KR101866726B1 - 실리콘 에멀젼 - Google Patents

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버트랜드 루이스 줄리엔 르노블
도날드 테일러 릴리스
이한 리우
엘로디 레이노드
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다우 실리콘즈 코포레이션
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Abstract

본 발명은 실리콘 및 실리콘 폴리에테르를 포함하는 수희석성 실리콘 에멀젼; 상기 에멀젼을 포함하는 코팅 조성물; 상기 에멀젼의 제조 방법; 및 상기 에멀젼의 용도를 제공한다.

Description

실리콘 에멀젼{SILICONE EMULSIONS}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2014년 7월 23일자로 출원된 미국 가출원 제62/027,959호의 이익을 주장한다.
기술분야
본 발명은 고점도 실리콘 및 실리콘 폴리에테르를 갖는 실리콘 에멀젼의 분야에 관한 것이다. 본 발명의 에멀젼은 코팅 분야 및 개인 케어 응용에 사용될 수 있다.
고분자량 실리콘의 수성 기계적 에멀젼의 제조는 실리콘 재료의 점도가 높기 때문에 어렵다. 에멀젼은 전형적으로 특수 계면활성제를 사용하거나, 휘발성 유기 화합물, 방향족 용매 또는 다른 환경적으로 비친화적인 물질과 같은 바람직하지 않을 수 있는 용매 중에서 고점도 실리콘을 희석할 필요성을 가지고 제조된다. 고분자량 실리콘은 또한 이축 압출기와 같은 특수 장치를 사용하여 유화될 수 있다. 그러나, 이러한 장치의 비용은 자본 및 운영 측면에서 비교적 높다.
따라서, 특수 계면활성제 또는 바람직하지 않은 용매도 필요로 하지 않고, 고가의 유화기도 필요로 하지 않는 고분자량 실리콘의 에멀젼을 제조하기 위한 재료 및 공정을 찾아야 한다.
본 발명은,
A) 25℃에서의 점도가 1,000,000 cP 이상인 실리콘 10 내지 95 중량%;
B) 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%;
C) 임의로, 에멀젼의 모든 성분이 합계 100 중량%가 되도록 충분한 양의 물;
D) 임의로 보조계면활성제; 및
E) 임의로 공용매를 포함하는 수희석성(water dilutable) 실리콘 에멀젼을 제공한다.
물 C)은 0 내지 90 중량%일 수 있고; 보조계면활성제 D)는 0 내지 30 중량%일 수 있으며; 공용매 E)는 0 내지 30 중량%일 수 있다. 일 실시 형태에서, 공용매는 비수성 극성 공용매이다.
본 발명은 또한,
A) 실리콘 10 내지 95 중량%;
B) i) SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
ii) 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌,
iii) 다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산을 반응시켜 얻을 수 있는 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%
(여기서, SiH 대 (ⅱ)의 알케닐의 몰비는 1:0.5 내지 1:1.5이고, SiH 대 (iii)의 알케닐의 몰비는 1: 0.01 내지 1: 0.5이되, 단, 총 알케닐:SiH는 1.5:1 내지 1:1임);
C) 임의로, 에멀젼의 모든 성분이 합계 100 중량%가 되도록 충분한 양의 물;
D) 임의로 보조계면활성제; 및
E) 임의로 공용매를 포함하는 수희석성 실리콘 에멀젼을 제공한다.
다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산은 임의 성분일 수 있다. 보조계면활성제 D) 대 실리콘 폴리에테르 B)의 비는 5 이하이다. 공용매 E) 대 실리콘 폴리에테르 B)의 비는 5 이하이다. 일 실시 형태에서, 공용매는 비수성 극성 공용매이다.
본 발명은 또한 실리콘 에멀젼을 포함하는 코팅 조성물 및 실리콘 에멀젼의 제조 방법을 제공한다.
본원에 사용되는 "중량%"는 달리 지시하지 않는 한, 실리콘 에멀젼의 총 중량에 대한 성분의 중량을 지칭한다.
용어 "포함하는(comprising)"은 "포함하다(include)" 및 "이루어진다(consist of)"의 개념을 의미하고 아우르기 위해 가장 넓은 의미로 본 명세서에서 사용된다.
예시적인 예를 열거하기 위한 "예를 들어" 또는 "~와 같은"의 사용은 단지 열거된 예로 한정하는 것은 아니다. 따라서, "예를 들어" 또는 "~와 같은"은 "예를 들어, 그러나 이에 한정되지 않는" 또는 "~와 같으나 이에 한정되지 않는"을 의미하고, 다른 유사하거나 같은 의미의 예를 포함한다.
다른 기, 예를 들어, 알킬기와 관련하여 사용되는 용어 "치환된"은, 달리 명시되지 않는 한, 알킬기의 하나 이상의 수소 원자가 다른 치환기로 치환되었음을 의미한다. 이러한 치환기의 예에는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 할로겐 원자, 예컨대 염소, 불소, 브롬 및 요오드; 할로겐 원자 함유 기, 예컨대 클로로메틸, 퍼플루오로부틸, 트라이플루오로에틸 및 노나플루오로헥실; 산소 원자; 산소 원자 함유 기, 예컨대 (메트)아크릴 및 카르복실; 질소 원자; 질소 원자 함유 기, 예컨대 아민, 아미노 작용기, 아미도 작용기 및 시아노 작용기; 황 원자; 및 황 원자 함유 기, 예컨대 메르캅토기가 포함된다.
본원에 사용되는 용어 부정관사("a" 및 "an")은 이들이 변형되는 것의 단수형 및 복수형 둘 다를 포함하는 것을 의미한다. 복수형의 경우, 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, "실리콘"은 단 하나의 실리콘을 의미할 수도 있거나, 하나 이상의 실리콘을 의미할 수도 있다. 하나 이상의 실리콘이 존재하는 경우, 실리콘은 동일하거나 상이할 수 있다.
에멀젼의 성분이 중량%로 존재하는 것으로 표현되는 경우, 이는 에멀젼의 중량이 100%이고, 임의 성분을 비롯한 모든 성분이 합계 100 중량%가 되는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 실리콘 10 내지 95 중량%, 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량% 및 임의로 물을 갖는 에멀젼은 실리콘과 실리콘 폴리에테르의 양이 합계 100 중량%가 되거나, 실리콘, 실리콘 폴리에테르 및 임의로 첨가되는 물의 양이 합계 100 중량%가 되는 모든 에멀젼을 포함하는 것으로 이해된다. 따라서, 실리콘이 95 중량%인 경우, 예를 들어, 실리콘 폴리에테르는 0.1 중량%보다 크고 5 중량% 이하인 양일 수 있다. 실리콘 폴리에테르가 5 중량% 미만인 경우, 임의로 물은 합계 100 중량%가 되도록 충분한 양으로 첨가된다.
달리 명시되지 않는 한, "R" 기는 치환되거나 비치환될 수 있는 1가 유기기를 지칭한다. 일부 실시 형태에서, R은 1 내지 30개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기, 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알코올 또는 6 내지 14개의 탄소 원자를 갖는 아릴이며, 여기서 알킬, 알코올 및 아릴은 치환되거나 비치환될 수 있다.
본원에 사용되는 "유기기"는 하나 이상의 탄소 원자를 포함하는 기를 의미한다. 유기기는 알킬기, 알케닐기, 알키닐기 및 아릴기를 포함한다. 예를 들어, 유기기는 1 내지 30개의 탄소 원자를 포함하는 기일 수 있고, 상기 기는 치환되거나 비치환될 수 있다.
실리콘을 언급하는 경우에 본원에 사용되는 "고분자량"은 수평균 분자량이 100,000 g/mol 이상인 실리콘을 의미한다.
본원에 사용되는 용어 "중합체"는 중합체 분자를 형성하도록 연결된 반복 단량체 단위로 구성되는 분자를 지칭하며, 높은 상대 분자 질량 및 낮은 상대 분자 질량의 분자를 모두 포함한다. 따라서, 본원에 사용되는 "중합체"는 소중합체, 단독중합체 및 공중합체를 포함한다. 공중합체는 이원공중합체 및 삼원공중합체를 포함한다.
미국의 관례 상, 본원에 인용되는 모든 특허 출원 공개 및 특허, 또는 그 일부만이 인용된 경우 그 일부는 포함된 요지가 본 명세서와 상충하지 않는 한도 내에서 본원에 참조로 포함되며, 이러한 상충 시에는 본 명세서가 우선할 것이다.
점도는 25℃에서 시판 중인 레오미터에 의해 측정될 수 있다. 당업자에게 공지된 레올로지 측정을 위한 적합한 조건을 따른다. 중합체가 전단 담화(shear thinning)를 나타내는 경우, 제로 전단 점도가 점도값으로서 기록된다. cSt 및 cP로 나타내는 점도값은 서로 대체할 수 있다.
본원에 사용되는 용어 "수희석성" 실리콘 에멀젼 및 "실리콘 에멀젼"은 상호 교환 가능하게 사용된다. "수희석성" 실리콘 에멀젼 및 "실리콘 에멀젼"은 물이 첨가될 수 있는 에멀젼 또는 물로 희석될 수 있는 에멀젼을 지칭한다. 일부 실시 형태에서, 수희석성 실리콘 에멀젼은 분산상 및 비분산(연속)상을 포함하며, 분산상이 실리콘이고, 비분산상이 물 또는 수용액 또는 혼합물인 수성 연속 에멀젼이다. 다른 실시 형태에서, 실리콘 에멀젼은 예를 들어, 비수성 극성 용매이나 이에 한정되지 않는 비수성 용매에 희석가능할 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명은 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상이거나, 25℃에서의 점도가 1,000,000 cP 이상인 하이드록시 말단 폴리다이메틸실록산인 실리콘 검을 포함하는 수희석성 실리콘 에멀젼을 제공한다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은 25℃에서의 점도가 1,000,000 cP 이상인 비닐 말단 폴리다이메틸실록산인 실리콘 검을 포함하는 실리콘 에멀젼을 제공한다.
다른 실시 형태에서, SiH 작용성 폴리오르가노실록산은 하기 평균 화학식을 가질 수 있다:
R3SiO(RRSiO)x(R1RSiO)ySiR3 (I)
상기 식에서, 각 R은 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴이고, R1은 수소이며, x는 1 내지 1000이고, y는 1 내지 100이다.
다른 실시 형태에서, 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌은 모노알케닐 작용성 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 또는 랜덤 공중합체일 수 있다. 모노알케닐 작용성 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 공중합체는 하기 평균 화학식을 가질 수 있다:
CH2=CH(CH2)n-[(C2H4O)c(C3H6O)d]-OR2 (II)
상기 식에서, R2는 수소, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고; c는 1 내지 400이며, d는 0 내지 100이고, n은 0 내지 10이며, 여기서 c/(c + d)의 비는 0.5 내지 1이다.
다른 실시 형태에서, 모노알케닐 작용성 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 공중합체는 하기 평균 화학식을 가질 수 있다:
CH2=CR2(CH2)n-O[(C2H4O)c(C3H6O)d]-R3 (IIa)
상기 식에서, R2는 수소, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고, R3는 수소, 알킬 또는 아실이며, c는 1 내지 400이고, d는 0 내지 100이며, n은 0 내지 10이고, 여기서 c/(c + d)의 비는 0.5 내지 1이다.
다른 실시 형태에서, SiH 작용성 폴리오르가노실록산은 하기 평균 화학식을 가질 수 있다:
RRR1SiO(RRSiO)xSiRRR1 (III)
상기 식에서, 각 R은 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴이고, R1은 수소이며, x는 1 내지 1000이다.
다른 실시 형태에서, 다이알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌은 다이알케닐 작용성 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 또는 랜덤 공중합체일 수 있다. 다이알케닐 작용성 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 공중합체는 하기 평균 화학식을 가질 수 있다:
CH2=CR2(CH2)n-O[(C2H4O)c(C3H6O)d]-(CH2)n-CR2=CH2 (IV)
상기 식에서, R2는 수소, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고, c는 1 내지 400이며, d는 0 내지 100이고, n은 0 내지 10이며, 여기서 c/(c + d)의 비는 0.5 내지 1이다.
다른 실시 형태에서, 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌 (II)은 다이알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌 (IV)과 함께 사용될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산은 비닐 말단 폴리다이메틸실록산이다. 에멀젼은 수성 연속 에멀젼일 수 있다. 실리콘 폴리에테르 성분 B)는 수용성 또는 수분산성이다. 수희석성 실리콘 에멀젼은 살생물제를 추가로 포함할 수 있다.
다른 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르 B)는 중량 평균 분자량이 10,000 g/mol보다 크다. 다른 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르는 수용성 또는 수분산성이다. 본 발명의 에멀젼은 수희석성 또는 수성 연속 에멀젼일 수 있다. 본 발명의 에멀젼은 물을 첨가하여 희석될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은,
A) 수희석성 실리콘 에멀젼 10 내지 95 중량%;
B) 아크릴 에멀젼 또는 폴리우레탄 분산액, 또는 둘 다 1 내지 99 중량%;
C) 임의의 유기 용매 0 내지 90 중량%를 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
일부 실시 형태에서, 임의의 유기 용매는 극성 유기 용매일 수 있다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은,
I) A) 실리콘 10 내지 95 중량%;
B) i) SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
ii) 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌,
iii) 다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산을 반응시켜 얻을 수 있는 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%
(여기서, SiH 대 (ⅱ)의 알케닐의 몰비는 1:0.5 내지 1:1.5이고, SiH 대 (ⅲ)의 알케닐의 몰비는 1: 0.01 내지 1: 0.5이되, 단, 총 알케닐:SiH는 1.5:1 내지 1:1임);
C) 임의로 보조계면활성제 또는 공용매를 배합하여, 분산액을 형성하는 단계;
II) 단계 I)의 A), B) 및 임의로 C)를 혼합하고 균질화하여, 에멀젼을 형성하는 단계; 및
III) 임의로, 물 또는 다른 극성 첨가제를 첨가하는 단계를 포함하는 실리콘 에멀젼의 제조 방법을 제공한다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은,
I) A) 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상인 실리콘 10 내지 95 중량%;
B) i) SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
ii) 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌, 및 임의로
iii) 다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산을 반응시켜 얻을 수 있는 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%
(여기서, SiH 대 (ⅱ)의 알케닐의 몰비는 1:0.5 내지 1:1.5이고, SiH 대 (ⅲ)의 알케닐의 몰비는 1: 0.01 내지 1: 0.5이되, 단, SiH 대 (ii)와 (iii)의 총 배합된 알케닐의 몰비는 1.1: 내지 1:1.5임);
C) 임의로 보조계면활성제 또는 공용매를 배합하여, 분산액을 형성하는 단계;
II) 단계 I)의 A), B) 및 임의로 C)를 혼합하고 균질화하여, 에멀젼을 형성하는 단계; 및
III) 임의로, 물 또는 다른 극성 첨가제를 첨가하는 단계를 포함하는 실리콘 에멀젼의 제조 방법을 제공한다.
