KR19980081639A - 수 중 실리콘 에멀젼의 제조방법 - Google Patents

수 중 실리콘 에멀젼의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수성 실리콘 에멀젼의 제조방법에 관한 것이다. 당해 방법은 폴리실록산 하나 이상, 연쇄 연장 반응에 의해 폴리실록산과 반응하는 오가노실리콘 물질 하나 이상 및 연쇄 연장 반응용 금속 함유 촉매를 함유하는 조성물(I), 계면활성제(II) 하나 이상 및 물(III)을 혼합하여 혼합물을 형성함을 포함한다. 형성된 혼합물을 에멀젼화시켜 실리콘의 용적 분율, 단분산 입자 크기 및 중합체의 분자량이 광범위한 에멀젼을 형성시킨다.

Description

수 중 실리콘 에멀젼의 제조방법
본 발명은 수 중 실리콘 에멀젼의 제조방법에 관한 발명이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 실리콘이 물 속에 현탁된 실리콘 소적의 내부에서 연쇄 연장 반응에 의해 중합된 수 중 실리콘 에멀젼의 간단한 제조방법에 관한 것이다.
수 중 실리콘 에멀젼(이후로는 s/w 에멀젼이라고 함)의 제조방법에 관한 다양한 기술에 대해서는 선행 기술분야에 잘 공지되어 있다. 한 가지 기술로서, 에멀젼 중합법이, 예를 들면, 유럽 특허원 제268,982호, 제459,500호 및 제698,633호에 기술되어 있다. 이 방법은 저분자량 실리콘과 음이온성 또는 양이온성 계면활성제를 고전단 유도 장치내에서 에멀젼화시킴을 포함한다. 실리콘은 종종 승온에서 강산 또는 강염기를 가함으로써 중합시킨다. 이 방법은 비교적 고분자량인 실리콘 중합체(예: 900,000mm2/sec)의 수 중 에멀젼을 제공한다. 그러나, 에멀젼 중합법은 다양한 단점을 지닌다. 예를 들면, 에멀젼 중합법에서 중합은 실리콘과 수 계면에서 발생한다. 이와 같이, 표면적이 크기 때문에 입자 크기가 작을수록 중합속도가 신속해지고, 따라서, 큰 입자 크기를 지니는 고분자량 실리콘 고무의 수 중 에멀젼을 제공할 수 없다. 이와 유사하게, 에멀젼 중합법은 다수의 공정 단계 및/또는 유익하지 않은 물질을 포함한다. 예를 들면, 에멀젼 중합법을 수행하는 데는 배치 시간이 길고, 주의를 요하는 물질(반드시 중화시켜야 하는 강산성 또는 강염기성 촉매)을 필요로 한다. 결국, 에멀젼 중합법으로부터 생성되는 에멀젼은 그 제조과정에서 사용되는 물질로 인해 제한된 용도를 지닐 수 있다. 예를 들면, 이러한 에멀젼에서 사용되는 음이온성 및 양이온성 게면활성제는 피부를 자극할 수 있고, 에멀젼이 혼입되는 제품의 안정성에 영향을 미칠 수 있다.
s/w 에멀젼을 제조하기 위한 제2의 기술로는 기계적 에멀젼 방법이 있다. 이러한 방법에서는 실리콘 중합체를 다양한 계면활성제와 물을 사용하여 기계적으로 에멀젼화시킬 수 있다. 이 방법은 각종 입자 크기와 실리콘 분율이 높은 음이온성, 양이온성, 비이온성 또는 양쪽성 에멀젼의 제조를 가능하게 한다. 이와 유사하게, 이 방법은 공정 시간이 비교적 짧고 공정에 가열이나 중화 단계가 필요하지 않다는 점에서 에멀젼 중합법에 비해 유리하다.
그러나, 역학적 에멀젼은 혼합기에 의해 유도될 수 있는 전단 응력에 의해 제한된다. 예를 들어 종래의 혼합기는 25℃에서의 점도가 약 600,000mm2/sec인 실리콘 중합체로 한정된다.
본 발명자들은 본 발명에 이르러 s/w 에멀젼 및 광범위한 물리적 특성을 보유하는 신규한 s/w 에멀젼을 찾아냈다.
