KR20210013975A - 수중유형 실리콘 엘라스토머 및 이의 제조방법 - Google Patents

수중유형 실리콘 엘라스토머 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20210013975A
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주식회사 진선켐텍
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Abstract

본 발명은 실리콘 엘라스토머 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면, 화장품의 화장료에 사용되는 실리콘 엘라스토머를 유화중합 합성법으로 제조하는 방법 및 유연성이 우수하고 피부에 부드러운고 산뜻한 사용감을 형성하는 수중유 형태의 유화형 실리콘 엘라스토머에 관한 것이다.

Description

수중유형 실리콘 엘라스토머 및 이의 제조방법{Oil in water typed silicon elastomer and the Manufacturing method thereof}
본 발명은 화장품 등에 사용되는 입자가 고르면서, 수상에 적용시 단순 분산만으로 사용 가능한 수중유형 실리콘 엘라스토머 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
실리콘유는 화장품의 스킨케어, 메이크업 등의 용도에 있어서는 산뜻한 사용감 및 우수한 안전성의 이유로 널리 사용되고 있다. 그 중에서도 실리콘 엘라스토머는 부드러우며, 산뜻한 사용감 및 피부의 모공의 메꾸어 주는 형태로 사용되고 있다. 또한, 기초 화장료 및 메이크업 화장료를 피부에 도포하고 시간이 경과하면, 피부에서 배출되는 피지에 의하여 화장이 오래 지속되지 않는 현상이 나타나며, 이러한 피지를 흡수하여 피지에 의한 화장료의 지속성을 늘릴 수 있다.
이러한 실리콘 엘라스토머는 화장품에 사용하기 위하여, 엘라스토머를 분쇄하고 여기에 담체 용매를 첨가하여 형성 하는 방법으로, 이는 생산 공정이 까다로우며, 분쇄하는 정도에 따라 입자의 크기가 달라져 제품의 표준화를 하기에 어렵다. 또한 이렇게 형성된 화장품용 실리콘 엘라스토머는 화장품에 적용시 비극성 물질로서 수상에 별도로 분산을 하고자 하는 경우에는 유화제를 첨가하여 유화를 하여야 하며, 이 또한 유화의 정도 혹은 실리콘 엘라스토머의 입자 사이즈의 불균일화로 인하여 사용감을 동일하게 나타내기 어렵다.
또한, 실리콘 엘라스토머는 대부분 물에 비하여 상대적으로 비극성 물질로서 엘라스토머 내부에 피부에 여러 가지 효능을 나타낼 수 있는 극성 물질을 함유시키는 데에는 많은 어려움이 따른다.
따라서, 상기의 엘라스토머 형성시 유화 중합의 기술을 이용하여 입자를 고르게 형성시킬 수 있으며, 수상에 적용시 단순 분산만으로 사용을 할 수 있는 실리콘 엘라스토머가 요구된다.
미국 등록특허번호 US 6,936,686 B2(2005.08.30)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실리콘 엘라스토머의 생산성, 분산성 및 입자 균질성이 개선된 실리콘 엘라스토머를 유화중합법으로 제조하는 방법 및 최적 조성 및 조성비로 제조된 수중유형 실리콘 엘라스토머를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 수중유형(oil-in water, O/W) 실리콘 엘라스토머는 유화제, 하기 화학식 1로 표시되는 폴리실록산, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리실록산 및 촉매를 혼합 및 반응시켜서 유화액; 및 점증제; 보존제; 및 상용화제;를 포함한다.
