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KR100656739B1 - 양쪽이온성 실록산 중합체 및 그로부터 제조된 이온적으로 교차결합된 중합체 - Google Patents

양쪽이온성 실록산 중합체 및 그로부터 제조된 이온적으로 교차결합된 중합체 Download PDF

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KR100656739B1
KR100656739B1 KR1020027005015A KR20027005015A KR100656739B1 KR 100656739 B1 KR100656739 B1 KR 100656739B1 KR 1020027005015 A KR1020027005015 A KR 1020027005015A KR 20027005015 A KR20027005015 A KR 20027005015A KR 100656739 B1 KR100656739 B1 KR 100656739B1
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존 엘. 고름리
아베 베르거
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모나 인더스트리스 인코포레이티드
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Abstract

점증된 겔과 같은 연도의 이온적으로 교차결합된 실리콘 중합체는 이타콘산 또는 그의 에스테르 유도체; 치환된 또는 비치환된 사이클릭산 무수물; 치환된 또는 비치환된 공액 올레핀산 또는 그의 혼합물과 폴리실록산을 포함하는 디아민을 고온에서 저분자량 실리콘 오일 또는 다른 용매의 존재하에 겔과 같은 연도의 이온적으로 교차결합된 양쪽이온성 실록산 중합체가 형성될 때까지 반응하여 제조된다.

Description

양쪽이온성 실록산 중합체 및 그로부터 제조된 이온적으로 교차결합된 중합체{ZWITTERIONIC SILOXANE POLYMERS AND IONICALLY CROSS-LINKED POLYMERS FORMED THEREFROM}
본 발명은 양쪽이온성 실록산 중합체에 관한 것으로 보다 상세하게는 실리콘 오일 또는 다른 용매를 진하게 하는데 사용되는 겔과 같은 연도(consistency)의 양쪽이온성 실록산 중합체 및 이온적으로 교차결합된 변형된 아미노작용 폴리실록산 중합체에 관한 것이다. 교차결합은 3차원 네트워크내 중합체 사슬의 연결이다. 이온성 교차결합은 최종 겔 점도가 온도 및 이온강도에 의존함에 따라 추가적인 후-공정(post-processing)이 일어나기 때문에 바람직하다.
실란 및 실록산 중합체를 포함하는 다양한 양쪽이온성이 공지되어 있으며 그들 중 일부의 사용은 이온성 교차결합에 실록산 겔 및 고체 고무의 형성을 제공하는 것으로 알려져 왔다. 그러나, 이온성 교차결합에 의해서 겔을 형성하기 때문에 지금까지 개시된 실록산 중합체는, 충분한 교차결합이 겔 및 고체 고무를 얻도록 할 수 있는 중합체를 제조하는데 대한 어려움 및 비용 때문에 특별한 시약의 사용을 요구한다.
예를 들어, 캠프벨(Campbell) 등의 미국특허 제4,525,567호(1985. 6. 25 공고)에는 일 형태의 탄성 실리콘 쯔비터이오노머(zwitterionomers)가 개시되어 있다. 이온성 교차결합을 나타내고 겔 또는 고체 고무를 형성하는 개시된 쯔비터이오노머는 술톤계 쯔비터이오노머인 것을 특징으로 하는 반면에 반대로 본 발명의 조성물은 황이 없는, 아미드산 또는 피롤리돈 카르복시계 쯔비터이오노머이다. 반응이 실리콘 오일 또는 다른 바람직한 용매의 존재하에 실시될 수 있다는 점에서 캠프벨 등의 생성물과 본 발명간에 추가적인 차이점이 존재한다.
플루에드만(Plueddemann)의 미국특허 제3,956,353호(1976. 5. 11 공고)에는 아미노작용 실란과 사이클릭산 무수물(cyclic acid anhydride)의 반응 생성물을 개시한다. 그러나, 이러한 반응물은 비닐 벤질 작용 아민에 한정되고 그것은 본 발명의 반응물의 아민 작용기와 다르고 그러한 치환을 필요로하지 않는다. 게다가, 상기 특허에 개시된 생성물은 본 발명에 개시된 점증 조성물과 반대로, 수용성 또는 알코올 결합제 조성물인 저분자량 단량체이다.
할로란(Halloran) 등의 미국특허 제5,008,424호는 연마 제제에 사용되기 위한 아미노작용 실록산과 사이클릭산 무수물의 반응 생성물에 기초한 양쪽이온성 아미노작용 실록산을 개시한다. 그러나, 할로란 등은 단지 저 내지 중간 분자량의 유체만을 개시하며 또한 고분자량 양쪽이온성 유체 또는 그의 용매 점증성에 대해서 언급하지 않는다.
슐츠(Schulz) 등의 미국특허 제5,654,362호는 교차결합된 실리콘 탄성체를 이용하여 점증된 실리콘 오일 및 용매를 개시하며, 특히, 저분자량 실리콘 오일이 존재할 때 백금에 의해서 촉매된 알파, 오메가-디엔(diene)이 있는 유체를 포함하는 실리콘 수소화물의 반응을 개시한다. 본 발명은 양쪽이온성적으로 교차결합된 시스템이 분자간 및/또는 분자내 비공유결합에 의해서 형성된다는 점에서 다르다. 슐츠 등은 또한 추가적인 저분자량 오일이 첨가될 때 겔이 전단하에 페이스트 또는 분말로 기계적으로 힘을 받을 것을 필요한다. 슐츠 등과 달리, 본 발명에서는, 겔 굳기가 온도와 어느 정도 관련이 있으며 추가적인 실리콘 오일 또는 용매는 추가적인 희석이 요구될 때 가열로 첨가될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 하기에 분명해질 점증된 실리콘 오일 제제에 대해서 전형적인 종래 기술에 비해서 신규하고 독특한 이점을 제공한다.
