JP2014196520A - シリコーン微粒子 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は第二に、水にオルガノトリアルコキシシランを添加して加水分解反応させ、次いで体積平均粒径が0.5〜100μmのシリコーンエラストマー球状微粒子、アニオン性界面活性剤及びアルカリ性物質を添加し、静置状態で加水分解したオルガノトリアルコキシシランを縮合させることにより、前記シリコーンエラストマー球状微粒子の表面にポリオルガノシルセスキオキサンを付着することを特徴とするシリコーンエラストマー球状微粒子の表面に大きさが200〜2,000nmでかつシリコーンエラストマー球状微粒子より小さい粒状のポリオルガノシルセスキオキサンが付着したシリコーン微粒子の製造方法を提供する。
[シリコーン微粒子]
本発明のシリコーン微粒子は、シリコーンエラストマー球状微粒子と、その表面に付着した、粒状で大きさが200〜2,000nmであり、かつ前記シリコーンエラストマー球状微粒子より小さいポリオルガノシルセスキオキサンとを有してなるものであり、ポリオルガノシルセスキオキサンの量はシリコーンエラストマー球状微粒子100質量部に対し1〜100質量部、好ましくは5〜70質量部である。ポリオルガノシルセスキオキサンが1質量部未満であると、光散乱性能が低下し、またさらさら感が乏しくなり、100質量部より多いと柔らかな感触が乏しくなる。
本発明のシリコーン微粒子においてポリオルガノシルセスキオキサンが表面に付着しているシリコーンエラストマー球状微粒子は、体積平均粒径が0.5〜100μm、好ましくは1〜40μmである。該体積平均粒径が0.5μm未満であると、得られるシリコーン微粒子は、凝集性が高く、一次粒子にまで容易に分散しないし、また、さらさら感が低下する。該体積平均粒径が100μmより大きいと、得られるシリコーン微粒子は、さらさら感、なめらかさが低下し、またざらつき感が出る場合がある。なお、平均粒径は、粒径に合わせ、1μm以上は電気抵抗法にて、1μm未満はレーザー回折/散乱法にて測定される。また、本明細書において、「球状」とは、微粒子の形状が、真球であるだけでなく、最長軸の長さ/最短軸の長さ(アスペクト比)が平均して、通常、1〜4、好ましくは1〜2、より好ましくは1〜1.6、更により好ましくは1〜1.4の範囲にある変形した球でもあることを意味する。微粒子の形状は該微粒子を光学顕微鏡や電子顕微鏡にて観察することにより確認することができる。
R4としては、R2と同じものが例示される。
本発明のシリコーン微粒子において、シリコーンエラストマー球状微粒子表面に付着しているポリオルガノシルセスキオキサンは、粒状の形状であり、その粒の径は200〜2,000nm以上であり、かつ、シリコーンエラストマー球状微粒子より小さいことが必要である。好ましくは300〜1,000nmである。ポリオルガノシルセスキオキサンの粒が200nmより小さかったり、2,000nmより大きかったりすると光散乱性が低下し、シリコーンエラストマー球状微粒子より大きいと柔らかな感触が乏しくなる。ポリオルガノシルセスキオキサンは、シリコーンエラストマー球状微粒子表面にまばらに付着していてもよいし、表面を隙間なく付着していてもよい。その形状は、特に限定されないが、ほぼ球状もしくは半球状が好ましい。ポリオルガノシルセスキオキサンの径や形及び付着量は該微粒子を電子顕微鏡にて観察することにより確認することができる。
本発明のシリコーン微粒子は、水にオルガノトリアルコキシシランを添加して加水分解反応させ、次いで体積平均粒径が0.5〜100μmのシリコーンエラストマー球状微粒子、アニオン性界面活性剤及びアルカリ性物質を添加し、静置状態で加水分解したオルガノトリアルコキシシランを縮合させて、前記シリコーンエラストマー球状微粒子の表面にポリオルガノシルセスキオキサンに付着することによって得られる。
オルガノトリアルコキシシランとしては、例えば、式:R5Si(OR6)3で表されるものが挙げられる。式中、R5は前記のとおりであり、R6は非置換の炭素原子数1〜6の1価炭化水素基である。R6としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられるが、反応性の点からメチル基であることが好ましい。ポリオルガノシルセスキオキサン中にR5 2SiO2/2単位、R5 3SiO1/2単位及びSiO4/2単位の少なくとも1種を更に導入したい場合には、それぞれに対応するR5 2Si(OR6)2、R5 3SiOR6及びSi(OR6)4の少なくとも1種を添加すればよい(これらの式で、R5及びR6は前記のとおりである)。ポリオルガノシルセスキオキサンの原料としてR5Si(OR6)3とR5 2Si(OR6)2、R5 3SiOR6及びSi(OR6)4の少なくとも1種とを用いる場合、R5Si(OR6)3の含有率は、全原料中、好ましくは70〜100モル%、より好ましくは80〜100モル%である。