[화학식 1]
R1 aR2 3-aSiO(R2 2SiO)xSiR1 aR2 3-a
화학식 1에서, R1은 말단에 비닐기, 알릴기, 부타디에닐기 또는 헥세닐기를 포함하는 지방족 불포화탄화수소기이며, R2는 탄소수 1 ~ 8의 알킬기 또는 아릴기이며, x는 30 ~ 1,000이고, a는 1 ~ 3이고,
[화학식 2]
R1 aR2 3-aSiO(R1 bR2 2-bSiO)x(R2 2SiO)yxSiR1 aR2 3-a
화학식 2에서, R1은 수소원자 또는 -OH를 포함하는 알킬기이며, R2는 탄소수 1 ~ 8의 알킬기 또는 아릴기이며, x 및 y의 몰비는 1 : 1 ~ 199이고, x 와 y의 합은 8 ~ 500이며, a는 0 ~ 3이고, b는 1 ~ 2이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 유화액은 유화제 0.5 ~ 10 중량%, 화학식 1로 표시되는 폴리실록산 2.0 ~ 55.0 중량%, 화학식 2로 표시되는 폴리실록산 0.2 ~ 35 중량%, 촉매 0.00001 ~ 0.24000 중량% 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 유화액은 담체용매 1 ~ 85 중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 담체용매는 선형 휘발성 실록산, 환형 휘발성 실록산, 분지형 휘발성 실록산 및 하이드로카본유 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 선형 휘발성 실록산은 헥사메틸디실록산, 옥타메틸트리실록산, 데카메틸테트라실록산, 도데카메틸펜타실록산, 테트라메틸헥사실록산, 및 헥사데카메틸헵타실록산 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 환형 휘발성 실록산은 헥사메틸사이클로트리실록산, 옥타메틸사이클로테트라실록산, 데카메틸사이클로펜타실록산 및 도데카메틸사이클로헥사실록산 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 유화액은 지방족 불포화 결합을 갖는 다가알콜의 에터 및 지방족 불포화 결합을 갖는 다가알콜의 에스터 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 수중유형 실리콘 엘라스토머는 상기 유화액 100 중량부에 대하여, 점증제 0.1 ~ 3.5 중량부, 보존제 0.1 ~ 2 중량부 및 상용화제 1 ~ 400 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 점증제는 이온성 고분자, 이온성 고분자의 염류 및 비이온성 고분자 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 보존제는 파라벤, 파라벤의 염류, 벤조익액시드, 벤조익엑시드의 염류, 페녹시에탄올 및 디알킬글리세린 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 상용화제는 탄소수 2~20를 가지는 다가알콜을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 수중유형 실리콘 엘라스토머는 25℃에서의 점도가 5,000 ~ 50,000 cPs일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 앞서 설명한 수중유형 실리콘 엘라스토머를 유화중합법으로 제조하는 방법에 관한 것으로서, 유화제, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리실록산, 상기 화학식 2로 표시되는 폴리실록산 및 촉매를 혼합 및 유화중합반응시켜서 유화액을 제조하는 1단계; 및 상기 유화액에 점증제, 보존제 및 상용화제를 첨가 및 교반시키는 2단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조한다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 1단계의 유화중합반응은 40 ~ 80℃ 하에서 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 2단계는 1단계의 반응물을 30~40℃로 냉각시킨 다음, 점증제, 보존제 및 상용화제를 첨가하고 충분히 교반하여 최종 결과물을 획득 할 수 있다.
본 발명의 수중유형 실리콘 엘라스토머는 생산성이 우수하며, 수중에서의 분산성이 우수할 뿐만 아니라, 실리콘 엘라스토머 입자의 균질성이 매우 고른 바, 이를 화장료로 적용하는 경우, 우수한 사용감, 높은 피지 흡착력, 피부 모공 메꿔줌 효과가 우수한 화장품을 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 제조방법을 통해 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명의 수중유형 실리콘 엘라스토머를 유화중합법으로 제조하는 방법에 관한 것으로서, 유화액을 제조하는 1단계; 및 상기 유화액에 점증제, 보존제 및 상용화제를 첨가 및 교반시키는 2단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조한다.
