JP7848355B2 - Method for producing organopolysiloxane emulsion composition - Google Patents
Method for producing organopolysiloxane emulsion compositionInfo
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Description
本発明は、化粧料、パーソナルケア組成物、ホームケア組成物、離型剤、滑り剤、コーティング剤、繊維処理剤、樹脂改質剤等の製品に用いる分岐構造を有する高粘度オルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法に関するものである。The present invention relates to a method for producing a branched, high-viscosity organopolysiloxane emulsion composition used in products such as cosmetics, personal care compositions, home care compositions, mold release agents, lubricants, coating agents, fiber treatment agents, and resin modifiers.
化粧料、パーソナルケア組成物、ホームケア組成物、離型剤、滑り剤、コーティング剤、繊維処理剤、樹脂改質剤等の製品に用いる高粘度オルガノポリシロキサンを小粒径、かつ、経時安定性が良好なエマルションとする要求がある。しかしながら、分岐構造を有する高粘度オルガノポリシロキサンを直接乳化すると、エマルション粒子の粒径は数ミクロン程度が限界で、それより小粒径なものは得難く、また、得られたエマルションの経時安定性が悪い。そこで、小粒径、かつ、経時安定性が良好なエマルション粒子を得るべく、乳化重合による分岐構造を有する高粘度オルガノポリシロキサンエマルションの製造方法が種々検討されてきた。There is a demand for high-viscosity organopolysiloxane emulsions with small particle size and good temporal stability for use in products such as cosmetics, personal care compositions, home care compositions, mold release agents, lubricants, coating agents, fiber treatment agents, and resin modifiers. However, when high-viscosity organopolysiloxane with a branched structure is directly emulsified, the particle size of the emulsion is limited to a few microns, and it is difficult to obtain smaller particles, and the resulting emulsion has poor temporal stability. Therefore, various methods for producing high-viscosity organopolysiloxane emulsions with a branched structure by emulsion polymerization have been investigated in order to obtain emulsion particles with small particle size and good temporal stability.
例えば、環状シロキサンオリゴマーとトリアルコキシシランを乳化した状態で強酸あるいは強アルカリ性によって乳化重合を行う方法が知られている。これらの手法を用いるとエマルション粒子の粒径が300nm以下であるエマルションを得ることができる。For example, a method is known in which emulsion polymerization is carried out by emulsifying a cyclic siloxane oligomer and a trialkoxysilane using a strong acid or strong alkali. Using these methods, emulsions with a particle size of 300 nm or less can be obtained.
ところで近年は、オクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)の含有量を抑制した製品が求められるようになっている。しかし、上記の方法では、得られるエマルションに含まれるオルガノポリシロキサンに40,000ppm以上ものオクタメチルシクロテトラシロキサンが含有されていることが知られており、その含有量を減らす方法が検討されている。In recent years, there has been a growing demand for products with reduced octamethylcyclotetrasiloxane (D4) content. However, it is known that the organopolysiloxane contained in the resulting emulsion using the above method contains more than 40,000 ppm of octamethylcyclotetrasiloxane, and methods to reduce this content are being investigated.
例えば、オルガノポリシロキサンの25℃における粘度が3,000~100,000mm2/sで、オクタメチルシクロテトラシロキサンの含有量が1,000ppm以下である分子鎖末端がシラノール基で封鎖されたオルガノポリシロキサンを乳化した後、40℃未満の温度で酸触媒の存在下、乳化重合を行う方法が知られており(特許文献1)、これらの手法を用いると該オルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサンの量が3,000ppm以下であるエマルションを得ることができるとされている。また、このエマルションにトリアルコキシシロキサンを添加することで、得られるオルガノポリシロキサン鎖に分岐単位を導入することが可能であると記載されている。しかしながら、高粘度オルガノポリシロキサンにトリアルコキシシランを反応させても、生成する分子鎖末端がシラノール基で封鎖されたオルガノポリシロキサンとトリアルコキシシランの反応性の違いから、分岐単位がシロキサン鎖に均一に取り込まれず、生成するオルガノポリシロキサン鎖が増粘しない問題がある。
この他、特許文献2や特許文献3には、オクタメチルシクロテトラシロキサンの含有量が1,000ppm以下である分子鎖末端がシラノール基で封鎖されたオルガノポリシロキサンを乳化した後、40℃未満の温度で酸触媒の存在下、乳化重合を行う方法が記載されている。
For example, a method is known in which an organopolysiloxane with a viscosity of 3,000 to 100,000 mm² /s at 25°C and an octamethylcyclotetrasiloxane content of 1,000 ppm or less, in which the molecular chain ends are sealed with silanol groups, is emulsified, and then emulsion polymerization is carried out at a temperature of less than 40°C in the presence of an acid catalyst (Patent Document 1). It is said that using these methods, an emulsion can be obtained in which the amount of octamethylcyclotetrasiloxane contained in the organopolysiloxane is 3,000 ppm or less. Furthermore, it is stated that by adding trialkoxysiloxane to this emulsion, it is possible to introduce branched units into the resulting organopolysiloxane chain. However, even when a high-viscosity organopolysiloxane is reacted with trialkoxysilane, the resulting organopolysiloxane chain does not become thicker due to differences in reactivity between the organopolysiloxane, whose molecular chain ends are sealed with silanol groups, and the trialkoxysilane. This prevents the branched units from being uniformly incorporated into the siloxane chain.
In addition, Patent Documents 2 and 3 describe a method for emulsion polymerization of an organopolysiloxane in which the molecular chain ends are sealed with silanol groups and the octamethylcyclotetrasiloxane content is 1,000 ppm or less, in the presence of an acid catalyst at a temperature of less than 40°C.
一方、塩基触媒を使用する乳化重合方法について、特許文献4や、特許文献5には、アンモニウム塩を界面活性剤とする重合方法が記載されている。しかし、上記特許文献はオクタメチルシクロテトラシロキサンの含有量について全く言及していない。On the other hand, regarding emulsion polymerization methods using base catalysts, Patent Documents 4 and 5 describe polymerization methods using ammonium salts as surfactants. However, these patent documents make no mention whatsoever of the octamethylcyclotetrasiloxane content.
これらの先行技術では、アニオン性界面活性剤や酸触媒を使用しているか、又はカチオン性界面活性剤や無機塩基触媒を使用している。化粧料、パーソナルケア組成物、ホームケア組成物、離型剤、滑り剤、コーティング剤、繊維処理剤、樹脂改質剤等の製品にオルガノポリシロキサンエマルションを使用する場合、しばしばイオン性界面活性剤の使用が課題となる場合がある。すなわち、アニオン性界面活性剤を含むオルガノポリシロキサンエマルションは、カチオン性界面活性剤を含む他の薬剤等と混合した際の安定性が低下する場合があり、カチオン性界面活性剤を含むオルガノポリシロキサンエマルションは、アニオン性界面活性剤を含む他の薬剤等と混合した際の安定性が低下する場合がある。つまり、アニオン性界面活性剤およびカチオン性界面活性剤等のイオン性の界面活性剤を含むオルガノポリシロキサンエマルションは、配合できる薬剤のイオン性に制限がある場合がある。These prior art applications utilize either anionic surfactants or acid catalysts, or cationic surfactants or inorganic base catalysts. When organopolysiloxane emulsions are used in products such as cosmetics, personal care compositions, home care compositions, mold release agents, lubricants, coatings, fiber treatment agents, and resin modifiers, the use of ionic surfactants often presents challenges. Specifically, organopolysiloxane emulsions containing anionic surfactants may experience reduced stability when mixed with other agents containing cationic surfactants, and organopolysiloxane emulsions containing cationic surfactants may experience reduced stability when mixed with other agents containing anionic surfactants. In other words, organopolysiloxane emulsions containing ionic surfactants such as anionic and cationic surfactants may have limitations on the ionic properties of the agents they can be blended with.
そのため、イオン性界面活性剤を含まない場合でも、オルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサンの副生を抑制し、小粒径、かつ、経時安定性が良好な分岐構造を有する高粘度オルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法を確立する必要がある。Therefore, even without ionic surfactants, it is necessary to establish a method for producing a high-viscosity organopolysiloxane emulsion composition that suppresses the by-product formation of octamethylcyclotetrasiloxane contained in organopolysiloxane, and has a branched structure with small particle size and good temporal stability.
従って、本発明の目的は、イオン性界面活性剤を含まない場合でも、オルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサンの副生を抑制し、小粒径、かつ、経時安定性が良好な高粘度オルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法を提供することにある。Therefore, the object of the present invention is to provide a method for producing a high-viscosity organopolysiloxane emulsion composition that has a small particle size and good temporal stability, while suppressing the by-product formation of octamethylcyclotetrasiloxane contained in organopolysiloxane, even when ionic surfactants are not included.
上記課題を解決するために、本発明では、
(I)(A)下記一般式(1)で表され、オクタメチルシクロテトラシロキサンの含有量が3,000ppm以下であるオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)下記一般式(2)で表される、オルガノアルコキシシラン、その部分加水分解縮合物、又はそれらの混合物:0.2~20質量部、
(C)非イオン性界面活性剤:2~30質量部
及び、
(D-1)水:1~10,000質量部
を含む混合物を乳化して第1のエマルション組成物を調製し、
(II)前記第1のエマルション組成物に、
(D-2)水:0~10,000質量部
を加えた後、
40℃未満の温度で、(E)有機塩基触媒0.1~20質量部の存在下、乳化重合して、生成するオルガノポリシロキサンの25℃における粘度が30万mPa・s以上であり、該オルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサンの量が3,000ppm以下であり、かつ、目的のエマルション組成物のエマルション粒子の平均粒径を1μm以下とすることを特徴とするオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
(I) (A) Organopolysiloxane represented by the following general formula (1) and having an octamethylcyclotetrasiloxane content of 3,000 ppm or less: 100 parts by mass,
(B) Organoalkoxysilanes represented by the following general formula (2), partially hydrolyzed condensates thereof, or mixtures thereof: 0.2 to 20 parts by mass,
(C) Nonionic surfactant: 2 to 30 parts by mass and
(D-1) A mixture containing 1 to 10,000 parts by mass of water is emulsified to prepare a first emulsion composition.
(II) The first emulsion composition,
(D-2) Water: After adding 0 to 10,000 parts by mass,
The present invention provides a method for producing an organopolysiloxane emulsion composition, characterized by emulsion polymerization at a temperature below 40°C in the presence of 0.1 to 20 parts by mass of (E) an organic base catalyst, wherein the viscosity of the resulting organopolysiloxane at 25°C is 300,000 mPa·s or more, the amount of octamethylcyclotetrasiloxane contained in the organopolysiloxane is 3,000 ppm or less, and the average particle size of the emulsion particles of the target emulsion composition is 1 μm or less.
本発明のオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法であれば、イオン性界面活性剤を含まない場合でも、オルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)の副生を抑制し、小粒径のエマルション粒子を含み、経時安定性が良好な高粘度オルガノポリシロキサンエマルション組成物を効率良く製造することができる。The present invention provides a method for producing organopolysiloxane emulsion compositions that, even without the use of ionic surfactants, suppresses the by-product formation of octamethylcyclotetrasiloxane (D4) contained in organopolysiloxane, and efficiently produces a high-viscosity organopolysiloxane emulsion composition containing small-particle emulsion particles and exhibiting good long-term stability.
この場合、前記(A)成分として、前記一般式(1)のnが、オルガノポリシロキサンの25℃における粘度が15mPa・s以上1,800mPa・s以下となる数であるオルガノポリシロキサンを用いることが好ましい。In this case, it is preferable to use an organopolysiloxane as component (A) in which n in the general formula (1) is the number such that the viscosity of the organopolysiloxane at 25°C is 15 mPa·s or more and 1,800 mPa·s or less.
