KR20180030071A - 실리콘-기반 에멀전, 그 제조 방법 및 그 에멀전을 포함하는 코-바인더 레진 조성물 - Google Patents

실리콘-기반 에멀전, 그 제조 방법 및 그 에멀전을 포함하는 코-바인더 레진 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20180030071A
KR20180030071A KR1020187003318A KR20187003318A KR20180030071A KR 20180030071 A KR20180030071 A KR 20180030071A KR 1020187003318 A KR1020187003318 A KR 1020187003318A KR 20187003318 A KR20187003318 A KR 20187003318A KR 20180030071 A KR20180030071 A KR 20180030071A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
emulsion
silicone
hydroxylated
composition
organic resin
Prior art date
Application number
KR1020187003318A
Other languages
English (en)
Inventor
핑 장
루이사 마이오
비크람 쿠마르
마틴 우식
요게시 티워리
마이클 지버
Original Assignee
모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈 인크. filed Critical 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈 인크.
Publication of KR20180030071A publication Critical patent/KR20180030071A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/14—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • C08G77/16—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups to hydroxyl groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/08—Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/02—Emulsion paints including aerosols
    • C09D5/022—Emulsions, e.g. oil in water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/02—Emulsion paints including aerosols
    • C09D5/024—Emulsion paints including aerosols characterised by the additives
    • C09D5/027—Dispersing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/45—Anti-settling agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/63—Additives non-macromolecular organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/17—Amines; Quaternary ammonium compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Abstract

적어도 하나의 콜로이드 실리카 분산재에 그라프트된 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산을 포함하고, 상기 적어도 하나의 콜로이드 실리카 분산재에 그라프트된 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산이 상기 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산으로부터의 잔류 실란올 기를 포함하는, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물에 관한 것이다. 또한, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물이, (A) 가교성 실리콘 에멀전 및 (B) 유기 레진 에멀전을 포함하고, 향상된 소수성(내수성), 긁힘 저항성 및 광택 보유성을 포함하되, 그에 한정되지 않는, 향상된 경화 특성을 제공하며, 또한 그 에멀전 및 조성물의 제조 방법이 개시된다.

Description

실리콘-기반 에멀전, 그 제조 방법 및 그 에멀전을 포함하는 코-바인더 레진 조성물
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 "실리콘-기반 에멀전, 그 제조 방법 및 그 에멀전을 포함하는 수성 코-바인더 레진 조성물(Silicone Based Emulsion, Method for Making Same, and Waterborne Co-Binder Resin Compositions Comprising Such Emulsions)" 발명에 대하여 2015년 7월 9일에 출원된 미국 가특허출원 62/190,464호 및 "실리콘-기반 에멀전, 그 제조 방법 및 그 에멀전을 포함하는 수성 코-바인더 레진 조성물" 발명에 대하여 2016년1월 7일에 출원된 미국 가특허출원 62/275,989호의 우선권 및 그 이익을 주장하는 출원이다.
본 출원의 발명은 일반적으로 실리콘 에멀전, 그 에멀전의 제조 방법, 및 그 에멀전의 유기 레진 조성물, 특히 라텍스 조성물인 유기 레진 조성물의 코-바인더로서의 용도에 관한 것이다.
외부 도포용 코팅은 우수한 내후성을 필요로 한다. 에멀전 중합에 의해 수득된 수성(aqueous) 아크릴레이트 폴리머 에멀전이 실온 또는 승온 상태에서 건조되는 때, 만족스러운 내구성을 가지는 코팅을 ??는다. 건조된 아크릴레이트 폴리머가 우수한 내구성을 갖기 때문에 수성 아크릴레이트 폴리머 에멀전이 수성 페인트용 레진으로 널리 사용된다. 그러나, 아크릴레이트 폴리머 에멀전 또는 포함된 안료를 일부 가지는 아크릴레이트 폴리머 에멀전을 포함하는 페인트로부터 얻은 코팅은 실외 상태 또는 자외선에 노출될 때, 코팅의 광택이 급속히 열화될가능성이 있을 뿐 아니라, 또한 낮은 광택 보유성 및 낮은 내수성을 가진다.
유기 레진 조성물의 내후성을 향상시키기 위해 실리콘이 사용되어 왔다. 하나의 예를 들면, 실리코을 사용한 알키드 및 아크릴 레진의 변성(modification)은 외부 도포용 솔벤트형(solvent-borne) 코팅의 내구성을 향상시킨다. 휘발성 유기 화합물(VOC) 배출물에 대한 우려가 그 유사물의 개발을 촉진시켰다. 그러나, 실리콘이 수성 유기 레진 혼합물과 상용적이지 않고 그리고/또는 혼화적이지 않기 때문에, 실리콘 재료를 수성 유기 레진 혼합물에 도입하기 어려운 경우가 종종 있다. 일반적으로, 매우 작은 양의 실리콘이 첨가제로 사용된다. 결과적으로, 첨가제로 사용된 실리콘 재료는 보통 가교 젤 또는 엘라스토머 화합물이 아니다. 그보다, 첨가제로 사용된 첨가제는 실리콘 오일 및 레진이다. 실리콘 오일 및 레진은, 대량 첨가될 때, 수성 유기 레진과 상용적이지 않은 것이 일반적이다. 실리콘 재료를 수성 유기 레진에 포함시키기 위해, 관능 실리콘 중간재가 유기 레진을 화학적으로 변성시키고, 그 다음에 이들 유기 레진을 유화시키기 사용되어 왔다. 실리콘 오일 및 레진의 사용은, 레진 합성 및 유화를 포함하는 복수의 단계를 필요로 하며, 그것응 실행하기 쉽지 않고, 최종 변성 유기 레진 에멀전에 대한 비용을 추가시킨다.
그러므로, 특히 환경적 숙성 조건에 노출된 후에, 수성 유기 레진의 소수성(내수성), 긁힘 저항성 및 광택 보유를 향상시키기 위한 첨가제에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
따라서, 본 발명은, 가교성 실리콘-기반 에멀전이 성분의 하나인 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물을 제공한다. 그 가교성 실리콘-기반 에멀전은, 향상된 소수성(내수성), 긁힘 저항성 및 광택 보유성을 포함하되, 그에 한정되지 않는, 향상된 특성을 제공하기 위해, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물에 사용될 수 있다.
하나의 측면에서, 본 발명은, (A) 가교성 실리콘 모이어티를 형성하기 위한 (i) 하이드록실 말단 실리콘과 (ii) 콜로이드 실리카의 반응 생성물, (iii) 촉매, (iv) 에멀전 안정제, 및 (v) 계면활성제를 포함하는 가교성 실리콘-기반 에멀젼과; (B) 계면활성제 및 유기 레진을 포함하는 유기 레진 에멀전;을 포함하여 구성되는 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 그 가교성 실리콘-기반 에멀전의 제조 방법을 제공한다.
하나의 측면에서, 본 발명은, 하이드록실화 폴리디오가노실록산, 콜로이드 실리카, 물, 이온성 또는 음이온성 계면활성제, 에멀전 안정제 및 촉매를 포함하는 실리콘 에멀전 조성물을 준비하는 단계, 및 그 실리콘 에멀전 조성물을 약 40℃ 내지 약 100℃의 온도에서 약 1시간 내지 72시간 가열하여 가교성 실리콘 에멀전을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 가교성실리콘 에멀전의 제조 방법을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 적어도 하나의 콜로이드 실리카 분산재(dispersion)에 그라프트된(grafted) 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노실록산; 적어도 하나의 촉매; 적어도 하나의 에멀전 안정제; 적어도 하나의 계면활성제; 및 물을 포함하여 구성되고, 그 적어도 하나의 적어도 하나의 콜로이드 실리카 분산재에 그라프트된 그 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노실록산이 그 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노실록산으로부터의 잔류 실란올 기를 포함하는, 가교성 실리콘-기반 에멀전을 제공한다.
하나의 구체예에서, 그 조성물은 적어도 하나의 유기 레진을 더 포함하여 구성된다.
앞의 임의의 구체예의 조성물의 하나의 구체예에서, 그 적어도 하나의계면활성제는 비-이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 또는 그들의 조합(combination)이다.
앞의 임의의 구체예의 조성물의 하나의 구체예에서, 하이드록실화 폴리디오가노실록산은 약 5,000 내지 약 1,000,000의 중량 평균 분자량을 가진다.
앞의 임의의 구체예의 조성물의 하나의 구체예에서, 하이드록실화 폴리디오가노실록산은 약 200,000 내지 약 1,000,000의 중량 평균 분자량을 가진다.
앞의 임의의 구체예의 조성물의 하나의 구체예에서, 하이드록실화 폴리디오가노실록산은 하이드록실-말단 폴리디오가노실록산이다.
앞의 임의의 구체예의 조성물의 하나의 구체예에서, 콜로이드 실리카 분산재는, 약 5 내지 약 125 나노미터의 평균 입도를 가지는 실리카 입자를 포함하여 구성된다.
앞의 임의의 구체예의 조성물의 하나의 구체예에서, 촉매는 주석, 티타늄, 지르코늄, 납, 금속 코발트, 안티모니, 망간, 비스무트, 아연 화합물 및 그들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속 화합물을 포함하여 구성된다.
앞의 임의의 구체예의 조성물의 하나의 구체예에서, 에멀전 안정제는, 2-아미노-2-메틱-1-프로파놀(AMP), 2-아미노-1-부탄올, 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올, 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올, 2-아미노-2-하이드록시메틸-1,3-프로판디올, 2-아미노-2-하이드록시메틸-1,3-프로판디올의 N-메틸 유도체 또는 2-아미노-2-하이드록시메틸-1,3-프로판디올의 N-에틸 유도체, 2-아미노-2-하이드록시메틸-1,3-프로판디올의 N,N-디메틸 유도체 또는 2-아미노-2-하이드록시메틸-1,3-프로판디올의 N,N-디에틸 유도체,및 그들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 유기 아민 화합물이다.
하나의 측면에서, 본 발명은, 앞의 임의의 구체예에 의한 실리콘 조성물을 포함하여 구성되는 수성 코팅을 제공한다.
하나의 구체예에서, 수성 코팅은 실러(sealer)이다.
다른 측면에서, 본 발명은, 표면의 적어도 일부분에 배치된, 앞의 임의의 구체예의 수성 코팅을 포함하여 구성되는 물품을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노실록산; 적어도 하나의 콜로이드 실리카 분산재, 적어도 하나의 촉매, 적어도 하나의 에멀전 안정제, 적어도 하나의 계면활성제, 적어도 하나의 유기 레진 및 물을 포함하여 구성되는 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물을 제공한다.
하나의 구체예에서, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물은, (A) (i) 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노실록산과 (ii) 콜로이드 실리카의 반응 생성물, (iii) 적어도 하나의 촉매, (iv) 적어도 하나의 에멀전 안정제, (v) 적어도 하나의 계면활성제, 및 (vi) 물을 포함하여 구성되는 가교성 실리콘-기반 에멀전; (B) 물, 적어도 하나의 계면활성제, 및 적어도 하나의 유기 레진을 포함하여 구성되는 유기 레진 에멀젼; 및 임의선택적으로 (C) 에폭시 관능 폴리실록산 및/또는 알킬폴리실세스키옥산(alkylpolysilsesquioxane)의 에멀전을 포함하여 구성되는 혼합물이다.
수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물의 하나의 구체예에서, 가교성 실리콘-기반 에멀전(A)은 유기 레진 에멀전(B)의 100 부에 대하여 약 5 내지 약 100 중량부의 양으로 존재한다.
앞의 임의의 구체예에 의한 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물의 하나의 구체예에서, 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노실록산, 적어도 하나의 촉매 및 적어도 하나의 유기레진은 각각 에멀전이다.