1단계의 상기 유화액은 유화제, 지방족 불포화 결합을 갖는 폴리실록산, 수소가 결합된 규소를 갖는 폴리실록산 및 촉매를 혼합 및 유화중합반응시켜서 제조할 수 있다.
상기 유화제는 음이온성 유화제, 비이온성 유화제 및 양쪽이온성 유화제 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
유화제 성분 중 상기 음이온성 유화제로는 탄소수 12~20개를 가지는 지방산에 알칼리로 검화되어 있는 알칼리성 음이온 유화제, 황산, 인산 등의 강산에 탄소수 10~20개를 가지는 고급알콜 또는 폴리에틸렌글라이콜이 도입된 에스터 형태 또는 아마이드 형태의 산성 음이온성 유화제 및 이를 알칼리로 중화한 중성 및 알칼리성 음이온 유화제를 포함할 수 있다. 그리고, 유화제 성분 중 상기 비이온성 유화제는 다가알콜, 폴리에틸렌글라이콜, 다가알콜의 폴리머, 다가알콜에 폴리에틸렌이 도입된 폴리머, 다가알콜에 (폴리)글리세린이 도입된 형태의 친수성 성분에 탄소수 10~22개의 알킬체인을 가지는 에스터 화합물 또는 에터 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 양쪽이온성 유화제는 베타인계열의 양쪽이온성 유화제 혹은 레시친계열의 유화제를 포함할 수 있다.
그리고, 유화제의 함량은 유화액 전체 중량 중 0.5 ~ 10 중량%를, 바람직하게는 0.8 ~ 8 중량%를, 더욱 바람직하게는 1.0 ~ 6.5 중량%를 포함할 수 있으며, 유화제 함량이 0.5 중량% 미만이거나 또는 10 중량%을 초과하면 수중유형 유화물을 형성이 안될 수 있다.
유화액 성분 중 상기 지방족 불포화 결합을 갖는 폴리실록산은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리실록산을 포함할 수 있다. 그리고, 화학식 1로 표시되는 폴리실록산의 함량은 유화액 전체 중량 중 2.0 ~ 55.0 중량%를, 바람직하게는 2.0 ~ 53 중량%를 포함할 수 있으며, 화학식 1로 표시되는 폴리실록산 함량이 2.0 중량% 미만이면 엘라스토머의 형태를 나타낼 수 없으며, 55 중량%를 초과하면 수중유형 유화물에서는 높은 함량으로 인하여 수중유형을 나타낼 수 없는 문제가 있을 수 있다.
[화학식 1]
R1 aR2 3-aSiO(R2 2SiO)xSiR1 aR2 3-a
화학식 1에서, R1은 말단에 비닐기, 알릴기, 부타디에닐기 또는 헥세닐기를 포함하는 지방족 불포화탄화수소기이며, 바람직하게는 C2 ~ C5의 알킬렌기이다. 화학식 1의 R2는 C1 ~ C8의 알킬기 또는 아릴기이며, 바람직하게는 C1 ~ C3의 알킬기 또는 페닐기이다. 화학식 1의 x는 30 ~ 1,000, 바람직하게는 x는 70 ~ 500이고, a는 1 ~ 3이다.
다음으로, 유화액 성분 중 상기 수소가 결합된 규소를 갖는 폴리실록산은 하기 화학식 2로 표시되는 폴리실록산을 포함할 수 있다. 화학식 2로 표시되는 폴리실록산의 함량은 유화액 전체 중량 중 0.2 ~ 35.0 중량%를, 바람직하게는 0.4 ~ 32.5 중량%를 포함할 수 있으며, 화학식 2로 표시되는 폴리실록산 함량이 0.2 중량% 미만이면 엘라스토머의 형태를 나타낼 수 없으며, 35 중량%를 초과하면 높은 수소의 함량으로 인하여 수소 가스가 발생하는 문제가 있을 수 있다.
