KR102147473B1 - 카르비놀 작용성 트라이실록산을 포함하는 세제 조성물 - Google Patents

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Abstract

세제 조성물은 하나 이상의 카르비놀 작용기를 갖는 트라이실록산을 포함한다. 트라이실록산은 (A) 초기 트라이실록산과 (B) 유기 화합물의 반응 생성물을 포함한다. 성분 (A)는 수소 원자, 에폭시-함유 기, 에틸렌계 불포화 기, 및 아민 기로부터 선택되는 펜던트 규소-결합 작용기를 갖는다. 전형적으로, 성분 (A)에는 소정 말단 규소-결합 작용기가 부재하고 폴리옥시알킬렌 기가 부재한다. 성분 (B)는 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기와 반응성인 작용기를 갖고, 하나 이상의 하이드록실 작용기를 갖는다. 트라이실록산은 하기 일반 화학식 I을 가질 수 있다:
Figure 112018112420586-pct00073
. 화학식 I에서, 각각의 R1은 독립적으로 선택되는 하이드로카르빌 기이다. R3은 본 명세서에 기재된 기 (i) 내지 기 (x)으로부터 선택될 수 있으며, 각각의 기는 하나 이상의 카르비놀 기를 갖는다. 전형적으로, 트라이실록산은 1 내지 6개의 카르비놀 기를 갖는다.

Description

카르비놀 작용성 트라이실록산을 포함하는 세제 조성물
본 발명은 일반적으로 세제 조성물, 및 더 구체적으로 하나 이상의 카르비놀 작용기를 갖는 트라이실록산을 포함하는 세제 조성물에 관한 것이다. 이 트라이실록산에는 전형적으로 폴리옥시알킬렌 기가 부재하며, 예를 들어 트라이실록산은 PEG-무함유이고, 일반적으로 세제에 대한 유럽 의회(European Parliament) 및 이사회(Council)의 규정(Regulation) (EC) 648/2004호에 따른 요건을 충족시키면서 세제 조성물에서 세제 첨가제로서 유용하다.
트라이실록산 폴레에테르 재료는 효과적인 계면활성제인 것으로 알려져 있다. 이것은 저농도에서 대략 20 dyne/cm으로 수용액의 표면 에너지를 감소시킬 수 있다. 이로 인해 농업 보조제, 잉크 및 코팅과 같은 다양한 응용에서 활용되어 왔다.
불행히도, 트라이실록산 폴레에테르 재료의 화학적 성질은 다수의 문제를 나타내었다. 예를 들어, 대부분의 시판 트라이실록산 폴레에테르 재료는 물에 용해 가능하거나 용이하게 분산 가능하기 때문에, 다수의 세제 응용에서 트라이실록산 폴레에테르 재료의 사용이 제한되어 왔다. 이에 의해 트라이실록산 폴레에테르 재료는 유럽 연합 (EU) 세제 지침(detergent directive) (즉, 세제에 대한 유럽 의회 및 이사회의 규정 (EC) 648/2004호)에 따라 "계면활성제"로 분류된다. 따라서, 트라이실록산 폴레에테르 재료는 EU 세제 지침에 정의된 방법에 의해 용이하게 생분해 가능하여야 한다. 생분해의 일반적인 방법론에 기초하면, 트라이실록산 폴레에테르 재료는 EU 세제 지침을 충족시키기에 충분히 생분해성인 것으로 알려져 있지 않다. 따라서, 이들 응용에서의 트라이실록산 폴레에테르 재료의 사용이 제한된다.
전술한 것을 고려할 때, 세제 조성물에서 사용하기 위한 개선된 트라이실록산 재료를 제공할 기회가 남아 있다. 그러한 트라이실록산 재료를 포함하는 세제 조성물을 제공할 기회가 또한 남아 있다.
트라이실록산을 포함하는 세제 조성물이 제공된다. 트라이실록산은 하나 이상의 카르비놀 작용기를 갖는다. 트라이실록산은 (A) 초기 트라이실록산과 (B) 유기 화합물의 반응 생성물을 포함한다. 성분 (A)는 펜던트 규소-결합 작용기를 갖는다. 펜던트 규소-결합 작용기는 일반적으로 수소 원자, 에폭시-함유 기, 에틸렌계 불포화 기, 및 아민 기로부터 선택된다. 전형적으로, 성분 (A)에는 수소 원자, 에폭시-함유 기, 에틸렌계 불포화 기, 및 아민 기로부터 선택되는 말단 규소-결합 작용기가 부재한다. 성분 (A)에는 또한 전형적으로 폴리옥시알킬렌 기가 부재한다. 성분 (B)는 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기와 반응성인 작용기를 갖는다. 성분 (B)는 또한 하나 이상의 하이드록실 작용기를 갖는다.
트라이실록산은 하기 조건들을 따른다. 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기가 수소 원자인 경우, 성분 (B)의 작용기는 에틸렌계 불포화 기이다. 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기가 에폭시-함유 기인 경우, 성분 (B)의 작용기는 아민 기이다. 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기가 에틸렌계 불포화 기인 경우, 성분 (B)의 작용기는 수소 원자이다. 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기가 아민 기인 경우, 성분 (B)의 작용기는 에폭시-함유 기이다.
다양한 실시 형태에서, 트라이실록산은 하기 일반 화학식 I을 갖는다:
Figure 112018112420586-pct00001
상기 화학식 I에서, 각각의 R1은 독립적으로 선택되는 하이드로카르빌 기이다. R3은 하기 기 (i) 내지 기 (x)으로부터 선택될 수 있다:
Figure 112018112420586-pct00002
(i),
Figure 112018112420586-pct00003
(ii),
Figure 112018112420586-pct00004
(iii),
Figure 112018112420586-pct00005
(iv),
Figure 112018112420586-pct00006
(v),
Figure 112018112420586-pct00007
(vi),
Figure 112018112420586-pct00008
(vii),
Figure 112018112420586-pct00009
(viii),
Figure 112018112420586-pct00010
(ix); 및
Figure 112018112420586-pct00011
(x).
도 1은 트라이실록산을 형성하는 방법을 예시하는 반응 도식이고;
도 2는 트라이실록산을 형성하는 대안적인 방법을 예시하는 반응 도식이고;
도 3은 예시적인 트라이실록산이 EU 세제 지침에 대해 개발된 프로토콜에 따라 계면활성제인 것으로 간주되는 경우의 예시적인 트라이실록산의 계면활성(surfactancy) 측정을 예시하는 흐름도이다.
용어 "주위 온도" 또는 "실온"은 약 20℃ 내지 약 30℃의 온도를 말한다. 보통, 실온은 약 20℃ 내지 약 25℃의 범위이다. 달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 언급되는 모든 점도 측정치는 25℃에서 측정되었다. 다음의 약어는 본 명세서에서 이러한 의미를 갖는다: "Me"는 메틸을 의미하고, "Et"는 에틸을 의미하고, "Pr"는 프로필을 의미하고, "Bu"는 부틸을 의미하고, "g"는 그램을 의미하고, "ppm"은 백만분율을 의미하고, "h"는 시간을 의미하고, "GC/MS"는 가스 크로마토그래피와 질량 분석법을 의미하고, "NMR"은 핵 자기 공명을 의미한다.
"하이드로카르빌"은 치환 또는 비치환될 수 있는 1가 탄화수소 기를 의미한다. 하이드로카르빌 기의 구체적인 예에는 알킬 기, 알케닐 기, 알키닐 기, 아릴 기, 아르알킬 기 등이 포함된다.
"알킬"은 비환형의 분지형 또는 비분지형 포화 1가 탄화수소 기를 의미한다. 알킬은 Me, Et, Pr (예를 들어, 아이소-Pr 및/또는 n-Pr), Bu (예를 들어, 아이소-Bu, n-Bu, tert-Bu, 및/또는 sec-Bu), 펜틸 (예를 들어, 아이소-펜틸, 네오-펜틸, 및/또는 tert-펜틸), 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 및 도데실뿐만 아니라 6 내지 12개의 탄소 원자의 분지형 포화 1가 탄화수소 기로 예시되지만 이에 한정되지 않는다. 알킬 기는 1 내지 30, 대안적으로 1 내지 24, 대안적으로 1 내지 20, 대안적으로 1 내지 12, 대안적으로 1 내지 10, 및 대안적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 가질 수 있다.
"알케닐"은 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 비환형의 분지형 또는 비분지형 1가 탄화수소 기를 의미한다. 알케닐은 비닐, 알릴, 메탈릴, 프로페닐, 및 헥세닐로 예시되지만 이에 한정되지 않는다. 알케닐 기는 2 내지 30, 대안적으로 2 내지 24, 대안적으로 2 내지 20, 대안적으로 2 내지 12, 대안적으로 2 내지 10, 및 대안적으로 2 내지 6개의 탄소 원자를 가질 수 있다.
"알키닐"은 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 갖는 비환형의 분지형 또는 비분지형 1가 탄화수소 기를 의미한다. 알키닐은 에티닐, 프로피닐, 및 부티닐로 예시되지만 이에 한정되지 않는다. 알키닐 기는 2 내지 30, 대안적으로 2 내지 24, 대안적으로 2 내지 20, 대안적으로 2 내지 12, 대안적으로 2 내지 10, 및 대안적으로 2 내지 6개의 탄소 원자를 가질 수 있다.
"아릴"은 환형의 완전 불포화 탄화수소 기를 의미한다. 아릴은 사이클로펜타다이에닐, 페닐, 안트라세닐, 및 나프틸로 예시되지만 이에 한정되지 않는다. 모노사이클릭 아릴 기는 5 내지 9개의 탄소 원자, 대안적으로 6 내지 7개의 탄소 원자, 및 대안적으로 5 내지 6개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 폴리사이클릭 아릴 기는 10 내지 17개의 탄소 원자, 대안적으로 10 내지 14개의 탄소 원자, 및 대안적으로 12 내지 14개의 탄소 원자를 가질 수 있다.
"아르알킬"은 펜던트 및/또는 말단 아릴 기를 갖는 알킬 기 또는 펜던트 알킬 기를 갖는 아릴 기를 의미한다. 예시적인 아르알킬 기에는 톨릴, 자일릴, 메시틸, 벤질, 페닐에틸, 페닐 프로필, 및 페닐 부틸이 포함된다.
"알케닐렌"은 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 비환형의 분지형 또는 비분지형 2가 탄화수소 기를 의미한다. "알킬렌"은 비환형의 분지형 또는 비분지형 포화 2가 탄화수소 기를 의미한다. "알키닐렌"은 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 갖는 비환형의 분지형 또는 비분지형 2가 탄화수소 기를 의미한다. "아릴렌"은 환형의 완전 불포화 2가 탄화수소 기를 의미한다.
"카르보사이클" 및 "카르보사이클릭"은 각각 탄화수소 고리를 의미한다. 카르보사이클은 모노사이클릭 고리일 수 있거나 또는 대안적으로 융합된, 다리결합된, 또는 스피로 폴리사이클릭 고리일 수 있다. 모노사이클릭 카르보사이클은 3 내지 9개의 탄소 원자, 대안적으로 4 내지 7개의 탄소 원자, 및 대안적으로 5 내지 6개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 폴리사이클릭 카르보사이클은 7 내지 17개의 탄소 원자, 대안적으로 7 내지 14개의 탄소 원자, 및 대안적으로 9 내지 10개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 카르보사이클은 포화 또는 부분 불포화될 수 있다.
"사이클로알킬"은 포화 카르보사이클을 의미한다. 모노사이클릭 사이클로알킬 기는 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 및 사이클로헥실로 예시된다. "사이클로알킬렌"은 2가 포화 카르보사이클을 의미한다.
다른 기, 예를 들어, 하이드로카르빌 기와 관련하여 사용되는 바와 같이, 용어 "치환된"은, 달리 명시되지 않는 한, 하이드로카르빌 기 내의 하나 이상의 수소 원자가 다른 치환체로 치환되었음을 의미한다. 그러한 치환체의 예에는, 예를 들어, 할로겐 원자, 예를 들어, 염소, 불소, 브롬, 및 요오드; 할로겐 원자 함유 기, 예를 들어, 클로로메틸, 퍼플루오로부틸, 트라이플루오로에틸, 및 노나플루오로헥실; 산소 원자; 산소 원자 함유 기, 예를 들어, (메트)아크릴 및 카르복실; 질소 원자; 질소 원자 함유 기, 예를 들어, 아민, 아미노-작용기, 아미도-작용기, 및 시아노-작용기; 황 원자; 및 황 원자 함유 기, 예를 들어, 메르캅토 기가 포함된다.
M 단위, D 단위, T 단위 및 Q 단위는 일반적으로 RuSiO(4―u)/2로 표시되며, 여기서 u는 각각 M, D, T 및 Q에 대해 3, 2, 1 및 0이고, R은 독립적으로 선택되는 하이드로카르빌 기이다. M, D, T, Q는 나머지 분자 구조에 연결된 규소 원자에 1개 (Mono), 2개 (Di), 3개 (Tri), 또는 4개 (Quad)의 산소 원자가 공유 결합됨을 나타낸다.
세제 조성물
트라이실록산을 포함하는 세제 조성물이 제공된다. 세제 조성물은 간단히 세제로 지칭될 수 있다. 용어 "세제"는 일반적으로 세척 및 세정 공정을 위해 의도된 비누 및/또는 다른 계면활성제를 함유하는 임의의 물질, 조성물, 제형 또는 제제를 의미한다. 적합한 세제 조성물은 임의의 형태 (예를 들어, 액체, 겔, 분말, 페이스트, 바(bar), 케이크, 성형편(molded piece), 형재(shape) 등)일 수 있으며 가정용, 기관용, 또는 산업용으로 시판되거나 사용된다.
세제 조성물은 특정 형태에 제한되지 않는다. 전형적으로, 세제 조성물은 식기 세척, 세탁물 세척, 또는 경질 표면 세척에 적합한 형태이다. 용어 "세척"은 일반적으로 세탁물, 천, 식기 및 다른 연질 또는 경질 표면의 세정을 의미한다. 다양한 실시 형태에서, 세제 조성물은 액체 (농축액 및 희석액 형태 포함), 겔, 또는 분말의 형태이다. 예를 들어, 액체, 겔, 및/또는 분말 (자유 유동 분말 및 압축 분말 포함)로부터 선택되는 둘 이상의 형태를 포함하는 파우치 또는 사셰(sachet)와 같은 형태들의 조합이 또한 이용될 수 있다.
일반적으로 세제로 간주되는 다른 제품에는, 일반적으로 의류, 가정용 린넨류 등을 적시거나 (예비-세척), 헹구거나, 세정하거나 또는 표백하기 위해 의도되는 보조 세척 제제(auxiliary washing preparation); 일반적으로 천의 세척을 보완하기 위한 공정에서 천의 감촉을 개질하기 위해 의도되는 세탁용 섬유 유연제; 일반적으로 가정용 다목적 세정제 및/또는 표면 (예를 들어, 재료, 제품, 기계류, 기계 설비, 운송 수단 및 관련 장비, 기구, 장치 등)의 다른 세정을 위해 의도되는 세정 제제; 및 일반적으로 임의의 다른 세척 및 세정 공정을 위해 의도된 다른 세정 및 세척 제제가 포함된다.