본 발명은 점증된 겔과 같은 연도의 신규한 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물에 관한 것으로, 하기 일반식(화학식 1):
[화학식 1]
Figure 112002011716596-pct00001
(상기 식에서,
R은 동일하거나 상이할 수 있고, 치환된 또는 비치환된 알킬 또는 -OR9에서 선택되며, 여기서 R9는 수소 또는 알킬이고;
R1은 동일하거나 상이할 수 있으며, R, R2 또는 식 --F1-NR5--F--NH2의 라디칼을 포함하는 디아민에서 선택될 수 있으며, 여기서, F1은 1-12 탄소원자의 선형 또는 분지형 알킬렌이며; F는 2-10 탄소원자의 선형 또는 분지형 알킬렌이고 R5는 수소 또는 저가 알킬이고; 하나 이상의 R1기가 라디칼을 포함하는 디아민임을 조건으로 하며;
R2는 동일하거나 상이할 수 있으며, R, 및 치환된 또는 비치환된 알킬 또는 OR9 (여기서, R9 는 수소 또는 알킬임), 아릴 및 올레핀(olefinic) (비닐)에서 선택될 수 있으며;
R3 및 R4는 동일하거나 상이할 수 있으며, 치환된 또는 비치환된 알킬, 아릴, 말단 처리된(capped) 또는 처리되지 않은(uncapped) 폴리옥시알킬렌, 알카릴 (alkaryl), 아랄킬렌 또는 알케닐에서 선택될 수 있으며;
a는 0 내지 10,000의 정수이고;
b는 10 내지 1000의 정수이고; 펜던트 R1기가 라디칼을 포함하는 디아민이라면, a는 0일 수 있으며 또는 a 및 b는 a : b의 비가 적어도 1 : 1 내지 200 : 1로 존재하는 것을 조건으로 함)
의 폴리실록산을 포함하는 (A)디아민과, (B)이타콘산 및/또는 그의 트리알킬실일 에스테르 유도체; 치환된 또는 비치환된 사이클릭산 무수물; 아크릴산 또는 그의 에스테르 또는 비닐 인산과 같은 치환된 또는 비치환된 공액 올레핀산, 및 그의 혼합물에서 선택된 반응물을 포함하는 산을, 고온(바람직하게 약 25℃ 내지 약 150℃)에서 반응시켜서, 카르복실산 및 2차 및/또는 3차 아미노 라디칼 양자를 모두 포함하는 점증된 겔과 같은 연도의 이온적으로 교차결합된 양쪽이온성 실록산 중합체를 형성하여 제조된다. 임의적으로, 반응은 (C)저분자량 실리콘 오일 또는 다른 용매의 존재하에 실시되고, 실리콘 오일 또는 다른 용매를 겔과 같은 연도로 점증하는 신규한 방법을 추가적으로 포함한다.
본 발명의 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물은 하기 화학식 2에 의해서 표시되는 양쪽이온성 실록산 중합체 조성물 성분(이하, "이오노머(ionomer)"라고 명칭한다)을 포함한다:
[화학식 2]
Figure 112002011716596-pct00002
상기 식에서:
R, R2, R3, R4, a 및 b는 상기 정의된 바와 같으며;
R7은 동일하거나 상이할 수 있으며, 하나 이상의 R7군은 하기에서 선택되는 것을 조건으로 하여, R, R2 또는 하기 (a), (b) 또는 (c)의 군에서 선택된 군에서 선택될 수 있고:
(a) 이타콘산 또는 그의 에스테르가 디아민기의 일차 아민과 반응할 경우 화학식 3에 의해서 표시되는 일반 구조의 군을 포함하는 피롤리돈:
[화학식 3]
Figure 112002011716596-pct00003
상기 식에서:
R'5는 1당량 이상의 이타콘산 또는 그의 에스테르가 화학식 1의 조성물을 포함하는 반응 혼합물에 추가된다면, R'5는 하기 화학식 3a의 군을 포함할 수 있다는 것을 조건으로 하여, 수소, 저가 알킬 또는 화학식 3a의 군이며:
[화학식 3a]
Figure 112002011716596-pct00004
상기 식에서,
R6은 H, M 또는 트리알킬실옥시이고, 여기서, M은 양이온이고;
F1 및 F는 상기 정의한 바와 같고;
(b) 약 1 당량의 사이클릭 무수물 반응물이 사용될 경우, 화학식 4에 의해서 표시되는 일반 구조의 군:
[화학식 4]
Figure 112002011716596-pct00005
상기 식에서:
R5는 수소 또는 저가 알킬이고;
R8은 치환된 또는 비치환된, 가지가 있는 또는 가지가 없는 알킬렌 라디칼, 바람직하게 에틸렌, 프로필렌, 오르소 페닐렌, 또는 비닐이덴과 같은 비포화된 알킬렌 라디칼이고;
F1 및 F는 상기 정의한 바와 같고;
(c) 공액 올레핀산이 사용될 경우 화학식 5의 일반 구조의 군:
[화학식 5]
Figure 112002011716596-pct00006
상기 식에서,
R"5는 1당량 이상의 공액 올레핀산이 화학식 1을 포함하는 반응 혼합물에 추가된다면, R"5는 화학식 5a의 군을 포함할 수 있다는 것을 조건으로 하여, 수소, 저가 알킬 또는 화학식 5a의 군이고;
[화학식 5a]
Figure 112002011716596-pct00007
상기 식에서;
R11은 에틸렌 또는 치환된 에틸렌이고;
Z는 -CO2H 이고;
F, F1은 상기 정의한 바와 같음.
본 발명의 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물은 비휘발성 실리콘 오일 및/또는 용매를 포함하는 비-실리콘도 사용될 수 있으나, 적어도 5중량%의 저분자량 실리콘 오일, 바람직하게 휘발성 실리콘 오일을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 폴리실록산 사슬 위에 하나 이상의 말단 또는 측면 수소화물을 갖는 유체 또는 조성물을 포함하는 유기실리콘 수소화물(A)과 하기 화학식 6(여기서, 알킬렌 결합은 2차 또는 3차 아미노기에 의해서 중간된다):
[화학식 6]
Figure 112002011716596-pct00008
(상기 식에서,
R5는 수소 또는 저가 알킬이고;
R12는 트리알킬실일 에스테르이고;
F1 및 F는 상기 정의된 바와 같음)
에 의해서 표시되는 피롤리돈 에스테르를 포함하는 말단 알케닐(B)을, 귀금속 촉매, 바람직하게 가용성 백금의 존재하에(C), 높은 온도(바람직하게 약 65℃ 내지 130℃)에서 충분한 시간 동안 반응시켜, 실리콘 유체 또는 조성물 위의 수소화물 군과 올레핀 피롤리돈 에스테르가 반응하고, 바람직하게 실질적으로 완전히 반응하고; 선택적으로 저분자량 실리콘 오일의 존재하에(D), 뒤이어 트리알킬실일 에스테르(들)을 가수분해하여 쯔비터이오노머를 형성하여, 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 겔을 형성하는데 적합한 양쪽이온성 실리콘 중합체를 제조하는 대안적인 방법을 제공한다.
또 다른 실시예에서, 이온적으로 교차결합된 실리콘 겔은 제제화된 생성물을 생산하기 위해서 가열로 임의적으로 추가적인 저분자량 실리콘 오일 또는 다른 용매 및/또는 화장제 또는 다른 성분들과 혼합될 수 있다.
본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적들은 하기 상세한 설명의 고찰로부터 분명해질 것이다.
겔과 같은 연도의 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물은 저분자량 선형 또는 고리형 폴리실록산의 존재하에 양쪽이온성 폴리실록산(이오노머)을 포함하는 아미노와 카르복실 사이에 이온성 교차결합을 형성함으로서 제조된다. 조성물을 포함하는 실리콘 이오노머는 가열로 추가적인 저분자량 폴리실록산으로 임의적으로 희석될 수 있다. 5 내지 95중량%, 바람직하게 5 내지 25중량%의 이온적으로 교차결합된 양쪽이온성 폴리실록산, 및 95 내지 5중량%, 바람직하게 95 내지 75중량%의 다른 성분들, 특히 저분자량 휘발성 및 비-휘발성 실리콘 및 하기 설명되는 바와 같은 다른 용매들을 포함하는 적합한 실리콘 조성물은 넓은 점성도 범위를 갖는 균일한 실리콘 겔을 형성한다. 실리콘 겔은 투명도, 틱소트로피(thixotropy), 전단 시닝(shear thinning), 열가소성을 포함하는 우수한 성질을 가지며 피부상에 부드럽게 퍼질 수 있다. 그것은 또한 기초오일과 같은 화장품 및 의약품에 적용될 수 있다. 본 발명의 조성물을 포함하는 실리콘 이오노머는 향상된 지속성 및 내수성을 제공하면서, 피부 위에 쉽게 문질러 발라지는 독특한 성질을 갖는다. 이러한 물질은 또한 항발한제(antiperspirants) 및 탈취제와 같은 고체 화장제에 사용되기에 이상적일 뿐만 아니라 산업적 실리콘으로부터 증가된 내구성 및 성능을 요구하는 응용품에 사용하기에 적합하다.