다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산은 임의 성분일 수 있으며, 이는 가교 결합이 요구되는 경우에는 존재할 수 있거나, 가교 결합이 요구되지 않는 경우에는 존재하지 않을 수 있다. 단계 III)의 물의 양은 단계 I)의 분산액 100부 당 5 내지 700부일 수 있다. 물은 증분 부분(in incremental portion)으로 첨가될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르는,
i) 말단 다이-SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
ii) 다이알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌을 반응시켜 얻어질 수 있으며,
여기서, SiH 대 (ii)의 알케닐의 몰비는 1:1 내지 1:2.5이다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은 표면에 코팅을 형성하도록 표면에 도포하기 위한 수희석성 실리콘 에멀젼의 용도, 및 스킨 케어 제품, 헤어 케어 제품, 개인 케어 제품, 가정용 케어 제품 또는 자동차 케어 제품에서의 수희석성 실리콘 에멀젼의 용도를 제공한다. 다른 실시 형태에서, 본 발명은 스킨 케어 제품, 헤어 케어 제품, 개인 케어 제품, 가정용 케어 제품 또는 자동차 케어 제품이다.
실리콘 성분 A)
일 실시 형태에서, 실리콘 성분 A)는 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상 또는 1,000,000 cP 이상인 실리콘이다. 예를 들어, 실리콘 성분 A)는 하기 일반식의 다수의 단위를 포함하는 비환형, 직쇄형 또는 분지형 폴리오르가노실록산일 수 있다:
R3 aSiO(4-a)/2
상기 식에서, 각 R3는 동일하거나 상이할 수 있고, 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 치환된 알킬기, 12개 이하의 탄소 원자를 갖는 아릴기 또는 12개 이하의 탄소 원자를 갖는 치환된 아릴기이며, a는 1, 2 또는 3이다. 폴리오르가노실록산은 하이드록시 말단 폴리오르가노실록산 또는 폴리다이메틸실록산일 수 있다.
일 실시 형태에서, 실리콘 성분 A)는 25℃에서의 점도가 500,000 cP 내지 50,000,000 cP, 500,000 cP 내지 40,000,000 cP, 500,000 cP 내지 30,000,000 cP, 500,000 cP 내지 20,000,000 cP, 500,000 cP 내지 10,000,000 cP, 또는 500,000 cP 내지 1,000,000 cP이다.
다른 실시 형태에서, 실리콘 성분 A)는 실리콘 검, 실리콘 수지, 실리콘 감압접착제(PSA), 아미노 작용성 오르가노폴리실록산, 페닐화 실리콘, 카르복실화 실리콘, 하이드록시 말단 실리콘, 비닐 말단 실리콘, 실리콘 유체 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 실리콘 성분 A)는 소포제가 아니다.
일 실시 형태에서, 실리콘 성분 A)는 실리콘 검이다. 본원에 사용되는 "실리콘 검"은 25℃에서 500,000 cSt보다 큰 동점도를 제공하기에 충분히 높은 분자량을 갖는, 주로 선형 오르가노폴리실록산을 지칭한다. 예를 들어, 화학식 분자량은 약 250,000일 수 있다. 검으로 간주되는 임의의 오르가노폴리실록산이 성분 (A)로서 선택될 수 있지만, 전형적으로 실리콘 검은, 미국 시험 재료 협회(American Society for Testing and Materials; ASTM) 시험 방법 926에 의해 측정된 것으로 약 30 이상의 윌리엄 가소도(William's plasticity number)를 부여하기에 충분한 분자량을 갖는 다이오르가노폴리실록산 검이다. 다이오르가노폴리실록산의 규소 결합 유기기는 치환될 수 있다. 예를 들어, 유기기는 알킬기 또는 할로겐화 알킬기로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 일 실시 형태에서, 유기기는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸 및 헥실; 사이클로알킬기, 예컨대 사이클로헥실 및 사이클로헵틸; 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 아릴기, 예컨대 페닐, 톨릴 및 자일릴; 7 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아랄킬기, 예컨대 벤질 및 페닐에틸; 및 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 알킬기, 예컨대 3,3,3-트라이플루오로프로필 및 클로로메틸에 의해 예시될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 다이오르가노폴리실록산은 이러한 유기기를 포함하는 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체일 수 있다. 그 예로는 다이메틸실록시 단위를 포함하는 단독중합체, 3,3,3-트라이플루오로프로필메틸실록시 단위를 포함하는 단독중합체, 다이메틸실록시 단위 및 페닐메틸실록시 단위를 포함하는 공중합체, 다이메틸실록시 단위 및 3,3,3-트라이플루오로프로필메틸실록시 단위를 포함하는 공중합체, 다이메틸실록시 단위와 다이페닐실록시 단위의 공중합체, 및 다이메틸실록시 단위, 다이페닐실록시 단위 및 페닐메틸실록시 단위의 삼원공중합체를 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
다이오르가노폴리실록산의 규소 결합 유기기는 예를 들어, 비닐, 알릴, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐 또는 도데세닐이지만 이에 한정되지 않는 알케닐기로부터 선택될 수 있다. 그 예로는 다이메틸비닐실록시 말단블록 다이메틸폴리실록산; 다이메틸비닐실록시 말단블록 다이메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체; 다이메틸비닐실록시 말단블록 메틸페닐폴리실록산; 및 다이메틸비닐실록시 말단블록 메틸페닐실록산-다이메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체를 들 수 있다.
다이오르가노폴리실록산의 규소 결합 유기기는 또한 다양한 유기 작용기, 예를 들어, 아미노, 아미도, 메르캅토 또는 에폭시 작용기로부터 선택될 수 있다.
다이오르가노폴리실록산의 분자 구조는 직쇄형(선형) 비분지 구조 및 부분 분지 직쇄형 구조에 의해 예시될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 직쇄형(비분지형) 구조가 바람직하다.
일 실시 형태에서, 실리콘 성분 A)는 상술한 실리콘 검 또는 이의 임의의 조합 중 어느 하나일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 실리콘 검은 25℃에서의 점도가 20,000,000 cP 이상인 하이드록시 말단 폴리다이메틸실록산 검이다.
실리콘 검은 다른 오르가노폴리실록산과 조합하여 사용될 수 있다. 오르가노폴리실록산은 (R3SiO1/2), (R2SiO2/2), (RSiO3/2) 또는 (SiO4/2) 실록시 단위로부터 독립적으로 선택되는 실록산 단위를 포함하는 중합체이며, 여기서 R은 임의의 1가 유기기일 수 있다. R이 오르가노폴리실록산의 (R3SiO1/2), (R2SiO2/2), (RSiO3/2) 또는 (SiO4/2) 실록시 단위의 메틸기인 경우, 실록시 단위는 각각, 일반적으로 M, D, T 및 Q 단위로 명명된다. 이들 실록시 단위는 다양한 방식으로 조합되어 환형, 선형, 또는 분지형 구조를 형성할 수 있다. 얻어진 중합체 구조의 화학적 특성 및 물리적 특성은 다양할 수 있다. 예를 들어, 오르가노폴리실록산은, 평균 중합체 식에서의 실록시 단위의 개수 및 유형에 따라, 휘발성 또는 저점도 유체, 고점도 유체 (또는 검), 탄성중합체 또는 고무, 및 수지일 수 있다. R 기는 임의의 1가 유기기일 수 있거나, R은 1 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 알킬기이거나, R은 메틸이다.
실리콘 검과 배합되는 다른 오르가노폴리실록산의 양은 달라질 수 있다. 전형적으로, 실리콘 검 100 중량부 당 0.1 중량부 내지 1000 중량부, 또는 0.1 내지 100 중량부의 다른 오르가노폴리실록산이 첨가된다.
일 실시 형태에서, 실리콘 성분 A)는 아미노 작용성 오르가노폴리실록산이다. 본원에 사용되는 "아미노 작용성 오르가노폴리실록산"은 화학식 RmSiO(4-m)/2(여기서, m은 1, 2 또는 3임)의 R 기 중 적어도 하나가 아미노 작용기인 것을 특징으로 할 수 있다. 아미노 작용기는 R 치환기를 갖는 임의의 실록시 단위 상에 존재할 수 있으며, 즉, (R3SiO1/2), (R2SiO2/2) 또는 (RSiO3/2) 단위 상에 존재할 수 있고, 본원의 화학식에서 RN으로 표시된다. 아미노 작용기 RN은 하기 화학식을 갖는 기로 예시될 수 있다: -R4NHR5, -R4NR5 2 또는 -R4NHR4NHR5 (여기서, 각 R4는 독립적으로 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 2가 알킬기 (알킬렌)이고, 각 R5는 독립적으로 수소, 또는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬기임). 각 R4는 전형적으로 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기이고, 예를 들어 -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CHCH3-, -CH2CH2CH2CH2-, -CH2CH(CH3)CH2-, -CH2CH2CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH(CH2CH3)CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2- 및 -CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-이지만 이에 한정되지 않는 기로 예시된다. R5의 알킬기는 R에 대하여 상기에 예시한 바와 같다.
아미노 작용기 RN의 비제한적인 예로는 -CH2CH2NH2, -CH2CH2CH2NH2, -CH2CH(CH3)NH2, -CH2CH2CH2CH2NH2, -CH2CH2CH2CH2CH2NH2, -CH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2, -CH2CH2NHCH3, -CH2CH2CH2NHCH3, -CH2CH(CH3)CH2NHCH3, -CH2CH2CH2CH2NHCH3, -CH2CH2NHCH2CH2NH2, -CH2CH2CH2NHCH2CH2NH2, -CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2NH2, -CH2CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2CH2NH2, -CH2CH2NHCH2CH2NHCH3, -CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2NHCH3, -CH2CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2CH2NHCH3 및 -CH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2CH2CH3이다.
대안적으로, 아미노 작용기 RN은 -CH2CH(CH3)CH2NHCH2CH2NH2일 수 있다.
일 실시 형태에서, 아미노 작용성 오르가노폴리실록산은 하기 평균 화학식을 갖는다:
[R3SiO1/2] [R2SiO2/2]e[RRNSiO2/2]f[R3SiO1/2]
상기 식에서,
e는 1 내지 1000, 1 내지 500, 또는 1 내지 200이고,
f는 1 내지 100, 1 내지 50, 또는 1 내지 10이며;
R은 독립적으로 1가 유기기이거나, R은 1 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 알킬이거나, R은 1 내지 12개의 탄소를 포함하는s 알킬기이거나, R은 메틸기이고;
RN은 상기에 정의한 바와 같다.
실리콘 성분 A)는 상술한 아미노 작용성 오르가노폴리실록산 또는 이의 임의의 조합 중 어느 하나일 수 있다.
다른 실시 형태에서, 실리콘 성분 A)는 실리콘 수지이다. 본원에 사용되는 "실리콘 수지"는 적어도 하나의 (RSiO3 /2) 또는 (SiO4 /2) 실록시 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산을 지칭한다. 실리콘 수지 오르가노폴리실록산은 대부분의 실록시 단위가 T 또는 Q 실록시 단위로부터 선택되는 경우에 얻어진다. 오르가노폴리실록산이 주로 T 실록시 단위를 포함하는 경우에는, 종종 "실세스퀴옥산 수지"로 명명된다. M 및 Q 실록시 단위가 우세한 경우에는, 얻어진 오르가노실록산은 종종 "MQ 수지"로 명명된다. 대안적으로, 오르가노폴리실록산의 화학식은 다음과 같이 오르가노폴리실록산의 실록시 단위의 평균으로 나타낼 수있다: RmSiO(4-m)/2 (여기서, R은 독립적으로 유기기, 알킬 또는 메틸임). 평균 화학식의 m의 값을 사용하여, 오르가노폴리실록산을 특징지을 수 있다. 예를 들어, 평균값 m = 1은 오르가노폴리실록산에서 (RSiO3 /2) 실록시 단위의 농도가 우세함을 나타내는 반면, m = 2는 (R2SiO2/2) 실록시 단위가 우세함을 나타낼 것이다. 따라서, 실리콘 수지는 평균 화학식 RmSiO(4-m)/2에서 m의 값이 1.8 미만인 오르가노폴리실록산을 말한다.
실리콘 성분 A)로서 유용한 실리콘 수지는 독립적으로 (i) (R3SiO1/2)g, (ii) (R2SiO2/2)h, (iii) (RSiO3/2)i 및 (iv) (SiO4/2)j 실록시 단위를 포함할 수 있지만, 단, 적어도 하나의 T 또는 Q 실록시 단위가 실리콘 수지 분자에 존재한다. 실리콘 수지에 존재하는 각각의 단위의 양은 실리콘 수지에 존재하는 전체 M, D, T 및 Q 단위의 총 몰 수에 대한 몰 분율 (즉, g, h, i 또는 j)로서 표시된다. 실리콘 수지를 나타내기 위해 본원에서 사용되는 임의의 그러한 화학식은 다양한 실록시 단위들의 구조적 순서를 나타내지는 않는다. 오히려, 그러한 화학식은, 하첨자 g, h, i 및 j에 의해 상기에 기재된 몰 분율에 따라, 실리콘 수지 내의 실록시 단위들의 상대적인 양을 설명하기 위한 편리한 표시법을 제공하고자 하는 것이다.
실리콘 수지는 또한 실라놀기 (규소 원자에 결합된 하이드록시)를 포함할 수 있다. 실리콘 수지 상에 존재하는 실라놀기의 양은 0.1 내지 35 몰%의 실라놀기 [≡SiOH], 2 내지 30 몰%의 실라놀기 [≡SiOH], 또는 5 내지 20 몰%의 실라놀기 [≡SiOH]로 다양할 수 있다. 실라놀기는 실리콘 수지 내의 임의의 실록시 단위 상에 존재할 수 있다. 다양한 실록시 단위의 몰 분율과, 실라놀 함량은 29Si NMR 기술에 의해 용이하게 측정될 수 있다.
실리콘 수지의 분자량은 제한되지 않는다. 실리콘 수지는 1,000 g/mol 이상의 Mn(수평균 분자량), 2,000 g/mol 이상의 Mn 또는 5,000 g/mol 이상의 Mn을 가질 수 있다. 수평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 기술을 이용하여 용이하게 측정될 수 있다.
일 실시 형태에서, 실리콘 수지는 MQ 실리콘이다. 실리콘 수지는 (R3SiO1/2)g 및 (SiO4 / 2)j 단위로부터 선택되는 실록시 단위 80 몰% 이상을 포함하는 MQ 수지 (즉, g + j ≥ 0.8)일 수 있으며, 여기서, R은 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 아릴기, 하이드록시 함유기 또는 아미노기이되, 단, R 기의 95 몰% 이상은 알킬기이고, a 및 d는 각각, 0보다 큰 값을 가지며, a/d의 비는 0.5 내지 1.5이다.
MQ 수지의 R 기는 독립적으로 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 아릴기, 카르비놀기 또는 아미노기이다. 알킬기는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 및 옥틸로 예시된다. 아릴기는 페닐, 나프틸, 벤질, 톨릴, 자일릴, 바이페닐, 메틸페닐, 2-페닐에틸, 2-페닐-2-메틸에틸, 클로로페닐, 브로모페닐 및 플루오로페닐로 예시되는데, 아릴기는 전형적으로 페닐이다.
성분 (A)로서 사용하기에 적합한 MQ 수지 및 그의 제조 방법이 본 기술 분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 미국 특허 제2,814,601호는, 산을 사용하여 수용성 실리케이트를 규산 단량체 또는 규산 소중합체로 변환시킴으로써 MQ 수지가 제조될 수 있음을 개시한다. 적절한 중합이 달성되었을 때, 수지는 트라이메틸클로로실란으로 말단 캡핑되어(end-capped), MQ 수지를 수득한다. MQ 수지를 제조하기 위한 또 하나의 방법은 미국 특허 제2,857,356호에 개시되어 있으며, 이는 물을 사용하여 알킬 실리케이트와 가수분해성 트라이알킬실란 오르가노폴리실록산의 혼합물의 공가수분해에 의해 MQ 수지를 제조하는 방법을 개시한다.
