用される
用語である。
界層の電荷が異イオンの添加に極めて敏感であるから、
エマルション又はマイクロエマルションはしばしば破壊
する。添加電解質の作用効果はその原子価を増すので、
硫酸アルミニウム又は硫酸鉄は硫酸ナトリウムより有効
であり、硫酸ナトリウムは塩化ナトリウムより有効であ
る(Ullmans Encyclopedia of
IndustrialChemistry,Vol
A9,page 311,VCH,Weinheim,
Germany(1987)参照)。従って、塩類の共
存下で安定なマイクロエマルションを提供することは予
想外であって、従来の知恵に反する。
クロエマルションの必要性および有用性は、米国特許第
5,466,746号に立証されており、非イオン界面
活性剤であるアルキルポリグリコリドが塩化ナトリウム
のような異電解質の共存に関して若干の安定性を有する
機械的マイクロエマルションの調製に使用されている。
しかしながら、これは、非イオン界面活性剤が電荷をも
たないので全く期待されない。
れること、および発見されたことは、特にマイクロエマ
ルションが前の特許におけるように機械的に調製するよ
りむしろ乳化重合法によって調製する場合に、異電解質
の存在に対して安定なマイクロエマルションが正荷電極
性基を含有するカチオン界面活性剤を使用して便利に調
製されることである。
無機塩および有機塩を混合したときに安定のままである
カチオンマイクロエマルションに関する。例えば、14
0nm(0.14μm)以下、望ましくは100nm
(0.10μm)以下、最適には40nm(0.04μ
m)以下の平均粒度をもつカチオンマイクロエマルショ
ンが塩安定性を提供することがわかつた。かかる安定系
に全溶液の30重量%と高い塩濃度を混合できる;一
方、より少量、すなわち、0.1〜30%、望ましくは
20〜30%は容易に耐えられる。その上、かかる塩安
定性カチオンエマルションによって提供される利点に溶
液の高透明性および低粘着性が加わる。これらのマイク
ロエマルションは、室温に貯蔵したとき長期間の系の安
定性、すなわち、6ケ月以上の安定性を示す。
の一般式(式中のaは1〜30,000センチストーク
(mm2 /秒)の範囲の粘度をもつ重合体を提供する値
を有する)を有する重合体を意味することを意図してい
る。
ルのようなアリールである。典型的に、aの値は1〜
1.250である。具体的なポリシロキサンはポリジメ
チルシロキサン、ポリジエチルシロキサン、ポリメチル
エチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサンおよ
びポリジフエニルシロキサンであるが、粘度が20〜
1,000センチストーク(mm2 /秒)のポリジメチ
ルシロキサンが望ましく、20〜350センチストーク
(mm2 /秒)の粘度を有するポリジメチルシロキサン
が最適である。ポリジメチルシロキサン(PDMS)
は、R4およびR7がメチル基である前記構造を有する
ポリシロキサンを意味する。
はアミン官能性ポリシロキサンも含む。アミン官能性ポ
リシロキサンは、ポリシロキサンによって形成される膜
の耐久性を高め膜の各種基材への接着性を促進する高極
性アミノアルキル改質側基をもつシリコーン流体であ
る。特に望ましいアミン官能性ポリシロキサンは、全
体、又は部分的にアミノプロピル、アミノブチル又はジ
アミノ側鎖で末端置換される反応性および非反応性の加
水分解性および非加水分解性誘導性を含む。
るアミン官能性ポリシロキサンは次式を有する:
エニル基を示す、但しR′基の全数の少なくとも50%
はメチルである;Qは式−R″Z(式中のR″は炭素原
子数が3〜6の二価のアルキレン基そしてZは−N
R2′′′および−NR′′′(CH2)nN
R2′′′からなる群から選んだ一価の基である)のア
ミン官能性置換基を示す;R′′′は水素原子又は炭素
数が1〜4のアルキル基を示す、そしてnは2〜6の値
を有する正の整数である;zは0又は1の値を有する;
xは25〜3000の平均値を有する;Yはzが1のと
きに0〜100の平均値を有し、zが0のとき1〜10
0の平均値を有する;但し全ての場合にYはxの平均値
の1/10以下の平均値を有する〕。
ル、イソプロピル、ブチル、イソブチルおよびフエニル
によって表され、それらから独立に選択される。但し
R′基の少なくとも50%はメチルである。
ン、テトラメチレン、ペンタメチレン、−CH2CHC
H3CH2−および−CH2CH2CHCH3CH2−