본 발명의 신규한 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물은 하기 일반식(화학식 1):
[화학식 1]
Figure 112002011716596-pct00009
(상기 식에서:
R은 동일하거나 상이할 수 있으며, 치환된 또는 비치환된 알킬 또는 -OR9(여기서 R9는 수소 또는 알킬임)에서 선택되고;
R1은 동일하거나 상이할 수 있으며, R, R2 및 식 -F1-NR5-F--NH2의 라디칼을 포함하는 디아민에서 선택될 수 있으며; 하나 이상의 R1 군은 라디탈을 포함하는 디아민임을 조건으로 하며; 여기서, F1은 1-12 탄소원자의 선형 또는 분지형 알킬렌, 바람직하게 프로필렌 및 이소부틸렌이며; F는 1-10 탄소원자의 선형 또는 분지형 알킬렌이고, R5는 수소 또는 저가 알킬이고;
R2는 동일하거나 상이할 수 있으며, 치환된 또는 비치환된 알킬 또는 OR9 (여기서, R9 는 수소 또는 알킬임), 아릴 및 올레핀(비닐)에서 선택될 수 있으며;
R3 및 R4는 동일하거나 상이할 수 있으며, 치환된 또는 비치환된 알킬, 아릴, 말단 처리된(capped) 또는 말단 처리되지 않은 폴리옥시알킬렌, 알카릴렌, 아랄킬렌 또는 알케닐에서 선택되며;
a는 0 내지 10,000의 정수이고;
b는 10 내지 1000의 정수이고; 펜던트 R1 군이 라디칼을 포함하는 디아민일 때, a는 0일 수 있으며 또는 a 및 b는 a : b의 비가 적어도 1 : 1 내지 200 : 1, 바람직하게 10 : 1 내지 100 : 1, 가장 바람직하게 15 : 1 내지 약 25 : 1의 비로 존재하는 것을 조건으로 함)
의 폴리실록산을 포함하는 말단 처리된 또는 처리되지 않은 디아민(A)과, 이타콘산 및/또는 그의 트리알킬실일 에스테르 유도체, 치환된 또는 비치환된 사이클릭산 무수물, 또는 치환된 또는 비치환된 공액 올레핀산, 및 그의 혼합물과 같은 반응물을 포함하는 산(B)을, 고온, 바람직하게 약 25℃ 내지 약 150℃에서 반응시켜, 카르복실산 및 2차 및/또는 3차 아미노 라디칼 양자를 모두 포함하는 겔과 같은 연도의 이온적으로 교차결합된 양쪽이온성 실록산 중합체를 형성하여 제조될 수 있다. 반응은 저분자량 실리콘 오일 또는 다른 용매의 존재하에 실시되고, 실리콘 오일 또는 다른 용매를 겔과 같은 연도로 점증시키는 신규한 방법을 추가적으로 포함한다.
본 발명의 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물은 하기 화학식 2에 의해서 표시되는 말단 처리된 또는 말단 처리되지 않은 양쪽이온성 실록산 중합체 성분을 포함한다:
[화학식 2]
Figure 112002011716596-pct00010
상기 식에서:
R, R2, R3, R4, R9, a 및 b는 상기 정의된 바와 같으며;
R7은 동일하거나 상이할 수 있으며, 하나 이상의 R7기가 하기에서 선택되는 것을 조건으로 하여, R1 또는 하기 (a), (b) 또는 (c)에서 선택된 군에서 선택될 수 있고:
(a) 약 1 당량의 이타콘산 또는 그의 에스테르가 디아민기의 1차 아민과 반응할 경우 화학식 3에 의해서 표시되는 일반 구조의 군을 포함하는 피롤리돈:
[화학식 3]
Figure 112002011716596-pct00011
상기 식에서:
R'5는 1당량 이상의 이타콘산 또는 그의 에스테르가 화학식 1을 포함하는 반응 혼합물에 추가된다면, R'5는 하기 화학식 3a에 의해서 표시되는 군을 포함할 수 있다는 것을 조건으로, 수소, 저가 알킬 또는 화학식 3a에 의해서 표시되는 군이고;
[화학식 3a]
Figure 112002011716596-pct00012
상기 식에서,
R6은 H, M 또는 트리알킬실옥시이고, 여기서, M은 알칼리 토금속, 알칼리금속, 암모늄 또는 치환된 암모늄염과 같은 양이온이고;
F1 및 F는 상기 정의한 바와 같고;
(b) 약 1 당량의 사이클릭 무수물 반응물이 사용될 경우, 화학식 4에 의해서 표시되는 일반 구조의 군:
[화학식 4]
Figure 112002011716596-pct00013
상기 식에서:
R8은 치환된 또는 비치환된, 가지가 있는 또는 가지가 없는 알킬렌 라디칼, 바람직하게 에틸렌, 프로필렌, 오르소 페닐렌, 또는 비닐이덴과 같은 비포화된 알킬렌 라디칼이고;
R5는 수소 또는 저가 알킬이고;
F1 및 F는 상기 정의한 바와 같고;
(c) 약 1당량의 공액 올레핀산이 사용될 경우 화학식 5의 일반 구조의 군:
[화학식 5]
Figure 112002011716596-pct00014
상기 식에서,
R"5는 1당량 이상의 공액 올레핀산이 화학식 1을 포함하는 반응 혼합물에 추가된다면, R"5는 화학식 5a에 의해 표시되는 군을 포함할 수 있다는 것을 조건으로 하여, 수소, 저가 알킬 또는 화학식 5a에 의해서 표시되는 군이고;
[화학식 5a]
Figure 112002011716596-pct00015
상기 식에서:
R11은 에틸렌 또는 치환된 에틸렌이고;
Z는 -CO2H 이고;
F 및 F1은 상기 정의한 바와 같다.