본 발명은 폴리실록산 하나 이상, 연쇄 연장 반응에 의해 폴리실록산과 반응하는 오가노실리콘 물질 하나 이상 및 연쇄 연장 반응용 금속 함유 촉매를 함유하는 조성물(I), 계면활성제(II) 하나 이상 및 물(III)을 혼합하여 혼합물을 형성하고 혼합물을 에멀젼화시킴을 포함하여, 수 중 에멀젼 실리콘을 제조하는 방법을 발명의 한 양태로서 제공한다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 s/w 에멀젼은 거대 용적 분율의 실리콘 및 고 분자량 실리콘 검을 함유하는 거대 입자를 갖는 신규 물질을 포함하는, 광범위한 실리콘 용적 분율, 입자 크기 분자량을 가질 수 있다. 더욱이, 당해 방법은 소적 내부 실리콘의 입자 크기 및 분자량이 독립적인 매개변수인 에멀젼을 생성한다.
본 발명에 따르면 혼합물은 폴리실록산 하나 이상, 연쇄 연장 반응에 의해 폴리실록산과 반응하는 오가노실리콘 물질 하나 이상 및 연쇄 연장 반응용 금속 함유 촉매를 함유하는 조성물(I), 계면활성제(II) 하나 이상 및 물(III)을 배합하여 제조한다.
본 발명에 따르는 폴리실록산 하나 이상, 연쇄 연장 반응에 의해 폴리실록산과 반응하는 오가노실리콘 물질 하나 이상 및 연쇄 연장 반응용 금속 함유 촉매를 함유하는 조성물(I)은 제한되지 않으며 연쇄 연장 반응에 의해 경화되는 것이면 거의 모두가 본 발명에 사용될 수 있다. 상기의 연쇄 연장 반응은 일반적으로 다른 폴리실록산의 말단 그룹과 반응하는 말단 그룹을 갖는 폴리실록산(1) 또는 실란과 같은 연쇄 연장제로 연쇄 연장되는 반응성 말단 그룹을 갖는 폴리실록산(2)을 포함한다. 또한, 폴리실록산 상의 비종지성 부위에서는 적은 양의 연쇄 연장만이 일어날 수 있다.
폴리실록산[폴리실록산은 또한 실리콘 또는 오가노폴리실록산이라고도 한다]과의 연쇄 연장 반응은 당해 분야에 공지되어 있으며 예를 들어 Si-H가 백금 또는 로듐 함유 촉매의 존재하에서 지방족 불포화 그룹과 반응하는 하이드로실릴화 반응을 포함할 수 있다. 또한 당해 반응은 금속 함유 촉매 존재하의 Si-OH(예: 중합체)와 알콕시 그룹(예: 알콕시실란, 실리케이트 또는 알콕시실록산)과의 반응을 포함할 수 있다. 여전히 다른 반응은 수 존재하의 Si-OH와 CH3COOSi-와의 반응, SiOH와 R2C=NOSi와의 반응 또는 금속 함유 촉매 존재하의 SiOH와 SiH와의 반응을 포함할 수 있다.
위의 반응에 일반적으로 사용되는 폴리실록산(a)은 화학식 1의 실질적으로 선형 중합체를 포함한다.
위의 화학식 1에서,
R과 R'는 각각 독립적으로 알킬(예: 메틸, 에틸, 프로필 또는 부틸), 아릴(예: 페닐)과 같은 탄소수 20 이하의 탄화수소 그룹 또는 위에서 언급한 연쇄 연장에 필요한 그룹('반응성 그룹', 예를 들면, 수소; 비닐, 알릴 또는 헥세닐과 같은 지방족 불포화 그룹; 하이드록시; 메톡시, 에톡시 또는 프로폭시와 같은 알콕시; 알콕시-알콕시; 아세톡시; 아미노 등)이고,
단 평균적으로 중합체당 1 내지 2개의 반응성 그룹을 포함하고,
n은 1 이상의 양의 정수이다.
바람직하게는 대다수, 보다 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 98% 이상의 반응성 그룹이 말단 그룹, 즉 R'이다.
바람직하게는, n은 점도가 25℃에서 약 1 내지 약 1×106mm2/sec인 폴리실록산을 생성시키는 정수이다.
