KR101829009B1 - 복합 경화 실리콘 분말 및 이의 생산 방법 - Google Patents

복합 경화 실리콘 분말 및 이의 생산 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기 성분들을 포함하는 복합 경화 실리콘 분말에 관한 것이다:
(A) 0.1 내지 500μm의 평균 입도를 갖는 경화 실리콘 분말,
(B) 상기 경화 실리콘 분말의 표면 상에 코팅되는 무기 미세 분말, 및
(C) 성분(A) 및/또는 성분(B)의 표면 상에 코팅되는 150℃ 이상의 비점을 갖는 일가 또는 다가 알코올. 상기 복합 경화 실리콘 분말 매우 좋은 유동성, 친수성, 및 분산성을 갖는다. 또한, 본 발명은 기계적 전단의 조건 하에 성분(A) 내지 (C)를 혼합함으로써 특징지어지는 복합물의 생산 방법에 관한 것이다.

Description

복합 경화 실리콘 분말 및 이의 생산 방법{COMPOSITE CURED SILICONE POWDER AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}
본 발명은 무기 미세 분말에 의해 코팅된 경화 실리콘 분말을 포함하는 복합 경화 실리콘 분말, 및 이러한 복합 경화 실리콘 분말의 생산 방법에 관한 것이다.
경화 실리콘 분말은 첨가제, 예를 들어, 화장품, 페인트, 잉크, 열경화성 유기 수지, 및 열가소성 유기 수지로서 사용되고, 특히 열경화성 유기 수지에 대한 내부 스트레스-완화제(internal stress-relaxing agent) 및 유기 수지 필름에 대한 표면 윤활제로서 사용하기에 매우 적합하다. 그러나, 이러한 경화 실리콘 분말은 강한 응집성이 있고, 이에 따라 유동성이 나쁘고, 더욱이, 그들은 수계 조성물, 예컨대, 수계 페인트 및 화장품에서의 분산성이 나쁘다. 이에 따라, 경화 실리콘 분말이 수계 조성물 중에 균일하게 분산되지 않아 수계 조성물 중에 응집된 상태가 초래된 경우, 수계 페인트의 경우에는 경화 실리콘 분말에 의해 균일한 매트 효과(matting effect)가 발생하지 않을 것이고, 화장품의 경우에는 불량한 촉감이 얻어진다.
경화 실리콘 분말의 표면 상에 코팅되는 무기 미세 분말을 포함하는, 유동성이 개선된 복합 경화 실리콘 분말이 도입되었다(참조: JP 04-348143 A, JP 07-102075 A, 및 JP 09-208709 A). 그러나, 이러한 복합 경화 실리콘 분말은 친수성이 불충분하여, 수계 조성물에 혼입될 경우, 수계 조성물에 대하여 불량한 친화력을 나타낸다.
또한, 미세 무기 분말 상에 계면활성제를 부착함으로써 달성되는, 친수성이 증가된 복합 경화 실리콘 분말이 도입되었다(참조: WO 2004/055099). 그러나, 만족스러운 친수성을 유지하기 위해, 계면활성제는 이러한 복합 경화 실리콘 분말의 경우에 다량으로 부착되어야 하고, 이것은 수계 화장품의 조성 설계를 매우 어렵게 하였다.
[특허 참조 1] JP 04-348143 A
[특허 참조 2] JP 07-102075 A
[특허 참조 3] JP 09-208709 A
[특허 참조 4] WO 2004/055099
해결하고자 하는 기술적 과제
본 발명의 목적은 탁월한 유동성, 친수성, 및 분산성을 갖는 복합 경화 실리콘 분말을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은 이러한 복합 경화 실리콘 분말의 효율적인 생산 방법을 제공하는 것이다.
과제의 해결법
본 발명의 복합 경화 실리콘 분말은 0.1 내지 500μm의 평균 입도를 갖는 경화 실리콘 분말(A)의 표면 상에 부착되는 무기 미세 분말(B)을 포함하는 복합 경화 실리콘 분말이고, 특징적으로 성분(A) 및/또는 성분(B)의 표면 상에 150℃ 이상의 비점을 갖는 일가 또는 다가 알코올(C)을 갖는다.
이러한 복합 경화 실리콘 분말 생산하는 본 발명의 방법은 기계적 전단의 조건 하에 하기 성분들을 혼합함을 특징으로 한다: (A) 0.1 내지 500μm의 평균 입도를 갖는 경화 실리콘 분말, (B) 무기 미세 분말, 및 (C) 150℃ 이상의 비점을 갖는 일가 또는 다가 알코올.
본 발명의 유리한 효과
본 발명의 복합 경화 실리콘 분말은 특징적으로 탁월한 유동성, 친수성, 및 분산성을 갖는다. 본 발명의 생산 방법은 특징적으로 이러한 복합 경화 실리콘 분말을 효율적으로 생산할 수 있다.