말단 처리된 또는 말단 처리되지 않은 양쪽이온성 부류의 폴리실록산을 포함하는 겔과 같은 연도의 신규한 이온적으로 교차결합된 조성물은 놀랍게도 그리고 뜻밖에도 하나 이상의 작용 디아민기를 갖는 대응하는 말단 처리된 또는 말단 처리되지 않은 실리콘 조성물 또는 유체의 반응에 의해서 쉽게 직접 제조될 수 있으며, 상기 군은 각각 작용 디아민 군당, 이타콘산 또는 그의 에스테르, 치환된 또는 비치환된 사이클릭산 무수물 및 치환된 또는 비치환된 공액 올레핀산, 또는 그의 혼합물을 포함하는 반응물을 포함하는 산의, 약 화학양론적 정량, 바람직하게 약 0.8 내지 1.2당량과, 일차 아민기를 고온에서 이타콘산 또는 그의 에스테르와 같은 산 반응물이 실질적으로 모두 작용 1차 아민기와 반응하기에 충분한 시간 동안 포함하여야 한다. 바람직하게 반응은 휘발성 또는 비-휘발성 실리콘 오일 또는 다른 용매의 존재하에 실시된다. 일반적으로 작용 일차 아민기당 약 0.5 내지 약 2.5, 바람직하게 약 0.8 내지 약 1.2 당량의, 이타콘산 또는 그의 에스테르와 같은 산 반응물이 실리콘 유체를 포함하는 디아민 작용기와 반응하고, 여기서, 예를 들어, 실질적으로 모든 이타콘산 및 바람직하게 모든 작용적 일차 아민기(들)이 반응하고 필롤리돈-함유 작용 카르복실기(들) 및/또는 그의 에스테르 또는 염과 같은 하나 이상의 작용적 카르복실기가 있는 폴리실록산 조성물이 형성된다.
반응은 원하는 바에 따라, 저분자량 선형 또는 고리형 폴리실리콘 오일, 알코올, 탄화수소 용매, 염화 탄화수소 등과 같은 불활성 용매의 순수(neat) 또는 약 95중량%까지에서, 25℃ 내지 약 175℃, 바람직하게 약 40℃ 내지 약 130℃의 고온에서, 산 반응물의 선택에 따른 보다 바람직한 온도에서 실시될 수 있다. 반응은 즉시 진행되고 유용한 작용적 일차 아민기와 본 발명에서 설명된 이타콘산 또는 그의 에스테르 또는 다른 산 반응물의 대체로 완전한 반응은 적용가능할 경우 피롤리돈기를 형성하기 위한 고리화를 포함하여 약 1 내지 5시간 후에 일어날 것이다. 아민 및 산값에 대한 통상적인 분석기술 뿐만 아니라 점도, 색 및 물 및/또는 알코올 발생에 대한 모니터링이 반응의 완성을 결정하는데 이용될 수 있다.
하나 이상의 작용적 디아민 군(들)을 갖는, 실리콘에 대한 알킬렌 결합을 통해서 원하는 바에 따라 말단에, 측면에 또는 말단 및 측면 모두에 연결될 수 있는, 본 발명의 실시에 따라 사용되기에 적합한 말단 처리된 또는 말단 처리되지 않은 작용적 디아민 실리콘 유체는 공지되어 있으며, 예를 들어, 제너럴 일렉트릭 위트코 및 Shin-Etsu의 Dow Corning(Dow Corning)으로부터 상업적으로 입수가능하다. 예시적인 적합한 작용적 디아민 실리콘 유체는 예를 들어, Shin-Etsu의 KF393과 같은 아미노에틸아미노프로필 작용 실리콘 유체 및 Dow Corning의 X2-8107 및 Q2-8220과 같은 아미노에틸아미노이소부틸 작용 실리콘 유체를 포함하는, 하나 이상의 아미노알킬아미노알킬렌 말단 처리된 작용기를 갖는 실리콘 유체이다. 적합한 말단 처리되지 않은 실리콘 유체는 Shin-Etsu의 KF857과 같은 알콕시 또는 하이드록시 말단의 실리콘 유체, 및 다른 메톡시 말단의 아미노에틸아미노프로필 작용 실리콘 유체를 포함한다. 약 500 내지 약 5,000의 당량을 갖는 실리콘 유체가 일반적으로 바람직하나, 본 발명의 겔과 같은 연도의 작용 폴리실록산을 포함하는 양쪽이온성 카르복실의 제조에 채택될 수 있는 실리콘 유체 또는 조성물의 당량은 중요하지 않고, 적합한 조성물은 10,000 또는 심지어 그 이상의 당량을 가질 수 있다.
지적한 바와 같이, 본 발명의 조성물의 피롤리돈-함유 카르복실 작용 양쪽이온성 폴리실록산 성분은 디아민 작용 실리콘 유체의 반응에 의해서 쉽게 제조되며, 여기서, 디아민 군 각각은 이타콘산 또는 그의 에스테르와 일차 아민을 포함하여야 한다. 이타콘산(메틸렌 숙신산)은 하기 식의 화합물이다:
Figure 112002011716596-pct00016
상기 식에서,
R10은 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소, 저가 알킬(1-6 탄소원자) 또는 트리알킬실일이다.
화합물 이타콘산은 론 풀엔크(Rhone Poulenc) 및 핏쳐 케미칼 디비젼(Pfizer Chemicals Division)으로부터 상업적으로 입수가능한 반면에 그의 에스테르 유도체는 N.C., 그린스보로의 모르플렉스 주식회사(Morflex Inc.)로부터 입수가능하다. 화합물은 화학적 합성방법 또한 공지되어 있으나 공지된 발효기술에 의해서 생산된다.
지적한 바와 같이, 겔과 같은 연도의 조성물을 포함하는 양쪽이온성 폴리실록산은 본 발명에서 설명한 바와 같은 일차 아민기를 포함하는 하나 이상의 작용 디아민기를 갖는 대응하는 말단 처리된 및 말단 처리되지 않은 실리콘과 사이클릭산 무수물 반응물을 저분자량 휘발성 및 비-휘발성 실리콘 또는 다른 용매의 존재하에서 약 25℃ 내지 약 120℃의 고온에서 반응시켜 제조된다. 그러나, 연장된 기간 동안 75℃를 초과한 온도에서의 반응은 아미드산 반응 생성물이 무수물로부터 형성되고 아민이 이미드로 고리화되기 시작한다면 생성물을 부정적으로 변경시킬 수 있다. 화학식 1의 조성물과의 반응에 적합한 사이클릭산 무수물은 숙신산 무수물, 말레산 무수물, 프탈산 무수물, 이타콘산 무수물, 옥테닐 숙신산 무수물, 도데세닐 숙신산 무수물, 옥타데세닐 숙신산 무수물, 시트리카논산 무수물, 도데실 숙신산 무수물, 폴리이소부틸렌 숙신산 무수물 또는 본 발명에서 사용되기에 바람직한 물질인 숙신산의 무수물을 갖는 다른 사이클릭 무수물로 구성된 군에서 선택된다.