필요한 경우, 폴리실록산(1)은 본 발명에 영향을 미치지 않으면서, 즉 중합체는 실질적으로 선형이면서 소량의 분지(예: 2mole% 미만의 실록산 단위)를 가질 수 있다. 또한, 필요한 경우, R과 R'는, 예를 들면, 질소 함유 그룹(예: 아미노 그룹), 에폭시 그룹, 황 함유 그룹, 규소 함유 그룹, 산소 함유 그룹 등에 의해 치환될 수 있다. 그러나 바람직하게는, R 그룹의 80% 이상은 알킬이고, 보다 바람직하게는 알킬 그룹은 메틸 그룹이다.
연쇄 연장 반응에 의해 폴리실록산과 반응하는 오가노실리콘 물질은 또 다른 폴리실록산이거나 연쇄 연장제로서 작용하는 물질일 수 있다. 오가노실리콘 물질이 폴리실록산인 경우, 일반적으로 위의 화학식 1의 구조를 갖는다. 그러나, 이러한 경우에 반응시 하나의 폴리실록산은 하나의 반응성 그룹을 포함하고 또 다른 폴리실록산은 전자와 반응하는 또 다른 반응성 그룹을 포함한다.
오가노실리콘 물질이 연쇄 연장제를 포함하는 경우, 이것은 실란, 실록산(예: 디실록산 또는 트리실록산) 또는 실라잔과 같은 물질일 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 Si-OH 그룹을 갖는 상기 화학식(Ⅰ)에 따르는 폴리시록산을 포함하는 조성물은, 촉매를 함유하는 주석 또는 티탄의 존재하에 알콕시실란(예: 디알콕시실란 또는 트리알콕시실란)을 사용함으로써 쇄를 연장시킬 수 있다.
앞의 연쇄 연장 반응에 사용되는 금속 함유 촉매는 종종 특정 반응에 특이적이다. 그러나, 이러한 촉매는 당해 분야에 공지되어 있다. 일반적으로 이들은 백금, 로듐, 주석, 티탄, 구리, 납 등과 같은 금속을 함유하는 물질이다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 폴리실록산은 하나 이상의 지방족 불포화 그룹을 포함, 바람직하게는 말단 그룹하며, 오가노실리콘 물질은 실록산 또는 하나 이상의 Si-H 그룹, 바람직하게는 말단 그룹을 포함하는 폴리실록산이다. 하나 이상의 지방족 불포화 그룹을 포함하는 폴리실록산은 화학식(Ⅰ)의 화합물(여기서, R, R' 및 n은 앞에 정의한 바와 같고, 중합체당 평균 1 내지 2(포함)의 R, R' 그룹이 지방족 불포화 그룹을 포함한다)이다. 대표적인 지방족 불포화 그룹에는 비닐, 알릴, 헥세닐, 사이클로헥세닐 또는 RCH=CHR' 그룹(여기서, R은 실리콘 원자에 결합된 2가 지방족 쇄를 나타내고, R'은 수소 원자 또는 알킬 그룹을 나타낸다)이 포함된다. 하나 이상의 Si-H 그룹을 포함하는 오가노실리콘 물질은 바람직하게는 상기 화학식(Ⅰ)의 화합물(여기서, R, R' 및 n은 앞에 정의한 바와 같고, 평균 1 내지 2(포함)의 R 또는 R' 그룹은 수소 원자를 포함하고, n은 0 또는 양의 정수이다)이다. 이 물질은 중합체 또는 실록산(예: 디실록산 또는 트리실록산)과 같은 저분자량 물질일 수 있다.
불포화 지방족 그룹을 하나 이상 갖는 폴리실록산과 Si-H 그룹을 하나 이상 갖는 오가노실리콘 물질은 하이드로실릴화 촉매의 존재하에 반응한다. 이러한 촉매는 당해 분야에 널리 공지되어 있고, 예를 들면, 백금 및 로듐 함유 물질이다. 이들 촉매는 임의의 공지된 형태, 예를 들면, 실리카겔 또는 분말화 목탄과 같은 캐리어상에 침착된 백금 또는 로듐, 또는 백금산 클로라이드, 백금 염 및 클로로백금산과 같은 기타 적절한 화합물로 사용할 수 있다. 바람직한 물질은 통상적으로 수득가능한 육수화물 형태 또는 무수물 형태의 클로로백금산인데, 그 이유는 당해 물질이 오가노실리콘 시스템에 분산성이 용이하고 혼합물의 색상에 영향을 미치지 않기 때문이다. 백금 또는 로듐 착물도 사용할 수 있는데, 이들은 클로로백금산 헥사하이드레이트 및 디비닐테트라메틸디실록산으로부터 제조된다. 일반적으로, 이들 촉매는 조성물(Ⅰ)의 중량을 기준으로 하여 약 0.0001 내지 10중량%의 양으로 사용된다.