트라이실록산
트라이실록산은 세제 첨가제로 지칭될 수 있다. 다수의 실시 형태에서, 트라이실록산은 세제에 대한 유럽 의회 및 이사회의 규정 (EC) 648/2004호에 따른 요건을 충족시키며, 상기 규정은 EC 907/2006호 및 551/2009호를 포함하는 그 임의의 후속 개정/부칙과 함께 본 명세서에 참고로 포함된다. 트라이실록산은 일반적으로 EC 648/2004호에 따라 정의되는 "계면활성제"가 아니다. 구체적으로, EC 648/2004호를 참조하면, 용어 "계면활성제"는, 물의 표면 장력을 감소시킬 수 있고, 물/공기 계면에서 퍼짐 또는 흡착 단일층을 형성할 수 있고, 에멀전 및/또는 마이크로에멀전 및/또는 미셀(micelle)을 형성할 수 있고, 물-고체 계면에서 흡착이 가능하도록 하는 속성 및 크기의 하나 이상의 친수성 기와 하나 이상의 소수성 기로 이루어지고 표면 활성 특성을 가지는, 세제에 사용되는 임의의 유기 물질 및/또는 제제로서 일반적으로 정의된다. 이와 관련된 추가적인 태양은 하기 실시예 섹션을 참조하여 이해될 수 있다.
하나 이상의 카르비놀 작용기를 갖는 트라이실록산이 제공된다. 용어 "카르비놀"은 탄소 원자에 결합된 하이드록실 기 (C-OH)를 지칭하며 규소 원자에 결합된 하이드록실 기 (Si-OH)와는 구별된다. 카르비놀 작용기는 일반적으로 비-가수분해성 모이어티(moiety)에 의해 실록산 골격에 연결된다. 트라이실록산은 또한 카르비놀-작용성 트라이실록산으로, 하이드록시-작용성 트라이실록산으로, 그리고 일부 경우에 폴리올-작용성 트라이실록산으로 지칭될 수 있다.
실리콘 분야에서 이해되는 바와 같이, 트라이실록산은 일반적으로 양측에서 M 단위, 즉 말단 M 단위 옆에 있는 D 단위를 포함한다. 더욱이, 트라이실록산에는 일반적으로 T 단위 및 Q 단위 둘 모두가 부재한다.
다양한 실시 형태에서, 트라이실록산은 1 내지 6개, 대안적으로 2 내지 5개, 및 대안적으로 3 내지 4개의 카르비놀 작용기를 갖는다. 전형적으로, 트라이실록산의 카르비놀 작용기(들)는 적어도 세제 조성물 내로 혼입 전에, 더 전형적으로 혼입 후에 그리고 (예를 들어, 세척을 위한) 세제 조성물의 최종 사용 전에 유리된 채로 유지된다. 카르비놀 작용기는 그의 친수성으로 인해 일반적으로 수성 응용을 위해 유용한 반면, 실록산 골격은 그의 소수성을 위해 유용하다.
트라이실록산은 (A) 초기 트라이실록산과 (B) 유기 화합물의 반응 생성물을 포함한다. 용어 "초기"는 성분 (A)가 성분 (A)와 성분 (B)의 반응을 통해 형성되는 본 발명의 트라이실록산과는 상이함을 의미한다. 용어 "유기"는 성분 (B)가 탄소를 포함함을 의미하며, 대안적으로 탄소와 수소를 포함함을 의미한다. 다수의 실시 형태에서, 성분 (B)에는 규소가 부재한다.
다양한 실시 형태에서, 반응 생성물은 성분 (A)와 성분 (B)로 본질적으로 이루어진다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 어구 "본질적으로 이루어지는"은 특정 실시 형태에 대해 구체적으로 언급된 요소/성분을 일반적으로 포함한다. 추가로, 어구 "본질적으로 이루어지는"은 그러한 특정 실시 형태의 기본적이고/이거나 신규한 특징에 실질적으로 영향을 미치지 않는 추가적이거나 선택적인 요소/성분의 존재를 일반적으로 포함하며 허용한다. 소정 실시 형태에서, "본질적으로 이루어지는"은 반응 생성물의 총 중량을 기준으로 추가적이거나 선택적인 성분의 10 중량 퍼센트 (중량%) 이하, 5 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 존재를 허용한다. 다른 실시 형태에서, 반응 생성물은 성분 (A)와 성분 (B)로 이루어진다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 명칭 "(A)" 및 "(B)"는 특정 순서를 필요로 하거나 한 성분의 다른 성분에 대한 특정 중요도를 나타내는 것으로 해석되어서는 안 된다. 구체적으로, 열거가 다양한 실시 형태의 설명에 사용될 수 있다. 달리 명백하게 언급되지 않는 한, 열거의 사용은 본 발명을 성분들의 임의의 특정 순서 또는 수로 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한 열거의 사용은 열거된 성분 또는 단계와 함께 또는 그에 조합될 수 있는 임의의 추가적인 성분 또는 단계를 본 발명의 범주에서 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
성분 (A)
성분 (A)는 펜던트 규소-결합 작용기를 갖는다. 펜던트 규소-결합 작용기는 일반적으로 수소 원자, 에폭시-함유 기, 에틸렌계 불포화 기, 및 아민 기로부터 선택된다. "펜던트" 규소-결합 작용기는 트라이실록산의 D 단위에 연결된다.
소정 실시 형태에서, 펜던트 규소-결합 작용기는 수소 원자이다. 다른 실시 형태에서, 펜던트 규소-결합 작용기는 에폭시-함유 기이다. 에폭시-함유 기는 에폭시 기일 수 있거나, 또는 비-가수분해성 모이어티에 의해 실리콘 골격에 연결된 에폭시 기일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 펜던트 규소-결합 작용기는 에틸렌계 불포화 기이다. 성분 (A)를 위해 적합한 에틸렌계 불포화 기에는 알케닐 기, 예를 들어 비닐, 알릴, 메탈릴, 프로페닐, 헥세닐 등이 포함된다. 소정 실시 형태에서, 성분 (A)는 펜던트 규소-결합 알케닐 기, 예를 들어 알릴 기를 갖는다. 또 다른 실시 형태에서, 펜던트 규소-결합 작용기는 아민 기이다.
전형적으로, 성분 (A)에는 수소 원자, 에폭시-함유 기, 에틸렌계 불포화 기, 및 아민 기로부터 선택되는 말단 규소-결합 작용기가 부재한다. 존재하는 경우, 그러한 "말단" 규소-결합 작용기는 트라이실록산의 M 단위들 중 하나 이상에 연결될 것이다.
전형적으로, 성분 (A)에는 폴리옥시알킬렌 기가 부재한다. 존재하는 경우, 폴리옥시알킬렌 기는, 예를 들어 에틸렌 옥사이드 (EO), 프로필렌 옥사이드 (PO), 부틸렌 옥사이드 (BO), 1,2-에폭시헥산, 1,2-에폭시옥탄스, 및/또는 환형 에폭사이드, 예를 들어 사이클로헥센 옥사이드 또는 엑소-2,3-에폭시노르보란의 중합에 의해 부여될 수 있다. 본 기술 분야의 일반적인 폴리옥시알킬렌 모이어티는 옥시에틸렌 단위 (C2H4O), 옥시프로필렌 단위 (C3H6O), 옥시부틸렌 단위 (C4H8O), 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 소정 실시 형태에서, 트라이실록산은 폴레에테르-무함유, 예를 들어 PEG-무함유, PEO-무함유, POE-무함유, PPG-무함유, PPOX-무함유, POP-무함유, PTMG-무함유, PTMEG-무함유, 또는 PTHF-무함유인 것으로 지칭될 수 있다. 그러한 두문자어는 본 기술 분야에서 이해된다. 다수의 실시 형태에서, 트라이실록산에는 폴리옥시알킬렌 기가 부재한다.
다양한 실시 형태에서, 성분 (A)는 하기 일반 화학식 A1을 갖는다:
Figure 112018112420586-pct00012
.
상기 화학식 A1에서, 각각의 R1은 독립적으로 선택되는 하이드로카르빌 기이다. 소정 실시 형태에서, 각각의 R1은 독립적으로 선택되는 C1-C6 알킬 기이다. 구체적인 실시 형태에서, 각각의 R1은 메틸 기이다. R2는 펜던트 규소-결합 작용기이다.
소정 실시 형태에서, R2는 수소 원자이고; 따라서, 성분 (A)는 하이드로겐트라이실록산으로 지칭될 수 있다. 다른 실시 형태에서, R2는 에폭시-함유 기이고; 따라서, 성분 (A)는 에폭시-작용성 트라이실록산으로 지칭될 수 있다. 다른 실시 형태에서, R2는 에틸렌계 불포화 기이고; 따라서, 성분 (A)는 알케닐-작용성 트라이실록산으로 지칭될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, R2는 아민 기이고; 따라서, 성분 (A)는 아민-작용성 트라이실록산으로 지칭될 수 있다.
성분 (B)
성분 (B)는 하나 이상의 하이드록실 (-OH) 작용기를 갖는다. 하이드록실 작용기는 성분 (A)에 대해 일반적으로 불활성이다. "일반적으로 불활성"이란, 하이드록실 작용기(들)의 반응이 의도되지 않음을 의미한다. 구체적으로, 하이드록실 작용기는, 예를 들어 Si-H 기와 반응성이지만, 반응은 트라이실록산의 형성 동안 최소화되거나 일반적으로 회피되어 하이드록실 기의 대부분 내지 전부가 유리된 채로 유지된다. 성분 (B)의 하이드록실 작용기(들)는 본 기술 분야에서 이해되는 방법에 의해, 예를 들어 반응 조건, 첨가 순서, 일시적인 블로킹/캡핑(capping) 등을 제어함으로써 트라이실록산의 형성 동안 부반응으로부터 보호될 수 있다. 트라이실록산의 카르비놀 작용기(들)는 전형적으로 트라이실록산의 D 단위에 연결되며, 적어도 성분 (B)의 하이드록실 작용기(들), 및 선택적으로, 개방 에폭시 고리 (성분 (A)와 성분 (B)의 반응 전에 존재하는 에폭시 고리)에 의해 일반적으로 부여된다. 하이드록실 작용기(들)는 (트라이실록산의 D 단위로부터 매달려 있는 기/모이어티에 대해) 말단 및/또는 펜던트일 수 있다.
성분 (B)는 또한 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기와 반응성인 작용기를 갖는다. 구체적으로, 트라이실록산은 하기 조건들을 따른다. 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기가 수소 원자인 경우, 성분 (B)의 작용기는 에틸렌계 불포화 기이다. 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기가 에폭시-함유 기인 경우, 성분 (B)의 작용기는 아민 기이다. 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기가 에틸렌계 불포화 기인 경우, 성분 (B)의 작용기는 수소 원자이다. 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기가 아민 기인 경우, 성분 (B)의 작용기는 에폭시-함유 기이다. 성분 (B)의 작용기는 말단, 내부 또는 펜던트 작용기일 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 성분 (B)의 작용기는 말단 작용기이다.
성분 (B)를 위해 적합한 에틸렌계 불포화 기에는 알케닐 기, 예를 들어 비닐, 알릴, 메탈릴, 프로페닐, 헥세닐 등이 포함된다. 다양한 실시 형태에서, 성분 (B)는 말단 알케닐 기, 예를 들어 알릴 기를 갖는다. 성분 (B)로서 적합한 알릴 화합물의 구체적인 예에는 알릴 글리세롤, 알릴 다이글리세롤, 알릴 글리시딜 에테르 (AGE), 알릴 소르비톨 등이 포함된다. 알릴 글리세롤은 또한 알릴옥시에탄올로 지칭될 수 있다. 알릴 글리세롤은 또한 알릴 모노글리세롤 또는 알릴옥시 1,2-프로판다이올로 지칭될 수 있다. 성분 (B)로서 유용한 다른 화합물에는 에폭사이드, 예를 들어 글리시돌 및 4-비닐-1-사이클로헥센 1,2-에폭사이드가 포함된다. 하나 이상의 에폭시 및/또는 하나 이상의 에틸렌계 불포화 기, 및 일반적으로 1 내지 6개의 하이드록실 기(들)를 갖는 다른 화합물이 또한 고려된다.
다른 실시 형태에서, 성분 (B)는 아민 화합물, 예를 들어 2차 아민일 수 있되, 단, 하나 이상의 하이드록실 작용기가 또한 존재한다. 성분 (B)로서 적합한 다른 아민 화합물에는 알칸올 개질된 아민, 예를 들어 일반적으로 HNRR' (여기서, R 및 R'는 알킬 및/또는 알칸올 작용기임)가 포함된다. R 또는 R' 중 하나는 전형적으로 2차 하이드록실 작용기를 함유하여 하이드록실 작용기(들)를 제공한다. 성분 (B)로서 적합한 알칸올 아민의 구체적인 예에는 다이아이소프로판올 아민 (DIPA), 다이에탄올 아민 (DEA) 등이 포함된다. 하나 이상의 아민 기 및 일반적으로 1 내지 6개의 하이드록실 기(들)를 갖는 다른 화합물이 또한 고려된다.
다양한 실시 형태에서, 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기는 수소 원자이고 성분 (B)는 하기 성분 (B1) 내지 성분 (B6)으로부터 선택된다:
Figure 112018112420586-pct00013
(B1);
Figure 112018112420586-pct00014
(B2);
Figure 112018112420586-pct00015
(B3);
Figure 112018112420586-pct00016
(B4);
Figure 112018112420586-pct00017
(B5); 및
Figure 112018112420586-pct00018
(B6).
다른 실시 형태에서, 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기는 에폭시-함유 기이고 성분 (B)는 하기 성분 (B7) 내지 성분 (B10)으로부터 선택된다:
Figure 112018112420586-pct00019
(B7);
Figure 112018112420586-pct00020
(B8);
Figure 112018112420586-pct00021
(B9); 및
Figure 112018112420586-pct00022
(B10).
소정 실시 형태에서, 성분 (B)는 성분 (B1); 성분 (B2); 성분 (B3); 성분 (B4); 성분 (B5); 성분 (B6); 성분 (B7); 성분 (B8); 성분 (B9); 또는 성분 (B10)이다. 성분 (A)와 성분 (B)의 조합이 이용될 수 있다.