본 발명의 실시에 따라 고온에서 저분자량 휘발성 실리콘 또는 다른 용매의 존재하에 하나 이상의 작용 디아민기를 갖는 말단 처리된 및 말단 처리되지 않은 실리콘 조성물과의 반응에 의한 조성물을 포함하는 양쪽이온성 폴리실록산을 제조하기 위한 반응물로서 사용되기 적합한 공액 올레핀산은 또한 아크릴산, 메타크릴산 및 크로톤산과 같은 비포화된 카르복실산을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에서, 폴리실록산 사슬 위의 하나 이상의 말단 또는 측면 수소화물을 갖는 유체 또는 조성물을 포함하는 유기실리콘 수소화물과 하기 화학식 6:
[화학식 6]
Figure 112002011716596-pct00017
(상기 식에서,
R12는 트리알킬실일 에스테르이고;
F, F1 및 R5는 상기 정의된 바와 같음)
에 의해서 표시되는 피롤리돈 에스테르, 특히 트리알킬실일 에스테르를 포함하는 말단의 알케닐(여기서, 알킬렌 결합은 이차 또는 삼차 아미노기에 의해서 중단된다)을, 귀금속 촉매(그룹 Ⅷ 금속), 바람직하게 가용성 백금 촉매의 존재하에, 고온(바람직하게 약 65℃ 내지 130℃)에서 충분한 시간 동안 반응시켜, 실리콘 유체 또는 조성물 위의 수소화물 군과 올레핀 피롤리돈 에스테르가 반응하고, 바람직하게 실질적으로 완전히 반응하고, 임의적으로 저분자량 실리콘 오일의 존재하에서 트리알킬실일 에스테르(들)을 가수분해하여 쯔비터이오노머를 형성하는 단계를 수반함으로써 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 겔을 형성하기에 적합한 양쪽이온성 실리콘 중합체를 제조하는 대안적인 방법이 제공된다.
겔과 같은 연도를 갖는 본 발명의 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물을 제조하는데 이용되기 적합한 저분자량 실리콘 오일은 비휘발성 실리콘 오일 및 다양한 비-실리콘 불활성 함유 용매도 사용될 수 있으나, 불활성 휘발성 실리콘 오일이 바람직하다.
저분자량 실리콘 오일이란 말은 (ⅰ) 저분자량 선형 및 고리형 휘발성 메틸 실록산, (ⅱ) 저분자량 선형 및 고리형 휘발성 및 비-휘발성 알킬 및 아릴 실록산, 및 (ⅲ) 저분자량 선형 및 고리형 작용 실록산을 포함하는 것을 의도한다. 그러나, 저분자량 선형 및 고리형 휘발성 메틸 실록산(VMS)이 가장 바람직하다.
VMS 화합물은 평균 단위 식 (CH3)aSiO(4-a)/2에 대응하며, 여기서, "a"는 2 내지 3의 평균값을 갖는다. 화합물은 =S--O-Si= 결합에 의해서 결합된 실록산 단위를 포함한다. 대표적인 단위는 단일작용적 "M" 단위, (CH3)3SiO1/2, 및 이중작용적 "D"단위, (CH3)2SiO이다. 특별하지 않게 디메틸 실록산을 구성한 이중작용적 단위는 일반적으로 D'단위라고 불린다.
삼중작용적 "T" 단위, CH3SiO3/2가 존재하면 가지화된 선형 또는 고리형 휘발성 메틸 실록산의 형성의 결과를 낳는다. 사중작용적 "Q"단위, SiO4/2의 존재는 가지화된 선형 또는 고리형 휘발성 메틸 실록산의 형성을 가져온다.
선형 VMS는 식 (CH3)3SiO{(CH3)2SiO}ySi(CH3)3을 갖는다. "y" 값은 0-5이다. 고리형 VMS는 식 {(CH3)2SiO}z을 갖는다. "z"의 값은 3-6이다. 약 250℃이하의 끓는점 및 약 0.65-5.0센티스톡(㎟/s)의 점성도를 갖는 이러한 휘발성 메틸 실록산이 바람직하다.
대표적인 선형 휘발성 메틸 실록산은 100℃의 끓는점, 0.65㎟/s의 점성도, 및 식 Me3SiOSiMe3를 갖는 헥사메틸디실록산(MM); 152℃의 끓는점, 1.04㎟/s의 점성도, 및 식 Me3SiOMe2SiOSiMe3를 갖는 옥타메틸트리실록산(MDM); 194℃의 끓는점, 1.53㎟/s의 점성도, 및 식 Me3SiO(Me2SiO)2SiMe3를 갖는 데카메틸테트라실록산 (MD2M); 229℃의 끓는점, 2.06㎟/s의 점성도, 및 식 Me3SiO(Me2SiO)3SiMe3를 갖는 도데카메틸펜타실록산(MD3M); 245℃의 끓는점, 2.63㎟/s의 점성도, 및 식 Me3SiO(Me2SiO)4SiMe3를 갖는 테트라데카메틸헥사실록산(MD4M); 및 270℃의 끓는점, 3.24㎟/s의 점성도, 및 식 Me3SiO(Me2SiO)5SiMe3를 갖는 헥사데카메틸헵타실록산 (MD5M)이다.
대표적인 고리형 휘발성 메틸 실록산은 끓는점 134℃ 및 식 {(Me2)SiO}3를 갖는 고체 헥사메틸사이클로트리실록산(D3); 끓는점 176℃, 점성도 2.3㎟/s, 및 식 {(Me2)SiO}4를 갖는 옥타메틸사이클로테트라실록산(D4); 끓는점 210℃, 점성도 3.87㎟/s, 및 식 {(Me2)SiO}5를 갖는 데카메틸사이클로펜타실록산(D5); 및 끓는점 245℃, 점성도 6.62㎟/s 및 식 {(Me2)SiO}6을 갖는 도데카메틸사이클로헥사실록산(D6)이다. 대표적인 분지형 휘발성 메틸 실록산은 끓는점 192℃, 점성도 1.57㎟/s, 및 식 C10H30O3Si4를 갖는 헵타메틸-3-{(트리메틸실일)}트리실록산(M3T); 끓는점 222℃, 점성도 2.86㎟/s, 및 식 C12H36O4Si5를 갖는 헥사메틸-3,3,비스(트리메틸실일)옥시}트리실록산(M4Q); 및 C8H24O4Si4를 갖는 펜타메틸 {(트리메틸실일)옥시}사이클로트리실록산(MD3)이다.
상기 지적한 바와 같이, 본 방법은 또한 저분자량 선형 및 고리형 휘발성 및 비-휘발성 알킬 및 아릴 실록산의 사용을 포함한다. 대표적인 선형 폴리실록산은 식 R'3SiO(R'2SiO)ySiR'3의 화합물이고 대표적인 고리형 폴리실록산은 식 (R'2SiO)z의 화합물이다. 여기서, R'는 1-20 탄소원자의 알킬기, 또는 페닐과 같은 아릴기이다. "y"의 값은 0-80, 바람직하게 0-20이다. "z"의 값은 0-9, 바람직하게 4-6이다. 이러한 폴리실록산은 일반적으로 약 1-100센티스톡(㎟/s) 범위의 점성도를 갖는다.
다른 대표적인 저분자량 비-휘발성 폴리실록산은 하기의 일반적인 구조를 갖 는다:
Figure 112002011716596-pct00018
상기 식에서,
n은 약 100-1,000센티스톡(㎟/sec) 범위의 점성도를 갖는 중합체를 제공하기 위한 값이며;
R'은 상기 정의된 바와 같으며;
R'2는 페닐과 같은 아릴 군이다. 대표적으로, n의 값은 약 80-375이다. 예시적인 폴리실록산은 폴리디메틸실록산, 폴리디에틸실록산, 폴리메틸에틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 및 폴리디페닐실록산이다.