본 발명의 바람직한 제2 양태에 있어서, 폴리실록산은 하나 이상의 Si-OH 그룹, 바람직하게는 말단 그룹을 갖고 오가노실리콘 물질은 하나 이상의 알콕시 그룹, 바람직하게는 하나 이상의 Si-OR 그룹을 갖는 실록산 또는 금속 함유 촉매의 존재하에서 2개 이상의 알콕시 그룹을 갖는 알콕시실란을 갖는다. 당해 경우에, 하나 이상의 Si-OH 그룹을 갖는 폴리실록산은 R, R' 및 n이 상기 정의한 바와 같고 R 및 R'그룹이 평균 1 내지 2개의 하이드록실 그룹(OH)을 갖는 구조(Ⅰ)를 갖는다. 하나 이상의 알콕시 그룹을 갖는 오가노실리콘 물질은 R, R' 및 n이 상기 정의한 바와 같고 R 및 R' 그룹이 평균 1 내지 2개의 알콕시 그룹을 갖는 구조(Ⅰ)를 갖는데, 당해 알콕시 그룹은 R이 상기 정의한 바와 같고 n이 0 또는 양의 정수인 구조(OR)를 갖는다. 또한, 오가노실리콘 물질은 구조식 RmSi(OR)4-m의 실란(여기서, R은 상기 정의한 바와 같고 m은 0 내지 2이다)일 수 있다. 알콕시 그룹(예: 알콕시-알콕시)을 함유하는 다른 물질도 본원에서 사용할 수 있다.
Si-OH와 Si-OR과의 반응에 사용되는 다양한 금속 촉매들은 당해 분야에 공지되어 있고, 유기 금속 화합물, 예를 들면, 유기 주석염, 티타네이트 또는 티탄 킬레이트 또는 착물을 사용할 수 있다. 촉매는 예를 들면 제1 주석 옥토에이트, 디부틸틴 디라우레이트, 디부틸틴 디아세테이트, 디메틸틴 디네오데카노에이트, 디부틸틴 디메톡사이드, 이소부틸틴 트리세로에이트, 디메틸틴 디부티레이트, 디메틸틴 디네오데카노에이트, 트리에틸틴 타르트레이트, 주석 올레이트, 주석 세박케이트, 주석 석시네이트, 주석 아세테이트, 주석 벤조에이트, 주석 세박케이트, 주석 석시네이트, 테트라부틸 티타네이트, 테트라이소프로필 티타네이트, 테트라페닐 티타네이트, 테트라옥타데실 티타네이트, 티탄 나프탈레이트, 에틸트리에탄올아민 티타네이트, 티탄 디이소프로필 디에틸 아세토아세테이트, 티탄 디이소프로폭시 디아세틸 아세토네이트 및 티탄 테트라알콕사이드(여기서, 알콕사이드는 부톡시 또는 프로폭시이다)를 포함한다. 일반적으로, 이들 촉매는 조성물(Ⅰ)의 중량을 기준으로하여 약 0.001 내지 10중량%의 양으로 사용된다.
한정된 화합물이 예시되어 있지만, 하나 이상의 폴리실록산, 연쇄 연장 반응에 의해 상기 폴리실록산과 반응하는 하나 이상의 오가노실리콘 물질 및 연쇄 연장 반응용 금속 함유 촉매를 함유하는 임의의 조성물도 본원에서 사용할 수 있다.
에멀젼을 형성하기 위해 사용되는 혼합물은 또한 하나 이상의 계면활성제(Ⅱ)를 함유한다. 당해 계면활성제는 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 알킬폴리사카라이드, 양쪽성 계면활성제 등일 수 있다. 비이온성 계면활성제의 예는 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르, 폴리옥시알케닐렌 소르비탄 알킬 에스테르, 폴리옥시알킬렌 알킬 에스테르, 폴리옥시알킬렌 알킬페놀 에테르, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 디에틸렌 글리콜을 포함한다.