を含む。R″がトリメチレン又は−CH2CHCH3C
H2−のようなアルキル置換トリメチレン基であるシロ
キサンが望ましい。
アルキル基はメチル、エチル、プロピル、イソプロピ
ル、ブチルおよびイソブチルを含む。
NHCH3、−NHCH2CH2CH2CH3および−
N(CH2CH3)2のようなアルキル置換アミン基;
−NHCH2CH2NH2、−NH(CH2)6NH2
および−NHCH2CH2CH2N(CH3)2のよう
なアミノアルキル置換アミン基を含む。Zが0のときの
アミン官能性ポリシロキサンは重合体連鎖にペンダント
アミン置換基のみを有する。zが1のときのアミン官能
性ポリシロキサンは重合体鎖に末端アミン置換基のみ又
は末端と側基の両方がアミン置換基を有する。xは25
〜100の範囲にあり、YはZが1のとき0〜100、
そしてZが0のとき1〜100の範囲にある。x+yの
値が50〜500の範囲にあるのが最適である。
してマイクロエマルションにおいて1種以上のイオン界
面活性剤によって安定化されたポリジメチルシロキサン
又はアミン官能性ポリシロキサンの水性マイクロエマル
ションを含む。これらのマイクロエマルションは機械的
又は乳化重合によって調製される。
チオン界面活性剤によって安定化ポリジメチルシロキサ
ン又はアミン官能性ポリシロキサンを含有する組成物を
含む。そのシロキサンは直径が約140nm(0.14
μm)以下の粒子の形のマイクロエマルションに存在す
る。かかるマイクロエマルションは、例えば、米国特許
第5,017,221号およびヨーロッパ特許第463
431号に記載された機械的方法によって調製できる。
ン界面活性剤およびシロキサンが研究室用ホモジナイザ
−又は激しいかくはん用の他の装置を使用して一緒に単
純に混合し均質化される。これらの機械的マイクロエマ
ルションは、典型的に7〜9.5のpHを有し10〜8
0重量%のシロキサン(望ましくは20〜60%)、
0.01〜15重量%のイオン界面活性剤、残り水を有
する。
ション中で安定化されたポリジメチルシロキサン又はア
ミン官能性ポリシロキサンを含有する適当な水性マイク
ロエマルションの調製に乳化重合も使用される。そのシ
ロキサンは、マイクロエマルションに直径が140nm
以下、望ましくは40nm以下の粒子として存在する。
比較として、ファインエマルションはシロキサンを直径
が140〜130nm(0.14〜0.30μm)の粒
子として含有する。一方、標準エマルションは300n
m(0.30μm)以上の直径の粒子としてシロキサン
を含有する。
例えば、ヨーロッパ特許第459500号に記載されて
いる乳化重合法によって容易に調製される。その方法に
よると、環状シロキサン、イオン界面活性剤、水および
縮合重合触媒を混合することによって安定で油を含まな
いポリシロキサンのマイクロエマルションが調製され
る。その混合物は、環状シロキサンの本質的に全てが安
定で油を含まないマイクロエマルションが生成されるま
で重合反応温度で加熱およびかくはんする。そのマイク
ロエマルションは、典型的に6.5〜8.0のpHを有
し、10〜70重量%、望ましくは25〜60重量%、
0.05〜30重量%、望ましくは0.5〜20重量%
のイオン界面活性剤、残り水を含有する。そのマイクロ
エマルションは、米国特許第2,891,920号又は
米国特許第4,733,677号に記載された乳化重合
法によっても調製できる。
に使用される従来のカチオン乳化剤である。かかるカチ
オン界面活性剤は、脂肪酸アミン、アミドおよびそれら
の塩類である。適当なカチオン界面活性剤は、例えば、
脂肪族の脂肪アミンおよびそれらの誘導体、例えば、酢
酸ドデシルアミン、酢酸オクタデシルアミンおよび牛脂
脂肪酸アミンの酢酸塩類;ドデシルアニリンのような脂
肪連鎖を有する芳香族アミンの同族体;ウンデシルイミ
ダゾリンのような脂肪族ジアミンから誘導の脂肪アミ
ド;オレイルアミノジエチルアミンのような二置換アミ
ンから誘導の脂肪アミド;エチレンジアミンの誘導体;
牛脂トリメチルアンモニウムクロリド、ジオクタデシル
ジメチルアンモニウムクロリド、ジドデシルジメチルア
ンモニウムクロリドおよひジヘキサデシルジメチルアン
モニウムクロリドのような第四級アンモニウム化合物;
β−ヒドロキシエチルステアリルアミドのようなアミノ
アルコールのアミド誘導体;長鎖脂肪酸のアミン塩類;
オレイルベンジルアミノエチレンジエチルアミンヒドロ
クロリドのような二置換ジアミンの脂肪アミドから誘導
した第四級アンモニウム塩基;メチルヘプタデシルベン