본 발명을 수행하기 위한 최선의 방식
경화 실리콘 분말(A)
경화 실리콘 분말 성분(A)은 예를 들어, 오가노실란 또는 오가노폴리실록산의 경화에 의해 제공되는 경화 실리콘 분말이고, 그 구조에 실록산 결합을 함유한다. 성분(A)는 실리콘 고무 분말 및 실리콘 수지 분말로 예시될 수 있다. 실리콘 고무 분말은, 실리콘 고무 분말의 경도가 광범위하게 조절될 수 있고, 실리콘 고무 분말이 특정 용도에 맞는 다양한 특성을 부여할 수 있기 때문에 바람직하다. 경화 실리콘 분말의 경도는 특별히 제한되지는 않지만, 그것의 일본 공업 규격(Japanese Industrial Standard; JIS) A 경도는 90 미만이 바람직하다.
성분(A)의 평균 입도는 0.1 내지 500μm 범위, 바람직하게는 0.1 내지 200μm 범위, 특히 바람직하게는 0.1 내지 100μm 범위에 있다. 이러한 이유는 하기와 같다. 경화 실리콘 분말 표면 상의 미세 무기 분말의 부착은 지시 범위의 하한 미만에서는 상당히 어려운 경향이 있고, 이에 따라 얻어진 복합 경화 실리콘 분말의 수계 조성물 중에서의 분산성은 지시 범위의 상한을 초과하면, 저하되는 경향이 있다. 또한, 성분(A)의 모양은 특별히 제한되지는 않지만, 구형, 스핀들-모양, 및 불규칙한 모양으로 예시될 수 있다. 구형 모양이 바람직한데, 왜냐하면 구형 모양은 형성되는 복합 경화 실리콘 분말에 대하여 특히 우수한 유동성, 친수성, 및 분산성을 제공하기 때문이다.
성분(A)의 생산 방법은 하기로 예시될 수 있다: 경화성 실리콘 성분이 경화된 후, 형성된 경화 실리콘 물질이 분쇄기와 같은 분쇄 장치를 사용하여 분쇄되는 방법; 경화성 실리콘 조성물이 분무 건조기와 같은 분무 장치를 사용하여 분무됨으로써 경화되는 방법; 및 경화성 실리콘 조성물이 수성 계면활성제 용액 중에 분산되고 경화되는 방법. 경화성 실리콘 조성물이 수성 계면활성제 용액 중에 분산되고 경화되는 방법은 구형 경화 실리콘 분말을 형성하는 능력에 대해 바람직하다.
경화성 실리콘 조성물은 첨가 반응-경화성 실리콘 조성물, 축합 반응-경화성 실리콘 조성물, 및 오가노퍼옥사이드-경화성 실리콘 조성물로 예시될 수 있다. 첨가 반응-경화성 실리콘 조성물은 적어도, 각각의 분자에 둘 이상의 알케닐 기를 갖는 오가노폴리실록산, 각각의 분자에 둘 이상의 실리콘-결합된 수소를 갖는 오가노폴리실록산, 및 플래티넘 기 촉매를 포함하는 첨가 반응-경화성 실리콘 조성물로 예시될 수 있다.
알케닐-함유 오가노폴리실록산 중의 알케닐 기는 비닐, 알릴, 부테닐, 펜테닐, 및 헥세닐로 예시될 수 있으며, 비닐 및 헥세닐이 특히 바람직하다. 비-알케닐 실리콘-결합된 기는 치환되거나 치환되지 않은 일가 하이드로카빌 기, 예컨대, 알킬 기, 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 등; 시클로알킬 기, 예를 들어, 시클로펜틸, 시클로헥실 등; 아릴 기, 예컨대, 페닐, 톨릴, 자일릴 등; 아르알킬 기, 예컨대, 벤질, 페네틸, 3-페닐프로필 등; 및 할로겐화된 알킬 기, 예컨대, 3-클로로프로필, 3,3,3-트리플루오로프로필 등으로 예시될 수 있다. 알케닐-함유 오가노폴리실록산의 분자 구조는, 예를 들어, 직쇄, 고리형, 망상형, 및 부분적으로 분지된 직쇄일 수 있고, 여기서 직쇄 및 부분적으로 분지된 직쇄가 특히 바람직하다. 알케닐-함유 오가노폴리실록산의 점도는 경화성 실리콘 조성물이 물에 분산될 수 있는 한 특별히 제한되지는 않지만, 25℃에서 20 내지 100,000mPaㆍs의 범위가 바람직하고, 25℃에서 20 내지 10,000mPaㆍs의 범위가 특히 바람직하다.