[화학식 2]
R1 aR2 3-aSiO(R1 bR2 2-bSiO)x(R2 2SiO)ySiR1 aR2 3-a
화학식 2에서, R1은 수소원자 또는 -OH를 포함하는 알킬기이며, 바람직하게는 수소원자이다. 화학식 2의 R2는 C1 ~ C8의 알킬기 또는 아릴기이며, 바람직하게는 C1 ~ C3의 알킬기 또는 페닐기이다. 화학식 2의 x 및 y의 몰비는 1 : 1 ~ 199이고, 바람직하게는 x 및 y의 몰비는 1 : 1 ~ 10이며, x 와 y의 합은 8 ~ 500이다. 화학식 2의 a는 0 ~ 3이고, b는 1 ~ 2이고, 바람직하게는 a는 1 ~ 3이고, b는 1 ~ 2이다.
다음으로, 유화액 성분 중 상기 촉매는 백금족인 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 및 백금 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 백금족 금속으로 하이드로화된(hybrided) 실리화 촉매일 수 있으며, 바람직한 일례를 들면, 클로로플래티닉애씨드와 말단의 지방족 불포화를 갖는 폴리실록산을 조성으로 하는 칼스테드 촉매(Karstedit's catalyst, US Pat. No.3,715,334 및 3,814,730) 또는 불포화탄화수소가 함유된 실록산, 아세틸레닉알콜을 포함하는 백금촉매일 수 있다. 상기 촉매 함량은 희석되지 않은 순수한 촉매의 함량으로서 유화액 전체 중량 중 촉매 0.00001 ~ 0.24000 중량%를, 바람직하게는 0.00001 ~ 0.10000 중량%를 함유할 수 있으며, 0.00001이하에서는 수소규소화 반응이 잘 일어나지 않으며, 0.24000 중량% 이상에서는 너무 빠른 반응 속도로 인하여 수중유형 유화물을 형성하기 어려우며, 경시적으로 갈변이 발생하여 제품의 품질을 저하시키는 문제가 있을 수 있다.
1단계의 상기 유화액은 엘라스토머가 화장료로 사용될 때, 피부에서의 사용감 개선, 피부에 미백, 주름개선, 자외선차단 등의 피부에 효능 원료를 전달하도록 하는 담체 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 담체 용매는 선형 휘발성 실록산, 환형 휘발성 실록산, 분지형 휘발성 실록산 및 하이드로카본유 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 선형 휘발성 실록산은 헥사메틸디실록산, 옥타메틸트리실록산, 데카메틸테트라실록산, 도데카메틸펜타실록산, 테트라메틸헥사실록산, 및 헥사데카메틸헵타실록산 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 상기 환형 휘발성 실록산은 헥사메틸사이클로트리실록산, 옥타메틸사이클로테트라실록산, 데카메틸사이클로펜타실록산 및 도데카메틸사이클로헥사실록산 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 하이드로카본유로서 탄소수 8~24의 선형 또는 분지형 하이드로카본유를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이소도데칸 및 이소헥사데칸 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 담체 용매 사용 여부는 선택적이며, 담체 용매를 사용하는 경우, 유화액 전체 중량 중 1 ~ 85 중량%를, 바람직하게는 5 ~ 85 중량%를, 더욱 바람직하게는 10 ~ 85 중량%로 사용하는 것이 좋으며, 담체 용매 함량이 유화액 내 85 중량%를 초과하면 실리콘 엘라스토머의 형성이 어려울 수 있다.
또한, 상기 담체 용매는 유무기자외선 차단제, 니아신아마이드, 아데노신, 알부틴, 비사보롤 등의 효능 물질을 포함할 수도 있다.
또한, 1단계의 상기 유화액은 친수성 성분을 실리콘 엘라스토머 내에 포함하는 효과를 위해 지방족 불포화 결합을 갖는 다가알콜의 에터 및 지방족 불포화 결합을 갖는 다가알콜의 에스터 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수도 있다. 바람직하게는 슈크로즈의 알릴 에터가 적합하다.