수성 코-바인더 실리콘-유기 레진의 하나의 구체예에서, 유기 레진 에멀전(B)은, 적어도 하나의 에틸렌성 블포화(ethylenically unsaturated) 모노머를 물, 폴리우레탄 에멀전 또는 분산재, 폴리에테르 에멀전, 또는 에폭시 레진 에멀전에 유화 중합(emulsion polymerization)하여 얻을 수 있는 라텍스 폴리머이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, (i) 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노실록산 및 (ii) 콜로이드 실리카, (iii) 적어도 하나의 촉매, (iv) 적어도 하나의 에멀전 안정제, (v) 적어도 하나의 계면활성제, 및 (vi) 물을 포함하여 구성되는 실리콘 에멀전을, 약 40℃ 내지 100℃의 온도로 약 1시간 내지 72시간 동안 가열하는 단계를 포함하여 구성되고, 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노실록산 및 적어도 하나의 촉매가 적어도 하나의 계면활성제를 사용하여 유화되는, 가교성 실리콘-기반 에멀전의 제조 방법을 제공한다.
하나의 구체예에서, 앞의 임의의 구체예의 조성물 또는 그 방법으로부터 제조된 조성물은, 코팅, 접착제 또는 실란트 조성물이다.
다른 측면에서, 본 발명은, (a) 비-이온적으로 또는 음이온적으로 안정화된 하이드록실화 폴리디오가노실록산을 포함하는 제1 에멀전에, 콜로이드 실리카, 촉매 및 에멀전 안정제를 첨가하여 제2 에멀전을 형성하는 단계; 및 (b) 제2 에멀전을 약40℃ 내지 약 100℃의 온도까지 가열하는 단계;를 포함하여 구성되는, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물의 제조 방법을 제공한다.
하나의 구체예에서, 상기 방법은, 상기 조성물을 약 70℃ 내지 약 85℃의 온도로 가열하는 단계를 포함하여 구성된다.
앞의 임의의 구체예의 방법의 하나의 구체예에서, 콜로이드 실리카는 약 5 내지 약 125 나노미터의 평균 입도를 가진다.
앞의 임의의 구체예의 방법의 하나의 구체예에서, 콜로이드 실리카는, 하이드록실화 폴리디오가노실록산 100부에 대하여 약 1 내지 약 150 중량부의 양으로 존재한다.
앞의 임의의 구체예의 방법의 하나의 구체예에서, 하이드록실화 폴리디오가노실록산은 하이드록실화 폴리디메틸실록산을 포함하여 구성된다.
앞의 임의의 구체예의 방법의 하나의 구체예에서, 폴리디오가노실록산은 약 5,000 내지 약 1,000,000의 중량 평균 분자량을 가진다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 유기 레진 에멀전, 및 청구항 20에 의해 제조된 가교성 실리콘-기반 에멀전을 포함하여 구성되는 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물을 제공한다.
하나의 구체예에서, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물은 적어도 하나의 에폭시 관능 폴리실록산을 더 포함하여 구성된다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 앞의 임의의 구체예의 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물로부터 형성된 필름을 제공한다.
이들 및 다른 측면과 구체예를 아래의 발명의 상세한 설명을 참조하여 더 이해하게 될 것이다.
본 발명은 일반적으로, 가교성 실리콘-기반 에멀전, 그러한 가교성 실리콘-기반 에멀전의 제조 방법, 그러한 가교성 실리콘-유기 레진 조성물을 포함하여 구성되는 수성 유기 레진 조성물을 제공한다. 그 가교성 실리콘-기반 에멀전은, 수성 유기 레진에 향상된 특성을 제공하기 위하여, 수성 유기 레진 조성물, 구체적으로 라텍스 조성물에 사용될 수 있다. 그 가교성 실리콘-기반 에멀전은, 수성 유기 레진에코-바인더로서 기능할 수 있고, 그리고 캐스팅(casting)과 건조에 따라 우수한 탄성, 내수성, 긁힘 저항성 및 다른 바람직한 특성을 가지는, 수성 실리콘-유기 레진 베이스 코팅을 제공할 수 있다.
하나의 측면에서, 본 발명은, (A) 가교성 실리콘 모이어티를 형성하기 위한 (i) 하이드록실 말단 실리콘과 (ii) 콜로이드 실리카와의 반응 생성물, (iii) 촉매, (iv) 에멀전 안정제, (v) 계면활성제, 및 (vi) 및 물을 포함하여 구성되는, 가교성 실리콘-기반 에멀전; 및 (B) 유기 레진 에멀전을 포함하여 구성되는, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물을 제공한다.
가교성 실리콘-기반 에멀전
가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물은, 가교성 실리콘모이어티를 형성하기 위한 실리콘 유체의 콜로이드 실리카와의 반응 생성물, 및 물, 음이온성 계면활성제와 같은, 계면활성제, 촉매, 및 에멀전 안정제를 포함하여 구성된다.
그 실리콘 유체는, 하이드록실화 실리콘 유체로부터 선택할 수 있다. 하나의 구체예에서, 적합한 하이드록실화 실리콘 유체는, 하이드록실화 폴리디오가노실록산이다. 본 발명에 사용하기에 적합한 하이드록실화 폴리디오가노실록산은, 유화될 수 있고, 그리하여 실리카와 반응시키고, 그 반응 생성물로부터의 물을 제거한 후에 엘라스토머 성질을 부여하는 것들을 포함한다.
용어 "하이드록실화 폴리디오가노실록산"은, 필수적으로, 반복 디오가노실록산 단위의 선형 종(linear species) 및 100디오가노실록산 단위 당 약 5 모노오가노실록산 단위, 더욱 바람직하게는 100디오가노실록산 단위 당 하나의 모노오가노실록산인, 적은 수의 모노오가노실록산을 포함하는 폴리머 종(polymeric species)인 폴리머를 포함하나, 그에 한정되지 않는다. 하이드록실화 폴리디오가노실록산은, 하이드록실화 폴리디오가노실록산 분자내의 각 모노오가노실록산에 대하여 1개의 규소-결합 하이드록실과 2개의 사슬 말단 규소-결합 하이드록실을 더한 규소-결합 하이드록실의 수까지, 분자당 평균 약 2개의 규소-결합 하이드록실을 가질 수 있다. 구체예들에서, 하이드록실화 폴리디오가노실록산은, 분자당 약 2개의 규소-결합 하이드록실을 포함하여 구성된다.
적합한 하이드록실화 폴리디오가노실록산은, 콜로이드 실리카와 하이드록실화 폴리디오가노실록산이 반응하고 에멀전으로부터 물이 제거된 후에 엘라스토머 성질을 가지는 것들이다. 하나의 구체예에서, 하이드록실화 폴리디오가노실록산은, 적어도 약 5,000. 더 바람직하게는 약 5,000 네지 약 1,000,00, 더더욱 바람직하게는 약 200,000 내지 약 1,000,000, 더욱 더 바람직하게는 약 500,000 내지 약 1,000,000의 중량 평균 분자량(Mw)을 가진다. 낮은 중량 평균 분자량을 가지는 하이드록실화 폴리디오가노실록산은 엘라스토머 생성물에 대하여, 높은 레벨의 신율(elongation), 구체적으로 약 100퍼센트 신율을 제공할 수 없으나, 특정 코팅 용도에 유용할 수 있다. 파단 신율과 인장 강도는 분자량이 증가와 함께 향상되어, 약 30,000 이 넘는 중량 평균 분자량으로 합당한 인장 강도와 신율을 얻고, 약 50,000 이 넘는 중량 평균 분자량으로 더욱 우수한 인장 강도와 신율을 얻는다. 보다 높은 중량 평균 분자량의 하이드록실화 폴리디오가노실록산은, 바람직하게 몇 개의 모노오가노실록산 단위를 포함하여, 규소-결합 하이드록실 함량을 증가시킨다. 구체예들에서, 적어도 하나의 모노오가노실록산 단위를 포함하는 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 중량 평균 분자량은, 약 100,000 내지 약 1,000,000, 더욱 바람직하게는 약 200,000 내지 약 700,000, 더더욱 바람직하게는 약 400,000 내지 악 600,000의 범위에 있다.
다른 구체예에서, 적어도 하나의 모노오가노실록산 단위를 함유하는, 하이드록실화 폴리디오가노실록산을 포함하는 하이드록실화 폴리디오가노실록산 에 대한 중량 평균 분자량은, ASTM D5296-11, Standard Test Method for Molecular Weight Averages and Molecular Weight Distribution of Polystyrene by High Performance Size-Exclusion Chromatograph에 따라 측정된다.
또 다른 구체예에서, 하이드록실화 폴리디오가노실록산은 아래의 식(1)의 구조를 가지는 화합물이고;
Figure pct00001
(1)
여기서, R1 및 R2 는 각각, 하이드록실 기, 1 내지 10의 탄소 원자를 가지는 알킬 기, 1 내지 10의 탄소 원자를 가지며 적어도 하나의 플루오로 기로 치환된 알킬 기, 6 내지 10의 탄소 원자를 가지는 아릴 기, 3 내지 10의 탄소 원자를 가지는 사이클로알킬 기, 2 내지 10의 탄소 원자를 가지는 알케닐 기 및 7 내지 12의 탄소 원자를 가지는 아르알킬 기를 포함하여 구성되는 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는, R1 및 R2 는 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 독립적으로 선택되며, 더욱 더 바람직하게는 메틸이고; R3, R4, 및 R5는 각각, 1 내지 10의 탄소 원자를 가지는 알킬 기, 1 내지 10의 탄소 원자를 가지며 적어도 하나의 플루오로 기로 치환된 알킬 기, 6 내지 10의 탄소 원자를 가지는 아릴 기, 3 내지 10의 탄소 원자를 가지는 사이클로알킬 기, 2 내지 10의 탄소 원자를 가지는 알케닐 기 및 7 내지 12의 탄소 원자를 가지는 아르알킬 기를 포함하여 구성되는 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는, R3, R4, 및 R5는 각각, 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 독립적으로 선택되며, 더욱 더 바람직하게는 메틸이고; 각각의 X1는 독립적으로 아래 식(2)의 구조를 가지는 기이며;
Figure pct00002
(2)
여기서, 위의 첨자 m, n, 및p는, 재료의 중량 평균 분자량이, 상기 값 또는 범위를 만족시키는 중량 평균 분자량을 갖도록 독립적으로 선택되는, 정수이다.
다른 구체예에서, 위의 첨자 m, n, 및p 정수이고, (i) m:n의 몰 비가 100:0 내지 100:5이고, 더욱 바람직하게는 100:0 내지 100:1이며, 더더욱 바람직하게는 100:0이고, 그리고 (ii) m+n+p의 합계가 65 내지 13,500인 것을 전제로, 바람직하게는 m이 약 65 내지 약 13,500, n 이 0 내지 약 135이며, p가 0 내지 약 1,000이고, 더욱 바람직하게는 m이 130 내지 약 10,000, n 이 0 내지 13이며, p가 0 내지 약 100이고, 더더욱 바람직하게는m이 약 325 내지 2,700, n 이 0 내지 약 5이며, p가 0 내지 약10이고, 더욱 더 바람직하게는 m이 약 650 내지 약 1,350, n 이 0 또는 1이며, p가 0 이다.
하이드록실화 폴리디오가노실록산의 유기 기는 7보다 적은 탄소 원자를 포함하는 1가 알킬 기 및 7보다 적은 탄소 원자를 포함하는 2-(퍼플루오로알킬) 에틸 기일 수 있다. 대표적인 그리고 비-한정적인 알킬 기는, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 이소프로필, 펜틸 및 헥실을 포함한다. 알케닐 기의 대표적인 그리고 비-한정적인 예는 비닐 및 알릴을 포함한다. 사이클로알킬 기의 대표적인 그리고 비-한정적인 예는 사이클로페닐, 사이클로헥실, 사이클로옥틸 및 사이클로데실을 포함한다. 아릴 기의 대표적인 그리고 비-한정적인 예는 페닐과 토릴이고; 그리고 아르알킬 기의 비한정적인 예는 벤질 또는 펜에틸(phenethyl)이다. 2-(퍼플루오로알킬) 에틸 기의 대표적인 그리고 비-한정적인 예는 3,3,3-트리플루오로프로필 및 2-(퍼플루오로부틸) 에틸이다. 또 다른 구체예에서, 하이드록실화 폴리디오가노실록산은, 적어도 50 몰 퍼센트가 메틸인, 유기 기를 포함할 수 있다. 하나의 구체예에서, 하이드록실화 폴리디오가노실록산은 하이드록실-말단 폴리디메틸실록산이다.
