用于制备聚硅氧烷乳液的方法技术

本发明专利技术描述了通过使硅单体或低聚物在高压下进行乳液聚合而制备聚硅氧烷乳液的方法。该方法制备的聚硅氧烷乳液含有的八甲基环四硅氧烷(D4)和十甲基环五硅氧烷(D5)的量低于常规乳液聚合技术。通过本发明专利技术方法形成的乳液可用于美容和个人护理产品，用于纺织物处理、润滑、防粘和建筑材料保护。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关专利申请的交叉引用本申请要求于2010年7月22日提交的美国申请No. 61/366547的权益。
技术介绍
有机硅(silicone)的水性乳液广泛用于各种应用中。制备这种乳液的一种方法是通过乳液聚合作用，例如如下专利中所代表性描述的授予Hyde等人的US 2，891，920、 授予Findlay的US 3，294，725和授予Gee的US6, 316，541。有机硅树脂的水性乳液可通过使用含有全部的或实质量的式RSi03/2三官能单元(T单元)的硅氧烷单体，例如如下专利中所代表性描述的那些来制备授予Cekada的US 3, 433, 780、授予Ohashi等人的 US4, 778，624、授予 Ona 的 US 4，935，464、授予 Bey 的 US 4，424，297、授予Mautner 等人的 US 5，281，657、授予 Wolfgruber 等人的 US 4，857，582、授予 Hasegawa 等人的 US 6，245，852 或授予 Gee 和 Liu 的 EP1765911。减少有机硅乳液中溶剂、未反应的硅氧烷、催化剂残余、环状的聚合副产物和其他杂质的存在量是本领域持续面临的挑战。除了别的原因外，当存在的杂质与下游应用(例如，医疗应用、美容应用和个人护理应用)不相容时，杂质的存在将会降低乳液的稳定性， 或者法规要求移除或减少杂质的存在，可能需要减少这类杂质。具体地讲，减少有机硅乳液中的环硅氧烷(如八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷)的存在是重要的。当线性聚有机硅氧烷通过利用阴离子或阳离子催化剂使开环聚合作用 平衡由环状有机硅氧烷制备时，该聚合反应产生线性聚硅氧烷和约15-18重量％的环状硅氧烷的平衡混合物，其中八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷是最主要的。乳液中的聚合作用，即乳液聚合作用可导致在最终的聚硅氧烷中存在相同典型平衡浓度的环状硅氧烷。当本专利技术人在高压下进行硅氧烷乳液聚合时，惊奇地发现所产生的聚硅氧烷组合物比在大气压下产生的聚硅氧烷组合物含有显著较低水平的环状硅氧烷。对于某些应用而言，不含或含有低水平的挥发性环状化合物的聚硅氧烷可能是所需的。
技术实现思路
本专利技术涉及制备聚硅氧烷乳液的方法，该方法通过使硅单体或低聚物在高压下乳液聚合而形成八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷的含量低于常规乳液聚合技术的聚硅氧烷乳液。通过本专利技术方法形成的乳液可用于美容和个人护理产品，用于纺织物处理、润滑、防粘和建筑材料保护。本专利技术提供，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)水中溶解度为至少10份/十亿份(O. 01mg/L)的硅单体或低聚物，c)聚合催化剂，II)使I)步骤的混合物在压力高于IMPa的密闭系统中反应以形成聚硅氧烷乳液。具体实施方式本专利技术方法的第一个步骤是将如下组分与水合并以形成混合物a)乳化剂，b)水中溶解度为至少10份/十亿份(O. 01mg/L)的硅单体或低聚物，c)聚合催化剂。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。乳液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，可能需要额外的酸性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伊利诺斯州芝加哥的阿克苏诺贝尔公司(Akzo Nobel Chemicals Inc. , Chicago, Illinois)以商品名 Arquad T27W> Arquad 16-29 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有平均粒度大于50纳米(O.1微米(μπι))的聚硅氧烷粒子的乳液。优选用于根据本专利技术的用途的非离子表面活性剂具有10-20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 Tergitol TMN-1O 销售的2，6，8-三甲基-4-壬基聚氧乙烯醚；(ii)由密歇根州米德兰的陶氏化学品公司以商品名 Tergitol 15-S-7、Tergitol 15-S-9、Tergitol 15-S-15、Tergitol 15-S-30 和 Tergitol 15-S-40销售的C11-15仲烷基聚氧乙烯醚；由密歇根州米德兰的陶氏化学品公司以商品名Triton X405销售的辛基苯基聚氧乙烯(40) Bi ； (iii)由伊利诺伊州诺斯菲尔的斯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.22 US 61/366,5471.一种制备聚硅氧烷乳液的方法，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)水中溶解度为至少10份/十亿份(O.01mg/L)的硅单体或低聚物，c)聚合催化剂，II)使步骤I)的混合物在压力大于IMPa的密闭系统中反应以形成聚硅氧烷乳液。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤I)的混合物为乳液。3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤II)中的压力大于2MPa。4 根据权利要求1所述的方法，其中所述乳化剂a)为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂或它们的混合物。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述硅单体或低聚物是含有三至六个硅原子的环状硅氧烷或其混合物或其水解产物，每一者在水中的溶解度为至少IOppb或O. 01mg/L。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述硅单体或低聚物还含有一种或多种具有如下通式的有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·凯纳特，Y·刘，J·拉斯特罗，A·斯塔默，
申请(专利权)人：道康宁公司，
类型：
国别省市：