실리콘-결합된 수소-함유 오가노폴리실록산 중의 비-수소 실리콘-결합된 기는 상기 주어진 것과 동일한 치환되거나 치환되지 않은 일가 하이드로카빌 기로 예시될 수 있다. 실리콘-결합된 수소-함유 오가노폴리실록산의 분자 구조는 직쇄, 고리형, 망상형, 및 부분적으로 분지된 직쇄로 예시될 수 있다. 그것의 점도는 경화성 실리콘 조성물이 물에 분산될 수 있는 한 특별히 제한되지는 않지만, 25℃에서 1 내지 10,000mPaㆍs 범위가 바람직하다. 실리콘-결합된 수소-함유 오가노폴리실록산의 함량은 고려 중인 조성물의 첨가 반응-매개된 경화를 일으킬 수 있는 양으로 존재하는 한 특별히 제한되지는 않지만, 알케닐-함유 오가노폴리실록산의 100 질량부 당 0.3 내지 500 질량부가 바람직하다.
플래티넘 기 촉매는 고려 중인 조성물의 첨가 반응을 촉진하는 촉매이고, 플래티넘 촉매, 로듐 촉매, 및 팔라듐 촉매로 예시될 수 있고, 플래티넘 촉매가 특히 바람직하다. 이러한 플래티넘 촉매는 클로로백금 산, 클로로백금산의 알코올 용액, 플래티넘의 올레핀 착물, 플래티넘의 알케닐실록산 착물, 플래티넘 블랙, 및 실리카 상에 지지되는 플래티넘으로 예시될 수 있다. 플래티넘 기 촉매 함량은 고려 중인 조성물의 경화를 촉진시키기에 충분한 양이다; 예를 들어, 플래티넘 촉매가 사용될 경우, 이 양은 상기 오가노폴리실록산의 총량을 기준으로 하여 플래티넘 금속의 0.1 내지 1000ppm 질량부를 제공하는 양이다.
축합 반응-경화성 실리콘 조성물은 적어도, 각각의 분자에 둘 이상의 실리콘-결합된 하이드록실 또는 가수분해성 기를 갖는 오가노폴리실록산(여기서, 가수분해성 기는 알콕시 기, 옥심 기, 아세톡시 기, 아미녹시 기 등으로 예시될 수 있음); 각각의 분자에 셋 이상의 실리콘-결합된 가수분해성 기를 갖는 실란-형 가교제(여기서, 가수분해성 기는 알콕시 기, 옥심 기, 아세톡시 기, 아미녹시 기 등으로 예시될 수 있음); 및 오가노틴 화합물, 오가노티탄 화합물 등과 같은 축합 반응 촉매를 포함하는 축합 반응-경화성 실리콘 조성물로 예시될 수 있다. 특히 바람직한 경화성 실리콘 조성물은 적어도, 각각의 분자에 둘 이상의 실리콘-결합된 가수분해성 기를 갖는 오가노폴리실록산, 각각의 분자에 둘 이상의 실란올 기를 갖는 오가노폴리실록산, 및 축합 반응 촉매를 포함한다.
실리콘-결합된 가수분해성 기-함유 오가노폴리실록산 중의 가수분해성 기는 알콕시 기, 예컨대, 메톡시, 에톡시, 메톡시에톡시 등; 옥심 기, 예컨대, 메틸 에틸 케톡심, 디메틸 케톡심 등; 및 또한 아세톡시 기 및 아미녹시 기로 예시될 수 있고, 알콕시가 특히 바람직하다. 가수분해성 기 외에 존재하는 실리콘-결합된 기는 치환되거나 치환되지 않은 일가 하이드로카빌 기, 예컨대, 알킬 기, 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 등; 시클로알킬 기, 예를 들어, 시클로펜틸, 시클로헥실 등; 비닐, 알릴, 부테닐, 펜테닐, 및 헥세닐; 아릴 기, 예컨대, 페닐, 톨릴, 자일릴 등; 아르알킬 기, 예컨대, 벤질, 페네틸, 3-페닐프로필 등; 및 할로겐화된 알킬 기, 예컨대, 3-클로로프로필, 3,3,3-트리플루오로프로필 등으로 예시될 수 있다. 실리콘-결합된 가수분해성 기-함유 오가노폴리실록산의 분자 구조는, 예를 들어, 직쇄, 고리형, 망상형, 및 부분적으로 분지된 직쇄일 수 있고, 직쇄 및 부분적으로 분지된 직쇄가 특히 바람직하다. 실리콘-결합된 가수분해성 기-함유 오가노폴리실록산의 점도는, 경화성 실리콘 조성물이 물에 분산될 수 있는 한 특별히 제한되지는 않지만, 25℃에서 20 내지 100,000mPaㆍs 범위가 바람직하고, 25℃에서 20 내지 10,000mPaㆍs 범위가 특히 바람직하다.
실란올-함유 오가노폴리실록산 중의 비-실란올 실리콘-결합된 기는 상기 주어진 것과 동일한 치환되거나 치환되지 않은 일가 하이드로카빌 기로 예시될 수 있다. 실란올-함유 오가노폴리실록산의 분자 구조는 직쇄, 고리형, 망상형, 및 부분적으로 분지된 직쇄로 예시될 수 있고, 직쇄 및 부분적으로 분지된 직쇄가 특히 바람직하다. 그것의 점도는 경화성 실리콘 조성물이 물에 분산될 수 있는 한 특별히 제한되지는 않지만, 25℃에서 1 내지 10,0000mPaㆍs 범위가 바람직하고, 25℃에서 20 내지 10,000mPaㆍs 범위가 바람직하다. 실란올-함유 오가노폴리실록산의 함량은 고려 중인 조성물의 축합 반응-매개된 경화를 일으킬 수 있는 양으로 존재하는 한 특별히 제한되지는 않지만, 실리콘-결합된 가수분해성 기-함유 오가노폴리실록산의 100 질량부 당 0.01 내지 100 질량부의 범위가 바람직하다.