하이드록실화 폴리디오가노실록산의 에멀전은, 비-이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 또는 그들의 조합을 사용하여 제조될 수 있고, 하나의 구체예에서, 음이온성 계면활성제가 바람직하다. 음이온성 계면활성제를 사용하여 제조된 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 이러한 에멀전은, 음이온성으로 안정화된 실리콘 유체라고 지칭할 수 있다. 비-이온성 또는 음이온성 계면활성제는 의도된 목적에 적합하고, 원하는 바에 따른 그리고 임의의 적합한 계면활성제로부터 선택할 수 있다. 적합한 음이온성 계면활성제의 예는, 카복실산 계면활성제, 황산 계면활성제, 설폰산 계면활성제, 인산 계면활성제, 그러한 계면활성제의 염, 또는 그들의 둘 또는 그 이상의 계면활성제의 결합체를 포함한다.
카복실산 계면활성제의 대표적인 그리고 비-한정적인 예는, 예를 들면, 폴리 아크릴산, 폴리 메타크릴산, 폴리 말레산, 폴리 말레산 무수물, 예를 들어, 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸렌, 디이소부틸렌 등과 같은 올레핀과 말레산 또는 말레산 무수물의 코폴리머, 아크릴산과 이타콘산의 코폴리머, 메타크릴산과 이타콘산의 코폴리머, 말레산 또는 말레산 무수물과 스티렌의코폴리머, 아크릴산과 메타크릴산의 코폴리머, 아크릴산과 메틸 아크릴레이트 에스테르의 코폴리머, 아크릴산과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴산과 말레산 또는 말레산 무수물의 코폴리머; 알킬 기가 4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 18의 탄소 원자를 가지는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 아세트산; 지방산이 4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 18의 탄소 원자를 가지는 N-메틸-지방산 사르코시네이트; 레진 산, 및 4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 18의 탄소 원자를 가지는 지방산, 및 이들 카복실산의 염을 포함한다.
황산 에스테르 계면활성제의 대표적인 그리고 비-한정적인 예는, 예를 들면, 알킬 기가4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 18의 탄소 원자를 가지는 알킬 황산 에스테르, 알킬 기가 4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 18의 탄소 원자를 가지는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 황산 에스테르, 알킬 기가 4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 18의 탄소 원자를 가지는 폴리옥시에틸렌 모노 또는 디 알킬 페닐 에테르 황산 에스테르, 알킬 기가 4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 18의 탄소 원자를 가지는 폴리옥시에틸렌 모노 또는 디 알킬 페닐 에테르의 폴리머의 황산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 모노, 디 또는 트리 페닐 에테르 황산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 모노, 디 또는 트리 페닐 에테르 황산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 모노, 디 또는 트리 페닐 에테르의 폴리머의 황산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 블록 폴리머의 황산 에스테르와 같은 황산 에스테르, 황산화 오일, 황산화 지방산 에스테르, 황산화 지방산 및 황산화 올레핀 그리고이들 황산 에스테르의 염을 포함한다.
설폰산 계면활성제의 대표적인 그리고 비-한정적인 예는, 예를 들면, 파라핀이 8 내지 22의 탄소 원자를 가지는 파라핀 설폰산, 알킬 기가 4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 알킬 벤젠 설폰산, 알킬 기가 4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 알킬 벤젠 설폰산의 포르말린 콘덴세이트, 크레솔 설폰산의 포르말린 콘덴세이트, 알파-올레핀이 8 내지16의 탄소 원자를 가지는 알파-올레핀 설폰산, 알킬 기가 4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 디알킬 설포 호박 산, 리그닌 설폰산, 알킬 기가 4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 폴리옥시에틸렌 모노 또는 디알킬 페닐 에테르설폰산, 알킬 기가4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 18의 탄소 원자를 가지는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 설포 호박 산 하프 에스테르, 나프탈렌 설폰산, 알킬 기가 1 내지 12의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는1 내지 6의 탄소 원자를 가지는 모노 또는 디 알킬 나프탈렌 설폰산, 나프탈렌 설폰산의 포르말린 콘덴세이트, 알킬 기가 1 내지 12의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 1 내지 6의 탄소 원자를 가지는 모노 또는 디 알킬 나프탈렌 설폰산의 포르말린 콘덴세이트, 크레오소테 오일 설폰산의 포르말린 콘덴세이트, 알킬 기가 4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 알킬 디페닐 에테르 디설폰산, Igepon T(나트륨 N-올레오일-N-메틸타우레이트의 제품 명), 폴리스티렌 설폰산, 스티렌 설폰산과 메타크릴산의 코폴리머와 같은 설폰산 및 이들 설폰산의 염을 포함한다.
인산 에스테르 계면활성제의 대표적인 그리고 비-한정적인 예는, 예를 들면, 알킬 기가4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 알킬 인산 에스테르, 알킬 기가 4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 18의 탄소 원자를 가지는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 인산 에스테르, 알킬 기가 4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 폴리옥시에틸렌 모노 또는 디 알킬 페닐 에테르 인산 에스테르, 알킬 기가 4 내지 28의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 12의 탄소 원자를 가지는 폴리옥시에틸렌 모노, 디 또는 트리 알킬 페닐 에테르의 폴리머의 인산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 모노, 디 또는 트리 벤질 페닐 에테르 인산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 모노, 디 또는 트리 스티릴 페닐 에테르 인산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 모노, 디 또는 트리 스티릴 페닐 에테르 인산 에스테르의 폴리머의 인산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프르피렌 블록 폴리머의 인산 에스테르, 예를 들어 트리폴리 인산과 같은 축합 인산과 같은 인산 에?읔섯?, 및 이들 인산 에스테르의 염을 포함한다.
계면활성제의 염은 위의 음이온성 물질 및 반대 이온(counter ion)을 포함할 수 있다. 음이온성 계면활성제의 염의 적합한 반대 이온은, 리튬, 나트륨, 칼륨 및 그 유사물과 같은 알카라인 금속, 칼슘, 마그네슘 및 그 유사물과 같은 알카라인 토류 금속, 암모니아, 및 예를 들어, 알킬아민, 사이클로알킬아민, 및 알카놀 아민을 포함하는, 1차, 2차, 3차, 4차 아민을 포함하되, 그에 한정되지 아니한다.
특히 적합한 계면활성제는, 설폰산을 포함하되, 그에 한정되지 아니한다. 그 예들은, 그 전체가 본 출원의 참고 문헌으로 통합되는, 미국 특허 3,294,725호에 나타나 있는 바와 같이 하이드록실화 폴리디오가노실록산을 형성하기 위하여 유화 중합에 사용되는 표면 활성 설폰산의 염을 포함한다. 설폰산의 알칼리 금속 염은 설폰산의 나트륨 염이 특히 적합하다. 설폰산은, 지방족 치환 벤젠설폰산, 지방족 치환 나프탈렌 설폰산, 지방족 설폰산, 실릴알킬설폰산 및 지방족 치환 디페닐에테르설폰산으로 설명될 수 있다.
비-이온성 계면활성제의 대표적인 그리고 비-한정적인 예는, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 솔비탄 지방산 에스테르, 및 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르를 포함할 수 있다.
계면활성제, 구체적으로 음이온성 유화제 및/또는 비-이온성 유화제의 양은, 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 에멀전, 물 및 계면활성제의 총중량 기준으로, 약 15 중량 퍼센트보다 적을 수 있고, 더욱 구체적으로 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 에멀전, 물 및 계면활성제의 총중량 기준으로, 약 0.1 내지 약 5 중량 퍼센트, 더더욱 구체적으로 약 0.5 내지 약 2보다 적을 수 있다. 이러한 양은, 예를 들어, 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 제조를 위한 에멀전 중합 방법에 사용되는 중성화 설폰산으로부터 나올 수 있다. 알칼리 금속 설포리시네이트(sulforicinates), 지방산의 설폰화 글리세릴 에스테르, 설폰화 1가 알코올 에스테르의 염, 올레일 메틸 타우라이드의 나트륨염과 같은 아미노 설폰산의 아미드, 나트륨 알파-나프탈렌 모노설포네이트와 같은설폰화 방향족 탄화수소 알칼리 염, 나프탈렌 설폰산의 포말알데히드와의 축합 생성물, 및 암모니움 라우릴 설페이트, 트리에타놀 아민 라우릴 설페이트, 및 나트륨 라우릴 에테르 설페이트와 같은 설페이트를 포함하나, 그에 한정되지 않는, 다른 음이온성 유화제가 사용될 수 있다.
가교성 실리콘-기반 에멀전은 콜로이드 실리카를 더 포함하여 구성될 수 있다. 일반적으로, 임의의 콜로이드 실리카가 사용될 수 있다. 적합한 콜로이드 실리카의 예는, 콜로이드 퓨움(fume) 실리카 및 콜로이드 침강 실리카를 포함하되, 그에 한정되지 않는다. 특히 적합한 콜로이드 실리카는 수성 매체에서 사용 가능한 것들이다. 수성 매체의 콜로이드 실리카는, 나트륨 이온, 암모니아, 또는 암모니움 이온으로 안정화된 것과 같은, 안정화된 형태로 사용 가능한 것이 보통이다. 나트륨 이온으로 안정화된 수성 콜로이드 실리카는, pH를 9 내지 11.5가 되도록 하기 위해 추가 성분을 첨가해야 하지 않고, 나트륨 이온 안정화 콜로이드 실리카를 사용함으로써, pH 요건을 맞출 수 있기 때문에, 특히 유용하다. 콜로이드 실리카는 5 내지 125 나노미터, 보다 구체적으로 10 내지 100 나노미터, 더더욱 구체적으로 50 내지 85 나노미터의 입경을 가질 수 있다. 명세서와 특허청구범위의 다른 곳과 마찬가지로 여기에서, 절대값들은, 결합되어 새로운 그리고 개시되지 않은 범위를 형성할 수 있다. 비교적 큰 콜로이드 실리카 입자를 사용하는 것이, 뛰어난 유통 기한 안정성을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
하나의 구체예에서, 콜로이드실리카의 입경은 ASTM E2490-09 (2015), Standard Guide for Measurement of Particle Size Distribution of Nanomaterials in Suspension by Photon Correlation Spectroscopy (PCS)에 따라 측정된다.
가교성 실리콘-기반 에멀전은, 음이온적으로 안정화된 하이드록실화 폴리디오가노실록산, 에멀전 안정화제, 촉매, 계면활성제 및 콜로이드 실리카를 포함하여 구성되는, 분산상(dispersed phase)이 있는 수연속상(continuous water phase)을 가진다. 큰 실리카 입자의 사용은, 우수한 유통 기한 및 저장 안정성을 가지는 조성물을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 하나의 구체예에서, 가교성 실리콘-기반 에멀전의 pH는, 7 내지 12, 더욱 바람직하게는 9 내지 11.5의 범위에 있어야 하며, 그렇게 함으로써, 그 조성물의 유통 기한 및 저장 안정성을 또한 제공하거나, 그에 기여할 수 있다.
하나의 구체예에서, 가교성 실리콘-기반 에멀전의 pH는 ASTM E70-07 (2015) (Standard Test Method for pH of Aqueous Solutions with the Glass Electrode)에 따라 측정된다.
