WO2023120690A1 - 反応性基含有ポリカプロラクトン化合物、それを用いる新規シリコーンエラストマー粒子および化粧料組成物その他の用途 - Google Patents

反応性基含有ポリカプロラクトン化合物、それを用いる新規シリコーンエラストマー粒子および化粧料組成物その他の用途 Download PDF

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WO2023120690A1
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elastomer particles
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silicone
particles
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常仁 杉浦
万里 脇田
裕子 谷口
立易 談
康枝 神崎
敬 永山
洋 瀬戸口
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ダウ・東レ株式会社
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    • C08L101/16Compositions of unspecified macromolecular compounds the macromolecular compounds being biodegradable

Definitions

  • the present invention provides reactive group-containing polycaprolactone compounds useful as raw materials for synthetic reactions selected from radical polymerization and hydrosilylation reactions, and methods for producing them. Furthermore, the present invention relates to novel silicone elastomer particles that have a cross-linked structure between silicon atoms derived from the reactive group polycaprolactone compound and that can impart excellent texture and feel to cosmetics. In addition, since the new silicone elastomer particles have a crosslinked structure that is active for biodegradability, the primary particles are disintegrated with the generation of non-crosslinked siloxane molecules due to decomposition reactions by microorganisms in the natural world. properties are expected, and behavior as biodegradable silicone elastomer particles is expected. Furthermore, the present invention relates to cosmetic raw materials, cosmetic compositions, organic resin additives and other uses containing the silicone elastomer particles, and methods for producing the silicone elastomer particles.
  • Silicone elastomer particles are obtained by curing addition reaction-curable silicone compositions or condensation reaction-curable silicone compositions, and their particle size and oil absorbency vary depending on the manufacturing method. It is widely used as a drug.
  • silicone particles having excellent dispersibility, high lipophilicity, and excellent storage stability have a low content of silicon-bonded hydrogen atoms per unit mass described in Patent Document 1, and hexenyl group proposed silicone particles containing an alkylene group having 4 to 20 carbon atoms obtained by curing a crosslinkable composition for forming silicone particles containing an alkenyl group having 4 to 20 carbon atoms.
  • conventional silicone elastomer particles are formed through a cross-linking reaction of organopolysiloxane raw materials by a hydrosilylation reaction or the like, but the cross-linked structure is chemically stable. If it is released into the environment, it cannot be denied the possibility that it will continue to remain in the natural world without being decomposed for at least a short period of time, just like so-called microplastics.
  • the present applicants have proposed a silicone elastomer having a structure crosslinked by divalent organic groups having a partial structure formed by radical polymerization of vinyl acetate described in Patent Document 2. Suggest particles.
  • the silicone elastomer particles can be expected to have a high degree of biodegradability, and compared to conventional silicone elastomer particles, their aggregation over time is suppressed, giving a smaller average secondary particle size.
  • silicone elastomer particles that are expected to have a high degree of biodegradability and that can impart a texture equivalent to or better than that of existing silicone elastomer particles when used as a raw material for cosmetics.
  • Patent Document 3 discloses an (AB)n-type block copolymer containing a polycaprolactone structure and a polysiloxane structure.
  • Non-Patent Documents 1 to 3 disclose that a polycaprolactone compound having a polyol terminal structure is reacted with butyroyl chloride or the like. and all of its terminal structures are (meth)acrylic terminal groups, and are capable of forming silicone elastomer particles by a cross-linking reaction between polysiloxane structures or a radical polymerization reaction with a (meth)acrylic group-containing organopolysiloxane. , do not disclose a (meth)acrylic-modified polycaprolactone compound of a specific structure.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and when blended in a cosmetic composition or the like, it is possible to achieve a feel and feeling of use equal to or greater than that of conventional silicone elastomer particles, and biodegradability.
  • the present invention provides silicone elastomer particles having a crosslinked structure active against , a reactive group-containing polycaprolactone compound having a specific structure useful as a raw material for the synthesis reaction thereof, and methods for producing them.
  • a further object of the present invention is to provide a raw material for cosmetics, an organic resin additive, and other uses that are excellent in feeling of use, etc., by using the silicone elastomer particles.
  • Another object of the present invention is to provide a cosmetic composition containing the silicone elastomer particles and having an excellent feeling of use.
  • the present invention can be expected to have biodegradability in addition to performance equal to or greater than that of conventional silicone elastomer particles.
  • n is a number ranging from 1 to 5
  • R 1 is a carbonyl group or a divalent linkage containing one carbonyl group a reactive group-containing polycaprolactone compound having two or more modified polycaprolactone structures having a (meth)acrylic end group and an alkenyl end group ⁇ represented by R 2 is a hydrogen atom or a methyl group
  • the above-mentioned reactive group means one or more reactive functional groups selected from (meth)acrylic modifying groups and alkenyl modifying groups having radical polymerizability or hydrosilylation reactivity, in other words, Accordingly, the reactive group-containing polycaprolactone compounds according to the present invention include both (meth)acrylic-modified polycaprolactone compounds and alkenyl-modified polycaprolactone compounds.
  • the silicone elastomer particles obtained by using the reactive group-containing polycaprolactone compound according to the present invention as a raw material can realize a touch and feel equal to or greater than those of conventional silicone elastomer particles when blended into a cosmetic composition or the like.
  • silicone elastomer particles according to the present invention it is possible to provide cosmetic raw materials, organic resin additives, and other uses containing them.
  • a cosmetic composition containing the silicone elastomer particles according to the present invention can provide a cosmetic with excellent feeling of use.
  • the radical polymerization or hydrosilylation reaction of the reactive group-containing polycaprolactone compound of the present invention occurs between at least two silicon atoms constituting the polyorganosiloxane chain in the silicone elastomer particles. It has a structure crosslinked by a divalent organic group having a partial structure formed by the divalent organic group having the partial structure is active in a biodegradable reaction and biodegradable In a sexual environment, the crosslinked structure formed between silicon atoms in the silicone elastomer particles is at least partially cleaved, and the primary particles of the silicone elastomer particles are disintegrated with the generation of non-crosslinked polyorganosiloxane.
  • the silicone elastomer particles according to the present invention are expected to be biodegradable and can reduce risks to the global environment. It can be appealed that it is an eco-friendly material that can be used with a considerable sense of security.
  • Silicone elastomer particle No. 1 according to the present invention 1 (Example 5) observed with a digital microscope (device name: model number VH-6000 manufactured by Keyence). Silicone elastomer particle No. 1 according to the present invention. 3 (Example 7) was observed with a digital microscope (device name: Keyence model number VH-6000). 2 shows the enzymatic decomposition test results of silicone elastomer particles of Examples 8, 7 and 12 according to the present invention and an existing silicone elastomer product (comparative experiment).
  • (meth)acryl means “acryl or methacryl", and when expressed as "(meth)acrylic modification", the modifying group is an acrylic modifying group and a methacrylic modifying group. may be one or both of Similarly, the term “(meth)acryloxy” means “methacryloxy or acryloxy”, and “(meth)acryloxy group-containing organic group” is one or both of a methacryloxy group-containing organic group and an acryloxy group-containing organic group. means that
  • the reactive group-containing polycaprolactone compound according to the present invention is one or more compounds selected from (meth)acrylic-modified polycaprolactone compounds and alkenyl-modified polycaprolactone compounds, and is a reactive raw material for the novel silicone elastomer particles according to the present invention. designed as a divalent divalent having a specific partial structure between at least two silicon atoms constituting a polyorganosiloxane chain within the silicone elastomer particles by its radical polymerization reaction and hydrosilylation reaction to silicon-bonded hydrogen atoms It is a component that provides a structure crosslinked by organic groups.
  • the reactive group-containing polycaprolactone compound of the present invention has the following structural formula (1) in its molecule: (1) It is characterized by having two or more modified polycaprolactone structures having Since such a compound has two or more (meth)acrylic modifying groups or alkenyl modifying groups at its terminals, a hydrosilylation reaction or a radical polymerization reaction forms a crosslinked structure within the silicone elastomer particles to obtain silicone elastomer particles. When used as a raw material for cosmetics, it is expected that the crosslinked structure formed between the two silicon atoms will not impair the feeling of use or feel, and that the crosslinked structure will be biodegradable.
  • the reactive group-containing polycaprolactone compound according to the present invention is designed as a cross-linking agent between silicon atoms in silicone elastomer particles. has a relatively small number of repeating units, it has the advantage of not significantly impairing the touch and feeling of use derived from the organopolysiloxane main chain of the silicone elastomer particles.
  • R2 is a hydrogen atom or a methyl group, which gives an acrylic modifying group, a methacrylic modifying group and an alkenyl modifying group, respectively.
  • the reactive group-containing polycaprolactone compound of the present invention is a cross-linking agent between at least two silicon atoms, at least Must have two. Therefore, the (meth)reactive group-containing polycaprolactone compound of the present invention must have 2 or more of the above structures in its molecule, and may have 2 to 4 structures. This is because a polycaprolactone compound having a polyol (alcoholic) terminal hydroxyl group, which serves as a precursor of the structure, is relatively readily available as a reactive production raw material on an industrial scale.
  • the number of repeating units of caprolactone units in each structure is relatively small, and the sum of the number of repeating units of caprolactone units in the molecule is in the range of 2 to 20. is preferably in the range of 2.5 to 15, and may be in the range of 3.0 to 12.
  • the number of repeating units of the caprolactone unit in the reactive group-containing polycaprolactone compound molecule exceeds the above upper limit, the properties derived from the polycaprolactone structure are strongly reflected in the obtained silicone elastomer particles, and the feel and use of the cosmetic, etc. It may adversely affect your sense of well-being.
  • the reactive group-containing polycaprolactone compound of the present invention may be a compound represented by one or more structural formulas selected from the following structural formulas (1-1) to (1-5). .
  • Each compound has 2, 3 and 4 modified polycaprolactone structures represented by the following structural formula (1).
  • Structural formula (1-1) (1-1) Structural formula (1-2): (1-2) Structural formula (1-3): (1-3) Structural formula (1-4): (1-4) Structural formula (1-5): (1-5)
  • Ra is the same group as described above.
  • m and n are each independently a number ranging from 1 to 5, m+n is a number ranging from 2 to 20, and m+n is a number ranging from 2.5 to 15. and may be a number in the range of 3-10.
  • w, x, y, and z are each independently a number ranging from 1 to 5, x+y+z is a number ranging from 3 to 20, and w+x+y+z may be a number in the range of 4-20.
  • x+y+z may be a number in the range of 3-7 and w+x+y+z may be a number in the range of 4-10.
  • m and n are each independently a number ranging from 1 to 5, m+n is a number ranging from 2 to 20, and m+n is a number ranging from 2.5 to 15. and may be a number in the range of 3-10.
  • m and n are each independently a number ranging from 1 to 5, m+n is a number ranging from 2 to 20, and m+n is a number ranging from 2 to 15. and may be a number in the range of 2-10.
  • a+b may be a number in the range 1-500 and a+b may be a number in the range 2-350.
  • Such a reactive group-containing polycaprolactone compound is a precursor polycaprolactone compound having a polyol terminal structure, It can be obtained by reacting a (meth)acryloyl chloride compound and an alkenoyl chloride compound in the presence of a basic catalyst. It can be obtained by reacting in the presence of a catalyst.
  • the reactive group-containing polycaprolactone compound according to the present invention has the following structural formula (1′) in its molecule: (1') (Wherein, n is a number in the range of 1 to 5.)
  • a polycaprolactone compound having two or more polycaprolactone structures having a polyol terminal structure with Cl—C( ⁇ O)—R 1 —CR 2 ⁇ CH 2 (R 1 is a chemical bond between CH and C( ⁇ O) or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and R 2 is (a hydrogen atom or a methyl group) can be obtained by reacting a (meth)acryloyl chloride compound and an alkenoyl chloride compound represented by a hydrogen atom or a methyl group in the presence of a basic catalyst; can be obtained by reacting below.
  • the reaction ratio of the polycaprolactone compound, the (meth)acryloyl chloride compound, the alkenoyl chloride compound, and the vinylsilazane is the amount (moles) of the polyol terminal structure (—OH) of the polycaprolactone compound to the (meth)acryloyl chloride compound. and the alkenoyl chloride compound and vinylsilazane are in an amount (number of moles) of 1 equivalent to a small excess.
  • the basic catalyst that can be used for the reaction is not particularly limited, but alkali metal salts such as inorganic bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate; It may be an amine compound such as triethylamine, pyridine, dimethylaminopyridine, or a nitrogen-containing heterocyclic compound.
  • alkali metal salts such as inorganic bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate; It may be an amine compound such as triethylamine, pyridine, dimethylaminopyridine, or a nitrogen-containing heterocyclic compound.
  • Usable acidic catalysts are not particularly limited, but may be trifluoromethanesulfonic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and the like.
  • the reaction may be carried out in an organic solvent, and usable organic solvents include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; formamide, acetamide, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N - amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide; halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, bromobenzene, dichlorobenzene, benzotrifluoride, hexafluoro-2-propanol; dimethyl sulfoxide (DMSO ), diethyl sulfoxide, sulfoxides such as benzylphenyl sulfoxide; ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran (THF), dio
  • one or more polymerization inhibitors are present in the system.
  • the reaction conditions should be appropriately selected depending on the amount of synthesis, the reaction apparatus, etc., but the mixed solution containing the above polycaprolactone compound, basic catalyst and optional polymerization inhibitor is stirred under inert gas flow such as nitrogen. It is preferable to add the (meth)acryloyl chloride compound, the alkenoyl chloride compound and the vinylsilazane dropwise while adding the (meth)acryloyl chloride compound. After completion of the reaction, it is particularly preferable to separate the target reactive group-containing polycaprolactone compound and vinylsilazane and distill off the unnecessary organic solvent under reduced pressure for purification.
  • silicone elastomer particles The silicone elastomer particles of the present invention, particularly their uses including cosmetic raw materials, their production methods, and cosmetic compositions and organic resins (including paints and coating agents) containing them are described in detail below.
  • the silicone elastomer particles of the present invention at least two silicon atoms in the silicone elastomer particles are (i) a radical polymerization reaction of the (meth)acrylic-modified polycaprolactone compound, which is a reactive group-containing polycaprolactone compound; and (ii) the silicon atom of the alkenyl-modified polycaprolactone compound, which is a reactive group-containing polycaprolactone compound. It is characterized by having a structure crosslinked by one or more reactions selected from hydrosilylation reactions to bonded hydrogen atoms.
  • the silicone elastomer particles of the present invention are obtained by a cross-linking reaction selected from radical polymerization reaction and hydrosilylation reaction, and have the following structural characteristics.
  • [Hydrosilylation Reactive Silicone Elastomer Particles] Obtained by subjecting an organopolysiloxane ( organohydrogenpolysiloxane) having three or more silicon-bonded hydrogen atoms in the molecule to a hydrosilylation reaction with an alkenyl-modified polycaprolactone compound in the presence of a hydrosilylation reaction catalyst, At least two silicon-silicon spaces in the silicone elastomer particles have a crosslinked structure formed by a hydrosilylation reaction (addition reaction) between an alkenyl-terminal modified group of the alkenyl-modified polycaprolactone compound and a silicon-bonded hydrogen atom. characterized by
  • the silicone elastomer particles of the present invention are further — (R 12 SiO) n — (Wherein, R 1 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms unsubstituted or substituted with a halogen atom and having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 22 carbon atoms or a hydroxyl group, and n is 1 to numbers in the range of 1000) It is preferable to further have a polyorganosiloxane structure represented by. This is a linear polysiloxane structure derived from component (A), which will be described later, and imparts appropriate hardness and flexibility to the silicone elastomer particles.
  • each R 1 is preferably a methyl group or a phenyl group, and n is preferably a number in the range of 50-800, more preferably in the range of 75-750.
  • the silicone elastomer particles according to the present invention are preferably obtained by curing cross-linkable silicone emulsified particles through a cross-linking reaction.
  • the silicone elastomer particles of the present invention are defined by their manufacturing process, (A) at least one reactive organopolysiloxane selected from the following components (a1) and (a2); (a1) organopolysiloxane having at least three (meth)acryloxy group-containing organic groups selected from methacryloxy group-containing organic groups and acryloxy group-containing organic groups in the molecule, and (a2) silicon in the molecule (B) an organopolysiloxane having at least three atom-bonded hydrogen atoms; (B) the reactive group-containing polycaprolactone compound (C); Crosslinkable silicone emulsified particles obtained by emulsifying in water a crosslinkable silicone composition capable of being crosslinked by one or more reactions selected from a polymerization reaction and a hydrosilylation reaction to form silicon-bonded hydrogen
  • silicone elastomer particles obtained through such a production process may further improve the appearance, spreadability, and feel of cosmetics, especially when used as raw materials for cosmetics.
  • problems of the present invention can be solved more favorably.
  • one of the preferred modes for realizing the technical effects of the present invention can and is suitable to be defined by the manufacturing process.
  • the silicone elastomer particles according to the present invention are not particularly limited in terms of their average primary particle diameter, but they impart a smooth feel and a comfortable feel to cosmetics, do not cause defects in appearance, etc., and are raw materials for cosmetics.
  • the average particle size measured by a laser diffraction scattering method is preferably in the range of 0.5 to 20 ⁇ m, more preferably in the range of 0.5 to 15 ⁇ m. more preferred.
  • the particle size of the silicone elastomer particles can be controlled according to the pulverization/classification process of the crosslinkable silicone emulsified particles and the obtained silicone elastomer particles.
  • Examples of the shape of the silicone elastomer particles according to the present invention include spherical, spherical, elliptical, and irregular shapes, with spherical and spherical shapes being particularly preferred.
  • Spherical silicone elastomer particles can be easily obtained by preparing an aqueous suspension, which will be described later, and drying it using a vacuum dryer, a hot air circulating oven, or a spray dryer.
  • the crosslinkable silicone composition used for forming the silicone elastomer particles when cured into a sheet, it has a hardness of 10 to 80 as measured by a JIS A hardness tester specified in JIS K6301. A range is preferred.
  • the JIS-A hardness of the rubber sheet measured by curing the crosslinkable silicone composition into a sheet is within the above range, the obtained silicone elastomer particles have sufficiently suppressed cohesion, flowability and dispersion.
  • JIS-A hardness it is possible to design to some extent the usability, feel, and handling workability when blended in cosmetics. or predictable, and can improve stress relaxation properties when incorporated into organic resins.
  • silicone elastomer particles according to the present invention are used as raw materials for cosmetics or stress relaxation agents for organic resins
  • silicone elastomer particles having a JIS-A hardness in the range of 30 to 80, particularly 50 to 80 are used. is particularly preferred.
  • the silicone elastomer particles of the present invention have a structure in which part or all of the surface is coated with one or more selected from organopolysiloxane resin, silica, and other silicone elastomer particles.
  • the coating may be expected to further reduce cohesiveness, control oil absorption, improve texture, and the like.
  • the silicone elastomer particles of the present invention may have a microporous mesoporous structure.
  • the silicone elastomer particles of the present invention may contain an oil that is liquid at 40°C.
  • the oil agent can be easily incorporated into the silicone elastomer particles by emulsifying them together in the crosslinkable silicone composition described below. improvement, etc. can be expected.
  • the silicone elastomer particles of the present invention have a C2-C20 silyl group formed by a hydrosilylation reaction involving a C2-C20 alkenyl group between at least two silicon atoms constituting the particles. It may further have a structure crosslinked by alkylene groups. These structures can be easily realized by using an alkenyl group-containing organopolysiloxane, an organohydrogenpolysiloxane, and a hydrosilylation-reactive catalyst in combination. In addition, for example, when an alkenyl group having 4 or more carbon atoms such as a hexenyl group is used, further reduction in cohesiveness, control of oil absorption, improvement in feel, etc. can be expected due to the coexistence of the silalkylene structure. There is however, when biodegradability is the main objective, the silicone elastomer particles of the present invention preferably do not substantially contain a structure containing a silalkylene group.
  • the silicone elastomer particles of the present invention are prepared by cross-linking a cross-linkable silicone composition containing the following components by one or more reactions selected from radical polymerization reactions and hydrosilylation reactions to silicon-bonded hydrogen atoms. It can be obtained by (curing).
  • A at least one reactive organopolysiloxane selected from the following components (a1) and (a2); (a1) organopolysiloxane having at least three (meth)acryloxy group-containing organic groups selected from methacryloxy group-containing organic groups and acryloxy group-containing organic groups in the molecule, and (a2) silicon in the molecule
  • B) Polycaprolactone compound containing reactive groups
  • C One or more curing agents selected from radical polymerization initiators and hydrosilylation reaction catalysts
  • the cross-linking (curing) reaction is one or more reactions selected from radical polymerization reaction and hydrosilylation reaction, and these reactions may proceed simultaneously, but from the viewpoint of reaction control, either one is selected. to form silicone elastomer particles. That is, the composition may be a composition comprising the following two reaction types and components.