シリコーンエラストマー球状微粒子は、体積平均粒径が0.5〜100μmのものとし、前記の水分散液の形で製造されたものを使用することが好ましい。
アニオン性界面活性剤は、シリコーンエラストマー球状微粒子表面にポリオルガノシルセスキオキサンを付着させ、また、その径を大きくする作用がある。アニオン性界面活性剤は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。アニオン性界面活性剤の添加量は、後記のアルカリ添加時においての水100質量部に対し、0.001〜1質量部が好ましく、より好ましくは、0.01〜0.5質量部の範囲である。0.001質量部未満ではポリオルガノシルセスキオキサンの径が大きくならず、1質量部より多いとシリコーンエラストマー球状微粒子表面にポリオルガノシルセスキオキサンが付着されなくなる。
アルカリ性物質は加水分解したオルガノトリアルコキシシランの縮合反応触媒として作用し、それによりポリオルガノシルセスキオキサンが生成する。アルカリ性物質は1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。アルカリ性物質はそのまま添加してもよいが、後記のようにすばやく水に均一に溶解させる必要があるので、水溶液として添加することが好ましい。アルカリ性物質の添加量は、アルカリ性物質添加時に配合されている水(水溶液として添加する場合には、その水も含む)のpHが好ましくは9.0〜12.0、より好ましくは9.5〜11.5の範囲となる量である。該pHが9.0より低いアルカリ量ではオルガノトリアルコキシシランの縮合反応の進行が極めて遅くなり、12.0より高いアルカリ量ではシリコーンエラストマー球状微粒子表面にポリオルガノシルセスキオキサンが付着しなくなったり、ポリオルガノシルセスキオキサンの径を大きくすることが困難となる。
縮合反応後、得られた水分散液から水分を除去することによって本発明のシリコーン微粒子を得ることができる。水分の除去は、例えば、反応後の水分散液を常圧下又は減圧下に加熱することにより行うことができ、具体的には、分散液を加熱下で静置して水分を除去する方法、分散液を加熱下で撹拌流動させながら水分を除去する方法、スプレードライヤーのように熱風気流中に分散液を噴霧、分散させる方法、流動熱媒体を利用する方法等が挙げられる。なお、この操作の前処理として、加熱脱水、濾過分離、遠心分離、デカンテーション等の方法で分散液を濃縮してもよいし、必要ならば分散液を水やアルコールで洗浄してもよい。
下記式(1)で示される、粘度が600mm2/sのメチルビニルポリシロキサン500gと下記式(2)で示される、粘度が30mm2/sのメチルハイドロジェンポリシロキサン20g(オレフィン性不飽和基1個に対しヒドロシリル基が1.11個となる配合量)を容量1リットルのガラスビーカーに仕込み、ホモミキサーを用いて2,000rpmで撹拌溶解させた。次いで、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エチレンオキサイド付加モル数=9モル)3gと水60gを加え、ホモミキサーを用いて6,000rpmで撹拌したところ、水中油滴型となり、増粘が認められ、更に、15分間撹拌を継続した。次いで、2,000rpmで撹拌しながら、水415gを加えたところ、均一な白色エマルジョンが得られた。このエマルジョンを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量1リットルのガラスフラスコに移し、15〜20℃に温調した後、撹拌下に塩化白金酸−オレフィン錯体のトルエン溶液(白金含有量0.5%)1gとポリオキシエチレンラウリルエーテル(エチレンオキサイド付加モル数=9モル)1gの混合溶解物を添加し、同温度で12時間撹拌し、シリコーンエラストマー微粒子の水分散液を得た。
また、得られたシリコーン微粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状微粒子表面に800nmの半球形状のポリメチルシルセスキオキサンがまばらに付着した微粒子となっていることが確認された。電子顕微鏡写真を図1に示す。
実施例1において、アニオン性界面活性剤N−ミリストイルサルコシン酸ナトリウム2.7gの代わりに、アニオン性界面活性剤N−ミリストイルサルコシン酸ナトリウム0.6gとアニオン性界面活性剤ラウリルリン酸ナトリウム2.1g(後記のアルカリ添加した時点においての水100質量部に対し、N−ミリストイルサルコシン酸ナトリウムとラウリルリン酸ナトリウムの合計が0.1質量部となる量)を用いた他は、実施例1と同様にしてシリコーン微粒子を得た。