축합 반응 촉매는 고려 중인 조성물에 축합 반응을 촉진할 수 있는 촉매이고, 오가노틴 화합물, 예컨대, 디부틸틴 디라우레이트, 디부틸틴 디아세테이트, 틴 옥테노에이트, 틴 옥타노에이트, 디부틸틴 디옥테이트, 틴 라우레이트 등; 오가노티탄 화합물, 예컨대, 테트라부틸 티타네이트, 테트라프로필 티타네이트, 디부톡시비스(에틸 아세토아세테이토)티탄 등; 및 또한 산성 화합물, 예컨대, 염산, 황산, 도데실벤젠설폰 산 등, 및 염기성 화합물, 암모니아, 수산화나트륨 등으로 예시될 수 있고, 여기서 오가노틴 화합물 및 오가노티탄 화합물이 특히 바람직하다. 축합 반응 촉매 함량은 고려 중인 조성물의 축합 반응을 촉진시키기에 충분한 양이며, 각각의 경우에, 상기 오가노폴리실록산의 총 100 질량부 당 각각의 경우에, 0.01 내지 5 질량부의 범위가 바람직하고, 0.05 내지 2 질량부의 범위가 특히 바람직하다.
경화 실리콘 입자의 입도는 수성 계면활성제 용액 중의 경화성 실리콘 조성물을 에멀젼화시키고 경화시킴으로써 용이하게 조절될 수 있다. 이러한 계면활성제는 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 및 베타인형 계면활성제로 예시될 수 있다. 형성된 경화 실리콘 입자의 입도는 계면활성제 유형 및 계면활성제 함량에 따라 달라질 수 있다. 작은 입도를 갖는 경화 실리콘 입자를 생성하기 위해, 계면 활성제의 첨가량은 경화성 실리콘 조성물의 100 질량부 당 0.5 내지 50 질량부의 범위가 바람직하다. 다른 한편, 큰 입도를 갖는 경화 실리콘 입자를 생성하기 위해, 계면활성제 첨가량은 경화성 실리콘 조성물의 100 질량부 당 0.1 내지 10 질량부의 범위가 바람직하다. 분산매질로서 사용되는 물의 양은 경화성 실리콘 조성물의 100 질량부 당 20 내지 1,500 질량부의 범위가 바람직하다.
에멀젼화 장치는 바람직하게는 수중 경화성 실리콘 조성물에 균일하게 분산시키기 위해 사용된다. 이러한 에멀젼화 장치는 호모믹서(homomixer), 패들 믹서(paddle mixer), Henschel 믹서, 호모분산기, 콜로이드 밀, 프로펠러 교반기, 균질화기, 연속 인라인 에멀젼화 장치, 초음파 에멀젼화 장치, 및 진공 반죽기(kneader)로 예시될 수 있다.
상기 언급된 방법에 의해 제조되는 경화성 실리콘 조성물의 수계 분산액은 이후 수계 분산액 중의 경화성 실리콘 조성물을 경화시키기 위해 실온에서 방치 또는 가열하도록 하고, 이로 인해 경화 실리콘 분말의 수계 분산액이 얻어진다. 가열 온도는 열이 경화성 실리콘 조성물의 수계 분산액에 적용되는 경우에 100℃ 이하인 것이 바람직하고, 10 내지 95℃가 특히 바람직하다. 경화성 실리콘 조성물의 수계 분산액을 가열하기 위한 방법은 수계 분산액을 직접 가열하는 것 및 이러한 수계 분산액을 온수에 첨가하는 것으로 예시될 수 있다. 경화 실리콘 분말은 이후 경화 실리콘 분말의 수계 분산액으로부터 물을 제거함으로써 생성될 수 있다. 경화 실리콘 분말의 수계 분산액으로부터 물을 제거하는 방법은 진공 건조기를 사용하는 건조, 컨벡션 오븐을 사용하는 건조, 및 분무 건조기를 사용하는 건조로 예시될 수 있다.
무기 미세 분말(B)
성분(A)의 표면 상에 무기 미세 분말 성분(B)의 일부 또는 전부를 코팅함으로써 성분(A)의 응집이 억제되고, 본 발명의 복합 경화 실리콘 분말의 유동성 및 분산성이 개선된다. 이러한 경우에, "코팅"은 그것의 전체에 또는 성분(B)가 성분(A) 표면의 일부에 균일하지 않은 분포로 존재하는 상태에 성분(A)를 덮도록 성분(A)의 표면을 코팅하는 상태를 제공한다. 또한, 성분(B)의 일부는 성분(A)의 표면으로부터 쉐드(shed)될 수 있고, 본 발명의 복합 경화 실리콘 분말에서 이러한 느슨한 상태로 존재할 수 있다.