  • [Radical polymerization reactive composition for forming silicone elastomer particles] (a1) organopolysiloxane having at least one (meth)acryloxy group-containing organic group selected from methacryloxy group-containing organic groups and acryloxy group-containing organic groups in the molecule, A crosslinkable silicone composition comprising (B1) the (meth)acrylic-modified polycaprolactone compound, which is a reactive group-containing polycaprolactone compound, and (c1) a radical polymerization initiator.
  • composition for forming hydrosilylation-reactive silicone elastomer particles (a2) an organopolysiloxane having at least three silicon-bonded hydrogen atoms in the molecule (B2) the above alkenyl-modified polycaprolactone compound which is a reactive group-containing polycaprolactone compound, and (c2) crosslinking containing a hydrosilylation reaction catalyst A reactive silicone composition.
  • Component (a1) is an organopolysiloxane having at least three (meth)acryloxy group-containing organic groups in the molecule, and its structure is not particularly limited, and may be linear, cyclic, network, or partially branched linear. Although it may be one or more types of structures selected from the shape, a straight-chain organopolysiloxane is particularly preferable.
  • the viscosity of the component (a) is preferably such that the crosslinkable composition can be dispersed in water. Specifically, at 25° C., it is preferably in the range of 20 to 100,000 mPa ⁇ s, particularly preferably in the range of 20 to 10,000 mPa ⁇ s.
  • the content of dimethylsiloxane units represented by the formula: -(CH 3 ) 2 SiO- in component (a1) is It is preferably a linear organopolysiloxane that accounts for 90 mol % or more of all siloxane units.
  • cyclic or chain organopolysiloxanes with a low degree of polymerization degree of polymerization: 3 to 20 are removed in advance by stripping or the like from component (a1).
  • the silicone elastomer particles according to the present invention when placed in a biodegradable environment, the silicone elastomer particles are disintegrated due to cleavage of the crosslinked structure. , easily decomposes into non-crosslinkable and linear organopolysiloxane, and has the advantage of easily reducing environmental load and environmental risk.
  • component (a1) Since component (a1) forms a crosslinked structure by radical reaction with component (B1), it must have at least three (meth)acryloxy group-containing organic groups in the molecule on average. If the molecule has an average of 2 or less (meth)acryloxy group-containing organic groups, a sufficient crosslinked structure may not be formed, and practical silicone elastomer particles may not be obtained.
  • R 2 is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms or a divalent
  • a linking group where p and q are numbers in the range of 1 to 20
  • R3 is a hydrogen atom or a methyl group.
  • the alkylene group represented by R 2 in the formula may industrially be an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, exemplified by a propylene group, a butylene group, a hexylene group and the like.
  • the divalent linking group represented by (CH 2 ) p -Si(CH 3 ) 2 -O-Si(CH 3 ) 2 -(CH 2 ) q is a divalent linking group having a siloxane converter structure. Industrially, a linking group in which p and q are each independently a number of 3 to 6 is exemplified.
  • Component (a1) is preferably a linear organopolysiloxane represented by the following structural formula.
  • each R 11 is independently an unsubstituted or halogen-substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (e.g., methyl group), an aryl group having 6 to 22 carbon atoms ( For example, a phenyl group, etc.) or a hydroxyl group, industrially preferably a methyl group or a phenyl group.
  • R a is the above-mentioned (meth)acryloxy group-containing organic group, and is particularly preferably the above-mentioned alkylene group or (meth)acryloxy group bonded to a silicon atom via a divalent linking group having a siloxane converter structure.
  • R is independently a group represented by R 11 or R a .
  • m is a number of 1 or more
  • n is a number of 1 or more.
  • component (a) contains at least three (meth)acryloxy group-containing organic groups represented by Ra in the molecule
  • R a the linear organopolysiloxane represented by the above structural formula
  • R a the linear organopolysiloxane represented by the above structural formula
  • It may be an organopolysiloxane having (meth)acryloxy group-containing organic groups, and containing at least three (meth)acryloxy group-containing organic groups in the molecule, and is preferred.
  • m+n is the degree of siloxane polymerization of the linear organopolysiloxane molecule excluding the terminal siloxane structure. is preferably in the range of 10-800, more preferably in the range of 20-600, and particularly preferably in the range of 30-500. Further, it is particularly preferable that the viscosity of the component (a) is 20 to 10,000 mPa ⁇ s at 25°C.
  • Component (a2) is an organopolysiloxane component that is crosslinked by component (B2) through a hydrosilylation reaction, and is characterized by having at least three silicon-bonded hydrogen atoms in the molecule.
  • the binding position in the inside is not particularly limited.
  • component (a2) examples include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, and octyl groups. is preferred.
  • the molecular structure of the component (a2) organohydrogenpolysiloxane is exemplified by any one of linear, branched, and branched cyclic or a combination of one or more thereof.
  • the number of silicon-bonded hydrogen atoms in one molecule is the average value of all molecules.
  • the component (a2) is a straight-chain organopolysiloxane (organohydrogenpolysiloxane)
  • the silicone elastomer particles according to the present invention when placed in a biodegradable environment, the crosslinked structure is cleaved to form a silicone elastomer.
  • the particles When the particles are pulverized, they easily decompose into non-crosslinked and straight-chain organopolysiloxanes, which has the advantage of easily reducing environmental load and environmental risks.
  • the viscosity of component (a2) at 25° C. is 1 to 1,000 mPa ⁇ s, preferably 5 to 500 mPa ⁇ s. This is because when the viscosity of component (b) at 25° C. is less than 1 mPa ⁇ s, component (a2) easily volatilizes from the crosslinkable composition containing it, and when it exceeds 1,000 mPa ⁇ s, the The curing time of the crosslinkable composition containing the component (a2) may be prolonged, or it may cause poor curing.
  • such component (a2) is not particularly limited, for example, a dimethylsiloxane/methylhydrogensiloxane copolymer having both ends trimethylsiloxy group-blocked, a dimethylsiloxane/methylhydrogensiloxane copolymer having both ends dimethylhydrogensiloxy group-blocked, Examples include a coalescence, dimethylhydrogensiloxy group-blocked dimethylpolysiloxane at both ends, methylhydrogenpolysiloxane blocked at both ends with trimethylsiloxy groups, cyclic methylhydrogenpolysiloxane, and cyclic methylhydrogensiloxane/dimethylsiloxane copolymer.
  • H/Alk which is the reaction ratio in () is in the range of 0.7 to 1.2.
  • the lower limit of H/Alk is preferably 0.80 or more, 0.85 or more, 0.90 or more, or 0.95 or more, and the upper limit is 1.15 or less, more preferably 1.10 or less. , 1.05 or less. If the upper limit of H/Alk exceeds the above value, unreacted silicon-bonded hydrogen atoms tend to remain after the reaction.
  • Component (B) is a reactive group-containing polycaprolactone compound (specifically, a compound selected from the aforementioned (meth)acrylic-modified polycaprolactone compound and alkenyl-modified polycaprolactone compound), and the silicone elastomer particles according to the present invention. and a radically polymerizable monomer (monomer) component that itself forms a polymer or copolymer structure by radical polymerization.
  • a reactive group-containing polycaprolactone compound specifically, a compound selected from the aforementioned (meth)acrylic-modified polycaprolactone compound and alkenyl-modified polycaprolactone compound
  • silicone elastomer particles according to the present invention.
  • a radically polymerizable monomer (monomer) component that itself forms a polymer or copolymer structure by radical polymerization.
  • the crosslinked portion does not significantly impair the texture and usability of the resulting silicone elastomer particles, and is active against biodegradation reactions,
  • the crosslinked structure formed between silicon atoms in the silicone elastomer particles is at least partially cleaved, and the primary particles of the silicone elastomer particles are disintegrated with the generation of non-crosslinked polyorganosiloxane.
  • the component (A) is a linear polyorganosiloxane as described above, the biodegradation reaction facilitates the disintegration of the silicone elastomer particles into linear polyorganosiloxane molecules, resulting in macroplastics.
  • the component (A) is a linear polyorganosiloxane as described above, the biodegradation reaction facilitates the disintegration of the silicone elastomer particles into linear polyorganosiloxane molecules, resulting in macroplastics.
  • it is not a solid powder with a minute particle size, but is decomposed to a minute liquid component, so it is difficult to cause problems of bioaccumulation in the food chain and accumulation/deposition in the environment, and it is safe for the global environment. Low impact or load is expected.
  • the amount of component (B) used must be selected as follows according to the type of component (A) and the cross-linking reaction for obtaining the silicone elastomer particles of the present invention.
  • the content of component (B1) relative to the content of (meth)acryloxy group-containing organic groups in component (a1) is preferably in the range of 0.5 to 30, preferably in the range of 1 to 20, more preferably in the range of 3 to 15, and particularly preferably in the range of 5 to 10.
  • the amount of the component (B) used is within the above range, a crosslinked structure derived from the (meth)acrylic-modified polycaprolactone compound having a moderate average length between the polyorganosiloxane structures can be obtained, so that the particles have a moderate hardness.
  • Component (C) is a curing agent, which is selected from (c1) radical polymerization initiators and (c2) hydrosilylation reaction catalysts depending on the selection of component (A) and the reaction system.
  • Component (c1) is a radical initiator, and is a component that accelerates the radical polymerization reaction or radical copolymerization reaction of the above components (a1) and (B1).
  • Conventionally known compounds are used, specifically, 2,2'-azobis (isobutyronitrile), 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), and 2,2'-azobis Azo compounds such as (2,4-dimethylvaleronitrile); benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, tert-butylperoxybenzoate, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, and tert-hexylperoxy- Examples include organic peroxides such as 2-ethylhexanoate; and persulfates such as potassium persulfate, sodium persulfate and ammonium persulfate. These radical initiators may be used singly or in combination of two or more.
  • the amount of the radical initiator as component (c1) to be used is preferably in the range of 0.1 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of the total of components (a1) and (B1).
  • the component (c1) is a water-soluble persulfate such as potassium persulfate
  • the crosslinkable silicone emulsified particles obtained by emulsifying the crosslinkable silicone composition by radical polymerization reaction in water are crosslinked in water. , it has the advantage of being extremely easy to add and react.
  • the timing of adding component (c1) to the crosslinkable composition can be selected according to the method of forming the silicone elastomer particles, and may be added in advance to the composition. may be supplied from different spray lines, added to one of them and mixed during spraying. It is preferable that the silicone elastomer particles in the present invention pass through an aqueous suspension formed through emulsification in water. You may add the containing emulsion to water.
  • a chain transfer agent may optionally be added during the polymerization reaction of the crosslinkable silicone composition.
  • the chain transfer agent include mercapto compounds such as 2-mercaptoethanol, butylmercaptan, n-dodecylmercaptan, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, and polydimethylsiloxane having a mercaptopropyl group; Halides such as carbon chloride, butyl bromide, and 3-chloropropyltrimethoxysilane are included.
  • a modified polycaprolactone compound having a (meth)acrylic terminal modification group and an alkenyl terminal modification group at one end in order to adjust the hardness of the particles during the polymerization reaction of the crosslinkable silicone composition.
  • a (meth)acrylic one end-modified product include Plaxel FM1 manufactured by Daicel Corporation.
  • Component (c2) is a hydrosilylation reaction catalyst, and is an addition reaction between a carbon-carbon double bond contained in a (meth)acrylic terminal group present in the crosslinkable composition and a silicon-bonded hydrogen atom ( hydrosilylation reaction).
  • a preferred hydrosilylation reaction catalyst is a hydrosilylation reaction catalyst containing a platinum-based metal, and specifically includes chloroplatinic acid, alcohol-modified chloroplatinic acid, an olefin complex of chloroplatinic acid, and a complex of chloroplatinic acid and ketones.
  • platinum-based catalysts include carbonyl complexes, methyl methacrylate resins containing these platinum-based catalysts, thermoplastic organic resin powders such as polycarbonate resins, polystyrene resins, and silicone resins.
  • a complex of chloroplatinic acid and divinyltetramethyldisiloxane a complex of chloroplatinic acid and tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxane, a platinum divinyltetramethyldisiloxane complex, a platinum tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxane complex, etc.
  • Platinum alkenylsiloxane complexes are preferably used.
  • non-platinum metal catalysts such as iron, ruthenium, and iron/cobalt may be used.
  • the amount of component (c2) added to the crosslinkable composition may be a catalytic amount, and usually, the amount of platinum-based metal contained in component (c2) is 1 to 1 with respect to the total mass of the crosslinkable composition.
  • An amount in the range of 1,000 ppm is preferred, and an amount in the range of 5 to 500 ppm is more preferred.
  • the amount of platinum metal in the silicone elastomer particles may be reduced by the method proposed by the present inventors in JP-A-2014-122316.
  • the timing of adding component (c2) to the crosslinkable composition can be selected according to the method of forming the silicone elastomer particles, and may be added to the composition in advance. may be supplied from different spray lines, added to one of them and mixed during spraying.
  • the oil-containing silicone elastomer particles of the present invention preferably pass through an aqueous suspension that is formed through emulsification in water. An emulsion containing the ingredients may be added to the water.
  • the above crosslinkable silicone composition may contain a curing retarder typified by a hydrosilylation reaction inhibitor.
  • a curing retarder typified by a hydrosilylation reaction inhibitor.
  • Such curing retarders are exemplified by acetylenic compounds, enyne compounds, organic nitrogen compounds, organic phosphorus compounds, and oxime compounds.
  • Specific compounds include 2-methyl-3-butyn-2-ol, 3,5-dimethyl-1-hexyn-3-ol, 3-methyl-1-pentyn-3-ol, 2-phenyl-3 - butyn-2-ol, and alkyne alcohols such as 1-ethynyl-1-cyclohexanol (ETCH); 3-methyl-3-trimethylsiloxy-1-butyne, 3-methyl-3-trimethylsiloxy-1-pentyne, enyne compounds such as 3,5-dimethyl-3-trimethylsiloxy-1-hexyne, 3-methyl-3-penten-1-yne, and 3,5-dimethyl-3-hexene-1-yne; 1-ethynyl- 1-trimethylsiloxycyclohexane, bis(2,2-dimethyl-3-butynoxy)dimethylsilane, methyl(tris(1,1-dimethyl-2-propynyloxy))silane, 1,3,5,7-te
  • the crosslinkable silicone composition described above may contain one or more polymerization inhibitors from the standpoint of preventing unintended side reactions.
  • one or more selected from hindered phenol-based polymerization inhibitors, hydroquinone-based polymerization inhibitors, and catechol-based polymerization inhibitors may be included.
  • the amount used can be appropriately selected, but the total concentration of the polymerization inhibitor is preferably 50 ppm by mass or less, and 30 ppm by mass or less, relative to the sum of the components (A) to (C). is more preferable.
  • the crosslinkable silicone composition may contain components other than the above components within the range that does not impair the technical effects of the present invention.
  • aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, cyclohexane and n-heptane
  • aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and mesitylene
  • ethers such as tetrahydrofuran and dipropyl ether
  • ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone.
  • Organic solvents such as phenolic, quinone, amine, phosphorus, phosphite, sulfur, or thioether antioxidants; triazole or benzophenone light stabilizers; phosphate esters, Flame retardants such as halogen-based, phosphorus-based, or antimony-based; one or more antistatic agents consisting of cationic surfactants, anionic surfactants, or nonionic surfactants; dyes; pigments, etc. be able to.
  • Organic solvents such as phenolic, quinone, amine, phosphorus, phosphite, sulfur, or thioether antioxidants; triazole or benzophenone light stabilizers; phosphate esters, Flame retardants such as halogen-based, phosphorus-based, or antimony-based; one or more antistatic agents consisting of cationic surfactants, anionic surfactants, or nonionic surfactants; dyes; pigments, etc. be able to.
  • the silicone elastomer particles of the present invention optionally have a structure in which (a) part or all of the surface is coated with one or more selected from organopolysiloxane resin, silica, and other silicone elastomer particles; (c) a structure containing an oil agent that is liquid at 40°C; and (d) a structure crosslinked by silalkylene groups having 2 to 20 carbon atoms, and any structure that provides these structures. Combinations of ingredients may also be used. Furthermore, in consideration of biodegradability, it may contain a biodegradable oil such as olive oil.
  • the hardness of silicone elastomer particles cannot be directly measured, the hardness can be indirectly measured by curing the crosslinkable silicone composition used to form the silicone elastomer particles.
  • the crosslinkable silicone composition can be cured into a sheet without being emulsified in water, and the hardness of the silicone elastomer sheet can be measured using a JIS A hardness tester specified in JIS K6301. is.
  • the hardness of the silicone elastomer according to the present invention varies depending on the type of crosslinkable silicone composition, the amount of components (a)/(b) used, and the crosslink density, but should be in the range of 10 to 80. is preferred. Other preferred hardnesses are as described above.
  • the crosslinkable silicone emulsified particles obtained by emulsifying the crosslinkable silicone composition used for forming the above silicone elastomer particles in water are cured in the presence of (C) a curing agent. and obtaining spherical silicone elastomer particles.
  • the silicone elastomer particles according to the present invention can be prepared using a production method including the following steps (I) and (II), and is preferred.
  • the crosslinkable silicone composition used to form the silicone elastomer particles can be uniformly mixed using a mechanical force such as a mixer.
  • a mechanical force such as a mixer.
  • silicone elastomer particles can be obtained by emulsifying and curing the crosslinkable silicone composition in an aqueous surfactant solution.
  • the particle size can be easily adjusted by adjusting the emulsion particle size.
  • surfactants include nonionic, anionic, cationic, betaine, and water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol.
  • the particle size of the resulting silicone elastomer particles varies depending on the type and content of the surfactant.
  • the amount of the surfactant added is preferably in the range of 0.5 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the crosslinkable silicone composition.
  • an emulsifier to uniformly disperse the crosslinkable silicone composition in water in the form of crosslinkable silicone emulsified particles.
  • the emulsifier include a homomixer, a paddle mixer, a Henschel mixer, a homodisper, a colloid mill, a propeller stirrer, a homogenizer, an in-line continuous emulsifier, an ultrasonic emulsifier, and a vacuum kneader.
  • the aqueous dispersion of the crosslinkable silicone emulsified particles prepared by the above method is heated or allowed to stand at room temperature to cure the crosslinkable silicone emulsified particles in the aqueous dispersion, yielding silicone elastomer particles.
  • the heating temperature is preferably 100° C. or less, particularly preferably 10 to 95° C., from the viewpoint of hydrosilylation reactivity or radical polymerization reactivity.
  • Methods for heating the aqueous dispersion containing crosslinkable silicone emulsified particles include, for example, a method of directly heating the aqueous dispersion and a method of adding the aqueous dispersion to hot water.
  • the cross-linking reaction cures the liquid cross-linkable silicone emulsified particles in water to form an aqueous dispersion of silicone elastomer particles.
  • the obtained silicone elastomer particles of the present invention can be used as they are as an aqueous dispersion (aqueous suspension).
  • aqueous suspension aqueous suspension
  • it may be used in the form of this water-based suspension as a raw material for cosmetics, etc., and is preferred.
  • the silicone elastomer particles of the present invention can be easily and uniformly dispersed by blending as an aqueous dispersion containing the silicone elastomer particles of the present invention. performance and usability of
  • the silicone elastomer particles of the present invention can be isolated by removing water from the aqueous dispersion of silicone elastomer particles.
  • methods for removing water from the aqueous dispersion include drying using a vacuum dryer, a hot air circulation oven, and a spray dryer.
  • the heating/drying temperature of the spray dryer should be appropriately set based on the heat resistance of the silicone elastomer particles, the cross-linking temperature, and the like.
  • the silicone elastomer particles obtained in this manner can be recovered by a cyclone, bag filter or the like.
  • the dispersion may be concentrated by a method such as heat dehydration, filtration separation, centrifugation, or decantation, or if necessary, the dispersion may be washed with water.
  • the silicone elastomer particles of the present invention may be surface-treated as necessary, which may further improve the anti-agglomeration effect of the silicone elastomer particles of the present invention. Further, the surface may be treated with other known hydrophilic treatment agents or hydrophobic treatment agents.
  • the obtained silicone elastomer particles may be further coated with inorganic fine particles such as silica, silicone resins, etc. on part or all of their surfaces, as described above.
  • the obtained silicone elastomer particles may be crushed or pulverized using a mechanical force as necessary, and may be classified using a known technique.
  • the silicone elastomer particles of the present invention are useful as a raw material for cosmetics. Remarkably excellent handling workability, storage stability, and blending stability in systems.
  • the silicone elastomer particles of the present invention are superior to conventional silicone particles in terms of feel and touch upon use, have a high degree of freedom in formulation design, and when blended in cosmetics, absorb oily raw materials over time and increase. When applied to the skin or hair, it suppresses the oiliness and stickiness of cosmetics, imparts a smooth spread, a soft feel, and a moist feeling, and blends well with the skin.
  • the silicone elastomer particles of the present invention when used in combination with an ultraviolet protection ingredient, the silicone elastomer particles of the present invention have the UV protection effect without impairing the texture and usability of the cosmetic compared to other powders and existing silicone elastomer particles. can be improved.
  • the silicone elastomer particles of the present invention have performance equal to or greater than that of conventionally known silicone elastomer particles, and are active against biodegradation reactions, and in a biodegradable environment, the silicon atoms in the silicone elastomer particles The crosslinked structure formed between them is at least partially cleaved, and the primary particles of the silicone elastomer particles have the property of being crushed with the generation of polyorganosiloxane with a non-crosslinked structure. is a small material. Furthermore, it can be used in place of conventionally known silicone elastomer particles, and is extremely versatile.
  • the cosmetic composition containing the silicone elastomer particles of the present invention is not particularly limited in its type, but it can be used as cleansing cosmetics such as soaps, body shampoos, and facial cleansing creams; Basic cosmetics; Base makeup cosmetics such as face powder and foundation; Eyebrow cosmetics such as lipstick, blush, eye shadow, eyeliner and mascara; Makeup cosmetics such as manicure; Hair cosmetics such as hair tonics and hair dyes; aromatic cosmetics such as perfumes and eau de colognes; toothpaste; of special cosmetics are exemplified.