ズイミダゾールヒドロブロミドのようなベンズイミダゾ
リンの第四級アンモニウム塩基;セチルピリジニウムの
ようなピリジニウムおよびその誘導体の塩基性化合物;
オクタデシルスルホニウムメチルスルフエ−トのような
スルホニウム化合物;ジエチルアミノ酢酸およびオクタ
デシルクロロメチルエーテルのベタイン化合物のような
ベタインの第四級アンモニウム化合物;ステアリン酸と
ジエチレントリアミンの縮合生成物のようなエチレンジ
アミンのウレタン;ポリエチレンジアミン;およびポリ
プロパノールポリエタノールアミンを含む。
ケミカル社(米国シカゴ)によって商品名ARQUAD
T−27W,16−29W、C−33W,T−50お
よびETHOQUAD T−13−27W ACETA
TEで販売されている製品である。
触媒はいずれもマイクロエマルションの調製に有用てあ
る。触媒はシロキサン結合を開裂できる縮合集合触媒を
含む。縮合重合触媒は、例えば、置換ベンゼンスルホン
酸、脂肪族スルホン酸、塩酸および硫酸のような強酸;
および第四級水酸化アンモニウムおよび金属酸化物のよ
うな強塩基である。ドデシルベンゼンスルホン酸、即ち
BIOSOFT S−100(商品名)のようなイオン
界面活性剤は触媒として付加的に作用する。他の有用な
触媒系はテトラブチル水酸化アンモニウム又はイオン交
換樹脂(触媒が現場で形成される)のような相関移動触
媒を含む。
依存して理論量又はそれより少し多い酸又は塩基の添加
によって触媒を中和することによって停止される。強
酸、弱酸又は塩基を使用できるが、強酸又は塩基を使用
するときは、反応を再触媒する可能性があるので過剰中
和しないように注意が必要である。得られるエマルショ
ンが7以下のpHを有するように十分な量の酸又は塩基
で中和することが望ましい。
意味し、電解質と一般に呼ぶ化合物も含む。適当な無機
塩の例は、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、塩化マ
グネシウム、硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、塩
化ナトリウム、リン酸ナトリウム、塩化アンモニウム、
炭酸アンモニウム、硫酸塩、硫酸アルミニウム、塩化ア
ルミニウム、アルミニウムクロロ水化物、アルミニウム
セスキクロロ水化物、アルミニウムジクロロ水化物、ア
ルミニウムジルコニウムテトラクロロヒドレックスグリ
セリン、アルミニウムジルコニウムトリクロロ水化物、
アルミニウムジルコニウムテトラクロロ水化物、アルミ
ニウムジルコニウムペンタクロロ水化物およびアルミニ
ウムジルコニウムオクタクロロ水化物を含む。
ミニウム、酢酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、ク
エン酸ナトリウム、乳酸ナトリウム、ナトリウムジヒド
ロキシグリシネート、グルコン酸ナトリウム、グルタミ
ン酸ナトリウム、スルホン酸ナトリウムヒドロキシメタ
ン、シュウ酸ナトリウム、石炭酸ナトリウム、プロピオ
ン酸ナトリウム、サッカリン酸ナトリウム、サルチル酸
ナトリウム、サルコシン酸ナトリウム、スルホン酸ナト
リウムトルエン、アスパラギン酸マグネシウム、プロピ
オン酸カルシウム、サッカリン酸カルシウム、カルシウ
ムd−サッカレート、チオグリコール酸カルシウム、カ
プリル酸アルミニウム、クエン酸アルミニウム、アルミ
ニウムジアセテート、グリシン酸アルミニウム、乳化ア
ルミニウム、メチオニン酸アルミニウム、アルミニウム
フエノスルホネート、アスパラギン酸カリウム、ジフタ
ル酸カリウム、二酒石酸カリウム、グルコ硫酸カリウ
ム、ソルビン酸カリウム、チオグリコール酸カリウム、
スルホン酸カリウムトルエンおよび乳化マグネシウムを
含む。
汚染および増殖を防ぐために、一般に10〜1,000
ppmの防腐剤を含有する。その防腐剤の例は、ホルム
アルデヒド;1,3−ジメチロール−5,5−ジメチル
(DMDM)ヒダントイン;5−ブロモ−5−ニトロ−
1,3−ジオキサン;メチルパラベン(メチルパラ−ヒ
ドロキシベンゾエイト);プロピルパラベン(プロピル
パラ−ヒドロキシベンゾエイト);ソルビン酸;イミダ
ゾリジニル尿素;5−クロロ2−メチル−4−イソチア
ゾリン−3−オン又はRohm and Haas社の
商品名KATHOH;クロロアルキルメテナミンクロリ
ド(商品名Quatennium−15);およびSu
tton研究所の商品名GERMABEN II−Eの