1단계는 앞서 설명한 유화액 조성물을 당업계에서 사용하는 일반적인 혼합 방법, 바람직하게는 호모믹서 또는 아지믹서로 혼합한 후, 40 ~ 80℃, 바람직하게는 45 ~ 70℃ 하에서 유화중합반응을 수행하여 유화액을 제조할 수 있다. 유화중합반응시 반응온도가 40℃ 미만이면 반응을 하지 못하는 문제가 있을 수 있고, 유화중합반응시 반응온도가 80℃를 초과하면 반응이 빨라지거나 유화 액적의 합일이 일어나 입자 사이즈가 불균일하게 되는 문제가 있을 수 있으므로, 상기 온도 범위에서 유화중합반응을 수행하는 것이 좋다.
1단계에서 제조한 수중유형 실리콘 유화중합물을 포함하는 유화액은 분산물의 비중이 연속상에 비하여 낮은 형태로 내상인 비극성 성분의 함량이 낮은 경우에는 분리 현상인 크리밍 현상이 발생 할 수 있으며, 수분이 함유된 경우에는 미생물의 번식이 일어날 수 있다. 따라서, 안정성을 확보하기 위하여 점증제, 보존제 및/또는 상용화제를 포함한다.
상기 점증제로는 이온성 고분자, 이온성 고분자염, 비이온성 고분자 및 비이온성 고분자염 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 이온성 고분자 및 이온성 고분자염 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
이온성 고분자 및 이온성 고분자염로는 아크릴릭 액시드, 아크릴아마이드, 아크릴로일 디메틸타우레이트 및 아크릴릭 액시드의 에스터류의 폴리머 형태 또는 가교형태를 모두 포함하며, 염류로서 소듐, 포타슘, 트리에탄올아민, 아르기닌 및 암모늄 등의 양이온성 대이온(counter ion)이 적합하다.
상기 이온성 고분자는 음이온성 고분자와 대이온인 양이온성 고분자를 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직한 일례를 들면, 음이온성 고분자인 카보머와 양이온성 고분자인 아르기닌을 혼합하여 사용할 수 있다. 그리고, 상기 이온성 고분자염의 바람직한 일례로는 소듐알지네이트 등이 있다.
비이온성 고분자로는 아크릴릭 액시드의 다가알콜 에스터 형태의 폴리머 형태 또는 가교형태를 포함하여, 천연고분자 혹은 천연고분자를 가공한 형태의 비이온성 고분자일 수 있다.
점증제의 사용량은 1단계의 상기 유화액 100 중량부에 대하여, 점증제 0.1 ~ 3.5 중량부를, 바람직하게는 0.1 ~ 3.0 중량부를 사용하는 것이 좋으며, 점증제 사용량이 사용량이 너무 적거나 많으면 적정 점도를 확보하지 못하여 수중유형 실리콘 엘라스토머 생산이 불가능한 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 상기 보존제는 세균, 미생물 등으로부터의 오염을 방지하기 위해 사용하는 것으로서, 상기 보존제는 파라벤, 파라벤의 염류, 벤조익액시드, 벤조익엑시드의 염류, 페녹시에탄올 및 디알킬글리세린 등 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 보존제의 사용량은 상기 유화액 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 2 중량부를, 바람직하게는 0.1 ~ 1 중량부를, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 0.5 중량부를 사용하는 것이 좋다. 이때 보존제 사용량이 0.1 중량부 미만이면 수중유형 실리콘 엘라스토머의 세균, 미생물 등에 대한 내오염성을 확보하지 못할 수 있고, 2 중량부를 초과하여 사용하면 수중유형 실리콘 엘라스토머를 화장료로 적용시 피부 트러블 등을 유발할 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
다음으로, 상기 상용화제는 화장료로서의 사용감의 개선, 보존제와 물의 상용성을 향상시키기 위한 것으로서, 탄소수 2~20를 가지는 다가알콜을 사용할 수 있고, 바람직하게는 C2 ~ C10의 알킬렌글리콜을 사용하는 것이 좋다. 그리고, 상용화제의 사용량은 상기 상기 유화액 100 중량부에 대하여 1 ~ 400 중량부를, 바람직하게는 4 ~ 300 중량부를, 더욱 바람직하게는 4 ~ 260 중량부를 사용하는 것이 좋다.상기 상용화제는 첨가하지 않아도 무관하나, 400 중량부를 초과하여 사용하면 물과 비극성 물질과의 계면장력을 낮추어 수중유형 유화물을 형성하기 어려운 문제가 있을 수 있다.