  • Examples of dosage forms of these cosmetic compositions include aqueous liquids, oily liquids, milky lotions, creams, foams, semisolids, solids, and powders.
  • these cosmetic compositions can also be used by spraying.
  • the content of the silicone elastomer particles is preferably in the range of 0.5 to 99.0% by mass, particularly 1.0 to 95% by mass. % is preferred. This is because if the content of the silicone elastomer particles exceeds the upper limit of the above range, the effect of the cosmetic is lost. This is because it becomes difficult to improve the usability of the product.
  • silicone elastomer particles of the present invention are disclosed in JP-A-07-316014, International Patent Publication WO2017/191798, JP-A-02-243612, JP-A-2011-105663, JP-A-2011-168634, JP-A-2011. -102354 and Japanese Patent Laid-Open No. 2014-122316, for cosmetic compositions containing silicone particles (silicone rubber powder, etc.) or silicone composite particles (in particular, formulation examples), these silicone-based particles can be used by replacing a part or all of, and the feeling of use and production efficiency of the cosmetic compositions proposed in these patent documents may be further improved.
  • examples of cosmetic compositions containing silicone particles (silicone rubber powder, etc.) or silicone composite particles that can be blended with the silicone elastomer particles of the present invention are not limited to the above.
  • a formulation may be designed in which part or all of the silicone particle component of is replaced with the silicone elastomer particles of the present invention by the general technique of those skilled in the art.
  • silicone elastomer particles of the present invention can be applied by replacing some or all of these silicone-based particles with respect to the uses and formulations of the cosmetic compositions disclosed in the above patent documents and the like, and Their use is included within the scope of the present invention.
  • the silicone elastomer particles of the present invention are prepared by selecting the same method and quantitative range as those disclosed in International Patent Publication WO2017/191798, and using a cosmetic medium (aqueous medium or oily medium), an oily medium (oil agent , including volatile oils), water, colorants, pigments, UV protection ingredients, alcohols, water-soluble polymers, film-forming agents, oils, oil-soluble gelling agents, organic modified clay minerals, surfactants, resins, Salts, moisturizers, preservatives, antibacterial agents, antioxidants, pH adjusters, chelating agents, cooling agents, anti-inflammatory agents, skin-beautifying ingredients (whitening agents, cell activators, rough skin improvers, blood circulation promoters, skin astringent and antiseborrheic agents), vitamins, amino acids, nucleic acids, hormones, clathrate compounds, etc., physiologically active substances, active pharmaceutical ingredients, fragrances and other optional ingredients may be used in combination, and is preferred.
  • a cosmetic medium aqueous medium or oily medium
  • the silicone elastomer particles of the present invention are equivalent or superior to conventionally known silicone particles, silsesquioxane-coated silicone composite particles, and oil-containing silicone particles. Because of its excellent properties, dispersibility and high oil absorption properties, (1) Cosmetic compositions and formulations containing an oily medium such as an oil agent (oily cosmetic raw materials) (2) Cosmetic compositions and formulations containing a lipophilic UV protection component (e.g., octyl paramethoxycinnamate, etc.) (3) ) It is possible to realize a particularly suitable appearance, feeling of use, etc. in cosmetic compositions and formulations containing inorganic powders such as colorants or pigments. These specific formulations will be described in further detail in the Examples and thereafter.
  • an oily medium such as an oil agent (oily cosmetic raw materials)
  • Cosmetic compositions and formulations containing a lipophilic UV protection component e.g., octyl paramethoxycinnamate, etc.
  • silicone elastomer particles of the present invention can be easily designed into water-based dispersions, water-based cosmetic compositions and formulations are also excellent in formulation design flexibility and blending stability, and have a favorable feeling of use. can be realized. These specific formulations will be described in further detail in the Examples and thereafter.
  • the cosmetic of the present invention can be easily produced by simply homogeneously mixing the above-described cosmetic raw material of the present invention with other cosmetic raw materials.
  • various mixing devices and kneading devices that are commonly used in the production of cosmetics can be used. Examples of such devices include homomixers, paddle mixers, Henschel mixers, homodispers, colloid mixers, propeller stirrers, homogenizers, in-line continuous emulsifiers, ultrasonic emulsifiers, and vacuum kneaders.
  • the silicone elastomer particles of the present invention have the properties described above, they are extremely useful as an additive for organic resins. Specifically, the silicone elastomer particles of the present invention are excellent in uniform dispersibility in organic resins and, if desired, in stress relaxation properties and the like. remarkably superior. In addition, members, coatings, or coatings made by curing organic resins containing the silicone elastomer particles have improved flexibility (including the softness of the coating layer), durability, and adhesion and conformability to substrates. Because of its excellent flexibility and thermal shock resistance, it is extremely useful as a highly functional organic resin, paint or coating agent for use in electronic materials.
  • Suitable examples of the organic resin containing the silicone elastomer particles of the present invention include curable organic resin compositions and thermoplastic resins.
  • curable resins are suitable for electronic materials such as semiconductor substrates. More specifically, curable organic resin compositions include phenol resins, formaldehyde resins, xylene resins, xylene-formaldehyde resins, ketone-formaldehyde resins, furan resins, urea resins, imide resins, melamine resins, alkyd resins, unsaturated Polyester resins, aniline resins, sulfone-amide resins, silicone resins, epoxy resins, copolymer resins of these resins are exemplified, and two or more of these curable resins can be combined.
  • the curable resin is preferably at least one selected from the group consisting of epoxy resins, phenol resins, imide resins, and silicone resins. Any compound containing a glycidyl group or an alicyclic epoxy group can be used as the epoxy resin.
  • epoxy resin dicyclopentadiene type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, anthracene type epoxy resin, naphtholaralkyl type epoxy resin, polyvinylphenol type epoxy resin, diphenylmethane type epoxy resin, diphenylsulfone type epoxy resin, triphenolalkane type epoxy resin Resins, cresol-naphthol cocondensation type epoxy resins, bisphenylethylene type epoxy resins, fluorene type epoxy resins, stilbene type epoxy resins, spirocumaron type epoxy resins, norbornene type epoxy resins, terpene type epoxy resins, phenolcyclohexane type epoxy resins, halogens
  • modified epoxy resins imide group-containing epoxy resins, maleimide group-containing epoxy resins, allyl group-modified epoxy resins, and silicone-modified epoxy resins.
  • phenol resin polyvinylphenol type, phenol novolak type, naphthol type, terpene type, phenoldicyclopentadiene type, phenol aralkyl type, naphthol aralkyl type, triphenol alkane type, dicyclopentadiene type, cresol/naphthol Condensed type and xylene/naphthol co-condensed type are exemplified.
  • silicone resins include epoxy-modified silicone resins obtained by reacting epoxy resins with silanol groups or silicon-bonded alkoxy groups in silicone resins.
  • Examples of the curing mechanism of such a curable resin include a thermosetting type, a high-energy ray-curing type such as ultraviolet rays or radiation, a moisture-curing type, a condensation reaction-curing type, and an addition reaction-curing type.
  • the properties of such a curable resin at 25° C. are not limited, and may be liquid or solid that softens when heated.
  • the organic resin containing the silicone elastomer particles of the present invention may contain other optional components such as curing agents, curing accelerators, fillers, photosensitizers, higher fatty acid metal salts, ester waxes, and plasticizers. can be done.
  • the curing agent include organic acids such as carboxylic acids and sulfonic acids and their anhydrides; organic hydroxy compounds; organosilicon compounds having a silanol group, an alkoxy group, or a halogeno group; primary or secondary amino compounds; Two or more of these may be combined.
  • the curing accelerator includes tertiary amine compounds, organic metal compounds such as aluminum and zirconium; organic phosphorus compounds such as phosphine; other heterocyclic amine compounds, boron complex compounds, organic ammonium salts, organic sulfonium salts, Examples include organic peroxides and hydrosilylation catalysts.
  • examples of fillers include glass fiber, asbestos, alumina fiber, ceramic fiber containing alumina and silica, boron fiber, zirconia fiber, silicon carbide fiber, metal fiber, polyester fiber, aramid fiber, nylon fiber, and phenol fiber.
  • fibrous fillers such as natural animal and plant fibers; fused silica, precipitated silica, fumed silica, calcined silica, zinc oxide, calcined clay, carbon black, glass beads, alumina, talc, calcium carbonate, clay, aluminum hydroxide, Granular fillers such as barium sulfate, titanium dioxide, aluminum nitride, silicon carbide, magnesium oxide, beryllium oxide, kaolin, mica, and zirconia are exemplified, and two or more of these may be combined.
  • an epoxy resin it is particularly preferred to contain an amine curing agent.
  • the silicone elastomer particles of the present invention may be blended as additives in thermoplastic resins other than those described above, and may be used as modifiers of physical properties such as surface lubricants and stress relaxation agents, or optical properties such as light scattering agents. It can be used as a modifier.
  • the type of thermoplastic resin is not particularly limited, and may be polycarbonate resin, polyester resin, polyether resin, polylactic acid resin, polyethylene, polypropylene, polyolefin resin such as ethylene-propylene copolymer, polystyrene.
  • the silicone resin-coated silicone elastomer particles of the present invention can be uniformly dispersed in these thermoplastic resins (including masterbatch) by using a mixing device such as a twin-screw/single-screw extruder or a kneader mixer, and a film can be obtained. It may be used after being molded into a desired shape such as a shape.
  • the amount of the silicone elastomer particles of the present invention to be added can be appropriately selected according to the physical properties required for the organic resin. It may be in the range of 0.5 to 10 parts by mass. If the amount of the particles added is less than the above lower limit, performance such as stress relaxation properties for resins and the like may be insufficient, and the flexibility and thermal shock resistance of the obtained organic resin cured product may be reduced. This is because the subsequent thermal shock resistance tends to decrease. On the other hand, if the above upper limit is exceeded, the viscosity of the organic resin or paint/coating agent after blending may increase and handling workability may decrease, and the mechanical properties of the resulting cured organic resin tend to decrease. It is from.
  • silicone elastomer particles of the present invention when blended with an organic resin, they exhibit excellent stress relaxation effects.
  • a copper foil with a filler particle-containing resin layer for a printed wiring board having a resin layer containing the silicone elastomer particles of the present invention may be formed and used for copper clad laminates (CCL).
  • Paints and coating agents containing the silicone elastomer particles of the present invention are exemplified by room temperature curing type, room temperature drying type and heat curing type.
  • the amount of the silicone elastomer particles of the present invention to be added can be appropriately selected according to the physical properties required for the paint/coating agent. It is preferably in the range of 0.1 to 150 parts by mass, more preferably in the range of 0.1 to 100 parts by mass, particularly 0.1 to 50 parts by mass, based on 100 parts by mass of the solid content. Within the range of parts by mass, preferably within the range of 0.1 to 20 parts by mass. If the amount of the particles added is less than the above lower limit, performance such as matte properties, adhesion, and stress relaxation properties for the coating film may be insufficient. ⁇ The coating agent may thicken and the handling workability may decrease.
  • Paints and coating agents containing the silicone elastomer particles of the present invention include alcohols such as methanol and ethanol; ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; esters such as ethyl acetate, butyl acetate and cellosolve acetate; amide; olefins such as hexane, heptane, octane; organic solvents such as aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; known inorganic fillers such as reinforcing silica, organic fillers, curing accelerators, silane coupling agents, It may contain a pigment such as carbon black, a dye, an antioxidant, a thickener composed of a polymer compound, a flame retardant, and a weather resistance imparting agent.
  • a pigment such as carbon black, a dye, an antioxidant, a thickener composed of a polymer compound, a flame retardant, and a weather
  • the silicone elastomer particles of the present invention have a crosslinked structure formed between silicon atoms within the silicone elastomer particles in a biodegradable environment. is at least partially cleaved, and the primary particles of the silicone elastomer particles are expected to be biodegradable, with the generation of non-crosslinked polyorganosiloxane. For this reason, it can be used as an "eco-friendly" cosmetic raw material and industrial raw material with low environmental impact and low environmental risk in response to regulations such as microplastics. It can be expected that it will be able to appeal that it is an "eco-friendly" material with biodegradability.
  • Reactive group-containing polycaprolactone compound according to the present invention (specifically, a compound selected from the above-mentioned (meth)acrylic-modified polycaprolactone compound and alkenyl-modified polycaprolactone compound), silicone elastomer particles using the same as a raw material, and production thereof
  • a compound selected from the above-mentioned (meth)acrylic-modified polycaprolactone compound and alkenyl-modified polycaprolactone compound silicone elastomer particles using the same as a raw material, and production thereof
  • Viscosities in the examples are values at 25°C.
  • the properties of each silicone particle were measured as follows. Unless otherwise specified in the examples and the like, silicone particles are a general term for particles made of cured silicone (cured silicone particles), and do not include emulsions.
  • Examples 1 to 6 (meth)acrylic-modified polycaprolactone compound No. 1 to 3 and alkenyl-modified polycaprolactone compound Nos. Synthesis of 4 to 6]
  • Synthesis examples of (meth)acrylic-modified polycaprolactone compounds according to examples of the present invention are shown below by reacting a polycaprolactone compound having a polyol terminal structure with a specific (meth)acryloyl chloride compound. These components are the components used as raw materials for the silicone elastomer in Example 5 and subsequent examples, which will be described later.
  • Example 1 (Meth)acrylic-modified polycaprolactone compound No. 1]
  • Example 2 (Meth)acrylic-modified polycaprolactone compound No. 2] 17.92 parts by weight of chloroform, 10.27 parts by weight of triethylamine, 0.05 parts by weight of MEHQ, 9.02 parts by weight of acryloyl chloride, water
  • Example 4 alkenyl-modified polycaprolactone compound No. 4
  • a four-necked separable flask was charged with 27.36 parts by weight of trade name Placcel 305 (manufactured by Daicel Corporation, triol type polycaprolactone, molecular weight: 550), 27.36 parts by weight of chloroform, and 14.41 parts by weight of potassium carbonate.
  • 30.86 parts by weight of undecenoyl chloride was added dropwise while stirring at 200 rpm and N2 gassing. It was carried out while cooling in a water bath so that the heat generation did not exceed 30°C. After the dropwise addition was completed, the mixture was stirred for 24 hours, and the by-product was filtered.
  • Example 5 alkenyl-modified polycaprolactone compound No. 5
  • Placcel 210 manufactured by Daicel Corporation, diol type polycaprolactone, molecular weight: 1000
  • 42.35 parts by weight of vinylsilazane 0.02 parts by weight of trifluoromethanesulfonic acid was added dropwise while heating to 50° C., stirring, and N2 gassing. The reaction was carried out at 50°C for 4 hours.
  • 3.00 parts by weight of Kyoward 500 (manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.: synthetic hydrotalcite) was added and stirred for 1 hour.
  • Example 6 alkenyl-modified polycaprolactone compound No. 6
  • 35.12 parts by weight of Pluronic L-31 manufactured by Adeka Co., Ltd., diol type polyoxyethylene-polyoxypropylene copolymer, molecular weight: about 1100
  • 49.70 parts by weight of chloroform were placed in a four-necked separable flask. , and 0.22 parts by weight of triazabicyclodecene were charged. 14.58 parts by weight of ⁇ -caprolactone was added dropwise with N2 bubbling. Stir at room temperature for 4 hours. After the reaction, 0.38 parts by weight of benzoic acid was added.
  • Examples 7 to 12 show production examples of silicone elastomer particles obtained using the above (meth)acrylic-modified polycaprolactone compound as a raw material.
  • Comparative Example 1 is a non-silicone polymer particle obtained using only a (meth)acrylic-modified polycaprolactone compound as a raw material.
  • Example 7 Silicone elastomer particle No. 1 (hydrosilylation reactive type)] (a2-1) component organohydrogenpolysiloxane and (b4) alkenyl-modified polycaprolactone compound No. 4 were uniformly mixed at room temperature at a mass ratio of 37:63. Next, this composition was dispersed in an aqueous solution of 0.5 parts by mass of polyoxyethylene alkyl (C12-14) ether and 30 parts by mass of pure water at 25° C., and was uniformly emulsified by a colloid mill. An emulsion was prepared by diluting with 526 parts by mass of water.
  • an isopropyl alcohol solution of chloroplatinic acid (in this composition, the amount of platinum metal is 10 ppm by mass) is added to the emulsion as an aqueous dispersion with polyoxyethylene alkyl (C12-14) ether and pure water. After stirring, this emulsion was allowed to stand at 50° C. for 4 hours to prepare a uniform aqueous suspension of elastomer particles. Next, this water-based suspension was filtered, and the residue was dried in an oven at 50° C. for 5 hours. got 1. The average primary and secondary particle sizes of the obtained silicone elastomer particles were 4.03 ⁇ m and 15.3 ⁇ m, respectively. An electron micrograph thereof is shown in FIG.
  • Example 8 Silicone elastomer particle no. 2 (radical polymerization type)] (a1-1) component methacrylic-modified silicone polymer and (b1) (meth)acrylic-modified polycaprolactone compound No. 1 were uniformly mixed at room temperature at a mass ratio of 30:70, and olive oil (manufactured by Summit Oil Co., Ltd.) was added in an amount of 20% of the total composition and mixed. Next, this composition was dispersed in an aqueous solution containing 0.27 parts by mass of Gohsenol EG-05C and 0.53 parts by mass of Gohsenol EG-18P in an aqueous solution of 46 parts by mass of pure water at 25°C.
  • Example 9 Silicone elastomer particle No. 3 (radical polymerization type)] (a1-1) component methacrylic-modified silicone polymer and (b2) (meth)acrylic-modified polycaprolactone compound No. 2 at a mass ratio of 30:70 at room temperature. Silicone elastomer particles No. 1 were prepared in the same manner as in Example 8 except for the above. got 3. The average primary and secondary particle sizes of the obtained silicone elastomer particles were 3.43 ⁇ m and 31.1 ⁇ m. An electron micrograph thereof is shown in FIG.
  • Example 10 Silicone elastomer particle No. 4 (radical polymerization type)] (a2-1) component methacrylic-modified silicone polymer and (b3) (meth)acrylic-modified polycaprolactone compound No. 3 were uniformly mixed at room temperature at a mass ratio of 30:70. Otherwise, the procedure of Example 8 was repeated to obtain silicone elastomer particles. The average primary and secondary particle sizes of the obtained silicone elastomer particles were 4.42 ⁇ m and 336 ⁇ m.
  • Example 11 Silicone elastomer particle No. 5 (hydrosilylation reactive type)] Organohydrogenpolysiloxane as component (a1-1) and (b5) alkenyl-modified polycaprolactone compound no. 5 were uniformly mixed at room temperature in a mass ratio of 18.7:81.3. Silicone elastomer particles No. 2 were obtained in the same manner as in Example 7 except for the above. Got 5. The average primary and secondary particle sizes of the obtained silicone elastomer particles were 3.73 ⁇ m and 18.5 ⁇ m.
  • Example 12 Silicone elastomer particle No. 6 (hydrosilylation reactive type)] Organohydrogenpolysiloxane as component (a1-1) and (b6) alkenyl-modified polycaprolactone compound No. 6 were uniformly mixed at room temperature at a mass ratio of 15:85. Silicone elastomer particles No. 2 were obtained in the same manner as in Example 7 except for the above. got 6. The average primary and secondary particle sizes of the obtained silicone elastomer particles were 0.95 ⁇ m and 30.2 ⁇ m.
  • Examples 9 and 10 Comparative Example 2
  • the feeling of use of loose powders containing silicone elastomer particles having the compositions shown in Table 3 below was comparatively evaluated by panelists. (tactile evaluation)
  • the smoothness of the samples applied to the inside of the forearms of 18 panelists was evaluated according to the criteria shown in Table 2 below.
  • the loose powder using the silicone elastomer particles of the present invention (Example 1, hydrosilylation-reactive type) has good slip properties, unlike the loose powder using other particles (Comparative Example 1). Then it was evaluated.
  • the water-in-oil type sunscreen agent using silicone elastomer particle No. 1 (Example 5) of the present invention uses Comparative Example 5 that does not contain elastomer particles and other particles (Comparative Example 4). Unlike conventional sunscreens, it spreads well, has a smooth and moist feeling, and was evaluated as being less squeaky. Furthermore, it was evaluated that it gave a better touch than the existing product (Comparative Example 5). In addition, Example 11 containing the silicone elastomer particles of the present invention was able to significantly improve the SPF value and PA value compared to sunscreens containing other particles without impairing the feeling of use. .
  • Type XIII lipase derived from bacteria of the genus Pseudomonas was mixed with 0.1 M phosphate buffered saline (pH 7.4) to prepare an enzyme solution of 8 U/mL. 1 mL of the resulting enzyme solution was added to each tube to prepare test specimens. The specimen was placed in an oven at 37°C and tested for up to 96 hours while exchanging the enzyme every 24 hours. After a given time, each sample was removed, rinsed with water, dried overnight, and then dried in a vacuum oven. The weight of the sample after absolute drying was measured, and the weight reduction rate was defined as the decomposition rate. The enzymatic degradation test (test time-degradation rate %) is shown in FIG.
  • Silicone elastomer particles Nos. 1 and 6 of Examples 7 and 12 have a crosslinked structure of polycaprolactone having alkenyl groups and organohydrogenpolysiloxane having hydrogen atoms bonded to silicon atoms in the presence of a hydrosilylation catalyst.
  • Silicone elastomer particle No. 2 of Example 8 has a structure crosslinked by (meth)acryl-modified siloxane and polycaprolactone having (meth)acryl-modified groups in the presence of a radical polymerization catalyst.
  • silicone elastomer particles according to these examples decreased in weight over time in the presence of the enzyme, and are therefore presumed to have degradability.
  • the silicone elastomer particles according to Examples 8 and 12 both exhibit a high decomposition rate exceeding 9% after 96 hours, and the silicone elastomer particles according to the Examples of the present application are biodegradable. It is highly expected.
  • the elastomer particles obtained by hydrosilylating alkenyl-modified siloxane and organohydrogenpolysiloxane do not have enzymatically decomposable groups like polyester, and no weight loss was observed even in the presence of enzymes. Presumably not biodegradable.
  • the decomposition rates of the silicone elastomer particles according to the examples and the existing silicone elastomer products after 96 hours show a clear and significant difference, and the silicone elastomer particles according to the present invention have performance equal to or higher than that of existing products. It is strongly suggested that in addition to the advantages in terms of touch and touch, high biodegradability, which has been difficult to achieve with existing silicone elastomer products, has been achieved.