このようなオルガノポリシロキサンを用いると、良好に乳化重合して目的とするオルガノポリシロキサンを効率よく得ることができ、重合中に副生するD4の量も少なくなる。また、得られる目的エマルションの粒径を小さくするのに必要な乳化剤の量を少なくすることもできる。Using such organopolysiloxanes allows for efficient emulsion polymerization to obtain the desired organopolysiloxane, while also reducing the amount of D4 produced as a by-product during polymerization. Furthermore, it reduces the amount of emulsifier needed to achieve the desired emulsion particle size.
また、前記(B)成分の含有量が0.4~10質量部となるように用いることが好ましい。Furthermore, it is preferable to use the above-mentioned component (B) in an amount of 0.4 to 10 parts by mass.
このようにすることで、目的とするオルガノポリシロキサンの粘度がより好適になり、これから得られる被膜の強度と耐久性がより優れたものとなる。This method makes the viscosity of the target organopolysiloxane more suitable, resulting in superior strength and durability of the resulting coating.
また、前記(E)有機塩基触媒として、テトラメチルグアニジン、ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロノネン、トリアザビシクロデセン、メチルトリアザビシクロデセン、ジアザビシクロオクタンから選ばれる1種以上を用いることが好ましい。Furthermore, it is preferable to use one or more selected from tetramethylguanidine, diazabicycloundecene, diazabicyclononene, triazabicyclodecene, methyltriazabicyclodecene, and diazabicyclooctane as the (E) organic base catalyst.
このような(E)成分を用いることで、所望のオルガノポリシロキサンエマルション組成物をより効率的に製造することができる。By using such component (E), the desired organopolysiloxane emulsion composition can be produced more efficiently.
また、前記(E)有機塩基触媒を、(A)成分100質量部に対して、0.5~7質量部用いることが好ましい。Furthermore, it is preferable to use 0.5 to 7 parts by mass of the (E) organic base catalyst per 100 parts by mass of component (A).
このような量の(E)成分を用いることで、所望のオルガノポリシロキサンエマルション組成物を更に効率良く製造することができる。By using such an amount of component (E), the desired organopolysiloxane emulsion composition can be produced more efficiently.
本発明では、アニオン性界面活性剤を使用せずにオルガノポリシロキサンエマルション組成物を製造することができ、カチオン性界面活性剤を使用せずにオルガノポリシロキサンエマルション組成物を製造することもできる。In this invention, an organopolysiloxane emulsion composition can be produced without using anionic surfactants, and an organopolysiloxane emulsion composition can also be produced without using cationic surfactants.
このような製造方法であれば、イオン性界面活性剤を含まないオルガノポリシロキサンエマルション組成物を製造することができ、イオン性の薬剤等と混合した場合であってもその安定性を低下させることがないので、配合できる薬剤のイオン性に制約がない。This manufacturing method allows for the production of organopolysiloxane emulsion compositions that do not contain ionic surfactants, and their stability is not reduced even when mixed with ionic drugs, thus there are no restrictions on the ionic properties of the drugs that can be incorporated.
本発明では、前記(II)の乳化重合を25℃未満の温度で行うことが好ましく、また、重合時間を48時間以内とすることが好ましい。In the present invention, it is preferable to carry out the emulsion polymerization described in (II) above at a temperature of less than 25°C, and it is also preferable to limit the polymerization time to 48 hours or less.
このような温度及び/又は重合時間で乳化重合すれば、副生するD4の量を少なくすることができる。By performing emulsion polymerization at such temperatures and/or polymerization times, the amount of D4 produced as a by-product can be reduced.
また、本発明では、前記目的のエマルション組成物のエマルション粒子の平均粒径を500nm以下とすることが好ましい。Furthermore, in the present invention, it is preferable that the average particle size of the emulsion particles in the aforementioned emulsion composition be 500 nm or less.
本発明によれば、このような小粒径のエマルション粒子を効率的に得ることができる。According to the present invention, emulsion particles of such small particle size can be efficiently obtained.
また、前記目的のエマルション組成物中のオルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)の含有量を2,000ppm以下とすることが好ましい。Furthermore, it is preferable that the content of octamethylcyclotetrasiloxane (D4) in the organopolysiloxane in the emulsion composition for the above purpose be 2,000 ppm or less.
本発明によれば、このようなD4含有量の少ないエマルション組成物を効率的に得ることができる。According to the present invention, such emulsion compositions with a low D4 content can be efficiently obtained.
本発明によれば、イオン性界面活性剤を使用しない場合であっても、オルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサンの副生を抑制し、小粒径、かつ、経時安定性が良好な高粘度オルガノポリシロキサンエマルション組成物を得ることができる。According to the present invention, even without using ionic surfactants, it is possible to suppress the by-product formation of octamethylcyclotetrasiloxane contained in organopolysiloxane and obtain a high-viscosity organopolysiloxane emulsion composition with small particle size and good temporal stability.
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、乳化重合モノマーとして、オクタメチルシクロテトラシロキサンの含有量が3,000ppm以下である直鎖状のオルガノポリシロキサンとオルガノアルコキシシランを用い、有機塩基を重合触媒とすることで、エマルション組成物の該オルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサンの量が3,000ppm以下であり、エマルション粒子の平均粒径が1μm以下という非常に小粒径であり、かつ、経時安定性が良好であるものを得られることを見出し、本発明を完成するに至った。As a result of diligent research to achieve the above objective, the present inventors have found that by using a linear organopolysiloxane and an organoalkoxysilane with an octamethylcyclotetrasiloxane content of 3,000 ppm or less as emulsion polymerization monomers, and by using an organic base as a polymerization catalyst, it is possible to obtain an emulsion composition in which the amount of octamethylcyclotetrasiloxane contained in the organopolysiloxane is 3,000 ppm or less, the average particle size of the emulsion particles is very small, at an average particle size of 1 μm or less, and the emulsion has good stability over time, thus completing the present invention.
即ち、本発明は、(I)(A)下記一般式(1)で表され、オクタメチルシクロテトラシロキサンの含有量が3,000ppm以下であるオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)下記一般式(2)で表される、オルガノアルコキシシラン、その部分加水分解縮合物、又はそれらの混合物:0.2~20質量部、
(C)非イオン性界面活性剤:2~30質量部
及び、
(D-1)水:1~10,000質量部
を含む混合物を乳化して第1のエマルション組成物を調製し、
(II)前記第1のエマルション組成物に、
(D-2)水:0~10,000質量部
を加えた後、
40℃未満の温度で、(E)有機塩基触媒0.1~20質量部の存在下、乳化重合して、生成するオルガノポリシロキサンの25℃における粘度が30万mPa・s以上であり、該オルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサンの量が3,000ppm以下であり、かつ、目的のエマルション組成物のエマルション粒子の平均粒径を1μm以下とすることを特徴とするオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法である。
That is, the present invention relates to (I) (A) an organopolysiloxane represented by the following general formula (1) and having an octamethylcyclotetrasiloxane content of 3,000 ppm or less: 100 parts by mass,
(B) Organoalkoxysilanes represented by the following general formula (2), partially hydrolyzed condensates thereof, or mixtures thereof: 0.2 to 20 parts by mass,
(C) Nonionic surfactant: 2 to 30 parts by mass and
(D-1) A mixture containing 1 to 10,000 parts by mass of water is emulsified to prepare a first emulsion composition.
(II) The first emulsion composition,
(D-2) Water: After adding 0 to 10,000 parts by mass,
This is a method for producing an organopolysiloxane emulsion composition, characterized by emulsion polymerization at a temperature below 40°C in the presence of 0.1 to 20 parts by mass of (E) an organic base catalyst, wherein the viscosity of the resulting organopolysiloxane at 25°C is 300,000 mPa·s or more, the amount of octamethylcyclotetrasiloxane contained in the organopolysiloxane is 3,000 ppm or less, and the average particle size of the emulsion particles of the target emulsion composition is 1 μm or less.
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。The present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to these descriptions.
本発明のオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法は、第1のエマルション組成物を調製する工程(I)と、前記第1のエマルション組成物を乳化重合して目的のエマルション組成物とする工程(II)を含む。
前記工程(I)では、(A)特定のオルガノポリシロキサン、(B)特定のオルガノアルコキシシラン、(C)非イオン性界面活性剤、及び、(D-1)水を含む混合物を乳化して第1のエマルション組成物を調製する。
前記工程(II)では、前記工程(I)で調製した第1のエマルション組成物に、必要により、(D-2)水を加えた後、40℃未満の温度で、(E)有機塩基触媒の存在下、乳化重合して目的のエマルション組成物を得る。
以下、各工程について説明する。
The present invention provides a method for producing an organopolysiloxane emulsion composition, comprising the steps of (I) preparing a first emulsion composition and (II) emulsion polymerization of the first emulsion composition to obtain a target emulsion composition.
In step (I) above, a mixture containing (A) a specific organopolysiloxane, (B) a specific organoalkoxysilane, (C) a nonionic surfactant, and (D-1) water is emulsified to prepare a first emulsion composition.
In step (II), the first emulsion composition prepared in step (I) is optionally mixed with (D-2) water, and then emulsion polymerization is carried out at a temperature of less than 40°C in the presence of (E) an organic base catalyst to obtain the desired emulsion composition.
The following describes each step.
以下、本発明の製造方法に用いる原料について説明する。
なお、本発明において、粘度は25℃においてBM型又はBH型回転粘度計により測定した値である。
<(A)オルガノポリシロキサン>
本発明の(A)のオルガノポリシロキサンは、下記一般式(1)で表され、オクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)の含有量が3,000ppm以下であるオルガノポリシロキサンである。
In this invention, viscosity is the value measured at 25°C using a BM-type or BH-type rotational viscometer.
<(A) Organopolysiloxane>
The organopolysiloxane of the present invention (A) is an organopolysiloxane represented by the following general formula (1), wherein the content of octamethylcyclotetrasiloxane (D4) is 3,000 ppm or less.
R1は互いに独立に、置換もしくは非置換の炭素原子数1~20の1価炭化水素基である。非置換の炭素原子数1~20の1価炭化水素基としては、例えば、炭素原子数1~20のアルキル基、炭素原子数3~20のシクロアルキル基、炭素原子数2~20のアルケニル基、炭素原子数6~20のアリール基、炭素原子数7~20のアラルキル基等が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基、ナフチル基等のアリール基等が挙げられる。置換された炭素原子数1~20の1価炭化水素基としては、上記に例示した炭素原子数1~20の1価炭化水素基中の水素原子の一部をF、Clなどのハロゲン原子、アミノ基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、エポキシ基、メルカプト基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等で置換したものが例示される。好ましくは、炭素原子数1~6の1価炭化水素基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、フェニル基である。全R1の80%以上がメチル基のものが更に好ましい。 R1 is independently a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of unsubstituted monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms include alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, cycloalkyl groups having 3 to 20 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 20 carbon atoms, aryl groups having 6 to 20 carbon atoms, and aralkyl groups having 7 to 20 carbon atoms. Specifically, examples include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, and octadecyl groups; cycloalkyl groups such as cyclopentyl and cyclohexyl groups; alkenyl groups such as vinyl, allyl, and hexenyl groups; and aryl groups such as phenyl, tolyl, and naphthyl groups. Examples of substituted monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms include those in which some of the hydrogen atoms in the monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms exemplified above are replaced with halogen atoms such as F and Cl, amino groups, acryloxy groups, methacryloxy groups, epoxy groups, mercapto groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, etc. Preferably, the monovalent hydrocarbon group has 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, or phenyl group. It is even more preferable that 80% or more of the total R1 are methyl groups.