양쪽성 계면활성제의 예는 4급 암모늄 하이드록사이드, 예를 들면, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 옥틸트리메틸암모늄 하이드록사이드, 도데실-트리메틸암모늄 하이드록사이드, 헥사데실트리메틸 암모늄 하이드록사이드, 옥틸디메틸벤질암모늄 하이드록사이드, 데실디메틸벤질암모늄 하이드록사이드, 디도데실디메틸 암모늄 하이드록사이드, 디옥타데실 디메틸암모늄 하이드록사이드, 탈로우 트리메틸암모늄 하이드록사이드 및 코코트리메틸암모늄 하이드록사이드 뿐만 아니라 이들 물질의 상응하는 염, 지방산 아민 및 아미드 및 이들의 유도체, 및 지방산 아민 및 아미드의 염(예: 지방족 지방산 아민 및 이들의 유도체), 지방산 쇄를 갖는 방향족 아민의 동족체, 지방족 디아민으로부터 유도된 지방산 아미드, 이치환된 디아민으로부터 유도된 지방산 아미드, 에틸렌 디아민의 유도체, 아미노 알콜의 아미드 유도체, 장쇄 지방산의 아민 염, 이치환된 디아민의 지방산 아미드로부터 유도된 4급 암모늄 염기, 벤즈이미다졸린의 4급 암모늄 염기, 피리디늄의 염기성 화합물 및 이의 유도체, 설포늄 화합물, 베타인의 4급 암모늄 화합물, 에틸렌 디아민의 우레탄, 폴리에틸렌 디아민 및 폴리프로판올폴리에탄올 아민을 포함한다.
적합한 음이온성 계면활성제의 예에는 알킬 설페이트(예: 라우릴 설페이트), 중합체(예: 아크릴레이트/C10-30알킬 아크릴레이크 가교중합체), 알킬벤젠설폰산 및 염(예: 헥실벤젠설폰산, 옥틸벤젠설폰산, 데실벤젠설폰산, 도데실벤젠설폰산, 세틸벤젠설폰산 및 미리스틸벤젠설폰산), 모노알킬 폴리옥시에틸렌 에테르의 설페이트 에스테르, 알킬나프틸설폰산, 알칼리 금속 설포레시네이트, 지방산의 설폰화 글리세릴 에스테르(예: 코코넛 오일 산의 설폰화 모노글리세라이드), 설폰화 1가 알콜 에스테르의 염, 아미노 설폰산의 아미드, 지방산 니트릴의 설폰화 생성물, 설폰화 방향족 탄화수소, 나프탈렌 설폰산과 포름알데히드의 축합 생성물, 나트륨 옥타하이드로안트라센 설포네이트, 알칼리 금속 알킬 설포네이트, 에스테르 설페이트 및 알크아릴설포네이트가 포함된다.
적합한 알킬 폴리사카라이드의 예에는, 예를 들면, 미국 특허 제5,035,832호에 기술되어 있는 바와 같이, 화학식 R1-O-(R2O)m-(G)n의 물질(여기서, R1은 선형 또는 측쇄 알킬 그룹, 선형 또는 측쇄 알케닐 그룹 또는 알킬페닐 그룹이고, R2는 알킬렌 그룹이며, G는 환원된 당이고, m은 0 또는 양의 정수이며, n은 양의 정수이다)이 포함된다.
적합한 양쪽성 계면활성제의 예에는 코크아미도프로필 베타인 및 코크아미도프로필 하이드록시설페이트가 포함된다.
이와 같은 계면활성제는 단독으로 또는 혼합물 형태로 사용될 수 있다.
에멀젼 중의 실리콘의 입자 크기는 다른 인자들 중에, 사용되는 계면활성제의 양과 종류에 따라 좌우된다. 사용되는 계면활성제의 양은 계면활성제에 따라서 변하지만, 일반적으로 조성물(I)의 총 중량을 기준으로 하여, 약 1 내지 30중량%의 양으로 사용된다.
본원에서 에멀젼을 형성하기 위해 사용되는 최종 물질은 에멀젼의 연속상을 형성하고 실리콘 오일 소적이 분산되는 물이다.
경우에 따라, 기타 물질을 에멀젼상에 가할 수 있다. 예를 들면, 연쇄 연장 반응을 보조하는 물질(예: 기타 연쇄 연장제), 통상적인 억제제, 향료, 착색제, 증점제, 보존제, 가소제, 활성 성분(예: 약제) 등을 본원에서 사용할 수 있다.