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Abstract

[課題]化粧料組成物等に配合した場合に、従来のシリコーンエラストマー粒子と同等以上の感触や使用感を実現可能であり、かつ、生分解性に対して活性な架橋構造を備えるシリコーンエラストマー粒子、その合成反応用の原料として有用な、特定の構造を備える反応性基含有ポリカプロラクトン化合物およびそれらの製造方法を提供する。 [解決手段]下記構造式(1):{式中、nは1~5の範囲の数であり、Raは特定の(メタ)アクリル末端基またはアルケニル末端基である}を有する変性ポリカプロラクトン構造を2以上有する反応性基含有ポリカプロラクトン化合物(具体的には、前記の(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物およびアルケニル変性ポリカプロラクトン化合物から選ばれる化合物)およびそのシリコーンエラストマー粒子の原料としての使用。

Description

反応性基含有ポリカプロラクトン化合物、それを用いる新規シリコーンエラストマー粒子および化粧料組成物その他の用途
 本発明は、ラジカル重合およびヒドロシリル化反応から選ばれる合成反応用原料として有用な反応性基含有ポリカプロラクトン化合物、およびそれらの製造方法を提供する。さらに、本発明は、当該反応性基ポリカプロラクトン化合物に由来するケイ素原子間架橋構造を備え、化粧品に優れた感触および使用感を付与可能な新規シリコーンエラストマー粒子に関する。また、当該新規シリコーンエラストマー粒子は、生分解性に対して活性な架橋構造を備えるため、自然界において、微生物等による分解反応によって、その一次粒子が非架橋構造シロキサン分子の発生を伴って解砕する性質が期待され、生分解性のシリコーンエラストマー粒子としての挙動が期待される。さらに、本発明は、当該シリコーンエラストマー粒子を含む化粧料原料、化粧料組成物、有機樹脂添加剤その他の用途および当該シリコーンエラストマー粒子の製造方法に関するものである。
 シリコーンエラストマー粒子は、付加反応硬化性シリコーン組成物や縮合反応硬化性シリコーン組成物を硬化したものであり、その粒子径や吸油性は製造方法によって異なるが、化粧料原料や熱可塑性樹脂の応力緩和剤などとして広く用いられている。例えば、本件出願人は、分散性が優れ、親油性が高く、保存安定性に優れたシリコーン粒子として、特許文献1に記載の単位質量あたりのケイ素原子結合水素原子の含有量が少なく、ヘキセニル基等の炭素原子数4~20のアルケニル基を含むシリコーン粒子形成用架橋性組成物を硬化させてなる、炭素数4~20のアルキレン基を含むシリコーン粒子を提案している。
他方、本件出願人は、従来のシリコーンエラストマー粒子における本質的な課題に着目した。すなわち、従来のシリコーンエラストマー粒子はヒドロシリル化反応等によるオルガノポリシロキサン原料の架橋反応を経て形成されるものであるが、当該架橋構造は化学的に安定であり、仮に、これらのシリコーンエラストマー粒子が自然界に放出された場合、いわゆるマイクロプラスチック同様に、少なくとも短期間では分解されないまま自然界に残存し続ける可能性が否定できないものである。従って、地球環境に対するリスク低減のため、既存のシリコーンエラストマー粒子の置き換えまたは代替をスムーズに行えるだけの性能を備え、かつ、高度な生分解性が期待できるシリコーンエラストマー粒子に対する潜在的な欲求が市場に存在すると思われる。
かかる潜在的な市場の要求を鑑み、本件出願人らは、特許文献2に記載の酢酸ビニルのラジカル重合によって形成された部分構造を有する二価の有機基により架橋された構造を有する、シリコーンエラストマー粒子を提案している。当該シリコーンエラストマー粒子は、高度な生分解性が期待でき、かつ、従来のシリコーンエラストマー粒子と比べて、経時的な凝集性が抑制されており、より小さな平均二次粒子径を与えるため、分散性に優れ、化粧料原料等としての取扱作業性、保存安定性および系への配合安定性に優れるという特性を実現することに成功した。
しかしながら、化粧料原料として使用する上で、既存のシリコーンエラストマー粒子と同等か、さらに優れた感触を付与でき、かつ、高度な生分解性が期待できるシリコーンエラストマー粒子が依然として求められている。
他方、ポリカプロラクトン化合物は、ε-カプロラクトンを開環付加重合させることで合成され、成膜材料の他、生分解性原料としての性質が期待されている。また、特許文献3には、ポリカプロラクトン構造およびポリシロキサン構造を含む(AB)n型のブロックコポリマーが開示されている。しかしながら、当該ポリカプロラクトン構造を有するシリコーンエラストマー粒子は記載も示唆もされておらず、-C(=O)-CH=CHまたは-C(=O)-CH=CH(CH3)で表される末端基を持った(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物は開示されていない。
他方、非特許文献1~3には、ポリオール末端構造を有するポリカプロラクトン化合物と塩化ブチロイル等を反応させることが開示されているが、分子内に複数かつ比較的低重合度のポリカプロラクトン構造を有し、かつ、そのすべての末端構造が(メタ)アクリル末端基であって、ポリシロキサン構造間の架橋反応または(メタ)アクリル基含有オルガノポリシロキサンとのラジカル重合反応によりシリコーンエラストマー粒子を形成可能な、特定構造の(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物は開示されていない。
国際特許公開 WO2017/191798 国際特許出願 PCT/JP2021/46142 特開2002-146026号(特許第3512399号)公報
正電荷を有するポリカプロラクトン膜材料の調製とバイオマテリアル応用(岩松晃平ら著、平成 29 年度 日本大学理工学部 学術講演会予稿集、1125~1126頁) Temperature-responsive cross-linked poly((-caprolactone) membrane that functions near body temperature(Koichiro Utoら著、Journal of Controlled Release 110 (2006) 408 - 413) A novel degradable polycaprolactone networks for tissue(HaeYong Kweonら著、Biomaterials 24 (2003) 801-808)
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、化粧料組成物等に配合した場合に、従来のシリコーンエラストマー粒子と同等以上の感触や使用感を実現可能であり、かつ、生分解性に対して活性な架橋構造を備えるシリコーンエラストマー粒子、その合成反応用の原料として有用な、特定の構造を備える反応性基含有ポリカプロラクトン化合物およびそれらの製造方法を提供するものである。
さらに、本発明は、当該シリコーンエラストマー粒子を用いることで、使用感等に優れた化粧料原料、有機樹脂添加剤その他の用途を提供することを目的とする。また、本発明は、当該シリコーンエラストマー粒子を含み、使用感等に優れる化粧料組成物を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、従来のシリコーンエラストマー粒子と同等以上の性能に加えて、生分解性が期待できるため、地球環境に与える潜在的なリスクを低減し、工業的に持続可能かつ安定した利用が可能であり、かつ、地球環境への影響を重視する需要者および一般消費者に対して生分解性を備えたエコフレンドリーな素材であることをアピール可能なシリコーンエラストマー粒子、その合成原料、およびそれらの使用を提供することを目的とする。
上記課題を解決すべく、鋭意検討の結果、本発明者らは、分子内に、下記構造式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(1)
{式中、nは1~5の範囲の数であり、Raは―C(=O)-R-CR=CH(Rはカルボニル基または1つのカルボニル基を含む二価の連結基であり、Rは水素原子またはメチル基である)で表される(メタ)アクリル末端基であるおよびアルケニル末端基}を有する変性ポリカプロラクトン構造を2以上有する反応性基含有ポリカプロラクトン化合物およびそのシリコーンエラストマー粒子の原料としての使用により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。なお、上記の反応性基とは、ラジカル重合性またはヒドロシリル化反応性を有する、(メタ)アクリル変性基およびアルケニル変性基から選ばれる1種類以上の反応性官能基を意味するものであり、換言すれば、本発明にかかる反応性基含有ポリカプロラクトン化合物には、(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物およびアルケニル変性ポリカプロラクトン化合物の双方が含まれる。
同様に、本発明者らは、シリコーンエラストマー粒子内の少なくとも二つのケイ素原子が、前記の反応性基含有ポリカプロラクトン化合のラジカル重合反応およびヒドロシリル化反応、より具体的には、(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物のラジカル重合反応およびアルケニル変性ポリカプロラクトン化合物のケイ素原子結合水素原子へのヒドロシリル化反応から選ばれる1種類以上の反応により架橋された構造を有する、シリコーンエラストマー粒子、それを含む化粧料原料、有機樹脂添加剤、化粧料または有機樹脂により、上記課題を解決可能であることを見出し、本発明に到達した。
 本発明にかかる反応性基含有ポリカプロラクトン化合物を原料として得たシリコーンエラストマー粒子は、化粧料組成物等に配合した場合に、従来のシリコーンエラストマー粒子と同等以上の感触や使用感を実現可能である。さらに、本発明にかかるシリコーンエラストマー粒子を用いることで、これを含有する化粧料原料、有機樹脂添加剤その他の用途を提供することができる。さらに、本発明にかかるシリコーンエラストマー粒子を含む化粧料組成物により、使用感等に優れた化粧料を提供することができる。
さらに、本発明に係るシリコーンエラストマー粒子は、そのシリコーンエラストマー粒子内において、ポリオルガノシロキサン鎖を構成する少なくとも二つのケイ素原子間が本発明にかかる反応性基含有ポリカプロラクトン化合物のラジカル重合またはヒドロシリル化反応によって形成された部分構造を有する二価の有機基により架橋された構造を有するものであるが、当該部分構造を有する二価の有機基が、生分解性反応に対して活性であり、生分解性環境において、シリコーンエラストマー粒子内のケイ素原子間に形成された架橋構造が少なくとも部分的に開裂し、シリコーンエラストマー粒子の一次粒子が、非架橋構造のポリオルガノシロキサンの発生を伴って解砕する性質を備えるように設計されている。このため、本発明に係るシリコーンエラストマー粒子は、生分解性を備えることが期待され、地球環境へのリスクを低減できるほか、地球環境への影響を重視する需要者および一般消費者に対して、相当の安心感をもって利用可能な、エコフレンドリーな素材であることをアピールすることができる。
本発明に係るシリコーンエラストマー粒子No.1(実施例5)をデジタルマイクロスコープ(装置名:キーエンス製 型番VH-6000)により観察した撮像である。 本発明に係るシリコーンエラストマー粒子No.3(実施例7)をデジタルマイクロスコープ(装置名:キーエンス製 型番VH-6000)により観察した撮像である。 本発明に係る実施例8,7,12のシリコーンエラストマー粒子と既存のシリコーンエラストマー製品(比較実験)の酵素分解試験結果である。
本件明細書中において、「(メタ)アクリル」という用語は、「アクリルまたはメタクリル」を意味し、「(メタ)アクリル変性」と表現した場合には、その変性基がアクリル変性基およびメタクリル変性基の一方または両方であってよいことを意味する。同様に、「(メタ)アクリロキシ」という用語は「メタアクリロキシまたはアクリロキシ」を意味し、「(メタ)アクリロキシ基含有有機基」は、メタアクリロキシ基含有有機基およびアクリロキシ基含有有機基の一方または両方であってよいことを意味する。
[反応性基含有ポリカプロラクトン化合物]
本発明にかかる反応性基含有ポリカプロラクトン化合物は、(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物およびアルケニル変性ポリカプロラクトン化合物から選ばれる1種類以上の化合物であり、本発明にかかる新規シリコーンエラストマー粒子の反応性原料として設計され、そのラジカル重合反応およびケイ素原子結合水素原子へのヒドロシリル化反応により、シリコーンエラストマー粒子内において、ポリオルガノシロキサン鎖を構成する少なくとも二つのケイ素原子間に特定の部分構造を有する二価の有機基により架橋された構造を与える成分である。
具体的には、本発明の反応性基含有ポリカプロラクトン化合物は、分子内に、下記構造式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(1)
を有する変性ポリカプロラクトン構造を2以上有することを特徴とする。このような化合物は、末端に(メタ)アクリル変性基またはアルケニル変性基を2以上有することから、ヒドロシリル化反応またはラジカル重合反応により、シリコーンエラストマー粒子内に架橋構造を形成し、得られるシリコーンエラストマー粒子を化粧料原料として使用した場合に、その使用感または感触を損なわず、かつ、二つのケイ素原子間に形成される架橋構造が生分解性を有することが期待されるものである。
ここで、式中のnは、当該構造中のカプロラクトン単位{-C(=O)―C10―O―}の繰り返し単位数であり、1~5の範囲の数であり、1~3の範囲の数であって良い。本発明にかかる反応性基含有ポリカプロラクトン化合物は、シリコーンエラストマー粒子中のケイ素原子間の架橋剤として設計されたものであり、各構造中のカプロラクトン単位数が比較的小さく、分子全体としてもカプロラクトン単位の繰り返し単位数が比較的小さいため、シリコーンエラストマー粒子のオルガノポリシロキサン主鎖に由来する感触や使用感を大きく損なわないという利点を有する。
式中のRaは―C(=O)-R-CR=CHで表される(メタ)アクリル末端基またはアルケニル末端基である。ここで、Rはカルボニル基または1つのカルボニル基を含む二価の連結基であり、好適には、カルボニル基(-C(=O)-)、カルボニル基を含む炭素原子数1~20の二価の有機基およびカルボニル基を含む二価のケイ素原子含有基から選ばれる基である。また、Rは水素原子またはメチル基であり、各々アクリル変性基、メタクリル変性基およびアルケニル変性基を与えるものである。
本発明の反応性基含有ポリカプロラクトン化合物は、少なくとも2個のケイ素原子間の架橋剤であるので、反応性の(メタ)アクリル変性基およびアルケニル変性基から選ばれる反応性基を分子内に少なくとも2個有する必要がある。従って、本発明の(メタ)反応性基含有ポリカプロラクトン化合物は、その分子内に、上記構造を2以上有することが必要であり、2~4個の範囲で有してよい。これは、工業的スケールでの反応性生産原料として、当該構造の前駆体となるポリオール性(アルコール性)の水酸基末端を有するポリカプロラクトン化合物が比較的入手しやすいためである。
本発明の反応性基含有ポリカプロラクトン化合物は、前記の各構造中のカプロラクトン単位数の繰り返し単位数が比較的小さいことに加え、分子内におけるカプロラクトン単位の繰り返し単位数の和が2~20の範囲であることが好ましく、2.5~15の範囲、3.0~12の範囲であってよい。当該反応性基含有ポリカプロラクトン化合物分子中のカプロラクトン単位の繰り返し単位数が前記上限を超えると、得られるシリコーンエラストマー粒子に、ポリカプロラクトン構造に由来する性質が強く反映され、化粧料等の感触や使用感に悪影響を及ぼす場合がある。
より具体的には、本発明の反応性基含有ポリカプロラクトン化合物は、下記構造式(1-1)~(1-5)から選ばれる1種類以上の構造式で表される化合物であってよい。なお、各々の化合物は、下記構造式(1)で表される変性ポリカプロラクトン構造を、2個、3個および4個有するものである。
構造式(1-1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(1-1)
構造式(1-2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
(1-2)
構造式(1-3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(1-3)
構造式(1-4):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
(1-4)
構造式(1-5):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(1-5)
各式中、Raは前記同様の基である。
構造式(1-1)において、m,nは、各々独立に1~5の範囲の数であり、m+nは2~20の範囲の数であり、m+nは2.5~15の範囲の数であってよく、3~10の範囲の数であって良い。
構造式(1-2)または(1-3)において、w,x,y,zは、各々独立に1~5の範囲の数であり、x+y+zは3~20の範囲の数であり、w+x+y+zは4~20の範囲の数であってよい。さらに、x+y+zは3~7の範囲の数であってよく、w+x+y+zは4~10の範囲の数であってよい。
構造式(1-4)において、m,nは、各々独立に1~5の範囲の数であり、m+nは2~20の範囲の数であり、m+nは2.5~15の範囲の数であってよく、3~10の範囲の数であって良い。
構造式(1-5)において、m,nは、各々独立に1~5の範囲の数であり、m+nは2~20の範囲の数であり、m+nは2~15の範囲の数であってよく、2~10の範囲の数であって良い。さらに、a+bは1~500の範囲の数であってよく、a+bは2~350の範囲の数であってよい。
このような反応性基含有ポリカプロラクトン化合物、より具体的には(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物およびアルケニル変性ポリカプロラクトン化合物から選ばれる化合物は、前駆体であるポリオール末端構造を有するポリカプロラクトン化合物と、塩化(メタ)アクリロイル化合物および塩化アルケノイル化合物とを、塩基性触媒の存在下に反応させることにより得ることができる、さらにはテトラメチルジビニルジシラザン(以下、「ビニルシラザン」ということがある)と酸性触媒の存在下で反応させる事により得ることができる。
具体的には、本発明にかかる反応性基含有ポリカプロラクトン化合物は、分子内に、下記構造式(1´):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(1´)
(式中、nは1~5の範囲の数である。)
を有するポリオール末端構造を有するポリカプロラクトン構造を2以上有するポリカプロラクトン化合物と、
Cl―C(=O)-R-CR=CH(RはCHとC(=O)間の化学結合または炭素原子数1~20の二価の有機基であり、Rは水素原子またはメチル基である)で表される塩化(メタ)アクリロイル化合物および塩化アルケノイル化合物とを、塩基性触媒の存在下に反応させることで得ることができる、さらにはビニルシラザンと酸触媒の存在下で反応させることにより得ることができる。ポリカプロラクトン化合物と塩化(メタ)アクリロイル化合物および塩化アルケノイル化合物およびビニルシラザンの反応比は、ポリカプロラクトン化合物のポリオール末端構造(-OH)の物質量(モル数)に対して、塩化(メタ)アクリロイル化合物および塩化アルケノイル化合物およびビニルシラザンが1等量~小過剰となるような物質量(モル数)となる量である。
当該反応に利用可能な塩基性触媒は特に制限されるものではないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機塩基等のアルカリ金属塩;トリエチルアミン、ピリジン、ジメチルアミノピリジンなどのアミン化合物または含窒素複素環化合物であってよい。利用可能な酸性触媒は特に制限されるものではないが、トリフルオロメタンスルホン酸、硫酸、塩酸などであって良い。
当該反応は、有機溶媒中で行ってよく、使用可能な有機溶媒として、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン;ホルムアミド、アセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド;塩化メチレン、クロロホルム、1,2-ジクロロエタン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン、ジクロロベンゼン、ベンゾトリフルオライド、ヘキサフルオロ-2-プロパノール等のハロゲン化炭化水素;ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジエチルスルホキシド、ベンジルフェニルスルホキシド等のスルホキシド;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル;酢酸エチル等のエステル;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;及びこれらの2種以上の混合液等が挙げられる。
当該反応においては、合成された反応性基含有ポリカプロラクトン化合物(例えば、(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物)がさらにラジカル重合反応を起こすことを抑制するため、系中に1種類以上の重合禁止剤を含んでもよい。例えば、ヒンダードフェノール系の重合禁止剤、ヒドロキノン系の重合禁止剤(代表的にはハイドロキノンモノメチルエーテル、MEHQなど)及びカテコール系の重合禁止剤から選択される1種類以上を含んでもよい。
当該反応条件は、合成量および反応装置などによって適宜選択すべきであるが、窒素等の不活性ガス流通下で前記のポリカプロラクトン化合物、塩基性触媒および任意の重合禁止剤を含む混合溶液を攪拌しながら、塩化(メタ)アクリロイル化合物および塩化アルケノイル化合物およびビニルシラザンを滴下することが好ましい。なお、反応終了後には、目的とする反応性基含有ポリカプロラクトン化合物およびビニルシラザンを分液し、不要な有機溶媒を減圧留去して精製することが特に好ましい。
[シリコーンエラストマー粒子]
以下、本発明のシリコーンエラストマー粒子、特に化粧料原料を含むその用途、およびその製造方法及びそれを含む化粧料組成物および有機樹脂(塗料・コーティング剤を含む)について、詳細に説明する。
本発明のシリコーンエラストマー粒子は、シリコーンエラストマー粒子内の少なくとも二つのケイ素原子が、
(i)反応性基含有ポリカプロラクトン化合物である前記の(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物のラジカル重合反応;および
(ii)反応性基含有ポリカプロラクトン化合物である前記のアルケニル変性ポリカプロラクトン化合物のケイ素原子結合水素原子へのヒドロシリル化反応