R2は独立に、水素原子又は置換もしくは非置換の炭素原子数1~20の1価炭化水素基である。非置換の炭素原子数1~20の1価炭化水素基としては、例えば、炭素原子数1~20のアルキル基、炭素原子数3~20のシクロアルキル基、炭素原子数2~20のアルケニル基、炭素原子数6~20のアリール基、炭素原子数7~20のアラルキル基等が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基、ナフチル基等のアリール基等が挙げられる。置換された炭素原子数1~20の1価炭化水素基としては、上記に例示した炭素原子数1~20の1価炭化水素基中の水素原子の一部をF、Clなどのハロゲン原子、アミノ基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、エポキシ基、メルカプト基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等で置換したものが例示される。好ましくは、炭素原子数1~6の1価炭化水素基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、フェニル基である。R2は、水素原子もしくは炭素数1~18のアルキル基が好ましく、水素原子もしくは炭素数1~6のアルキル基のものが更に好ましい。 R2 is independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of unsubstituted monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms include alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, cycloalkyl groups having 3 to 20 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 20 carbon atoms, aryl groups having 6 to 20 carbon atoms, and aralkyl groups having 7 to 20 carbon atoms. Specifically, examples include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, and octadecyl groups; cycloalkyl groups such as cyclopentyl and cyclohexyl groups; alkenyl groups such as vinyl, allyl, and hexenyl groups; and aryl groups such as phenyl, tolyl, and naphthyl groups. Examples of substituted monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms include those obtained by substituting some of the hydrogen atoms in the monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms exemplified above with halogen atoms such as F and Cl, amino groups, acryloxy groups, methacryloxy groups, epoxy groups, mercapto groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, etc. Preferably, it is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, or phenyl group. R2 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
一般式(1)のnは、オルガノポリシロキサンの25℃における粘度が15mPa・s以上100,000mPa・s以下となる数であり、15mPa・s以上1,800mPa・s以下となる数とすることができる。nは、特に100mPa・s以上3,000mPa・s以下となる数が好ましく、500~1,800mPa・sとなる数が最も好ましい。500~800mP・sとなる数がさらに好ましい。粘度が15mPa・s未満であると、目的とするエマルション中に含まれるオルガノポリシロキサンを所望の粘度にするために、乳化重合の時間を長くする必要が生じたり、乳化重合中に副生するオクタメチルシクロテトラシロキサンの量が多くなったりする。一方で、粘度が100,000mPa・sを超えると、得られる目的エマルションの粒径を小さくするのに多量の乳化剤を必要とするため、好ましくない。In general formula (1), n is a number such that the viscosity of the organopolysiloxane at 25°C is between 15 mPa·s and 100,000 mPa·s, and can be a number such that the viscosity is between 15 mPa·s and 1,800 mPa·s. A number such that n is particularly preferably between 100 mPa·s and 3,000 mPa·s, and most preferably between 500 and 1,800 mPa·s. A number such that n is even more preferably between 500 and 800 mPa·s. If the viscosity is less than 15 mPa·s, it becomes necessary to increase the emulsion polymerization time to achieve the desired viscosity of the organopolysiloxane contained in the target emulsion, or the amount of octamethylcyclotetrasiloxane produced as a by-product during emulsion polymerization increases. On the other hand, a viscosity exceeding 100,000 mPa·s is undesirable because it requires a large amount of emulsifier to reduce the particle size of the resulting emulsion.
(A)成分のオルガノポリシロキサン中のオクタメチルシクロテトラシロキサンの含有量は3,000ppm(質量基準、以下同様)以下、特に1,000ppm以下が好ましく、500ppm以下がより好ましい。下限は特に限定されず、0ppmでもよい。
目的のエマルション組成物中のオルガノポリシロキサンに含まれるD4の量を3,000ppm以下とするため、(A)成分のオルガノポリシロキサン中のD4含有量は3,000質量ppm以下とする必要がある。
The content of octamethylcyclotetrasiloxane in the organopolysiloxane of component (A) is 3,000 ppm (by mass, the same applies hereinafter) or less, particularly preferably 1,000 ppm or less, and more preferably 500 ppm or less. The lower limit is not particularly limited and may be 0 ppm.
In order to keep the amount of D4 in the organopolysiloxane in the target emulsion composition below 3,000 ppm, the D4 content in the organopolysiloxane of component (A) must be below 3,000 ppm by mass.
<(B)オルガノアルコキシシラン>
本発明の(B)のオルガノアルコキシシランは、下記一般式(2)で表されるオルガノアルコキシシラン、その部分加水分解縮合物、又はそれらの混合物である。
The organoalkoxysilane of the present invention (B) is an organoalkoxysilane represented by the following general formula (2), a partially hydrolyzed condensate thereof, or a mixture thereof.
R3は互いに独立に、水素原子又は、置換もしくは非置換の炭素原子数1~10の1価炭化水素基である。非置換の炭素原子数1~10の1価炭化水素基としては、例えば、炭素原子数1~10のアルキル基、炭素原子数3~10のシクロアルキル基、炭素原子数2~10のアルケニル基、炭素原子数6~10のアリール基、炭素原子数7~10のアラルキル基等が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基、ナフチル基等のアリール基等が挙げられる。置換された炭素原子数1~10の1価炭化水素基としては、上記に例示した炭素原子数1~10の1価炭化水素基中の水素原子の一部をF、Clなどのハロゲン原子、アミノ基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、エポキシ基、メルカプト基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等で置換したものが例示される。好ましくは、水素原子又は、炭素原子数1~6の1価炭化水素基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、フェニル基である。水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、が特に好ましい。 R3 is independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Examples of unsubstituted monovalent hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms include alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms, aryl groups having 6 to 10 carbon atoms, and aralkyl groups having 7 to 10 carbon atoms. Specifically, examples include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, and decyl groups; cycloalkyl groups such as cyclopentyl and cyclohexyl groups; alkenyl groups such as vinyl, allyl, and hexenyl groups; and aryl groups such as phenyl, tolyl, and naphthyl groups. Examples of substituted monovalent hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms include those obtained by substituting some of the hydrogen atoms in the monovalent hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms exemplified above with halogen atoms such as F and Cl, amino groups, acryloxy groups, methacryloxy groups, epoxy groups, mercapto groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, etc. Preferably, the hydrogen atom or the monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, such as the methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, or phenyl group. The hydrogen atom, methyl group, ethyl group, and propyl group are particularly preferred.
R4は互いに独立に、置換もしくは非置換の炭素原子数1~10の1価炭化水素基である。非置換の炭素原子数1~10の1価炭化水素基としては、例えば、炭素原子数1~10のアルキル基、炭素原子数3~10のシクロアルキル基、炭素原子数2~10のアルケニル基、炭素原子数6~10のアリール基、炭素原子数7~10のアラルキル基等が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基、ナフチル基等のアリール基等が挙げられる。置換された炭素原子数1~10の1価炭化水素基としては、上記に例示した炭素原子数1~10の1価炭化水素基中の水素原子の一部をF、Clなどのハロゲン原子、アミノ基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、エポキシ基、メルカプト基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等で置換したものが例示される。好ましくは、炭素原子数1~6の1価炭化水素基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、フェニル基であり、置換されたものとしては、例えば、3-アミノプロピル基、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピル基、3-グリシドキシプロピル基、トリフロロメチル基、3,3,3-トリフロロプロピル基である。メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、が特に好ましい。 R4 is independently a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Examples of unsubstituted monovalent hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms include alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, cycloalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms, aryl groups having 6 to 10 carbon atoms, and aralkyl groups having 7 to 10 carbon atoms. Specifically, examples include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, and decyl groups; cycloalkyl groups such as cyclopentyl and cyclohexyl groups; alkenyl groups such as vinyl, allyl, and hexenyl groups; and aryl groups such as phenyl, tolyl, and naphthyl groups. Examples of substituted monovalent hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms include those in which some of the hydrogen atoms in the monovalent hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms exemplified above are replaced with halogen atoms such as F and Cl, amino groups, acryloxy groups, methacryloxy groups, epoxy groups, mercapto groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, etc. Preferably, the monovalent hydrocarbon group has 1 to 6 carbon atoms, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, or a phenyl group. Examples of substituted groups include 3-aminopropyl group, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl group, 3-glycidoxypropyl group, trifluoromethyl group, and 3,3,3-trifluoropropyl group. Methyl group, ethyl group, propyl group, and phenyl group are particularly preferred.
mは3~4である。mは3であることが特に好ましい。m is 3 to 4. m being 3 is particularly preferable.
(B)成分の具体例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。
メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、イソオクチルトリメトキシシラン、イソオクチルトリエトキシシラン、2-エチルヘキシルトリメトキシシラン、2-エチルヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、トリフロロメチルトリメトキシシラン、3,3,3-トリフロロプロピルトリメトキシシランなどが例示できる。
(B) Specific examples of component (B) are listed below, but are not limited to these.
Methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltrimethoxysilane, butyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, octyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, isooctyltrimethoxysilane, isooctyltriethoxysilane, 2-ethylhexyltrimethoxysilane, 2-ethylhexyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, decyltriethoxy Examples include silane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, trifluoromethyltrimethoxysilane, and 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane.
(B)成分としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシランがより好ましく、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランが特に好ましい。
上記オルガノアルコキシシランは、1種単独でも2種以上の混合物でもよい。
Component (B) is more preferably methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, and 3-aminopropyltriethoxysilane, with methyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, and phenyltriethoxysilane being particularly preferred.
The organoalkoxysilanes mentioned above may be a single type or a mixture of two or more types.
本発明の(B)成分として、上記オルガノアルコキシシランが有するアルコキシ基の一部を加水分解させ、分子間で縮合反応させて得られたオリゴマーやポリマー(以下、部分加水分解縮合物という)を使用してもよい。また、上記オルガノアルコキシシランと、該オルガノアルコキシシランの部分加水分解縮合物とを混合して使用してもよい。オルガノアルコキシシランの部分加水分解縮合物は、酸触媒又はアルカリ触媒の存在下でオルガノアルコキシシランを加水分解及び縮合反応させて合成することができる。As component (B) of the present invention, oligomers or polymers (hereinafter referred to as "partial hydrolysis condensates") obtained by hydrolyzing a portion of the alkoxy groups of the above organoalkoxysilane and undergoing intermolecular condensation reactions may be used. Alternatively, the above organoalkoxysilane and the partial hydrolysis condensate of the organoalkoxysilane may be used in mixture form. Partial hydrolysis condensates of organoalkoxysilane can be synthesized by hydrolyzing and condensing the organoalkoxysilane in the presence of an acid catalyst or an alkali catalyst.
(B)成分の量は、(A)成分100質量部に対して0.2~20質量部である。好ましくは、0.4~10質量部であり、0.5質量部~7.5量部が更に好ましく、1~5質量部が特に好ましい。The amount of component (B) is 0.2 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of component (A). Preferably, it is 0.4 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 7.5 parts by mass, and particularly preferably 1 to 5 parts by mass.
<(C)非イオン性界面活性剤>
(C)成分は非イオン性界面活性剤である。1種単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
<(C) Nonionic surfactant>
Component (C) is a nonionic surfactant. It can be used alone or in combination of two or more types.