이렇게 제조된 본 발명의 수중유형 실리콘 엘라스토머는 25℃에서의 점도가 5,000 ~ 50,000 cPs, 바람직하게는 7,000 ~ 45,000 cPs, 더욱 바람직하게는 7,500 ~ 40,000 cPs일 수 있다.
이러한 본 발명의 수중유형 실리콘 엘라스토머는 수중에 대한 분산성이 우수하고, 입자가 균일한 바, 다양한 화장품의 화장료로 적용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
[실시예]
실시예 1 : 수중유형 실리콘 엘라스토머의 제조
비커에 정제수, 비이온성 유화제인 폴리글리세릴-10 미리스테이트(Polyglyceryl-10 Myristate)를 용해한 후, 하기 화학식 1-1로 표시되는 폴리실록산, 하기 화학식 2-1로 표시되는 폴리실록산 및 칼스테드 촉매를 첨가한 후, 교반하였다. 다음으로, 50℃ 정도로 승온시킨 후, 천천히 교반시키면서 8시간 동안 유화중합반응을 수행하여 유화중합물을 포함하는 유화액을 제조하였다.
다음으로, 상기 유화액 100 중량부에 대하여, 음이온성 고분자인 카보머 0.16 중량부 및 양이온성 고분자인 아르기닌 0.16 중량부를 포함하는 점증재, 보존제인 에칠헥실글리세린 0.16 중량부, 상용화제인 부틸렌글라이콜 4.79 중량부를 혼합 및 교반하여 수중유형 실리콘 엘라스토머를 제조하였다. 유화액 제조에 사용된 조성의 구체적인 조성비는 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.
[화학식 1-1]
R1 aR2 3-aSiO(R2 2SiO)xSiR1 aR2 3-a
화학식 1-1에서, R1은 말단에 비닐기를 포함하는 부틸렌기이며, R2는 메틸기이고, x는 100 ~ 110이고, a는 1이다.
[화학식 2-1]
R1 aR2 3-aSiO(R1 bR2 2-bSiO)x(R2 2SiO)ySiR1 aR2 3-a
화학식 2-1에서, R1은 수소원자이며, R2는 메틸기이고, x 및 y의 몰비는 1 : 9 ~ 10이고, x 와 y의 합은 50 ~ 70이며, a는 3이고, b는 1이다.
실시예 2 ~ 6 및 비교예 1 ~ 5
상기 실시예 1과 동일한 조건으로 유화중합반응을 수행하여 수중유형 실리콘 엘라스토머를 제조하되, 하기 표 1 및 표 2와 같이 조성 및 조성비를 달리하여 수중유형 실리콘 엘라스토머를 각각 제조하여 실시예 2 ~ 6 및 비교예 1 ~ 5를 실시하였다.