から選ばれる1種類以上の反応により架橋された構造を有することにより特徴付けられる。
より具体的には、本発明のシリコーンエラストマー粒子は、ラジカル重合反応およびヒドロシリル化反応から選ばれる架橋反応により得られるものであり、各々、以下のような構造的特徴を備える。
[ラジカル重合反応型のシリコーンエラストマー粒子]
分子内にケイ素原子に結合した(メタ)アクリロキシ基含有有機基等のケイ素原子結合ラジカル反応性の官能基を3つ以上有するオルガノポリシロキサンと、前記の(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物を、ラジカル重合開始剤の存在下でラジカル重合させることによって得られ、シリコーンエラストマー粒子内の少なくとも2個のケイ素―ケイ素間が、(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物の末端(メタ)アクリル変性基とケイ素原子結合ラジカル反応性官能基とのラジカル重合反応により形成された架橋構造を備えることを特徴とする。
[ヒドロシリル化反応型のシリコーンエラストマー粒子]
分子内にケイ素原子結合水素原子を3つ以上有するオルガノポリシロキサン(=オルガノハイドロジェンポリシロキサン)と、アルケニル変性ポリカプロラクトン化合物を、ヒドロシリル化反応触媒の存在下でヒドロシリル化反応させることによって得られ、シリコーンエラストマー粒子内の少なくとも2個のケイ素―ケイ素間が、アルケニル変性ポリカプロラクトン化合物のアルケニル末端の変性基とケイ素原子結合水素原子とのヒドロシリル化反応(付加反応)により形成された架橋構造を備えることを特徴とする。
本発明のシリコーンエラストマー粒子は、さらに、
-(R SiO)
(式中、Rは炭素数1~20の非置換またはハロゲン原子により置換された炭素原子数1~20のアルキル基、炭素原子数6~22のアリール基または水酸基であり、nは1~1000の範囲の数である)
で表されるポリオルガノシロキサン構造をさらに有することが好ましい。これは、後述する(A)成分に由来する線形ポリシロキサン構造であり、シリコーンエラストマー粒子に適度な硬さと柔軟性を付与する。
工業的には、Rは各々独立してメチル基またはフェニル基であることが好ましく、nは50~800の範囲の数であることが好ましく、75~750の範囲の数がより好ましい。
本発明にかかるシリコーンエラストマー粒子は、架橋反応性シリコーン乳化粒子を架橋反応により硬化させてなることが好ましいものである。特に好適には、本発明のシリコーンエラストマー粒子は、その製造プロセスにより規定され、
(A)下記の(a1)成分および(a2)成分から選ばれる少なくとも1種類の反応性オルガノポリシロキサン、
(a1)分子内にメタアクリロキシ基含有有機基およびアクリロキシ基含有有機基から選ばれる少なくとも1種類以上の(メタ)アクリロキシ基含有有機基を少なくとも3つ有するオルガノポリシロキサン、および
(a2)分子内にケイ素原子結合水素原子を少なくとも3つ有するオルガノポリシロキサン
(B)前記の反応性基含有ポリカプロラクトン化合物
(C)ラジカル重合開始剤およびヒドロシリル化反応触媒から選ばれる1種類以上の硬化剤を少なくとも含み、ラジカル重合反応およびケイ素原子結合水素原子へのヒドロシリル化反応から選ばれる1種類以上の反応により架橋可能な架橋反応性シリコーン組成物を水中に乳化してなる架橋反応性シリコーン乳化粒子を、水中で架橋反応させてなるシリコーンエラストマー粒子である。
また、このような製造プロセスを経て得られるシリコーンエラストマー粒子は、特に化粧料原料として用いた場合に、化粧料の外観や伸び広がり、感触をさらに改善できる場合があり、当該製法によって得た粒子はより好適に本発明の課題を解決可能な傾向がある。このように、本発明の技術的効果を実現するための好適な形態の一つは、製造プロセスにより規定することが可能かつ適切である。
本発明に係るシリコーンエラストマー粒子は、その平均一次粒子径において特に限定されるものではないが、化粧料に滑らかな感触と心地よい使用感を付与し、かつ、外観不良等を生じず、化粧料原料としての保存安定性および配合安定性の見地などから、レーザー回折散乱法により測定される平均粒子径が0.5~20μmの範囲であることが好ましく、0.5~15μmの範囲であることがより好ましい。なお、シリコーンエラストマー粒子の粒子径は、架橋反応性シリコーン乳化粒子、および得られたシリコーンエラストマー粒子の解砕/分級工程に応じて制御することができる。
本発明に係るシリコーンエラストマー粒子の形状としては、例えば、球状、真球状、楕円状、不定形状が挙げられ、特に、球状、真球状であることが好ましい。後述する水系サスペンジョンの形態で作成し、真空乾燥機、熱風循環式オーブン、スプレードライヤーを用いて乾燥する方法により、球状のシリコーンエラストマー粒子を容易に得ることができる。
また、本発明において、好適には、シリコーンエラストマー粒子形成に用いる架橋反応性シリコーン組成物を、シート状に硬化させた場合、JIS K6301に規定されるJIS A硬度計による測定で、10~80の範囲であることが好ましい。架橋反応性シリコーン組成物をシート状に硬化して測定されるゴムシートのJIS-A硬度が前記範囲内であると、得られるシリコーンエラストマー粒子は、凝集性が十分に抑えられ、流動性、分散性、さらさら感、なめらかさ、柔らかな感触に富んだものとなりやすく、さらに、前記のJIS-A硬度を選択することで、化粧料に配合した場合の使用感、感触および取扱作業性をある程度設計ないし予測可能であり、また、有機樹脂に配合した場合の応力緩和性を改善可能である。本発明に係るシリコーンエラストマー粒子を、化粧料原料または有機樹脂の応力緩和剤等に用いる場合には、前記のJIS-A硬度が30~80、特に50~80の範囲であるシリコーンエラストマー粒子を用いることが特に好ましい。
任意選択により、本発明のシリコーンエラストマー粒子は、その表面の一部または全部が、オルガノポリシロキサン樹脂、シリカ、および他のシリコーンエラストマー粒子から選ばれる1種類以上により被覆された構造を備えるものであって良い。当該被覆により、凝集性の更なる低下、吸油性の制御、感触の改善等が期待できる場合がある。
任意選択により、本発明のシリコーンエラストマー粒子は微細孔を有するメソポーラス構造であってよい。
任意選択により、本発明のシリコーンエラストマー粒子は40℃で液状の油剤を含有するものであってよい。当該油剤は、後述する架橋反応性シリコーン組成物中に共に乳化することで容易にシリコーンエラストマー粒子内に含有させることができ、当該油剤含有により、凝集性の更なる低下、吸油性の制御、感触の改善等が期待できる場合がある。
任意選択により、本発明のシリコーンエラストマー粒子は、その粒子を構成する少なくとも二つのケイ素原子間に、炭素数2~20のアルケニル基が関与するヒドロシリル化反応によって形成される炭素数2~20のシルアルキレン基により架橋された構造をさらに有するものであって良い。これらの構造は、アルケニル基含有オルガノポリシロキサン、オルガノハイドロジェンポリシロキサンおよびヒドロシリル化反応性触媒を併用することで、容易に実現可能である。また、例えば、ヘキセニル基等の炭素原子数4以上のアルケニル基を用いることで、当該シルアルキレン構造の併有により、凝集性の更なる低下、吸油性の制御、感触の改善等が期待できる場合がある。ただし、生分解性を主たる目的とする場合、本発明のシリコーンエラストマー粒子は、シルアルキレン基を含む構造を実質的に含まないことが好ましい。
[シリコーンエラストマー粒子形成に用いる架橋反応性シリコーン組成物]
本発明のシリコーンエラストマー粒子は、より具体的には、以下の成分を含む架橋反応性シリコーン組成物をラジカル重合反応およびケイ素原子結合水素原子へのヒドロシリル化反応から選ばれる1種類以上の反応により架橋(硬化)させて得ることができる。
(A)下記の(a1)成分および(a2)成分から選ばれる少なくとも1種類の反応性オルガノポリシロキサン、
(a1)分子内にメタアクリロキシ基含有有機基およびアクリロキシ基含有有機基から選ばれる少なくとも1種類以上の(メタ)アクリロキシ基含有有機基を少なくとも3つ有するオルガノポリシロキサン、および
(a2)分子内にケイ素原子結合水素原子を少なくとも3つ有するオルガノポリシロキサン
(B)前記の反応性基含有ポリカプロラクトン化合物
(C)ラジカル重合開始剤およびヒドロシリル化反応触媒から選ばれる1種類以上の硬化剤
なお、架橋(硬化)反応は、ラジカル重合反応およびヒドロシリル化反応から選ばれる1種類以上の反応であり、これらの反応を同時に進行させてもよいが、反応コントロールの見地から、いずれか一方を選択してシリコーンエラストマー粒子を形成することが好ましい。すなわち、上記組成物は、以下の2つの反応型および成分を含む組成物であってよい。
[ラジカル重合反応型のシリコーンエラストマー粒子形成用組成物]
(a1)分子内にメタアクリロキシ基含有有機基およびアクリロキシ基含有有機基から選ばれる少なくとも1種類以上の(メタ)アクリロキシ基含有有機基を少なくとも3つ有するオルガノポリシロキサン、
(B1)反応性基含有ポリカプロラクトン化合物である前記の(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物、および
(c1)ラジカル重合開始剤
を含む架橋反応性シリコーン組成物。
[ヒドロシリル化反応型のシリコーンエラストマー粒子形成用組成物]
(a2)分子内にケイ素原子結合水素原子を少なくとも3つ有するオルガノポリシロキサン
(B2)反応性基含有ポリカプロラクトン化合物である前記のアルケニル変性ポリカプロラクトン化合物、および
(c2)ヒドロシリル化反応触媒
を含む架橋反応性シリコーン組成物。
(a1)成分は、(メタ)アクリロキシ基含有有機基を分子内に少なくとも3つ有するオルガノポリシロキサンであり、その構造は特に限定されず、直鎖状、環状、網状、一部分岐を有する直鎖状から選ばれる1種類以上の構造であってよいが、特に、直鎖状のオルガノポリシロキサンが好ましい。また、(a)成分の粘度は、上記の架橋性組成物を水中に分散させることができる粘度であることが好ましい。具体的には、25℃において、20~100,000mPa・sの範囲内であることが好ましく、特に、20~10,000mPa・sの範囲内であることが好ましい。
シリコーンエラストマー粒子の感触、分散性および取り扱い作業性の見地から、(a1)成分は、式:-(CH3)2SiO-で示されるジメチルシロキサン単位の含有量が、分子末端のシロキサン単位以外の全シロキサン単位の90モル%以上である、直鎖状のオルガノポリシロキサンであることが好ましい。同様に、得られるシリコーンエラストマー粒子の吸油性等の改善の見地から、(a1)成分から低重合度(重合度3~20)の環状または鎖状オルガノポリシロキサンをストリッピング等で事前に除去してもよい。
さらに、(a1)成分が直鎖状のオルガノポリシロキサンである場合、本発明に係るシリコーンエラストマー粒子が生分解性環境に置かれた場合、架橋構造の開裂によってシリコーンエラストマー粒子が解砕する際に、非架橋性かつ直鎖状のオルガノポリシロキサンに分解しやすくなり、環境負荷および環境リスクが低減されやすいという利点を有する。
(a1)成分は(B1)成分とのラジカル反応で架橋構造を形成するため、分子内に平均して少なくとも3つ以上の(メタ)アクリロキシ基含有有機基を有する必要がある。分子内に平均して2個以下の(メタ)アクリロキシ基含有有機基しか有しない場合、十分な架橋構造が形成されず、実用的なシリコーンエラストマー粒子が得られない場合がある。
より具体的には、(メタ)アクリロキシ基含有有機基は、二価の有機基を介してケイ素原子に結合した(メタ)アクリロキシ基であり、
-R-O-C(=O)―C(R)=CH
{式中、Rは炭素原子数1~20のアルキレン基または
(CH-Si(CH-O-Si(CH―(CHで表される二価連結基(式中のp、qは各々1~20の範囲の数)であり、
は水素原子またはメチル基である。}
で表される1種類または2種類以上の官能基が例示される。
式中のRであるアルキレン基は、工業的には炭素原子数2~10のアルキレン基であってよく、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等が例示される。また、(CH-Si(CH-O-Si(CH―(CHで表される二価連結基は、シロキサンコンバーター構造を備えた二価連結基であり、工業的には、p,qが各々独立に3~6の数である連結基が例示される。
好適には、(a1)成分は、下記構造式で表わされる直鎖状のオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
式(1)中、R11は、各々独立に、非置換またはハロゲン原子により置換された炭素原子数1~20のアルキル基(例えば、メチル基等)、炭素原子数6~22のアリール基(例えば、フェニル基等)または水酸基であり、工業的にはメチル基またはフェニル基であることが好ましい。Rは、上記の(メタ)アクリロキシ基含有有機基であり、前記のアルキレン基またはシロキサンコンバータ構造を備えた二価連結基によりケイ素原子に結合した(メタ)アクリロキシ基であることが特に好ましい。Rは、独立に、R11またはRで表わされる基である。mは1以上の数であり、nは1以上の数である。ただし、(a)成分は、分子内に少なくとも3個のRで表される(メタ)アクリロキシ基含有有機基を含むことから、m=1のときは、Rは共にRであることが必要である。すなわち、上記構造式で表される直鎖状のオルガノポリシロキサンは、そのシロキサン分子の片末端部位と側鎖部位、側鎖部位のみ、両末端部位と側鎖部位のいずれかにRで表される(メタ)アクリロキシ基含有有機基を有し、分子内に少なくとも3個の(メタ)アクリロキシ基含有有機基を含むオルガノポリシロキサンであってよく、かつ、好ましい。
m+nは、末端シロキサン構造を除く直鎖状オルガノポリシロキサン分子のシロキサン重合度であり、原料としての取り扱い作業性、乳化性および生分解時に微細な直鎖状シロキサン分子に解砕する見地から、m+nが10~800の範囲が好ましく、20~600の範囲でより好ましく、30~500の範囲が特に好ましい。また、(a)成分の粘度が25℃において、20~10,000mPa・sとなる数であることが特に好ましい。
(a2)成分は、ヒドロシリル化反応により(B2)成分により架橋されるオルガノポリシロキサン成分であって、珪素原子結合水素原子を分子内に少なくとも3つ有することを特徴とする、その水素原子の分子中における結合位置は特に限定されない。
水素原子以外で、(a2)成分が含有する珪素原子に結合する有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、およびオクチル基等のアルキル基が例示され、メチル基であることが好ましい。また、(a2)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造としては、直鎖状、分岐鎖状、および分岐状環状のいずれか又はそれらの1つ以上の組み合わせが例示される。なお、珪素結合水素原子の一分子中の数は全分子の平均値である。
特に、(a2)成分が直鎖状のオルガノポリシロキサン(オルガノハイドロジェンポリシロキサン)である場合、本発明に係るシリコーンエラストマー粒子が生分解性環境に置かれた場合、架橋構造の開裂によってシリコーンエラストマー粒子が解砕する際に、非架橋性かつ直鎖状のオルガノポリシロキサンに分解しやすくなり、環境負荷および環境リスクが低減されやすいという利点を有する。
(a2)成分の25℃における粘度は1~1,000mPa・sであり、好ましくは5~500mPa・sである。これは、25℃における成分(b)の粘度が1mPa・s未満であると、(a2)成分がそれを含む架橋性組成物中から揮発し易くなり、1,000mPa・sを超えると、そのような(a2)成分を含む架橋性組成物の硬化時間が長くなったり、硬化不良の原因になる場合がある。このような(a2)成分は、特に限定されないが、例えば、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状メチルハイドロジェンポリシロキサン、および環状メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体が例示される。
ここで、(B2)成分であるアルケニル変性ポリカプロラクトン化合物に含まれる炭素-炭素二重結合(Alk)と(a2)成分のケイ素原子結合水素原子含有量(H)のモル比(=ヒドロシリル化反応における反応比)であるH/Alkの値が0.7~1.2の範囲にあることが好ましい。前記のH/Alkの下限は0.80以上、0.85以上、0.90以上、0.95以上であることが好ましく、上限は1.15以下であり、更に好ましくは、 1.10以下、1.05以下である。H/Alkの上限が前記の値を超えると、反応後に未反応のケイ素原子結合水素原子が残りやすく、逆に、H/Alk上限が前記の値未満では反応後に未反応の(B)成分およびそのアルケニル変性末端基が残りやすい。これらは硬化反応性基であるので、粒子中に多量に残存していると、経時的に粒子間での架橋反応の原因となり、得られた油剤含有シリコーンエラストマー粒子について凝集や分散不良、さらに、反応性水素原子が残留している場合は経時的に可燃性の水素ガス発生の原因となる場合がある。特に好適には、H/Alkの値が0.9~1.1、特に1.0に近い場合、硬化反応性基が完全に消費されて架橋反応が終結し、粒子間の経時的な凝集を効果的に抑制可能である。
(B)成分は、反応性基含有ポリカプロラクトン化合物(具体的には、前記の(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物およびアルケニル変性ポリカプロラクトン化合物から選ばれる化合物)であり、本発明にかかるシリコーンエラストマー粒子の特徴的な架橋構造を与える(A)成分の架橋剤かつ、それ自体がラジカル重合により重合体または共重合体構造を形成するラジカル重合性のモノマー(単量体)成分である。当該架橋部分は、ヒドロシリル化反応型であっても、ラジカル重合型であっても、得られるシリコーンエラストマー粒子の感触および使用感を大きく損なわず、かつ、生分解性反応に対して活性であり、生分解性環境において、シリコーンエラストマー粒子内のケイ素原子間に形成された架橋構造が少なくとも部分的に開裂し、シリコーンエラストマー粒子の一次粒子が、非架橋構造のポリオルガノシロキサンの発生を伴って解砕する性質を有する。ここで、上記のように(A)成分が直鎖状のポリオルガノシロキサンであれば、生分解性反応によって、シリコーンエラストマー粒子が直鎖状のポリオルガノシロキサン分子に解砕しやすくなり、マクロプラスチックのように、微小な粒子径サイズの固体粉体ではなく、微細な液状成分まで分解されてしまうので、食物連鎖による生物濃縮や環境中への蓄積/堆積の問題を起こし難く、地球環境への影響または負荷が少ないことが期待される。
(B)成分の使用量は、本発明のシリコーンエラストマー粒子を得るための(A)成分の種類と架橋反応に応じて、以下のように選択する必要がある。
前記の(a1)成分と(B1)成分のラジカル重合反応によりシリコーンエラストマー粒子を形成させる場合、(a1)成分中の(メタ)アクリロキシ基含有有機基の含有量に対する、(B1)成分の含有量の物質量比が0.5~30の範囲内であることが好ましく、1~20の範囲が好ましく、3~15の範囲がより好ましく、5~10が特に好ましい。(B)成分の使用量が前記の範囲であれば、ポリオルガノシロキサン構造間に適度な平均長さの(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物に由来する架橋構造が得られるので、粒子に適度な硬さと低タックでつるつるした表面状態を実現し、かつ、その感触および使用感を改善可能である。一方、(B)成分の使用量が前記下限未満では、架橋が不十分となる場合がある。また、(B)成分の使用量が前記上限を超えると、硬化反応時にエマルジョン破壊等が発生しやすくなり、シリコーンエラストマー粒子が得られなくなる場合がある。
前記の(a2)成分と(B2)成分のヒドロシリル化反応によりシリコーンエラストマー粒子を形成させる場合、(B2)成分の使用量は、そのアルケニル変性末端基に含まれる炭素―炭素二重結合(Alk)と(a2)成分のケイ素原子結合水素原子含有量(H)のモル比(=ヒドロシリル化反応における反応比)であるH/Alkの値が上述の範囲にあるように組成設計することが好ましい。
(C)成分は硬化剤であり、(A)成分および反応系の選択に応じ、(c1)ラジカル重合開始剤および(c2)ヒドロシリル化反応触媒から選ばれる。
(c1)成分はラジカル開始剤であり、上記の(a1)成分および(B1)成分のラジカル重合反応またはラジカル共重合反応を促進する成分であり、ラジカル開始剤としては、一般にラジカル重合法に使用される従来公知の化合物が用いられ、具体的には、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、及び2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系化合物;過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、及びtert-ヘキシルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート等の有機過酸化物;過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩が例示される。このラジカル開始剤は1種を単独で使用してもよく、また2種類以上を混合して使用してもよい。
(c1)成分であるラジカル開始剤の使用量は、上記の(a1)成分および(B1)成分の合計100質量部に対して0.1~5質量部の範囲であることが好ましい。特に、(c1)成分が過硫酸カリウム等の水溶性の過硫酸塩である場合、ラジカル重合反応による架橋反応性シリコーン組成物を水中に乳化してなる架橋反応性シリコーン乳化粒子を水中で架橋反応させる場合、添加及び反応が極めて容易であるという利点がある。さらに、ラジカル重合反応の完結に当たっては、反応の停止およびpH調整を伴う溶液の中和を目的としてアミノメチルプロパンジオール等を0.1~5質量部の範囲で添加することが特に好ましい。
(c1)成分を架橋性組成物に添加するタイミングは、シリコーンエラストマー粒子の形成方法に応じて選択可能であり、事前に組成物中に添加してもよく、(a1)成分または(B)成分を異なるスプレーラインから供給し、そのいずれかに添加して噴霧中に混和する形態であってもよい。本発明におけるシリコーンエラストマー粒子は、水中への乳化を経て形成する水系サスペンジョンを経由することが好ましく、(c1)成分は架橋反応性シリコーン組成物にあらかじめ添加してもよく、別途(c1)成分を含む乳化物を水中に添加してもよい。
上記の架橋反応性シリコーン組成物の重合反応に際しては、任意で連鎖移動剤を添加することができる。この連鎖移動剤として具体的には、2-メルカプトエタノール、ブチルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピル基を有するポリジメチルシロキサン等のメルカプト化合物;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、臭化ブチル、及び3-クロロプロピルトリメトキシシラン等のハロゲン化物が挙げられる。