본 발명의 성분 A)로서 적합한 MQ 수지는 D 단위 및 T 단위를 포함할 수 있다. MQ 수지는 또한 하이드록시기를 함유할 수 있다. 전형적으로, MQ 수지는 하이드록시 함량의 총 중량%가 2 내지 10 중량%, 또는 2 내지 5 중량%이다. MQ 수지는 또한 추가로 "캡핑될" 수 있는데, 이때 잔류 하이드록시기가 추가적인 M 기와 반응한다. 하이드록시 함량은 29Si NMR 기술에 의해 측정된다.
일 실시 형태에서, 실리콘 수지는 실세스퀴옥산 수지이다. 실세스퀴옥산 수지는 RSiO3/2 단위 80 몰% 이상을 포함하는 실세스퀴옥산 수지일 수 있으며, 여기서 R은 독립적으로 1 내지 20개의 탄소 원자의 알킬기, 메탄올 또는 치환된 메탄올 라디칼, 또는 아미노 치환기를 갖는 1 내지 20개의 탄소 원자의 알킬기이다. 알킬기는 할로겐 치환된 알킬을 포함할 수 있다. R 기는 아릴기, 예를 들어 페닐기, 나프틸기, 안트릴기일 수 있다. 대안적으로, R은 알킬기, 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필 또는 부틸일 수 있다. 대안적으로, R은 상술한 알킬기 또는 아릴기의 임의의 조합일 수 있다. 대안적으로, R은 페닐, 프로필 또는 메틸이다. 일 실시 형태에서, R 기의 40 몰% 이상이 프로필이며, 이는 T-프로필 수지로서 본원에서 지칭되는데, 그 이유는 대부분의 실록산 단위가 일반식 RSiO3/2의 T 단위이고, 여기서 R 기의 40 몰% 이상, 50 몰% 이상 또는 90 몰% 이상이 프로필이기 때문이다. 다른 실시 형태에서, R 기의 40 몰% 이상이 페닐이며, 이는 T-페닐 수지로서 본원에서 지칭되는데, 그 이유는 대부분의 실록산 단위가 일반식 RSiO3/2의 T 단위이고, 여기서 R 기의 40 몰% 이상, 50 몰% 이상 또는 90 몰% 이상이 페닐이기 때문이다. 또 다른 실시 형태에서, R은 프로필과 페닐의 혼합물일 수 있다. R이 프로필과 페닐의 혼합물인 경우에, 수지에서의 각각의 양은 다양할 수 있으나, 전형적으로 실세스퀴옥산 수지 내의 R3 기는 60 내지 80 몰%의 페닐 및 20 내지 40 몰%의 프로필을 함유할 수 있다.
실세스퀴옥산 수지는 본 기술 분야에 공지되어 있으며, 전형적으로, 규소 원자 상에 3개의 가수분해성 기, 예컨대 할로겐 또는 알콕시기를 갖는 오르가노실란을 가수분해하여 제조된다. 따라서, 실세스퀴옥산 수지는 프로필트라이메톡시실란, 프로필트라이에톡시실란, 프로필트라이프로폭시실란을 가수분해함으로써, 또는 전술한 프로필알콕시실란을 다양한 알콕시실란과 함께 공가수분해함으로써 얻어질 수 있다. 이러한 알콕시실란의 예에는 메틸트라이메톡시실란, 메틸트라이에톡시실란, 메틸트라이아이소프로폭시실란, 다이메틸다이메톡시실란, 및 페닐트라이메톡시실란이 포함된다. 프로필트라이클로로실란은 또한 단독으로, 또는 알코올의 존재 하에 가수분해될 수 있다. 이러한 경우에, 공가수분해는 메틸트라이클로로실란, 다이메틸다이클로로실란, 페닐트라이클로로실란, 또는 유사한 클로로실란, 및 메틸트라이메톡시실란, 메틸트라이에톡시실란, 메틸트라이아이소프로폭시실란, 또는 유사한 메틸알콕시실란을 첨가함으로써 수행될 수 있다. 이러한 목적을 위해 적합한 알코올에는, 메탄올, 에탄올, n-프로필 알코올, 아이소프로필 알코올, 부탄올, 메톡시 에탄올, 에톡시 에탄올, 또는 유사한 알코올이 포함된다. 또한 동시에 사용될 수 있는 탄화수소계 용매의 예로는 톨루엔, 자일렌 또는 유사한 방향족 탄화수소; 헥산, 헵탄, 아이소옥탄 또는 유사한 선형 또는 부분 분지된 포화 탄화수소; 및 사이클로헥산 또는 유사한 지방족 탄화수소를 포함한다.
일 실시 형태에서, 실세스퀴옥산 수지는 M, D 및 Q 단위를 포함할 수 있으나, 전형적으로 전체 실록산 단위의 80 몰% 이상 또는 90 몰% 이상이 T 단위이다. 실세스퀴옥산 수지는 또한 하이드록시기 및/또는 알콕시기를 함유할 수 있다. 전형적으로, 실세스퀴옥산 수지는 하이드록시 함량의 총 중량%가 2 내지 10 중량%이고 알콕시 함량의 총 중량%가 20 중량% 이하이며, 대안적으로 하이드록시 함량이 6 내지 8 중량%이고 알콕시 함량이 10 중량% 이하이다.
실리콘 성분 A)로서 적합한 시판 중인 실리콘 수지의 대표적인 비제한적인 예로는 상표명 "다우 코닝(DOW CORNING)® 840 레진(Resin)", "다우 코닝® 2-7466 레진", "다우 코닝® 2-9138 레진", "다우 코닝® 2-9148 레진", "다우 코닝® 2104 레진", "다우 코닝® 2106 레진", "다우 코닝® 217 플레이크(Flake) 레진", "다우 코닝® 220 플레이크 레진", "다우 코닝® 233 플레이크 레진", "다우 코닝® 4-2136 레진", "자이아미터(Xiameter)® RSN-6018 레진", "자이아미터® RSN-0217 레진", "실레스(Silres)® MK 메틸 실리콘 수지" 및 "다우 코닝® MQ 1600 레진" 하에 시판되는 실리콘 수지를 포함한다.
실리콘 수지는 또한 실리콘-유기 수지를 포함한다. 실리콘-유기 수지에는, 실리콘 부분이 적어도 하나의 (RSiO3 /2) 또는 (SiO4 /2) 실록시 단위를 함유하는 실리콘-유기 공중합체가 포함된다. 실리콘-유기 수지의 실리콘 부분은 상기에 기재된 바와 같은 실세스퀴옥산 또는 MQ 수지 중 어느 것일 수 있다. 유기 부분은 임의의 유기 중합체, 예컨대 하나 이상의 에틸렌계 불포화 유기 단량체의 자유 라디칼 중합에 의해 유도되는 것일 수 있다. 각종 에틸렌계 불포화 및/또는 비닐 함유 유기 단량체를 사용하여, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 치환된 아크릴레이트, 치환된 메타크릴레이트, 비닐 할라이드, 플루오르화 아크릴레이트 및 플루오르화 메타크릴레이트를 비롯한 유기 부분을 제조할 수 있다. 일부 대표적인 조성물에는 아크릴레이트 에스테르 및 메타크릴레이트 에스테르, 예컨대 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 아이소데실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트 및 부틸 메타크릴레이트; 치환된 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 예컨대 하이드록시에틸 아크릴레이트, 퍼플루오로옥틸 아크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 하이드록시프로필 메타크릴레이트 및 하이드록시에틸 메타크릴레이트; 비닐 할라이드, 예컨대 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드 및 클로로프렌; 비닐 에스테르, 예컨대 비닐 아세테이트 및 비닐 부티레이트; 비닐 피롤리돈; 공액 다이엔, 예컨대 부타다이엔 및 아이소프렌; 비닐 방향족 화합물, 예컨대 스티렌 및 다이비닐 벤젠; 비닐 단량체, 예컨대 에틸렌; 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴; 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 N-메틸올 아크릴아미드; 및 모노카르복실산의 비닐 에스테르가 포함된다.
실리콘 성분 A)는 상술한 실리콘 수지 또는 상술한 실리콘 수지의 임의의 조합 중 어느 하나일 수 있다.
다른 실시 형태에서, 실리콘 성분 A)는 감압접착제(PSA)이다. PSA는 하이드록실 말단블록 선형 오르가노폴리실록산을 수지 오르가노폴리실록산과 반응시켜 생성된 반응 생성물을 지칭하며, 수지 오르가노폴리실록산은 하나 이상의 (RSiO3 /2) 또는 (SiO4/2) 실록산 단위를 함유한다. 실리콘 성분 A)가 PSA인 경우, 그것은 하이드록시 말단블록된 폴리다이메틸실록산 중합체와 하이드록시 작용성 실리케이트 또는 실리콘 수지의 반응 생성물일 수 있다. 전형적으로, 하이드록시 작용성 실리케이트 수지는 트라이메틸실록시 및 하이드록시 말단블록 실리케이트 수지, 예를 들어 상술한 실리콘 수지이다. 폴리다이메틸실록산 중합체와 하이드록시 작용성 실리케이트 수지는 축합 반응에서 반응하여 실리콘 PSA를 형성한다.
PSA는 미국 특허 제4,584,355호; 제4,585,836호; 제4,591,622호; 제5,726,256호; 제5,776,614호; 제5,861,472호; 제5,869,556호; 및 제6,337086호에 개시되어 있으며, 실리콘 성분 A)로서 적합한 PSA이다. 실리콘 성분 A)로서의 PSA는 또한 WO2007/145996에 개시된 바와 같은 실리콘 아크릴레이트 하이브리드 조성물일 수 있다.
성분 A)로서 적합한 시판 중인 PSA의 대표적인 비제한적인 예로는 다우 코닝® Q2-7406 접착제, 다우 코닝® Q2-7735 접착제, 다우 코닝® 7355 접착제, 다우 코닝® 7358 접착제, 다우 코닝® Q2-7566 접착제, 다우 코닝® 7-4100 접착제, 다우 코닝® 7-4200 접착제, 다우 코닝® 7-4300 접착제, 다우 코닝® 7-4400 접착제, 다우 코닝® 7-4500 접착제, 다우 코닝® 7-4600 접착제, 다우 코닝® 7-4560, 신에츠(Shin-Etsu) KR-100, 신에츠 KR-101-10, 신에츠 SR-130 모멘티브(Momentive) PSA518, 모멘티브 SPUR+ PSA 3.0, 모멘티브 실그립(SILGRIP) PSA529, 모멘티브 실그립 PSA915, 모멘티브 실그립 PSA610, 모멘티브 실그립 PSA595, 모멘티브 실그립 PSA6374 및 모멘티브 실그립 PSA6574를 포함한다.
다른 실시 형태에서, 실리콘 성분 A)는 카르복실화 오르가노폴리실록산, 페닐화 오르가노폴리실록산, OH 말단 오르가노폴리실록산, 비닐 작용성 오르가노폴리실록산 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
실리콘 폴리에테르 성분 B)
일 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르 성분 B)는 하나 이상의 폴리다이오르가노실록산 세그먼트 및 하나 이상의 폴리옥시알킬렌 세그먼트를 포함하는 폴리다이오르가노실록산-폴리옥시알킬렌 공중합체일 수 있다. 폴리옥시알킬렌 세그먼트는 규소-산소-탄소 결합 및/또는 규소-탄소 결합으로 폴리다이오르가노실록산 세그먼트에 결합될 수 있다. 폴리다이오르가노실록산-폴리옥시알킬렌 공중합체의 폴리다이오르가노실록산 세그먼트는 기본적으로, Si-O-Si 결합에 의해 연결되고 하기 일반식을 갖는 실록산 단위로 이루어진다:
R6 kSiO(4-k)/2
상기 식에서, k는 0, 1, 2 또는 3이고, R6는 독립적으로 메틸, 에틸, 비닐, 페닐, 또는 폴리옥시알킬렌 세그먼트를 폴리다이오르가노실록산 세그먼트에 결합시키는 2가 기이다. 실록산 단위는 선형 또는 분지형 폴리다이오르가노실록산 세그먼트를 형성하도록 배열될 수 있고, 선형 또는 분지형 폴리다이오르가노실록산 세그먼트는 가교결합되지 않거나 가교결합될 수 있다.
하나 이상의 폴리옥시알킬렌 세그먼트를 갖는 폴리다이오르가노실록산의 수평균 분자량은 1000 내지 2,000,000이다.
폴리다이오르가노실록산-폴리옥시알킬렌 공중합체는 (AB)p, A(BA)p 및 B(AB)p와 같은 세그먼트의 블록 배열, 또는 (ABq)p 또는 이의 조합과 같은 세그먼트의 펜던트 배열로 될 수 있으며, 여기서 A는 폴리옥시알킬렌 세그먼트를 나타내고, B는 폴리다이오르가노실록산을 나타내며, p 및 q는 각각, 0보다 크고 1보다 큰 정수를 나타낸다.
다른 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르 성분 B)는,
i) SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
ii) 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌,
iii) 다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산을 반응시켜 얻을 수 있으며,
여기서, SiH 대 (ⅱ)의 알케닐의 몰비는 1:1 내지 30:1이고, SiH 대 (ⅲ)의 알케닐의 몰비는 1: 0.01 내지 1: 1이되, 단, 총 알케닐:SiH는 1.5:1 내지 1:1이다.
폴리다이오르가노실록산-폴리옥시알킬렌 공중합체는 A(BA)p와 같은 세그먼트의 블록 배열, 또는 B[A]q 또는 이의 조합과 같은 세그먼트의 펜던트 배열로 될 수 있으며, 여기서 A는 폴리옥시알킬렌 세그먼트를 나타내고, B는 폴리다이오르가노실록산을 나타내며, p 및 q는 0보다 큰 정수를 나타내고, 괄호는 펜던트 위치를 표시한다.
다른 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르 성분 B)는,
i) SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
ii) 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌 및 임의로 iii) 다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산을 반응시켜 얻을 수 있으며,
여기서, SiH 대 (ⅱ)의 알케닐의 몰비는 1:0.5 내지 1:1.5이고, SiH 대 (ⅲ)의 알케닐의 몰비는 1: 0.01 내지 1: 0.5이되, 단, SiH 대 (ii)와 (iii)의 총 배합된 알케닐의 몰비는 1.1: 내지 1:1.5이다.
실리콘 폴리에테르 성분 B)는 하나 이상의 폴리옥시알킬렌기를 갖는 선형 또는 가교결합된 오르가노폴리실록산 중합체이다. 성분 B)로서 적합한 화합물은 오르가노폴리실록산의 말단 또는 펜던트 위치에 있는 하나 이상의 폴리옥시알킬렌기를 갖고, 오르가노폴리실록산인 가교결합제를 통해 가교결합된 오르가노폴리실록산 중합체 분자를 포함한다.
실리콘 폴리에테르 성분 B)는 선형 또는 가교결합된 오르가노폴리실록산 중합체를 제조하는 단계 및 폴리옥시알킬렌기를 이것과 배합하는 단계를 포함하는 방법, 또는 폴리옥시알킬렌기를 갖는 선형 오르가노폴리실록산을 제조하는 단계 및 임의로 오르가노폴리실록산을 가교결합하는 단계를 포함하는 방법에 의해 얻어질 수 있다.
오르가노폴리실록산의 가교결합은 당업자가 용이하게 인식하는 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 당업자는 실리콘 폴리에테르 성분 B)의 제조 방법을 행하는데 어떤 출발 물질이 서로 상용성이 있는지를 알 수 있을 것이다.