성분(B)는 미분된 금속 옥사이드 분말, 예컨대, 실리콘 옥사이드, 티탄 옥사이드, 알루미늄 옥사이드, 지르코늄 옥사이드, 안티몬 옥사이드 등; 미분된 금속 니트라이드 분말, 예컨대, 보론 니트라이드, 알루미늄 니트라이드 등; 미분된 금속 하이드록사이드 분말, 예컨대, 알루미늄 하이드록사이드, 마그네슘 하이드록사이드 등; 금속 카보네이트 염, 예컨대, 포타슘 카보네이트 등; 미분된 금속, 예컨대, 니켈, 코발트, 철, 구리, 금, 은 등; 및 또한 미분된 설파이드 분말 및 미분된 클로라이드 분말로 예시될 수 있다. 이들 중에서, 금속 옥사이드 미세 분말은 그들의 구입의 용이성으로 인해 비용 우위를 제공하기 때문에 바람직하고, 실리카 미세 분말이 특히 바람직하다. 성분(B)의 평균 입도는 성분(A)의 표면에 부착을 가능하게 하는 평균 입도이어야하지만, 달리 특별히 제한되지는 않는다. 특정 조건에서, 평균 입도는 바람직하게는 성분(A)의 평균 입도의 십분의 일 이하이다.
친수성 오일(C)
성분(C)는 본 발명의 복합 경화 실리콘 분말에 친수성 및 분산성을 부여하고, 150℃ 이상의 비점을 갖는 일가 알코올 또는 다가 알코올이다. 성분(C)는 일가 알코올, 예컨대, 이소데실 알코올, 이소트리데실 알코올 등; 및 다가 알코올, 예컨대, 1,3-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 등으로 예시될 수 있다. 성분(C)는 바람직하게는 25℃에서 500mPaㆍs 이하, 특히 바람직하게는 200mPaㆍs 이하의 비점을 갖는데, 왜냐하면 이것이 성분(A) 또는 성분(B)의 표면 상의 코팅을 용이하게 하기 때문이다.
복합 경화 실리콘 분말
성분(A)에 대한 성분(B) 및 성분(C)의 코팅된 양은 만족스러운 유동성 및 친수성을 갖는 복합 경화 실리콘 입자를 형성시키는 양이고, 달리 특별히 제한되지는 않는다. 성분(B) 및 성분(C)의 코팅된 양은 성분(A)의 입도에 따라 달라질 것이고, 성분(B) 및 성분(C)의 코팅된 양은 바람직하게는 성분(A)의 100질량부 당 성분(B)의 2 내지 30질량부 및 성분(A)의 100질량부 당 성분(C)의 2 내지 20질량부, 특히 바람직하게는 성분(A)의 100질량부 당 성분(B)의 3 내지 20질량부 및 성분(A)의 100질량부 당 성분(C)의 3 내지 10질량부의 범위이다. 이러한 이유는 하기와 같다: 성분(B) 또는 성분(C)의 첨가량이 지시 범위 초과일 경우, 얻어지는 복합 경화 실리콘 입자의 유동성은 저하되는 경향이 있고/거나 증가된 친수성을 얻기 어려운 경향이 있다.
앞서 기재된 성분(A), (B) 및 (C)를 기계적 전단의 적용으로 혼합하는 것은 본 발명의 복합 경화 실리콘 분말을 생산하는 방법에 바람직하다. Henschel 믹서 및 Supermixer는 기계적 전단의 조건 하에 성분(A), (B) 및 (C)를 혼합할 수 있는 장치의 예이다. 성분(A), (B), 및 (C)를 혼합시키기 위한 온도는 특별히 제한되지는 않고, 혼합은 예를 들어, 심지어 실온에서도 수행될 수 있다. 혼합 온도와 관련하여, 유동성이 불량한 성분(A)는 성분(B)의 표면에 부착함으로써 유동성을 나타내도록 전환되고, 이에 따라 적절한 혼합 시간은 상태에 따른 이러한 변화를 모니터링함으로써 결정되어야 한다.
본 발명의 생산 방법에서, 성분(A), (B), 및 (C)는 모두 동시에 혼합될 수 있거나, 성분(A)가 성분(B)와 미리 혼합되고 이어서 이에 성분(C)가 혼합될 수 있거나, 성분(A)가 성분(C)와 미리 혼합되고 이어서 이에 성분(B)가 혼합될 수 있다. 성분(A)는 성분(C)와 미리 혼합되고 이어서 이에 성분(B)가 혼합되는 것이 특히 바람직하다. 이것은 성분(A)의 표면 상에 성분(C)의 균일한 부착을 야기할 수 있고, 이로 인해 복합 경화 실리콘 분말의 친수성을 높일 수 있다.