非イオン性(ノニオン性)界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどのポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油脂肪酸エステルなどの脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレン変性オルガノポリシロキサン、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン変性オルガノポリシロキサン等が挙げられる。ニューコール1310(日本乳化剤社製)などの市販品を用いてもよい。
中でも、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが好ましい。なお、アルキル基は直鎖でも分岐鎖でも可能である。
Examples of nonionic surfactants include polyoxyalkylene alkyl ethers such as polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, and polyoxyethylene alkylphenyl ether; polyethylene glycol fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, polyglycerin fatty acid ester, propylene glycol fatty acid ester, fatty acid esters such as polyoxyethylene castor oil, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, and polyoxyethylene hydrogenated castor oil fatty acid ester; polyoxyethylene alkylamine, polyoxyethylene fatty acid amide, polyoxyethylene-modified organopolysiloxane, and polyoxyethylene polyoxypropylene-modified organopolysiloxane. Commercial products such as Newcol 1310 (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) may also be used.
Among these, polyoxyethylene alkyl ethers and polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ethers are preferred. The alkyl group can be either linear or branched.
エマルジョンの安定性の観点から、非イオン性界面活性剤(複数使用する場合は、混合物全体のHLB値)は、HLB値9.0~18.0の範囲であることが好ましく、HLB値10.0~17.0がより好ましく、11.0~16.0がさらに好ましい。なお、HLBはグリフィン法により計算された値である。HLB値は以下の式より算出される。
N=N1×W1+N2×W2
N:HLB値の異なる2種類の界面活性剤を使用する場合のHLB値
N1、N2:各界面活性剤のHLB値
W1、W2:各界面活性剤の質量分率(W1+W2=1)
From the viewpoint of emulsion stability, the HLB value of the nonionic surfactant (or the total HLB value of the mixture if multiple surfactants are used) is preferably in the range of 9.0 to 18.0, more preferably 10.0 to 17.0, and even more preferably 11.0 to 16.0. The HLB values are calculated using the Griffin method. The HLB value is calculated using the following formula.
N=N1×W1+N2×W2
N: HLB value when using two surfactants with different HLB values N1, N2: HLB value of each surfactant W1, W2: Mass fraction of each surfactant (W1 + W2 = 1)
本発明の組成物には、(C)成分の非イオン性界面活性剤の他に、カチオン性界面活性剤やアニオン性界面活性剤などのイオン性界面活性剤を使用することができる。In addition to the nonionic surfactant of component (C), the composition of the present invention may also use ionic surfactants such as cationic surfactants and anionic surfactants.
アニオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、N-アシルタウリン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、モノアルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホコハク酸塩、脂肪酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩、N-アシルアミノ酸塩、モノアルキルリン酸エステル塩、ジアルキルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩等が挙げられる。Examples of anionic surfactants include alkyl sulfate esters such as sodium lauryl sulfate, polyoxyethylene alkyl ether sulfate, polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfate, alkylbenzene sulfonate, polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfonate, alkyl diphenyl ether disulfonate, alkanesulfonate, N-acyl taurate, dialkyl sulfosuccinate, monoalkyl sulfosuccinate, polyoxyethylene alkyl ether sulfosuccinate, fatty acid salts, polyoxyethylene alkyl ether carboxylate, N-acyl amino acid salt, monoalkyl phosphate salt, dialkyl phosphate salt, and polyoxyethylene alkyl ether phosphate salt.
カチオン性界面活性剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルジメチルアンモニウム塩、ジポリオキシエチレンアルキルメチルアンモニウム塩、トリポリオキシエチレンアルキルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩等の第4級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、モノアルキルアミン塩、モノアルキルアミドアミン塩等が挙げられる。Examples of cationic surfactants include quaternary ammonium salts such as alkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium salts, polyoxyethylenealkyldimethylammonium salts, dipolyoxyethylenealkylmethylammonium salts, tripolyoxyethylenealkylammonium salts, and alkylbenzyldimethylammonium salts, as well as alkylpyridinium salts, monoalkylamine salts, and monoalkylamidoamine salts.
上記イオン性界面活性剤として、アルキルベタイン、アルキルイミダゾリン等の両性界面活性剤を用いることもできる。As the ionic surfactant mentioned above, amphoteric surfactants such as alkyl betaine and alkylimidazoline can also be used.
本発明におけるオルガノポリシロキサンエマルション組成物は、必要に応じてイオン性界面活性剤を含有してもよいが、上述したようにカチオン性界面活性剤やアニオン性界面活性剤を使用すると、シャンプー等のイオン性の薬剤と混合した際に安定性が低下する場合があるため、本発明の組成物の製造方法においては、カチオン性界面活性剤やアニオン性界面活性剤を使用しないことが好ましい。The organopolysiloxane emulsion composition of the present invention may optionally contain an ionic surfactant. However, as mentioned above, using cationic or anionic surfactants may reduce stability when mixed with ionic agents such as shampoos. Therefore, it is preferable not to use cationic or anionic surfactants in the method for producing the composition of the present invention.
(C)成分の使用量は、(A)成分100質量部に対して、2~30質量部用いるが、好ましく4~20質量部であり、より好ましくは5~15質量部である。The amount of component (C) used is 2 to 30 parts by mass per 100 parts by mass of component (A), preferably 4 to 20 parts by mass, and more preferably 5 to 15 parts by mass.
<(D)水>
(D)成分の水は、工程(I)で使用する(D-1)と、必要により工程(II)で使用する(D-2)とである。
工程(I)において、(D-1)成分の水の使用量は、(A)100質量部に対して1~10,000質量部であり、エマルション粒子を小粒径化する際に用いる乳化機の種類によって異なる量とすることができる。
<(D) Water>
The water component (D) is used in process (I) (D-1) and, if necessary, in process (II) (D-2).
In step (I), the amount of water used for component (D-1) is 1 to 10,000 parts by mass per 100 parts by mass of (A), and can vary depending on the type of emulsifier used to reduce the particle size of the emulsion.
例えば、高圧を用いてエマルション粒子を小粒径化する高圧ホモジナイザー(処理液を高圧もしくは超高圧に加圧し、スリットを通過させてせん断力を得る乳化機や、加圧した処理液同士を超高速で斜向衝突させて微粒化する乳化機等)を用いる場合は、(D-1)成分の使用量は、(A)成分100質量部に対して、2~8,000質量部が好ましく、より好ましくは4~6,000質量部、更に好ましくは6~4,000質量部である。For example, when using a high-pressure homogenizer that reduces the particle size of emulsion particles using high pressure (such as an emulsifier that pressurizes the processing liquid to high pressure or ultra-high pressure and obtains shear force by passing it through a slit, or an emulsifier that atomizes pressurized processing liquids by causing them to collide obliquely at ultra-high speed), the amount of component (D-1) used is preferably 2 to 8,000 parts by mass, more preferably 4 to 6,000 parts by mass, and even more preferably 6 to 4,000 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A).
また、せん断力を用いてエマルション粒子を小粒径化するホモディスパー(外周にノコギリ状の歯を持つ円形状ディスクを高速回転させてせん断力を得る乳化機)、ホモミキサー(ステーターを外周に設置し、内部に設置したローターを高速回転させてせん断力を発生させる乳化機)、コロイドミル(高速回転するディスクと固定されたディスクの間隙に各成分を送り込み、せん断力を発生させて乳化する乳化機)等の乳化機を用いる場合の(D-1)成分の使用量は、(A)成分100質量部に対して、1~30質量部が好ましく、より好ましくは2~25質量部であり、更に好ましくは5~20質量部である。ここで30質量部以下であれば、エマルション粒子の平均粒径が1μm以下と小粒径であるエマルション組成物を得ることが容易になり、1質量部以上であるとO/W型のエマルションとなり易い。Furthermore, when using emulsifiers such as homodispers (emulsifiers that obtain shear force by rapidly rotating a circular disc with saw-toothed teeth on its outer circumference), homomixers (emulsifiers that generate shear force by rapidly rotating a rotor installed inside with a stator installed on the outer circumference), and colloid mills (emulsifiers that generate shear force by feeding each component into the gap between a rapidly rotating disc and a fixed disc to generate shear force), the amount of component (D-1) used is preferably 1 to 30 parts by mass, more preferably 2 to 25 parts by mass, and even more preferably 5 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A). Here, if it is 30 parts by mass or less, it becomes easy to obtain an emulsion composition with an average particle size of 1 μm or less, and if it is 1 part by mass or more, it is easy to obtain an O/W type emulsion.
工程(II)において、(D-2)成分の水は加えなくてもよいし、加えてもよく、(A)成分100質量部に対して、10,000質量部以下(0~10,000質量部)が好ましい。(D-2)成分は加える場合には、0.1~1,000質量部が好ましい。なお、(D-2)成分の水は、通常ホモディスパー、ホモミキサー及びコロイドミル等の乳化機を用いる場合は添加することが好ましい。
(D)成分全体としての量((D-1)と(D-2)の総量)は、(A)成分100質量部に対して30~10,000質量部とすることができる。
In step (II), water of component (D-2) may or may not be added, and it is preferable that it be 10,000 parts by mass or less (0 to 10,000 parts by mass) per 100 parts by mass of component (A). If component (D-2) is added, it is preferable that it be 0.1 to 1,000 parts by mass. In addition, it is preferable to add water of component (D-2) when using emulsifiers such as homodispersers, homomixers and colloid mills.
The total amount of component (D) (the sum of (D-1) and (D-2)) can be 30 to 10,000 parts by mass per 100 parts by mass of component (A).
<(E)有機塩基触媒>
(E)成分は有機塩基触媒である。有機塩基触媒(以下「有機塩基」ともいう)は、有機の電子対供与体(いわゆるLewis塩基)であればよく、特に限定されない。有機塩基の構造も特に限定されず、飽和でも不飽和でも良く、直鎖状でも、分岐状でも、三員環以上の任意の環状構造であっても良く、前記環状構造は、1つの環でも、2つ以上の環からなるものであってもよい。有機塩基は、窒素、酸素、硫黄、リンなどのヘテロ原子を分子中に1つ以上含むことができ、2つ以上含む場合にはヘテロ原子は同じでも異なっていてもよい。
有機塩基としては、例えば、アミン、水酸化テトラメチルアンモニウムなどの水酸化4級アンモニウム、グアニジノホスファゼンなどリン系のフォスファゼン塩基、アミノ酸が挙げられる。
アミンとしては、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミンのいずれでも良く、脂肪族アミン、芳香族アミン、複素環式アミン、アルカノールアミン、エーテルアミンのいずれであっても良い。中でも、直鎖、分岐若しくは環状の第三級アミンが好ましい。なお、前記第三級アミンは、分子中に第三級窒素を1つ以上有するものを含む。前記アミンにおける炭素数は特に限定されないが、例えばC1~C30、好ましくはC4~C25とすることができる。
(E)成分は1種単独で又は2種以上を適宜組合せて用いることができる。
<(E) Organic base catalyst>
Component (E) is an organic base catalyst. The organic base catalyst (hereinafter also referred to as "organic base") can be any organic electron pair donor (a so-called Lewis base), and is not particularly limited. The structure of the organic base is also not particularly limited; it can be saturated or unsaturated, linear, branched, or any cyclic structure of three or more members. The cyclic structure may consist of one ring or two or more rings. The organic base may contain one or more heteroatoms such as nitrogen, oxygen, sulfur, or phosphorus in its molecule, and if it contains two or more heteroatoms, they may be the same or different.
Examples of organic bases include amines, quaternary ammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide, phosphorus-based phosphazene bases such as guanidinophosphazene, and amino acids.
The amine may be a primary, secondary, or tertiary amine, and may be an aliphatic amine, aromatic amine, heterocyclic amine, alkanolamine, or etheramine. Among these, linear, branched, or cyclic tertiary amines are preferred. The tertiary amine may include those having one or more tertiary nitrogen atoms in its molecule. The number of carbon atoms in the amine is not particularly limited, but can be, for example, C1 to C30, preferably C4 to C25.