B)의 가교결합된 오르가노폴리실록산이 요구되는 경우, 하기 성분, 즉, 각 분자의 측쇄에 2개 이상의 Si-H기를 갖는 폴리오르가노실록산과, 각각의 말단이 알케닐기로 블록된 폴리오르가노실록산과의 첨가 반응에 의해 가교 결합이 얻어질 수 있다. 대안적으로, 가교결합은 각 말단에 Si-H기를 갖는 폴리오르가노실록산과, 각 분자의 측쇄에 2개 이상의 알케닐기를 갖는 폴리오르가노실록산과의 첨가 반응에 의해 얻어질 수 있다. 일 실시 형태에서, 알케닐기를 갖는 폴리오르가노실록산은 비닐 말단 폴리오르가노실록산일 수 있다.
다른 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르 성분 B)는,
i) 말단 다이-SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
ii) 다이알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌을 반응시켜 얻어질 수 있으며,
여기서, SiH 대 (ii)의 알케닐의 몰비는 1:1 내지 1:2.5이다.
알케닐기를 갖는 폴리오르가노실록산은 Si-H기를 갖는 폴리오르가노실록산(폴리오르가노실록산 골격)을 가교하고, 폴리옥시알킬렌 부분을 첨가하기 위한 어떠한 반응 부위도 포함하지 않는다. 폴리오르가노실록산 가교 및 폴리오르가노실록산 골격은 물과 실리콘 성분 A)의 계면에서 실록산 네트워크를 생성한다.
함께 가교될 오르가노폴리실록산-폴리옥시알킬렌 중합체 분자의 정확한 수는 실리콘 폴리에테르 성분 B)의 각 화합물에 따라 다를 것이다. 가교 결합의 한 가지 한계는 전체 분자량으로 인해 물질이 젤화되지 않는다는 것이다. 일 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르 성분 B)의 분자량은 화학식 분자량을 기준으로 5000 내지 2,000,000, 또는 20,000 내지 100,000의 범위일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르 성분 B)는 25℃에서의 점도가 100 내지 100,000 ㎟/s일 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르 성분 B)는 중량 평균 분자량이 10,000 g/mol보다 크다.
모노알케닐 또는 다이알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌의 폴리옥시알킬렌 단위는 폴리옥시에틸렌 (EO), 폴리옥시프로필렌 (PO) 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르 성분 B)는 1 내지 400개의 EO 단위 또는 1 내지 100개의 EO 단위를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르 성분 B)는 0 내지 100개의 PO 단위, 또는 1 내지 50개의 PO 단위를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르 성분 B)는 1 내지 150개의 EO 단위 및 0 내지 100개의 PO 단위, 또는 1 내지 100개의 EO 단위 및 1 내지 50개의 PO 단위를 포함한다.
일 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르 성분 B)는 (I) 측쇄에 수소 원자를 갖는 선형 폴리실록산, 지방족 불포화기를 갖는 폴리오르가노실록산 및 반응을 촉진시키는 촉매, 특히 H2PtCl6H2O의 아이소프로판올 용액과 같은 백금 촉매를 아세트산나트륨의 2% 메탄올 용액과 함께 반응기에 주입하는 주입 단계, (II) 예를 들어, 40℃에서 30분간 교반을 행하는 교반/가열 단계, (III) 지방족 불포화기를 갖는 폴리옥시알킬렌 및 용매 (아이소프로판올)를 반응기에 넣는 투입 단계, (IV) 아이소프로판올을 Si-H의 반응 속도를 모니터링하면서, 예를 들어 80℃에서 1.5 내지 2시간 동안 환류시키는 환류 단계, (V) 아이소프로판올을 예를 들어, 25 mmHg의 감압 하에 130℃에서 스트리핑하는 스트리핑 단계, 및 (VI) 단계 (V)의 감압 조건을 해제하고, 반응 혼합물을 60℃로 냉각시켜 최종 생성물을 얻는 최종 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
일 실시 형태에서, SiH 단위 대 폴리오르가노실록산 성분의 지방족 불포화기의 몰비는 1:0.001 내지 1:0.2, 또는 1:0.01 내지 1:0.5의 범위일 수 있다. SiH 단위 대 폴리옥시알킬렌 성분의 지방족 불포화기의 몰비는 1:0.01 내지 1:1, 또는 1:1.5 내지 30:1의 범위일 수 있으나, 단, 총 지방족 불포화기 대 SiH의 비는 1.5:1 내지 1:1, 또는 2.5:1 내지 1:1이다.
전형적으로, 지방족 불포화기의 양은 SiH기에 대하여 몰과잉이다.
하이드로실릴화 촉매는 백금, 로듐, 이리듐, 팔라듐 또는 루테늄으로부터 선택된 임의의 적합한 금속계 촉매일 수 있다. 본 발명의 조성물의 경화를 촉매하는데 유용한 VIII족 금속 함유 촉매는 규소 결합된 수소 원자와 규소 결합된 불포화 탄화수소기의 반응을 촉매하는 것으로 공지된 것들 중 임의의 것일 수 있다. 하이드로실릴화에 의해 본 발명의 조성물의 경화를 행하는 촉매로 사용하기에 바람직한 VIII족 금속은 백금계 촉매이다. 본 발명의 조성물의 경화용으로 바람직한 일부 백금계 하이드로실릴화 촉매로는 백금 금속, 백금 화합물 및 백금 착물이 있다.
적합한 백금 촉매가 미국 특허 제2,823,218호(일반적으로 "스파이어 촉매(Speier's catalyst)"로 지칭됨) 및 미국 특허 제3,923,705호에 기재되어 있다. 백금 촉매는 "카스테트 촉매(Karstedt's catalyst)"일 수 있으며, 이는 카스테트의 미국 특허 제3,715,334호 및 제3,814,730호에 기재되어 있다. 카스테트 촉매는 용매, 예컨대 톨루엔 중 전형적으로 약 1 중량%의 백금을 함유하는 백금 다이비닐 테트라메틸 다이실록산 착물이다. 대안적으로 백금 촉매는 염화백금산과, 말단 불포화 지방족 화합물을 함유하는 유기규소 화합물의 반응 생성물일 수 있으며, 이는 미국 특허 제3,419,593호에 기재된 바와 같다. 대안적으로, 하이드로실릴화 촉매는 염화백금과 다이비닐 테트라메틸 다이실록산의 중화된 착물이며, 이는 미국 특허 제5,175,325호에 기재된 바와 같다. 또한 적합한 하이드로실릴화 촉매가 예를 들어, US3,159,601; US3,220,972; US3,296,291; US3,516,946; US3,989,668; US4,784,879; US5,036,117; US5,175,325 및 EP0347895B1에 기재되어 있다.
하이드로실릴화 촉매는 총 반응 조성물 100만부당 원소 백금족 금속 0.001 중량부 (ppm)만큼 적은 양에 상당하는 양으로 첨가될 수 있다. 전형적으로, 반응 조성물 중 하이드로실릴화 촉매의 농도는 1 ppm 이상의 원소 백금족 금속에 상당하는 양을 제공할 수 있는 농도이다. 1 내지 500, 50 내지 500, 또는 50 내지 200 ppm의 원소 백금족 금속에 상당하는 양을 제공하는 촉매 농도가 사용될 수 있다.
하이드로실릴화 반응은 SiH 단위가 지방족 불포화기와 반응하여 Si-C 결합을 형성하는 첨가 반응이다. 이러한 반응은 하이드로실릴화 반응을 행하는데 있어서 당업계에 공지된 조건 하에서 수행될 수 있다.
하이드로실릴화 반응은 원상태(neat)로 행해지거나, 용매의 존재 하에서 수행될 수 있다. 용매는 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, 부탄올, n-프로판올, 또는 분지형 게르벳 알코올(Guerbet alcohol)과 같은 알코콜; 아세톤, 메틸에틸 케톤, 또는 메틸 아이소부틸 케톤과 같은 케톤; 벤젠, 톨루엔 또는 자일렌과 같은 방향족 탄화수소; 헵탄, 헥산, 또는 옥탄과 같은 지방족 탄화수소; 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 다이프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르, 또는 에틸렌 글리콜 n-부틸 에테르와 같은 글리콜 에테르; 다이클로로메탄, 1,1,1-트라이클로로에탄, 메틸렌 클로라이드, 또는 클로로포름과 같은 할로겐화 탄화수소; 다이메틸 설폭사이드, 다이메틸 포름아미드, 아세토니트릴, 테트라하이드로푸란, 화이트 스피릿(white spirit), 미네랄 스피릿, 나프타, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
용매의 양은 70 중량% 이하일 수 있지만, 전형적으로는 20 내지 50 중량%이며, 상기 중량%는 하이드로실릴화 반응에서의 성분들의 총 중량을 기준으로 한다. 하이드로실릴화 반응 동안 사용되는 용매는, 생성되는 실리콘 폴리에테르로부터 다양한 공지의 방법에 의해 후속 제거될 수 있다. 하이드로실릴화 반응에는 그러한 반응을 향상시키는 것으로 공지되어 있는 추가 성분이 첨가될 수 있다. 이러한 성분에는 백금 촉매와 조합되어 완충 효과를 나타내는 염, 예를 들어, 아세트산나트륨이 포함된다.
본 발명의 실리콘 폴리에테르 성분 B)는 (C2H4O)r (여기서, r은 1 내지 500임)로 표시되는 폴리옥시에틸렌 (EO)일 수 있는 폴리옥시알킬렌기를 포함한다. 폴리옥시알킬렌기는 또한 (C3H6O)s (여기서, s는 0 내지 100임)로 표시되는 옥시프로필렌 (PO) 단위, 옥시부틸렌 단위 (C4H8O)t (여기서, t는 0 내지 50임), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 폴리옥시알킬렌기가 (C2H4O), (C3H6O), 및/또는 (C4H8O) 단위의 혼합물을 포함하는 경우, 옥시알킬렌기는 전형적으로 랜덤화되지만, 또한 블로킹될 수 있다. 실리콘 폴리에테르 성분 B) 중의 EO 및/또는 PO의 함량은 실리콘 폴리에테르가 수용성 또는 수분산성이도록 한다.
폴리옥시알킬렌기는 한쪽 분자 사슬 말단이 2 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 불포화 지방족 탄화수소기(일작용성)로 종결된 임의의 폴리옥시알킬렌으로부터, SiH 작용성 폴리오르가노실록산에 첨가된다. 폴리옥시알킬렌은 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드, 1,2-에폭시헥산, 1,2-에폭시옥탄, 사이클릭 에폭사이드, 예컨대 사이클로헥센 옥사이드 또는 엑소-2,3-에폭시노르보란의 중합에 의해 생성될 수 있다. 폴리옥시알킬렌 기는 주로 옥시에틸렌 단위를 포함하지만, 옥시프로필렌 단위, 옥시부틸렌 단위, 또는 이들의 혼합물을 또한 함유할 수 있다. 불포화 지방족 탄화수소 기는 알케닐 또는 알키닐 기일 수 있다. 알케닐기의 대표적이고 비제한적인 예는 하기 구조로 나타낸다: H2C=CH-, H2C=CHCH2-, H2C=CHC(CH3)2-, H2C=C(CH3)CH2-, H2C=CHCH2CH2-, H2C=CHCH2CH2CH2- 및 H2C=CHCH2CH2CH2CH2-. 알키닐기의 대표적인 비제한적인 예는 하기 구조로 나타낸다: HC≡C-, HC≡CCH2-, HC≡CCH(CH3)-, HC≡CC(CH3)2- 및 HC≡CC(CH3)2CH2-.
실리콘 폴리에테르 성분 B)는 수용성 또는 수분산성이다.
본 발명은 실리콘 검 (또는 매우 높은 점도의 실리콘)의 유화 및 코팅 용도에서의 얻어진 에멀젼의 용도을 제공한다. 특히, 에멀젼은 합체제(coalescing agent) 또는 용매가 존재하는 용도에 사용될 수 있다. 이러한 합체제 또는 용매는 예를 들어, 알코올 및 글리콜 에테르와 같은 극성 내지 약극성 용매일 수 있다. 일 실시 형태에서, 본 발명의 에멀젼은 합체제 0.5 내지 5 중량%를 가질 수 있거나, 이를 갖는 용도에 사용될 수 있다.
일 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르는 레이크형(rake-type; 그래프트형(graft-type)) 실리콘 폴리에테르일 수 있다. 이러한 레이크형 실리콘 폴리에테르는,
i) 화학식 (I)의 SiH 작용성 폴리오르가노실록산, 및
ii) 화학식 (II)의 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌을 반응시켜 얻어질 수 있다.
알케닐:SiH 비는 1.5 내지 1:1이어야 한다. 다른 실시 형태에서, 실리콘 폴리에테르는 A(BA)p이며, 여기서 p는 0보다 큰 정수이고, A는 폴리옥시알킬렌이며, B는 폴리오르가노실록산이다. 실리콘 폴리에테르의 예로는 ABA 및 ABAB...BA를 포함한다. 이러한 실리콘 폴리에테르는,
i) 화학식 (III)의 SiH 작용성 폴리오르가노실록산과;
ii) 화학식 (IV)의 다이알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌의 반응에 의해 얻어질 수 있으며,
여기서, SiH 기는 말단 위치에 존재하고, SiH 대 알케닐의 몰비는 1:2.5 내지 1:1이다.
일 실시 형태에서, 본 발명의 에멀젼은 예를 들어, 1,0,000 g/mol보다 큰 매우 높은 분자량을 갖는 실리콘 폴리에테르의 용도를 제공한다.
다른 실시 형태에서, 본 발명의 에멀젼은 실리콘:폴리에테르 및 EO:PO 비가 다양한 용도에 대응하기 위해 실리콘 폴리에테르의 특성을 조정하도록 변화될 수 있는 실리콘 폴리에테르의 용도를 제공한다.
실리콘 폴리에테르의 제조에 사용되는 용매는 최종 생성물에서 제거되거나 유지될 수 있으며, 점도를 저하시켜, 합성 및 최종 취급을 용이하게 할 것이다. 용매가 유지되는 경우, 최종 용도에 유용한 용매일 수 있다. 반응 용매는 또한 반응 후에 다른 유용한 용매로 교환될 수 있다. 최종 생성물에 보유되거나 교환되는 용매의 예로는 글리콜, 에테르 및 이들의 중축합 생성물을 포함한다. 용매는 또한 계면활성제일 수 있다.