가교성 실리콘-기반 에멀전은, 물, 하이드록실화 폴리디오가노실록산, 계면활성제, 실리카, 촉매, 및 가교성 실리콘-기반 에멀전의 에멀전 안정화제의 총중량 기준으로 물 약 20 내지 약 99 중량퍼센트와; 물, 하이드록실화 폴리디오가노실록산, 계면활성제, 실리카, 촉매 및 가교성 실리콘-기반 에멀전의 에멀전 안정화제의 총중량 기준으로, 에멀전 안정화제, 촉매, 계면활성제, 콜로이드 실리카 및 하이드록실화 폴리디오가노실록산을 포함하여 구성되는 분산상 약 1 내지 약 80 중량퍼센트를 포함하여 구성된다. 하나의 구체예에서, 물, 하이드록실화 폴리디오가노실록산, 계면활성제, 실리카, 촉매, 및 가교성 실리콘-기반 에멀전의 에멀전 안정화제의 총중량기준으로, 물은 약 30 내지 90 중량 퍼센트이고, 분산상은 약 10 내지 70 중량 퍼센트이다. 다른 구체예에서, 물은, 물, 하이드록실화 폴리디오가노실록산, 계면활성제, 실리카, 촉매, 및 가교성 실리콘-기반 에멀전의 에멀전 안정화제의 총중량 기준으로, 약 40 내지 80 중량 퍼센트이고, 그리고, 분산상은, 물, 하이드록실화 폴리디오가노실록산, 계면활성제, 실리카, 촉매, 및 가교성 실리콘-기반 에멀전의 에멀전 안정화제의 총중량 기준으로, 약 20 내지 60 중량 퍼센트이다.
콜로이드 실리카는, 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 100 중량부에 대하여 약 1 내지 150 중량부, 더욱 바람직하게는 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 100 중량부에 대하여 약 1 내지 150 중량부, 더더욱 바람직하게는 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 100 중량부에 대하여 약 25 내지 70 중량부의 양으로 존재할 수 있다.
가교성 실리콘-기반 에멀전은 에멀전 안정화제를 포함하여 구성된다. 그 안정화제는 구체적으로 한정되지 않고, 구체적 목적이나 의도된 용도를 위해 원하는대로 선택할 수 있다. 하나의 구체예에서, 에멀전 안정화제는, 알카놀아미으로부터 선택된다, 에멀전 안정화제를 위해 적합한 알카놀아민의 예는, 2-아미노-2-메틸-1-프로파놀(AMP)< 2-아미노-1-부타놀, 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올, 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올, 2-아미노-2-하이드록시메틸-1,3-프로판디올 및 그 N-메틸 또는 N-에틸 유도체 그리고 그 N,N- 디메틸 또는 N,N-디에틸 유도체를 포함하되, 그에 한정되지 않는다. 또 포함되는 것은, 에타놀아민과 프로파놀아민과 N-치환 알킬, 구체적으로 그 메틸 또는 에틸 유도체이다. AMP는 에멀전 안정화제로서 특히 적합하다.
에멀전 안정화제의 양은, 물, 하이드록실화 폴리디오가노실록산, 계면활성제, 실리카, 촉매, 및 가교성 실리콘-기반 에멀전의 에멀전 안정화제의 총중량 기준으로, 약 0.1 내지 약10 중량 퍼센트, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 약 5 중량 퍼센트, 더더욱 바람직하게는 1 내지 3 중량 퍼센트의 범위이다.
가교성 실리콘-기반 에멀전은 촉매를 포함하여 구성된다. 하나의 구체예에서, 촉매는 비-이온성 또는 음이온성 계면활성제를 사용하여 유화될 수 있다. 적합한 촉매는 금속 및 비-금속 촉매를 포함한다. 본 발명에 유용한 금속 축합 촉매의 금속 부분의 예는 주석, 티타늄, 지르코늄, 납, 철 코발트, 안티모니, 망간, 비스무트 및 아연 화합물을 포함한다. 촉매의 다른 적합한 비한정적인 예는 이 기술분야에 잘 알려져 있고, 아세틸아세톤, 벤조일아세톤, 트리플루오로아세틸아세톤, 에틸 아세토아세테이트, 살리실알데히드, 사이클로펜타논-2-카복실레이트, 아세틸아세톤이민, 비스-아세틸아세톤-알킬렌디이민,살리실알데히드이민, 그 유사물과 다양한 금속의, Al, Be, Mg, Zn, Cd, Pb, Ti, Zr, Sn, As, Bi, Cr, Mo, Mn, Fe, Co, Ni, 및 MoO2 ++, UO2 ++, 그 유사물과 같은 산화 금속 이온과 같은 다양한 금속으로부터 얻어질 수 있는 것과 같은 다양한 금속의 킬레이트; Ti(OR)4, Sn(OR)4, Sn(OR)2, Al(OR)3, Bi(OR)3, 그 유사물과 같은 다양한 금속의 알코올레이트 및 페놀레이트(여기서, R 은 1지 약 18 탄소 원자의 알킬 또는아릴임), 및 다양한 금속의 알코올레이트와 카복실산, 베타-디케톤, 및 2-(N,N-디알킬아미노)알카놀과의 반응 생성물을 포함하며, 이들은 본 발명의 방법이나 균등 방법에 의해 얻는 킬레이트 화합물로서 잘 알려져 있다.
다른 촉매는 4가 주석, 3가 및 5가 As, Sb, 및 Bi, 및 철과 코발트의 금속 카보닐의 유기금속 유도체를 포함한다. 하나의 구체예에서, 카복실산의 디알킬 주석 염인 유기 주석 유도체는, 디부틸 주석 디아세테이트, 디부틸 주석 디라우레이트, 디부틸 주석 말레이트, 디라우릴 주석 디아세테이트, 디옥틸 주석 디아세테이트, 디옥틸 주석 디네오-데카노에이트, 디부틸 주석-비스(4-메틸아미노벤조에이트), 디부틸 주석 디라우릴메르캅타이드, 디부틸 주석-비스(6-메틸아미노카프로에이트), 그 유사물 및 그들의 조합의 비-한정적인 예를 포함할 수 있다. 유사하게, 다른 구체예에서, 트리알킬 주석 하이드록사이드, 디알킬 주석 옥사이드, 디알킬 주석 디알킬옥사이드, 또는 디알킬 주석 디클로라이드 및 그들의 조합이 사용될 수 있다. 이들 화합물의 비-한정적인 예는, 트리메틸 주석 하이드록사이드,트리부틸 주석 하이드록사이드, 트리옥틸 주석 하이드록사이드, 디부틸 주석 옥사이드, 디옥틸 주석 옥사이드,디라우릴 주석 옥사이드, 디부틸 주석-비스(이소프로폭사이드), 디부틸 주석-비스(2-디메틸아미노펜틸레이트), 디부틸 주석 디클로라이드, 디옥틸 주석 디클로라이드, 그 유사물, 및 그들의 조합을 포함한다.
촉매의 에멀전은 비-이온성 또는 음이온성 계면활성제, 물 및 촉매를 사용하여 이 분야에 공지된 방법으로 제조된다. 촉매의 에멀전은, 약 0.1 내지 약 10 중량 퍼센트, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 약 3 중량 퍼센트의 계면활성제, 약 1 내지 약 75 중량 퍼센트, 더욱 바람직하게는 약 25 내지 약 70 중량 퍼센트의 촉매를 포함하여 구성되고, 그리고 에멀전의 100 중량 퍼센트를 만들기 위한 나머지는 물이다. 약 0.1 내지 약 10 중량 퍼센트 가교성 실리콘-기반 에멀전에서, 촉매의 양은, 가교성 실리콘-기반 에멀전의 물, 하이드록실화 폴리디오가노실록산, 계면활성제, 실리카, 촉매 및 에멀전 안정화제의 총중량 기준으로, 약 0.01 내지 약 10 중량 퍼센트, 더욱 바람직하게는 약 0.1 내지 약 5 중량 퍼센트, 더더욱 바람직하게는 약 1 내지 약 3 중량 퍼센트이다.
하나의 구체예에서, 가교성 실리콘-기반 에멀전은, (a) 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산의 비-이온적으로 또는 음이온적으로 안정화된 제1 에멀전을 제공하는 단계; (b) 단계(a)의 제1 에멀전에, 콜로이드 실리카, 촉매 및 에멀전 안정화제를 첨가하여, 제2 에멀전을 제조하는 단계; 및 (c) 단계(b)의 제2 에멀전을 가열하여, 가교성 실리콘-기반 에멀전을 제공하는 단계;에 의해 제조된다.
하이드록실화 폴리디오가노실록산의 비-이온적으로 또는 음이온적으로 안정화된 에멀전은, 임의의 적합한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 유화된 하이드록실화 폴리디오가노실록산은 폴리디오가노사이클로실록산의 음이온 중합 촉매와의 에멀전 중합에 의해 제조되어, 음이온성 계면활성제를 포함하여 구성되는 하이드록실화 폴리디오가노실록산을 제공한다. 음이온적으로 안정화된 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 다른 제조 방법은 음이온성 계면활성제를 사용하여 하이드록실화 폴리디오가노실록산을 유화시키는 것을 포함하여 구성된다.
콜로이드 실리카는 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 비-이온적으로 또는 음이온적으로 안정화된 에멀전에 건조 분말, 수성 분산재 또는 그들의 조합으로서 첨가될 수 있다. 하나의 구체예에서, 콜로이드 실리카는 수성 분산재로서 첨가된다. 다른 구체예에서, 콜로이드 실리카는 음이온적으로 안정화된 분산재로서 첨가된다. 콜로이드 실리카는 하이드록실화 폴리디오가노실록산을 안정화시키는데 적합한 것들을 포함하는, 임의의 적합한 계면활성제에 의해 음이온적으로 안정화될 수 있다.
하이드록실화 폴리디오가노실록산의 비-이온적으로 또는 음이온적으로 안정화된 에멀전, 에멀전 안정화제, 촉매의 에멀전 및 콜로이드 실리카의 제2 에멀전은 그 다음에 실리콘-기반 에멀전을 제공하기 위하여 가열된다. 그 제2 에멀전은 약 40℃ 내지 약 100℃의 온도로 약 1 내지 72시간 동안 가열된다. 다른 구체예에서, 그 제2 에멀전은 65℃ 내지 약 90℃의 온도로, 더욱 구체적으로 70℃ 내지 약 85℃의 온도로, 더더욱 바람직하게 80℃의 온도로 24시간 동안 가열된다.
가교성 실리콘-기반 에멀전을, 상술한 조건하에, 가열함으로써, 적합함 탄성 특성을 가지는 필름이 형성될 것으로 밝혀졌다. 구체적으로, 상술한 바와 같은 에멀전의 가열이, 가교에 따라, 필름의 총중량 기준으로, 약50 내지 100 중량 퍼센트, 더욱 바람직하게 60 내지 95 중량 퍼센트, 그리고 더욱 더 바람직하게 75 내지 90 중량 퍼센트의 젤 함량을 가지는 필름을 제공하는, 그러한 에멀전을 만드는 것으로 밝혀졌다. 하나의 구체예에서, 젤 함량이, ASTM D2765 Determination of Gel Content and Swell Ratio of Crosslinked Ethylene Plastics에 따라 측정되었다. 하이드록실화 폴리디오가노실록산과 콜로이드 실리카의 에멀전이 상술한 바와 같이 열 처리를 받지 않으면, 그결과로 얻는 에멀전은 분말상 필름을 만들어 낸다.
조성물을 가열한 결과, 가교성 실리콘-기반 에멀전을 캐스팅하고 물을 증발시킨 후, 엘라스토머 성질과 다른 바람직한 특성을 가지는 필름이 형성되는 것이 예상밖으로 발견되었다. 콜로이드 실리카, 에멀전 안정화제 및 촉매 에멀전의 존재하에 하이드록실화 폴리디오가노실록산을 가열한 결과, 하이드록실화 폴리디오가노실록산이 콜로이드 실리카에 흡착되고 그리고/또는 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 하이드록실 기가 콜로이드 실리카의 표면의 하이드록실 기와 반응하여 물 및 실리카 결합을 형성할 수 있다. 그 결과로 얻는 가교성 실리카모이어티느, 수부니 제거될 때, 엘라스토머 성질 및 다른 바람직한 특성을 제공한다.