본 발명의 생산 방법에서 성분(B)의 첨가량은 성분(A)의 표면을 코팅하기에 충분한 양이고, 구체적으로는 성분(A)의 100질량부 당 2 내지 30질량부의 범위가 바람직하며, 성분(A)의 100질량부 당 3 내지 20질량부의 범위가 특히 바람직하다.
본 발명의 생산 방법에서 성분(C)의 첨가량은 성분(A)에 만족스러운 친수성을 부여하기에 충분한 양이지만, 성분(C)의 첨가량은 또한 성분(A) 중의 비가교 오일 함량의 작용에 따라 달라질 것이고, 특정 조건에서, 성분(A)의 100질량부 당 2 내지 20질량부의 범위가 바람직하고, 성분(A)의 100질량부 당 3 내지 10질량부의 범위가 특히 바람직하다.
실시예
본 발명의 복합 경화 실리콘 분말 및 이의 생산 방법은 실시예 및 비교예를 통해 보다 상세하게 기재된다. 실시예에서 점도는 25℃에서의 값이다. 경화 실리콘 분말 및 복합 경화 실리콘 분말의 특성은 하기와 같이 측정되었다.
[경화 실리콘 분말의 JIS A 경도]
경화 실리콘 분말에 대한 전구체인 경화성 실리콘 조성물을 시트 형태로 경화하였다. 이러한 시트의 경도를 JIS K 6301에 규정된 JIS A 경도 시험기를 이용하여 측정하였다.
[평균 입도]
경화 실리콘 분말 또는 복합 경화 실리콘 분말의 수계 분산액 또는 에탄올 분산액을 입도 분포를 측정하기 위한 레이저 회절 기기(Horiba, Ltd.로부터의 LA-750)를 사용하여 측정하고, 이러한 측정에 의해 제공되는 중간 직경(누적 분포에서 50%에 상응하는 입경, 50% 입경)을 평균 입도로 사용하였다.
[친수성]
10mL의 물을 30cc 용량의 유리병에서 측정하고; 이후, 1g의 경화 실리콘 분말 또는 복합 경화 실리콘 분말을 서서히 첨가하고; 유리병을 3분 동안 방치하였다. 그 후에, 하기 기준으로 평가를 수행하였다.
매우 좋음(○): 경화 실리콘 분말 또는 복합 경화 실리콘 분말이 물에 바로 용이하게 블렌딩되고, 물에 균일하게 분산되면 매우 좋음(○)으로 기록하였다.
좋지 않음(×): 경화 실리콘 분말 또는 복합 경화 실리콘 분말이 물 표면 상에 부체(floating thing)로 남아있다면 친수성을 좋지 않음(×)으로 기록하였다.
[분산성]
10mL의 물을 30cc 용량의 유리병에서 측정하고; 이후, 1g의 경화 실리콘 분말 또는 복합 경화 실리콘 분말을 서서히 첨가하고; 유리병을 3분 동안 방치하였다. 이어서, 유리병을 막고 10분 동안 수동으로 진탕하고, 그 후에 하기 기준으로 평가를 수행하였다:
매우 좋음(○): 경화 실리콘 분말 또는 복합 경화 실리콘 분말이 물에 미분된 미립자로 분산된다면 매우 좋음(○)으로 기록하였다.
좋지 않음(×): 물에 분산되더라도 거친 입자가 잘 보이면 분산성을 좋지 않음(×)으로 기록하였다. 또한, 50℃에서 1 주 동안 저장 및 50℃에서 2 주 동안 저장 후에 경화 실리콘 분말 또는 복합 경화 실리콘 분말에 이러한 동일한 분산성 평가를 수행하였다.
실시예에 사용된 성분은 하기에 기재되어 있다.
경화 실리콘 분말(A)
경화 실리콘 고무 분말을 하기와 같이 제조하였다.
[참조예 1]
5℃에서 균일성에 대해 하기를 혼합함으로써 첨가 반응-경화성 실리콘 조성물을 제조하였다:
88.8질량부의 하기 평균 화학식을 갖는 디메틸비닐폴리실록산:
CH2=CH(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]156[(CH3)(CH2=CH)SiO]2.8Si(CH3)2CH=CH2,
11.2질량부의 하기 평균 화학식을 갖고, 두 분자 사슬 종결기에 트리메틸실록시에 의해 말단블록된 디메틸-메틸하이드로겐폴리실록산:
(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]34[(CH3)HSiO]16Si(CH3)3,
및 상기 조성물 중에 50질량-ppm의 플래티넘 금속이 제공되는 양으로 클로로백금산의 이소프로필 알코올 용액.
이후, 50질량부의 정제수 및 1.5질량부의 폴리옥시에틸렌 이소세틸 에테르를 포함하는 25℃ 수용액에 이 조성물을 분산시켰다. 얻어진 혼합물을 콜로이드 밀로 균일하게 에멀젼화시키고, 에멀젼화된 혼합물을 추가의 50질량부의 물로 희석하여 반응성 에멀젼을 제조하였다.