ような化合物である。
トコルに数種の塩とマイクロエマルションが含まれた。
使用した塩類は、アルミニウムクロロ水化物(ACH−
303);粉末アルミニウムクロロ水化物(商品名AC
H−323粉末);アルミニウムジルコニウムテトラク
ロロヒドレックスグリシン(AZG−368)の35重
量%水溶液;粉末アルミニウムジルコニウムテトラクロ
ロヒドレックスグリシン(AZG−370粉末);アル
ミニウムジルコニウムテトラクロロヒドレックスグリシ
ン(AZG−370)の50重量%の水性溶液;塩化ナ
トリウム;塩化カルシウム;および塩化アルミニウムを
含んだ。
ドレックスグリシンは、アルミニウムジルコニウムテト
ラクロロ水化物Al4Zr(OH)12Cl14・nH
2Oとアミノ酸グリシンH2NCH2COOHの配位錯
体であって、金属に配位された水の分子のいくらかがグ
リシンと置換されている。
ルションおよびマイクロエマルションは試験プロトコル
に選択された。45nm以下から450nmの範囲内の
ポリシロキサンンの粒度特徴をもったマイクロエマルシ
ョンおよびエマルションを我々の試験コースに考えた。
は、140nm以下の平均粒径を有する粒子としてシロ
キサンが存在する組成物を含むことを意図している。用
語「エマルションン」140nm以上の平均粒径を有す
る粒子としてシロキサンが存在する組成物を含むことを
意図している。
(11)のエマルションおよびマイクロエマルションに
ついて2000センチポアズ(cP/mPa・s)〜
1,000,000cP/mPa・sの範囲内と考え
た。表1はこれらのマイクロエマルションおよびマイク
ロエマルションの各々並びにそれらの物理的性質を示
す。表1は、各エマルション/マイクロエマルションに
おけるポリシロキサンの種類をポリジメチルシロキサン
重合体を含有するものをPDMSとしてアミン官能性ポ
リシロキサン重合体を含有するものをAMINOとして
識別している。
製したカチオンマイクロエマルションであって、界面活
性剤として牛脂アルキルトリス(2−ヒドロキシエチ
ル)アンモニアムアセテート(商品名ETHOQUAD
T−13−27W)を含有した。
製したカチオンマイクロエマルションであって、界面活
性剤としてヘキサデシル(アセチル)トリメチルアンモ
ニウムクロリド(商品名ARQUAD16−29W)を
含有した。
製したカチオンマイクロエマルションであって、界面活
性剤としてARQUAD16−29Wを含有した。
製したカチオンマイクロエマルションであって、界面活
性剤としてARQUAD16−29Wを含有した。
製したカチオンマイクロエマルションであって、界面活
性剤としてARQUAD16−29Wを含有した。
製したカチオンマイクロエマルションであって、界面活
性剤として牛脂トリメチルアンモニウムクロリド(商品
名ARQUAD T−27W)を含有した。
製したアニオンマイクロエマルションであって、界面活
性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸(DBSA)
(Stepan社による商品名BIOSOFT S−1
00)を含有した。
製したアニオンマイクロエマルションであって、界面活
性剤としてDBSAを含有した。
製したカチオンマイクロエマルションであって、界面活
性剤としてDBSAを含有した。
製したアニオンマイクロエマルションであって、界面活
性剤としてDBSAを含有した。
製したカチオンマイクロエマルションであって、界面活
性剤として、ユニオンカーバイド社の製品であるエトキ
シ化トリメチルノナノール(商品名TERGITOL
TMN−6)およびオクチルフェノキシポリエトキシエ
タノール(商品名TRITON X−405)を含有し
た。
エマルション1000〜1900は、一般に前記ヨーロ
ッパ特許第459,500号に記載された方法に従って
調製し、環状シロキサン、イオン界面活性剤、水および
触媒を混合し、加熱そしてかくはんした。
マイクロエマルション1000〜1500は、一般に前
記米国特許第2,891,920号に従って調製した。
マイクロエマルション1600〜1900は、一般に前
記米国特許第3,294,725号に従って;又はJo
urnal of Polymer Science,
Part C,entitled “Anionic
Emulsion Pol ymerizationo
f Sioxanes”,Pages 27−34,
(1969)に従って調製した。
は、一般に前記米国特許第5,017,221号および