하이드록실화 폴리디오가노실록산의 하이드록실 기가 모두 콜로이드 실리카의 표면의 하이드록실 기와 반응한 것이 아님이 이해된다. 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 잔류 하이드록실 기는, 물을 제거하는 동안에, 엘라스토머의 형성에 유익하다. 하나의 구체예에서, 가열 과정이, 가열 전에 있었던 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 하이드록실 기의 약 0.1 내지 약 90 몰 퍼센트가, 더욱 구체적으로 가열 단계 전에 있었던 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 하이드록실 기의 약 1 내지 약 50 몰 퍼센트가, 더욱 더 구체적으로 가열 단계 전에 있었던 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 하이드록실 기의 약 5 내지 약40 몰 퍼센트가, 콜로이드 실리카와 반응을 일으킨다.
하나의 구체예에서, 가열 전후의 하이드록실화 폴리디오가노실록산의 하이드록실 기가 29Si-NMR spectroscopy를 사용하여 측정되었다.
가교성 실리콘-기반 에멀전이 유기레진의 에멀전과 결합될 때, 두 에멀전의 결합이, 캐스팅과 경화에 따라 내수성과 광택 보유성을 갖는 필름을 제공하는 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물을 제공한다.
유기 레진 에멀전
가교성 실리콘-기반 에멀전은 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물을 제공하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물을 제공유기 레진 시스템내에서 코-바인더로서 기능할 수 있다. 본 발명의 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물은 유기 레진에 바람직한 특성을 부여하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물은 유기 레진의 에멀전과 함께 사용되어, 캐스팅과 건조후에, 예를 들어, 소수성, 탄성 등, 또는 둘 또는 그 이상의그러한 특성의 결합과 같은, 바람직한 특성을 가지는, 균일하고, 스무쓰한 필름을 형성할 수 있는, 유기 레진을 제공할 수 있다.
유기 레진은 구체적으로 한정되지 않으며, 구체적인 목적과 의도된 용도에 맞게 선택될 수 있다. 하나의 구체예에서, 유기 레진은 수성 유기 레진이다. 다른 구체예에서, 수성 유기 레진은, 계면활성제와 수용성 개시제를 사용하는 수중에서, 적어도 하나의 에틸렌 불포화 모노머의 에멀전 중합에 의해 형성된 라텍스 폴리머를 포함하여 구성된다. 일반적인 에틸렌 불포화 모노머는, 비닐 모노머, 아크릴 모노머, 아크릴레이트 모노머, 메타크릴 모노머, 메타크릴레이트 모노머, 산-관능 모노머, 알릴 모노머 및 아크릴아미드 모노머를 포함한다. 건축 용도를 위해서는, 수성 유기 레진이, 비닐 모노머 및/또는 아크릴 모노머로 형성될 수 있다. 적합한 비닐 모노머는, 비닐 에스테르, 비닐 방향족 탄화수소, 비닐 지방족 탄화수소, 비닐 알킬 에테르, 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물을 포함한다. 사용될 수 있는 비닐 에스테르의 예는, 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 라우레이트, 비닐 피발레이트, 비닐 노나노에이트, 비닐 데카노에이트, 비닐 네오데카노에이트, 비닐 부티레이트, 비닐 벤조에이트, 비닐 이소프로필 아세테이트, 또는 이들중 둘 이상의 조합을 포함하되, 그에 한정되지 않는다. 사용될 수 있는 비닐 방향족 탄화수소의 에스테르의 예는, 스티렌, 메틸 스티렌 및 다른 저급 알킬 스티렌, 클로로스티렌, 비닐 톨루엔, 비닐 나프탈렌, 디비닐 벤젠, 또는 이들중 둘 이상의 조합을 포함하되, 그에 한정되지 않는다. 사용될 수 있는 비닐 지방족 탄화수소의 예는, 비닐 클로라이드 및 비닐리덴 클로라이드, 뿐만 아니라 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸렌, 헥실렌 및 옥틸렌과 같은 알파 올레핀, 뿐만 아니라 비한정적인 예를 들어 1,3 부타디엔, 메틸-2-부타디엔, 1,3-피페릴렌, 2,3-디메틸 부타디엔, 이소프렌, 사이클로헥사디엔, 사이클로펜타디엔 및 디사이클로펜타디엔과 같은 공액 디엔을 포함하되, 그에 한정되지 않는다. 사용될 수 있는 비닐 알킬 에테르의 예는, 메틸 비닐 에테르, 이소프로필 비닐 에테르, n-부틸 비닐 에테르 및 이소부틸 비닐 에테르를 포함하되, 그에 한정되지 않는다. 본 발명에 사용하기에 적합한 아크릴 모노머는, 알킬 아크릴레이트, 아크릴산, 뿐만아니라 아크릴산의 방향족 유도체, 아크릴아미드 및 아클리로니트릴과 같은 아크릴 관능기를 가지는 임의의 화합물을 포함하나, 그에 한정되지 않는다. 본 발명에 사용하기에 적합한 메타크릴 모노머는, 알킬 메타크릴레이트, 메타크릴산, 뿐만아니라 메타크릴산의 방향족 유도체 및 메타크릴아미드와 같은 메타크릴 관능기를 가지는 임의의 화합물을 포함하나, 그에 한정되지 않는다. 일반적으로, 알킬 아크릴레이트 모노머(여기서, "아크릴산의 알킬 에스테르"라고도 함) 및 알킬 메타크릴레이트 모노머(여기서, "메타크릴산의 알킬 에스테르"라고도 함)는 1 내지 12, 바람직하게는 약 1 내지 5의 분자 당 탄소 원자를 포함하는 알킬 기를 가진다.
적합한 아크릴 모노머는, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트 및네오펜틸 아크릴레이트를 포함하나, 그에 한정되지 않는다. 아릴 아크릴레이트 모노머는 페닐 아크릴레이트 및 톨릴 아크릴레이트를 포함한다. 아르알킬 아크릴레이트 모노머는 벤질 아크릴레이트 및 페네틸 아크릴레이트를 포함한다. 사이클로알킬 아크릴레이트 모노머는 사이클로헥실 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 1-아다마틸 아크릴레이트를 포함한다. 부틸, 페닐, 및 크레실 글리시딜 에테르와, 아크릴산, 하이드록시에틸 및 하이드록시프로필 아크릴레이트와 같은 하이드록실 알킬 아크릴레이트, 아미노아크릴레이트의 반응에 의한 다양한 반응 생성물, 뿐만 아니라 아크릴산, 메타크릴산, 알파-클로로아크릴산, 알파-시아노아크릴산, 크로톤산, 베타-아크릴옥시프로피온산, 및 베타-스티릴 아크릴산과 같은 아크릴산류가 모노머로 사용될 수 있다.
적합한 메타크릴 모노머는, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 2-에틸 헥실 메타크릴레이트, 데실 메타크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트 및 네오펜틸 메타크릴레이트를 포함하되, 그에 한정되지 않는다. 아릴 메타크릴레이트 모노머는 페닐 메타크릴레이트 및 톨릴 메타크릴레이트를 포함하되, 그에 한정되지 않는다. 아르알킬 메타크릴레이트 모노머는 벤질 메타크릴레이트 및 페네틸 메타크릴레이트를 포함한다.. 사이클로알킬 메타크릴레이트 모노머는 사이클로헥실 메타크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 1-아다마틸 메타크릴레이트를 포함한다. 부틸, 페닐, 및 크레실 글리시딜 에테르와, 메타크릴산, 하이드록시에틸 및 하이드록시프로필 메타크릴레이트와 같은 하이드록실 알킬 메타크릴레이트, 아미노 메타크릴레이트와의 반응에 의한 다양한 반응 생성물, 뿐만 아니라 메타크릴산, 및 베타-스티릴 메타크릴산와 같은 메타크릴산류가 모노머로서 사용될 수 있다.
유기 레진 에멀전은, 라텍스 폴리머를 조제하기 위해 사용되는, 임의의 공지된 라디칼 없는 에멀전 중합기술을 사용하여 제조될 수 있다.본 발명에 사용하기에 적합한 중합 기술이, 본 출원의 참고 문헌으로 통합되는, 미국 특허 5,486,576에 기술되어 있다.
하나의 구체예에서, 유기 레진 에멀전은 라텍스 폴리머 에멀전이다. 통상적인 라텍스 에멀전은, 계면활성제와 수용성 개시제를 사용하는 수중에서, 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 모노머의 중합에 의해 제조된 것을 포함한다. 일반적인 에틸렌 불포화 모노머는, 비닐 모노머, 아크릴 모노머, 알릴 모노머, 아크릴아미드 모노머 및 모노- 및 디-카복실 불포화산을 포함한다. 적합한 비닐 에스테르는, 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 부티레이트, 비닐 이소프로필 아세테이트, 비닐 네오데카노에이트 및 유사한 비닐 에스테르를 포함하되, 그에 한정되지 않고; 비닐 할라이드는, 비닐 클로라이드, 비닐 플루오라이드 및 비닐리덴 클로라이드를 포함하고; 비닐 방향족 탄화수소는 스티렌, 알파-메틸 스티렌, 및 유사한 저급 알킬 스티렌을 포함한다. 적합한 아크릴 모노머는 1 내지 12 탄소원자를 포함하는 알킬 에스테르 부분을 가지는 아크릴 또는 메타크릴산의 저급 알킬 에스테르 뿐만 아니라, 아크릴 및 메타크릴산의 방향족 유도체와 같은 모노머를 포함한다. 유용한 아크릴 모노머는, 예를 들어, 아크릴 및 메타크릴산, 메틸 아크릴레이트및 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 프로필 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 사이클로헥실 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 데실 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 이소데실아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 그리고 벤질 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 포함하되, 그에 한정되지 않는다.
바인더로서 유용한, 다른 유기 레진 에멀전은, 폴리우레탄 에멀전, 폴리에스터 에멀전 및 에폭시 에멀전을 포함한다.
유기 레진 에멀전은, 약 25 내지 99 중량 퍼센트 물 및 약 1 내지 75 중량 퍼센트 유기 레진 및 계면활성제, 더욱 바람직하게는 약 30 내지 약 75 중량 퍼센트 물 및 약 25 내지 약 70 중량 퍼센트 유기 레진 및 계면활성제를 포함하여 구성되며, 여기서, 중량 펴센트는 유기 레진, 계면활성제 및 물의 총 중량을 기준으로 한다.
수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물은, 유기 레진 에멀전(파트 B로 표시됨) 100부에 대하여 약 5 내지 약 100 중량부의 양의 가교성 실리콘-기반 에멀전(파트 A로 표시됨), 더 구체적으로 유기 레진 에멀전(B) 100부에 대하여 약 10 내지 약 80 중량부의 양의 가교성 실리콘-기반 에멀전(파트 A), 더욱 더 구체적으로 유기 레진 에멀전(B) 100부에 대하여 약 20 내지 약 60 중량부의 양의 가교성 실리콘-기반 에멀전(파트 A), 보다 더욱 구체적으로 유기 레진 에멀전(B) 100부에 대하여 약 30 내지 약 50 중량부의 양의 가교성 실리콘-기반 에멀전(파트 A)을 포함하여 구성된다. 가교성 실리콘-기반 에멀전 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물은, 구체적 목적 또는 의도된 용도에 필요한 다른 성분을 포함하여 구성될 수 있다. 그러한 성분은, 에를 들어, 탄산칼슘, 활석, 운모, 활산바륨, 실리카, 점토 또는 이들 중 둘 이상의 조합과 같은 필러; 티타늄과 같은 안료; 예를 들어, 피로인산 4나트륨, 폴리(아크릴산s) 및 대두 레시틴과 같은 분산제; 예를 들어 실리콘 폴리에테르 코폴리머와 같은 웨팅제(wetting agents); 예를 들어, 아세틸렌계 디올, 광물유 및 실리콘과 같은 소포제; 가소제; 레올로지 조절용 회합성 증점제; 왁스; 색제; 항산화제; UV 안정화제; 살생물제; 습윤접착성(wet-adhesive) 에멀젼 첨가제; 예를 들어, 텍사놀l, 부틸 카비놀, 헥실렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 프로판 디올의 아디프, 프탈 및 벤조산 에스테르 및 프로필렌 글리콜 에테르와 같은 융합조제(coalescing agents); pH 조절용 첨가제; 에폭시-관능 폴리실록산 또는 이들 중 둘 이상의 조합을 포함할 수 있으나, 그에 한정되지 않는다.