구분 실시예 1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
유화액
(중량%)		 유화제 비이온성 유화제 5.25 5.26 1.06 1.06 1.09 3.45
화학식 1-1 폴리실록산 42 52.63 2.66 2.65 2.71 8.82
화학식 2-1 폴리실록산 21 31.58 0.53 0.53 0.54 1.72
칼스테드 촉매 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.00069
담체용매 다이메치콘 - - - 84.93 - -
정제수(물) 나머지 잔량
합
 100 중량%(100 중량부)
추가성분
(중량부)		 점증제 양이온성고분자 아르기닌 0.16 0.05 0.53 - - 1.72
음이온성고분자 카보머 0.16 0.05 0.53 - - 1.72
이온성염 소듐알지네이트 - - - - 3.26 -
보존제 에칠헥실글리세린 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.52
상용화제 부틸렌글라이콜 4.79 5.00 5.16 6.00 5.27 240
구분 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
유화액
(중량%)		 유화제 비이온성 유화제 5.26 1.04 1.14 5.25 5.26
화학식 1-1 폴리실록산 54.74 2.61 2.84 41.97 13.16
화학식 2-1 폴리실록산 31.58 0.21 0.57 20.99 2.63
촉매 0.0002 0.00002 0.0002 0.31 0.0001
담체용매 다이메치콘 - 85.68 - - -
정제수(물) 나머지 잔량
합
 100 중량%(100 중량부)
추가성분
(중량부)		 점증제 양이온성고분자 아르기닌 0.16 - 3.64 0.05 2.63
음이온성고분자 카보머 0.16 - 3.64 0.05 2.63
이온성염 소듐알지네이트 - - - - -
보존제 에칠헥실글리세린 0.16 0.16 0.17 0.16 0.79
상용화제 부틸렌글라이콜 4.79 4.49 6.19 4.67 420
실험예 : 수중유형 실리콘 엘라스토머의 물성 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 수중유형 실리콘 엘라스토머의 유화 형성 여부, 엘라스토머 형성 여부, 25℃에서의 점도(cPs)를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
유화 형성 형성됨 형성됨 형성됨 형성됨 형성됨 형성됨
엘라스토머의 형성 형성됨 형성됨 형성됨 형성됨 형성됨 형성됨
점도(cPs) 9,500 23,300 12,870 16,820 35,610 8,700
구분 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 -
유화 형성 형성되지않음 형성되지
않음		 형성됨 형성되지
않음		 형성되지
않음		 -
엘라스토머의 형성 형성됨 형성되지않음 형성됨 형성됨 형성됨 -
점도(cPs) 측정불가 측정불가 측정불가 측정불가 측정불가 -
상기 표 3의 물성 측정 결과를 살펴보면, 실시예 1 ~6의 경우, 유화 형성 및 엘라스토머 형성이 잘 되는데 반해, 비교예 1 ~ 2 및 비교예 4 ~5는 유화 형성이 되지 않았으며, 비교예 2의 경우, 엘라스토머 형성도 잘 이루어지지 않는 결과를 보였다. 또한, 비교예 1 ~ 5의 경우, 점도 측정이 불가능한 문제가 있었다.

Claims (10)

  1. 유화제, 하기 화학식 1로 표시되는 폴리실록산, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리실록산 및 촉매를 혼합 및 유화중합반응시킨 유화액; 및 점증제; 보존제; 및 상용화제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중유형(oil-in water) 실리콘 엘라스토머.
    [화학식 1]
    R1 aR2 3-aSiO(R2 2SiO)xSiR1 aR2 3-a
    화학식 1에서, R1은 말단에 비닐기, 알릴기, 부타디에닐기 또는 헥세닐기를 포함하는 지방족 불포화탄화수소기이며, R2는 탄소수 1 ~ 8의 알킬기 또는 아릴기이며, x는 30 ~ 1,000이고, a는 1 ~ 3이고,
    [화학식 2]
    R1 aR2 3-aSiO(R1 bR2 2-bSiO)x(R2 2SiO)ySiR1 aR2 3-a
    화학식 2에서, R1은 수소원자 또는 -OH를 포함하는 알킬기이며, R2는 탄소수 1 ~ 8의 알킬기 또는 아릴기이며, x 및 y의 몰비는 1 : 1 ~ 199이고, x 와 y의 합은 8 ~ 500이며, a는 0 ~ 3이고, b는 1 ~ 2이다.