본 발명에 따라, 조성물(I), 계면활성제(II) 및 물(III)을 단순한 교반에 의해 혼합하여 조악한 유중수 혼합물을 형성시킨다. 이어서 이 혼합물을 에멀젼화시킨다. 에멀젼화 동안, 조악한 유중수 혼합물을 미세한 수중 실리콘 에멀젼으로 전환시킨다. 에멀젼화는 배취 혼합기, 콜로이드 분쇄 또는 라인 혼합기와 같은 통상적인 수단에 의해 수행할 수 있다. 따라서, 에멀젼화 공정은 간단하고 신속하다.
조성물(I), 계면활성제(II) 및 물(III)을 모두 한 번에 혼합할 수도 있고, 또한 물질을 임의의 순서로 혼합할 수도 있다. 그러나, 조성물(I)의 촉매를 함유하는 폴리실록산, 오가노실리콘 물질 및 금속을 배합하는 경우, 중합 반응이 개시된다. 이와 같이, 조성물(I)의 성분 중의 하나를 마지막에 혼합하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 촉매 또는 폴리실록산 또는 오가노실리콘 물질을 함유하는 금속을 마지막으로 혼합물에 가하는 것이 바람직하다.
본 발명자들은 음이온성 계면활성제가 하이드로실릴화 촉매의 존재하에 하나 이상의 지방적 불포화 그룹을 갖는 폴리실록산과 하나 이상의 Si-H 그룹을 갖는 오가노실리콘 물질 사이의 연쇄 연장 반응 속도를 종종 증가시킴을 발견하였다. 이와 같이, 이러한 반응물을 사용하는 본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 불포화 그룹을 함유하는 폴리실록산과 금속(예: 백금) 함유 촉매를 먼저 혼합한 다음 음이온성 계면활성제와 오가노실리콘 물질(예: Si-H 물질)의 혼합물에 혼합한다. 또한, 경화 억제제를 반응 속도를 조절하기 위해서 가할 수도 있다.
상기 물질을 혼합한 후, 물을 가하고 실리콘 상을 전환시켜 상기 기술한 바와 같은 수중 실리콘 소적을 형성시킨다. 전환시킨 후, 모든 물질이 반응하거나 반응이 억제될 때까지 실리콘 소적 안에서 연쇄 연장 반응이 계속된다.
초기 상 전환 공정에서 사용되는 물 및/또는 계면활성제의 양은 최종 에멀젼의 입자 크기에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 2가지 예에서 동량의 물을 사용하되, 제1 에멀젼에서는 상 전환 단계 이전에 다량의 물을 혼합시키고 제2 에멀젼에서는 상 전환 단계 이전에 소량의 물을 혼합하여, 산 전환 단계를 수행한 후 잔류하는 추가의 물을 혼합시켜 에멀젼을 형성시키는 경우에는 제1 에멀젼이 통상적으로 제2 에멀젼보다 입자 크기가 크다.
아무리 물을 가하더라도(즉, 전환 전후), 사용되는 물의 총량은, 에멀젼의 중량을 기준으로 하여, 통상적으로 약 1 내지 99중량%, 바람직하게는 약 6 내지 99중량%이다.
본 발명의 중합 공정은, 소적 중의 실리콘은 실리콘이 다량으로 혼합된 경우(즉, 에멀젼화되지 않는 경우)와 동일한 점도를 가진다는 사실에서 보여지는 바와 같이, 연쇄 연장에 의해 오일 소적의 내부(즉, o/w 경계에서가 아니다)에서 일어난다. 이로서, 중합의 정도는 소적의 크기가 아니라 연쇄 연장에서 사용되는 물질의 비율에 의해 조절된다. 이는 점도가 높은 폴리실록산을 함유하는 광범위한 단순분산 소적 크기를 생성시킨다. 또한, 이러한 기술은 높은 실리콘 용적 분율을 가지는 에멀젼을 제조한다.
본 발명의 방법의 또다른 장점은 열 및 산성 촉매 또는 염기성 촉매 없이 비교적 단시간에 광범위한 계면활성제를 사용하여 수행할 수 있다는 점이다.
본 발명의 에멀젼은 일반적으로 약 1 내지 약 94중량%의 범위의 실리콘 하중을 보유할 수 있다. 실리콘의 점도는 25℃에서 약 1 내지 약 108mm2/sec의 범위일 수 있다. 에멀젼의 평균 입자 크기는 약 0.3 내지 100㎛로 변할 수 있다. 당해 방법이 평균 입자 크기가 약 0.3μ의 범위이고 실리콘의 점도가 105mm2/sec인 공지되지 않은 에멀젼을 생성한다는 사실이 특히 관련된다. 구체적으로, 본 발명자들은 실리콘의 점도가 106내지 108mm2/sec이고 평균 입자 크기가 약 0.3㎛, 바람직하게는 1 내지 100㎛의 범위인 에멀젼을 발견했다.