상기 반응성 에멀젼을 3일 동안 35℃에서 방치되게 하고, 실리콘 고무 입자의 균일한 수성 현탁액을 얻었다. 이후, 실리콘 고무 입자를 상기 수계 현탁액에 에탄올을 첨가함으로써 침전시켰다. 침전된 실리콘 고무 입자를 디캔테이션(decantation)으로 세척하고, 그 후에 150℃의 컨벡션 오븐에서 건조하여 실리콘 고무 분말을 생성하였다. 상기 실리콘 고무 분말은 구형이었고, 6.2μm의 평균 입도 및 60의 JIS A 경도를 가졌다.
[실시예 1]
참조예 1에서 제조된 30질량부의 실리콘 고무 분말 및 1.2질량부의 1,3-부탄디올(점도 = 96mPaㆍs, 비점 = 207.5℃)을 Supermixer(내부 용량: 20L, Kawata Mfg.Co., Ltd.으로부터의 Henschel형 믹서, 제품명: V-20)에 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 이후, 1.5질량부의 실리카 미세 분말(Nippon Aerosil Co., Ltd.로부터의 Aerosil 200, 평균 일차 입경 = 5 내지 15nm, BET 비표면적 = 200m2/g, 표면 실란올 밀도 = 4.2/nm2)을 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 형성된 복합 실리콘 고무 분말의 친수성 및 분산성을 평가하고, 표 1에 기록하였다.
[실시예 2]
참조예 1에서 제조된 30질량부의 실리콘 고무 분말 및 1.2질량부의 디프로필렌 글리콜(점도 = 73mPaㆍs, 비점 = 231℃)을 Supermixer(내부 용량: 20L, Kawata Mfg.Co., Ltd.으로부터의 Henschel형 믹서, 제품명: V-20)에 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 이후, 1.5질량부의 실리카 미세 분말(Nippon Aerosil Co., Ltd.로부터의 Aerosil 200, 평균 일차 입경 = 5 내지 15nm, BET 비표면적 = 200m2/g, 표면 실란올 밀도 = 4.2/nm2)을 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 형성된 복합 실리콘 고무 분말의 친수성 및 분산성을 평가하고, 표 1에 기록하였다.
[실시예 3]
참고예 1에서 제조된 30질량부의 실리콘 고무 분말 및 1.2질량부의 에틸렌 글리콜(점도 = 16mPaㆍs, 비점 = 197.3℃)을 Supermixer(내부 용량: 20L, Kawata Mfg.Co., Ltd.으로부터의 Henschel형 믹서, 제품명: V-20)에 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 이후, 5.0질량부의 티탄 옥사이드 미세 분말(Nippon Aerosil Co., Ltd.로부터의 Titanoxide P25, 평균 일차 입경 = 대략 21nm, BET 비표면적 = 50m2/g)을 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 형성된 복합 실리콘 고무 분말의 친수성 및 분산성을 평가하고, 표 1에 기록하였다.
[실시예 4]
참조예 1에서 제조된 30질량부의 실리콘 고무 분말 및 1.2질량부의 1,3-부탄디올(점도 = 96mPaㆍs, 비점 = 207.5℃)을 Supermixer(내부 용량: 20L, Kawata Mfg.Co., Ltd.으로부터의 Henschel형 믹서, 제품명: V-20)에 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 이후, 2.0질량부의 미분된 알루미나 분말(Cabot Corporation으로부터의 SpectrAl PC-401 Fumed Alumina)을 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 형성된 복합 실리콘 고무 분말의 친수성 및 분산성을 평가하고, 표 1에 기록하였다.
[실시예 5]
참조예 1에서 제조된 30질량부의 실리콘 고무 분말 및 1.2질량부의 글리세롤(점도 = 1,500mPaㆍs, 비점 = 290℃)을 Supermixer(내부 용량: 20L, Kawata Mfg.Co., Ltd.으로부터의 Henschel형 믹서, 제품명: V-20)에 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 이후, 1.5질량부의 미분된 실리카 분말(Nippon Aerosil Co., Ltd.로부터의 Aerosil 200, 평균 일차 입경 = 5 내지 15nm, BET 비표면적 = 200 m2/g, 표면 실란올 밀도 = 4.2/nm2)을 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 형성된 복합 실리콘 고무 분말의 친수성 및 분산성을 평가하고, 표 1에 기록하였다.
[실시예 6]
참조예 1에서 제조된 30질량부의 실리콘 고무 분말 및 1.5질량부의 실리카 미세 분말(Nippon Aerosil Co., Ltd.로부터의 Aerosil 200, 평균 일차 입경 = 5 내지 15 nm, BET 비표면적 = 200 m2/g, 표면 실란올 밀도 = 4.2/nm2)을 Supermixer(내부 용량: 20L, Kawata Mfg.Co., Ltd.으로부터의 Henschel형 믹서, 제품명: V-20)에 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 이후, 1.2질량부의 1,3-부탄디올(점도 = 96mPaㆍs, 비점 = 207.5℃)을 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 형성된 복합 실리콘 고무 분말의 친수성 및 분산성을 평가하고, 표 1에 기록하였다.