(E) Component can be used alone or in appropriate combination of two or more types.
(E)成分としては、以下の具体例が挙げられるが、これらに限定されない。
トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)、トリ-n-ブチルアミン、トリ-n-ペンチルアミン、トリ-n-ヘキシルアミン、トリ-n-へプチルアミン、トリ-n-オクチルアミンなどのトリアルキルアミン、N-メチルピロリジン、N-メチルピペリジンなどのN-アルキル環状アミン、N-メチルモルホリンなどのN-アルキル環状エーテルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)などのN-アルキルジアミン、N-メチルイミダゾール(NMI)などのN-アルキルイミダゾール、1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN)、1,4-ジアザビシクロ-[2.2.2.]オクタン(DABCO)などのジアザビシクロ化合物、ピリジン、2,6-ルチジン、1,3,5-コリジンなどのアルキルピリジン、N,N-ジメチルアミノピリジン(DMAP)などのアミノピリジン、ピラジン、キノリン、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ-5-エン(TBD)、7-メチル-1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ-5-エン(MTBD)などのトリアザビシクロ化合物、1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG)などのグアニジン化合物などが例示できる。
(E) Specific examples of component include, but are not limited to, the following.
Trialkylamines such as triethylamine, diisopropylethylamine (DIPEA), tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, and tri-n-octylamine; N-alkylcyclic amines such as N-methylpyrrolidine and N-methylpiperidine; N-alkylcyclic etheramines such as N-methylmorpholine; N-alkyldiamines such as N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA); N-alkylimidazoles such as N-methylimidazole (NMI); 1,8-diazabicyclo-[5.4.0]-7-undecene (DBU), 1,5-diazabicyclo[4.3.0]nonene-5 (DBN), 1,4-diazabicyclo-[2.2.2. Examples include diazabicyclo compounds such as octane (DABCO), alkylpyridines such as pyridine, 2,6-lutidine, and 1,3,5-collidine, aminopyridines such as N,N-dimethylaminopyridine (DMAP), pyrazines, quinolines, triazabicyclo compounds such as 1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]deca-5-ene (TBD) and 7-methyl-1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]deca-5-ene (MTBD), and guanidine compounds such as 1,1,3,3-tetramethylguanidine (TMG).
(E)成分としては、非イオン性の有機塩基触媒であることが好ましく、テトラメチルグアニジン、ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロノネン、トリアザビシクロデセン、メチルトリアザビシクロデセン、ジアザビシクロオクタンから選ばれる1種以上を用いることができ、DBN、DBU、TBD、MTBD,DABCO、1,1,3,3-テトラメチルグアニジンがより好ましく、DBN、DBU、が特に好ましい。Component (E) is preferably a nonionic organic base catalyst, and one or more selected from tetramethylguanidine, diazabicycloundecene, diazabicyclononene, triazabicyclodecene, methyltriazabicyclodecene, and diazabicyclooctane can be used, with DBN, DBU, TBD, MTBD, DABCO, and 1,1,3,3-tetramethylguanidine being more preferred, and DBN and DBU being particularly preferred.
特に、テトラメチルグアニジン、ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロノネン、トリアザビシクロデセン、メチルトリアザビシクロデセン、ジアザビシクロオクタンなどの非イオン性有機塩基は塩基性が強い。このため、(A)成分の加水分解性オルガノポリシロキサンと、(B)成分のオルガノアルコキシシラン(T単位及び/又はD単位源として)の縮合反応を促進すると共に、乳化重合終了後に中和してもプロトンの捕捉能が高いためエマルション組成物のイオン性をより低く抑えることができる。この作用により、本発明のエマルション組成物は、イオン性薬剤を含む製品に用いた場合でも、エマルションを安定に長く維持できるものと考えられる。In particular, nonionic organic bases such as tetramethylguanidine, diazabicycloundecene, diazabicyclononene, triazabicyclodecene, methyltriazabicyclodecene, and diazabicyclooctane are strongly basic. Therefore, they promote the condensation reaction between the hydrolyzable organopolysiloxane of component (A) and the organoalkoxysilane of component (B) (as a source of T and/or D units), and even after neutralization following emulsion polymerization, their high proton-scavenging ability allows for a lower ionic character of the emulsion composition. Due to this effect, the emulsion composition of the present invention is expected to maintain the emulsion stably for a long period of time, even when used in products containing ionic agents.
(E)成分の使用量としては、(A)成分100質量部に対して、0.1~20質量部である。好ましくは0.3~15質量部であり、より好ましくは0.5~10質量部であり、更に好ましくは0.5~7質量部であり、特に好ましくは0.7~5質量部である。The amount of component (E) used is 0.1 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of component (A). Preferably, it is 0.3 to 15 parts by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass, even more preferably 0.5 to 7 parts by mass, and particularly preferably 0.7 to 5 parts by mass.
以下、本発明の製造方法について説明する。
<工程(I)>
上記(A)、(B)、(C)および(D)成分を含む混合物を乳化してエマルション組成物を調製する。ここでの乳化は、ホモディスパー、ホモミキサー、コロイドミル、ラインミキサー、万能混合機、ウルトラミキサー、プラネタリーミキサー、コンビミックス、高圧ホモジナイザー等の乳化機を用いることができ、好ましくは、ホモディスパー、ホモミキサー、コロイドミル等のせん断力を用いてエマルション粒子を小粒径化する乳化機、より好ましくはホモディスパーである。
The manufacturing method of the present invention will be described below.
<Step (I)>
An emulsion composition is prepared by emulsifying a mixture containing the above components (A), (B), (C), and (D). Emulsification can be performed using emulsifiers such as homodispersers, homomixers, colloid mills, line mixers, universal mixers, ultramixers, planetary mixers, combimixes, and high-pressure homogenizers. Preferably, an emulsifier such as a homodisperser, homomixer, or colloid mill is used to reduce the particle size of the emulsion using shear force, and more preferably a homodisperser.
この工程で、乳化温度は1~80℃が好ましく、25℃未満の温度で乳化を行うのがより好ましい。In this process, the emulsification temperature is preferably 1 to 80°C, and more preferably at a temperature below 25°C.
この工程(I)において、エマルション組成物のエマルション粒子の平均粒径が好ましくは1μm以下、より好ましくは800nm以下、更に好ましくは500nm以下になるまで、上記混合物に高せん断力をかけて混合する。工程(I)で得られるエマルション粒子の粒径が小さければ小さいほど、工程(II)における重合速度が上昇するため、重合時間の短縮につながる。また、工程(I)で得られるエマルション組成物のエマルション粒子の粒径が500nm以下になる結果、次の工程で得られる最終的なエマルション粒子の粒径も500nm以下になる。なお、本発明において、エマルション粒子の粒径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置LA-960(株式会社堀場製作所製)により測定した、メジアン径(体積基準)の値である。In step (I), the mixture is mixed under high shear force until the average particle size of the emulsion particles in the emulsion composition is preferably 1 μm or less, more preferably 800 nm or less, and even more preferably 500 nm or less. The smaller the particle size of the emulsion particles obtained in step (I), the higher the polymerization rate in step (II), leading to a reduction in polymerization time. As a result of the particle size of the emulsion particles in the emulsion composition obtained in step (I) being 500 nm or less, the particle size of the final emulsion particles obtained in the next step will also be 500 nm or less. In this invention, the particle size of the emulsion particles is the median diameter (volume-based) value measured by a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer LA-960 (manufactured by Horiba, Ltd.).
<工程(II)>
得られたエマルション組成物に、必要に応じて(D-2)水を加えて分散させた後、40℃未満の温度で(E)成分を加えて、エマルション組成物中のオルガノポリシロキサンの25℃における粘度が300,000mPa・s以上、かつ、目的のエマルション組成物のエマルション粒子の平均粒径を1μm以下になるまで乳化重合する。
<Step (II)>
After dispersing the obtained emulsion composition with (D-2) water as needed, component (E) is added at a temperature of less than 40°C and emulsion polymerization is carried out until the viscosity of the organopolysiloxane in the emulsion composition at 25°C is 300,000 mPa·s or more, and the average particle size of the emulsion particles of the target emulsion composition is 1 μm or less.
エマルション組成物を乳化重合する場合、重合工程は、40℃未満の温度で、48時間以内で行うことが推奨される。40℃以上の温度で重合を行うと、オクタメチルシクロテトラシロキサンの生成が多くなってしまうおそれがある。そのため、25℃未満が好ましく、20℃未満がより好ましい。下限温度は特に限定されないが、生産性の観点から4℃以上とすることができる。また、重合時間が48時間以内であれば、オクタメチルシクロテトラシロキサンの副生量が少なくなるため、1~40時間が好ましく、5~30時間がより好ましい。
乳化の手段は工程(I)で挙げたものを用いることができ、せん断力を用いてエマルション粒子を小粒径化する乳化機を用いることが好ましく、ホモミキサーにより希釈分散することがより好ましい。
When emulsion polymerization is performed on an emulsion composition, it is recommended that the polymerization process be carried out at a temperature below 40°C for no more than 48 hours. Polymerization at temperatures above 40°C may result in excessive production of octamethylcyclotetrasiloxane. Therefore, temperatures below 25°C are preferred, and below 20°C is more preferred. The lower limit temperature is not particularly limited, but from the viewpoint of productivity, it can be 4°C or higher. Furthermore, if the polymerization time is within 48 hours, the amount of octamethylcyclotetrasiloxane by-product will be reduced, so 1 to 40 hours is preferred, and 5 to 30 hours is more preferred.
The emulsification method can be one of those listed in step (I), preferably an emulsifier that reduces the particle size of emulsion particles using shear force, and more preferably dilution and dispersion using a homomixer.
<その他の処理>
重合が終了したら、通常、得られたエマルション組成物を酸性物質で中和することができる。酸性物質としては、塩酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、クエン酸などが挙げられる。酸性物質を使用する代わりにイオン交換樹脂を利用して中和することも可能である。
この時に水を添加してシリコーン濃度を調整することができ、エマルション組成物の保存性を高めるために防腐剤等を添加することができる。
<Other processing>
Once polymerization is complete, the resulting emulsion composition can usually be neutralized with an acidic substance. Examples of acidic substances include hydrochloric acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, and citric acid. Alternatively, neutralization can be performed using an ion exchange resin instead of an acidic substance.
At this time, water can be added to adjust the silicone concentration, and preservatives can be added to improve the shelf life of the emulsion composition.
本発明の製造方法により得られた、オルガノポリシロキサンの粘度は、25℃においてBM型又はBH型回転粘度計を用いて測定した際の測定値である。この粘度は液状で測定できるものはそのまま、粘度が高すぎて測定できないものは5%もしくは10%トルエン溶解粘度を測定した。トルエン希釈後も粘度が高すぎて測定できないもの、BM型又はBH型回転粘度計のローターに巻き付いてしまい測定できないもの、もしくはトルエンに溶解せず測定できないものの粘度は全て300,000mPa・s以上である。The viscosity of the organopolysiloxane obtained by the manufacturing method of the present invention is the measured value obtained using a BM-type or BH-type rotational viscometer at 25°C. For viscosity that could be measured in liquid form, the viscosity was measured directly; for viscosity that was too high to measure, the viscosity dissolved in 5% or 10% toluene was measured. For viscosity that was too high to measure even after toluene dilution, for viscosity that wrapped around the rotor of the BM-type or BH-type rotational viscometer and could not be measured, or for viscosity that did not dissolve in toluene and could not be measured, the viscosity was all 300,000 mPa·s or higher.