다음 실시예는 당 분야의 숙련가가 본 발명을 보다 용이하게 이해하도록 제공된 것이다. 별도의 언급이 없는 한, 모든 부 및 %는 중량 기준이고, 모든 점도는 25℃에서 측정된 것이다.
실시예 1 내지 3
1) 25℃에서의 점도가 약 7,000 내지 12,000㎟/sec인 디메틸비닐실록시 종지된 폴리디메틸실록산 29부, 평균 화학식 Me2HSiO(Me2SiO)20SiMe2H의 액상 오가노하이드로겐폴리실록산(organohydrogenpolysiloxane)(여기서, Me는 메틸 라디칼을 나타내고 0.16 내지 0.20%를 함유한다) 0.9부 및 백금 촉매 중의 백금 0.015부를 혼합한다.
2) 전술한 바와 같이 동일한 디메틸비닐실록시 종지된 폴리디메틸실록산 29부, 전술한 바와 같이 동일한 오가노하이드로겐폴리실록산 1부 및 전술한 바와 동일한 백금 0.015부를 혼합한다.
3) 전술한 바와 동일한 디메틸비닐실록시 종지된 폴리디메틸실록산 29부, 전술한 바와 동일한 오가노하이드로겐폴리실록산 1.15부 및 전술한 바와 동일한 백금 0.015부를 혼합한다.
위의 혼합물의 각각을 라우레트(Laureth)-3 0.75부 및 라우레트-23 1부에 첨가한다. 최종적으로, 아래 양의 물을 각각을 첨가한 후 혼합하면서 5단계로 혼합물에 첨가한다: 1.5부, 2.5부, 5부, 6부 및 4부.
수득한 에멀젼은 각각의 경우 평균 입자 크기가 0.45㎛이고, 작은 방울 중의 실리콘의 점도는 아래와 같다.
실시예 1 = 1.25 x 105mm2/sec
실시예 2 = 5.2 x 105mm2/sec
실시예 3 = 75 x 105mm2/sec
실시예 4
물을 제2단계에 아래의 양을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1 내지 3을 반복한다: 7부 및 5부. 수득한 물질은 각각의 경우 평균 입자 크기는 8.5㎛이다.
실시예 5
12부의 물을 1단계에만 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1 내지 3을 반복한다. 수득한 물질은 각각의 경우에 평균 입자 크기는 60㎛이다.
실시예 6
본 실시예는 다른 계면활성제의 사용을 설명한다.
25℃에서의 점도가 약 7,000 내지 12,000mm2/sec인 디메틸비닐실록시 종결된 폴리디메틸실록산 29부, 실시예 1에 사용된 액상 오가노하이드로겐폴리실록산 1.05부 및 실시예 1에서와 같은 백금 0.015부를 혼합한다.
당해 혼합물의 일부에 아래에 확인된 계면활성제 및 물을 첨가한다.
A. 나트륨 라우릴에테르 3 설페이트(음이온): 2부, 물: 2부, 점도: 9×106mm2/sec, 평균 입자 크기: 5㎛
B. 아크릴레이트/C10-30알킬 아크릴레이트 교호 중합체: 4부, 전환 전 물: 45.2부, 전환 후 물: 34.8부, 점도: 14.4×106mm2/sec, 평균 입자 크기: 13㎛
C. 3부 데실 글루코사이드, 전환 전 물: 2부, 전환 후 물: 34.8부, 점도: 2.03×107mm2/sec, 평균 입자 크기: 2.2㎛
D. 헥사데실암모늄 클로라이드(양이온): 6부, 물: 34.8부, 점도: 1.55×107mm2/sec, 평균 입자 크기: 5.15㎛
E. 2부 이나트륨 리키놀아미노 모노에틸아민, 설포숙시네이트(양쪽성), 전환 전 물: 6부, 전환 후 물: 34.8부, 점도: 1.34×107mm2/sec, 평균 입자 크기: 12.2㎛
본 발명의 에멀젼은 또한 많은 다른 실질적 장점을 갖고 있다. 예를 들면, 본 발명의 에멀젼은 액적 형태의 고분자량 실리콘을 용이하게 취급할 수 있도록 한다. 유사하게, 본 발명의 액적 형태의 실리콘은 일반적으로 실리콘이 벌크하게 혼합되는 것처럼 동일한 점도를 갖기 때문에, 에멀젼 형태 이전에 실리콘의 점도를 측정할 수 있다. 또한, 이는 에멀젼 형태의 실리콘에 대한 품질 검사를 용이하게 수행하도록 한다.