성분 (A)의 작용기와 성분 (B)의 작용기가 반전된, 예를 들어, 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기가 아민 기이고 성분 (B)의 작용기가 에폭시-함유 기인 다른 실시 형태에서, 성분 (B)는 에폭시 화합물이되, 단, 하나 이상의 하이드록실 작용기가 또한 존재한다. 이들 실시 형태에서, 성분 (B)는 에폭시 작용성 폴리올일 수 있다. 그러한 에폭시 폴리올은 성분 (B7) 내지 성분 (B10)과 유사한 성분으로부터 선택될 수 있지만, 여기서 아민 기는 일반적으로 에폭시-함유 기, 예를 들어 에폭시 기로 대체된다 (도시되지 않음). 상기에 명시적으로 예시되지 않았지만, 성분 (B)로서 적합한 다른 화합물이 또한 이용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
또 다른 실시 형태에서, 성분 (B)는 수소 원자를 갖되, 단, 하나 이상의 하이드록실 작용기가 또한 존재한다. 이들 실시 형태에서, 수소 원자는 규소-결합 수소 원자 (Si-H)이며, 이는 성분 (A)가 에틸렌계 불포화 기를 포함하는 경우에 일반적으로 요구된다. 성분 (B)의 그러한 Si-H 작용기는 우선 초기 유기 화합물을 실란, 폴리실록산 등과 반응시킴으로써 부여될 수 있다. 그러한 반응은 실리콘 분야의 숙련자에 의해 이해된다.
트라이실록산
다양한 실시 형태에서, 트라이실록산은 하기 일반 화학식 I을 갖는다:
Figure 112018112420586-pct00023
.
상기 화학식 I에서, 각각의 R1은 화학식 A1에서 상기에 기재된 바와 같다. R3은 전형적으로 1 내지 6개의 하이드록실 기를 갖는 유기계(organic-based) 기이다. 다양한 실시 형태에서, R3은 하기 기 (i) 내지 기 (x)으로부터 선택된다:
Figure 112018112420586-pct00024
(i),
Figure 112018112420586-pct00025
(ii),
Figure 112018112420586-pct00026
(iii),
Figure 112018112420586-pct00027
(iv),
Figure 112018112420586-pct00028
(v),
Figure 112018112420586-pct00029
(vi),
Figure 112018112420586-pct00030
(vii),
Figure 112018112420586-pct00031
(viii),
Figure 112018112420586-pct00032
(ix), 및
Figure 112018112420586-pct00033
(x).
소정 실시 형태에서, 상기 일반 화학식 I에서의 R3은 기 (i); 기 (ii); 기 (iii); 또는 기 (iv)이다. 다른 실시 형태에서, 상기 일반 화학식 I에서의 R3은 기 (v); 기 (vi); 기 (vii); 기 (viii); 기 (ix); 또는 기 (x)이다.
성분 (A)의 작용기와 성분 (B)의 작용기가 반전된, 예를 들어, 성분 (A)의 펜던트 규소-결합 작용기가 아민 기이고 성분 (B)의 작용기가 에폭시-함유 기인 다른 실시 형태에서, R3은 기 ii) 내지 기 iv) 또는 기 vii)과 유사한 기로부터 선택될 수 있지만, 여기서 아민 기 및 에폭시-함유 기에 의해 부여되는 모이어티는 일반적으로 반전/역전된다 (도시되지 않음). 당업자는 그러한 반전 구조, 관련 구조 및 트라이실록산의 다른 실시 형태에 적합한 다른 구조를 이해할 것이다.
트라이실록산을 형성하는 방법
트라이실록산을 형성하는 방법이 또한 제공된다. 이 방법은 1) 성분 (A)를 제공하는 단계 및 2) 성분 (B)를 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 3) 성분 (A)와 성분 (B)를 반응시켜 트라이실록산을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 성분 (A) 및 성분 (B)는 상기에 기재된 바와 같다. 성분 (A) 및 성분 (B)의 각각은 입수되거나 형성될 수 있다. 예를 들어, 성분 (A) 및 성분 (B) 중 하나 또는 둘 모두는 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝(Dow Corning)과 같은 화학물질 공급처로부터 상업적으로 입수할 수 있다. 그렇지 않다면, 성분 (A) 및 성분 (B) 중 하나 또는 둘 모두는 각각의 시재료로부터 형성될 수 있다.
본 방법의 제1 일반 실시 형태에서, 단계 1)은 1a) 하이드로겐트라이실록산을 (C) 하이드로실릴화 촉매의 존재 하에 에틸렌계 불포화 기를 갖는 에폭시 화합물과 반응시켜 에폭시-함유 기를 갖는 반응 중간체를 형성하는 단계로서 추가로 정의된다. 반응 중간체는 성분 (A), 구체적으로 에폭시-작용성 트라이실록산이다. 또한, 단계 3)은 3a) 성분 (B)와 단계 1a)에서 형성된 반응 중간체를 반응시켜 트라이실록산을 형성하는 단계로서 추가로 정의된다. 성분 (B)는 아민 화합물이다. 선택적으로, 본 방법은 1b) 단계 1a) 후에 미반응 에폭시 화합물을 제거하는 단계, 및/또는 3b) 단계 3a) 후에 미반응 성분 (B)를 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 그러한 제거는 본 기술 분야에서 이해되는 방법을 통해, 예를 들어 스트리핑(stripping), 증발, 진공 적용(pulling vacuum) 등을 통해 달성될 수 있다. 다른 반응물, 담체 유체, 및/또는 반응 중간체가 원하는 대로 유사하게 제거될 수 있다. 본 방법의 제1 일반 실시 형태의 예가 도 1에 예시되어 있다.
본 방법의 제2 일반 실시 형태에서, 단계 2)는 2a) 하나 이상의 하이드록실 작용기를 갖는 아민 화합물을 에틸렌계 불포화 기를 갖는 에폭시 화합물과 반응시켜 에틸렌계 불포화 기를 갖는 반응 중간체를 형성하는 단계로서 추가로 정의된다. 반응 중간체는 성분 (B)이다. 또한, 단계 3)은 3a) 성분 (A)와 단계 2a)에서 형성된 반응 중간체를 (C) 하이드로실릴화 촉매의 존재 하에 반응시켜 트라이실록산을 형성하는 단계로서 추가로 정의된다. 성분 (A)는 하이드로겐트라이실록산 (또는 실리콘 하이드라이드)이다. 선택적으로, 본 방법은 2b) 단계 2a) 후에 미반응 화합물을 제거하는 단계, 및/또는 3b) 단계 3a) 후에 미반응 성분 (A)를 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 또한, 그러한 제거는 본 기술 분야에서 이해되는 방법을 통해 달성될 수 있다. 다른 반응물, 담체 유체, 및/또는 반응 중간체가 원하는 대로 유사하게 제거될 수 있다. 본 방법의 제2 일반 실시 형태의 예가 도 2에 예시되어 있다.
본 방법의 제3 일반 실시 형태 (도시되지 않음)에서, 단계 1)은 1a) 하이드로겐트라이실록산을 (C) 하이드로실릴화 촉매의 존재 하에 에틸렌계 불포화 기를 갖는 아민 화합물과 반응시켜 아민 기를 갖는 반응 중간체를 형성하는 단계로서 추가로 정의된다. 반응 중간체는 성분 (A), 구체적으로 아민-작용성 트라이실록산이다. 또한, 단계 3)은 3a) 성분 (B)와 단계 1a)에서 형성된 반응 중간체를 반응시켜 트라이실록산을 형성하는 단계로서 추가로 정의된다. 성분 (B)는 에폭시 화합물, 예를 들어 글리시돌이다. 선택적으로, 본 방법은 1b) 단계 1a) 후에 미반응 아민 화합물을 제거하는 단계, 및/또는 3b) 단계 3a) 후에 미반응 성분 (B)를 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 그러한 제거는 본 기술 분야에서 이해되는 방법을 통해 달성될 수 있다. 다른 반응물, 담체 유체, 및/또는 반응 중간체가 원하는 대로 유사하게 제거될 수 있다. 본 방법의 관련 실시 형태에서, 아민-작용성 트라이실록산 (A)는 본 기술 분야에서 이해되는 대안적인 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 클로로프로필 작용성 트라이실록산을 암모니아와 반응시켜 성분 (A)를 형성할 수 있다. 당업자는 트라이실록산을 형성하기 위한 성분 (A)로서 적합한 아민-작용성 트라이실록산을 얻는 다른 방식을 쉽게 이해할 수 있다.
본 방법의 제4 일반 실시 형태 (도시하지 않음)에서, 단계 2)는 2a) 하나 이상의 하이드록실 작용기를 갖는 에폭시 화합물을 에틸렌계 불포화 기를 갖는 아민 화합물과 반응시켜 에틸렌계 불포화 기를 갖는 반응 중간체를 형성하는 단계로서 추가로 정의된다. 반응 중간체는 성분 (B)이다. 또한, 단계 3)은 3a) 성분 (A)와 단계 2a)에서 형성된 반응 중간체를 (C) 하이드로실릴화 촉매의 존재 하에 반응시켜 트라이실록산을 형성하는 단계로서 추가로 정의된다. 성분 (A)는 하이드로겐트라이실록산 (또는 실리콘 하이드라이드)이다. 선택적으로, 방법은 2b) 단계 2a) 후에 미반응 화합물을 제거하는 단계, 및/또는 3b) 단계 3a) 후에 미반응 성분 (A)를 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 또한, 그러한 제거는 본 기술 분야에서 이해되는 방법을 통해 달성될 수 있다. 다른 반응물, 담체 유체, 및/또는 반응 중간체가 원하는 대로 유사하게 제거될 수 있다.
성분 (A) 및 성분 (B)를 다양한 양으로 반응시켜 트라이실록산을 형성할 수 있다. 각각의 작용기의 수에 기초하여, 성분들은 1:1 화학량론 비 (A:B)로 이용될 수 있다. 더 높거나 더 낮은 비가 또한 이용될 수 있다. 예를 들어, 과량의 성분 (A) 또는 성분 (B)가 트라이실록산 또는 트라이실록산을 포함하는 조성물의 소정의 최종 용도/응용을 위해 요구될 수 있다. 반응 조건은 특별히 제한되지 않는다. 소정 실시 형태에서, 반응은 실온 내지 환류 온도의 온도에서 1 내지 24시간, 대안적으로 1 내지 10시간 동안 수행된다.
성분 (C)
예를 들어 Si-H와 에틸렌계 불포화 기 사이의 하이드로실릴화 (또는 부가) 반응은 전형적으로 (C) 하이드로실릴화 촉매의 존재 하에 일어난다. 하이드로실릴화 촉매는 본 기술 분야에 통상적일 수 있다. 예를 들어, 하이드로실릴화 촉매는 백금족 금속 함유 촉매일 수 있다. "백금족"은 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 및 백금 및 이들의 착물을 의미한다. 본 명세서에서 유용한 하이드로실릴화 촉매의 비제한적인 예는 미국 특허 제3,159,601호; 미국 특허 제3,220,972호; 미국 특허 제3,296,291호; 미국 특허 제3,419,593호; 미국 특허 제3,516,946호; 미국 특허 제3,715,334호; 미국 특허 제3,814,730호; 미국 특허 제3,923,705호; 미국 특허 제3,928,629호; 미국 특허 제3,989,668호; 미국 특허 제5,036,117호; 미국 특허 제5,175,325호; 및 미국 특허 제6,605,734호에 기재되어 있으며; 이들 각각은 그의 개시된 하이드로실릴화 촉매와 관련하여 본 명세서에 참고로 포함된다.
하이드로실릴화 촉매는 백금 금속, 실리카 겔 또는 분말형 차콜과 같은 담체 상에 침착된 백금 금속, 또는 백금족 금속의 화합물 또는 착물일 수 있다. 전형적인 하이드로실릴화 촉매에는 6수화물 형태 또는 무수 형태 중 어느 하나의 클로로백금산, 및/또는 클로로백금산을 지방족 불포화 유기규소 화합물, 예를 들어 다이비닐테트라메틸다이실록산과 반응시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 얻어지는 백금-함유 촉매, 또는 미국 특허 제6,605,734호에 기재된 바와 같은 알켄-백금-실릴 착물이 포함된다. 일 예는 (COD)Pt(SiMeCl2)2이며, 여기서 "COD"는 1,5-사이클로옥타다이엔이다. 이들 알켄-백금-실릴 착물은, 예를 들어 0.015 몰의 (COD)PtCl2를 0.045 몰의 COD 및 0.0612 몰의 HMeSiCl2와 혼합함으로써 제조될 수 있다.
한 가지 적합한 백금 촉매 유형은 카스테트 촉매(Karstedt's catalyst)이며, 이는 카스테트의 미국 특허 제3,715,334호 및 미국 특허 제3,814,730호에 기재되어 있다. 카스테트 촉매는 톨루엔과 같은 용매 중에 전형적으로 약 1 중량%의 백금을 함유하는 백금 다이비닐 테트라메틸 다이실록산 착물이다. 다른 적합한 백금 촉매 유형은 염화백금산과, 말단 지방족 불포화체를 함유하는 유기규소 화합물의 반응 생성물이다 (미국 특허 제3,419,593호에 기재되어 있음).
사용되는 하이드로실릴화 촉매의 양은 특별히 제한되지 않으며 전형적으로 특정 촉매에 따라 좌우된다. 하이드로실릴화 촉매는, 1 백만부의 성분 (A) 또는 성분 (B)를 기준으로, 총 중량% 고형물(모든 비용매 성분들)을 기준으로 2 ppm 이상, 더 전형적으로 4 내지 200 ppm의 백금을 제공하기에 충분한 양으로 전형적으로 이용된다. 다양한 실시 형태에서, 하이드로실릴화 촉매는 동일한 기준으로 1 내지 150 중량 ppm의 백금을 제공하기에 충분한 양으로 존재한다. 하이드로실릴화 촉매는 단일 화학종으로서 또는 둘 이상의 상이한 화학종의 혼합물로서 첨가될 수 있다.
성분 (D)
트라이실록산 및/또는 이의 성분들은 전형적으로 (D) 담체 유체 중에 형성되고/되거나 제공된다. 적합한 담체 유체 (또는 담체, 희석제, 용매, 또는 비히클)는 선형 및 환형 둘 모두의 실리콘, 유기 오일, 유기 용매 및 이들의 혼합물을 포함한다. 용매의 구체적인 예는 미국 특허 제6,200,581호에서 찾을 수 있으며, 이 특허는 이러한 목적을 위하여 본 명세서에 참고로 포함된다. 다양한 실시 형태에서, 담체 유체는 휘발성 실록산, 유기 용매, 또는 이들의 조합을 포함한다.