저분자량 작용 폴리실록산은 아크릴아미드 작용 실록산 유체, 아크릴레이트 작용 실록산 유체, 아미드 작용 실록산 유체, 아미노 작용 실록산 유체, 카르비놀 작용 실록산 유체, 카르복실 작용 실록산 유체, 클로로알킬 작용 실록산 유체, 글리콜 작용 실록산 유체, 케탈 작용 유체, 메캅토 작용 실록산 유체, 메틸 에스테르 작용 실록산 유체, 퍼플루오로 작용 실록산 유체 및 실라놀 작용 실록산에 의해서 대표될 수 있다.
본 발명은 단지 저분자량 불활성 폴리실록산을 포함하는 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 겔에 한정되지 않는다. 양립할 수 있는 다른 형태의 용매는 양쪽이온성 실리콘에 의해서 겔화될 수 있다. 따라서, 단일한 용매 또는 용매들의 혼합물이 사용될 수 있다.
용매로서 우리는 용해시키고, 부유시키고, 또는 다른 물질의 물리적 성질을 변화시키기 위해서 공업적 규모로 사용된; (ⅰ) 유기화합물, (ⅱ) 실리콘 원자를 포함하는 화합물, (ⅲ) 유기화합물의 혼합물, (ⅳ) 실리콘 원자를 포함하는 화합물의 혼합물, 또는 (ⅴ) 유기화합물과 실리콘 원자를 포함하는 화합물의 혼합물을 의미한다.
일반적으로, 유기화합물은 바람직하게 불활성 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소, 알코올, 알데하이드, 케톤, 에스테르, 에테르, 글리콜, 글리콜 에테르, 알킬 할라이드, 또는 방향족 할라이드이다. 대표적인 일부 통상적인 유기용매는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 사이클로헥산올, 벤질 알코올, 2-옥탄올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 및 글리세롤과 같은 알코올; 펜탄, 사이클로헥산, 헵탄, VM&P 용매, Isopar라핀 용매 및 미네랄 주정제와 같은 지방족 탄화수소; 클로로포름, 탄소 테트라클로라이드, 페클로로에틸렌, 에틸클로라이드 및 클로로벤젠과 같은 알킬 할라이드; 벤젠, 톨루엔, 에티벤젠 및 크실렌과 같은 방향족 탄화수소; 에틸 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, 에틸 아세토아세테이트, 아밀 아세테이트, 이소부틸 이소부티레이트, 및 벤질 아세테이트와 같은 에스테르; 에틸 에테르, n-부틸 에테르, 테트라하이드로퓨란, 및 1,4-디옥산과 같은 에테르; 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 및 프로필렌 글리콜 모노페닐 에테르와 같은 글리콜 에테르; 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 사이클로헥산온, 디아세톤 알코올, 메틸 아밀 케톤, 및 디이소부틸 케톤과 같은 케톤; 미네랄유, 카솔린, 나프타, 등유, 가스 오일, 중유, 및 원유와 같은 석유 탄화수소; 스핀들유 및 터빈유와 같은 윤활유; 및 옥수수유, 콩유, 올리브유, 평지씨유, 면실유, 정어리유, 청어유 및 고래유와 같은 지방유이다. 아세토니트릴, 순물질로메탄, 디메틸이소소르비드, 디메틸포름아미드, 프로필렌 산화물, 트리옥틸 인산염, 부티롤악톤, 퍼퓨럴(furfural), 소나무유, 테레빈유 및 m-크레오졸과 같은 "다른" 다양한 유기성 용매도 사용될 수 있다.
우리는 또한 용매라는 용어에 의해서, 동록유, 페퍼민트유유, 스피어민트유, 멘톨, 바닐라, 시나몬유, 정향유, 베이유, 아니스유, 유칼립투스유, 타임유, 시다잎유, 너트멕유, 새그유, 카시아유, 코코아, 감초, 고과당 옥수수시럽과 같은 휘발성 향미제, 레몬, 오렌지, 라임 및 그레이프푸르트와 같은 감귤류 오일, 사과, 배, 복숭아, 포도, 딸기, 라즈베리, 체리, 플럼, 파인애플, 및 살구와 같은 과일 에센스, 및 신나밀 아세테이트, 신나말데하이드, 유게닐 포르메이트, p-메틸아니졸, 아세트알데하이드, 벤즈알데하이드, 아니식 알데하이뎀 시트랄, 베랄, 데카날, 바닐린, 톨일 알데하이드, 2,6-디메틸옥타날, 및 2-에틸 부티르알데하이드와 같은 알데하이드 및 에스테르를 포함하는 다른 유용한 향미제를 포함한다.
게다가, 우리는 용매라는 용어가 천연 생산물 및 방향유와 같은 휘발성 향료를 포함하는 것을 의도한다. 일부 대표적인 천연 생산물 및 방향유는 용연향, 안식향, 사향, 정향, 잎유, 자스민, 마테, 미모사, 머스크, 몰약, 오리스, 백단유, 및 베티버트유, 아밀 살리실레이트, 아밀 신나믹 알데하이드, 벤질 아세테이트, 시트 로넬올, 쿠마린, 제라니올, 이소보닐 아세테이트, 암브레트, 및 터피닐 아세테이트와 같은 방향 화학물질; 및 꽃다발과, 동양과, 사이프리과, 나무과, 감귤류과, 카누과, 가죽과, 스파이스과, 및 허브과와 같은 다양한 고전적과의 방향유이다.
대표적으로, 우리는 대략 1 : 1 몰비의 폴리실록산을 포함하는 디아민 위의 일차 아민 및 (A)이타콘산 또는 그의 에스테르 유도체 또는 (B)사이클릭산 무수물 또는 (C)공액 올레핀산 또는 그의 혼합물을 이용하여, 바람직하게 저분자량 휘발성 메틸 실록산의 존재하에 방법을 실시한다. 유용한 물질은 또한 현저하게 양쪽이온성 포함 또는 혼합된 양족성이온 포함 중합체가 결과 생성물이라는 예고와 함께 폴리실록산을 포함하는 디아민 또는 본 발명에서 설명된 반응물을 포함하는 산 중 어느 하나의 과량으로 방법을 실시하여 제조한다. 혼합된 양쪽이온성은 여기서 양쪽이온성 부분을 포함하나, 과량의 음이온성 또는 양이온성 최종 전하를 갖는 중합체로서 정의된다. 예를 들어, 1 : 2 몰비의 폴리실록산을 포함하는 디아민 위의 일차 아민 및 (A)이타콘산 또는 그의 에스테르 유도체 및/또는 (C) 공액 올레핀산은 2차 아민이 3차 아민으로 전환되기 때문에 반응하여 유용한 물질을 형성하고, 그것은 등전점 이하의 양이온성으로 될 것이다. (A) 및 (C)의 대응 생성물은 순 음이온전하를 갖는 혼합된 양쪽이온성일 것이다. 결과 생성물의 점성도는 대응하는 1 : 1 비 제조품의 것에 비해서 약하게 내지 크게 감소될 것이다. 조성물의 나머지는 일반적으로 조성물의 약 5-95 중량%, 바람직하게 약 75-95중량%의 범위내의 양으로 저분자량 실리콘 오일 또는 다른 용매를 포함한다.