任意選択により、上記の架橋反応性シリコーン組成物の重合反応に際して、粒子の硬さを調製するために(メタ)アクリル末端変性基およびアルケニル末端変性基を片末端の形にした変性ポリカプロラクトン化合物を併せて用いても良い。このような(メタ)アクリル片末端変性としては(株)ダイセル製:プラクセルFM1などがあげられる。
(c2)成分は、ヒドロシリル化反応触媒であり、上記の架橋性組成物中に存在する(メタ)アクリル末端基に含まれる炭素―炭素二重結合と、ケイ素原子結合水素原子との付加反応(ヒドロシリル化反応)を促進する触媒である。好ましいヒドロシリル化反応触媒は、白金系金属を含むヒドロシリル化反応触媒であり、具体的には、塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸のオレフィン錯体、塩化白金酸とケトン類との錯体、塩化白金酸とビニルシロキサンとの錯体、四塩化白金、白金微粉末、アルミナまたはシリカの担体に固体状白金を担持させたもの、白金黒、白金のオレフィン錯体、白金のアルケニルシロキサン錯体、白金のカルボニル錯体、これらの白金系触媒を含むメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シリコーン樹脂等の熱可塑性有機樹脂粉末の白金系触媒が例示される。特に、塩化白金酸とジビニルテトラメチルジシロキサンとの錯体、塩化白金酸とテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンとの錯体、白金ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体、及び白金テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン錯体等の白金アルケニルシロキサン錯体が好ましく使用できる。なお、ヒドロシリル化反応を促進する触媒としては、鉄、ルテニウム、鉄/コバルトなどの非白金系金属触媒を用いてもよい。
架橋性組成物への(c2)成分の添加量は触媒量であればよく、通常、上記の架橋性組成物の全質量に対して、(c2)成分が含有する白金系金属量が1~1,000ppmの範囲となる量が好ましく、5~500ppmの範囲となる量がさらに好ましい。なお、本発明者らが特開2014-122316号公報で提案する方法により、シリコーンエラストマー粒子中の白金金属量を低減してもよい。
(c2)成分を架橋性組成物に添加するタイミングは、シリコーンエラストマー粒子の形成方法に応じて選択可能であり、事前に組成物中に添加してもよく、(a2)成分または(B)成分を異なるスプレーラインから供給し、そのいずれかに添加して噴霧中に混和する形態であってもよい。本発明における油剤含有シリコーンエラストマー粒子は、水中への乳化を経て形成する水系サスペンジョンを経由することが好ましく、(c2)成分は架橋反応性シリコーン組成物にあらかじめ添加してもよく、別途(c2)成分を含む乳化物を水中に添加してもよい。
上記の架橋反応性シリコーン組成物は、ヒドロシリル化反応抑制剤に代表される硬化遅延剤を含んでも良い。かかる硬化遅延剤は、アセチレン系化合物、エンイン化合物、有機窒素化合物、有機燐化合物、およびオキシム化合物が例示される。具体的な化合物としては、2-メチル-3-ブチン-2-オール、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、3-メチル-1-ペンチン-3-オール、2-フェニル-3-ブチン-2-オール、および1-エチニル-1-シクロヘキサノール(ETCH)等のアルキンアルコール;3-メチル-3-トリメチルシロキシ-1-ブチン、3-メチル-3-トリメチルシロキシ-1-ペンチン、3,5-ジメチル-3-トリメチルシロキシ-1-ヘキシン、3-メチル-3-ペンテン-1-イン、および3,5-ジメチル-3-ヘキセン-1-イン等のエンイン化合物;1-エチニル-1-トリメチルシロキシシクロヘキサン、ビス(2,2-ジメチル-3-ブチノキシ)ジメチルシラン、メチル(トリス(1,1-ジメチル-2-プロピニロキシ))シラン、1,3,5,7-テトラメチル-1,3,5,7-テトラビニルシクロテトラシロキサン、および1,3,5,7-テトラメチル-1,3,5,7-テトラヘキセニルシクロテトラシロキサン等のアルケニルシロキサンが例示できる。その添加量は、成分(a)100質量部当り0.001~5質量部の範囲内であるが、使用する硬化遅延剤の種類、用いるヒドロシリル化反応触媒の特性と使用量等に応じて適宜設計可能である。
上記の架橋反応性シリコーン組成物は、意図しない副反応の予防等の見地から、1種類以上の重合禁止剤を含んでもよい。例えば、ヒンダードフェノール系の重合禁止剤、ヒドロキノン系の重合禁止剤及びカテコール系の重合禁止剤から選択される1種類以上を含んでもよい。その使用量は適宜選択可能であるが、前記の(A)~(C)成分の和に対して、重合禁止剤の合計濃度が50質量ppm以下であることが好ましく、30質量ppm以下であることがより好ましい。
当該架橋反応性シリコーン組成物には、本発明の技術的効果を損なわない範囲で、上記成分以外の成分を含むことができる。例えば、n-ヘキサン、シクロヘキサン、n-ヘプタン等の脂肪族炭化水素;トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素;テトラヒドロフラン、ジプロピルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類等の有機溶剤;フェノール系、キノン系、アミン系、リン系、ホスファイト系、イオウ系、またはチオエーテル系などの酸化防止剤;トリアゾール系またはベンゾフェノン系などの光安定剤;リン酸エステル系、ハロゲン系、リン系、またはアンチモン系などの難燃剤;カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、または非イオン系界面活性剤などからなる1種類以上の帯電防止剤;染料;顔料などを含むことができる。
本発明のシリコーンエラストマー粒子は、任意で、(イ)その表面の一部または全部が、オルガノポリシロキサン樹脂、シリカ、および他のシリコーンエラストマー粒子から選ばれる1種類以上により被覆された構造;(ロ)メソポーラス構造;(ハ)40℃で液状の油剤を含有する構造;および(ニ)炭素数2~20のシルアルキレン基により架橋された構造をさらに有してもよく、これらの構造を与える任意成分を組み合わせて使用してもよい。さらに、生分解の点を考慮し、オリーブ油など生分解性のある油剤を含有してもよい。
[シリコーンエラストマーの硬さ]
シリコーンエラストマー粒子の硬さを直接測定することはできないが、その原料であるシリコーンエラストマー粒子形成に用いる架橋性シリコーン組成物を硬化させることで、その硬さを間接的に測定することができる。具体的には、架橋反応性シリコーン組成物を、水中に乳化しない状態でシート状に硬化させ、当該シリコーンエラストマーシートについて、JIS K6301に規定されるJIS A硬度計よる硬さを測定することが可能である。本発明に係るシリコーンエラストマーの硬さは、架橋性シリコーン組成物の種類、(a)/(b)成分の使用量および架橋密度に応じて異なるものであるが、10~80の範囲であることが好ましい。その他、好ましい硬さは前記の通りである。
[シリコーンエラストマー粒子の形成およびその製造方法]
本発明にかかるシリコーンエラストマー粒子の製造方法は、上記のシリコーンエラストマー粒子形成に用いる架橋性シリコーン組成物を水中に乳化してなる架橋反応性シリコーン乳化粒子を、(C)硬化剤の存在下で硬化させ、球状のシリコーンエラストマー粒子を得る工程を含む方法が挙げられる。
より具体的には、本発明にかかるシリコーンエラストマー粒子は、以下の工程(I)および(II)を含む製造方法を用いて調製することができ、かつ、好ましい。
工程(I):
(A)前記の(a1)成分および(a2)成分から選ばれる少なくとも1種類の反応性オルガノポリシロキサン
(B)反応性基含有ポリカプロラクトン化合物
(C)ラジカル重合開始剤およびヒドロシリル化反応触媒から選ばれる1種類以上の硬化剤
を水中に乳化して、架橋反応性シリコーン乳化粒子を形成する工程、
工程(II):
工程(I)で得た架橋反応性シリコーン乳化粒子を、(C)硬化剤の存在下で硬化させ、シリコーンエラストマー粒子を得る工程
シリコーンエラストマー粒子形成に用いる架橋性シリコーン組成物は、ミキサー等の機械力を用いて均一に混合することができる。また生分解の点を考慮し、オリーブ油など生分解性のある油剤で希釈する事も可能である。
本方法においては、上記の架橋性シリコーン組成物を界面活性剤水溶液中に乳化して硬化させることにより、シリコーンエラストマー粒子を得ることができる。また、乳化粒子径を調整することで、粒径を容易に調整することができる。この界面活性剤としては、ノニオン系、アニオン系、カチオン系、ベタイン系およびポリビニルアルコールなどのような水溶性ポリマーが例示される。界面活性剤の種類や含有量により、得られるシリコーンエラストマー粒子の粒径が異なる。粒径の小さいシリコーンエラストマー粒子を調製するためには、この界面活性剤の添加量は、架橋性シリコーン組成物100質量部に対して0.5~50質量部の範囲内であることが好ましい。
上記の架橋性シリコーン組成物を、架橋反応性シリコーン乳化粒子の形態で水中に均一に分散させるため乳化機を用いることが好ましい。この乳化機としては、ホモミキサー、パドルミキサー、ヘンシェルミキサー、ホモディスパー、コロイドミル、プロペラ攪拌機、ホモジナイザー、インライン式連続乳化機、超音波乳化機、真空式練合機が例示される。
次いで、上記の方法により調製された架橋反応性シリコーン乳化粒子の水系分散液を、加熱または室温で放置することにより、この水分散液中の架橋反応性シリコーン乳化粒子を硬化させて、シリコーンエラストマー粒子の水系分散液を調製することができる。かかる水系分散液を加熱する場合には、ヒドロシリル化反応性またはラジカル重合反応性の見地から、その加熱温度は100℃以下であることが好ましく、特に、10~95℃であることが好ましい。また、架橋反応性シリコーン乳化粒子を含む水系分散液を加熱する方法としては、例えば、この水系分散液を直接加熱する方法、この水系分散液を熱水中へ添加する方法が挙げられる。当該架橋反応により液状の架橋反応性シリコーン乳化粒子は水中で硬化して、シリコーンエラストマー粒子の水系分散液が形成される。
得られた本発明のシリコーンエラストマー粒子は、そのまま水系の分散液(水系サスペンジョン)として用いることができる。特に、この水系サスペンジョンの形態で化粧料原料等に用いてもよく、かつ好ましい。水系溶液を分散媒とする化粧料(例えば、毛髪化粧料等)に配合する場合、本発明のシリコーンエラストマー粒子を含む水系分散液として配合することで、シリコーンエラストマー粒子を容易に均一分散させ、所望の性能および使用感を実現できる場合がある。
好適には、シリコーンエラストマー粒子の水系分散液から水を除去することにより、本発明にかかるシリコーンエラストマー粒子を単離することができる。当該水系分散液から水を除去する方法としては、例えば、真空乾燥機、熱風循環式オーブン、スプレードライヤーを用いて乾燥する方法が挙げられる。なお、スプレードライヤーの加熱・乾燥温度は、シリコーンエラストマー粒子の耐熱性、架橋温度等に基づいて適宜設定する必要がある。なお、得られた微粒子の二次凝集を防止するため、シリコーンエラストマー粒子の温度をそのガラス転移温度以下に制御することが好ましい。このようにして得られたシリコーンエラストマー粒子は、サイクロン、バッグフィルター等で回収できる。なお、この操作の前処理として、加熱脱水、濾過分離、遠心分離、デカンテーション等の方法で分散液を濃縮してもよいし、必要ならば分散液を水で洗浄してもよい。
本発明のシリコーンエラストマー粒子は、必要に応じて、表面処理を行っても良く、本発明のシリコーンエラストマー粒子の凝集抑制効果をさらに改善できる場合がある。さらに、その他の公知の親水性処理剤または疎水性処理剤等による表面処理を行っても良い。任意で、得られたシリコーンエラストマー粒子は、前記の通り、さらに、シリカ等の無機微粒子、シリコーン樹脂等でその表面の一部または全部を被覆してもよい。また、得られたシリコーンエラストマー粒子は、必要に応じて機械力を用いて、破砕または解砕してもよく、公知の手法を用いて分級してもよい。
[化粧料原料および化粧料組成物]
本発明のシリコーンエラストマー粒子は、化粧料原料として有用であり、化粧料組成物等に配合した場合に、柔軟で化粧料等の感触や使用感の改善効果に一段と優れ、化粧料原料等としての取扱作業性、保存安定性および系への配合安定性に著しく優れる。
特に、本発明のシリコーンエラストマー粒子は、公知のシリコーン粒子と比べて使用感および感触に優れ、処方設計における自由度が高く、化粧料中に配合した場合に経時的に油性原料を吸収して増粘や感触の変化を生じることなく、肌や髪上に塗布した場合、化粧料の油っぽさ、べたつきを抑制し、滑らかな広がりと柔らかい感触やしっとり感を付与し、肌へのなじみ感を向上させるなど使用感に優れるという利点を有する。これに加えて、本発明のシリコーンエラストマー粒子は、紫外線防御成分と併用した場合、他のパウダーや既存のシリコーンエラストマー粒子と比較して、化粧品の感触および使用感を損なうことなく、その紫外線防御効果を改善できる場合がある。
さらに、本発明のシリコーンエラストマー粒子は、従来公知のシリコーンエラストマー粒子と同等以上の性能を有しながら、生分解性反応に対して活性であり、生分解性環境において、シリコーンエラストマー粒子内のケイ素原子間に形成された架橋構造が少なくとも部分的に開裂し、シリコーンエラストマー粒子の一次粒子が、非架橋構造のポリオルガノシロキサンの発生を伴って解砕する性質を備えるため、地球環境に対するリスクおよび環境負荷が小さい素材である。さらに、従来公知のシリコーンエラストマー粒子を置き換えて使用することができ、汎用性に極めて優れる。
本発明のシリコーンエラストマー粒子を含む化粧料組成物は、特にその種類において限定されるものではないが、石鹸、ボディシャンプー、洗顔クリーム等の洗浄用化粧料;化粧水、クリーム・乳液、パック等の基礎化粧品;おしろい、ファンデーション等のベースメークアップ化粧料;口紅、ほほ紅、アイシャドー、アイライナー、マスカラ等の眉目化粧料;マニキュア等のメークアップ化粧料;シャンプー、ヘアリンス、整髪料、育毛剤、養毛剤、染毛剤等の頭髪用化粧料;香水、オー・デ・コロン等の芳香性化粧料;歯磨き;浴用剤;脱毛剤、髭剃り用ローション、制汗・消臭剤、日焼け防止剤等の特殊化粧料が例示される。また、これらの化粧料組成物の剤形としては、水性液状、油性液状、乳液状、クリーム状、フォーム状、半固形状、固形状、粉状が例示される。また、これらの化粧料組成物をスプレーにより用いることもできる。
これらの化粧料組成物において、上記のシリコーンエラストマー粒子の含有量は、化粧料組成物中の0.5~99.0質量%の範囲内であることが好ましく、特に、1.0~95質量%の範囲内であることが好ましい。これは、上記のシリコーンエラストマー粒子の含有量が上記の範囲の上限を超える場合には、化粧料としての効果が失われるからであり、また、上記範囲の下限未満であると、化粧料組成物の使用感等が改善されにくくなるからである。
本発明のシリコーンエラストマー粒子は、特開平07-316014号公報、国際特許公開 WO2017/191798、特開平02-243612号公報、特開2011-105663号公報、特開2011-168634号公報、特開2011-102354号公報、および特開2014-122316号公報において提案されているシリコーン粒子(シリコーンゴムパウダー等)またはシリコーン複合粒子を含む化粧料組成物(特に、各処方例)について、これらのシリコーン系粒子の一部又は全部を置き換えて使用することができ、これらの特許文献において提案されている化粧料組成物の使用感および生産効率をさらに改善できる場合がある。なお、本発明のシリコーンエラストマー粒子を配合可能なシリコーン粒子(シリコーンゴムパウダー等)またはシリコーン複合粒子を含む化粧料組成物の例は上記に限られないことは言うまでもなく、市販されている化粧料中のシリコーン粒子成分の一部又は全部を、当業者の一般的な手法により、本発明のシリコーンエラストマー粒子により置き換えた処方を設計してもよい。
さらに、本発明のシリコーンエラストマー粒子は、上記の特許文献等に開示された化粧料組成物の用途および処方について、これらのシリコーン系粒子の一部又は全部を置き換えて適用することができ、かつ、それらの使用は本願発明の範囲に包含される。一例として、本発明のシリコーンエラストマー粒子は、国際特許公開 WO2017/191798に開示されたものと同様の方法および量的範囲を選択して、化粧品用媒体(水性媒体または油性媒体)、油性媒体(油剤、揮発性油剤を含む)、水、着色剤、顔料、紫外線防御成分、アルコール類、水溶性高分子、皮膜形成剤、油剤、油溶性ゲル化剤、有機変性粘土鉱物、界面活性剤、樹脂、塩類、保湿剤、防腐剤、抗菌剤、酸化防止剤、pH調整剤、キレート剤、清涼剤、抗炎症剤、美肌用成分(美白剤、細胞賦活剤、肌荒れ改善剤、血行促進剤、皮膚収斂剤、及び抗脂漏剤等)、ビタミン類、アミノ酸類、核酸、ホルモン、包接化合物等、生理活性物質、医薬有効成分、香料等の任意成分を組み合わせて使用してもよく、かつ好ましい。
特に、本発明のシリコーンエラストマー粒子は、従来公知のシリコーン粒子やシルセスキオキサンで被覆されたシリコーン複合粒子、油剤含有シリコーン粒子に比べて、同等以上の使用感、感触、取扱作業性、保存安定性、分散性および高い吸油特性に優れるので、特に、
(1)油剤等の油性媒体(油性化粧料原料)を含む化粧料組成物および処方
(2)親油性の紫外線防御成分(例えば、パラメトキシ桂皮酸オクチル等)を含む化粧料組成物および処方
(3)着色剤または顔料等の無機粉体を含む化粧料組成物および処方
において、特に好適な外観、使用感等を実現することができる。これらの具体的な処方は、実施例以降においてさらに具体的に詳述する。
これに加えて、本発明のシリコーンエラストマー粒子は、水系ディスパージョンを容易に設計できることから、水系の化粧料組成物および処方においても、処方設計の自由度および配合安定性に優れ、好適な使用感を実現することができる。これらの具体的な処方は、実施例以降においてさらに具体的に詳述する。
本発明の化粧料を製造するには、上記のような本発明の化粧品原料と他の化粧品原料を単に均一混合することにより容易に製造できる。混合手段としては、通常化粧品の製造に使用されている各種の混合装置、混練装置が使用できる。かかる装置としては、例えば、ホモミキサー、パドルミキサー、ヘンシェルミキサー、ホモディスパー、コロイドミキサー、プロペラ攪拌機、ホモジナイザー、インライン式連続乳化機、超音波乳化機、真空式練合機が例示される。
[有機樹脂添加剤および有機樹脂、塗料、コーティング剤]
本発明のシリコーンエラストマー粒子は、上記の特性を有することから、有機樹脂添加剤としても極めて有用である。具体的には、本発明のシリコーンエラストマー粒子は、有機樹脂に対する均一分散性および所望により応力緩和特性等に優れ、かつ、長期間保管しても凝集が起こり難いので取り扱い作業性および保存安定性に著しく優れる。さらに、当該シリコーンエラストマー粒子を配合した有機樹脂を硬化させてなる部材、塗膜またはコーティング皮膜は、柔軟性(コート層の柔らかさを含む)、耐久性および基材への密着・追従性が改善され、特に可撓性および耐熱衝撃性に優れるため、電子材料に用いる高機能性有機樹脂、塗料またはコーティング剤として極めて有用である。
[有機樹脂]
本発明のシリコーンエラストマー粒子を含む有機樹脂として、硬化性有機樹脂組成物または熱可塑性樹脂が好適に例示される。このうち、硬化性樹脂は半導体基板等の電子材料に適する。より具体的には、硬化性有機樹脂組成物として、フェノール樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、キシレン樹脂、キシレン-ホルムアルデヒド樹脂、ケトン-ホルムアルデヒド樹脂、フラン樹脂、尿素樹脂、イミド樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アニリン樹脂、スルホン-アミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、これらの樹脂の共重合樹脂が例示され、これらの硬化性樹脂を二種以上組み合わせることもできる。特に、硬化製樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂、およびシリコーン樹脂からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。このエポキシ樹脂としては、グリシジル基や脂環式エポキシ基を含有する化合物であればよく、o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ポリビニルフェノール型エポキシ樹脂、ジフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジフェニルサルホン型エポキシ樹脂、トリフェノールアルカン型エポキシ樹脂、クレゾール・ナフトール共縮合型エポキシ樹脂、ビスフェニルエチレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、スピロクマロン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、テルペン型エポキシ樹脂、フェノールシクロヘキサン型エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂、イミド基含有エポキシ樹脂、マレイミド基含有エポキシ樹脂、アリル基変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂が例示される。また、このフェノール樹脂としては、ポリビニルフェノール型、フェノールノボラック型、ナフトール型、テルペン型、フェノールジシクロペンタジエン型、フェノールアラルキル型、ナフトールアラルキル型、トリフェノールアルカン型、ジシクロペンタジエン型、クレゾール・ナフトール共縮合型、キシレン・ナフトール共縮合型が例示される。また、シリコーン樹脂としては、エポキシ樹脂とシリコーン樹脂中のシラノール基、あるいはケイ素原子結合アルコキシ基とを反応させてなるエポキシ変性シリコーン樹脂が例示される。このような硬化性樹脂の硬化機構としては、熱硬化型、紫外線、あるいは放射線等の高エネルギー線硬化型、湿気硬化型、縮合反応硬化型、付加反応硬化型が例示される。また、このような硬化性樹脂の25℃における性状は限定されず、液状、あるいは加熱により軟化する固体状のいずれであってもよい。