일부 실시 형태에서, 에멀젼은 보조계면활성제를 포함하며, 보조계면활성제 대 실리콘 폴리에테르 B)의 중량비가 5 이하가 되도록 존재할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 에멀젼은 공용매를 포함하며, 공용매 대 실리콘 폴리에테르 B)의 중량비는 5 이하이다. 다른 실시 형태에서, 에멀젼은 보조계면활성제 및 공용매를 포함하며, 보조계면활성제와 공용매의 배합 중량 대 실리콘 폴리에테르 B)의 비는 5 이하이다. 일부 실시 형태에서, 공용매는 비수성 극성 공용매일 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명은 I) A) 실리콘 10 내지 95 중량%; B) i) SiH 작용성 폴리오르가노실록산, ii) 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌, iii) 다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산을 반응시켜 얻을 수 있으며, SiH 대 (ii)의 알케닐의 몰비가 1:1 내지 30:1이고, SiH 대 (iii)의 알케닐의 몰비가 1:0.01 내지 1:1이되, 단, 총 알케닐:SiH가 1.5:1 내지 1:1인 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%; C) 임의로 보조계면활성제 또는 공용매를 배합하여, 분산액을 형성하는 단계; II) 단계 I)의 A), B) 및 임의로 C)를 혼합하고 균질화하여, 에멀젼을 형성하는 단계; 및 III) 임의로, 물 또는 다른 극성 첨가제를 첨가하는 단계를 포함하는 실리콘 에멀젼의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 형태에서, 단계 I)에서 형성된 분산액은 기본적으로 성분 A) 및 성분 B)로 이루어진다. 이러한 실시 형태에서, 분산액은 단계 I)에서 첨가되는 추가의 보조계면활성제 또는 공용매를 기본적으로 함유하지 않는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 어구 "기본적으로 함유하지 않는" 공용매는 전형적인 유화 장치에서 처리될 수 있는 적절한 점도의 혼합물을 생성하기 위해 공용매가 성분 A) 및 B)에 첨가되지 않음을 의미한다. 더 구체적으로, 본 명세서에 사용되는 바와 같이 "용매"는 에멀젼의 형성을 향상시킬 목적으로 에멀젼의 비수성 상에 첨가되는 임의의 수불혼화성 저분자량 유기 또는 실리콘 재료를 포함하는 의미이며, 건조 또는 필름 형성 단계 동안의 증발과 같이, 에멀젼 형성 후에 후속적으로 제거된다. 따라서, 어구 "용매를 기본적으로 함유하지 않는"은 본 발명의 공정 또는 에멀젼에 미량의 용매의 존재를 배제하는 것을 의미하지 않는다. 예를 들어, 성분 A) 및 B)가 시판 시에 미량의 용매를 함유할 수 있는 경우가 있을 수 있다. 산업 공정에서의 잔류물 세정 작업으로 인한 소량의 용매가 또한 존재할 수 있다. 바람직하게는, 존재하는 용매의 양은 혼합물의 2 중량% 미만이어야 하며, 가장 바람직하게는 용매의 양은 분산액의 1 중량% 미만이어야 한다.
단계 I)의 분산액은 성분 A) 및 B)를 배합하고, 성분들을 추가로 혼합하여 에멀젼을 형성함으로써 제조될 수 있다. 혼합은 고점도 재료의 혼합을 행하는 본 기술 분야에 공지된 임의의 방법에 의해 달성될 수 있다. 균일 혼합물을 형성하기 위한 혼합은 균질화로도 명명될 수 있다. 혼합은 배치(batch) 공정, 반연속 공정 또는 연속 공정으로 이루어질 수 있다. 혼합은 예를 들어, 체인지-캔 믹서(change-can mixer), 더블-플레너테리 믹서(double-planetary mixer), 원추형-스크류 믹서(conical-screw mixer), 리본 블렌더(ribbon blender), 더블-아암(double-arm) 또는 시그마-블레이드 믹서(sigma-blade mixer)를 포함하는, 중간/저 전단력을 갖춘 배치식 혼합 장치; 챨스 로스 앤 손즈(Charles Ross & Sons(NY)), 혹크메이어 이큅먼트 코포레이션(Hockmeyer Equipment Corp.(NJ))에 의해 제조된 것들을 포함하는 고전단 및 고속 분산기(disperser)를 갖춘 배치식 장치; 상표명 "스피드 믹서(Speedmixer)® 하에 시판되는 것과 같은 배치식 혼합 장치; 밴버리 타입(Banbury-type(CW Brabender Instruments Inc., NJ)) 및 헨셀 타입(Henschel type)(Henschel mixers America, TX)을 포함하는 고전단 작용을 지닌 배치식 장치를 사용하여 이루어질 수 있다. 연속 믹서/컴파운더의 예시적인 예로는 단일 스크류 압출기, 이중 스크류 압출기, 다중 스크류 압출기, 동방향 회전 압출기, 예컨대, 크럽 워너 엔 플레이더러 코포레이션(Krupp Werner & Pfleiderer Corp(Ramsey, NJ)), 및 레이스트리츠(Leistritz(NJ))에 의해 제조된 것들; 이중 스크류 역회전(counter-rotating) 압출기, 2단 압출기, 이중-로터 연속 믹서, 동적 또는 정적 믹서, 또는 이들 장치의 조합을 포함한다.
성분 A) 및 B)를 조합 및 혼합하는 공정은 단일 단계 또는 다단계 공정으로 이루어질 수 있다. 따라서, 성분 A) 및 B)를 전체적으로 배합하고, 상술한 어느 하나의 기술을 통해 후속적으로 혼합할 수 있다. 대안적으로, 성분 A)및 B)의 일부분(들)을 우선 배합하고, 혼합하고, 그 다음에 성분들 중 어느 하나 또는 둘 모두의 추가량을 배합하고 추가로 혼합할 수 있다. 당업자는, 단계 I)을 수행하여 성분 A) 및 B)의 분산액을 제공하는데 사용되는 특정 혼합 기술, 및 사용량의 선택에 따라, 배합 및 혼합을 위한 성분 A) 및 B)의 최적 분량을 선택할 수 있을 것이다.
단계 II의 공정은 에멀젼을 형성하는 것을 포함한다. 임의로, 단계 I의 분산액 100 부당 5 내지 700 부의 물을 첨가하여, 에멀젼을 희석시킬 수 있다. 일 실시 형태에서, 형성되는 에멀젼은 수성 연속 에멀젼이다. 전형적으로, 수성 연속 에멀젼은, 평균 입자 크기가 150 μm 미만인, 단계 I)로부터의 실리콘 검의 분산된 입자를 갖는다.
단계 I의 혼합물에 첨가되는 임의의 물은 단계 I의 분산액의 에멀젼을 형성하는 비율이다. 물의 이러한 양은 존재하는 실리콘의 양의 선택 및 성분 B)의 특정 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 함량에 따라 달라질 수 있지만, 일반적으로 물의 양은 단계 I의 분산액 100 중량부당 5 내지 700 중량부, 단계 I의 분산액 100 중량부당 5 내지 100 중량부 또는 단계 I의 분산액 100 중량부당 5 내지 70 중량부이다.
대안적으로, 단계 II)에 사용되는 물의 일부 또는 전부가, 물에 용해성인 다양한 친수성 용매, 예컨대 저분자량 알코올, 에테르, 에스테르, 또는 글리콜로 대체될 수 있다. 대표적인 비제한적인 예에는 저분자량 알코올, 예컨대 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 등; 저분자량 에테르, 예컨대 다이(프로필렌글리콜) 모노메틸 에테르, 다이(에틸렌글리콜) 부틸 에테르, 다이(에틸렌글리콜) 메틸 에테르, 다이(프로필렌글리콜) 부틸 에테르, 다이(프로필렌글리콜) 메틸 에테르 아세테이트, 다이(프로필렌글리콜) 프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 페닐 에테르, 프로필렌 글리콜 부틸 에테르, 1-메톡시-2-프로판올, 1-메톡시-2-프로필 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필 에테르, 1-페녹시-2-프로판올, 트라이(프로필렌글리콜) 메틸 에테르 및 트라이(프로필렌글리콜) 부틸 에테르, 및 다른 유사한 글리콜이 포함된다.
단계 (II)에서의 혼합 및 균질화는 고점도 재료의 혼합을 행하기 위한 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 달성될 수 있다. 혼합은 배치 공정, 반연속 공정 또는 연속 공정으로 이루어질 수 있다. 단계 (I)에 대하여 기재된 것과 같은 임의의 혼합 방법이, 단계 (II)의 혼합을 행하는데 사용될 수 있다. 전형적으로, 동일한 장치가 단계 I) 및 II)의 혼합을 행하는데 사용된다.
임의로, 단계 (II)에서 형성된 수성 연속 에멀젼을 단계 (III)에 따라 추가로 전단시켜 입자 크기를 감소시키고/시키거나 장기간 저장 안정성을 향상시킬 수 있다. 전단은 상기에 논의된 혼합 기술들 중 임의의 것에 의해 일어날 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 생성된 에멀젼 생성물은 수중유형 에멀젼일 수 있다. 입자 크기는 광산란에 의해 측정될 수 있다. 에멀젼 입자 크기를 측정하기 위해 사용되는 적절한 광산란 기술은 당업계에 잘 알려져 있다. 입자 크기는 입자 크기 분포(particle size distribution, PSD)로부터 얻어진다. PSD는 부피, 표면, 길이 기준으로 결정될 수 있다. 부피 입자 크기는 주어진 입자와 동일한 부피를 갖는 구체의 직경과 동일하다. 용어 "Dv"는 분산된 입자의 평균 부피 입자 크기를 나타낸다. Dv 50은 누적 입자 집단의 50%에 상당하는 부피에서 측정한 입자 크기이다. 다시 말하면, Dv 50 = 10 μm일 경우, 입자의 50%는 10 μm 미만의 평균 부피 입자 크기를 가지며, 입자의 50%는 10 μm보다 큰 부피 평균 입자 크기를 갖는다. Dv 90은 누적 입자 집단의 90%에 상당하는 부피에서 측정되는 입자 크기이다.
수중유형 에멀젼 중 분산된 실리콘 입자의 평균 부피 입자 크기는 0.1 μm 내지 150 μm; 0.1 μm 내지 30 μm; 또는 0.3 μm 내지 5.0 μm이다.
본 발명의 에멀젼의 실리콘 함량은 0.5 중량% 내지 95 중량%, 10 중량% 내지 95 중량%, 또는 40 중량% 내지 80 중량%로 다양할 수 있다.
본 발명의 수희석성 실리콘 에멀젼은 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 한에서 선택 기준으로 다른 성분을 함유할 수 있다. 예를 들어, 무기 충전제, 예컨대 석영, 물이 존재하는 경우 살생물제, 미처리 및 처리된 실리카, 금속 수산화물 미세 분말, 예컨대 수산화알루미늄 미세 분말, 수산화칼슘 미세 분말 및 수산화마그네슘 미세 분말, 비스아미드, 예컨대 미국 특허 제5,192,336호에 개시된 것, 플레이크형 충전제, 예컨대 운모, 다이메틸폴리실록산, 에폭시 작용성 다이오르가노폴리실록산 및 아미노 작용성 다이오르가노폴리실록산, 및 안료, 부식 방지제 및 염료가 에멀젼에 첨가될 수 있다. 에멀젼에 포함될 수 있는 추가 성분은 방부제, 동결/해동 첨가제 및 각종 증점제일 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명의 에멀젼은 첨가제로서, 예를 들어 코팅 조성물을 제조하기 위한 아크릴 에멀젼 또는 폴리우레탄 분산액을 포함할 수 있다. 코팅 조성물은,
i) 아크릴 에멀젼 또는 폴리우레탄 분산액 1 내지 99 중량%;
아크릴 에멀젼 또는 폴리우레탄 분산액 10 내지 99 중량%,
아크릴 에멀젼 또는 폴리우레탄 분산액 50 내지 99 중량%, 또는
아크릴 에멀젼 또는 폴리우레탄 분산액 90 내지 99 중량%,
ii) 상술한 실리콘 에멀젼 0.01 내지 95 중량%;
실리콘 에멀젼 0.01 내지 20 중량%,
실리콘 에멀젼 1 내지 15 중량%, 또는
실리콘 에멀젼 1 내지 10 중량%, 및
iii) 유기 용매 0 내지 90 중량%;
유기 용매 1 내지 90 중량%,
유기 용매 1 내지 50 중량%, 또는
유기 용매 1 내지 15 중량%를 포함할 수 있다.
본원에 사용되는 "아크릴 에멀젼"은 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 또는 아크릴산 또는 메타크릴산으로부터 유도되는 다른 유사한 공중합체의 임의의 수성 에멀젼을 말한다. 많은 아크릴 에멀젼은 도료 및 코팅 제제에 사용하기 위해 시판 중이다. 이러한 아크릴 에멀젼은 본 발명의 코팅 조성물에 사용될 수 있는 자기 가교결합성(self-crosslinkable) 아크릴 에멀젼으로 종종 기술된다. 본 발명의 조성물에 유용한 대표적인 자기 가교결합성 아크릴 에멀젼에는 알베르딩크 볼레이, 인코포레이티드(Alberdingk Boley, Inc.) 제의 알베르딩크(ALBERDINGK) AC 2514, 알베르딩크 AC 25142, 알베르딩크 AC 2518, 알베르딩크 AC 2523, 알베르딩크 AC 2524, 알베르딩크 AC 2537, 알베르딩크 AC 25381, 알베르딩크 AC 2544, 알베르딩크 AC 2546, 알베르딩크 MAC 24 및 알베르딩크 MAC 34 중합체 분산액; 이피에스 코포레이션(EPS Corp.) 제의 EPS 2538 및 EPS 2725 아크릴 에멀젼; 롬 앤 하스 컴퍼니(Rohm and Haas Co.) 제의 로플렉스(RHOPLEX)™ 3131-LO, 로플렉스 E-693, 로플렉스 E- 940, 로플렉스 E-1011, 로플렉스 E-2780, 로플렉스 HG-95P, 로플렉스 HG-700, 로플렉스 HG-706, 로플렉스 PR-33, 로플렉스 TR-934HS, 로플렉스 TR-3349 및 로플렉스™VSR-1050 아크릴 에멀젼; 롬 앤 하스 컴퍼니 제의 로실드(RHOSHIELD)™ 636 및 로실드 3188 중합체 분산액; 바스프 코포레이션(BASF Corp.) 제의 존크릴(JONCRYL)® 8380, 8300, 8211, 1532, 1555, 2560, 1972, 1980, 1982 및 1984 아크릴 에멀젼; 디에스엠 네오레진즈 인코포레이티드(DSM NeoResins, Inc.) 제의 네오크릴(NEOCRYL)™ A-1127, 네오크릴 A-6115, 네오크릴 XK-12, 네오크릴 XK-90, 네오크릴 XK-98 및 네오크릴 XK-220 아크릴 라텍스 중합체, 및 이들의 혼합물이 포함된다. 일 실시 형태에서, 아크릴 에멀젼은 바스프 코포레이션 제의 존크릴® 8383 아크릴 에멀젼이다.