本発明では、目的のエマルション組成物のエマルション粒子の平均粒径は、1μm以下であり、800nm以下が好ましく、500nm以下が特に好ましい。下限は特に限定されないが、30nm以上程度である。本発明によれば、エマルション組成物のエマルション粒子の平均粒径は1μm以下となり、非常に微細なものが得られる。なお、エマルション粒子の平均粒径は、レーザー回折・散乱法によるメジアン径の値である。In this invention, the average particle size of the emulsion particles in the target emulsion composition is 1 μm or less, preferably 800 nm or less, and particularly preferably 500 nm or less. The lower limit is not particularly limited, but is approximately 30 nm or more. According to this invention, the average particle size of the emulsion particles in the emulsion composition becomes 1 μm or less, resulting in extremely fine particles. The average particle size of the emulsion particles is the median diameter value obtained by laser diffraction/scattering method.
オルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサンの含有量は3,000ppm以下であり、2,000ppm以下が好ましく、1,000ppm以下がより好ましい。下限は特に限定されないが、0ppm以上である。The content of octamethylcyclotetrasiloxane in organopolysiloxane is 3,000 ppm or less, preferably 2,000 ppm or less, and more preferably 1,000 ppm or less. The lower limit is not particularly limited, but it is 0 ppm or more.
以上のように、本発明によれば、イオン性界面活性剤を含まない場合でも、オルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサンの副生を抑制し、小粒径、かつ、経時安定性が良好な分岐構造を有する高粘度(高重合度)オルガノポリシロキサンエマルション組成物を効率的に製造することができる。
具体的には、乳化重合モノマーとして、オクタメチルシクロテトラシロキサンの含有量が3,000ppm以下である直鎖状のオルガノポリシロキサンと、T単位及び/又はQ単位源としてのオルガノアルコキシシランと、非イオン性界面活性剤とを用い、重合触媒として有機塩基を用い、これらの混合物を乳化し、重合することで、エマルション組成物中のオルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサンの量を3,000ppm以下としつつ、エマルション粒子の平均粒径が1μm以下という非常に小粒径のオルガノポリシロキサンエマルション組成物を得ることができる。
本発明では、低分子環状シロキサンの発生を抑制してオルガノポリシロキサンエマルション組成物を製造でき、加熱処理などをした際に、前記シロキサンが揮発して装置内を汚染する可能性が少ないため、産業上の有用性が高い。
As described above, according to the present invention, even without containing ionic surfactants, it is possible to suppress the by-product formation of octamethylcyclotetrasiloxane contained in organopolysiloxane and efficiently produce a high viscosity (high degree of polymerization) organopolysiloxane emulsion composition having a small particle size and a branched structure with good temporal stability.
Specifically, by using a linear organopolysiloxane with an octamethylcyclotetrasiloxane content of 3,000 ppm or less as the emulsion polymerization monomer, an organoalkoxysilane as a T unit and/or Q unit source, and a nonionic surfactant, and using an organic base as the polymerization catalyst, and emulsifying and polymerizing these mixtures, it is possible to obtain an organopolysiloxane emulsion composition with an average particle size of 1 μm or less, while keeping the amount of octamethylcyclotetrasiloxane contained in the organopolysiloxane in the emulsion composition at 3,000 ppm or less.
In this invention, organopolysiloxane emulsion compositions can be produced while suppressing the generation of low molecular weight cyclic siloxanes, and there is less possibility of the siloxanes volatilizing and contaminating the equipment during heat treatment, thus making it highly useful in industry.
本発明において、乳化重合して生成するオルガノポリシロキサンは、25℃における粘度が30万mPa・s以上と高粘度であり、得られるオルガノポリシロキサン鎖に分岐単位が均一に導入されている。
特に、本発明では、エマルションの調製においてイオン性界面活性剤なしで乳化重合できるため、イオン性界面活性剤を含む他の薬剤等と混合した際の安定性が低下せず、配合できる薬剤のイオン性の制限を受けないという優れた特徴を有する。更に、非イオン性の有機塩基触媒を用いることで、得られる組成物中のイオン性成分の総量を低減できるので、本発明のエマルション組成物を適用できる対象がより広がる。
In the present invention, the organopolysiloxane produced by emulsion polymerization has a high viscosity of 300,000 mPa·s or more at 25°C, and branched units are uniformly introduced into the resulting organopolysiloxane chain.
In particular, the present invention has the excellent characteristic that, since emulsion polymerization can be performed without ionic surfactants in the preparation of the emulsion, the stability does not decrease when mixed with other agents containing ionic surfactants, and there is no limitation on the ionicity of the agents that can be blended. Furthermore, by using a nonionic organic base catalyst, the total amount of ionic components in the resulting composition can be reduced, thus broadening the range of applications for the emulsion composition of the present invention.
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。「部」は質量部を意味する。粘度は25℃においてBM型又はBH型回転粘度計により測定した値である。The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples. "Parts" refers to parts by mass. Viscosity is measured at 25°C using a BM-type or BH-type rotational viscometer.
[実施例1]
(A-1)粘度が680mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-1)フェニルトリエトキシシラン:2.4部に、(C-1)ニューコール1310(商品名、日本乳化剤社製、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、HLB値=13.7):13.5部と、(D-1)水:11.3部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:109.3部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、(E-1)1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN):2.5部を加え、15℃にて24時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに酢酸:1.8部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表1の通りである。
[Example 1]
(A-1) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 680 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content of 50 ppm or less), (B-1) 2.4 parts of phenyltriethoxysilane, (C-1) 13.5 parts of Newcol 1310 (trade name, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd., polyoxyethylene tridecyl ether, HLB value = 13.7), and (D-1) 11.3 parts of water were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the diameter of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) 109.3 parts of water were added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, 2.5 parts of (E-1)1,5-diazabicyclo[4.3.0]nonene-5(DBN) were added, and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 24 hours. Subsequently, 1.8 parts of acetic acid were added to the resulting emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 1.
[実施例2]
(A-1)粘度が680mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-1)フェニルトリエトキシシラン:2.4部に、(C-1)ニューコール1310:12.4部と、(D-1)水:10.8部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小粒径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:110.9部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、(E-1)1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN):1.3部を加え、15℃にて24時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに酢酸:0.9部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表1の通りである。
[Example 2]
(A-1) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 680 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content of 50 ppm or less), (B-1) phenyltriethoxysilane, (C-1) Newcol 1310, and (D-1) water, were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the particle size of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) water, 110.9 parts was added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, 1.3 parts of (E-1)1,5-diazabicyclo[4.3.0]nonene-5(DBN) were added, and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 24 hours. Subsequently, 0.9 parts of acetic acid were added to the resulting emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 1.
[実施例3]
(A-1)粘度が680mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-1)フェニルトリエトキシシラン:2.4部に、(C-1)ニューコール1310:12.4部と、(D-1)水:10.8部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小粒径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:110.9部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、(E-2)1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU):1.6部を加え、15℃にて24時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに酢酸:1.0部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表1の通りである。
[Example 3]
(A-1) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 680 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content of 50 ppm or less), (B-1) phenyltriethoxysilane, (C-1) Newcol 1310, and (D-1) water, were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the particle size of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) water, 110.9 parts was added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, 1.6 parts of (E-2)1,8-diazabicyclo-[5.4.0]-7-undecene (DBU) were added, and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 24 hours. Subsequently, 1.0 part of acetic acid was added to the resulting emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 1.
[実施例4]
(A-1)粘度が680mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-1)フェニルトリエトキシシラン:2.4部に、(C-1)ニューコール1310:12.4部と、(D-1)水:10.8部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小粒径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:110.9部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、(E-3)1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG):1.2部を加え、15℃にて24時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに酢酸:1.0部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表1の通りである。
[Example 4]
(A-1) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 680 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content 50 ppm or less), (B-1) phenyltriethoxysilane: 2.4 parts, (C-1) Newcol 1310: 12.4 parts, and (D-1) water: 10.8 parts were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the particle size of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) water: 110.9 parts was added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, (E-3) 1,1,3,3-tetramethylguanidine (TMG): 1.2 parts was added and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 24 hours. Subsequently, 1.0 part of acetic acid was added to the resulting emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 1.
[実施例5]
(A-2)粘度が1450mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-1)フェニルトリエトキシシラン:2.4部に、(C-1)ニューコール1310:12.4部と、(D-1)水:10.8部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小粒径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:110.9部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、(E-2)1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU):1.6部を加え、15℃にて18時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに酢酸:1.0部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表2の通りである。
[Example 5]
(A-2) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 1450 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content of 50 ppm or less), (B-1) phenyltriethoxysilane, (C-1) Newcol 1310, and (D-1) water, 10.8 parts were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the particle size of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) water, 110.9 parts was added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, 1.6 parts of (E-2)1,8-diazabicyclo-[5.4.0]-7-undecene (DBU) were added, and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 18 hours. Subsequently, 1.0 part of acetic acid was added to the resulting emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 2.
[実施例6]
(A-1)粘度が680mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-2)メチルトリメトキシシラン:1.8部に、(C-1)ニューコール1310:12.4部と、(D-1)水:10.8部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小粒径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:110.9部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、(E-2)1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU):1.6部を加え、15℃にて24時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに酢酸:1.0部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表2の通りである。
[Example 6]
(A-1) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 680 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content of 50 ppm or less), (B-2) methyltrimethoxysilane, (C-1) Newcol 1310, and (D-1) water, were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the particle size of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) water, 110.9 parts was added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, 1.6 parts of (E-2)1,8-diazabicyclo-[5.4.0]-7-undecene (DBU) were added, and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 24 hours. Subsequently, 1.0 part of acetic acid was added to the resulting emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 2.
[実施例7]
(A-1)粘度が680mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-1)フェニルトリエトキシシラン:1.5部に、(C-1)ニューコール1310:12.4部と、(D-1)水:10.8部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小粒径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:111.8部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、(E-2)1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU):1.6部を加え、15℃にて24時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに酢酸:1.0部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表2の通りである。
[Example 7]
(A-1) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 680 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content of 50 ppm or less), (B-1) phenyltriethoxysilane, (C-1) Newcol 1310, and (D-1) water, were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the particle size of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) water, 111.8 parts was added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, 1.6 parts of (E-2)1,8-diazabicyclo-[5.4.0]-7-undecene (DBU) were added, and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 24 hours. Subsequently, 1.0 part of acetic acid was added to the resulting emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 2.
[実施例8]
(A-1)粘度が680mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-1)フェニルトリエトキシシラン:3.3部、(B-3)N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン:0.7部に、(C-1)ニューコール1310:9.4部と、(D-1)水:9.7部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小粒径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:165.5部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、(E-2)1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU):4.7部を加え、15℃にて24時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに酢酸:3.7部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表2の通りである。
[Example 8]
(A-1) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 680 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content of 50 ppm or less), (B-1) 3.3 parts of phenyltriethoxysilane, (B-3) 0.7 parts of N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, (C-1) 9.4 parts of Newcol 1310, and (D-1) 9.7 parts of water were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the particle size of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) 165.5 parts of water were added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, 4.7 parts of (E-2)1,8-diazabicyclo-[5.4.0]-7-undecene (DBU) were added, and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 24 hours. Subsequently, 3.7 parts of acetic acid were added to the resulting emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 2.
[比較例1]
(A-1)粘度が680mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-1)フェニルトリエトキシシラン:2.4部に、(C-1)ニューコール1310:12.4部と、(D-1)水:10.8部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小粒径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:110.9部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、乳酸:5.6部を加え、15℃にて24時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに炭酸ナトリウムの10%水溶液:35.4部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表3の通りである。
[Comparative Example 1]
(A-1) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 680 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content of 50 ppm or less), (B-1) phenyltriethoxysilane, (C-1) Newcol 1310, and (D-1) water, 10.8 parts were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the particle size of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) water, 110.9 parts was added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, lactic acid, 5.6 parts was added and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 24 hours. Subsequently, 35.4 parts of a 10% aqueous solution of sodium carbonate were added to the obtained emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 3.
[比較例2]
(A-1)粘度が680mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-1)フェニルトリエトキシシラン:2.4部に、(C-1)ニューコール1310:13.5部と、(D-1)水:11.3部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:109.3部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、濃度30%のアンモニア水:3.6部を加え、15℃にて24時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに酢酸:1.3部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表3の通りである。
[Comparative Example 2]
(A-1) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 680 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content of 50 ppm or less), (B-1) phenyltriethoxysilane, (C-1) Newcol 1310, and (D-1) water, 11.3 parts were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the diameter of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) water, 109.3 parts was added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, 3.6 parts of 30% aqueous ammonia were added and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 24 hours. Subsequently, 1.3 parts of acetic acid were added to the resulting emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 3.
[比較例3]
(A-1)粘度が680mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-1)フェニルトリエトキシシラン:2.4部に、(C-1)ニューコール1310:13.5部と、(D-1)水:11.3部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:101.04部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、濃度30%の水酸化カリウム水溶液:5.8部を加え、15℃にて24時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに酢酸:0.6部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表3の通りである。
[Comparative Example 3]
(A-1) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 680 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content of 50 ppm or less), (B-1) phenyltriethoxysilane, (C-1) Newcol 1310, and (D-1) water, 11.3 parts were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the diameter of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) water, 101.04 parts was added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, 5.8 parts of 30% potassium hydroxide aqueous solution were added and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 24 hours. Subsequently, 0.6 parts of acetic acid were added to the resulting emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 3.
[比較例4]
(A-1)粘度が680mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-1)フェニルトリエトキシシラン:0.05部に、(C-1)ニューコール1310:12.4部と、(D-1)水:10.8部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小粒径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:110.9部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、(E-2)1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU):1.6部を加え、15℃にて24時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに酢酸:1.0部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表3の通りである。
[Comparative Example 4]
(A-1) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 680 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content of 50 ppm or less), (B-1) phenyltriethoxysilane: 0.05 parts, (C-1) Newcol 1310: 12.4 parts, and (D-1) water: 10.8 parts were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the particle size of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) water: 110.9 parts was added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, 1.6 parts of (E-2)1,8-diazabicyclo-[5.4.0]-7-undecene (DBU) were added, and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 24 hours. Subsequently, 1.0 part of acetic acid was added to the resulting emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 3.
[比較例5]
(A-1)粘度が680mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-1)フェニルトリエトキシシラン:2.4部に、(C-1)ニューコール1310:12.4部と、(D-1)水:10.8部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小粒径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:110.9部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、(E-2)1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU):25.0部を加え、15℃にて24時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに酢酸:15.6部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表4の通りである。
[Comparative Example 5]
(A-1) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 680 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content of 50 ppm or less), (B-1) phenyltriethoxysilane, (C-1) Newcol 1310, and (D-1) water, were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the particle size of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) water, 110.9 parts was added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, 25.0 parts of (E-2)1,8-diazabicyclo-[5.4.0]-7-undecene (DBU) were added, and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 24 hours. Subsequently, 15.6 parts of acetic acid were added to the resulting emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 4.
[比較例6]
(A-1)粘度が680mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-1)フェニルトリエトキシシラン:2.4部に、(C-1)ニューコール1310:12.4部と、(D-1)水:10.8部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小粒径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:110.9部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、濃硫酸:1.2部を加え、15℃にて24時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに炭酸ナトリウムの10%水溶液:20.9部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表4の通りである。
[Comparative Example 6]
(A-1) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 680 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content of 50 ppm or less), (B-1) phenyltriethoxysilane, (C-1) Newcol 1310, and (D-1) water, were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the particle size of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) water, 110.9 parts was added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, concentrated sulfuric acid, 1.2 parts was added and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 24 hours. Subsequently, 20.9 parts of a 10% aqueous solution of sodium carbonate were added to the obtained emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 4.
[比較例7]
(A-1)粘度が680mPa・sの分子鎖末端にシラノール基を持つオルガノポリシロキサン(一般式(1)中、R1=メチル基、R2=水素原子、オクタメチルシクロテトラシロキサン含有量50ppm以下):100部と(B-1)フェニルトリエトキシシラン:2.4部に、(C-1)ニューコール1310:12.4部と、(D-1)水:10.8部をホモディスパーにより乳化させた。乳化後、ホモディスパーによりせん断を加え、エマルションを小粒径化させた。得られた第1のエマルションに、(D-2)水:110.9部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散させた。次に、15℃に冷却後、ドデシルベンゼンスルホン酸:3.5部を加え、15℃にて24時間乳化重合した。その後、得られたエマルションに炭酸ナトリウムの10%水溶液:12.8部を添加し、ホモミキサーにより希釈分散することにより、エマルション組成物を得た。結果は表4の通りである。
[Comparative Example 7]
(A-1) 100 parts of organopolysiloxane having silanol groups at the end of the molecular chain with a viscosity of 680 mPa·s (general formula (1), R1 = methyl group, R2 = hydrogen atom, octamethylcyclotetrasiloxane content of 50 ppm or less), (B-1) phenyltriethoxysilane, (C-1) Newcol 1310, and (D-1) water were emulsified by homodisperser. After emulsification, shearing was applied by homodisperser to reduce the particle size of the emulsion. To the obtained first emulsion, (D-2) water: 110.9 parts was added and diluted and dispersed by homomixer. Next, after cooling to 15°C, dodecylbenzenesulfonic acid: 3.5 parts was added and emulsion polymerization was carried out at 15°C for 24 hours. Subsequently, 12.8 parts of a 10% aqueous solution of sodium carbonate were added to the obtained emulsion, and the emulsion composition was obtained by dilution and dispersion using a homomixer. The results are shown in Table 4.
上記例で得られたエマルション組成物の下記特性を、以下に示す方法で測定又は評価した。結果を表1-4に示す。The following properties of the emulsion compositions obtained in the above example were measured or evaluated by the methods shown below. The results are shown in Table 1-4.
[エマルションの平均粒径]
レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置LA-960(株式会社堀場製作所製)により測定した、メジアン径の値である。
[Average particle size of emulsion]
This is the median diameter value measured using the LA-960 laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer (manufactured by Horiba, Ltd.).
[オルガノポリシロキサンの粘度]
調製したエマルション組成物30gにイソプロピルアルコール30gを攪拌しながら添加し、析出したオルガノポリシロキサンを分取し、105℃で3時間乾燥し、25℃においてBM型又はBH型回転粘度計により測定した値である。この粘度は液状で測定できるものはそのまま、粘度が高すぎて測定できないものは5%トルエン溶解粘度を測定した。5%トルエン希釈後も粘度が高すぎて測定できないもの、BM型又はBH型回転粘度計のローターに巻き付いてしまい測定できないもの、もしくはトルエンに溶解せず測定できないものは測定不可とした。測定不可の場合、粘度は全て300,000mPa・s以上である。表1,2において、「(5%トルエン)」と併記したものは、オルガノポリシロキサンそのものでは測定できず、5%トルエン溶液として測定したことを意味する。この場合、オルガノポリシロキサンの粘度は300,000mPa・s以上であり、好ましい結果を意味する。「測定不可」と表記したものは、5%トルエン溶液の調製が困難であり、測定できなかったものである。この場合、オルガノポリシロキサンの粘度は300,000mPa・s以上であり、特に好ましい結果を意味する。
[Viscosity of organopolysiloxanes]
The viscosity was measured at 25°C using a BM or BH type rotational viscometer. The measured viscosity was obtained by adding 30 g of isopropyl alcohol to 30 g of the prepared emulsion composition while stirring, separating the precipitated organopolysiloxane, drying it at 105°C for 3 hours, and measuring it with a BM or BH type rotational viscometer. For samples where the viscosity could be measured in liquid form, the viscosity was measured directly. For samples where the viscosity was too high to measure in liquid form, the viscosity in 5% toluene was measured. Samples that were still too high to measure after dilution with 5% toluene, those that wrapped around the rotor of the BM or BH type rotational viscometer and could not be measured, or those that did not dissolve in toluene and could not be measured were deemed unmeasurable. In the case of unmeasurable samples, the viscosity was always 300,000 mPa·s or higher. In Tables 1 and 2, "(5% toluene)" indicates that the organopolysiloxane itself could not be measured and was measured as a 5% toluene solution. In this case, the viscosity of the organopolysiloxane was 300,000 mPa·s or higher, which is a favorable result. The entries marked "Unmeasurable" indicate that measurement was not possible due to the difficulty in preparing the 5% toluene solution. In this case, the viscosity of the organopolysiloxane is 300,000 mPa·s or higher, which is a particularly favorable result.
[オルガノポリシロキサン中のオクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)含有量]
エマルション組成物の0.1gを、テトラデカンを内部標準として20ppm(質量)含有するアセトン10mLで抽出(3時間振とう)した後、一晩放置した後にアセトン層を採取してガスクロマトグラフィー分析により、オクタメチルシクロテトラシロキサンを定量した。
[Octamethylcyclotetrasiloxane (D4) content in organopolysiloxanes]
0.1 g of the emulsion composition was extracted with 10 mL of acetone containing 20 ppm (by mass) of tetradecane as an internal standard (shaking for 3 hours). After standing overnight, the acetone layer was collected and octamethylcyclotetrasiloxane was quantified by gas chromatography analysis.
[エマルションの安定性]
100mLガラス瓶に、エマルション組成物100gを入れ、50℃で3ヶ月放置した後に外観を観察した。エマルションが均一な一相を形成し分離が認められない場合に安定性良好と評価し、「○」で示し、二相への分離が認められた場合に安定性「不良」と評価し、「×」で示した。
[Emulsion Stability]
100 g of the emulsion composition was placed in a 100 mL glass bottle and left at 50°C for 3 months, after which its appearance was observed. If the emulsion formed a uniform single phase and no separation was observed, it was evaluated as having good stability and was indicated with a "○". If separation into two phases was observed, it was evaluated as having poor stability and was indicated with a "×".
本発明の製造方法(実施例1~8)によれば、イオン性界面活性剤を含まない場合でも、高粘度オルガノポリシロキサンのエマルションを、環状シロキサンの含有量を極めて少ない状態で得ることが可能であり、エマルション粒子の平均粒径が小さく、経時安定性が良好なオルガノポリシロキサンエマルション組成物を得ることができる。
一方、有機塩基触媒を使用しないと(比較例1~3、6、7)、オルガノポリシロキサンの粘度、D4含有量、及びエマルション安定性の全てを同時に満足できない。特に、塩基触媒を用いた場合であっても、無機弱塩基を触媒に用いると(比較例2)、得られるオルガノポリシロキサンの粘度が低いうえ、エマルションの安定性も劣り、無機強塩基を触媒に用いると(比較例3)、更にD4含有量(D4の副生量)が増大した。
また、有機塩基触媒を使用しても、(B)成分の使用量が少ないと(比較例4)、得られるオルガノポリシロキサンの粘度が低くなり、有機塩基触媒の使用量が多すぎると(比較例5)、高粘度オルガノポリシロキサンが得られるものの、D4含有量及びエマルション安定性に劣る。
According to the manufacturing method of the present invention (Examples 1 to 8), even without the presence of ionic surfactants, it is possible to obtain a high-viscosity organopolysiloxane emulsion with an extremely low cyclic siloxane content, and an organopolysiloxane emulsion composition with a small average particle size and good temporal stability can be obtained.
On the other hand, without using an organic base catalyst (Comparative Examples 1-3, 6, and 7), it is not possible to simultaneously satisfy the viscosity, D4 content, and emulsion stability of the organopolysiloxane. In particular, even when a base catalyst is used, if an inorganic weak base is used as the catalyst (Comparative Example 2), the viscosity of the resulting organopolysiloxane is low and the emulsion stability is poor, and if an inorganic strong base is used as the catalyst (Comparative Example 3), the D4 content (by-product amount of D4) increases further.
Furthermore, even when using an organic base catalyst, if the amount of component (B) used is small (Comparative Example 4), the viscosity of the resulting organopolysiloxane is low, and if the amount of organic base catalyst used is too large (Comparative Example 5), although a high-viscosity organopolysiloxane is obtained, it is inferior in terms of D4 content and emulsion stability.
無機強塩基又は無機強酸を触媒に使用すると、オルガノポリシロキサンの粘度、D4含有量、及びエマルション安定性の全てが悪くなるが(比較例3、6)、これは、これら触媒がオルガノポリシロキサンの分解を促進しているためと考えられる。一方、本発明では、有機塩基触媒としてDBU、DBN、TMGといった強塩基性化合物を用いても、オルガノポリシロキサンの分解を抑えて上記のような優れた効果を発揮する。この効果は、従来技術から予想できない、本発明の特徴的な構成により初めて達成されたものである。When inorganic strong bases or inorganic strong acids are used as catalysts, the viscosity, D4 content, and emulsion stability of the organopolysiloxane all deteriorate (Comparative Examples 3 and 6). This is thought to be because these catalysts promote the decomposition of the organopolysiloxane. On the other hand, in the present invention, even when strong basic compounds such as DBU, DBN, and TMG are used as organic base catalysts, the decomposition of the organopolysiloxane is suppressed, and the above-mentioned excellent effects are exhibited. This effect is achieved for the first time by the distinctive configuration of the present invention, which could not be predicted from the prior art.
[産業上の利用可能性]
本発明の製造方法では、高粘度オルガノポリシロキサンエマルションを、環状シロキサンの含有量を極めて少ない状態で得ることが可能である。加熱処理などをした際に、環状シロキサンが揮発して装置内を汚染する可能性が少ないため、工業的に有用である。さらに、安定性、使用感に優れているので、化粧料やハウスホールド用品として特に有用であり、例えば、シャンプー、リンス等のヘアケア用品に利用可能である。また、家具や雑貨等の保護材、ゴム、プラスチック、コンクリート、モルタル、木材や紙等のコーティング剤、ゴム製品やプラスチック製品を加工するときに用いる金型用の離型剤、繊維に撥水性や柔軟性の付与を目的とした繊維処理剤としての利用も可能である。
[Industrial applicability]
The manufacturing method of the present invention makes it possible to obtain a high-viscosity organopolysiloxane emulsion with an extremely low cyclic siloxane content. Because there is less possibility of cyclic siloxane volatilizing and contaminating the equipment during heat treatment, it is industrially useful. Furthermore, due to its excellent stability and feel, it is particularly useful as a cosmetic and household product, and can be used, for example, in hair care products such as shampoos and conditioners. It can also be used as a protective material for furniture and miscellaneous goods, a coating agent for rubber, plastics, concrete, mortar, wood, and paper, a mold release agent for molds used when processing rubber and plastic products, and a fiber treatment agent to impart water repellency and flexibility to fibers.
本明細書は、以下の態様を包含する。
[1]:(I)(A)下記一般式(1)で表され、オクタメチルシクロテトラシロキサンの含有量が3,000ppm以下であるオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)下記一般式(2)で表される、オルガノアルコキシシラン、その部分加水分解縮合物、又はそれらの混合物:0.2~20質量部、
(C)非イオン性界面活性剤:2~30質量部
及び、
(D-1)水:1~10,000質量部
を含む混合物を乳化して第1のエマルション組成物を調製し、
(II)前記第1のエマルション組成物に、
(D-2)水:0~10,000質量部
を加えた後、
40℃未満の温度で、(E)有機塩基触媒0.1~20質量部の存在下、乳化重合して、生成するオルガノポリシロキサンの25℃における粘度が30万mPa・s以上であり、該オルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサンの量が3,000ppm以下であり、かつ、目的のエマルション組成物のエマルション粒子の平均粒径を1μm以下とすることを特徴とするオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法。
[2]:前記(A)成分として、前記一般式(1)のnが、オルガノポリシロキサンの25℃における粘度が15mPa・s以上1,800mPa・s以下となる数であるオルガノポリシロキサンを用いることを特徴とする[1]のオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法。
[3]:前記(B)成分の含有量が0.4~10質量部となるように用いることを特徴とする[1]又は[2]のオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法。
[4]:前記(E)有機塩基触媒として、テトラメチルグアニジン、ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロノネン、トリアザビシクロデセン、メチルトリアザビシクロデセン、ジアザビシクロオクタンから選ばれる1種以上を用いることを特徴とする[1]から[3]のいずれか1つのオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法。
[5]:前記(E)有機塩基触媒を、(A)成分100質量部に対して、0.5~7質量部用いることを特徴とする[1]から[4]のいずれか1つのオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法。
[6]:アニオン性界面活性剤を使用しないことを特徴とする[1]から[5]のいずれか1つのオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法。
[7]:
カチオン性界面活性剤を使用しないことを特徴とする[1]から[6]のいずれか1つのオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法。
[8]:前記(II)の乳化重合を25℃未満の温度で行うことを特徴とする[1]から[7]のいずれか1つのオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法。
[9]:前記(II)の乳化重合における重合時間を48時間以内とすることを特徴とする[1]から[8]のいずれか1つのオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法。
[10]:前記目的のエマルション組成物のエマルション粒子の平均粒径を500nm以下とすることを特徴とする[1]から[9]のいずれか1つのオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法。
[11]:前記目的のエマルション組成物中のオルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサンの含有量を2,000ppm以下とすることを特徴とする[1]から[10]のいずれか1つのオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法。
This specification includes the following embodiments:
[1]: (I) (A) Organopolysiloxane represented by the following general formula (1) and having an octamethylcyclotetrasiloxane content of 3,000 ppm or less: 100 parts by mass,
(B) Organoalkoxysilanes represented by the following general formula (2), partially hydrolyzed condensates thereof, or mixtures thereof: 0.2 to 20 parts by mass,
(C) Nonionic surfactant: 2 to 30 parts by mass and
(D-1) A mixture containing 1 to 10,000 parts by mass of water is emulsified to prepare a first emulsion composition.
(II) The first emulsion composition,
(D-2) Water: After adding 0 to 10,000 parts by mass,
A method for producing an organopolysiloxane emulsion composition, characterized by emulsion polymerization at a temperature below 40°C in the presence of 0.1 to 20 parts by mass of (E) an organic base catalyst, wherein the viscosity of the resulting organopolysiloxane at 25°C is 300,000 mPa·s or more, the amount of octamethylcyclotetrasiloxane contained in the organopolysiloxane is 3,000 ppm or less, and the average particle size of the emulsion particles of the target emulsion composition is 1 μm or less.
[2]: A method for producing the organopolysiloxane emulsion composition according to [1], characterized in that the component (A) is an organopolysiloxane in which n in the general formula (1) is a number such that the viscosity of the organopolysiloxane at 25°C is 15 mPa·s or more and 1,800 mPa·s or less.
[3]: A method for producing the organopolysiloxane emulsion composition according to [1] or [2], characterized in that the content of component (B) is 0.4 to 10 parts by mass.
[4]: A method for producing any one of the organopolysiloxane emulsion compositions according to [1] to [3], characterized in that one or more selected from tetramethylguanidine, diazabicycloundecene, diazabicyclononene, triazabicyclodecene, methyltriazabicyclodecene, and diazabicyclooctane are used as the (E) organic base catalyst.
[5] A method for producing any one of the organopolysiloxane emulsion compositions according to [1] to [4], characterized in that the (E) organic base catalyst is used in an amount of 0.5 to 7 parts by mass per 100 parts by mass of component (A).
[6] A method for producing any one of the organopolysiloxane emulsion compositions according to [1] to [5], characterized by not using an anionic surfactant.
[7]:
A method for producing any one of the organopolysiloxane emulsion compositions [1] to [6], characterized by not using a cationic surfactant.
[8]: A method for producing any one of the organopolysiloxane emulsion compositions from [1] to [7], characterized in that the emulsion polymerization described in (II) is carried out at a temperature of less than 25°C.
[9] A method for producing any one of the organopolysiloxane emulsion compositions according to [1] to [8], characterized in that the polymerization time in the emulsion polymerization of (II) is 48 hours or less.
[10] A method for producing an organopolysiloxane emulsion composition according to any one of [1] to [9], characterized in that the average particle size of the emulsion particles of the target emulsion composition is 500 nm or less.
[11]: A method for producing any one of the organopolysiloxane emulsion compositions from [1] to [10], characterized in that the content of octamethylcyclotetrasiloxane contained in the organopolysiloxane in the emulsion composition for the objective is 2,000 ppm or less.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。Furthermore, the present invention is not limited to the embodiments described above. The embodiments described above are illustrative, and any configuration that has substantially the same technical idea as described in the claims of the present invention and achieves similar effects is included within the technical scope of the present invention.
Claims (10)
(B)下記一般式(2)で表される、オルガノアルコキシシラン、その部分加水分解縮合物、又はそれらの混合物:0.2~20質量部、
(C)非イオン性界面活性剤:2~30質量部
及び、
(D-1)水:1~10,000質量部
を含む混合物を乳化して第1のエマルション組成物を調製し、
(II)前記第1のエマルション組成物に、
(D-2)水:0~10,000質量部
を加えた後、
40℃未満の温度で、(E)テトラメチルグアニジン、ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロノネン、トリアザビシクロデセン、メチルトリアザビシクロデセン、ジアザビシクロオクタンから選ばれる1種以上である有機塩基触媒0.1~20質量部の存在下、乳化重合して、生成するオルガノポリシロキサンの25℃における粘度が30万mPa・s以上であり、該オルガノポリシロキサンに含まれるオクタメチルシクロテトラシロキサンの量が3,000ppm以下であり、かつ、目的のエマルション組成物のエマルション粒子の平均粒径を1μm以下とすることを特徴とするオルガノポリシロキサンエマルション組成物の製造方法。 (I) (A) Organopolysiloxane represented by the following general formula (1) and having an octamethylcyclotetrasiloxane content of 3,000 ppm or less: 100 parts by mass,
(B) Organoalkoxysilanes represented by the following general formula (2), partially hydrolyzed condensates thereof, or mixtures thereof: 0.2 to 20 parts by mass,
(C) Nonionic surfactant: 2 to 30 parts by mass and
(D-1) A mixture containing 1 to 10,000 parts by mass of water is emulsified to prepare a first emulsion composition.
(II) The first emulsion composition,
(D-2) Water: After adding 0 to 10,000 parts by mass,
A method for producing an organopolysiloxane emulsion composition, characterized by emulsion polymerization at a temperature below 40°C in the presence of 0.1 to 20 parts by mass of an organic base catalyst, one or more selected from (E)tetramethylguanidine, diazabicycloundecene, diazabicyclononene, triazabicyclodecene, methyltriazabicyclodecene, and diazabicyclooctane, wherein the viscosity of the resulting organopolysiloxane at 25°C is 300,000 mPa·s or more, the amount of octamethylcyclotetrasiloxane contained in the organopolysiloxane is 3,000 ppm or less, and the average particle size of the emulsion particles of the target emulsion composition is 1 μm or less.
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