本発明のシリコーンエラストマー粒子を含む有機樹脂には、その他任意の成分として、硬化剤、硬化促進剤、充填剤、光増感剤、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワックス、可塑剤等を配合することができる。この硬化剤としては、カルボン酸やスルホン酸等の有機酸およびその無水物;有機ヒドロキシ化合物;シラノール基、アルコキシ基、またはハロゲノ基を有する有機ケイ素化合物;一級または二級のアミノ化合物が例示され、これらを二種以上組み合わせることもできる。また、この硬化促進剤としては、三級アミン化合物、アルミニウムやジルコニウム等の有機金属化合物;ホスフィン等の有機リン化合物;その他、異環型アミン化合物、ホウ素錯化合物、有機アンモニウム塩、有機スルホニウム塩、有機過酸化物、ヒドロシリル化用触媒が例示される。また、この充填剤としては、ガラス繊維、石綿、アルミナ繊維、アルミナとシリカを成分とするセラミック繊維、ボロン繊維、ジルコニア繊維、炭化ケイ素繊維、金属繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、フェノール繊維、天然の動植物繊維等の繊維状充填剤;溶融シリカ、沈澱シリカ、ヒュームドシリカ、焼成シリカ、酸化亜鉛、焼成クレイ、カーボンブラック、ガラスビーズ、アルミナ、タルク、炭酸カルシウム、クレイ、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、カオリン、雲母、ジルコニア等の粉粒体状充填剤が例示され、これらを二種以上組み合せることもできる。エポキシ系樹脂の場合、アミン系の硬化剤を含むことが特に好ましい。
本発明のシリコーンエラストマー粒子は、上記以外の熱可塑性樹脂に添加剤として配合してもよく、表面潤滑剤や応力緩和剤等の物理的特性の改質剤または光散乱剤等の光学的特性の改質剤として利用することができる。熱可塑性樹脂の種類は特に制限されるものではなく、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン系共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、スチレン系共重合体、テトラブルオロエチレン等のフッ素系高分子、ポリビニルエーテル類、セルロース系高分子からなる群より選択される少なくとも一種の重合体、またはこれらの組み合わせかなる複合樹脂であってもよい。本発明のシリコーン樹脂被覆シリコーンエラストマー粒子は、こららの熱可塑性樹脂(マスターバッチ含む)中に二軸・単軸押し出し機やニーダーミキサー等の混合装置を用いて均一に分散することができ、フィルム状等、所望の形状に成型して利用してもよい。
本発明のシリコーンエラストマー粒子の添加量は、有機樹脂に求められる物性に応じて適宜選択可能であるが、一般的に有機樹脂100質量部に対して0.1~30質量部の範囲であり、0.5~10質量部の範囲であってよい。当該粒子の添加量が前記下限未満では、樹脂等に対する応力緩和特性等の性能が不十分となる場合があり、得られる有機樹脂硬化物の可撓性および耐熱衝撃性が低下し、特に、吸湿後の耐熱衝撃性が低下する傾向があるからである。一方、前記上限を超えると、配合後の有機樹脂や塗料・コーティング剤が増粘して取扱作業性が低下する場合があるほか、得られる有機樹脂硬化物の機械的特性が低下する傾向があるからである。
さらに、本発明のシリコーンエラストマー粒子は有機樹脂に配合した場合に、応力緩和作用に優れるため、プリント配線板用のエポキシ樹脂等に配合してプリプレグを形成してもよく、さらに、銅箔の片面に本発明のシリコーンエラストマー粒子を含有する樹脂層を備えたプリント配線板用のフィラー粒子含有樹脂層付銅箔を形成させて、銅張積層板(CCL)用途に利用してもよい。
[塗料、コーティング剤]
本発明のシリコーンエラストマー粒子を含む塗料・コーティング剤として、常温硬化型、常温乾燥型、加熱硬化型が例示され、また、その性状により、水性、油性、粉状が例示され、さらに、ビヒクルの樹脂により、ポリウレタン樹脂塗料、ブチラール樹脂塗料、長油性フタル酸樹脂塗料、アルキッド樹脂塗料、アミノ樹脂とアルキッド樹脂からなるアミノアルキッド樹脂塗料、エポキシ樹脂塗料、アクリル樹脂塗料、フェノール樹脂塗料、シリコーン変性エポキシ樹脂塗料、シリコーン変性ポリエステル樹脂塗料、シリコーン樹脂塗料が例示される。
本発明のシリコーンエラストマー粒子の添加量は、塗料・コーティング剤に求められる物性に応じて適宜選択可能であるが、得られる塗膜に均一で柔らかな艶消し性を付与するためには、塗料の固形分100質量部に対して、0.1~150質量部の範囲内であることが好ましく、さらに、0.1~100質量部の範囲内であることが好ましく、特に、0.1~50質量部の範囲内、0.1~20質量部の範囲内であることが好ましい。当該粒子の添加量が前記下限未満では、塗膜に対する艶消し性、密着性、および応力緩和特性等の性能が不十分となる場合があり、前記上限を超えると、配合後の有機樹脂や塗料・コーティング剤が増粘して取扱作業性が低下する場合がある。
本発明のシリコーンエラストマー粒子を含む塗料・コーティング剤には、メタノール、エタノール等のアルコール;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン;酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート等のエステル;N,N-ジメチルホルムアミド等のアミド;ヘキサン、ヘプタン、オクタン等のオレフィン;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等の有機溶剤;補強性シリカ等の公知の無機充填剤、有機充填剤、硬化促進剤、シランカップリング剤、カーボンブラック等の顔料、染料、酸化防止剤、高分子化合物からなる増粘剤、難燃剤、耐候性付与剤を含有してもよい。
[エコフレンドリー素材として]
上記の通り、本発明のシリコーンエラストマー粒子は、従来の非生分解性の熱可塑性樹脂粒子、シリコーン粒子材料と異なり、生分解性環境において、シリコーンエラストマー粒子内のケイ素原子間に形成された架橋構造が少なくとも部分的に開裂し、シリコーンエラストマー粒子の一次粒子が、非架橋構造のポリオルガノシロキサンの発生を伴って解砕する生分解性の性質が期待される。このため、マイクロプラスチック等の規制に対応する環境負荷及び環境リスクの低い「エコフレンドリー」な化粧料原料、工業的原料として利用できるほか、地球環境への影響を重視する需要者および一般消費者に対して生分解性を備えた「エコフレンドリー」な素材であることをアピールできることが期待できる。
本発明にかかる反応性基含有ポリカプロラクトン化合物(具体的には、前記の(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物およびアルケニル変性ポリカプロラクトン化合物から選ばれる化合物)、それを原料とするシリコーンエラストマー粒子およびその製造方法を、実施例および比較例により詳細に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに限定されるものではない。実施例中の粘度は25℃における値である。また、各シリコーン粒子の特性を次のようにして測定した。なお、実施例等において特に断りがない場合、シリコーン粒子とは、シリコーン硬化物からなる粒子(硬化シリコーン粒子)の総称であり、エマルジョンを含まない。
[エマルジョン粒子の平均一次粒子径]
ラジカル重合開始剤を添加する前およびヒドロシリル化触媒を添加する前のエマルジョンを、レーザー回折式粒度分布測定器(ベックマン・コールター社のLS-230)により測定し、そのメジアン径(累積分布の50%に相当する粒径、50%粒径)を平均粒子径とした。
[シリコーン粒子(粉末)の平均二次粒子径]
エタノールを分散媒として、レーザー回折式粒度分布測定器(マルバーン・パナリティカル社のMastersizer 3000)で硬化シリコーン粒子の粒径を測定し、エタノール中での硬化シリコーン粒子のメジアン径(累積分布の50%に相当する粒径、D90、μm)や算術分散度(粒径分布の分散度合いを示す、SD、μm2)の値を得た。測定試料は、300mLのカップに硬化シリコーン粒子(1g)とエタノール(100mL)を攪拌羽および超音波振動機を用いて分散した。
実施例、比較例で使用した、(A)成分は以下の通りである。なお、「Me」はメチル基を意味する。
(a2-1)構造式:
MeSiO-(MeSiO)34-(Me(H)SiO)16-SiMe3
で示される両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体
(a1-1)下記構造式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
(式中、m=4, n=267)
で表されるメタクリル変性シリコーンポリマー(25℃における粘度1524mPas)であり、その合成例は以下の通りである。
[合成例]
四つ口セパラブルフラスコにドデカメチルシクロシロキサンを92.07重量部、MEHQ(=ハイドロキノンモノメチルエーテル、重合禁止剤)を0.01重量部、3-メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシランを5.88重量部仕込んだ。200rpmで攪拌およびN2を通気しながら加熱し、50℃に達したところでトリフルオロメタンスルホン酸を0.05重量部および水を1.09重量部添加した。55℃で2時間反応させたのち、液温を70℃に加熱した。さらに100mmHgまで減圧し1時間ほど副生するメタノールを除去した。その後ヘキサメチルジシロキサンを0.90重量部添加して3時間反応させた。反応後アンモニアガスをバブリングし、トリフルオロメタンスルホン酸を中和し、発生した塩を珪藻土ろ過で除去した。ろ液は150℃3時間減圧処理をして、揮発成分の除去を行った。C, Si-NMR分析により(a1-1)ジメチルシロキサン単位が267、メタクリル基導入シロキサン単位が4、粘度1524mPasのメタクリル変性シリコーンポリマーを得た。
[実施例1~6:(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物No.1~3およびアルケニル変性ポリカプロラクトン化合物No.4~6の合成]
以下、ポリオール末端構造を有するポリカプロラクトン化合物と、特定の塩化(メタ)アクリロイル化合物の反応により、本発明の実施例にかかる(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物の合成例を示す。これらの成分は、後述する実施例5以下において、シリコーンエラストマー原料として使用した成分である
[実施例1:(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物No.1]
四つ口セパラブルフラスコに商品名Placcel205(株式会社ダイセル製、ジオールタイプポリカプロラクトン、分子量:530)を18.81重量部、クロロホルムを18.81重量部、トリエチルアミンを8.77重量部およびMEHQ(=ハイドロキノンモノメチルエーテル、重合禁止剤)を0.03重量部仕込んだ。200rpmで攪拌および2%O2入りN2を通気しながら、塩化アクリロイルを6.55重量部滴下した。発熱を30℃超えないようにウォーターバスで冷やしながら行った。滴下終了後に攪拌時間を1時間延長した。さらに液温を50℃に上げて2時間ほど熟成させた。次に水-1を28.21重量部を入れて良く攪拌した。その後分液ロートに移し、変性されたポリカプロラクトンが含有されている下相を抜き取った。さらに水-2を18.81重量部を足して均一にした。再び分液ロートに移し、より分離させるため一晩そのままの状態にした。一晩経過後抜き取った溶液は別の四つ口フラスコに移し、2%O2入りN2でバブリングしながら、クロロホルムを減圧除去し、透明感のあるオレンジ色のポリマーを得た。H-NMR分析によりそのポリマーはアクリル基に由来するピークが出現し、以下の構造を有する、末端がアクリル基に変性されたポリカプロラクトン((メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物No.1)であることが確認できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(式中、m+n=3.7)
[実施例2:(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物No.2]
商品名Placcel305(株式会社ダイセル製、トリオールタイプポリカプロラクトン、分子量:550)を17.92重量部、クロロホルムを17.92重量部、トリエチルアミンを10.27重量部およびMEHQを0.05重量部、塩化アクリロイルを9.02重量部、水-1を26.89重量部、水-2を17.92重量部に変更した以外、実施例1と同様な作業を行い、以下の構造を有する、末端がアクリル基に変性されたポリカプロラクトン((メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物No.2)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
(式中、x+y+z=3.7)
[実施例3:(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物No.3]
商品名Placcel410(株式会社ダイセル製、テトラオールタイプポリカプロラクトン、分子量:1000)を18.70重量部、クロロホルムを18.70重量部、トリエチルアミンを7.86重量部およびMEHQを0.02重量部、塩化アクリロイルを6.91重量部、水-1を28.69重量部、水-2を19.12重量部に変更した以外、実施例1と同様な作業を行い、以下の構造を有する、末端がアクリル基に変性されたポリカプロラクトン((メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物No.3)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
(式中、w+x+y+z=7.6)
[実施例4:アルケニル変性ポリカプロラクトン化合物No.4]
四つ口セパラブルフラスコに商品名Placcel305(株式会社ダイセル製、トリオールタイプポリカプロラクトン、分子量:550)を27.36重量部、クロロホルムを27.36重量部、炭酸カリウムを14.41重量部仕込んだ。200rpmで攪拌およびN2を通気しながら、塩化ウンデセノイルを30.86重量部滴下した。発熱を30℃超えないようにウォーターバスで冷やしながら行った。滴下終了後24時間攪拌し、副生物をろ過した。有機部分の溶液は別の四つ口フラスコに移し、N2でバブリングしながら、クロロホルムおよび余剰のウンデシレン酸は減圧除去し、透明なポリマーを得た。H-NMR分析によりそのポリマーはウンデシル基に由来するピークが出現し、以下の構造を有する、末端がウンデシル基に変性されたポリカプロラクトン(アルケニル変性ポリカプロラクトン化合物No.4)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
(式中、x+y+z=3.7)
[実施例5:アルケニル変性ポリカプロラクトン化合物No.5]
四つ口セパラブルフラスコに商品名Placcel210(株式会社ダイセル製、ジオールタイプポリカプロラクトン、分子量:1000)を57.62重量部、ビニルシラザンを42.35重量部仕込んだ。50℃に加熱し攪拌およびN2を通気しながら、トリフルオロメタンスルホン酸を0.02重量部滴下した。50℃4時間反応させた。キョーワード500(協和化学工業製:合成ハイドロタルサイト)を3.00重量部投入し、1時間攪拌した。ろ過した後、N2バブリングしながら副成分を除去し、透明なポリマーを得た。H-NMRおよびSi-NMR分析によりそのポリマーはビニルシロキシ基に由来するピークが出現し、以下の構造を有する、末端がビニルシロキシ基に変性されたポリカプロラクトン(アルケニル変性ポリカプロラクトン化合物No.5)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(式中、m+n=7.9)
[実施例6:アルケニル変性ポリカプロラクトン化合物No.6]
四つ口セパラブルフラスコに商品名Pluronic L-31(株式会社アデカ製、ジオールタイプポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンコポリマー)、分子量:約1100)を35.12重量部、クロロホルムを49.70重量部、トリアザビシクロデセンを0.22重量部仕込んだ。ε-カプロラクトンを14.58重量部、N2を通気しながら滴下で加えた。室温で4時間攪拌した。反応後安息香酸0.38重量部加えた。一晩放置後、クロロホルムをN2バブリングしながら加熱減圧除去し、透明なポリマーを得た。得られたポリマー83.21重量部およびビニルシラザン16.79重量部を仕込んだ。N2バブリングしながら50℃に加熱し、トリフルオロメタンスルホン酸を0.02重量部加え、4時間反応させた。ろ過した後N2バブリングしながら副成分を除去し、透明なポリマーを得た。H-NMRおよびSi-NMR分析によりそのポリマーはビニルシロキシ基に由来するピークが出現し、以下の構造を有する、末端がビニルシロキシ基に変性されたポリカプロラクトン(アルケニル変性ポリカプロラクトン化合物No.6)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
(式中、m+n=4.0、a+b=18)
[実施例7~12、比較例1:シリコーンエラストマー粒子の製造]
以下、実施例7~12に上記の(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物を原料として得たシリコーンエラストマー粒子の製造例を示す。なお、比較例1は、(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物のみを原料として得た非シリコーン系のポリマー粒子である。
[実施例7:シリコーンエラストマー粒子No.1(ヒドロシリル化反応型)]
(a2-1)成分であるオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、(b4)アルケニル変性ポリカプロラクトン化合物No.4を質量比37:63で、室温で均一に混合した。次に、この組成物をポリオキシエチレンアルキル(C12―14)エーテル0.5質量部と純水30質量部からなる25℃の水溶液中に分散し、さらにコロイドミルにより均一に乳化した後、純水526質量部で希釈してエマルジョンを調製した。次に、塩化白金酸のイソプロピルアルコール溶液(本組成物中、白金金属が質量単位で10ppmとなる量)をポリオキシエチレンアルキル(C12-14)エーテルと純水で水分散液としてエマルジョンに加えて攪拌した後、このエマルジョンを50℃で4時間静置して、エラストマー粒子の均一な水系サスペンジョンを調整した。次に、この水系サスペンジョンをろ過し、残渣50℃のオーブンで、5時間乾燥し、シリコーンエラストマー粒子No.1を得た。得られたシリコーンエラストマー粒子の平均一次、二次粒子径はそれぞれ4.03μm、15.3μmであった。なお、その電子顕微鏡写真を図1に示す。
[実施例8:シリコーンエラストマー粒子No.2(ラジカル重合型)]
(a1-1)成分であるメタクリル変性シリコーンポリマーと、(b1)(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物No.1を質量比30:70で、室温で均一に混合し、さらに、オリーブオイル(サミット製油製)を組成物全体の20%となる量で加えて混合した。次に、この組成物をゴーセノールEG-05Cを0.27質量部とゴーセノールEG-18Pを0.53質量部を純水46質量部からなる25℃の水溶液中に分散し、さらにコロイドミルにより均一に乳化した後、純水300質量部を加えて希釈してエマルジョンを調製した。1Lフラスコで加熱し、60℃に達した後、過硫酸カリウム(シグマ・アルドリッチ製)0.5gを水9.5gに溶かした水溶液を1分間かけて滴下した。このエマルジョンを60℃、3時間100rpmで攪拌しラジカル重合させ、シリコーンゴム粒子の均一な水系サスペンジョンを調製した。次に、この水系サスペンジョンをろ過し、エタノール200mlとアセトン100mlで洗った。残渣70℃のオーブンで、3時間乾燥し、シリコーンエラストマー粒子No.2を得た。得られたシリコーンエラストマー粒子の平均一次、二次粒子径は3.41μm、31.1μmであった。
[実施例9:シリコーンエラストマー粒子No.3(ラジカル重合型)]
(a1-1)成分であるメタクリル変性シリコーンポリマーと、(b2)(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物No.2とを質量比30:70で、室温で均一に混合した。それ以外は、実施例8と同様にしてシリコーンエラストマー粒子No.3を得た。得られたシリコーンエラストマー粒子の平均一次、二次粒子径は3.43μm、31.1μmであった。なお、その電子顕微鏡写真を図2に示す。
[実施例10:シリコーンエラストマー粒子No.4(ラジカル重合型)]
(a2-1)成分であるメタクリル変性シリコーンポリマーと、(b3)(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物No.3とを質量比30:70で、室温で均一に混合した。それ以外は、実施例8と同様にしてシリコーンエラストマー粒子を得た。得られたシリコーンエラストマー粒子の平均一次、二次粒子径は4.42μm、336μmであった。
[実施例11:シリコーンエラストマー粒子No.5(ヒドロシリル化反応型)]
(a1-1)成分であるオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、(b5)アルケニル変性ポリカプロラクトン化合物No.5を質量比18.7:81.3で、室温で均一に混合した。それ以外は、実施例7と同様にしてシリコーンエラストマー粒子No.5を得た。得られたシリコーンエラストマー粒子の平均一次、二次粒子径は3.73μm、18.5μmであった。
[実施例12:シリコーンエラストマー粒子No.6(ヒドロシリル化反応型)]
(a1-1)成分であるオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、(b6)アルケニル変性ポリカプロラクトン化合物No.6を質量比15:85で、室温で均一に混合した。それ以外は、実施例7と同様にしてシリコーンエラストマー粒子No.6を得た。得られたシリコーンエラストマー粒子の平均一次、二次粒子径は0.95μm、30.2μmであった。
[比較例1(ラジカル重合型)]
ポリオルガノシロキサン成分を使用せず、(b1)(メタ)アクリル変性ポリカプロラクトン化合物No.1のみを100質量部を用いた以外は、実施例6と同様にして非シリコーン系のポリマー粒子を得た。得られた粒子の平均一次、二次粒子径は2.91μm、70.0μmであった。
上記の実施例7~12、比較例1により得られた各粒子の平均一次粒子径および平均二次粒子径を下表1にまとめる。なお、図1、図2に示す通り、実施例7、9で得たシリコーンエラストマー粒子のデジタルマイクロスコープで観察すると、ほぼ凝集しておらず、分散性に優れることが確認できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024