また、得られたシリコーン微粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状微粒子表面に400〜500nmの球状形状のポリメチルシルセスキオキサンと900nmの半球形状のポリメチルシルセスキオキサンが高密度に付着した微粒子となっていることが確認された。電子顕微鏡写真を図2に示す。
実施例1において、アニオン性界面活性剤N−ミリストイルサルコシン酸ナトリウム2.7gの代わりに、30%アニオン性界面活性剤N−ラウロイルメチルアラニンナトリウム水溶液9g(後記のアルカリ添加した時点においての水100質量部に対し、N−ラウロイルメチルアラニンナトリウムが0.1質量部となる量)を用いた他は、実施例1と同様にしてシリコーン微粒子を得た。
また、得られたシリコーン微粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状微粒子表面に700nmの半球形状のポリメチルシルセスキオキサンがまばらに付着した微粒子となっていることが確認された。
実施例1において、アニオン性界面活性剤N−ミリストイルサルコシン酸ナトリウム2.7gの代わりに、アニオン性界面活性剤N−ラウロイルメチルタウリンナトリウム2.7g(後記のアルカリ添加した時点においての水100質量部に対し、0.1質量部となる量)を用いた他は、実施例1と同様にしてシリコーン微粒子を得た。
また、得られたシリコーン微粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状微粒子表面に700nmの半球形状のポリメチルシルセスキオキサンがまばらに付着した微粒子となっていることが確認された。
pH=5.8のイオン交換水2,164gを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量3リットルのガラスフラスコに仕込み、8〜12℃に温調した後、撹拌下、メチルトリメトキシシラン81g(後記のシリコーンエラストマー球状微粒子100質量部に対し、加水分解・縮合反応後のポリメチルシルセスキオキサンが11質量部となる量)を投入した。投入後は液が濁っていたが、約10分で液は透明になり加水分解反応が進行していることが確認された。更に1時間撹拌を行った後、実施例1と同様にして得られたシリコーンエラストマー球状微粒子の水分散液693gとアニオン性界面活性剤ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸ナトリウム5.1g(後記のアルカリ添加した時点においての水100質量部に対し、0.2質量部となる量)を投入し、8〜12℃に温調した。次いで、28%アンモニア水3.0gを投入し、1分間撹拌した後、撹拌を停止した。3時間後撹拌を開始し、28%アンモニア水54gを投入し、55〜60℃まで加熱し、その温度を保ったまま1時間撹拌を行い、縮合反応を完結させた。なお、上記28%アンモニア水54gを投入した際の配合されている水のpHは、前記の配合した水2,164g及びシリコーンエラストマー球状微粒子の水分散液中の水[水の合計2,493g]に28%アンモニア水54gを混合した混合水のpHをpHメーターで測定することによって行った結果、pHは10.8であった。
また、得られたシリコーン微粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状微粒子表面に400nmと800nmの半球形状のポリメチルシルセスキオキサンがまばらに付着した微粒子となっていることが確認された。
実施例1において、アニオン性界面活性剤N−ミリストイルサルコシン酸ナトリウム2.7gを使用しない以外は、実施例1と同様にしてシリコーン微粒子を得た。
得られたシリコーン微粒子を界面活性剤を用いて水に分散させて、平均粒径を測定しようとしたが、微粒子の凝集性が高く、分散できなかった。
また、得られたシリコーン微粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状微粒子表面に300nmの球状形状のポリメチルシルセスキオキサンが少し付着した微粒子とシリコーンエラストマー球状微粒子表面に付着していない300nmの球状形状のポリメチルシルセスキオキサンが混在しているものになっていることが確認された。
実施例1と同様にして得られたシリコーンエラストマー球状微粒子の水分散液864gを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量3リットルのガラスフラスコに仕込み、水1,993g、及び28%アンモニア水63gを添加した。8〜12℃に温調した後、メチルトリメトキシシラン80g(シリコーンエラストマー球状微粒子100質量部に対し、加水分解・縮合反応後のポリメチルシルセスキオキサンが8.8質量部となる量)を20分かけて滴下し、この間の液温を8〜12℃に保ち、更に1時間撹拌を行った。次いで、55〜60℃まで加熱し、その温度を保ったまま1時間撹拌を行い、メチルトリメトキシシランの加水分解、縮合反応を完結させた。