[비교예 1]
참조예 1에서 제조된 실리콘 고무 분말의 친수성 및 분산성을 평가하고, 표 1에 기록하였다.
[비교예 2]
참조예 1에서 제조된 30질량부의 실리콘 고무 분말 및 1.5질량부의 실리카 미세 분말(Nippon Aerosil Co., Ltd.로부터의 Aerosil 200, 평균 일차 입경 = 5 내지 15 nm, BET 비표면적 = 200 m2/g, 표면 실란올 밀도 = 4.2/nm2)을 Supermixer(내부 용량: 20L, Kawata Mfg.Co., Ltd.으로부터의 Henschel형 믹서, 제품명: V-20)에 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 형성된 복합 실리콘 고무 분말의 친수성 및 분산성을 평가하고, 표 1에 기록하였다.
[비교예 3]
참조예 1에서 제조된 30질량부의 실리콘 고무 분말 및 1.2질량부의 1,3-부탄디올(점도 = 96mPaㆍs, 비점 = 207.5℃)을 Supermixer(내부 용량: 20L, Kawata Mfg.Co., Ltd.으로부터의 Henschel형 믹서, 제품명: V-20)에 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 형성된 복합 실리콘 고무 분말의 친수성 및 분산성을 평가하고, 표 1에 기록하였다.
[비교예 4]
참조예 1에서 제조된 30질량부의 실리콘 고무 분말 및 3.6질량부의 1,3-부탄디올(점도 = 96mPaㆍs, 비점 = 207.5℃)을 Supermixer(내부 용량: 20L, Kawata Mfg.Co., Ltd.으로부터의 Henschel형 믹서, 제품명: V-20)에 주입하고, 실온에서 60분 동안 혼합하였다. 형성된 복합 실리콘 고무 분말의 친수성 및 분산성을 평가하고, 표 1에 기록하였다.
Figure 112012014970053-pct00001
산업상 이용가능성
본 발명의 복합 경화 실리콘 분말은 매우 좋은 유동성, 친수성, 및 분산성을 갖는다. 따라서, 수계 페인트 및 수계 화장품에 대한 원료로서 사용하기에 매우 적합하다. 이러한 복합 경화 실리콘 분말에 혼입되는 수계 페인트에 균일한 매트 효과가 예상될 수 있고, 이러한 복합 경화 실리콘 분말은 또한, 예를 들어, 페인트 또는 코팅 필름에서의 크래킹을 억제하고, 페인트 또는 코팅 필름의 탄성을 낮추는 등의 목적을 위한 첨가제 또는 개질제로서 이용될 수 있다. 이러한 복합 경화 실리콘 분말이 혼입되는 수계 화장품에서 또한 매우 좋은 촉감이 예상될 수 있다.

Claims (8)

  1. (A) 0.1 내지 500μm의 평균 입도를 갖는 경화 실리콘 분말,
    (B) 상기 경화 실리콘 분말의 표면 상에 코팅되는 무기 미세 분말, 및
    (C) 150℃ 이상의 비점을 갖고 성분(A) 및/또는 성분(B)의 표면에 균일하게 코팅되는 다가 알코올을 포함하고, 상기 성분(C)가 1,3-부탄디올 및 1,2-펜탄디올로 구성된 군으로부터 선택되는 복합 경화 실리콘 분말.
  2. 제 1항에 있어서, 성분(B)가 미분된 금속 옥사이드 분말인, 복합 경화 실리콘 분말.
  3. 제 1항에 있어서, 성분(B)가 실리카 미세 분말, 알루미나 미세 분말 및 티탄 옥사이드 미세 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 성분인, 복합 경화 실리콘 분말.
  4. 제 1항에 있어서, 25℃에서의 성분(C)의 점도가 500mPaㆍs 이하인, 복합 경화 실리콘 분말.
  5. 제 1항에 따른 복합 경화 실리콘 분말의 생산 방법으로서,
    (A) 0.1 내지 500μm의 평균 입도를 갖는 경화 실리콘 분말,
    (B) 무기 미세 분말, 및
    (C) 150℃ 이상의 비점을 갖는 다가 알코올을 기계적 전단의 조건 하에 혼합하는 것을 포함하고, 상기 성분(C)가 1,3-부탄디올 및 1,2-펜탄디올로 구성된 군으로부터 선택되며, 상기 성분(C)가 성분(A) 및/또는 성분(B)의 표면에 균일하게 코팅되는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 성분(B)가 금속 옥사이드 미세 분말인 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 성분(B)가 실리카 미세 분말, 알루미나 미세 분말, 또는 티탄 옥사이드 미세 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  8. 제 5항에 있어서, 25℃에서의 성분(C)의 점도가 500mPaㆍs 이하인 방법.
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