ヨーロッパ特許第463,431号に記載された方法に
従って調製し、官能性又は非可能性ポリシロキサン、界
面活性剤および水を混合し、高剪断装置を使用して乳化
した。
ションの1つと塩を含有する溶液を調製した。これらの
溶液は、環境温度、即ち20〜25℃および40℃でエ
ージングした後安定性を監視した。それらの溶液は凍解
サイクルにかけてそれらの安定性も試験すると共に、分
光光度計(Bausch & LombSpectro
nic 21)を使用して透明度の変化を監視した。そ
れらの結果を表2−7に示す。
マルションは全て塩に対して安定でないことがわかっ
た。従って、表1に示したアニオンエマルションおよび
マイクロエマルションに塩を添加したとき、強い不安定
性を示す、即ち、増粘と分離が観察された。例として、
異なる数種の塩とアニオンマイクロエマルションの1つ
を使用して、数種の溶液を調製した、その結果、アニオ
ンエマルション又はマイクロエマルションと塩の組合せ
から生じる不安定性が立証された。それらの結果を表2
に示す。
のノニオンエマルションを試験した、そして異なる数種
の塩と混合したとき不安定になることがわかった。その
結果を表3に示す。
散相の粘度のカチオンマイクロエマルションを試験し
た。40nm以下の粒度のアミン官能性ポリシロキサン
を含有する3種のカチオンマイクロエマルションは、塩
添加時に安定であることかわかった。しかしながら、1
20nm以下の粒度のアミン官能性ポリシロキサンを含
有する3種のカチオンマイクロエマルションは、塩添加
時に不安定てあることがわかった。40nm以下の粒度
のアミン官能性ポリジメチルシロキサンを含有する3種
のカチオンマイクロエマルションは、塩添加時に安定で
あることがわかった。しかしながら、100nm以上の
粒度のポリジメチルシロキサンを含有するカチオンマイ
クロエマルションは、塩添加時に不安定であることがわ
かった。分散相の粘度差は、アミン官能性ポリシロキサ
ン含有のカチオンマイクロエマルションの安定性の結果
にマイナス又はプラスに影響を与えるとは思われなかっ
たが、表1に示したポリジメチルシロキサン含有の2つ
のカチオンマイクロエマルションの安定性の結果に影響
した。
改善が認められた。数種の溶液に種々の塩を使用して試
験したアミン官能性ポリシロキサン含有の1つの特定カ
チオンマイクロエマルションで得られた結果を示す表4
−7に示すように、一般に、安定性は30重量%と高い
塩含量で得られた。
エマルションは、一般に繊維および化粧品の分野におい
て有用であって、多量の塩類の存在および許容量の点で
有利である。
の一般式(式中のaは1〜30,000センチストーク
(mm2 /秒)の範囲の粘度をもつ重合体を提供する値
を有する)を有する重合体が望ましい;
してマイクロエマルションにおいて1種以上のイオン界
面活性剤によって安定化されたポリジメチルシロキサン
又はアミン官能性ポリシロキサンの水性マイクロエマル
ションを含むことが望ましい。これらのマイクロエマル
ションは機械的又は乳化重合によって調製される。
Claims (3)
- 【請求項1】 (A)カチオン界面活性剤によってマイ
クロエマルション中で安定化され100ナノメートル以
下の粒径を有するポリシロキサンを含有する水中油型水
性マイクロエマルションであるシリコーン成分と;無機
塩又は有機塩との安定混合物から成る組成物。 - 【請求項2】 前記組成物が該組成物の全重量を基準に
して0.1〜30重量%の塩を含有し、組成物の残余が
マイクロエマルションであり;該マイクロエマルション
は該マイクロエマルションの全重量を基準にして10〜
80重量%のポリシロキサン、0.05〜30重量%の
カチオン界面活性剤を含有し、残りが水であることを特
徴とする請求項1記載の組成物。 - 【請求項3】 マイクロエマルション中のポリシロキサ
ンが、40nm以下の粒径を有することを特徴とする請
求項1及び2記載の組成物。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/044,675 US5969038A (en) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | Salt stable cationic silicone oil-in-water microemulsion |
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