본 발명에 유용한 폴리우레탄 분산액은 분산제의 존재 하에 물에 폴리우레탄 수지를 분산시켜 제조한 폴리우레탄 수지의 수분산액이다. 분산제는 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 및 수분산액의 제조에 유용한 다른 유화 분산제를 포함할 수 있다. 분산제는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
분산제의 예로는 비이온성, 음이온성, 이온성, 양이온성, 양성 이온성, 또는 양이온성, 음이온성 또는 양성 이온성 계면활성제와 비이온성 계면활성제의 혼합물을 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시 형태에서, 분산제는 비이온성 또는 음이온성 계면활성제일 수 있다. 분산제의 예로는 폴리옥시알킬렌 개질된 비이온성 계면 활성제, 다가 알코올 비이온성 계면활성제, 8 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소기를 함유하는 카르복실산의 에스테르 및 에테르 또는 이의 염, 예를 들어 나트륨 라우릴 에테르 아세테이트 및 나트륨 (폴리)옥시에틸렌 라우릴 에테르 아세테이트, 8 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소기를 함유하는 황산 에스테르의 에테르 또는 황산 에스테르 및 이의 염, 예를 들어 나트륨 라우릴 설페이트, 나트륨 (폴리)옥시에틸렌 라우릴 설페이트, 트라이에탄올아민 (폴리)옥시에틸렌 라우릴 설페이트, 및 나트륨 (폴리)옥시에틸렌 코코넛 오일 지방산 모노에탄올 아미드 설페이트, 8 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소기를 함유하는 설폰산의 염, 예를 들어, 나트륨 도데실벤젠 설포네이트, 8 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 1 또는 2개의 탄화수소기를 함유하는 설포석신산의 염; 8 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소기를 함유하는 인산 에스테르의 에테르 또는 인산 에스테르 및 이의 염, 예를 들어 나트륨 라우릴 포스페이트, 나트륨 (폴리)옥시에틸렌 라우릴 에테르 포스페이트, 8 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소기를 함유하는 지방산의 염, 예를 들어 라우르산나트륨, 트라이에탄올아민 라우레이트, 8 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소기를 함유하는 아실화 아미노산의 염, 예를 들어, 나트륨 코코넛 오일 지방산 메틸 타우린, 나트륨 코코넛 오일 지방산 사르코신, 트라이에탄올아민 코코넛 오일 지방산 사르코신, 트라이에탄올아민 N-코코넛 오일 지방산 아실-L-글루타메이트, 나트륨 N-코코넛 오일 지방산 아실-L-글루타메이트 및 나트륨 라우로일 메틸-β-알라닌, 사차 암모늄염, 예를 들어 스테아릴트라이메틸암모늄 클로라이드, 베헤닐트라이메틸암모늄 클로라이드, 다이스테아릴다이메틸암모늄 클로라이드, 및 라놀린 지방산 아미노프로필에틸다이메틸암모늄 에틸 설페이트, 아민염, 예를 들어 다이에틸아미노에틸 스테아르아미드의 락트산염, 다이라우릴아민 하이드로클로라이드, 및 올레일아민 락테이트, 베타인형 양쪽성 계면활성제, 예를 들어 코코넛 오일 지방산 아미드 프로필 다이메틸아미노 아세트산 베타인, 라우릴 다이메틸아미노 아세트산 베타인, 2-알킬-N-카르복시메틸-N-하이드록시에틸 이미다졸리늄 베타인, 라우릴 하이드록시 설포베타인, 및 나트륨 라우로일 아미도에틸 하이드록시에틸 카르복시메틸 베타인 하이드록시프로필 포스페이트, 아미노산형 양쪽성 계면활성제, 예를 들어 나트륨 β-라우릴 아미노프로피오네이트, 폴리비닐알콜; 전분 및 이의 유도체; 셀룰로오스 유도체, 예컨대 카르복시메틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 카르복실기 함유 (공)중합체, 예컨대 폴리아크릴산나트륨; 및 우레탄기 또는 에스테르기를 갖는 유화 분산제를 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
분산제의 추가의 예는 설포네이트, 포스페이트 및 카복실레이트의 금속 또는 암모니아 염, 지방산의 알칼리 금속염, 예컨대 스테아르산나트륨, 팔미트산나트륨, 올레산칼륨, 나트륨 라우릴 설페이트와 같은 지방산 설페이트의 알칼리 금속염, 알킬벤젠설폰 및 알킬나프탈렌설폰의 알칼리 금속염, 예컨대 도데실벤젠설폰산나트륨, 알킬나프탈렌설폰산나트륨; 다이알킬-설포석시네이트의 알칼리 금속염; 황산화 알킬페놀 에톡실레이트의 알칼리 금속염, 예컨대 나트륨 옥틸페녹시폴리에톡시에틸 설페이트; 폴리에톡시알코올 설페이트의 알칼리 금속염, 폴리에톡시알킬페놀 설페이트의 알칼리 금속염, 도데실벤젠설폰산나트륨, 도데실설폰산나트륨, 나트륨 도데실 다이페닐 옥사이드 다이설포네이트, 나트륨 n-데실 다이페닐 옥사이드 다이설포네이트, 아이소프로필아민 도데실벤젠설포네이트, 나트륨 헥실 다이페닐 옥사이드 다이설포네이트, 및 페놀의 에틸렌 옥사이드 부가물, 예컨대 노닐 페놀일 수 있다.
일반적으로, 분산제는 평균 입자 크기가 50 및 1000 nm이고, 다분산도가 1.0 내지 2.0인 분산액이 되도록 충분한 양으로 첨가된다. 분산제의 함량은 폴리우레탄 수지의 중량을 기준으로 하며, 일반적으로 0.01 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 중량%이다.
수희석성 실리콘 에멀젼은 공용매 또는 희석제를 함유할 수 있다. 공용매는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜과 프로필렌 글리콜의 공중합체, 폴리프로필렌 글리콜과 폴리올의 축합물, 폴리에틸렌 글리콜과 폴리올의 축합물, 에틸렌 글리콜과 프로필렌 글리콜의 공중합체와 폴리올의 축합물, 알코올 알콕실레이트, 및 알킬페놀 알콕실레이트로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. 공용매는 유기 용매일 수 있다. 유기 용매는 코팅 조성물을 제조하는데 전형적으로 사용되는 임의의 유기 용매로부터 선택될 수 있다. 유기 용매는 2종 이상의 용매의 조합을 포함할 수 있다. 코팅 조성물에 사용되는 경우, 유기 용매는 조성물의 최대 90 중량% 이하로 조성물에 존재할 수 있다.
일 실시 형태에서, 유기 용매는 글리콜 용매이다. 글리콜 용매는 점도를 감소시키는데 도움이 되며, 습윤 또는 필름 합체를 도울 수 있다. 대표적인 글리콜 용매에는 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 에틸렌 글리콜-2-에틸헥실 에테르, 프로필렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르, 프로필렌 글리콜-2-에틸헥실 에테르, 다이에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 다이에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 다이에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 다이에틸렌 글리콜-2-에틸헥실 에테르, 다이프로필렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 다이프로필렌 글리콜 에틸 에테르, 다이프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르, 다이프로필렌 글리콜-2-에틸헥실 에테르, 및 이들의 혼합물이 포함되며, 친수성 글리콜 용매(예를 들어, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 또는 다이프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르)가 바람직하다.
일 실시 형태에서, 유기 용매는 알코올이다. 대표적인 알코올 용매에는 저분자량 알코올, 예컨대 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 부탄올; 및 텍사놀(Texanol)® 용매와 같은 분지형 하이드로카르빌계 알코올, 예컨대 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올모노(2-메틸 프로파노에이트)가 포함된다. 추가의 실시 형태에서, 유기 용매는 상술한 바와 같이, 글리콜과 알코올의 배합물이다.
공용매는 수희석성 실리콘 에멀젼의 중량의 0 내지 20 중량%, 0 내지 10 중량%, 1 내지 10 중량%, 또는 1 내지 5 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
수희석성 실리콘 에멀젼은 보조계면활성제를 함유할 수 있다. 보조계면활성제의 예로는 비이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 에틸렌 옥사이드와 장쇄 지방 알코올 또는 지방산, 예컨대 12 내지 16개의 탄소 원자를 갖는 알코올과의 축합물, 에틸렌 옥사이드와 아민 또는 아미드의 축합물, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 축합물, 글리세롤 에스테르, 수크로스, 소르비톨, 지방산 알킬올 아미드, 수크로스 에스테르, 플루오로 계면활성제, 지방 아민 옥사이드, 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르, 예컨대 폴리에틸렌 글리콜 장쇄(12 내지 14개의 탄소 원자) 알킬 에테르, 폴리옥시알킬렌 소르비탄 에테르, 폴리옥시알킬렌 알콕실레이트 에스테르, 폴리옥시알킬렌 알킬페놀 에테르, 에틸렌 글리콜 프로필렌 글리콜 공중합체 및 알킬폴리사카라이드를 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 알킬폴리사카라이드의 예는 구조식 R7-O-(R8O)u-(G)v의 물질이며, 여기서 R7은 선형 또는 분지형 알킬기, 선형 또는 분지형 알케닐기 또는 알킬페닐기이고, R8은 알킬렌기이며, G는 환원당이고, u는 0 또는 양의 정수를 나타내며, v는 양의 정수를 나타낸다. US5035832에는 특정 유용한 알킬폴리사카라이드가 기재되어 있다. 비이온성 계면활성제는 또한 고분자 계면활성제, 예컨대 폴리비닐알코올(PVA) 및 폴리비닐메틸에테르를 포함한다.
적합한 시판되는 비이온성 계면활성제의 대표적인 예에는 크로다(Croda)에 의해 상표명 "BRIJ®"로 판매되는 폴리옥시에틸렌 지방 알코올이 포함된다. 일부 예로는 폴리옥시에틸렌 (23) 라우릴 에테르로 알려진 에톡실화된 알코올인 BRIJ® L23, 및 폴리옥시에틸렌 (4) 라우릴 에테르로 알려진 또 다른 에톡실화된 알코올인 BRIJ® L4가 있다. 일부 추가의 비이온성 계면활성제에는 상표명 "노벨(Novel) TDA® (미국 텍사스주 휴스턴 소재의 사솔 노스 아메리카(Sasol North America)) 및 "테르지톨(TERGITOL)® (미시간주 미들랜드 소재의 더 다우 케미칼 컴퍼니(The Dow Chemical Company))"로 판매되는 에톡실화된 알코올이 포함된다. 일부 예는 테르지톨® TMN-6, 에톡실화된 트라이메틸노나놀로 알려진 에톡실화된 알코올; 및 다양한 에톡실화된 알코올, 즉, 상표명 "테르지톨® 15-S-5", "테르지톨® 15-S-12", "테르지톨® 15-S-15", "테르지톨® 15-S-30", "테르지톨® 15-S-40", "노벨 TDA9®", "노벨 TDA40®" 및 "노벨 TDA150®"으로 판매되는 탄소 원자수 12 내지 14의 2차 알코올 에톡실레이트이다. 규소 원자를 함유하는 보조계면활성제도 사용될 수 있다.
적합한 양쪽성 계면활성제의 예에는 이미다졸린 화합물, 알킬아미노산염 및 베타인이 포함된다. 구체적인 예에는 코카미도프로필 베타인, 코카미도프로필 하이드록시설페이트, 코코베타인, 나트륨 코코아미도아세테이트, 코코다이메틸 베타인, N-코코-3-아미노부티르산 및 이미다졸리늄 카르복실 화합물이 포함된다. 적합한 양쪽성 계면활성제의 대표적인 예에는 이미다졸린 화합물, 알킬아미노산염 및 베타인이 포함된다.
일 실시 형태에서, 보조계면활성제는 폴리(옥시에틸렌)-폴리(옥시프로필렌)-폴리(옥시에틸렌) 트라이블록 공중합체일 수 있다. 폴리(옥시에틸렌)-폴리(옥시프로필렌)-폴리(옥시에틸렌) 트라이블록 공중합체는 또한 일반적으로 폴록사머(Poloxamer)로서 공지되어 있다. 이는 폴리옥시에틸렌(폴리(에틸렌 옥사이드))의 친수성 사슬 2개가 옆에 배치된 폴리옥시프로필렌(폴리(프로필렌 옥사이드))의 중심 소수성 사슬로 구성되는 비이온성 트라이블록 공중합체이다.
폴리(옥시에틸렌)-폴리(옥시프로필렌)-폴리(옥시에틸렌) 트라이블록 공중합체는 바스프(BASF)(미국 뉴저지주 플로햄 파크 소재)로부터 구매가능하며, 상표명 "플루로닉(PLURONIC)®"으로 판매된다. 성분 (B)으로서 적합한 대표적인 비제한적인 예에는 플루로닉® F127, 플루로닉® F98, 플루로닉® F88, 플루로닉® F87, 플루로닉® F77, 플루로닉® F68, 및 플루로닉® F-108이 포함된다.
다른 실시 형태에서, 보조계면활성제는 프로필렌 옥사이드 및 에틸렌 옥사이드를 에틸렌 다이아민에 순차적으로 부가하여 유도되는 사작용성 폴리(옥시에틸렌)-폴리(옥시프로필렌) 블록 공중합체이다. 이들 사작용성 블록 공중합체는 일반적으로 또한 폴록사민(Poloxamine)으로서 공지되어 있다. 사작용성 폴리(옥시에틸렌)-폴리(옥시프로필렌) 블록 공중합체는 바스프(BASF)(미국 뉴저지주 플로햄 파크 소재)로부터 구매가능하며, 상표명 "테트로닉(TETRONIC)®"으로 판매된다. 성분 (B)으로서 적합한 대표적인 비제한적인 예에는 테트로닉® 908, 테트로닉® 1107, 테트로닉® 1307, 테트로닉® 1508 및 테트로닉® 1504가 포함된다.
공용매는 수희석성 실리콘 에멀젼의 중량의 0 내지 20 중량%, 0 내지 10 중량%, 1 내지 10 중량%, 또는 1 내지 5 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 실리콘 에멀젼은 개인 케어 제품으로 제제화될 수 있다. 개인 케어 조성물은 크림, 젤, 분말, 페이스트 또는 자유 유동성(freely pourable) 액체 형태로 존재할 수 있다. 일반적으로, 그러한 조성물은, 실온에서 고형 재료가 조성물 내에 존재하지 않는다면, 단순 프로펠러 혼합기, 브룩필드(Brookfield) 역회전 혼합기, 또는 균질화 혼합기를 사용하여, 일반적으로 실온에서 제조될 수 있다. 특별한 장치 또는 가공 조건은 전형적으로 요구되지 않는다. 제조되는 형태의 유형에 따라, 제조 방법은 상이하겠지만, 그러한 방법은 당업계에 익히 공지되어 있다.
개인 케어 제품은 이것이 도포되는 신체의 부분에 대하여 기능성이거나, 미용용, 치료용 또는 이들의 몇몇 조합일 수 있다. 그러한 개인 케어 제품의 통상적인 예에는 발한억제제(antiperspirant) 및 방취제(deodorant), 스킨 케어 크림, 스킨 케어 로션, 보습제, 페이셜 트리트먼트(facial treatment), 예컨대 여드름 또는 주름 제거제, 퍼스널 및 페이셜 클렌저(cleanser), 배스 오일(bath oil), 향료, 코롱(cologne), 샤세(sachet), 썬스크린, 프리쉐이브(pre-shave) 및 애프터쉐이브(after-shave) 로션, 면도 비누, 및 면도용 거품, 헤어 샴푸, 헤어 컨디셔너, 모발 착색제, 모발 이완제(hair relaxant), 헤어 스프레이, 무스, 젤, 퍼머넌트, 제모제 및 큐티클 코트(cuticle coat), 메이크업, 색조 화장품, 파운데이션, 컨실러(concealer), 블러쉬(blush), 립스틱, 아이라이너, 마스카라, 오일 리무버, 색조 화장 리무버 및 파우더, 및 예방용 및/또는 치료용일 수 있는, 항여드름제(antiacne), 치과 위생제, 항생제, 치유 촉진제, 영양제 등을 포함하는 의약용 크림, 페이스트 또는 스프레이가 포함되지만, 이로 제한되지 않는다. 일반적으로, 개인 케어 제품은 액체, 린스, 로션, 크림, 페이스트, 젤, 폼, 무스, 연고, 스프레이, 에어로졸, 비누, 스틱, 연질 고형물, 고형 젤 및 젤을 포함하지만, 이로 제한되지 않는 임의의 통상적인 형태로 도포하는 것을 가능하게 하는 담체와 함께 제형화될 수 있다. 적합한 담체를 구성하는 것은 당업자에게는 용이하게 명백하다.