본 발명의 조성물을 포함하는 점탄성 양쪽이온성 실리콘은 개인적 케어 제제화(personal care formulation)에 특별한 가치를 갖는다. 이러한 조성물의 VMS 성분의 독특한 휘발성 특성들 때문에, 그들은 단독으로, 또는 다른 화장제 유체와 혼합하여 사용되어, 다양한 오버-더-카운터(OTC) 개인 케어 제품을 형성한다.
따라서, 그들은 건조한 느낌을 남기고, 증발시 피부를 서늘하게 하지 않기 때문에, 항발한제 및 탈취제에서 담체로서 유용하다. 그들은 매끄럽고, 피부 크림, 스킨 케어 로션, 모이스쳐라이져, 동통 또는 주름 제거제와 같은 얼굴 처리제, 신체 및 얼굴의 클리너, 목욕 오일, 향수, 코롱, 향주머니, 선스크린, 면도전후 로션, 액체 비누, 면도비누, 및 면도비누거품의 성질을 향상시키는데 이용될 수 있다. 그들은 또한 윤기 및 건조시간을 개선하고, 컨디셔닝 효과를 제공하기 위해서, 헤어 삼푸, 헤어 컨디셔너, 헤어 스프레이, 무스, 퍼머넌트, 탈모제, 및 각피 코팅에 사용될 수 있다.
화장품에서, 그들은 화장품의 색소, 색조 화장품, 파운데이션, 블러쉬, 립스틱, 립 향유, 아이라이너, 마스카라, 오일 리무버, 색조화장 리무버, 및 파우더에 대해서 분산시키고, 고르게 하고 및 퍼지게 하는 약제로서 작용할 것이다. 그들은 비타민과 같은 지용성 및 수용성 물질에 대한 제어된 전달 시스템으로서 유용하다. 스틱, 겔, 로션, 에어로졸, 및 롤-온에 결합될 때, 조성물은 비단같이 매끄러운 페이아웃(payout)을 부여한다. 조성물을 포함하는 우리의 점탄성 양쪽이온성 실리콘은 개인 케어 분야를 넘어서, 예를 들어, 전자공학, 전기 케이블 및 RTV 유체용 충전제 또는 절연물질, 인-그라운드 안정화용 토양 또는 물 장벽, 또는 전자공학 산업에서 에폭시 물질에 대한 대체물로서의 용도를 갖는다.
그들은 또한 교차결합된 실리콘 고무 입자들에 대한 담체로서 유용하다. 그러한 적용에서, (ⅰ) 그들은 그러한 실리콘 또는 예를 들어, 밀봉재, 페인트, 코팅제, 그리스, 접착제, 거품억제제, 및 포팅 화합물과 같은 유기상에 입자들이 쉽게 결합되도록 하며; (ⅱ) 그들의 순물질 또는 마무리 상태 중 어느 하나에 그러한 상의 변경되는 유동학적, 물리적, 또는 에너지 흡수 성질을 제공한다.
또한, 조성물을 포함하는 우리의 점탄성 양쪽이온성 실리콘은 제약, 살생제, 제초제, 살충제, 및 다른 생물학적으로 활성 물질에 대한 담체로서 작용할 수 있으며; 물 및 수용성 물질을 소수성 시스템과 결합시키는데 이용될 수 있다. 일부 수용성 물질의 예는 살리실산, 글리세롤, 효소, 및 글리콜산이다. 예를 들어, 효소는 실리콘 겔에 혼합되어 조악한 세제 시스템에 혼합되어 그들의 활성 유효기간을 연장시킬 수 있다. 본 발명의 본질적인 특징에서 벗어나지 않으면서 본 발명에 설명된 화합물, 조성물, 및 방법에 다른 다양한 변화가 이루어질 수 있다. 본 발명의 형태는 예시이며 청구항에서 정의된 바와 같은 범위를 제한하지 않는다.
하기 실시예는 본 발명을 보다 상세하게 예시한다.
실시예 1
MD376D'15M의 평균 조성물을 갖는 트리메틸실일 말단 처리된 디아민 작용 유체의 제조.
하기 중간체가 결합된다:
1) 280g의 DC200 유체 1000cS
2) 30.96g의 아미노에틸아미노프로필메틸디에톡시실란(D')
3) 8.1g의 물
4) 1.6g의 KOH
혼합물을 160℃로 천천히 가열하고 이러한 가열과정 동안 휘발성이 제거된다. 이러한 온도를 6시간 동안 유지한다. 식을 때, 2㎖의 빙초산을 첨가하고 반응물을 잘 교반한다. 생성물을 여과하면 하기 특징을 갖는 투명한 점성의 액체가 뒤에 남는다:
알칼리#이론 = 55.36
알칼리#실험 = 58.7
당량 = 1911g/eq.
실시예 2 : 양쪽이온성 중합체
실시예 1 생성물(MD376D'15M)과 이타콘산, 20중량% D5의 반응.
하기 중간체가 반응용기에 결합된다:
19.11g의 실시예 1에서의 실리콘 유체
1.3g의 이타콘산
82g의 데카메틸사이클로펜타실록산(D5)
혼합물을 적당한 교반을 주면서 115℃로 서서히 가열하고 모든 이타콘산 결정이 소비될 때까지 115℃로 유지한다. 식을 때 점성도의 현저한 증가가 일어난다. 그러나 겔화된 전체적인 반응 혼합물은 추가적인 가열시 가역적으로 액체화될 수 있다.
실시예 3 : 양쪽이온성 중합체
실시예 1 생성물(MD376D'15M)과 도데세닐 숙신산 무수물의 반응.
하기 중간체가 반응용기에 결합된다:
19.11g의 실시예 1에서의 실리콘 유체
2.66g의 도데세닐 숙신산 무수물
87.08g의 데카메틸사이클로펜타실록산(D5)
실리콘 유체 및 무수물은 함께 D5에서 20중량%를 나타낸다. 혼합물을 약 50-60℃로 가열한다. 상당한 점성도 증가가 관찰된다. 온도를 1/2시간 동안 유지한 다음, 식힌다. 투명한 겔이 얻어지며 그것은 재가열시 유동한다.
실시예 4 : 혼합된 양쪽이온성 중합체
20중량% 비-휘발성 고체에서 D5내 Dow Corning Q2-8220 펜던트 디아민 실록산(당량 3965)과 2당량의 아크릴산(당량=72)의 반응.
반응용기에 39.65g의 Q2-8220, 1.44g의 아크릴산 및 164g의 데카메틸사이클로펜타실록산(D5)을 결합한다. 혼합물을 교반하고 약 125-130℃로 가열하고 약 4시간 동안 유지하였다. 혼합물을 식힐 때 반응 혼합물내에 상당한 점성도 증가가 생긴다. 혼합물의 산 분석은 0.7%의 초기 농도와 대조적으로 단지 약 0.02% 아크릴산의 존재를 나타낸다.