[化粧料処方例]
 以下、本発明の形態のひとつであるシリコーンエラストマー粒子を配合することができる、本発明の化粧料の処方例を示す。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
[実施例9,10、比較例2]
下表3に記載の組成で、シリコーンエラストマー粒子を用いたルースパウダーの使用感をパネラーにより比較評価した。
(感触評価)
パネリスト18人の前腕内側にサンプルを塗布した際のすべり性を、下表2の基準で評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026


(調製方法)
1.A相を混合する。
2.B相を混合する。
3.A相とB相を均一になるまで撹拌する。
表3の通り、本発明のシリコーンエラストマー粒子(実施例1、ヒドロシリル化反応型)を使用したルースパウダーは、他の粒子(比較例1)を使用したルースパウダーと異なり、良好なすべり性を有すると評価された。
[実施例17,18,19、比較例3,4,5]
表5に記載の組成で、シリコーンエラストマー粒子を用いた油中水型サンスクリーン剤の使用感をパネラーにより比較評価した。
(感触評価)
パネリスト18人の前腕内側にサンプルを塗布した際の伸びのよさ、なめらかさ、しっとり感およびきしみ感のなさについて下表4の基準で評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027



[SPF値及びPA値]
HELIOPLATE HD6(HelioScreenLab社製)に評価対象(日焼け止め化粧料)を2mg/cm2となるように均一に塗布し、SPF測定機器UV-1000S(Labsphere社製)を用いてSPF値およびPA値を測定した。表1~3に記載した値は、試験サンプル3つに対して、それぞれ10箇所測定を行い、最大値および最小値を除いた平均値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028


(調製方法)
A相を混合する。
B相を混合する。
A相を撹拌しながらB相をゆっくり加える。
上記4にC相を加えて均一になるまで撹拌する。
表5の通り、本発明のシリコーンエラストマー粒子No.1(実施例5)を使用した油中水型サンスクリーン剤は、エラストマー粒子を含まない比較例5、他の粒子(比較例4)を使用したサンスクリーンと異なり、伸びが良く、なめらかさでしっとり感があり、きしみにくいと評価された。さらに、既存品(比較例5)と比較してもより優れた感触を与えると評価された。これに加えて、本発明のシリコーンエラストマー粒子を含む実施例11は使用感を損なうことなく、他の粒子を配合したサンスクリーンと比較して、著しくSPF値およびPA値を向上させることができた。
[実施例20、21、比較例6,7,8]
表6に記載の組成で、シリコーンエラストマー粒子を用いた油中水型ファンデーションの使用感をパネラーにより比較評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029

(調製方法)
A相を混合する。
B相を混合する。
A相とB相を混合する。
AB相を撹拌しながらC相をゆっくり加える。
上記4にD相を加えて均一になるまで撹拌する。
(感触評価)
パネリスト18人の前腕内側にサンプルを塗布した際の伸び性としっとり感を評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030

[実施例22,23、比較例9]
下表に記載の組成で、シリコーンエラストマー粒子を用いたアンチリンクルクリームの性能を比較評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031


(調製方法)
A相を混合する。
B相を混合する。
B相とC相を混合する。
A相を撹拌しながらBC相をゆっくり加える。
(感触評価)
スライドガラスの上に厚さ75μmとなるようにサンプルを均一に塗布し、スライドガラスの下に置いた紙に印刷した文字の見え方を目視にて観察した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032

シリコーンエラストマー粒子の酵素分解試験
[実施例7、8、12(シリコーンエラストマー粒子No.1, 2, 6)および既存のシリコーンエラストマー製品]
作製したシリコーンエラストマー粒子および既存のシリコーンエラストマー製品(ダウ・東レ株式会社製、製品名:EP-9610 Cosmetic Powder;アルケニル変性ポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンをヒドロシリル化して得られたシリコーンエラストマー粒子)をそれぞれ0.1g測り取り、エッペンドルフチューブに入れた。Pseudomonas属細菌由来のType XIII リパーゼを0.1 M リン酸緩衝生理食塩水 (pH 7.4) と混合し、 8 U/mL の酵素溶液を調整した。得られた酵素溶液を各チューブに 1 mL 加え、試験体を作製した。試験体を37℃のオーブン中に静置し、24時間ごと酵素の交換を行いながら最大96時間試験を行った。所定の時間後、各サンプルを取り出し、水洗いし、一晩乾燥させた後、真空オーブン中で絶乾させた。絶乾後のサンプル重量を測定し、その重量減少率を分解率と定義した。当該酵素分解試験(試験時間-分解率%)を図3に示す。
実施例7,12のシリコーンエラストマー粒子No.1,6はヒドロシリル化触媒存在下でアルケニル基を有するポリカプロラクトンとケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンにより架橋された構造を有し、実施例8のシリコーンエラストマー粒子No.2はラジカル重合触媒存在下で(メタ)アクリル変性シロキサンと(メタ)アクリル変性基を有するポリカプロラクトンにより架橋された構造を有する。
これらの実施例に係るシリコーンエラストマー粒子は、いずれも、酵素存在下において経時でその重量が減少していることから、分解性を有すものと推察される。特に、実施例8および実施例12に係るシリコーンエラストマー粒子は、いずれも96時間経過時点で、9%を超える高い分解率を示すものであり、本願実施例に係るシリコーンエラストマー粒子は、その生分解性が強く期待されるものである。
一方、アルケニル変性シロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンをヒドロシリル化して得られたエラストマー粒子はポリエステルのような酵素分解性基を有しおらず、酵素存在下においても重量減少が認められなかった事から、生分解性を有さないと推察される。特に、96時間経過後の実施例に係るシリコーンエラストマー粒子と既存のシリコーンエラストマー製品の分解率は、明白な有意差を示しており、本発明にかかるシリコーンエラストマー粒子は、既存品と同等以上の性能および感触面の利点に加えて、既存のシリコーンエラストマー製品では実現が困難であった、高い生分解性を達成していることが強く示唆されるものである。

Claims (22)

  1. 分子内に、下記構造式(1):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (1)
    {式中、nは1~5の範囲の数であり、Raは-R-CR=CH(Rはカルボニル基または1つのカルボニル基を含む二価の連結基であり、Rは水素原子またはメチル基である)で表される(メタ)アクリル末端基およびアルケニル末端基}で表される変性ポリカプロラクトン構造を2以上有する反応性基含有ポリカプロラクトン化合物。
  2. 分子内に、下記構造式(1)で表される変性ポリカプロラクトン構造を2~4個の範囲で有し、かつ、分子内におけるカプロラクトン単位{-C(=O)―C10―O―}を2~20の範囲で有する、請求項1に記載の反応性基含有ポリカプロラクトン化合物。
  3. 下記構造式(1)中の官能基Raにおいて、Rがカルボニル基または1つのカルボニル基を含み、炭素原子数1~20の有機基またはケイ素含有有機基から選ばれるむ二価の連結基である、請求項1または請求項2に記載の反応性基含有ポリカプロラクトン化合物。
  4. 下記構造式(1-1)~(1-5)から選ばれる1種類以上の構造式で表される、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の反応性基含有ポリカプロラクトン化合物:
    構造式(1-1):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (1-1)
    構造式(1-2):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (1-2)
    構造式(1-3):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (1-3)
    構造式(1-4):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (1-4)

    構造式(1-5):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (1-5)

    (式中、Raは前記同様の基であり;m,nは、各々独立に1~5の範囲の数であり、m+nは2~20の範囲の数であり;w,x,y,zは、各々独立に1~5の範囲の数であり、x+y+zは3~20の範囲の数であり、w+x+y+zは4~20の範囲の数である)
  5. シリコーンエラストマー粒子の合成原料である、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の反応性基含有ポリカプロラクトン化合物。
  6. 分子内に、下記構造式(1´):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (1´)
    (式中、nは1~5の範囲の数である。)
    を有するポリオール末端構造を有するポリカプロラクトン構造を2以上有するポリカプロラクトン化合物と、
    Cl―C(=O)-R-CR=CH(RはCHとC(=O)間の化学結合または炭素原子数1~20の二価の有機基であり、Rは水素原子またはメチル基である)で表される塩化(メタ)アクリロイル化合物および塩化アルケノイルとを、塩基性触媒の存在下に反応させること、およびテトラメチルジビニルジシラザンとを、酸性触媒の存在下に反応させることを特徴とする、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の反応性基含有ポリカプロラクトン化合物の製造方法。
  7. シリコーンエラストマー粒子内の少なくとも二つのケイ素原子が、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の反応性基含有ポリカプロラクトン化合物のラジカル重合反応およびケイ素原子結合水素原子へのヒドロシリル化反応から選ばれる1種類以上の反応により架橋された構造を有する、シリコーンエラストマー粒子。
  8. シリコーンエラストマー粒子内に、
    -(R SiO)
    (式中、Rは炭素数1~20の非置換またはハロゲン原子により置換された炭素原子数1~20のアルキル基、炭素原子数6~22のアリール基または水酸基であり、nは1~1000の範囲の数である)
    で表されるポリオルガノシロキサン構造をさらに有する、請求項7に記載のシリコーンエラストマー粒子。
  9. (A)下記の(a1)成分および(a2)成分から選ばれる少なくとも1種類の反応性オルガノポリシロキサン、
    (a1)分子内にメタアクリロキシ基含有有機基およびアクリロキシ基含有有機基から選ばれる少なくとも1種類以上の(メタ)アクリロキシ基含有有機基を少なくとも3つ有するオルガノポリシロキサン、および
    (a2)分子内にケイ素原子結合水素原子を少なくとも3つ有するオルガノポリシロキサン
    (B)請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の反応性基含有ポリカプロラクトン化合物
    (C)ラジカル重合開始剤およびヒドロシリル化反応触媒から選ばれる1種類以上の硬化剤
    を少なくとも含み、ラジカル重合反応およびケイ素原子結合水素原子へのヒドロシリル化反応から選ばれる1種類以上の反応により架橋可能な架橋反応性シリコーン組成物を水中に乳化してなる架橋反応性シリコーン乳化粒子を、水中で架橋反応させてなるシリコーンエラストマー粒子である、請求項7または請求項8に記載のシリコーンエラストマー粒子。
  10. レーザー回折散乱法により測定される平均一次粒子径が0.5~20μmである、請求項7~請求項9のいずれか1項に記載のシリコーンエラストマー粒子。
  11. シリコーンエラストマー粒子形成に用いる架橋反応性シリコーン組成物を、シート状に硬化して測定されるJIS-A硬度が10~80の範囲である、請求項7~請求項10のいずれか1項に記載のシリコーンエラストマー粒子。
  12. その表面の一部または全部が、オルガノポリシロキサン樹脂、シリカ、および他のシリコーンエラストマー粒子から選ばれる1種類以上により被覆された構造を備える、請求項7~請求項10のいずれか1項に記載のシリコーンエラストマー粒子。
  13. シリコーンエラストマー粒子がメソポーラス構造を有する、請求項7~請求項10のいずれか1項に記載のシリコーンエラストマー粒子。
  14. シリコーンエラストマー粒子中に、40℃で液状の油剤を含有する、請求項7~請求項1のいずれか1項に記載のシリコーンエラストマー粒子。
  15. 生分解性を備えることを特徴とする、請求項7~請求項14のいずれか1項に記載のシリコーンエラストマー粒子。
  16. シリコーンエラストマー粒子内の、反応性基含有ポリカプロラクトン化合物のラジカル重合またはヒドロシリル化反応によって形成された部分構造を有する二価の有機基が、生分解性反応に対して活性であり、生分解性環境において、シリコーンエラストマー粒子内のケイ素原子間に形成された架橋構造が少なくとも部分的に開裂し、シリコーンエラストマー粒子の一次粒子が、非架橋構造のポリオルガノシロキサンの発生を伴って解砕する性質を備える、請求項7~請求項14のいずれか1項に記載のシリコーンエラストマー粒子。
  17. 請求項7~16のいずれか1項に記載のシリコーンエラストマー粒子を含有する化粧料原料。
  18. 請求項7~16のいずれか1項に記載のシリコーンエラストマー粒子を含有する化粧料組成物。
  19. 請求項7~16のいずれか1項に記載のシリコーンエラストマー粒子を含有する有機樹脂添加剤。
  20. 請求項7~16のいずれか1項に記載のシリコーンエラストマー粒子を含有する有機樹脂。
  21. 以下の工程(I)および(II)を含む、請求項7~16のいずれか1項に記載のシリコーンエラストマー粒子の製造方法
    工程(I):
    (A)下記の(a1)成分および(a2)成分から選ばれる少なくとも1種類の反応性オルガノポリシロキサン、
    (a1)分子内にメタアクリロキシ基含有有機基およびアクリロキシ基含有有機基から選ばれる少なくとも1種類以上の(メタ)アクリロキシ基含有有機基を少なくとも3つ有するオルガノポリシロキサン、および
    (a2)分子内にケイ素原子結合水素原子を少なくとも3つ有するオルガノポリシロキサン
    (B)請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の反応性基含有ポリカプロラクトン化合物
    (C)ラジカル重合開始剤およびヒドロシリル化反応触媒から選ばれる1種類以上の硬化剤
    を水中に乳化して、架橋反応性シリコーン乳化粒子を形成する工程、
    工程(II):
    工程(I)で得た架橋反応性シリコーン乳化粒子を、(C)硬化剤の存在下で硬化させ、シリコーンエラストマー粒子を得る工程
  22. 工程(I)において、(A)成分の少なくとも一部が、
    (a1)分子内にメタアクリロキシ基含有有機基およびアクリロキシ基含有有機基から選ばれる少なくとも1種類以上の(メタ)アクリロキシ基含有有機基を少なくとも3つ有するオルガノポリシロキサンである、請求項21に記載のシリコーンエラストマー粒子の製造方法。
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