본 발명에 따른 조성물은 표준 방법에 의해, 예컨대 도포기, 브러시를 사용하여 인체, 예를 들어 피부 또는 모발에 이를 도포하고/하거나, 손에 의해 도포하고/하거나, 이를 붓고/붓거나, 가능하게는 조성물을 인체 상에 또는 내로 문지르거나 마사지함으로써 사용될 수 있다. 제거 방법, 예를 들어 색조 화장품에 대한 제거 방법 또한 익히 공지된 표준 방법이며, 이러한 방법에는 세척, 와이핑, 필링 등이 포함된다. 피부 상에서의 사용에 있어서, 본 발명에 따른 조성물은, 예를 들어 피부를 컨디셔닝하기 위한 통상의 방식으로 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위한 조성물의 유효량이 피부에 도포된다. 이러한 유효량은 일반적으로 약 1 mg/㎠ 내지 약 3 mg/㎠의 범위이다. 피부에 대한 도포는 전형적으로 조성물을 피부 내로 진행시키는 것을 포함한다. 피부에 도포하기 위한 이러한 방법은 피부를 유효량의 조성물과 접촉시키는 단계 및 이어서 조성물을 피부 내로 문지르는 단계를 포함한다. 이러한 단계들은 원하는 효과를 달성하는 데 필요한 만큼 많은 횟수로 반복될 수 있다.
본 발명의 수희석성 실리콘 에멀젼은 조성물을 기재(substrate)의 표면에 도포함으로써 기재 상에 연속적인 보호 코팅을 제공하기 위한 코팅 조성물로 사용될 수 있다. 유용한 기재에는 유기 또는 무기 성분들이 포함된다. 대안적으로, 기재는 가구 표면, 가죽, 종이, 목재, 도색 및 도색되지 않은 표면, 금속 표면, 플라스틱, 직물 및 보호 코팅 또는 건축용 코팅이 필요한 기타 용도 및 도료 중 적어도 하나를 포함한다.
일 실시 형태에서, 본 발명은 본 발명의 코팅 조성물로부터 제조된 고체 코팅을 제공한다. 다른 실시 형태에서, 본 발명은 i) 본 발명에 따른 코팅 조성물의 필름을 기재의 표면 상에 형성하는 단계; 및 ii) 필름으로부터 물을 제거하여, 고체 코팅을 형성하는 단계를 포함하는 고체 코팅의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 소정 실시 형태를 참조하여 기재하였지만, 명세서를 고려하여 다른 실시 형태가 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명은 본 발명의 에멀젼의 제조 및 방법을 설명하는 하기 실시예를 참조하여 더욱 명확히 설명된다. 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 재료 및 방법에 대한 많은 변경이 실시될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.
본 발명은 하기의 비제한적인 실시 형태에 의해 더욱 상세히 예시된다.
실시 형태 1.
A) 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상인 실리콘 10 내지 95 중량%;
B) 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%;
C) 물 0 내지 90 중량%;
D) 보조계면활성제 0 내지 30 중량%; 및
E) 비수성 극성 공용매 0 내지 30 중량%를 포함하며,
여기서, D)와 E)의 배합 중량 대 B)의 비가 0 내지 5인, 실리콘 에멀젼.
실시 형태 2.
A) 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상인 실리콘 10 내지 95 중량%;
B) i) SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
ii) 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌,
iii) 임의로, 다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산을 반응시켜 얻을 수 있는 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%
(여기서, SiH 대 (ⅱ)의 알케닐의 몰비는 1:1 내지 30:1이고, SiH 대 임의의 (ⅲ)의 알케닐의 몰비는 1: 0.01 내지 1:1이되, 단, 총 알케닐:SiH는 1.5:1 내지 1:1임);
C) 임의로, 에멀젼의 모든 성분이 합계 100 중량%가 되도록 충분한 양의 물을 포함하는, 실리콘 에멀젼.
실시 형태 3. D) 보조계면활성제를 추가로 포함하고, 여기서 D) 대 B)의 중량비가 5 이하인, 실시 형태 2에 따른 실리콘 에멀젼.
실시 형태 4. E) 비수성 극성 공용매를 추가로 포함하며, 여기서 E) 대 B)의 중량비가 5 이하인, 실시 형태 2에 따른 실리콘 에멀젼.
실시 형태 5.
D) 보조계면활성제,
E) 비수성 극성 공용매를 추가로 포함하며,
여기서, D)와 E)의 배합 중량 대 B)의 비가 5 이하인, 실시 형태 2에 따른 실리콘 에멀젼.
실시 형태 6. SiH 작용성 폴리오르가노실록산이 하기 평균 화학식:
R3SiO(RRSiO)x(R1RSiO)ySiR3 (I)
(여기서, 각 R은 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴이고, R1은 수소이며, x는 1 내지 1000이고, y는 1 내지 100임)을 가지며, 다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산이 비닐 말단 폴리다이메틸실록산인, 실시 형태 2 및 3 중 어느 하나에 따른 실리콘 에멀젼.
실시 형태 7. 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌이 하기 평균 화학식을 갖는 모노알케닐 작용성 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체인, 실시 형태 5에 따른 실리콘 에멀젼:
CH2=CR2(CH2)n-[(C2H4O)c(C3H6O)d]-OR3 (II)
상기 식에서, R2는 수소, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고, R3는 수소, 아실, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이며; c는 1 내지 400이고, d는 0 내지 100이며, n은 0 내지 10이고, 여기서 c/(c + d)의 비는 0.5 내지 1이다.
실시 형태 8.
A) 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상인 실리콘 10 내지 95 중량%;
B) i) SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
ii) 다이알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌을 반응시켜 얻을 수 있는 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%
(여기서, SiH 대 (ii)의 알케닐의 몰비는 1:1 내지 1:2.5임);
C) 임의로, 에멀젼의 모든 성분이 합계 100 중량%가 되도록 충분한 양의 물을 포함하는, 실리콘 에멀젼.
실시 형태 9. D) 보조계면활성제를 추가로 포함하는, 실시 형태 8에 따른 실리콘 에멀젼.
실시 형태 10. E) 비수성 극성 용매를 추가로 포함하는, 실시 형태 8에 따른 실리콘 에멀젼.
실시 형태 11. D) 보조계면활성제 및 E) 비수성 극성 공용매를 추가로 포함하며, 여기서 D)와 E)의 배합 중량 대 B)의 비가 5 이하인, 실시 형태 8에 따른 실리콘 에멀젼.
실시 형태 12. SiH 작용성 폴리오르가노실록산이 하기 평균 화학식을 갖는, 실시 형태 8 내지 11에 따른 실리콘 에멀젼:
RRR1 SiO(RRSiO)xSi RRR1 (III)
상기 식에서, 각 R은 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴이고, R1은 수소이며, x는 1 내지 1000이다.
실시 형태 13. 다이알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌이 하기 평균 화학식을 갖는 다이알케닐 작용성 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체인, 실시 형태 8 내지 11에 따른 실리콘 에멀젼:
CH2=CR2(CH2)n-O[(C2H4O)c(C3H6O)d]-(CH2)n-CR2=CH2 (IV)
상기 식에서, R2는 수소, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고, c는 1 내지 400이며, d는 0 내지 100이고, n은 0 내지 10이며, 여기서 c/(c + d)의 비는 0.5 내지 1이다.
실시 형태 14. 실리콘이 25℃에서의 점도가 1,000,000 cP 이상인 하이드록시 말단 폴리다이메틸실록산인, 상술한 실시 형태 중 어느 하나에 따른 실리콘 에멀젼.
실시 형태 15. 실리콘이 25℃에서의 점도가 1,000,000 cP 이상인 비닐 말단 폴리다이메틸실록산인, 상술한 실시 형태 중 어느 하나에 따른 실리콘 에멀젼.
실시 형태 16. 실리콘 폴리에테르가 중량 평균 분자량이 10,000 g/mol보다 큰, 상술한 실시 형태 중 어느 하나에 따른 실리콘 에멀젼.
실시 형태 17. 상기 에멀젼이 물을 포함하고, 수성 연속 에멀젼인, 상술한 실시 형태 중 어느 하나에 따른 실리콘 에멀젼.
실시 형태 18. 실리콘 폴리에테르가 수용성 또는 수분산성인, 상술한 실시 형태 중 어느 하나에 따른 실리콘 에멀젼.
실시 형태 19.
A) 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 실리콘 에멀젼 10 내지 95 중량%;
B) 아크릴 에멀젼 또는 폴리우레탄 분산액 1 내지 99 중량%;
C) 극성 유기 용매 0 내지 90 중량%를 포함하는, 코팅 조성물.
실시 형태 20.
I) A) 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상인 실리콘 10 내지 95 중량%;
B) i) SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
ii) 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌,
iii) 임의로, 다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산을 반응시켜 얻을 수 있는 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%
(여기서, SiH 대 (ⅱ)의 알케닐의 몰비는 1:1 내지 30:1이고, SiH 대 (ⅲ)의 알케닐의 몰비는 1: 0.01 내지 1: 1이되, 단, 총 알케닐:SiH는 1.5:1 내지 1:1임);
C) 임의로 보조계면활성제 또는 공용매를 배합하여, 분산액을 형성하는 단계;
II) 단계 I)의 A), B) 및 임의로 C)를 혼합하고 균질화하여, 실리콘 에멀젼을 형성하는 단계; 및
III) 임의로, 물 또는 다른 극성 첨가제를 실리콘 에멀젼에 첨가하는 단계를 포함하는, 실리콘 에멀젼의 제조 방법.
실시 형태 21. 단계 II)에서 단계 I)의 분산액 100부 당 5 내지 700부의 물을 첨가하고, A), B), 임의로 C) 및 물을 혼합하고 균질화하여, 실리콘 에멀젼을 형성하는 것을 추가로 포함하는, 실시 형태 20에 따른 방법.
실시 형태 22. 실리콘이 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상인 하이드록시 말단 폴리다이메틸실록산인 실리콘 검인, 실시 형태 20 내지 21 중 어느 하나에 따른 방법.
실시 형태 23. SiH 작용성 폴리오르가노실록산이 하기 평균 화학식을 갖는, 실시 형태 20 내지 22 중 어느 하나에 따른 방법:
R3SiO(RRSiO)x(R1RSiO)ySiR3 (I)
상기 식에서, 각 R은 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴이고, R1은 수소이며, x는 1 내지 1000이고, y는 1 내지 100이다.
실시 형태 24. 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌이 모노알케닐 작용성 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체인, 실시 형태 20 내지 23 중 어느 하나에 따른 방법.
실시 형태 25. 모노알케닐 작용성 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체가 하기 평균 화학식을 갖는, 실시 형태 22 내지 24 중 어느 하나에 따른 방법:
CH2=CR2(CH2)n-[(C2H4O)c(C3H6O)d]-OR3 (II)
상기 식에서, R2는 수소, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고, R3는 수소, 아실, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이며; c는 1 내지 400이고, d는 0 내지 100이며, n은 0 내지 10이고, 여기서 c/(c + d)의 비는 0.5 내지 1이다.
실시 형태 26. 다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산이 비닐 말단 폴리다이메틸실록산인, 실시 형태 20 내지 25 중 어느 하나에 따른 방법.
실시 형태 27. 보조계면활성제가 존재하며, 보조계면활성제 대 B)의 비가 5 이하인, 실시 형태 20에 따른 방법.
실시 형태 28. 공용매가 존재하며, 비수성 극성 공용매이고, 공용매 대 B)의 비가 5 이하인, 실시 형태 20에 따른 방법.
실시 형태 29. 보조계면활성제 및 공용매가 존재하며, 공용매가 비수성 극성 공용매이고, 보조계면활성제와 공용매의 배합 중량 대 B)의 비가 5 이하인, 실시 형태 20에 따른 방법.
실시 형태 30.
I) A) 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상인 실리콘 10 내지 95 중량%;
B) i) 말단 다이-SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
ii) 다이알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌을 반응시켜 얻을 수 있는 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%
(여기서, SiH 대 (ii)의 알케닐의 몰비는 1:1 내지 1:2.5임);
C) 임의로 보조계면활성제 또는 공용매를 배합하여, 분산액을 형성하는 단계;
II) 단계 I)의 A), B) 및 임의로 C)를 혼합하고 균질화하여, 실리콘 에멀젼을 형성하는 단계; 및
III) 임의로, 물 또는 다른 극성 첨가제를 실리콘 에멀젼에 첨가하는 단계를 포함하는, 실리콘 에멀젼의 제조 방법.
실시 형태 31. 보조계면활성제가 존재하는, 실시 형태 30에 따른 방법.
실시 형태 32. 공용매가 존재하며, 비수성 극성 용매인, 실시 형태 30에 따른 방법.
실시 형태 33. 보조계면활성제 및 공용매가 존재하며, 공용매가 비수성 극성 공용매이고, 보조계면활성제와 공용매의 배합 중량 대 B)의 비가 5 이하인, 실시 형태 30에 따른 방법.
실시 형태 34. 기재(substrate)의 표면에 도포하여, 상기 표면 상에 실리콘 에멀젼 코팅을 형성하기 위한, 실시 형태 1 내지 19 중 어느 하나에 따른 실리콘 에멀젼의 용도.
실시 형태 35. 스킨 케어 제품, 헤어 케어 제품, 개인 케어 제품, 가정용 케어 제품 또는 자동차 케어 제품에서의, 실시 형태 1 내지 19 중 어느 하나에 따른 실리콘 에멀젼의 용도.
실시 형태 36. 합체제(coalescing agent) 0.5 내지 5 중량%를 갖는 코팅 응용에서의, 실시 형태 1 내지 19 중 어느 하나에 따른 실리콘 에멀젼의 용도.
실시예
하기 실시예를 본 발명의 소정 실시 형태를 설명하기 위하여 포함시킨다. 이어지는 실시예에 개시된 기술은 본 발명의 실시에 있어서 잘 작용하는 것으로 본 발명자들이 발견한 기술을 나타내며, 따라서 그 실시를 위한 바람직한 방식을 구성하는 것으로 간주될 수 있다는 것을 당업자는 이해하여야 한다. 그러나, 당업자라면, 본 발명의 개시 내용을 고려하여, 개시된 구체적인 실시 형태에서 많은 변화가 이루어질 수 있으며, 이는 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고서 동일하거나 유사한 결과를 여전히 얻을 수 있음을 알아야 한다. 모든 비율은 중량%로 나타낸다. 달리 표시되지 않는 한, 모든 측정은 23℃에서 수행하였다.
실시예 1: 실리콘 폴리에테르 (SPE)를 사용한 실리콘 에멀젼.
150 mL 폴리프로필렌 컵에, 점도가 20,000,000 cP인 실리콘 검 50 g 및 공칭 화학식량이 28,000 g/mol인 수용성 분지형 실리콘 폴리에테르 10 g을 첨가하였다. 내용물을 스피드 믹서(Speed Mixer)™ DAC 150FV에서 2500 rpm으로 60초간 혼합하였다. 이러한 과정을 3000 rpm으로 2번 더 반복하였다. 내용물에 총 40 g의 물을 3회 단위로 첨가하였는데, 각각의 첨가 후에 동일한 믹서에서 3000 rpm으로 60초간 혼합하였다. 이렇게 하여, 균일한 백색 에멀젼으로 되었다.
실시예 2: 코팅 제제.
폴리우레탄 분산액 (PUD) 50 g에, 실시예 1의 실리콘 에멀젼 5 g을 첨가하여, 실리콘 활성 함량이 2.5%에 이르게 되었다. 내용물을 프로펠러 블레이드가 부착된 이카(Ika) 믹서를 사용하여 1000 rpm으로 10분간 혼합하였다. 혼합물을 10분간 정치시켜, 발포를 정지시켰다.