  2. 제1항에 있어서, 1단계의 상기 유화액은 유화제 0.5 ~ 10 중량%, 화학식 1로 표시되는 폴리실록산 2.0 ~ 55.0 중량%, 화학식 2로 표시되는 폴리실록산 0.2 ~ 35 중량%, 촉매 0.00001 ~ 0.24000 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중유형 실리콘 엘라스토머.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유화액은 담체용매 1 ~ 85 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중유형 실리콘 엘라스토머.
  4. 제3항에 있어서, 상기 담체용매는 선형 휘발성 실록산, 환형 휘발성 실록산, 분지형 휘발성 실록산 및 하이드로카본유 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 선형 휘발성 실록산은 헥사메틸디실록산, 옥타메틸트리실록산, 데카메틸테트라실록산, 도데카메틸펜타실록산, 테트라메틸헥사실록산, 및 헥사데카메틸헵타실록산 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
    상기 환형 휘발성 실록산은 헥사메틸사이클로트리실록산, 옥타메틸사이클로테트라실록산, 데카메틸사이클로펜타실록산 및 도데카메틸사이클로헥사실록산 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중유형 실리콘 엘라스토머.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유화액은 지방족 불포화 결합을 갖는 다가알콜의 에터 및 지방족 불포화 결합을 갖는 다가알콜의 에스터 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중유형 실리콘 엘라스토머.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유화액 100 중량부에 대하여, 점증제 0.1 ~ 3.5 중량부, 보존제 0.1 ~ 2 중량부 및 상용화제 1 ~ 400 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중유형 실리콘 엘라스토머.
  7. 제1항에 있어서, 상기 점증제는 이온성 고분자, 이온성 고분자의 염류 및 비이온성 고분자 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
    상기 보존제는 파라벤, 파라벤의 염류, 벤조익액시드, 벤조익엑시드의 염류, 페녹시에탄올 및 디알킬글리세린 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 상용화제는 탄소수 2~20를 가지는 다가알콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중유형 실리콘 엘라스토머.
  8. 제1항 내지 제7항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서, 25℃에서의 점도가 5,000 ~ 50,000 cPs인 것을 특징으로 하는 수중유형 실리콘 엘라스토머.
  9. 유화제, 하기 화학식 1로 표시되는 폴리실록산, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리실록산 및 촉매를 혼합 및 유화중합반응시켜서 유화액을 제조하는 1단계; 및
    상기 유화액에 점증제, 보존제 및 상용화제를 첨가 및 교반시키는 2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중유형(oil-in water) 실리콘 엘라스토머의 제조방법;
    [화학식 1]
    R1 aR2 3-aSiO(R2 2SiO)xSiR1 aR2 3-a
    화학식 1에서, R1은 말단에 비닐기, 알릴기, 부타디에닐기 또는 헥세닐기를 포함하는 지방족 불포화탄화수소기이며, R2는 탄소수 1 ~ 8의 알킬기 또는 아릴기이며, x는 30 ~ 1,000이고, a는 1 ~ 3이고,
    [화학식 2]
    R1 aR2 3-aSiO(R1 bR2 2-bSiO)x(R2 2SiO)ySiR1 aR2 3-a
    화학식 2에서, R1은 수소원자 또는 -OH를 포함하는 알킬기이며, R2는 탄소수 1 ~ 8의 알킬기 또는 아릴기이며, x 및 y의 몰비는 1 : 1 ~ 199이고, x 와 y의 합은 8 ~ 500이며, a는 0 ~ 3이고, b는 1 ~ 2이다.
  10. 제1항에 있어서, 1단계의 유화중합반응은 40 ~ 80℃ 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 수중유형 실리콘 엘라스토머의 제조방법.
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