하나의 구체예에서, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물은, 에폭시-관능 폴리실록산을 더 포함하여 구성된다. 그 에폭시-관능 폴리실록산은 아래 식(3)의 구조를 갖는다:
Figure pct00003
(3)
여기서, X2 는 1 내지 6 탄소 원자를 가지는 알킬 기, 1 내지 6 탄소 원자를 가지는 알콕시 기, 2 내지 6 탄소 원자를 가지는 하이드록실-치환 알콕시 기, 또는 하이드록실 기, 더욱 바람직하게 하이드록실 또는 메톡시이고; X3 는 1 내지 6 탄소 원자를 가지는 알킬 기, 2내지 6 탄소 원자를 가지는 하이드록실-치환 알킬 기, 수소 또는 -SiR8 기. 더욱 바람직하게 수소 또는 메틸 이며; R6 는 2 내지 6 탄소 원자를 가지는 알킬렌 기, 더욱 바람직하게 프로필렌 기이고; R7 는 1 내지 6 탄소 원자를 가지는 알킬 기, 1 내지 6 탄소 원자를 가지는 알콕시 기, 2 내지 6 탄소 원자를 가지는 하이드록실-치환 알콕시 기 또는 하이드록실 기, 더욱 바람직하게 1 내지 3 탄소 원자를 가지는 알콕시 기이며; R8 는 1 내지 6 탄소 원자를 가지는 알킬 기, 6 내지 10 탄소 원자를 가지는 아릴 기, 7 내지 10 탄소 원자를 가지는 아르알킬 기 또는 2 내지 6 탄소 원자를 가지는 알케닐 기이고; R9 는 1 내지 6 탄소 원자를 가지는 알킬 기, 1 내지 6 탄소 원자를 가지는 알콕시 기, 2내지 6 탄소 원자를 가지는 하이드록실-치환 알콕시 기 또는 1 내지 3 탄소 원자를 가지는 알콕시 기이며; 첨자 x 및 y는 정수로서, x가 1 내지 20, 더 구체적으로 1 내지 6이고, y는 0 내지 30, 더욱 바람직하게 0이다.
수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물에 첨가된 에폭시-관능 폴리실록산의 양은, 유기 레진 100 중량부에 대하여 약 0.1 중량부 내지 약 10 중량부, 더 바람지하게는 유기 레진 100 중량부에 대하여 약 0.5 중량부 내지 약 5 중량부이다.
수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물은 상술한 양으로 가교성 실리콘-기반 에멀전(A)을 유기 레진 에멀전(B)과 혼합하여 제조된다.
가교성 실리콘-기반 에멀전 및 유기 래진 에멀전을 포함하여 구성되는 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물은, 필름 또는 코팅을 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 본 "W명의 코팅은, 스프레이 기술에 의해 도포될 수 있고, 기재에 붓칠해질 수 있으며, 파이버-베이스 롤러에 의해 도포될 수 있고, 롤 코팅 장비 및 그 유사물에 의해 도포될 수 있다. 본 발명의 코팅이 도포될 수 있는 기재는, 목재-베이스의, 석고 보드, 시멘트, 벽지, 사전 코팅된 표면, 치장 벽토, 가죽, 플라스틱 베이스 표면, 플라스틱 필름, 종이, 카드보드, 금속 및 그유사물을 포함한다. 코팅은 실내 용도에 사용하는데 적합하지만, 실외 용도도 또한 고려될 수 있다.
아래의 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 제시된 것이며, 특허청구범위에 적절하게 상술되는 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다.
[실시예]
실시예 1: 가교성 실리콘-기반 에멀전
가교성 실리콘-기반 에멀전을 제조하였다. 기계식 교반기, J-kem 열전대, 및 N2 기포기에 연결된 프리드리히 냉수 응축기를 구비한 2 리터 둥근 바닥 3-구 플라스크에 하이드록실-말단 폴라디메틸실록산 에멀전(Momentive Performance Materials, Inc. 회사 제품으로서, 약 54% 비-휘발성 성분을 가지며, 중량 평균 분자량이206,000이고, 수 평균 분자량이 143,000인, NP-1에멀전) 400 그램, 실리카 분산재(상품 명 Nexsil 125-40인Nyacol 회사 제품으로서, 콜로이드 실리카 40%이고, 실리카 입도가 약 85 나노미터였음) 600 그램, 소포제(Momentive Performance Materials, Inc. 회사 제품인, Sag-10) 1 그램, 2-아미노-2-메틸-1-프로파놀(Dow Chemical 회사 의 상품 명 AMP 95) 20 그램 및 주석 촉매 에멀전(상품 명 SM-2146인Momentive Performance Materials, Inc. 회사 제품으로서, 디옥틸틴 디네오-데카노에이트 50%)를 교반하에 충전하였다. 교반 속도를 약 400 rpm으로 조절하였고, 그 혼합물을 80℃로 가열하였다. 80℃에서 4시간 동안 교반한 후에. 내용물을 실온으로 냉각시켜서, 약 1 킬로그램의 가교성 실리콘-기반 에멀전을 얻었다.
실시예 2: 실리콘 에멀전을 파괴하고, 조성물의 가교된 함량을 측정하기 위한 방법
가교성 실리콘-기반 에멀전을 파괴하여(break), 분석을 위해 분리하였다. 가교성 실리콘-기반 에멀전(8 온스)을 넓은 주둥이의 1 파운드 병에 부어 넣었다. 그 병에 이소프로필 알코올을 채우고, 압설자로 휘저었다. 그 병의 내용물을 2 분간 정치하여, 가교성 실리콘-기반 에멀전의 분산상이 침전하도록 하였다. 이소프로필 알코올과 물을 포함하는 수성 층을 제거하고, 침전물을 수집하여 수세한 다음, 수상을 제거하여 침전물을 회수하였다. 그 침전물을 250 ml 플라스크에 부어 넣은 다음, 질소로 스파징하고, 진공을 걸어 침전물을 건조시켰다.
상술한 방법에 뒤이어, 80℃로 가열하여 만든, 가교성 실리콘-기반 에멀전으로부터 탄성 젤을 분리하였다.
위의 가교성 실리콘-기반 에멀전은 표 1에 나타낸 특성을 가졌다.
실시예 1의 가교성 실리콘-기반 에멀전의 특성
고형물 함량 45%
점도 (at 25℃, cp) 20
pH 11
가교성 실리콘-기반 에멀전의 건조 필름의
(가교된)젤 함량		 90%
비교 실시예 : 동일 성분의 실온에서의 혼합
기계식 교반기, J-kem 열전대, 및 N2 기포기에 연결된 프리드리히 냉수 응축기를 구비한 2 리터 둥근 바닥 3-구 플라스크에 하이드록실-말단 폴라디메틸실록산 에멀전(Momentive Performance Materials, Inc. 회사 제품으로서, 약 54% 비-휘발성 성분을 가지며, 중량 평균 분자량이206,000이고, 수 평균 분자량이 143,000인, NP-1에멀전) 400 그램, 실리카 분산재(상품 명 Nexsil 125-40인 Nyacol 회사 제품으로서, 콜로이드 실리카 40%이고, 실리카 입도가 약 85 나노미터였음) 600 그램, 소포제(Momentive Performance Materials, Inc. 회사 제품인, Sag-10) 1 그램, 2-아미노-2-메틸-1-프로파놀(Dow Chemical 회사 의 상품 명 AMP 95)20 그램 및 주석 촉매 에멀전(상품 명 SM-2146인Momentive Performance Materials, Inc. 회사 제품으로서, 디옥틸틴 디네오-데카노에이트 50%)를 교반하에 충전하였다. 비교를 위해, 실온에서 혼합된 동일 성분의 가교성 실리콘-기반 에멀전을 얻었다.
상술한 바와 동일한 실리콘 에멀전을 얻기 위한 방법에 뒤이어, 비-탄성 분말상 실리카 및 오일상 실리콘(oily silicones)을 실온에서 혼합된 동일 성분의 가교성 실리콘-기반 에멀전으로부터 분리하였다.
실시예 3: 경화된 가교성 실리콘-기반 에멀전
인장 강도 측정을 위해, 가교성 실리콘-기반 에멀전의 경화된 시트를 준비하였다. 4 x 8 인치 몰드를 깨끗이 닦아서, A4 이형제(PTFE)로 처리(스프레이)하고, 10 분 동안 건조되도록 하였다. 그 가교성 실리콘-기반 에멀전 30 그램을 몰드에 옮기고, 실온에서 7일간 건조시켰다. 경화된 시트를 몰드로부터 조심스럽게 꺼내서, 인장 측정을 위해 독-본(dog-bone) 인장 견본으로 절단하였다. 측정은, 인스트론(Instron) 3365 인장 시험기 모델2519-107 를 사용하는 ASTM D2370-98 (2010) 및 20 인치/분의 크로스헤드 속도로 이루어졌다. 독-본 다이(dog bone die)의 칫수는, 길이(폭) 4 츠 alc 너비 0.6cm였다. 독-본 다이를 사용한 절단후의 필름 두께는 각각의 시험 견본에 의해 측정하였다. 보고된 값은 3 측정치의 평균이었다.
경화된 가교성 실리콘-기반 에멀전 필름의 물리적 성질이 표 2에 제시되어 있다.
실시예 1의 가교성 실리콘-기반 에멀전의 경화 필름
인장 (psi) 540
신율 (%) 420
건조 필름 경도(쇼어A) 38
탄성 회복율 (%) 94
실시예 4-6: 가교성 실리콘-기반 에멀전으로 변성된 아크릴 라텍스 및 비교 실시예 B
아크릴 라텍스(Arkema 회사의 상품 명 Encor 2502) 를 다양한 양의 실시예 1의가교성 실리콘-기반 에멀전과 블렌딩하였다. 실온에서 경화된 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물을 다양한 양으로 사용하여, 필름을 만들었다. 비교 실시예 B는, 실리콘 에멀전을 전혀 첨가하지 않은 대조 아크릴 라텍스였다. 표 3은, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물의 일부 특성을 실리콘 에멀전이 첨가되지 않은 라텍스의 특성과 비교하여 보여준다. 끼인 각(contain angles)은 AST products Inc. 회사의 VCA Optima Instrument 및 증류수를 사용하여 측정했다. 마찰 계수는, 물 제거후에, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물의 얇은 필름에 대해 측정했다. 마찰 계수의 측정은, Testing Machines Inc. 회사의 Monitor/Slip & Friction Instrument, Model No. 32-06를 사용하였고, 박막 필름은 측정에 앞서서 증류수로 습윤시켰고, 슬라이드 중량은 200그램이었으며, 그리고 당김 속도는 6인치/분이었다.
실시예 1의 가교성 실리콘-기반 에멀전을 코-바인더로서 상용 아크릴 라텍스와 블렌딩한 비교 연구
실시예 번호 비교 실시예 B 실시예 4 실시예 5 실시예 6
라텍스 블렌딩
조성물		 대조구 라텍스 대조 라텍스
+
10중량%
실시예 1		 대조 라텍스
+
20중량%
실시예 1		 대조 라텍스
+
30중량 %
실시예 1
상용성 및
필름 형성
 대조구
균일 평활 필름 		예(yes)
균일 평활 필름		 예(yes)
균일 평활 필름 		예(yes)
균일 평활 필름
(건조필름에
대한) 접촉 각도		 78 92 96 93
건조 필름에 대한
정적(동적) COF 		0.51 (0.36) 0.28 (0.21) 0.15 (0.10) 0.13 (0.09)
실시예 7-9: 라텍스 페인트 포뮬레이션 및 비교 실시예 C
실시예 1의 가교성 실리콘-기반 에멀전을 다양한 농도로 첨가한 아크릴 라텍스를 사용하여, 라텍스 페인트 포뮬레이션을 제조하였다. 외부도포용 35% PVC 라텍스 페인트 포뮬레이션의 예가 표 4에 나타나 있다.