본 발명의 에멀젼은 실리콘 에멀젼에 대한 표준 용도에 유용하다. 따라서, 이는 모발, 피부, 점액, 치아 등과 같은 신체 보호 용도에 유용하다. 이러한 용도에서, 실리콘은 윤활성이고 피부용 크림, 피부 보호용 로션, 습윤제, 여드름 제거제 또는 주름 제거제와 같은 안면 치료제, 신체 세정제 및 안면 세정제, 목욕용 오일, 향수, 방향제, 콜론, 향낭, 일광 차단제, 면도 전후에 사용되는 로션, 면도용 비누 및 면도용 거품의 특성을 개선시킨다. 게다가 이는 조절 기능을 제공하는 모발용 샴푸, 모발용 컨디셔너, 모발용 스프레이, 무스, 퍼머넌트, 탈모제 및 표피 막에 사용할 수 있다. 화장품에서, 이는 메이크업, 색조 화장품, 파운데이션, 블러셔, 립스틱, 아이 라이너, 마스카라, 색조 화장품 제거제 및 파우더의 안료용 균염제 및 전착제로서 작용한다. 게다가 이는 비타민, 유기 일광 차단제, 세라마이드, 약제 등과 같은 유용성(oil soluble) 물질 및 수용성 물질용 전달 시스템으로서 유용하다. 본 발명의 에멀젼이 스틱, 겔, 로션 에어로겔 및 롤-온으로 배합되는 경우, 건조한 매끄러운 페이아웃(drt silk-smooth payout)을 부여한다.
신체보호용 제품으로 사용되는 경우, 이들은 일반적으로 신체보호용 제품의 약 0.01 내지 약 50중량%, 바람직하게는 0.1 내지 25중량%의 양으로 혼입된다. 이들은 선택된 위생 용품용으로 통상적인 성분에 부가된다. 따라서, 이들은 침착 중합체, 계면활성제, 세제, 항균제, 비듬방지제, 발포 증진제, 단백질, 습윤화제, 현탁제, 에멀젼화제, 향료, 착색제, 식물 추출물, 중합체 및 기타 통상적인 신체 보호 성분과 혼합될 수 있다.
신체 보호의 차원을 넘어, 본 발명의 에멀젼은 섬유 처리, 가죽의 윤활, 직물의 유연화, 박리제, 수성 코팅, 오일 드래그 감소, 윤활작용, 셀룰로즈 물질의 용이한 절단 및 실리콘이 통상적으로 사용되는 기타 다수의 분야와 같은 무수한 기타 분야에서 유용하다.

Claims (5)

  1. 폴리실록산 하나 이상, 연쇄 연장 반응에 의해 폴리실록산과 반응하는 오가노실리콘 물질 하나 이상 및 연쇄 연장 반응용 금속 함유 촉매를 함유하는 조성물(I), 계면활성제(II) 하나 이상 및 물(III)을 혼합하여 혼합물을 형성하고 혼합물을 에멀젼화시킴을 포함하여, 수 중 에멀젼 실리콘을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 조성물(I)이 하나 이상의 지방족 불포화 그룹을 갖는 폴리실록산, 하나 이상의 Si-H 그룹을 갖는 폴리실록산 및 백금 또는 로듐 함유 촉매를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 조성물(I)이 하나 이상의 Si-OH 그룹, 2개 이상의 알콕시 그룹을 갖는 알콕시실란 및 금속 함유 촉매를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 조성물(I)이 하나 이상의 Si-OH 그룹, 하나 이상의 Si-OR 그룹을 갖는 폴리실록산 및 금속 함유 촉매를 포함하는 방법.
  5. 평균 입자 크기 범위가 약 0.3 내지 100μm이고 실리콘의 점도 범위가 106내지 108mm2/sec인 수성 실리콘 에멀젼.
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