소정 실시 형태에서, 담체 유체는, 점도가 25℃에서 1 내지 1,000 ㎟/sec의 범위인, 저점도 실리콘, 휘발성 메틸 실록산, 휘발성 에틸 실록산, 또는 휘발성 메틸 에틸 실록산이다. 적합한 실리콘/실록산에는 헥사메틸다이실록산, 헥사메틸사이클로트라이실록산, 옥타메틸사이클로테트라실록산 (D4), 데카메틸사이클로펜타실록산 (D5), 도데카메틸사이클로헥사실록산, 옥타메틸트라이실록산, 데카메틸테트라실록산, 도데카메틸펜타실록산, 테트라데카메틸헥사실록산, 헥사데카메틸헵타실록산, 헵타메틸-3-{(트라이메틸실릴옥시)}트라이실록산, 헥사메틸-3,3,비스{(트라이메틸실릴)옥시}트라이실록산, 및 펜타메틸{(트라이메틸실릴)옥시}사이클로트라이실록산뿐만 아니라, 폴리다이메틸실록산, 폴리에틸실록산, 폴리메틸에틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 및 폴리다이페닐실록산이 포함된다.
적합한 유기 용매에는 방향족 탄화수소 (예를 들어, 톨루엔, 자일렌 등), 지방족 또는 지환족 탄화수소 (예를 들어, n-펜탄, n-헥산, 사이클로헥산 등), 알코올 (예를 들어, 메탄올, 아이소프로판올 등), 알데하이드, 케톤, 에스테르, 에테르, 글리콜, 글리콜 에테르, 알킬 할라이드 및 방향족 할라이드가 포함된다. 적합한 탄화수소에는 아이소도데칸, 아이소헥사데칸, 아이소파르(Isopar) L (C11-C13), 아이소파르 H (C11-C12), 및 수소화 폴리데센이 포함된다. 적합한 할로겐화 탄화수소에는 다이클로로메탄, 클로로포름, 및 사염화탄소가 포함된다. 적합한 에테르 및 에스테르에는 아이소데실 네오펜타노에이트, 네오펜틸글리콜 헵타노에이트, 글리콜 다이스테아레이트, 다이카프릴릴 카르보네이트, 다이에틸헥실 카르보네이트, 프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르, 에틸-3 에톡시프로피오네이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 트라이데실 네오펜타노에이트, 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트 (PGMEA), 프로필렌 글리콜 메틸에테르 (PGME), 옥틸도데실 네오펜타노에이트, 다이아이소부틸 아디페이트, 다이아이소프로필 아디페이트, 프로필렌 글리콜 다이카프릴레이트/다이카프레이트, 및 옥틸 팔미테이트가 포함된다. 독립형 화합물로서 또는 담체 유체에 대한 성분으로서 적합한 추가적인 유기 담체 유체는 지방, 오일, 지방산, 및 지방 알코올을 포함한다. 적합한 담체/용매의 추가적인 예는 미국 특허 출원 공개 제2010/0330011호에 "담체 유체"로 기재되어 있으며, 이 특허 출원 공개는 이러한 목적을 위하여 본 명세서에 참고로 포함된다.
바람직하지 않는 부반응/반응 생성물을 방지하기 위하여, 담체 유체는 트라이실록산을 형성하는 데 이용되는 반응물/반응 중간체에 대해 불활성이어야 한다. 예를 들어, 담체 유체는 에폭시 작용기, Si-H 작용기, 에틸렌계 불포화 작용기 및/또는 아민 작용기를 갖지 않아야 한다. 사용되는 담체 유체의 양은 특별히 제한되지 않는다. 담체 유체들의 조합이 이용될 수 있다.
세제 조성물 (세제)
세제 조성물은 다양한 응용을 위해 이용될 수 있으며, 일반적으로 특정한 것에 제한되지 않는다. 예를 들어, 세제 조성물은 식기세척 세제 조성물 (예를 들어, 자동 식기세척 세제(ADW) 조성물), 세탁 세제 조성물, 얼룩 제거/전처리 조성물, 또는 경질 표면 세제 조성물 (예를 들어, 자동차 케어(auto care) 세제)일 수 있다. 추가로, 세제 응용은 개인 케어 및 개인 세정 제품 (예를 들어, 바디 워시, 샴푸, 및 컨디셔너); 수동 식기세척, 자동 식기세척, 및 식기세척 첨가제를 포함하는 식기세척 제품; 세탁 세제 (예를 들어, 손세탁/자동 세탁 세제), 섬유 유연제, 카펫 세정제, 및 세탁 보조제 (예를 들어, 때 및 얼룩 제거제)를 포함하는 세탁 케어; 다목적 세정제, 오븐, 창문/유리, 금속, 주방, 바닥, 욕실 표면을 위한 세정제, 스케일 제거제(descaler), 드레인 오프너(drain opener), 스코어링제(scouring agent), 가정용 살균제/소독제, 및 가정 케어 와이프(household care wipe) 및 바닥 세정 시스템을 포함하는 표면 케어; 및 물탱크 내부 장치(in-cistern device), 림 블록 및 리퀴드(rim block and liquid), 및 화장실 케어용 액체, 폼(foam), 겔 및 정제를 포함하는 화장실 케어 제품을 포함한다.
다양한 실시 형태에서, 세정 조성물은 수용액, 겔, 또는 분말일 수 있다. 세정 조성물은 세척 과정 전에 그대로 세탁물 천 상에 직접 또는 스프레이(spray), 롤-온(roll-on), 및/또는 접착 패치를 통해 (또한 세탁물 천 상에 직접) 분배될 수 있다. 그러한 세정 조성물은 자동 또는 수동 세탁 과정의 세척 및/또는 헹굼 단계에서 또한 전달될 수 있다.
트라이실록산은 다양한 양으로 세제 조성물에 이용될 수 있다. 특정 최종 용도/응용을 위해 적합한 양은 일상적인 실험을 통해 용이하게 결정될 수 있다. 트라이실록산들의 조합이 이용될 수 있다.
소정 실시 형태에서, 트라이실록산은 세제 조성물 100 중량부를 기준으로 약 0.001 내지 약 20 중량부, 대안적으로 약 0.001 내지 약 15 중량부, 대안적으로 약 0.001 내지 약 10 중량부, 대안적으로 약 0.01 내지 약 5 중량부, 및 대안적으로 약 0.01 내지 약 1 중량부의 양으로 존재한다. 그러한 범위는 일반적으로 "최종" 또는 "소비자" 세제 조성물과 관련된다. 따라서, 상기의 양은 농도 및/또는 형태의 변화를 설명하기 위해 수십 배만큼 증가 또는 감소될 수 있다. 예를 들어, 세제 조성물이 농축액, 겔, 또는 분말의 형태인 실시 형태에서, 상기의 양은 약 10%, 25%, 50%, 100%, 200%, 300%, 400%, 500%, 또는 그 초과만큼 증가될 수 있다. 세제 조성물이 희석되는 경우, 상기의 양은 유사한 방식으로 감소될 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 세제 조성물은 하나 이상의 분산제를 추가로 포함한다. 세제 조성물과 관련된 다양한 유형의 통상적인 분산제가 이용될 수 있다. 구체적인 실시 형태에서, 분산제는 프로필렌 글리콜을 포함한다. 분산제는 트라이실록산의 소정 실시 형태의 상용성 및/또는 세제 조성물 내의 트라이실록산의 양을 증가시키는 데 유용하다. 분산제는 또한 용매일 수 있다.
소정 실시 형태에서, 분산제는 세제 조성물 100 중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 50 중량부, 대안적으로 약 0.1 내지 약 40 중량부, 대안적으로 약 0.1 내지 약 30 중량부, 대안적으로 약 0.1 내지 약 25 중량부, 대안적으로 약 1 내지 약 20 중량부, 대안적으로 약 2 내지 약 15 중량부, 대안적으로 약 2 내지 약 10 중량부, 및 대안적으로 약 2 내지 약 5 중량부의 양으로 존재한다. 그러한 범위는 일반적으로 "최종" 또는 "소비자" 세제 조성물과 관련된다. 따라서, 상기의 양은 농도 및/또는 형태의 변화를 설명하기 위해 증가 또는 감소될 수 있다. 예를 들어, 세제 조성물이 농축액, 겔, 또는 분말의 형태인 실시 형태에서, 상기의 양은 약 10%, 25%, 50%, 100%, 200%, 300%, 400%, 500%, 또는 그 초과만큼 증가될 수 있다. 세제 조성물이 희석되는 경우, 상기의 양은 유사한 방식으로 감소될 수 있다.
세제 조성물은 본 기술 분야에서 이해되는 임의의 수의 통상적인 화합물 또는 첨가제를 추가로 포함할 수 있으며, 그러한 성분은 다양한 양으로 이용될 수 있다. 그러한 추가적인 성분은 트라이실록산에 더하여 세제 조성물의 일차 또는 이차, 보충, 또는 보조 성분일 수 있다. 다양한 추가적인 성분이 하기에 더 상세히 기재되어 있다. 소정 성분들은 상이한 기술 용어 하에 분류될 수 있으며, 단지 성분이 그러한 용어 하에 분류되기 때문에 그러한 기능에 제한된다는 것을 의미하지는 않음이 이해되어야 한다. 이용되는 경우, 추가적인 성분(들)이 다양한 양으로 세제 조성물에 존재할 수 있다. 당업자는 특정 세제 조성물에 적합한 양을 용이하게 결정할 수 있다.
세제 조성물에 적합한 추가적인 성분의 예에는 계면활성제, 예를 들어 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 쯔비터이온성 (양쪽성) 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 또는 이들의 조합이 포함된다. 세제 조성물에 적합한 추가의 성분에는 연마제, 산, 알칼리/염기, 항미생물제, 재침착 방지제(antiredeposition agent), 스케일 방지제(antiscalant), 표백제, 빌더(builder), 킬레이팅제, 착색제, 착화제, 부식 억제제, 전해질, 효소, 증량제(extender), 추출물, 섬유 유연제, 충전제, 형광 증백제, 방향제(fragrance)/향료(perfume), 거품 억제제, 제형화 보조제(formulation auxiliary), 하이드로트로프(hydrotrope), 마이크로파이버, 불투명화제, 방부제, 가공 조제, 리올로지 조절제(rheology modifier), 염, 비누, 방오(soil release) 중합체, 용매, 용해도 개선제, 비누거품 제어제(suds control agent), 오일, 증점제, 산화제, 점도 제어제, 또는 이들의 조합이 포함된다. 이들 성분 중 일부 및 다른 성분에 대한 추가의 예가 하기에 있다.
다양한 실시 형태에서, 세제 조성물은 물 (예를 들어, 탈염수 및/또는 탈이온수)을 포함하는 수성 세제 조성물이다. 다른 용매, 담체, 또는 희석제가 물에 더하여 및/또는 물 대신에 또한 이용될 수 있다. 다른 적합한 용매에는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 2-부톡시에탄올, 부틸다이글리콜, 및 알킬 글리콜 에테르가 포함된다. 적합한 용매의 추가의 예에는 알칸올아민, 및 알코올, 예를 들어 에탄올 및 아이소프로판올, 또는 이들의 조합이 포함된다. 적합한 알칸올아민에는 트라이아이소프로판올아민, N-메틸다이에탄올아민, 및 N-에틸다이에탄올아민이 포함된다. 소정 실시 형태에서, 알칸올아민은 에탄올아민이다. 적합한 에탄올아민의 추가의 예에는 모노에탄올아민 (MEA), 다이에탄올아민, 트라이에탄올아민, 다이에틸에탄올아민, 트라이아이소프로판올아민, 및 다이메틸에탄올아민이 포함된다.
소정 실시 형태에서, 물은 세제 조성물 100 중량부를 기준으로 약 50 내지 약 95 중량부, 대안적으로 약 55 내지 약 90 중량부, 대안적으로 약 60 내지 약 80 중량부, 및 대안적으로 약 60 내지 약 70 중량부의 양으로 존재한다. 그러한 양은, 예를 들어 세제 조성물의 농축 또는 희석을 설명하기 위해 상기에 기재된 바와 같이 증가 또는 감소될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 세제 조성물에는 물이 실질적으로 내지 완전히 부재한다.
세제 조성물을 위해 적합한 음이온성 계면활성제의 예에는 선형 알킬벤젠 설포네이트 (LAS), 알코올 에톡실레이트, 및 알킬 설페이트가 포함되고; 세제 조성물을 위해 적합한 비이온성 계면활성제에는 알코올 에톡실레이트가 포함되고; 세제 조성물을 위해 적합한 양이온성 계면활성제에는 4차 암모늄 화합물이 포함되고; 세제 조성물을 위해 적합한 양쪽성 계면활성제에는 이미다졸린, 및 베타인이 포함된다. 추가의 적합한 계면활성제가 하기에 기재되어 있다.
세제 조성물을 위해 적합한 음이온성 계면활성제에는 지방 알코올 설페이트, 알킬 설페이트, 지방 알코올 에테르 설페이트/알킬 에테르 설페이트, 알칸설포네이트, 및 알킬벤젠설포네이트가 포함된다. 이와 관련한 추가의 예는 C12-C18 지방 알코올 설페이트 (FAS), 예를 들어 바스프 코포레이션(BASF Corporation)으로부터의 설포폰(SULFOPON)(등록상표) K 35, C12 지방 알코올 에테르 설페이트, 예를 들어 바스프 코포레이션으로부터의 텍사폰(TEXAPON)(등록상표) N70, 2차 C13-C17 알칸설포네이트 (SAS), 예를 들어 클래리언트(Clariant)로부터의 호스타푸어(HOSTAPUR)(등록상표) SAS 93, 및 선형 C8-C18 알킬벤젠설포네이트, 특히 LAS이다. 용어 "설페이트" 및 "설포네이트"는, 염의 형태로 존재하는 관련 음이온성 화합물 외에, 유리 산, 즉 특히 상응하는 알킬황산 또는 알킬 설폰산을 또한 포함한다.
소정 실시 형태에서, 하나 이상의 음이온성 계면활성제는 세제 조성물 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 25 중량부, 대안적으로 약 1 내지 약 15 중량부, 대안적으로 약 2 내지 약 10 중량부, 및 대안적으로 약 3 내지 약 7 중량부의 양으로 존재한다. 그러한 양은, 예를 들어 세제 조성물의 농축 또는 희석을 설명하기 위해 상기에 기재된 바와 같이 증가 또는 감소될 수 있다.
세제 조성물을 위해 적합한 비이온성 계면활성제에는 (폴리옥시알킬렌 계면활성제 또는 폴리알킬렌 글리콜 계면활성제로도 알려진) 폴리알킬렌 옥사이드 계면활성제가 포함된다. 적합한 폴리알킬렌 옥사이드 계면활성제에는 폴리옥시프로필렌 계면활성제 및 폴리옥시에틸렌 글리콜 계면활성제가 포함된다. 이러한 유형의 적합한 계면활성제는 합성 유기 폴리옥시프로필렌 (PO)-폴리옥시에틸렌 (EO) 블록 공중합체이다. 일반적으로, 이들 계면활성제는 EO 블록 및 PO 블록, PO 단위의 중심 블록을 포함하며, PO 단위 상에 그래프팅된 EO의 블록 또는 부착된 PO 블록을 갖는 EO의 중심 블록을 갖는 이중블록 중합체를 포함한다. 추가로, 이러한 계면활성제는 분자 내에 EO 또는 PO 중 어느 하나의 추가 블록을 가질 수 있다. 계면활성제는 또한 부틸렌 옥사이드 (BO) 블록을 포함할 수 있으며, 2개 또는 3개의 알킬렌 옥사이드의 랜덤 혼입, 예를 들어 EO/PO/BO, EO/PO/PO, EO/EO/PO 등을 포함할 수 있다. 그러한 계면활성제는 본 기술 분야에서 "이형"(heteric) 블록 계면활성제로 지칭될 수 있다.