성분 양, 부(parts)
연삭 단계
(Grinding phase)		 물 66
모노프로피렌 글리콜l 33
폴리아크릴레이트 염, COADIS BR40 5
거품 코트롤 제, Drewplus L-108 1
산화 티타늄 안료, Ti-Pure R902 210
건조 밀링된 결정성탄산 칼슘,Durcal 5 140
제균 보존제, 2-벤지소티아졸린-3-one, Proxel GXL의 수용액 10
합계 465
감쇠(Let down) 아크릴 라텍스 또는 가교성 실리콘-기반 에멀전과의 블렌드 470
2,2,4-트리메틸-1,3펜탄디올 모노이소부틸레이트,Texanol 12
레올로지 변성제, COAPUR 3020 30
폴리우레탄 농후제, COADIS XS 71 2
거품 제어제, Drewplus L-108 1
물 20
연삭 단계과 감쇠의 합계 1000
라텍스 페인트 포뮬레이션의 특성이 표 5에 나타나 있다.
외부도포용 페인트 포뮬레이션에서 가교성 실리콘-기반 에멀전의 아크릴 라텍스와의 블렌딩
실시예 비교실시예 C 실시예 7 실시예 8 실시예 9
비교용
라텍스 블렌드		 대조 라텍스 대조 라텍스
+
5 중량 % 가교성 실리콘-기반
에멀전		 대조 라텍스
+
10 중량 % 가교성 실리콘-기반
에멀전		 대조 라텍스
+
30 중량 % 가교성 실리콘-기반
에멀전
페인트 필름
준비		 캐스트(cast) 페인트 필름 8밀(mils) 습윤 두께 막대 및 테스트전 7일간
실온 건조 필름
접촉 각도 70 81 82 87
COF 정적/동적 0.51 / 0.35 0.41 / 0.34 0.40 / 0.32 0.32 / 0.26
실시예 10-12: 가교성 실리콘-기반 에멀전을 단독 바인더로 사용하는 라텍스 페인트 포뮬레이션
가교성 실리콘-기반 에멀전을 단독 바인더로 사용하여, 표 6에 나타낸 실시예 10-12의 3개 페인트 포뮬레이션을 제조하였다. 페인트의 하룻밤 평형 후에, 표 6에 나타낸 상이한 성능 특성을 평가하기 위하여 필름을 제조하였다. 화이트 실드 챠트(white sealed chart) 위에 형성된 필름을 위한, Leneta 회사의 BYK micro-TRI-gloss meter를 사용하여, 광택을 측정하고, 측정 전에 하루 동안 건조시켰다. 실온으로 하루 동안 필름 및 실외 노출하에 4-7일간 건조시킨 필름에 대해, 흡진 저항성(dirt pickup resistance, DPUR)을 측정했다. 숯 및 산화 철의 수중 슬러리를 페인트 브러쉬를 사용하여 건조필름에 덧칠하여 얼룩을 만들었다. 실온하에 약 1시간 동안 얼룩을 건조시키고 나서, 50℃로 약 2시간 동안 오븐안에 유지시킨 후에, 각 샘플을 흐르는 물로 세척하고, 부드러운 천 조각(각 샘플에 대해 새로운 천 조각 사용)으로 조심스럽게 문질렀다. 유사한 통수 속도, 마찰 압력 및 세척시간을 각 샘플에 대해 사용하였다. 세척 후에, 얼룩이 없는 그리고 얼룩이 있는 구역에 대해 Color-Eye 7000A 분광 광도계를 사용하여, 필름의 L* 값을 측정하였다. % DPUR 을 식 L*얼룩짐/L*얼룩없음x100 으로 계산하였으며, 그 높은 값은 높은 저항성을 의미하고, 100%는 완전 저항성이다. 먼저, 테프론 블록 위에 만들어지고, 총 7일 동안 실온에서 건조되고, 그리고 3일 건조 후에 박피하여 뒤집은 유리 필름(free films)에 대해, Instron 3365 인장 테스터를 사용하여, 파단신율(elongation at break)을 측정하였다.
성분/특성 실시예 10 실시예 11 실시예 12
연삭 단계
(Grinding stage)		 물 7.87 18.70 27.89
Emdilith DSP
안료 분산제		 0.19 0.90 1.56
Tergitol 15-S-9
계면활성제		 0.03 0.00 0.11
TiPure R-706 TiO2 5.42 17.50 10.04
Omyacarb 2 CaCO3 - 9.50 10.04
Omyacarb 5 CaCO3 - - 26.77
하이드록시에틸 셀룰로오즈 0.11 0.40 0.45
AMP-95 베이스 0.05 0.20 0.22
감쇠 단계
(Letdown stage)		 가교성 실리콘-기반 에멀전 76.00 48.00 21.06
Tergitol 15-S-9 계면활성제 - 0.10 -
하이드록시에틸 셀룰로오즈
(2 중량% 수용액)		 10.50 - -
물 - 4.70 1.85
합계 100 100 100
성적 광택 (20˚,60˚,85°) 2.9,19.5,47.4 1.4,4.9,21.2 1.2,2.1,1.8
DPUR % 91 98 96
신율 % 598 (~175 ㎛
건조필름 두께)		 - -
실시예 10, 11 및 12에 나타낸 포뮬레이션은, 각각 광택이 고운, 광택이 없는, 그리고 완전 무광택인(satin, flat, and dead-flat sheen) 광택 레벨을 가지는 실내용 또는 실외용 페인트로서 적합하다. 3개의 포뮬레이션은 모두, 90%가 넘는, 우수한 DPUR 을 나타냈으며, 그러한 우수성은 실외용 페인트 또는 코팅으로 그 용도가 제한되는 실리콘-기반 페인트에 대해 전형적으로 도전적인 것으로 생각된다. 실시예 10의 포뮬레이션은 또한 우수한 약 600%의 우수한 신율을 나타냈으며, 고성능 엘라스토머 벽 또는 천정 페인트 또는 코팅으로서 적합하다. 신장 및 경도 특성(DPUR, 긁힘 저항성, 등)은 필러 유형 또는 레벨을 최적화함으로써 더욱 균형을 맞출 수 있다.
실시예 13-17: 수성 스티렌 아크릴 페인트용 접착 촉진제 및 비교 실시예 D
실시예 1의 가교성 실리콘-기반 에멀전(재료 B) 및 Momentive Performance Materials 회사의 에폭시 관능 올리고머로서, CoatOSil* MP200 실란으로 구입할 수 있는, 에폭시 당량 210의 에폭시 관능 실란 올리고며(재료 A)가 다양한 농도로 첨가된, 상업적으로 구입할 수 있는, 1성분 페인트를 사용하여, 수성 스티렌 아크릴 페인트 포뮬레이션을 제조하였다. 상품명 1-Part Epoxy Concrete & Garage Floor Paint 인 수성 스티렌 아크릴 페인트는 Behr 회사로부터 구입 가능하다.
페인트 포뮬레이션을, 페인트 샘플의 열 숙성 전후에 평활한 콘크리트 기재에 대한 크로스-해치 접착 시험을 하였다.
총 레진 고형물 기준으로 상업적으로 구입 가능한 페인트에 재료 A, 및 재료 B 또는 그들의 조합을 후첨(post addition)하여, 페인트 포뮬레이션을 제조하였다. 그 페인트 포뮬레이션을 30분 동안 기계식 교반기에 의해 높은 rpm으로 혼합했다. 그 페인트를 밀봉 용기내에서 24시간 동안 실온에서 정치하였다. 그 페인트 포뮬레이션의 예시 농도를 표 7에 나타내었으며, 표 7에서 포뮬레이션의 나머지는 페인트였다.
비교실시예 D 실시예 13 실시예 14 실시예 15 실시예 16 실시예 17
상용 대조구 (Commercial Control) 0.5%
재료 A		 2%
재료 A		 2%
재료 B		 4%
재료 B		 2% 재료 A/2% 재료. B
콘크리트 기재는 The Masonry Test Block Co.회사로부터 구입했다. 그 콘크리트 기재를, 상업적으로 구입 가능한 산성 콘크리트 식각기 겸 클리너로, 페인트 포뮬레이션의 도포에 앞서서 세정하였다. 각각의 콘크리트 기재를 30초 동안 세정액에 담구었다가 꺼내서, 8-10분 동안 유리판에 앉혔다. 그 다음에, 과잉 산 및 유리 퇴적물을 제거하기 위해, 젖은 콘크리트 기재를 솔질하고, 8-10 분 동안 깨끗한 유수로 씻어 내었다. 그 콘크리트 기재를 24시간 동안 또는 일정한 무게가 관찰될 때까지 실온에서 건조되게 하였다.
브러시를 사용하여, 또는 상업적으로 구입 가능한 페인트 브러시를 이용하는는 롤링 코팅 기술을 사용하여, 콘크리트 기재에 페인트 포뮬레이션을 도포하였다. 코팅된 기재는 각각의 기재에 대한 건조 필름의 총중량으로 표준화하였다(normalized). 코팅된 기재는, 접착력 분석에 앞서서, 총 7일 동안 실온에서 경화되게 하였다.
ASTM D3359-09 방법을 사용하여 크로스-해치 접착력을 측정하되. 4회 테이프 당김 후에 콘크리트에 남아 있던 개별 사각형체(individual squares)의 총수를 세어서, 접착력을 정량화하였다. 테이프를 누르기 위한 목제 설압자(wooden tongue depressor)를 사용하여, 테이프와 콘크리트 사이의 충분한 접착을 확보하였다. 각각의 테이프 당김은 90도 회전되었다.
페인트 포뮬레이션의 접착성에 관한 숙성의 효과를 평가하기 위해, 50℃열 숙성이 2주간 수행되었다. 페인트 포뮬레이션을 용기에 넣어 밀봉하고, 오븐안에 50℃의 오븐 안에 2주간 계속 놓아두었다. 콘크리트 기재를 코팅하기에 앞서서, 페인트를 오븐에서 꺼내어, 휘젓고, 실온에서 24시간 동안 놓아두었다. 숙성된 페인드를 새로운 코크리트 기재에, 숙성전 페인트 포뮬레이션과 동일한 방법으로 도포하였다. 그 결과를 표 8에서 볼 수 있다.
비교실시예 D 실시예 13 실시예 14 실시예 15 실시예 16 실시예 17
4회 테이프 당김후 남은
사각형체 수 		대조구 0.5%
재료 A		 2%
재료 A		 2%
재료 B		 4%
재료 B		 2% 재료 A/
2% 재료 B
숙성 전 58 95 84 60 80 82
숙성 후 5 17 17 55 27 76
상술한 설명이 많은 세부 사항을 포함하고 있으나, 이들 세부 사항은본 발명의 범위에 대한 제한으로 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 바람직한 구체예의 예시로 단순히 이해되어야 한다. 이 분야의 통상의 기술자는, 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범위와 정신의 안에 있는 많은 다른 가능한 변경을 상상할 수 있다.