また、得られたシリコーン微粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状微粒子表面に80nm〜100nmの球状形状のポリメチルシルセスキオキサンが高密度に付着した微粒子となっていることが確認された。
実施例1と同様にして得られたシリコーンエラストマー球状微粒子の水分散液864gを錨型撹拌翼による撹拌装置の付いた容量3リットルのガラスフラスコに仕込み、水1991g、28%アンモニア水63g、及びアニオン性界面活性剤N−ミリストイルサルコシン酸ナトリウム2.4g(水100質量部に対し、0.1質量部となる量)を添加した。8〜12℃に温調した後、メチルトリメトキシシラン80g(シリコーンエラストマー球状微粒子100質量部に対し、加水分解・縮合反応後のポリメチルシルセスキオキサンが8.8質量部となる量)を20分かけて滴下し、この間の液温を8〜12℃に保ち、更に1時間撹拌を行った。次いで、55〜60℃まで加熱し、その温度を保ったまま1時間撹拌を行い、メチルトリメトキシシランの加水分解、縮合反応を完結させた。
また、得られたシリコーン微粒子を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンエラストマー球状微粒子表面には粒状のポリメチルシルセスキオキサンの付着は認められなかった。
Claims (5)
- 体積平均粒径が0.5〜100μmのシリコーンエラストマー球状微粒子100質量部と、その表面に付着したポリオルガノシルセスキオキサン1〜100質量部とを有してなり、前記ポリオルガノシルセスキオキサンは粒状で大きさが200〜2,000nmでかつ前記シリコーンエラストマー球状微粒子より小さいことを特徴とするシリコーン微粒子。
- 水にオルガノトリアルコキシシランを添加して加水分解反応させ、これにシリコーンエラストマー球状微粒子を添加した状態で、オルガノトリアルコキシシランの加水分解物を縮合させて形成されたオルガノトリアルコキシシランをシリコーンエラストマー球状微粒子に付着させることにより得られたものである請求項1記載のシリコーン微粒子。
- シリコーンエラストマー球状微粒子が、式−(R1 2SiO2/2)n−(但し、R1は非置換もしくは置換の炭素数1〜30の1価炭化水素基であり、nは5〜5,000の正数である)で示される線状オルガノシロキサンブロックを有する硬化物の球状微粒子である請求項1又は2記載のシリコーン微粒子。
- シリコーンエラストマー球状微粒子が、平均式R2 aR3 bSiO(4-a-b)/2で示される一分子中に1価オレフィン性不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンと平均式R4 cHdSiO(4-c-d)/2で示される一分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも3個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとからなる組み合わせ、又は、平均式R2 aR3 bSiO(4-a-b)/2で示される一分子中に1価オレフィン性不飽和基を少なくとも3個有するオルガノポリシロキサンと平均式R4 cHdSiO(4-c-d)/2で示される一分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとからなる組み合わせのいずれか一方において、1価オレフィン性不飽和基を有するオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンが、1価オレフィン性不飽和基1個に対しヒドロシリル基が0.5〜2個となるような比率で配合された液状シリコーン組成物を白金族金属系触媒の存在下において付加反応させることによって得られるものである(但し、上記式中、R2は、脂肪族不飽和基を除く、非置換もしくは置換の炭素数1〜30の1価炭化水素基であり、R3は炭素数2〜6のアルケニル基等の1価オレフィン性不飽和基である。a、bは、0<a<3、0<b≦3、0.1≦a+b≦3で示される正数である。R4は脂肪族不飽和基を除く非置換又は置換の炭素数1〜30の1価の炭化水素基である。c、dは0<c<3、0<d≦3、0.1≦c+d≦3で示される正数である。)請求項1又は2記載のシリコーン微粒子。
- ポリオルガノシルセスキオキサンが、式R5SiO3/2で示される単位を70〜100モル%含有し、式R5SiO3/2単位の含有率が100モル%でない場合、残りの単位がR5 2SiO2/2単位、R5 3SiO1/2単位及びSiO4/2単位から選ばれるものである(但し、上記式中、R5は非置換もしくは置換の炭素数1〜20の1価炭化水素基である。)請求項1〜4のいずれか1項記載のシリコーン微粒子。
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