세제 조성물을 위해 적합한 추가적인 비이온성 계면활성제에는 알코올 알콕실레이트가 포함된다. 적합한 알코올 알콕실레이트에는 선형 알코올 에톡실레이트가 포함된다. 추가적인 알코올 알콕실레이트에는 알킬페놀 에톡실레이트, 분지형 알코올 에톡실레이트, 2차 알코올 에톡실레이트, 피마자유 에톡실레이트, 알킬아민 에톡실레이트 (알콕실화 알킬 아민으로도 알려져 있음), 탤로우 아민 에톡실레이트, 지방산 에톡실레이트, 소르비탈 올레에이트 에톡실레이트, 말단-캡핑된 에톡실레이트, 또는 이들의 조합이 포함된다. 추가의 비이온성 계면활성제에는 아미드, 예를 들어 지방 알칸올아미드, 알킬다이에탄올아미드, 코코넛 다이에탄올아미드, 라우르아미드 다이에탄올아미드, 코코아미드 다이에탄올아미드, 폴리에틸렌 글리콜 코코아미드, 올레익 다이에탄올아미드, 또는 이들의 조합이 포함된다. 또 다른 추가의 비이온성 계면활성제에는 폴리알콕실화 지방족 염기, 폴리알콕실화 아미드, 글리콜 에스테르, 글리세롤 에스테르, 아민 옥사이드, 포스페이트 에스테르, 알코올 포스페이트, 지방 트라이글리세라이드, 지방 트라이글리세라이드 에스테르, 알킬 에테르 포스페이트, 알킬 에스테르, 알킬 페놀 에톡실레이트 포스페이트 에스테르, 알킬 다당류, 블록 공중합체, 알킬 폴리글루코사이드, 또는 이들의 조합이 포함된다.
소정 실시 형태에서, 하나 이상의 비이온성 계면활성제는 세제 조성물 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 25 중량부, 대안적으로 약 1 내지 약 15 중량부, 대안적으로 약 2 내지 약 10 중량부, 및 대안적으로 약 2 내지 약 5 중량부의 양으로 존재한다. 그러한 양은, 예를 들어 세제 조성물의 농축 또는 희석을 설명하기 위해 상기에 기재된 바와 같이 증가 또는 감소될 수 있다. 다른 유형의 계면활성제가 또한 유사한 양으로 이용될 수 있다.
세제 조성물을 위해 적합한 계면활성제 성분의 추가의 비제한적인 예는 바스프 코포레이션으로부터 루텐솔(LUTENSOL)(등록상표), 예를 들어 루텐솔(등록상표) XP 80, 루텐솔(등록상표) TO 8, 루텐솔(등록상표) GD 70; 테트로닉(TETRONIC)(등록상표), 예를 들어 테트로닉(등록상표) 304; 플루라팩(PLURAFAC)(등록상표), 예를 들어 플루라팩(등록상표) SLF 180 및 플루라팩(등록상표) LF 711; 및 루텐시트(LUTENSIT)(등록상표), 예를 들어 루텐시트(등록상표) AS 2230의 상표명으로 구매가능하다. 추가의 비제한적인 예는 헌츠맨(Huntsman)으로부터 엠필란(EMPILAN)(등록상표), 예를 들어 엠필란(등록상표) KB 및 엠필란(등록상표) KC; 설포닉(SURFONIC)(등록상표), 예를 들어 설포닉(등록상표) L12; 테릭(TERIC)(등록상표), 예를 들어 테릭(등록상표) 12A; 및 에코테릭(ECOTERIC)(등록상표), 예를 들어 에코테릭(등록상표) B30 및 에코테릭(등록상표) B35의 상표명으로 구매가능하다. 추가의 비제한적인 예는 크로다(Croda)로부터 나트설프(NatSurf)™, 예를 들어 나트설프™ 265의 상표명으로 구매가능하다. 추가의 비제한적인 예는 스테판(Stepan)으로부터 바이오-소프트(BIO-SOFT)(등록상표), 예를 들어 바이오-소프트(등록상표) N1, 바이오-소프트(등록상표) N23, 바이오-소프트(등록상표) N91, 및 바이오-소프트(등록상표) S-101; 스테파네이트(STEPANATE)(등록상표), 예를 들어 스테파네이트(등록상표) SXS; 및 스테올(STEOL)(등록상표), 예를 들어 스테올(등록상표) CS-330의 상표명으로 구매가능하다. 또 다른 추가의 비제한적인 예는 에어 프로덕츠(Air Products)로부터 노니데트(NONIDET)(등록상표); 및 토마돌(TOMADOL)(등록상표), 예를 들어 토마돌(등록상표) 1-7 및 토마돌(등록상표) 25-7로 구매가능하다.
세제 조성물을 위해 적합한 연마제의 예에는 방해석, 장석, 석영, 모래, 또는 이들의 조합이 포함된다. 세제 조성물을 위해 적합한 산의 예에는 유기산, 무기산, 또는 이들의 조합이 포함된다. 적합한 유기산의 추가의 예에는 락트산, 아세트산, 포름산, 아스코르브산, 옥살산, 하이드록시말레산, 메탄설폰산, 만델산, 글리콜산, 살리실산, 피라노시딜산, 예를 들어 글루쿠론산 또는 갈락투론산, 시트르산, 타르타르산, 파모산, 알긴산, 젠티스산, 락토비온산, 석신산, 트라이클로로아이소시아누르산, 말레산과 아크릴산의 중합체, 및 이들의 공중합체를 포함하는 직쇄 또는 분지형 카르복실산이 포함된다. 적합한 무기산의 예에는 염산, 차아염소산 및 아염소산, 황산, 아황산, 질산, 인산, 아미도설폰산/설팜산, 과산, 및 아인산이 포함된다.
세제 조성물을 위해 적합한 알칼리의 예에는 수산화암모늄, 수산화칼륨, 에탄올아민, 탄산나트륨, 수산화나트륨, 규산나트륨, 또는 이들의 조합이 포함된다. 세제 조성물을 위해 적합한 항미생물제의 예에는 파인 오일(pine oil), 4차 암모늄 화합물, 차아염소산나트륨, 트라이클로카반, 트라이클로산, 또는 이들의 조합이 포함된다. 세제 조성물을 위해 적합한 재침착 방지제의 예에는 카르복시메틸 셀룰로오스, 폴리카르복실레이트, 폴리에틸렌 글리콜, 규산나트륨, 또는 이들의 조합이 포함된다. 세제 조성물을 위해 적합한 표백제의 예에는 염소 표백제 및 산소 표백제, 예를 들어 차아염소산나트륨, 과붕산나트륨, 과탄산나트륨, 또는 이들의 조합이 포함된다. 적어도 하나의 표백제 활성화제가 또한 이용될 수 있으며, 이는 특히 소정 산소 표백제와 함께 유용하다.
세제 조성물을 위해 적합한 스케일 방지제의 예에는 소정의 중합체 성분이 포함된다. 이 중합체 성분은 분산제 및/또는 스케일 방지제로 본 기술 분야에서 지칭될 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 중합체 성분은 카르복실레이트 작용성 중합체 또는 개질된 카르복실레이트 작용성 중합체를 포함한다. 소정 실시 형태에서, 중합체 성분은 폴리아크릴산 (PAA) 및/또는 아크릴산/말레산 공중합체를 포함한다. 일 실시 형태에서, 중합체 성분은 PAA를 포함한다. 적합한 중합체의 다른 예에는 분자량이 약 1,000 내지 약 400,000인 폴리아크릴레이트, 및 다른 모이어티와 조합된 아크릴산에 기초한 중합체가 포함되었다. 이들에는 말레산과 조합된 아크릴산; 메타크릴산; 포스포네이트; 말레산 및 비닐 아세테이트; 아크릴아미드; 설포페놀 메탈릴 에테르; 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산; 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산 및 소듐 스티렌 설포네이트; 메틸 메타크릴레이트, 소듐 메탈릴 설포네이트 및 설포페놀 메탈릴 에테르; 폴리말레에이트; 폴리메타크릴레이트; 폴리아스파르테이트; 에틸렌다이아민 다이석시네이트; 오르가노 폴리포스폰산 및 그의 염이 포함된다. 적합한 중합체 성분의 예는 바스프 코포레이션으로부터 상표명 소칼란(SOKALAN)(등록상표), 예를 들어 소칼란(등록상표) CP 5, 소칼란(등록상표) CP 42, 소칼란(등록상표) CP 50, 소칼란(등록상표) PA 25 CL, 및 PA 소칼란(등록상표) PA 30 CL, 소칼란(등록상표) CP 10 S, 소칼란(등록상표) CP 12 S, 및 소칼란(등록상표) 13 S로 구매가능하다. "CP"는 일반적으로 공중합체를 나타내는 한편 "PA"는 일반적으로 폴리아크릴레이트를 나타낸다.
세제 조성물에 적합한 빌더의 예에는 금속 시트레이트, 착물 포스페이트, 시트르산나트륨, 탄산나트륨, 규산나트륨, 소듐 메타실리케이트, 알루미노규산나트륨 (제올라이트), 또는 이들의 조합이 포함된다. 소정의 빌더, 예를 들어 시트르산나트륨은 또한 물 경도를 제어하는 데 이용될 수 있다. 세제 조성물을 위해 적합한 킬레이팅제의 예에는 아미노카르복실레이트 및 이의 염, 예를 들어 메틸글리신-N-N-다이아세트산 (MGDA), 니트릴로트라이아세트산 (NTA), 하이드록시에틸에틸렌다이아민트라이아세트산 (HEDTA), N,N-비스(카르복시메틸)-L-글루타메이트 (GLDA), 에틸렌다이아민테트라아세트산 (EDTA), 다이에틸렌트라이아민펜타아세트산 (DTPA), 또는 이들의 조합이 포함된다.
세제 조성물을 위해 적합한 착색제의 예에는 안료, 염료, 또는 이들의 조합이 포함된다. 세제 조성물을 위해 적합한 부식 억제제의 예는 규산나트륨이다. 세제 조성물을 위해 적합한 효소의 예에는 아밀라아제, 리파아제, 프로테아제, 셀룰라아제, 또는 이들의 조합이 포함된다. 세제 조성물을 위해 적합한 섬유 유연제의 예에는 4차 암모늄 화합물이 포함된다. 세제 조성물을 위해 적합한 형광 증백제 (광학 증백제로도 지칭됨)의 예에는 무색 형광 화합물이 포함된다.
세제 조성물을 위해 적합한 하이드로트로프의 예에는 설포네이트, 예를 들어 자일렌 설포네이트, 쿠멘 설포네이트, 톨루엔 설포네이트, 및 다이헥실 소듐 설포네이트; 알킬 설페이트, 예를 들어 소듐 옥틸 설페이트; 요소; 아이소프로판올 및 다른 알코올, 예를 들어 에틸 알코올; 알코올 알콕실레이트; 글리콜, 예를 들어 헥실렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜; 및 이러한 목적을 위하여 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제3,563,901호 및 미국 특허 제4,443,270호에 기재된 것들이 포함된다. 적합한 하이드로트로프 성분의 비제한적인 예는 바스프 코포레이션으로부터 상표명 텍사폰(등록상표), 예를 들어 텍사폰(등록상표) 842로 구매가능하다.
소정 실시 형태에서, 하나 이상의 하이드로트로프는 세제 조성물 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 25 중량부, 대안적으로 약 0.1 내지 약 15 중량부, 대안적으로 약 0.5 내지 약 10 중량부, 및 대안적으로 약 1 내지 약 5 중량부의 양으로 존재한다. 그러한 양은, 예를 들어 세제 조성물의 농축 또는 희석을 설명하기 위해 상기에 기재된 바와 같이 증가 또는 감소될 수 있다.
세제 조성물을 위해 적합한 불투명화제의 예에는 중합체, 이산화티타늄, 산화아연, 또는 이들의 조합이 포함된다. 세제 조성물을 위해 적합한 방부제의 예에는 부틸화 하이드록시톨루엔, 에틸렌 다이아민 테트라아세트산, 글루타르알데하이드, 또는 이들의 조합이 포함된다. 세제 조성물을 위해 적합한 가공 조제의 예에는 점토, 중합체, 규산나트륨, 황산나트륨, 용매, 또는 이들의 조합이 포함된다. 세제 조성물을 위해 적합한 비누거품 제어제의 예에는 비누거품 안정제 및 비누거품 억제제, 예를 들어 알칸올아미드, 알킬아민 옥사이드, 알킬 포스페이트, 실리콘, 비누, 또는 이들의 조합이 포함된다.
세제 조성물에 적합한 추가적인 유형, 형태, 용도 및 성분이 미국 특허 제4,492,646호; 미국 특허 제5,750,483호; 미국 특허 제5,762,647호; 미국 특허 제6,169,063호; 미국 특허 제6,274,539호; 미국 특허 제6,521,587호; 미국 특허 제7,867,966호; 미국 특허 제7,994,111호; 미국 특허 제8,158,570호; 미국 특허 제8,246,696호; 미국 특허 제8,268,016호; 미국 특허 제8,512,480호; 미국 특허 제8,691,880호; 및 미국 특허 제8,715,369호; 미국 특허 출원 공개 제2004/0005991호; 미국 특허 출원 공개 제2011/0112005호; 미국 특허 출원 공개 제2013/0261043호; 미국 특허 출원 공개 제2013/0274167호; 미국 특허 출원 공개 제2013/0327364호; 미국 특허 출원 공개 제2014/0261561호; 미국 특허 출원 공개 제2014/0106439호; 및 미국 특허 출원 공개 제2015/0329802호; 국제특허 공개 WO2008/122388호; 국제특허 공개 WO2011/089410호; 국제특허 공개 WO2014/037700호; 및 국제특허 공개 WO 2016/008765호; 및 캐나다 특허 제2576300호에 기재되어 있으며; 이들 각각은 이러한 목적을 위하여 본 명세서에 참고로 포함된다. 당업자는 본 발명의 트라이실록산(들)의 포함을 설명하기 위해 통상적인 세제 제형이 조정될 수 있음을 이해한다.
세제 조성물은 전형적으로 pH가 약 5 내지 약 13, 대안적으로 약 6 내지 약 12, 대안적으로 약 7 내지 약 11, 및 대안적으로 약 7 내지 약 10, 또는 이들 값 중 최저값과 최고값 사이의 임의의 범위이다. 세제 조성물의 pH는 일반적으로 세제 조성물을 형성하는 데 이용되는 성분의 유형 및 양에 의해 부여된다. 원한다면, pH 완충제 시스템, 예를 들어 포스페이트 완충제 또는 시트레이트 완충제가 pH를 안정화하기 위해 사용될 수 있으나; 이들이 필수적인 것은 아니다.
소정 실시 형태에서, 세제 조성물에는 인-함유 화합물이 실질적으로 부재하여, 세제 조성물을 더 환경적으로 허용가능하게 만든다. 인-무함유는 인-함유 화합물이 첨가되지 않은 조성물, 혼합물, 또는 성분을 지칭한다. 인-무함유 조성물, 혼합물, 또는 성분의 오염을 통해 인-함유 화합물이 존재하게 된다면, 생성되는 세제 조성물 내의 인-함유 화합물의 수준은, 각각 세제 조성물 100 중량부를 기준으로, 전형적으로 약 0.5 중량% 미만, 대안적으로 약 0.1 중량% 미만, 및 대안적으로 약 0.01 중량% 미만이다. 다양한 실시 형태에서, 세제 조성물은 인-함유 화합물을 완전히 배재한다.
다양한 실시 형태에서, 세제 조성물에는 염소-함유 성분이 부재한다. 염소를 함유하는 성분의 예에는 일반적으로 강한 산화제의 군에 속하는 염소 표백제가 포함되며, 그 모두는 분자 내에 하나 이상의 염소를 갖는다. 본 기술 분야에서 사용되는 염소 표백제의 구체적인 예에는 염소화 아이소시아누레이트, 염소화 트라이소듐 포스페이트, 차아염소산염, 및 차아염소산나트륨이 포함된다. 염소-함유 성분이 부재한다는 것은, 세제 조성물에 염소 표백제, 예를 들어 차아염소산나트륨의 첨가와 같이 의도적으로 첨가된 염소 함유 성분이 부재함을 일반적으로 의미한다. 일부 실시 형태에서, 세제 조성물은 일부 미량의 염소, 예를 들어 성분들 중 하나 이상에 존재하는 미량의 염소를 포함한다.
다양한 실시 형태에서, 세제 조성물은 염소를, 각각 세제 조성물 100 중량부를 기준으로, 약 0.50 내지 거의 영 (0) 중량%, 대안적으로 약 0.25 내지 거의 0 중량%, 및 대안적으로 약 0.10 내지 거의 0 중량%의 양으로 포함한다. 소정 실시 형태에서, 세제 조성물은 염소를 완전히 배제한다.
일부 실시 형태에서, 세제 조성물에는 표백제 성분이 부재한다. 염소 표백제가 일반적으로 사용되는 표백제 성분이 되는 경향이 있지만, 다른 표백제는 세척수에 활성 산소를 방출하는 과산소 화합물과 같은 비-염소 표백제를 포함한다. 비-염소 표백제의 추가의 예에는 과붕산염/과붕산나트륨, 모노과황산칼륨, 과탄산나트륨, 과산화수소, 및 유기 과산이 포함된다. 다양한 실시 형태에서, 세제 조성물은 표백제 성분을, 각각 세제 조성물 100 중량부를 기준으로, 약 15 내지 거의 0 중량%, 대안적으로 약 10 내지 거의 0 중량%, 대안적으로 약 5.0 내지 거의 0 중량%, 및 대안적으로 약 1.0 내지 거의 0 중량%의 양으로 포함한다. 소정 실시 형태에서, 세제 조성물은 표백제 성분을 완전히 배제한다.
세제 조성물을 형성하는 방법
세제 조성물은 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다. 전형적으로, 세제 조성물은 모든 성분들을 함께 단순히 조합, 예를 들어 혼합함으로써 형성된다. 세제 조성물은 임의의 특정 제조 방법에 제한되지 않는다. 당업자는 특정 세제 조성물, 이의 형태 및/또는 이의 최종 용도에 기초하여 적합한 제조 방법을 용이하게 결정할 수 있다.
다양한 트라이실록산 및 관련 형성 방법뿐만 아니라 그러한 트라이실록산을 포함하는 세제 조성물을 예시하는 하기 실시예는 본 발명을 예시하고자 하는 것이지 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1: 헵타메틸트라이실록산과 2-알릴옥시에탄올의 하이드로실릴화
13.29 g의 헵타메틸트라이실록산 (98%, 티씨아이 아메리카(TCI America)) 및 20 g의 톨루엔 (99.5% 이상, 피셔 사이언티픽(Fisher Scientific))을 질소 퍼지 하에 반응 플라스크에 첨가하고 자석 교반기로 혼합하였다. 혼합물을 질소 퍼지 하에서 유지하고 40℃로 가열하였다. 주사기에 7.87 g의 2-알릴옥시에탄올 (98%, 알드리치(Aldrich))을 로딩하고 주사기 펌프 내에 배치하였다. 일단 40℃에서, 2-알릴옥시에탄올을 약 250 μL/min으로 반응물 내로 계량하였다. 약 5%의 2-알릴옥시에탄올을 첨가한 후에, 헥사메틸다이실록산 중 1% 백금 착물 108.8 μL를 첨가하였다. 반응은 초기에 발열하였고, 나머지 2-알릴옥시에탄올을 첨가하였을 때 59.5℃의 최대 온도에 도달하였다. 총 6.82 g의 2-알릴옥시에탄올이 첨가되었다. 반응물을 60℃에서 3시간 동안 유지하였고, 이어서 냉각되게 두었다.
생성된 샘플을 활성탄으로 처리하고 여과하였다. 미반응 헵타메틸트라이실록산 (BisH) 및 톨루엔을, 회전 증발기(로토뱁(Rotovap))를 사용하여 3시간 동안 스트리핑하였다 (75℃, 10 mbar 미만). 이어서, 샘플을 실온 및 0.15 토르에서 24시간 동안 유지하였다. 1H, 29Si 및 13C에 의해, 오직 미량의 이성체만 남아 있는 목표 하이드로실릴화 반응 생성물을 확인하였다. 구체적으로, 스트리핑 후의 화학 조성은 다음과 같았다: BisH-2-알릴옥시에탄올 ― 99.46 중량%; 및 2-알릴옥시에탄올 이성체 ― 0.54 중량%. 이 실시예에서 형성된 트라이실록산은 하나의 하이드록실 작용기 (-OH 기)를 갖는다. 이 실시예의 반응 도식이 바로 아래에 예시되어 있다.
Figure 112018112420586-pct00034
실시예 2: 헵타메틸트라이실록산과 트라이메틸올프로판 알릴 에테르의 하이드로실릴화
10.75 g의 헵타메틸트라이실록산 (98%, 티씨아이 아메리카) 및 20 g의 톨루엔 (99.5% 이상, 피셔 사이언티픽)을 질소 퍼지 하에 반응 플라스크에 첨가하고 자석 교반기로 혼합하였다. 혼합물을 질소 퍼지 하에서 유지하고 40℃로 가열하였다. 주사기에 11.37 g의 트라이메틸올프로판 알릴 에테르 (98%, 알드리치)를 로딩하고 주사기 펌프 내에 배치하였다. 일단 40℃에서, 트라이메틸올프로판 알릴 에테르를 약 250 μL/min으로 반응물 내로 계량하였다. 약 5%의 트라이메틸올프로판 알릴 에테르를 첨가한 후에, 헥사메틸다이실록산 중 1% 백금 착물 87.9 μL를 첨가하였다. 반응은 초기에 발열하였고, 나머지 트라이메틸올프로판 알릴 에테르를 첨가하였을 때 58.9℃의 최대 온도에 도달하였다. 총 9.44 g의 트라이메틸올프로판 알릴 에테르가 첨가되었다. 반응물을 60℃에서 3시간 동안 유지하였고, 이어서 냉각되게 두었다.
생성된 샘플을 활성탄으로 처리하고 여과하였다. 미반응 BisH 및 톨루엔을, 회전 증발기를 사용하여 1시간 동안 스트리핑하였다 (60℃, 10 mbar 미만). 이어서, 샘플을 실온 및 0.2 토르에서 24시간 동안 유지하였다. 1H, 29Si 및 13C에 의해, 목표 하이드로실릴화 반응 생성물뿐만 아니라 남아 있는 약 4.37 중량%의 이성체 및 0.1 중량% 미만의 용매를 확인하였다. 구체적으로, 스트리핑 후의 화학 조성은 다음과 같았다: BisH-트라이메틸올프로판 알릴 에테르 ― 95.58 중량%; 트라이메틸올프로판 알릴 에테르 이성체 ― 4.37 중량%; 및 톨루엔 ― 0.05 중량%. 이 실시예에서 형성된 트라이실록산은 2개의 하이드록실 작용기를 갖는다. 이 실시예의 반응 도식이 바로 아래에 예시되어 있다.
Figure 112018112420586-pct00035
실시예 3: 트라이실록산 모노글리세롤의 제조
125.58 g의 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트라이실록산 (BisH), 22.5 g의 알릴 글리세롤 및 168 g의 아이소프로필 알코올 (IPA)을 질소 퍼지 하에 반응 플라스크에 첨가하고 교반기에 의해 혼합하였다. 혼합물을 질소 퍼지 하에서 유지하고 70℃로 가열하였다. 헥사메틸다이실록산/IPA 중 1.1% 백금 착물 0.3 g를 첨가하였다. 반응은 초기에 발열하였다. 제2 단계로서, 25.2 g의 알릴 글리세롤, 16.8 g의 IPA, 및 헥사메틸다이실록산/IPA 중 1.1% 백금 착물 0.3 g을 첨가하였다. 제3 단계로서, 25.2 g의 알릴 글리세롤, 12.6 g의 IPA, 및 헥사메틸다이실록산/IPA 중 1.1% 백금 착물 0.3 g을 첨가하였다. 제4 단계로서, 16.8 g의 알릴 글리세롤, 12.6 g의 IPA, 및 헥사메틸다이실록산/IPA 중 1.1% 백금 착물 0.209 g을 첨가하였다. 총 125.58 g의 BisH에 대해 총 89.7 g의 알릴 글리세롤이 첨가되었다. 반응물을 70℃에서 6시간 동안 유지하였고, 이어서 냉각되게 두었다.
샘플을 활성탄으로 처리하고 여과하였다. 미반응 BisH 및 IPA를, 진공 펌프를 사용하여 2시간 동안 스트리핑하였다 (80℃, 10 mmHg 미만). 1H, 29Si 및 13C에 의해, 오직 미량의 이성체만 남아 있는 목표 하이드로실릴화 반응 생성물을 확인하였다. 구체적으로, 스트리핑 후의 화학 조성은 다음과 같았다: BisH-알릴 글리세롤 ― 96.50 중량%; 및 알릴 글리세롤 이성체 ― 3.50 중량%. 이 실시예에서 형성된 트라이실록산은 바로 아래에 예시된 바와 같이 2개의 하이드록실 작용기를 갖는다.
Figure 112018112420586-pct00036
실시예 4: BisH와 알릴 글리세롤의 하이드로실릴화
12.096 g의 BisH 및 20.00 g의 IPA를 질소 퍼지 하에 반응 플라스크에서 혼합하고 40℃로 가열하였다. 주사기에 7.904 g의 알릴 글리세롤을 로딩하고, 이어서 주사기 펌프 내에 로딩하였다. 일단 40℃에서, 알릴 글리세롤을 669 μL/min으로 반응물 내로 계량하였다. 약 5%의 알릴 글리세롤을 첨가한 후에 헥사메틸다이실록산 중 카스테트 촉매의 1% 용액 (98.98 μL)을 첨가하여 18 ppm Pt 촉매를 수득하였다. 반응물이 발열하게 두었고, 알릴 글리세롤을 모두 첨가한 후에 60℃로 냉각하였다. 이어서, 반응물을 60℃에서 3시간 동안 유지하였고, 이어서 냉각되게 두었다.
미반응 BisH 및 IPA를, 로토뱁을 사용하여 3시간 동안 스트리핑하였다 (75℃, 3 mbar). 스트리핑 후의 화학 조성은 다음과 같았다: BisH-3-알릴옥시-1,2-프로판 다이올 ― 95.36 중량%; 및 이성체 ― 4.64 중량%. 이 실시예에서 형성된 트라이실록산은 2개의 하이드록실 작용기를 갖는다. 이 실시예의 반응 도식이 바로 아래에 예시되어 있다.
Figure 112018112420586-pct00037
실시예 5: 헵타메틸트라이실록산과 알릴 글리시딜 에테르의 하이드로실릴화
71.22 g의 BisH 및 43.78 g의 알릴 글리시딜 에테르 (AGE)를 질소 퍼지 하에 반응 플라스크에서 혼합하고 60℃로 가열하였다. 일단 60℃에서, 이 용액 (24.42 μL)에 IPA 중 카스테트 촉매의 1% 용액을 첨가하여 8 ppm Pt를 수득하였다. 반응물이 발열하게 두었고 75℃로 냉각하였다. 반응물을 75℃에서 3시간 동안 유지하였고, 이어서 냉각되게 두었다.
미반응 BisH, 여분의 AGE, 및 AGE 이성체를, 단순 진공 증류를 사용하여 3시간 동안 스트리핑하였다 (90℃, 5 mmHg). 스트리핑 후의 화학 조성은 다음과 같았다: BisH-AGE ― 100.00 중량%. 이 실시예의 반응 도식이 바로 아래에 예시되어 있다.
Figure 112018112420586-pct00038
실시예 6: BisH-AGE와 다이에탄올아민의 에폭시 개환 반응
실시예 5에서 생성된 83.430 g의 에폭시 작용성 트라이실록산 중간체, 26.056 g의 다이에탄올아민 (DEA), 및 30.000 g의 IPA를 반응 플라스크에 첨가하였다. 반응은 반응 용액을 가로질러 질소 퍼지를 사용하여 불활성 분위기에서 수행하였다. 이어서, 반응물을 75℃로 가열하고, 완료될 때까지 이러한 조건에서 유지하였다.
단순 진공 증류를 사용하여 3 시간 동안 IPA를 제거하였다 (45℃, 약 5 mmHg). H1 NMR을 통해 반응 진행을 추적하였다. 일단 에폭시의 CH 피크가 약 3.1 ppm에서 약 3.9 ppm으로 완전히 이동하면 반응이 완료된 것으로 간주하였다. 진공 증류 후의 화학 조성은 다음과 같았다: BisH-AGE-DEA ― 99.70 중량%; 및 IPA ― 0.30 중량%. 이 실시예에서 형성된 트라이실록산은 3개의 하이드록실 작용기를 갖는다. 이 실시예의 반응 도식이 바로 아래에 예시되어 있다.
Figure 112018112420586-pct00039
실시예 7: BisH-AGE와 다이아이소프로판올아민의 에폭시 개환 반응
실시예 5에서 생성된 65.849 g의 에폭시 작용성 트라이실록산 중간체, 26.052 g의 다이아이소프로판올아민 (DIPA), 및 30.000 g의 IPA를 반응 플라스크에 첨가하였다. 반응은 반응 용액을 가로질러 질소 퍼지를 사용하여 불활성 분위기에서 수행하였다. 이어서, 반응물을 75℃로 가열하고, 완료될 때까지 이러한 조건에서 유지하였다.
단순 진공 증류를 사용하여 3 시간 동안 IPA를 제거하였다 (45℃, 약 5 mmHg). H1 NMR을 통해 반응 진행을 추적하였다. 일단 에폭시의 CH 피크가 약 3.1 ppm에서 약 3.9 ppm으로 완전히 이동하면 반응이 완료된 것으로 간주하였다. 진공 증류 후의 화학 조성은 다음과 같았다: BisH-AGE-DIPA ― 99.70 중량%; 및 IPA ― 0.30 중량%. 이 실시예에서 형성된 트라이실록산은 3개의 하이드록실 작용기를 갖는다. 이 실시예의 반응 도식이 바로 아래에 예시되어 있다.
Figure 112018112420586-pct00040
실시예 8: BisH와 알릴 다이글리세롤의 하이드로실릴화
56.81 g의 BisH 및 총 알릴 다이글리세롤 (총 71.19 g)의 절반을 질소 퍼지 하에 반응 플라스크에서 혼합하고 45℃로 가열하였다. 일단 45℃에서, IPA 중 카스테트 촉매의 1% 용액 (25.48 μL)을 첨가하여 8 ppm Pt를 수득하였다. 반응물이 발열하게 두었고 80℃로 냉각하였다. 알릴 다이글리세롤의 나머지 절반을 반응 용액에 첨가하였다. 반응을 다시 한 번 발열하게 두었고, 이어서 70℃로 냉각하였다. 이어서, 반응물을 70℃에서 4시간 동안 유지하였고, 이어서 냉각되게 두었다.
반응 후의 화학 조성은 다음과 같았다: BisH-알릴 다이글리세롤 ― 88.88 중량%; 및 이성체 ― 11.12 중량%. 이 실시예에서 형성된 트라이실록산은 바로 아래에 예시된 바와 같이 3개의 하이드록실 작용기를 갖는다.
Figure 112018112420586-pct00041
실시예 9: BisH와 알릴 자일리톨의 하이드로실릴화
9.739 g의 알릴 자일리톨 및 20.017 g의 IPA를 질소 퍼지 하에 반응 플라스크에서 혼합하고 50℃로 가열하였다. 주사기에 10.261 g의 BisH를 로딩하고, 이어서 주사기 펌프 내에 로딩하였다. 일단 50℃에서, BisH를 881 μL/min으로 반응물 내로 계량하였다. 약 5%의 BisH를 첨가한 후에 헥사메틸다이실록산 중 카스테트 촉매의 1% 용액 (83.96 μL)을 첨가하여 16 ppm Pt를 수득하였다. 반응물이 발열하게 두었고, BisH를 모두 첨가한 후에 60℃로 냉각하였다. 이어서, 반응물을 60℃에서 3시간 동안 유지하였고, 이어서 냉각되게 두었다.
미반응 BisH 및 IPA를, 로토뱁을 사용하여 3 내지 5시간 동안 스트리핑하였다 (75℃, 3 mbar). 스트리핑 후의 화학 조성은 다음과 같았다: BisH-알릴 자일리톨 ― 97.74 중량%; 및 이성체 ― 2.86 중량%. 이 실시예에서 형성된 트라이실록산은 4개의 하이드록실 작용기를 갖는다. 이 실시예의 반응 도식이 바로 아래에 예시되어 있다.
Figure 112018112420586-pct00042
실시예 10: BisH-AGE-트리스(하이드록시메틸) 아미노메탄의 에폭시 개환 반응
실시예 5에서 생성된 5.516 g의 에폭시 작용성 트라이실록산 중간체, 1.984 g의 트리스(하이드록시메틸) 아미노메탄 (Tris), 5.250 g의 메탄올 및 12.250 g의 IPA를 반응 플라스크에 첨가하였다. 반응은 반응 용액을 가로질러 질소 퍼지를 사용하여 불활성 분위기에서 수행하였다. 이어서, 반응물을 75℃로 가열하고, 반응이 완료될 때까지 이러한 조건에서 유지하였다.
IPA 및 메탄올을, 로토뱁을 사용하여 스트리핑하였다 (75℃, 3 mbar). H1 NMR을 통해 반응 진행을 추적하였다. 일단 에폭시의 CH 피크가 약 3.1 ppm에서 약 3.9 ppm으로 완전히 이동하면 반응이 완료된 것으로 간주하였다. 스트리핑 후의 화학 조성은 다음과 같았다: BisH-AGE-Tris ― 99.70 중량%; 및 IPA ― 0.30 중량%. 이 실시예에서 형성된 트라이실록산은 4개의 하이드록실 작용기를 갖는다. 이 실시예의 반응 도식이 바로 아래에 예시되어 있다.
Figure 112018112420586-pct00043
실시예 11: BisH-AGE와 n-메틸글루카민의 에폭시 개환 반응
실시예 5에서 생성된 15.824 g의 에폭시 작용성 트라이실록산 중간체, 9.176 g의 n-메틸글루카민 (NMG), 8.750 g의 메탄올 및 16.250 g의 IPA를 반응 플라스크에 첨가하였다. 반응은 반응 용액을 가로질러 질소 퍼지를 사용하여 불활성 분위기에서 수행하였다. 이어서, 반응물을 75℃로 가열하고, 반응이 완료될 때까지 이러한 조건에서 유지하였다.
메탄올 및 IPA를, 로토뱁을 사용하여 3시간 동안 스트리핑하였다 (75℃, 3 mbar). H1 NMR을 통해 반응 진행을 추적하였다. 일단 에폭시의 CH 피크가 약 3.1 ppm에서 약 3.9 ppm으로 완전히 이동하면 반응이 완료된 것으로 간주하였다. 스트리핑 후의 화학 조성은 다음과 같았다: BisH-AGE-NMG ― 98.20 중량%; 및 IPA ― 1.80 중량%. 이 실시예에서 형성된 트라이실록산은 6개의 하이드록실 작용기를 갖는다. 이 실시예의 반응 도식이 바로 아래에 예시되어 있다.
Figure 112018112420586-pct00044
실시예 12: AGE와 DIPA의 에폭시 개환 반응
12.855 g의 AGE, 12.500 g의 DIPA, 및 24.645 g의 톨루엔을 반응 플라스크에 첨가하였다. 반응은 반응 용액을 가로질러 질소 퍼지를 사용하여 불활성 분위기에서 수행하였다. 이어서, 반응물을 75℃로 가열하고, 완료될 때까지 이러한 조건에서 유지하였다.
톨루엔을, 로토뱁을 사용하여 3시간 동안 스트리핑하였다 (75℃, 3 mbar). H1 NMR을 통해 반응 진행을 추적하였다. 일단 에폭시의 CH 피크가 약 3.1 ppm에서 약 3.9 ppm으로 완전히 이동하면 반응이 완료된 것으로 간주하였다. 스트리핑 후의 화학 조성은 다음과 같았다: AGE-DIPA ― 99.70 중량%; 및 톨루엔 ― 0.30 중량%. 이 실시예의 반응 도식이 바로 아래에 예시되어 있다 (여기서, 각각의 R은 프로판올 기이다).
Figure 112018112420586-pct00045
실시예 13: BisH와 알릴 AGE-DIPA의 하이드로실릴화
1.2594 g의 BisH, 실시예 12에서 생성된 1.266 g의 알릴 AGE-DIPA 재료, 및 2.052 g의 IPA를 질소 퍼지 하에 반응 플라스크에서 혼합하고 60℃로 가열하였다. 일단 60℃에서, 이 용액에 헥사메틸다이실록산 중 카스테트 촉매의 1% 용액 (20.26 μL)을 첨가하여 30 ppm Pt를 수득하였다. 반응물이 발열하게 두었고 70℃로 냉각하였다. 이어서, 반응물을 완료될 때까지 70℃에서 유지하였다.
H1 NMR 스펙트럼에서 약 4.56 ppm에서의 미반응 Si-H 피크가 더 이상 존재하지 않을 때 반응이 완료된 것으로 간주하였다. IPA를, 로토뱁을 사용하여 4시간 동안 스트리핑하였다 (75℃, 3 mbar). 스트리핑 후의 화학 조성은 다음과 같았다: BisH-AGE-DIPA ― 89.77 중량%; AGE-DIPA 이성체 ― 9.99 중량%; 및 IPA ― 0.24 중량%. 이 실시예에서 형성된 트라이실록산은 3개의 하이드록실 작용기를 갖는다. 이 실시예의 반응 도식이 바로 아래에 예시되어 있다.
Figure 112018112420586-pct00046
실시예 14 (가공예): BisH와 알릴 소르비톨의 하이드로실릴화
10.3 g의 알릴 소르비톨 및 20.017 g의 IPA를 질소 퍼지 하에 반응 플라스크에서 혼합하고 50℃로 가열한다. 주사기에 10.3 g의 BisH를 로딩하고, 이어서 주사기 펌프 내에 로딩한다. 일단 50℃에서, BisH를 881 μL/min으로 반응물 내로 계량한다. 약 5%의 BisH를 첨가한 후에 헥사메틸다이실록산 중 카스테트 촉매의 1% 용액 (83.96 μL)을 첨가하여 16 ppm Pt를 수득한다. 반응물이 발열하게 두고, BisH를 모두 첨가한 후에 60℃로 냉각한다. 이어서, 반응물을 60℃에서 3시간 동안 유지하고, 이어서 냉각되게 둔다.
미반응 BisH 및 IPA를, 로토뱁을 사용하여 5시간 동안 스트리핑한다 (75℃, 3 mbar). 스트리핑 후의 화학 조성은 다음과 같이 추정된다: BisH-알릴 소르비톨 ― 96.0 중량%; 및 이성체 ― 4.0 중량%. 이 실시예에서 형성되는 트라이실록산은 5개의 하이드록실 작용기를 갖는다. 이 실시예의 반응 도식이 바로 아래에 예시되어 있다.
Figure 112018112420586-pct00047
계면활성 평가
EU 세제 지침 ("지침"; EC 648/2004호)을 고려하여 트라이실록산 폴레에테르 재료를 포함하는 다양한 트라이실록산 재료를 연구하였다. 다수의 트라이실록산 폴레에테르 재료, 특히 높은 수준의 폴리에틸렌 옥사이드를 함유하는 재료는 상기 지침에 따라 "계면활성제"로 분류될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 그러한 계면활성제는 지침의 상응하는 생분해성 요건에 의해 제약을 받는다. 대조적으로, 다른 트라이실록산 재료는 상기 지침에 따라 분류될 수 있는 계면활성제의 범주 밖에 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 그러한 "비-계면활성제"는 일반적으로 비-수용성 유체로 간주되거나 물에서 고체 미립자를 형성하며, 따라서 지침의 상응하는 생분해성 요건에 의해 제약을 받지 않는다. 따라서, 소정의 비-계면활성제 트라이실록산은 상기 지침에 부합하기 때문에 유럽에서 세제 조성물에 이용될 수 있다.
본질적으로, 상기 지침은 재료가 계면활성제로서 분류되는 경우 소정의 생분해 프로토콜을 통과해야만 한다고 언급한다. 일반적으로, 계면활성제는
1) 물 중 재료의 0.5 중량%의 농도에서 물의 표면 장력을 45 dyne/cm 이하 (또는 45 mN/m 이하)로 감소시킬 수 있고;
2) 공기/물 계면에서 퍼짐 또는 흡착 단일층을 형성할 수 있고;
3) 에멀전, 마이크로에멀전 및/또는 미셀을 형성할 수 있고;
4) 물/고체 계면에서 흡착이 가능한 재료로서 정의되었다.
생분해 요건은 일반적으로 CO2 방출량/재료의 몰에 의해 결정하였다. 대안적으로, 생분해는 분해 과정 동안 소모되는 산소의 양에 의해 측정할 수 있다. 실리콘 재료는, 보통 분해되어 CO2를 방출하지도 또는 산소를 소모하여 분해되지도 않기 때문에, 이러한 요건을 통과하지 못 한다. 따라서, 실리콘 재료가 실제로 계면활성제인지를 결정하기 위해 프로토콜을 개발하였다. 이 프로토콜을 이용하면, 주로 EO 함량이 높은 기존의 트라이실록산 폴레에테르 재료는 계면활성제로 간주되며, 추가적으로 생분해 표준을 일반적으로 통과하지 못 한다.
수용액, 유체, 또는 혼합물의 표면 장력은 본 기술 분야에서 이해되는 다양한 방법에 의해 용이하게 결정할 수 있다. 일반적으로, 안정한 용액 또는 혼합물의 경우, 평형 방법, 예컨대 빌헬미(Wilhelmy) 플레이트 방법 또는 두 노위(Du
Figure 112018112420586-pct00048
) 링 방법을 이용할 수 있다. 대안적으로, 더 동적인 시스템을 위해서는, 펜던트 드롭 방법을 이용할 수 있다. 이 기술은 각각의 측정을 위한 신선한 표면을 생성한다. 이 방법은 표면 장력 측정에 영향을 줄 수 있는 불용성 소수성 불순물 또는 오일이 인위적으로 낮은 표면 장력 값을 야기할 잠재성을 감소시키는 데 또한 유용하다.
상기의 지침 및 프로토콜을 고려하여, 폴리에틸렌 옥사이드 기를 함유하는 트라이실록산 폴레에테르 재료 및 상기 실시예에 따라 형성된 트라이실록산을 포함하는 다양한 트라이실록산 재료를 평가하였다. 상기 지침에 대해 확립된 프로토콜에 따라, 평가된 폴리에틸렌 옥사이드 재료를 함유하는 트라이실록산 폴레에테르의 각각은 계면활성제로 분류되었다. 그러한 "계면활성제"는 EU 세제 조성물을 위해 시판될 수 없거나 그에 이용될 수 없다. 임의의 특정 이론에 구애되거나 제한됨이 없이, 전적으로 PO를 함유하거나 또는 비율 중 EO의 수준이 낮은 EO/PO 기를 함유하는 일부 트라이실록산 폴레에테르는 또한 용해도가 낮을 수 있으며 따라서 이러한 프로토콜에 따라 비-계면활성제인 것으로 나타낼 수 있는 것으로 생각된다.
그러한 계면활성제 평가/분류의 예는 도 3의 흐름도에 예시되어 있다. 도 3에 예시된 프로토콜을 참조하면, 초기 평가는 시험되는 재료의 0.5 중량% 혼합물이 물에 용해성인지 아닌지의 여부이다. 0.5%의 재료를 20℃에서 증류수에 첨가하고 자석 교반 막대로 1시간 동안 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 예를 들어, 투명하거나 다소 혼탁한 혼합물의 형성에 의해 나타나는 바와 같이 재료가 물에 용해성이면, 표면 장력(σ)을 결정한다. σ가 45 mN/m 초과이면, 재료를 계면활성제로 분류하지 않는다. σ가 45 mN/m 이하이고 미셀이 존재하지 않으면, 재료를 계면활성제로 분류하지 않는다. 반대로, 미셀이 존재하면, 재료를 계면활성제로 분류한다.
재료가 물에 용해성이 아니고 에멀전이 존재하지 않으면 (예를 들어, 고체 입자 또는 겔이 대신 존재하면), 재료를 계면활성제로 분류하지 않는다. 에멀전이 존재하고 (예를 들어, 소적이 존재하고) 에멀전이 안정하면, σ를 결정한다. σ가 45 mN/m 초과이면, 재료를 계면활성제로 분류하지 않는다. 반대로, σ가 45 mN/m 이하이면, 재료를 계면활성제로 분류한다.
재료가 물에 용해성이 아니고 에멀전이 존재하고 (예를 들어, 소적이 존재하고) 에멀전이 안정하지 않으면, 에멀전을 원심분리한다. 에멀전의 (투명한) 주 상 (또는 상청액)을 추가로 조사하고 σ를 결정한다. σ가 45 mN/m 초과이면, 재료를 계면활성제로 분류하지 않는다. 반대로, σ가 45 mN/m 이하이고 미셀이 존재하지 않으면, 재료를 계면활성제로 분류하지 않는다. 반대로, 미셀이 존재하면, 재료를 계면활성제로 분류한다.
이러한 프로토콜을 고려하여, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 6 내지 실시예 10, 및 실시예 13에서 형성된 트라이실록산은 비-계면활성제로 분류되었다. 구체적으로, 이들 트라이실록산의 각각은 전술한 프로토콜/흐름도에 따라 계면활성제가 되지 못 하였다. 그러한 "비-계면활성제"는 EU 세제 조성물을 위해 시판될 수 있거나 그에 이용될 수 있다. 분명하게, 그러한 비-계면활성제는 지구상 다른 곳에서 또한 사용될 수 있다.
주로 1개 또는 2개의 하이드록실 기를 갖는 것들을 포함하는 트라이실록산 중 일부는, 불안정하고/하거나 수용성이 아닌 하나 이상의 오일 층을 형성하였다. 그러한 오일 층은 또한 물에 안정한 에멀전 또는 미셀을 형성하지 않을 수 있다. 하이드록실 기의 수가 트라이실록산당 3개 또는 4개로 증가함에 따라, 상황이 일반적으로 변화한다. 안정하지 않고 상분리되는 개별적인 오일 층을 형성하는 것에 더하여, 이들 재료 중 일부가 고체 미립자 또는 겔을 형성할 수 있다. 심지어 하룻밤 혼합한 후에도, 물 중 이들 재료의 0.5 중량% 혼합물은 가용화되지 않았다. 실시예 14가 유사한 결과를 가졌을 것으로 여겨진다. 이들 모두는 "비-계면활성제"로 간주되었을 것이다. 유사한 수의 하이드록실 기를 함유하는 다른 트라이실록산 조성물이 유사한 비-계면활성제 거동을 나타낼 것으로 생각된다.
실시예 11에 대해, 이것은 상기 프로토콜/흐름도에 따라 계면활성제인 것으로 간주되었다. 예를 들어, 실시예 11의 트라이실록산은 일반적으로 불용성이었고, 혼탁한 혼합물을 형성하였고, 안정하였고, 45 dyne/cm 이하의 수성 표면 장력을 산출하였다. 실시예 11의 추가 평가는 이와 관련하여 상이한 결과를 산출할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 그러한 재료는 지구상 다른 곳에서 사용될 수 있고/있거나 상이한 유형의 조성물/응용을 위해 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
상기의 트라이실록산 재료 중 일부는 물에 불용성인 것으로 간주되었기 때문에, 이들을 세제 섀시(chassis) 또는 매트릭스(matrix)에 상용성으로 만드는 방법을 평가하였다. 불용성 트라이실록산의 용해도를 개선하기 위한 한 가지 옵션은 세제 섀시에서 분산제(또는 안정제)의 농도를 증가시키는 것임이 밝혀졌다.
하기의 2개의 표는 2개의 예시적인 세제 조성물을 나타내는데, 그 중 하나는 낮은 수준의 분산제가 존재하는 것(표 1)이고 다른 하나는 상당히 더 높은 수준의 분산제가 존재하는 것(표 2)이다. 실시예 1 내지 실시예 14의 것들을 포함하는 트라이실록산 재료는 세제 조성물의 공백(hole)에 이용될 수 있다.
[표 1]
Figure 112018112420586-pct00049
[표 2]
Figure 112018112420586-pct00050
용매는 탈이온수이다.
분산제는 피셔 사이언티픽으로부터 구매가능한 프로필렌 글리콜이다.
하이드로트로프는 스테판으로부터 구매가능한 소듐 자일렌 설포네이트의 41% 활성 용액이다.
중화제는 피셔 사이언티픽으로부터 구매가능한 45% KOH 용액이다.
음이온성 계면활성제 1은 스테판으로부터 구매가능한 선형 알킬벤젠 설폰산의 96% 활성 용액이다.
비이온성 계면활성제는 에어 프로덕츠로부터 구매가능한 100% 활성 에톡실화 C11 알코올 (7 몰 EO 평균)이다.
음이온성 계면활성제 2는 스테판으로부터 구매가능한 소듐 라우레스 설페이트 (3 몰 EO 평균)의 28% 활성 용액이다.
물 경도 제어제는 피셔 사이언티픽으로부터 구매가능한 시트르산나트륨이다.
세제 조성물 1에 불용성인 트라이실록산 중에서 그들은 일반적으로 세제 조성물 2에 용해성인 것으로 밝혀졌다. 임의의 특정 이론에 제한됨이 없이, 분산제의 증가된 수준이 이러한 점에서 트라이실록산의 용해성에 도움이 된 것으로 생각된다. 당업자는 일상적인 실험을 통해 다른 적합한 세제 조성물을 용이하게 결정할 수 있다.
용어 "포함하는" 또는 "포함하다"는 본 명세서에서 "구비한", "구비하다", "본질적으로 이루어지다(이루어진)" 및 "이루어지다(이루어진)"의 개념을 의미하고 포괄하기 위해 가장 넓은 의미로 사용된다. 예시적인 예를 열거하기 위한 "예를 들어", "예를 들면", "~와 같은" 및 "비롯한"의 사용은 단지 열거된 예들로만 제한되지 않는다. 따라서, "예를 들어" 또는 "~와 같은"은 "예를 들어, 그러나 이에 한정되지 않는" 또는 "~와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는"을 의미하고, 다른 유사하거나 동등한 예를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "약"은 기기 분석으로 측정되거나 샘플 취급의 결과로서의 수치 값의 작은 변화(minor variation)를 합리적으로 포함하거나 설명하는 역할을 한다. 이러한 작은 변화는 ±(0 내지 10), ±(0 내지 5) 또는 ±(0 내지 2.5)%의 수치 값 정도일 수 있다. 추가로, 용어 "약"은 값의 범위와 관련될 때 모든 수치 값에 적용된다. 더욱이, 용어 "약"은 심지어 분명하게 언급되지 않는 경우에도 수치 값에 적용될 수 있다.
일반적으로, 본 명세서에 사용되는 바와 같이 값들의 범위에서 하이픈 "-" 또는 대시 "―"는 "~ 내지 ~" 또는 "~부터 ~까지"이고; ">"는 "초과" 또는 "보다 큰"이고; "≥"는 "이상" 또는 "크거나 같은"이고; "<"는 "미만" 또는 "보다 작은"이고; "≤"는 "이하" 또는 "작거나 같은"이다. 개별 기준에 따라, 전술한 특허 출원, 특허 및/또는 특허 출원 공개의 각각은 하나 이상의 비제한적인 실시 형태에서 전체적으로 본 명세서에 참고로 명백하게 포함된다.
첨부된 청구범위는 상세한 설명에 기재된 명확하고 특정한 화합물, 조성물 또는 방법에 한정되지 않으며, 이들은 첨부된 청구범위의 범주 내에 속하는 특정 실시 형태들 사이에서 변화될 수 있음이 이해되어야 한다. 다양한 실시 형태의 특정 특징 또는 태양을 기술함에 있어서 본 명세서에서 필요로 하는 임의의 마쿠쉬 군(Markush group)과 관련하여, 상이한, 특별한, 및/또는 예기치 않은 결과가 개별 마쿠쉬 군의 각각의 구성원으로부터 모든 다른 마쿠쉬 구성원들과는 독립적으로 얻어질 수 있음이 인식되어야 한다. 마쿠쉬 군의 각각의 구성원은 개별적으로 및/또는 조합적으로 필요로 하게 될 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내의 특정 실시 형태에 대한 적절한 지지를 제공한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 형태를 기술함에 있어서 필요로 하는 임의의 범위 및 하위 범위는 첨부된 청구범위의 범주 내에 독립적으로 그리고 집합적으로 속하고, 모든 범위 - 본 명세서에 명시적으로 기재되어 있지 않더라도 상기 범위 내의 정수 및/또는 분수 값을 포함함 - 를 기술하고 고려하는 것으로 여겨짐이 이해되어야 한다. 당업자는 열거된 범위 및 하위 범위가 본 발명의 다양한 실시 형태를 충분히 기술하고 가능하게 하며, 그러한 범위 및 하위 범위는 관련된 절반, 1/3, 1/4, 1/5 등으로 추가로 세분될 수 있음을 용이하게 인식한다. 단지 한 예로서, "0.1 내지 0.9의" 범위는 아래쪽의 1/3, 즉 0.1 내지 0.3, 중간의 1/3, 즉 0.4 내지 0.6, 및 위쪽의 1/3, 즉 0.7 내지 0.9로 추가로 세분될 수 있으며, 이는 첨부된 청구범위의 범주 내에 개별적으로 및 집합적으로 속하며, 개별적으로 및/또는 집합적으로 필요로 하게 될 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적인 실시 형태에 대한 적절한 지지를 제공할 수 있다. 또한, 범위를 한정하거나 수식하는 언어, 예를 들어 "이상", "초과", "미만", "이하" 등과 관련하여, 그러한 언어는 하위 범위 및/또는 상한 또는 하한을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 다른 예로서, "10 이상"의 범위는 본질적으로 10 이상 내지 35의 하위 범위, 10 이상 내지 25의 하위 범위, 25 내지 35의 하위 범위 등을 포함하며, 각각의 하위 범위는 개별적으로 및/또는 집합적으로 필요로 하게 될 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적인 실시 형태에 대한 적절한 지지를 제공할 수 있다. 마지막으로, 개시된 범위 내의 개별 수치가 필요로 하게 될 수 있으며, 이는 첨부된 청구범위의 범주 내의 특정 실시 형태에 대한 적절한 지지를 제공한다. 예를 들어, "1 내지 9의" 범위는 다양한 개별 정수, 예컨대 3뿐만 아니라 소수점 (또는 분수)을 포함하는 개별 수치, 예컨대 4.1을 포함하는데, 이들은 필요로 하게 될 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내의 특정 실시 형태에 대한 적절한 지지를 제공할 수 있다.
본 발명은 본 명세서에서 예시적인 방식으로 설명되었으며, 사용된 용어는 본질적으로 제한보다는 설명의 관점이고자 하는 것으로 이해되어야 한다. 상기 교시 내용에 비추어 본 발명의 많은 변경 및 변형이 가능하다. 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에 구체적으로 기술된 것과 달리 실시될 수 있다. 독립항과 종속항, 즉 단일 인용 종속항 및 다중 인용 종속항 둘 모두의 모든 조합의 발명의 요지가 본 명세서에서 명백하게 고려된다.

Claims (15)

  1. 하나 이상의 카르비놀 작용기를 갖는 트라이실록산을 포함하는 세제 조성물로서, 상기 트라이실록산은
    (A) 에폭시-함유 기인 펜던트 규소-결합 작용기를 갖는 초기 트라이실록산과;
    (B) 성분 (A)의 상기 펜던트 규소-결합 작용기와 반응성인 작용기 및 하나 이상의 하이드록실 작용기를 갖는 유기 화합물
    의 반응 생성물을 포함하며;
    성분 (A)에는 수소 원자, 에폭시-함유 기, 에틸렌계 불포화 기, 및 아민 기로부터 선택되는 말단 규소-결합 작용기가 부재하고;
    성분 (A)에는 폴리옥시알킬렌 기가 부재하고;
    상기 트라이실록산은 상기 세제 조성물 100 중량부를 기준으로 0.001 내지 20 중량부의 양으로 존재하고;
    성분 (B)는 하기 성분 (B7) 내지 성분 (B9)로부터 선택되는, 세제 조성물:
    Figure 112020065506479-pct00096
    (B7);
    Figure 112020065506479-pct00097
    (B8); 및
    Figure 112020065506479-pct00098
    (B9).
  2. 제1항에 있어서, 성분 (A)는 하기 일반 화학식 A1을 갖는, 세제 조성물:
    Figure 112019133920507-pct00077
    상기 식에서, 각각의 R1은 독립적으로 선택되는 하이드로카르빌 기이거나, 또는 각각의 R1은 독립적으로 선택되는 C1-C6 알킬 기이고, R2는 상기에 정의된 상기 펜던트 규소-결합 작용기임.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 성분 (B)는 성분 (B8)인, 세제 조성물.
  5. 하기 일반 화학식 I의 트라이실록산을 포함하는, 세제 조성물:
    Figure 112020065506479-pct00088
    상기 식에서, 각각의 R1은 독립적으로 선택되는 하이드로카르빌 기이고, R3은 하기 기 (ii), (iii) 및 (vii)로부터 선택됨:
    Figure 112020065506479-pct00090
    (ii),
    Figure 112020065506479-pct00091
    (iii) 및
    Figure 112020065506479-pct00095
    (vii).
  6. 제5항에 있어서, 각각의 R1은 독립적으로 선택되는 C1-C6 알킬 기이거나, 또는 각각의 R1은 메틸 기인, 세제 조성물.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 분산제를 추가로 포함하거나, 또는 프로필렌 글리콜을 추가로 포함하는, 세제 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 분산제는 상기 세제 조성물 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 50 중량부의 양으로, 또는 0.1 내지 40 중량부의 양으로 존재하는, 세제 조성물.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 계면활성제를 추가로 포함하거나, 또는 하나 이상의 음이온성 계면활성제 및 하나 이상의 비이온성 계면활성제를 추가로 포함하는, 세제 조성물.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 식기세척 세제 조성물, 세탁 세제 조성물, 얼룩 제거/전처리 조성물, 또는 경질 표면 세정 조성물로서 추가로 정의되거나, 또는 자동 식기세척(ADW) 세제 조성물로서 추가로 정의되는, 세제 조성물.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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