Claims (28)

  1. 적어도 하나의 콜로이드 실리카 분산재(colloidal silica dispersion)에 그라프트된 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산;
    적어도 하나의 촉매;
    적어도 하나의 에멀전 안정화제;
    적어도 하나의 계면활성제; 및
    물;을 포함하여 구성되고,
    상기 적어도 하나의 콜로이드 실리카 분산재에 그라프트된 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산이 상기 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산으로부터의 잔류 실란올 기를 포함하여 구성되는, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 유기 레진을 더 포함하여 구성되는, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 계면활성제가 비-이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 또는 그들의 조합인, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산이 약 5,000 내지 약 1,000,000의 중량 평균 분자량을 가지는, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산이 약 200,000 내지 약 1,000,000의 중량 평균 분자량을 가지는, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산이 하이드록시 말단 폴리디메틸실록산인, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서, 상기 콜로이드 실리카 분산재가, 약 5 내지 약 125 나노미터의 평균 입도를 가지는, 실리카 입자를 포함하여 구성되는, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매가, 주석, 티타늄, 납, 철, 코발트, 안티모니, 망간, 비스무트, 아연 화합물 및 그들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속 화합물을 포함하여 구성되는, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항의 어느 한 항에 있어서, 상기 에멀전 안정화제가, 2-아미노-2-메틸-1-프로파놀(AMP), 2-아미노-1-부타놀, 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올, 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올, 2-아미노-2-하이드록시메틸-1,3-프로판디올, 2-아미노-2-하이드록시메틸-1,3-프로판디올의 N-메틸 유도체 또는 2-아미노-2-하이드록시메틸-1,3-프로판디올의 N-에틸 유도체, 2-아미노-2-하이드록시메틸-1,3-프로판디올의 N,N-디메틸 유도체, 2-아미노-2-하이드록시메틸-1,3-프로판디올의 N,N-디에틸 유도체 및 그들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 유기 아민 화합물인, 실리콘-기반 에멀전 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항의 어느 한 항에 의한 실리콘 조성물을 포함하여 구성되는, 수성 코팅.
  11. 제10항에 있어서, 실러인, 수성 코팅.
  12. 표면의 적어도 일부분에 배치된 청구항 10의 수성 코팅을 포함하여 구성되는, 물품.
  13. i) 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산,
    ii) 적어도 하나의 콜로이드 실리카 분산재,
    iii) 적어도 하나의 촉매,
    iv) 적어도 하나의 에멀전 안정화제,
    v) 적어도 하나의 계면활성제,
    vi) 적어도 하나의 유기 레진, 및
    vii) 물
    을 포함하여 구성되는, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물.
  14. 제13항에 있어서,
    (A) (i) 상기 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산과 (ii) 상기 콜로이드 실리카의 반응생성물, (iii) 상기 적어도 하나의 촉매, (iv) 상기 적어도 하나의 에멀전 안정화제, (v) 상기 적어도 하나의 계면활성제, 및 (vi) 물을 포함하여 구성되는 가교성 실리콘-기반 에멀전과,
    (B) 물, 상기 적어도 하나의 계면활성제 및 상기 적어도 하나의 유기 레진을 포함하여 구성되는 유기 레진 에멀전을 포함하고,
    임의선택적으로 (C) 에폭시 관능 폴리실록산 및/또는 알킬폴리실세스키옥산을 포함하여 구성되는, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 가교성 실리콘-기반 에멀전(A)이, 상기 유기 레진 에멀전(B) 100 부에 대하여 약 5 내지 약 중량부의 양으로 존재하는, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물.
  16. 제13항 내지 제15항의 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산, 상기 적어도 하나의 촉매 및 상기 적어도 하나의 유기 레진이 각각 에멀전인, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 유기 레진 에멀전(B)이, 적어도 하나의 수중 에틸렌성 불포화 모노머, 폴리우레탄 에멀전 또는 분산재, 폴리에테르 에멀전, 또는 에폭시 레진 에멀전의 에멀전 중합에 의해 수득 가능한, 라텍스 폴리머인, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물.
  18. (i) 적어도 하나의 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산,
    (ii) 콜로이드 실리카,
    (iii) 적어도 하나의 촉매,
    (iv) 적어도 하나의 에멀전 안정화제,
    (v) 적어도 하나의 계면활성제, 및
    (vi) 물
    을 포함하여 구성되는, 실리콘 에멀전 조성물을, 약 40℃ 내지 100℃의 온도로 약 1시간 내지 약 72시간 동안 가열하는 단계를 포함하여 구성되는, 제14항, 제15항 또는 제17항의 가교성 실리콘-기반 에멀전(A)의 제조 방법.
  19. 코팅 조성물, 접착제 조성물 또는 실란트 조성물인, 제18항의 제조 방법에 의해 제조된 조성물.
  20. (a) 비-이온적으로 또는 음이온적으로 안정화된 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산을 포함하여 구성되는 제1 에멀전에, 콜로이드 실리카, 촉매 및 에멀전 안정화제를 첨가하여, 제2 에멀전을 제조하는 단계; 및
    (b) 상기 제2 에멀전을 약 40℃ 내지 100℃로 가열하는 단계;
    를 포함하여 구성되는, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서, 약 70℃ 내지 약 85℃의 온도로 상기 조성물을 가열하는 단계를 포함하여 구성되는, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물의 제조 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 콜로이드 실리카가 약 5 내지 약 125 나노미터의 입도를 가지는, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물의 제조 방법.
  23. 제20항 내지 제22항의 어느 한 항에 있어서, 상기 콜로이드 실리카가, 상기 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산 100부에 대하여 약 1 내지 약 150중량부의 양으로 존재하는, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물의 제조 방법.
  24. 제20항 내지 제23항의 어느 한 항에 있어서, 상기 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산이 하이드록실화 폴리디메틸실록산을 포함하여 구성되는, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물의 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 하이드록실화 폴리디오가노폴리실록산이 약 5,000 내지 약 1,000,000의 중량 평균 분자량을 가지는, 가교성 실리콘-기반 에멀전 조성물의 제조 방법.
  26. 유기 레진 에멀전 및 제20항 내지 제25항의 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 가교성 실리콘-기반 에멀전을 포함하여 구성되는, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물.
  27. 제26항에 있어서, 적어도 하나의 에폭시 관능 폴리실록산을 더 포함하여 구성되는, 수성 코-바인더 실리콘-유기 레진 조성물.
  28. 제26항의 조성물로부터 형성된 필름.
KR1020187003318A 2015-07-09 2016-07-07 실리콘-기반 에멀전, 그 제조 방법 및 그 에멀전을 포함하는 코-바인더 레진 조성물 KR20180030071A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562190464P 2015-07-09 2015-07-09
US62/190,464 2015-07-09
US201662275989P 2016-01-07 2016-01-07
US62/275,989 2016-01-07
PCT/US2016/041309 WO2017007920A1 (en) 2015-07-09 2016-07-07 Silicone based emulsion, method for making same, and waterborne co-binder resin compositions comprising such emulsions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180030071A true KR20180030071A (ko) 2018-03-21

Family

ID=56511908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187003318A KR20180030071A (ko) 2015-07-09 2016-07-07 실리콘-기반 에멀전, 그 제조 방법 및 그 에멀전을 포함하는 코-바인더 레진 조성물

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10487240B2 (ko)
EP (1) EP3320050A1 (ko)
JP (1) JP6853235B2 (ko)
KR (1) KR20180030071A (ko)
CN (1) CN108026410B (ko)
BR (1) BR112018000380B1 (ko)
WO (1) WO2017007920A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2018250252B2 (en) * 2017-04-06 2021-01-28 Nissan Chemical America Corporation Brine resistant silica sol
JP7119861B2 (ja) * 2018-10-01 2022-08-17 日信化学工業株式会社 コーティング用組成物及び積層体
WO2020255895A1 (ja) * 2019-06-21 2020-12-24 ダウ・東レ株式会社 水中油型シリコーンエマルジョン組成物およびその用途
US20220041867A1 (en) * 2020-08-07 2022-02-10 Illinois Tool Works Inc. Vehicle ceramic surface treatment composition and process for use thereof
CN114316600B (zh) * 2021-07-12 2023-04-11 南京瑞思化学技术有限公司 一种有机硅组合物的制备方法
CN115368792B (zh) * 2022-09-28 2023-03-28 广州海豚新材料有限公司 水性皮革边油及其制备方法和应用

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3976497A (en) * 1974-06-25 1976-08-24 Dow Corning Corporation Paint compositions
JPS51106196A (en) 1975-03-17 1976-09-20 Toray Silicone Co Arukitsudojushino seizohoho
US4221688A (en) * 1978-04-28 1980-09-09 Dow Corning Corporation Silicone emulsion which provides an elastomeric product and methods for preparation
US4652470A (en) * 1983-09-06 1987-03-24 Ppg Industries, Inc. Color plus clear coating system utilizing inorganic microparticles
US4962153A (en) 1987-12-09 1990-10-09 Dow Corning Corporation Precured silicone emulsion
US5852095A (en) 1994-04-20 1998-12-22 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Aqueous, silicone-modified acrylate polymer emulsion
AU2003901735A0 (en) * 2003-04-11 2003-05-01 Unisearch Limited Durable superhydrophobic coating
DE102004022400A1 (de) * 2004-05-06 2005-12-15 Consortium für elektrochemische Industrie GmbH Feuchtigkeitsvernetzbare alkoxysilyfunktionelle Partikel enthaltende Zusammensetzung
DE102005034350A1 (de) * 2005-07-22 2007-01-25 Consortium für elektrochemische Industrie GmbH Lacke enthaltend Partikel
US20110319557A1 (en) * 2009-03-10 2011-12-29 Kazuhiko Kojima Oil-In-Water Silicone Emulsion Composition
CN102348765B (zh) * 2009-03-10 2015-09-09 道康宁东丽株式会社 水包油硅氧烷乳液组合物

Also Published As

Publication number Publication date
US20170009099A1 (en) 2017-01-12
US10487240B2 (en) 2019-11-26
EP3320050A1 (en) 2018-05-16
JP6853235B2 (ja) 2021-03-31
BR112018000380B1 (pt) 2023-02-14
CN108026410B (zh) 2021-02-12
CN108026410A (zh) 2018-05-11
JP2018527427A (ja) 2018-09-20
WO2017007920A1 (en) 2017-01-12
BR112018000380A2 (pt) 2018-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108026410B (zh) 有机硅基乳液、其制备方法和包含该乳液的水基共粘合剂树脂组合物
KR102655581B1 (ko) 중합체 입자, 미소 구체 및 폴리에틸렌 왁스의 수성 분산액
EP3498785B1 (en) Aqueous dispersion of microspheres p-acid functionalized polymer particles
JP5399484B2 (ja) ナノ粒子状シリコーンオルガノコポリマーおよび塗料への該シリコーンオルガノコポリマーの使用
DE10331484A1 (de) Polyurethan-Polymer-Hybrid-Dispersion mit verbesserten Oberflächeneigenschaften, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie deren Verwendung
KR102002437B1 (ko) 유기공중합체 분산액
JP7474204B2 (ja) 塗料組成物、家具及び建築内装用塗料組成物、並びに積層体
US3808287A (en) Siloxane-acrylate copolymers
JP3423830B2 (ja) 水性塗料用樹脂組成物および耐汚染性に優れた塗膜の形成方法
US20230095635A1 (en) Binder compositions and methods of preparing and using the same
US9598557B2 (en) Stable aqueous hybrid binder
AU2017260185B2 (en) Scuff resistant and chip resistant architectural compositions
WO2019060614A1 (en) AQUEOUS COATING COMPOSITION
WO2014112252A1 (ja) 含フッ素重合体、含フッ素重合体水性分散体およびその製造方法
DE102005030579A1 (de) Siliconharze mit definierter Reaktivität
JP2841113B2 (ja) 塗料組成物
JP2019183136A (ja) 水性分散体、塗膜及び塗装物品、並びに、水性分散体の製造方法
US11708465B1 (en) Durable latex polymer dispersion
JP7070629B2 (ja) 塗料組成物
WO2023038857A1 (en) Aqueous surface treating composition
JP3951806B2 (ja) 水性樹脂組成物及び水性塗料
WO2016176264A1 (en) Fluorinated amine complex additives for architectural coatings
WO2016176388A1 (en) Crosslinkable fluorinated inorganic oxide particle for architectural coatings
CN117881755A (zh) 用于水性涂料组合物的氨基官能聚有机硅氧烷添加剂
WO2022055886A1 (en) Silicone polyether polymer additives in coatings

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal