有机硅乳液的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种通过悬浮聚合技术制备有机硅乳液的方法，与传统技术相比，所述技术更快捷和/或提供更高分子量的有机聚硅氧烷。所述方法涉及：将a)乳化剂、b)硅烷醇官能化的有机聚硅氧烷、c)聚合催化剂以及水合并以形成混合物；对所述混合物施加剪切力以形成具有所述有机聚硅氧烷分散相的乳液；使所述乳液在压力大于1MPa的密闭系统中反应，以聚合所述有机聚硅氧烷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了一种通过悬浮聚合技术制备有机硅乳液的方法，与传统技术相比，所述技术更快捷和/或提供更高分子量的有机聚硅氧烷。所述方法涉及：将a)乳化剂、b)硅烷醇官能化的有机聚硅氧烷、c)聚合催化剂以及水合并以形成混合物；对所述混合物施加剪切力以形成具有所述有机聚硅氧烷分散相的乳液；使所述乳液在压力大于1MPa的密闭系统中反应，以聚合所述有机聚硅氧烷。【专利说明】相关专利申请的交叉引用本申请要求2011年12月12日提交的第61/569500号美国专利申请的权益。
技术介绍
有机硅乳液在本领域内是熟知的。有机硅乳液可通过多种方法制备，例如(i)机械乳化，(?)通过倒置进行的机械乳化，或(iii)乳液聚合。然而，由于一些有机硅的粘度较闻，例如闻分子量有机娃流体、有机娃I父质、有机娃橡I父、有机娃弹性体和有机娃树脂，所以它们的乳化通常受到限制而不能使用乳液聚合技术。使用机械方法来乳化有机硅胶质、有机硅橡胶、有机硅弹性体和有机硅树脂的尝试也受到限制，原因在于很难将一种表面活性剂或多种表面活性剂的混合物包含在有机硅胶质、有机硅橡胶、有机硅弹性体或有机硅树脂中。将水包含在含有高粘度有机硅、一种表面活性剂或多种表面活性剂混合物的混合物中，同时赋予充分的剪切力来引起倒置也很困难。制备高粘度有机硅乳液的另一种方法所涉及的技术被称为悬浮聚合，其中低分子量有机硅首先乳化，然后在乳液的分散粒子内进行聚合。例如，在有机硅工业中，会采用将低聚物OH-硅氧烷缩聚为分散在水相中的高分子量聚合物。然而，为了使用悬浮聚合技术来获得高分子量聚合物，通常需要更长的反应时间。因此，需要缩短使用悬浮聚合技术来制备有机硅乳液所需的反应时间。减少有机硅乳液中溶剂、未反应的硅氧烷、催化剂残余物、环状聚合副产物以及其他杂质的存在，是本领域当前的另一个挑战。当这类杂质与下游应用(例如医疗、美容和个人护理应用)不相容时，在这类杂质的存在会降低乳液稳定性的情况下，或者在法规规定要求去除或减少这类杂质存在的情况下，或者出于其他原因，减少这类杂质的需求可能产生。具体而言，对降低有机 硅乳液中诸如八甲基环四硅氧烷(D4)和十甲基环五硅氧烷(D5)的环状硅氧烷的存在有兴趣。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人发现了一种通过悬浮聚合技术制备有机硅乳液的方法，与传统技术相比，该技术更快捷和/或提供更高分子量的有机聚硅氧烷。本专利技术方法也提供具有降低的环状硅氧烷浓度的有机硅乳液。本公开提供了用于制备有机硅乳液的方法，所述方法包括如下步骤:I)将如下组分与水合并以形成混合物:a)乳化剂，b)硅烷醇官能化的有机聚硅氧烷，c)聚合催化剂，II)对混合物施加剪切力以形成具有有机聚硅氧烷分散相的乳液，III)使步骤II)的乳液在压力高于IMPa的密闭系统中反应，以聚合有机聚硅氧烧。【具体实施方式】现在将对本专利技术的特征和优点进行描述，并且偶尔会提及具体的实施例。然而，本专利技术可采用不同形式体现，而不应当将其理解为仅局限于本文所述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开内容全面和完整并且对本领域技术人员完全传达本专利技术的范围。用于制备有机硅乳液的本专利技术方法中的第一个步骤涉及:I)将如下组分合并:a)乳化剂，b)硅烷醇官能化的有机聚硅氧烷，以及c)聚合催化剂。组分a)为乳化剂。如本文所用，“乳化剂”指使得能形成乳液的任何化合物或物质。乳化剂可选自能够使乳液稳定的任何表面活性化合物或聚合物。通常，这种表面活性化合物或聚合物通过防止分散的粒子聚结而使乳液稳定。可在本专利技术方法中用作乳化剂的表面活性化合物可以是表面活性剂或表面活性剂的组合。原则上，使用的表面活性剂可以是已知用于乳化有机硅的任何表面活性剂并且可以是阳离子型的、阴离子型的、非离子型的和/或两性的。可以使用不 同类型的表面活性剂的混合物和或相同类型的不同表面活性剂的混合物。如果使用不止一种表面活性剂，则可将表面活性预先混合、同时添加，或者可将表面活性依次添加以形成步骤I)中的混合物。可使用的一些合适的阴离子表面活性剂包括:(i)磺酸及其盐，包括在烷基取代基中具有至少6个碳原子的烷基磺酸、烷芳基磺酸、烷基萘磺酸和烷基二苯基醚磺酸以及它们的盐，例如十二烷基苯磺酸及其钠盐或其胺盐；(?)在烷基取代基中具有至少6个碳原子的烷基硫酸盐，例如月桂基硫酸钠；(iii)聚氧乙烯单烷基醚的硫酸酯；(iv)长链羧酸表面活性剂及其盐，例如月桂酸、硬脂酸、油酸以及它们的碱金属盐和胺盐。应该指出的是，某些阴离子表面活性剂如十二烷基苯磺酸，能够既起表面活性剂的作用又起催化剂的作用；在该情形中，可能需要额外的酸催化剂或可能不需要。阴离子表面活性剂和强酸催化剂如硫酸的联合使用也是可行的方案。市售的阴离子表面活性剂包括以商品名Bio-Soft S-100或Bio-Soft S-1Ol销售的十二烷基苯磺酸以及它们的以商品名Bio-Soft N-300销售的三乙醇胺盐，它们均由美国伊利诺伊州诺斯菲尔的斯泰潘公司(Stepan Company, Northfield, Illinois)销售。可以使用的一些合适的阳离子表面活性剂包括:(i)脂肪酸胺和酰胺以及它们的盐和衍生物，例如脂族脂肪胺以及它们的衍生物；和(ii)季铵化合物，例如烷基三甲基铵和二烷基二甲基铵卤化物或乙酸盐或氢氧化物，其在每个烷基取代基中具有至少8个碳原子。市售的阳离子表面活性剂包括由美国伊利诺斯州芝加哥的阿克苏诺贝尔公司(AkzoNobel Chemicals Inc., Chicago, Illinois)以商品名 Arquad T27W、Arquadl6_29 销售；和由伊利诺伊州诺斯菲尔的斯泰潘公司以商品名Ammonyx Cetac-30销售的组合物。以要形成的聚硅氧烷的重量计，阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的量可以是0-50重量％。确切的量将必然取决于所关注的乳液中的聚硅氧烷的具体粒度。通常，以要形成的聚硅氧烷的重量计，少于20重量％的活性阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂可用于制备含聚硅氧烷粒子的乳液。用于根据本专利技术方法的用途的非离子表面活性剂可具有介于10-20之间的亲水-亲脂平衡值(HLB)。虽然可以使用HLB小于10的非离子表面活性剂，但由于非离子表面活性剂在水中的溶解度有限，有可能会导致浑浊的溶液，结果是未出现有效的表面活性剂效果。因此优选的是，当使用HLB低于10的非离子表面活性剂时，可添加HLB高于10的另一种非离子表面活性剂，从而两种表面活性剂的组合HLB高于10。可使用的一些合适的非离子表面活性剂包括聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯和聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯。市售的非离子表面活性剂包括诸如如下组合物:(i)由美国密歇根州米德兰的陶氏化学品公司(Dow Chemical Company, Midland, Michigan)以商品名 Tergitol TMN-6 和 TergitolTMN-1O销售的2，6，8-三甲基-4-壬基聚氧乙烯醚；(ii)由美国密歇根州米德兰的陶氏化学品公司(Dow ChemicalCompany, Midland, Michigan)以商品名 Tergitol15-S-7、Tergitol1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备有机硅乳液的方法，包括如下步骤：I)将如下组分与水合并以形成混合物：a)乳化剂，b)硅烷醇官能化的有机聚硅氧烷，c)聚合催化剂，II)对所述混合物施加剪切力以形成具有所述有机聚硅氧烷分散相的乳液，III)使步骤II)的所述乳液在压力高于1MPa的密闭系统中反应，以聚合所述有机聚硅氧烷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞维林·科万，A·斯塔默，A·T·沃尔夫，
申请(专利权)人：道康宁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US