코팅 시험을 다음과 같이 행하였다. 상기 제제 5 ml를 30 마이크로미터 원통형 어플리케이터 (엘코미터(Elcometer)® 제: 베이커(Baker) 어플리케이터 3520)를 사용하여, 바니시를 칠한 판지 (폼(form) 2A 은폐율지(opacity chart), 레네타(Lenetta)® 제) 에 코팅하였다. 도포 후에, 코팅된 판지를 80℃의 온도로 세팅된 통상적인 오븐에서 2분간 건조시켰다. 그 다음에 코팅된 판지를 육안으로 검사하여, 코팅 표면 상의 크레이터(crater) 및 핀홀(pinhole)과 같은 결함을 찾아내었다. 140 mm × 250 mm의 면적 당 결함수를 계산하여, 평가값을 기록하였다. 폴리우레탄 분산액 및 실리콘 에멀젼을 갖는 샘플로 코팅하고, 코팅된 판지에 대한 것과 동일한 조건 하에 경화시킨 유리 패널(15 cm x 20 cm)을 사용하여, 동일한 평가를 행하였다. 코팅된 판지에 대하여 행한 바와 같이, 코팅된 유리 패널에 대한 평가를 육안으로 행하고, 동일한 성능 기준을 적용하였다.
비교예 1: 통상적인 계면활성제를 사용한 실리콘 에멀젼.
150 mL 폴리프로필렌 컵에, 점도가 20,000,000 cP인 실리콘 검 50 g 및 10 g의 테르지톨® 15-S-9를 첨가하였다. 내용물을 스피드 믹서™ DAC 150FV에서 2500 rpm으로 60초간 혼합하였다. 혼합을 3000 rpm으로 2번 더 반복하였다. 이렇게 하여, 테르지톨 15-S-9 액체와 공존하는 실리콘 검 덩어리(glob)로서 나타나는 불균일한 혼합물이 형성되었다. 내용물에 물 10 g을 첨가한 후에, 동일한 믹서에서 3000 rpm으로 60초간 혼합하였다. 에멀젼이 형성되지 않았다.
비교예 2: 플루로닉® F-127을 사용한 실리콘 에멀젼.
플루로닉® F-127을 분지형 실리콘 폴리에테르 대신에 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 대하여 상술한 절차를 행하였다.
비교예 3: 통상적인 계면활성제를 사용한 에멀젼 중합된 실리콘 에멀젼.
에멀젼 중합에 의해 얻어지고 2종의 계면활성제 라우레스(laureth)-4 및 라우레스-23로 안정화시킨, 0.01 ㎐에서의 동적 점도가 100,000,000 cP인 가교결합된 폴리다이메틸실록산의 에멀젼을 비교 목적으로 사용하였다.
비교예 4: 비교 코팅 시험.
하기 표는 상술한 바와 같이 제조한 다양한 실리콘 에멀젼을 혼입한 비교 코팅 시험에 관한 관찰을 제공한다.
Figure 112017018353440-pct00001
실시예 3
실시 예 1의 절차에 따라, 동일한 실리콘 검 및 동일한 분지형 실리콘 폴리에테르(SPE)를 사용하여, 하기 에멀젼을 제조하였다.
Figure 112017018353440-pct00002
실시예 4
질소 유입구, 테플론 패들(Teflon paddle)을 구비한 기계적 교반기 및 열전대가 장착된 250 mL의 3구 둥근 바닥 플라스크에, 중합도가 20.5인 다이메틸하이드로젠 말단 폴리다이메틸실록산 24.98 g, 폴리((에틸렌 옥사이드)50(프로필렌 옥사이드)17) 다이메탈릴 에테르 62.50 g 및 아이소프로필 알코올 37.54 g을 첨가하였다. 혼합물을 200 rpm으로 교반하고, 질소 블랭킷 하에 75℃로 가열하였다. 혼합물에 백금 원소 0.2%를 함유하는, 아이소프로판올 중의 1,3-다이비닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 백금 착물 용액 0.33 g을 첨가하였다. 혼합물을 320 rpm으로 75℃에서 4시간 동안 교반하였다. 38.71 g의 테르지톨® 15-S-9을 첨가하여, 혼합물을 80℃로 가열하였다. 혼합물로부터 아이소프로필 알코올을 제거하기 위해 진공을 가하였다. 최종 생성물은 분자량이 31600인 69 중량%의 폴리다이메틸실록산-폴리(알킬렌 옥사이드) 공중합체 및 31 중량%의 테르지톨® 15-S-9을 함유한다.
실시예 5
단계 1: 스피드 믹서™ DAC 150FVZ의 맥스(Max)-40 컵에, 16.8 g의 실시예 4의 실리콘 폴리에테르, 3.9 g의 유콘™ 75H90000 및 9.3 g의 테르지톨™ 15S9을 첨가하였다. 내용물을 3500 RPM으로 30초간 혼합하였다.
단계 2: 스피드 믹서™ DAC 150FVZ의 맥스-100 컵에, 점도 20,000,000 cP의 실리콘 검 35 g, 3 mm 직경의 유리 비드 16 g 및 단계 1의 혼합물 10 g을 첨가하였다. 내용물을 3500 RPM으로 2분간 혼합하였다. 내용물을 실온으로 냉각시켜, 혼합을 3500 RPM으로 2분간 반복하였다. 이어서, 내용물에 물 2.5 g을 첨가한 다음에, 3500 RPM으로 1분간 혼합하였다. 추가의 22.5 g의 물을 3회 단위로 첨가하였는데, 각각의 첨가 후에 동일한 속도로 30초간 혼합하였다. 이렇게 하여, 2.5 마이크로미터를 중심으로 한 단일 모드(monomodal) 입자 크기 분포를 갖는 균일한 백색 에멀젼으로 되었다.

Claims (36)

  1. A) 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상인 실리콘 10 내지 95 중량%;
    B) 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%;
    C) 물 0 내지 90 중량%;
    D) 보조계면활성제 0 내지 30 중량%; 및
    E) 비수성 극성 공용매 0 내지 30 중량%를 포함하며,
    여기서, D)와 E)의 배합 중량 대 B)의 비가 0 내지 5인, 실리콘 에멀젼.
  2. A) 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상인 실리콘 10 내지 95 중량%;
    B) i) SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
    ii) 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌,
    iii) 임의로, 다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산을 반응시켜 얻을 수 있는 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%
    (여기서, SiH 대 (ⅱ)의 알케닐의 몰비는 1:0.5 내지 1:1.5이고, SiH 대 임의의 (ⅲ)의 알케닐의 몰비는 1: 0.01 내지 1:0.5이되, 단, 총 알케닐:SiH는 1.5:1 내지 1:1임);
    C) 임의로, 에멀젼의 모든 성분이 합계 100 중량%가 되도록 하는 양의 물을 포함하는, 실리콘 에멀젼.
  3. 제2항에 있어서, D) 보조계면활성제를 추가로 포함하고, 여기서 D) 대 B)의 중량비가 5 이하인, 실리콘 에멀젼.
  4. 제2항에 있어서, E) 비수성 극성 공용매를 추가로 포함하며, 여기서 E) 대 B)의 중량비가 5 이하인, 실리콘 에멀젼.
  5. 제2항에 있어서,
    D) 보조계면활성제,
    E) 비수성 극성 공용매를 추가로 포함하며,
    여기서, D)와 E)의 배합 중량 대 B)의 비가 5 이하인, 실리콘 에멀젼.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 SiH 작용성 폴리오르가노실록산은 하기 평균 화학식:
    R3SiO(RRSiO)x(R1RSiO)ySiR3 (I)
    (여기서, 각 R은 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴이고, R1은 수소이며, x는 1 내지 1000이고, y는 1 내지 100임)을 가지며, 다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산은 비닐 말단 폴리다이메틸실록산인, 실리콘 에멀젼.
  7. 제5항에 있어서, 상기 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌은 하기 평균 화학식을 갖는 모노알케닐 작용성 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체인, 실리콘 에멀젼:
    CH2=CR2(CH2)n-[(C2H4O)c(C3H6O)d]-OR3 (II)
    상기 식에서, R2는 수소, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고, R3는 수소, 아실, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이며; c는 1 내지 400이고, d는 0 내지 100이며, n은 0 내지 10이고, 여기서 c/(c + d)의 비는 0.5 내지 1이다.
  8. A) 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상인 실리콘 10 내지 95 중량%;
    B) i) 말단 다이-SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
    ii) 다이알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌을 반응시켜 얻을 수 있는 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%
    (여기서, SiH 대 (ii)의 알케닐의 몰비는 1:1 내지 1:2.5임);
    C) 임의로, 에멀젼의 모든 성분이 합계 100 중량%가 되도록 하는 양의 물을 포함하는, 실리콘 에멀젼.
  9. 제8항에 있어서, D) 보조계면활성제를 추가로 포함하는, 실리콘 에멀젼.
  10. 제8항에 있어서, E) 비수성 극성 공용매를 추가로 포함하는, 실리콘 에멀젼.
  11. 제8항에 있어서, D) 보조계면활성제 및 E) 비수성 극성 공용매를 추가로 포함하며, 여기서 D)와 E)의 배합 중량 대 B)의 비는 5 이하인, 실리콘 에멀젼.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 말단 다이-SiH 작용성 폴리오르가노실록산은 하기 평균 화학식을 갖는, 실리콘 에멀젼:
    RRR1 SiO(RRSiO)xSi RRR1 (III)
    상기 식에서, 각 R은 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴이고, R1은 수소이며, x는 1 내지 1000이다.
  13. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다이알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌은 하기 평균 화학식을 갖는 다이알케닐 작용성 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체인, 실리콘 에멀젼:
    CH2=CR2(CH2)n-O[(C2H4O)c(C3H6O)d]- (CH2)n-CR2=CH2 (IV)
    상기 식에서, R2는 수소, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고, c는 1 내지 400이며, d는 0 내지 100이고, n은 0 내지 10이며, 여기서 c/(c + d)의 비는 0.5 내지 1이다.
  14. 제1항, 제2항 또는 제8항에 있어서, 상기 실리콘은 25℃에서의 점도가 1,000,000 cP 이상인 하이드록시 말단 폴리다이메틸실록산이거나, 상기 실리콘은 25℃에서의 점도가 1,000,000 cP 이상인 비닐 말단 폴리다이메틸실록산인, 실리콘 에멀젼.
  15. 제1항, 제2항 또는 제8항에 있어서, 상기 실리콘 폴리에테르는 중량 평균 분자량이 10,000 g/mol보다 크고/크거나, 상기 실리콘 폴리에테르는 수용성 또는 수분산성인, 실리콘 에멀젼.
  16. 제1항, 제2항 또는 제8항에 있어서, 상기 에멀젼은 물을 포함하고, 수성 연속 에멀젼인, 실리콘 에멀젼.
  17. A) 제1항, 제2항 또는 제8항의 실리콘 에멀젼 1 내지 95 중량%;
    B) 아크릴 에멀젼 또는 폴리우레탄 분산액 1 내지 99 중량%;
    C) 극성 유기 용매 0 내지 90 중량%를 포함하는, 코팅 조성물.
  18. I) A) 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상인 실리콘 10 내지 95 중량%;
    B) i) SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
    ii) 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌,
    iii) 다이알케닐 작용성 폴리오르가노실록산을 반응시켜 얻을 수 있는 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%
    (여기서, SiH 대 (ⅱ)의 알케닐의 몰비는 1:0.5 내지 1:1.5이고, SiH 대 (ⅲ)의 알케닐의 몰비는 1: 0.01 내지 1: 0.5이되, 단, 총 알케닐:SiH는 1.5:1 내지 1:1임); 및
    C) 임의로 보조계면활성제 또는 공용매를 배합하여, 분산액을 형성하는 단계;
    II) 단계 I)의 A), B) 및 임의로 C)를 혼합하고 균질화하여, 실리콘 에멀젼을 형성하는 단계; 및
    III) 임의로, 물 또는 다른 극성 첨가제를 상기 실리콘 에멀젼에 첨가하는 단계를 포함하는, 실리콘 에멀젼의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 단계 II)에서 단계 I)의 분산액 100부 당 5 내지 700부의 물을 첨가하고, A), B), 임의로 C) 및 물을 혼합하고 균질화하여, 상기 실리콘 에멀젼을 형성하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 실리콘은 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상인 하이드록시 말단 폴리다이메틸실록산인 실리콘 검인, 방법.
  21. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 SiH 작용성 폴리오르가노실록산은 하기 평균 화학식을 갖는, 방법:
    R3SiO(RRSiO)x(R1RSiO)ySiR3 (I)
    상기 식에서, 각 R은 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴이고, R1은 수소이며, x는 1 내지 1000이고, y는 1 내지 100이다.
  22. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 모노알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌은 모노알케닐 작용성 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 공중합체인, 방법.
  23. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 모노알케닐 작용성 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체는 하기 평균 화학식을 갖는, 방법:
    CH2=CR2(CH2)n-[(C2H4O)c(C3H6O)d]-OR3 (II)
    상기 식에서, R2는 수소, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고, R3는 수소, 아실, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이며; c는 1 내지 400이고, d는 0 내지 100이며, n은 0 내지 10이고, 여기서 c/(c + d)의 비는 0.5 내지 1이다.
  24. 제18항에 있어서, 상기 보조계면활성제가 존재하며, 보조계면활성제 대 B)의 비가 5 이하이거나, 상기 공용매가 존재하며, 비수성 극성 공용매이고, 공용매 대 B)의 비가 5 이하이거나, 상기 보조계면활성제 및 공용매가 존재하며, 상기 공용매가 비수성 극성 공용매이고, 보조계면활성제와 공용매의 배합 중량 대 B)의 비가 5 이하인, 방법.
  25. I) A) 25℃에서의 점도가 500,000 cP 이상인 실리콘 10 내지 95 중량%;
    B) i) 말단 다이-SiH 작용성 폴리오르가노실록산,
    ii) 다이알케닐 작용성 폴리옥시알킬렌을 반응시켜 얻을 수 있는 실리콘 폴리에테르 0.1 내지 30 중량%
    (여기서, SiH 대 (ii)의 알케닐의 몰비는 1:1 내지 1:2.5임);
    C) 임의로 보조계면활성제 또는 공용매를 배합하여, 분산액을 형성하는 단계;
    II) 단계 I)의 A), B) 및 임의로 C)를 혼합하고 균질화하여, 실리콘 에멀젼을 형성하는 단계; 및
    III) 임의로, 물 또는 다른 극성 첨가제를 상기 실리콘 에멀젼에 첨가하는 단계를 포함하는, 실리콘 에멀젼의 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 보조계면활성제가 존재하거나, 상기 공용매가 존재하며, 비수성 극성 공용매이거나, 상기 보조계면활성제 및 공용매가 존재하며, 상기 공용매가 비수성 극성 공용매이고, 보조계면활성제와 공용매의 배합 중량 대 B)의 비가 5 이하인, 방법.
  27. 제1항, 제2항 또는 제8항에 있어서, 기재(substrate)의 표면에 도포하여, 상기 표면 상에; 또는 스킨 케어 제품, 헤어 케어 제품, 개인 케어 제품, 가정용 케어 제품 또는 자동차 케어 제품에서; 또는 합체제(coalescing agent) 0.5 내지 5 중량%를 갖는 코팅 응용에서 실리콘 에멀젼 코팅을 형성하기 위한, 실리콘 에멀젼.
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