실시예 5 : 혼합된 양쪽이온성 중합체
Dow Corning Q2-8220 펜던트 디아미노 실록산(당량 3965)와 1당량 도데실숙신산 무수물(DDSA)의 반응이 고체를 20중량%로 희석시키기에 충분한 D5 양에 따라 첨가된다. 반응이 완성된 후, 1당량의 이타콘산이 첨가된다.
반응물의 당량
Dow Corning Q2-8220 = 3965(펜던트 아미노 라디칼 당)
도데실숙신산 무수물 = 266
이타콘산 = 130
반응물을 하기 비율로 반응용기내 0.01몰 기초로 반응용기에 결합한다:
Q2-8220 = 39.65g
DDSA = 2.66g
43.61g의 상기 성분들의 총 고체는 20% 고체를 요한다.
218g의 배치내 농도는 174.44g의 데카메틸사이클로펜타실록산(D5)을 요한다.
Q2-8220, DDSA 및 D5를 결합하고(알칼리# = 5.2) 60℃로 2시간 동안 가열한다. 알칼리# = 2.3
이는 처음 단계 후의 알칼리# = 산# 이어야 하기 때문에 완전한 전환을 제안한다;
Figure 112002011716596-pct00019
* 이타콘산이 아직 첨가되지 않았기 때문에 총 중량은 218-1.3 = 216.7이다. 다음으로, 1.3g의 이타콘산을 첨가하고 반응 혼합물을 약 2시간 동안 115℃로 유지한다. 식을 때, 생성 혼합물은 투명하고, 점성이 있는 겔이다. 최종 산 번호는 이론치 5.17에 비해서 4.9이다.
실시예 6 : 양쪽이온성 중합체
상표 KF857로 Shin Etsu로부터 입수가능한 펜던트 디아미노 α,ω 작용성 폴리실록산 유체 16.12 g, 이타콘산 1.3 g 및 D5 52.3 g의 혼합물을 반응용기에 결합하고 2시간 동안 115-120℃로 가열한다. 식힐 때 고체화되는 투명한 점성 유체인 반응 생성물이 얻어진다. 반응 생성물은 25% 고체함량 및 8.4의 알칼리값 및 8.2의 산값을 갖는다.
실시예 7 : 양쪽이온성 중합체
Witco Silsoft®A-887은 3624g/mol 당량의 상당히 저분자량 펜던트 디아민 말단 처리된 폴리실록산이다. 120.7 g의 Silsoft A-887을 375 g의 DC-245에 첨가하고 1당량 또는 4.3 g의 이타콘산과 125℃에서 2시간 동안 반응시킨 다음, 냉각시 450cP의 점성도를 갖는다. 반응 생성물은 25% 고체함량 및 4.2의 알칼리값 및 4.0의 산값을 갖는다.
실시예 8 : 혼합된 양쪽이온성 중합체
116.4 g의 Silsoft A-887을 375 g의 DC-245에 첨가하고 2당량 또는 8.6 g의 이타콘산과 125℃에서 2시간 동안 반응시킨다. 반응 생성물은 냉각시 200cP의 점성도를 갖는다. 반응 생성물은 25% 고체함량 및 3.65의 알칼리값 및 8.61의 산값을 갖는다.
실시예 9 : 양쪽이온성 중합체
241.4 g의 Silsoft A-887을 250 g의 DC-245에 첨가하고 1당량 또는 8.6 g의 이타콘산과 125℃에서 2시간 동안 반응시킨다. 반응 생성물은 냉각시 100,000cP를 초과하는 점성도, 50% 고체함량, 8.2의 알칼리값 및 7.2의 산값을 갖는다.
실시예 10 : 순물질 양쪽이온성 중합체
Dow Corning Q2-8220(실시예 5에 설명)와 1당량의 이타콘산의 순물질 반응.
반응용기에, 96.8 g의 Q2-8220 및 3.2 g의 이타콘산을 결합시킨다. 혼합물을 교반하고 약 125-130℃로 가열하고 약 2시간 동안 그대로 둔다. 가열상태 동안 상당한 점성도 증가가 생긴다. 식은 생성물은 >3,500,000cP의 점성도, 14.3의 알칼리#를 갖는 투명한 경화된 고무이고, 산값은 16.7이었다.
실시예 11 : 순물질 양쪽이온성 중합체
Dow Corning Q2-8220과 2당량의 이타콘산의 순물질 반응.
반응용기에, 93.7 g의 Q2-8220 및 6.3 g의 이타콘산을 결합시킨다. 혼합물을 교반하고 약 125-130℃로 가열하고 약 2시간 동안 그대로 둔다. 가열상태 동안 상당한 점성도 증가가 일어난다. 식은 생성물은 ∼50,000cP의 점성도, 8.9의 알칼리#, 33.1의 산값을 갖는 흰색 겔이다. 실시예 11에 대한 실시예 10의 비교는 일차 아민 대 반응물을 포함하는 산의 1 : 1의 몰비의 특징을 이루는 최대 점성도를 예시한다.
실시예 12 : 양쪽이온성 중합체
20% 활성 용액을 나타내는, Shin-Etsu의 KF-874 18 g(0.005몰), 옥타데세닐 숙신산 무수물(ODSA) 1.75 g 및 D5 78.9 g의 혼합물을 1시간 동안 70℃로 가열한다. 최종 생성물은 2.3의 알칼리#(이론적 2.8) 및 2.8의 산값을 갖는 투명한 겔이다. 최종 생성물은 투명한 겔이었다.
실시예 13 : 양쪽이온성 중합체
20% 활성 용액을 나타내는, KF-874 18 g(0.005몰), 도데세닐 숙신산 무수물(DDSA) 1.5 g 및 D5 78.4 g의 혼합물을 1시간 동안 50℃로 가열한다. 생성물의 알칼리#은 2.5이고 산값은 2.7이다. 최종 생성물은 25℃에서 23440cP의 점성도를 갖는 투명한 점증된 유체이다.
실시예 14 : 양쪽이온성 중합체
20% 활성 용액을 나타내는, Shin-Etsu의 KF-874 18 g(0.005몰), 옥타데세닐 숙신산 무수물(ODSA) 1.75 g, Exxon의 Isopar®39.45 g 및 D5 39.45 g의 혼합물을 1시간 동안 70℃로 가열한다. 반응 생성물의 알칼리#은 2.9이고 산값은 3.0이다. 최종 생성물은 투명한 겔이다.
실시예 15-20
무기성 선스크린, 항발한제 및 색소고체를 부유시키거나 분산시키기는데 대한 본 조성물의 고유값을 결정하기 위해서 100㎖의 눈금이 있는 실린더에서 침전 연구를 실시한다. 실시예 7의 본 발명의 조성물 시스템을 실시예 18, 19 및 20의 조성물 제조에 이용한다. 무기성 선크린 분말은 Uniq®UV1으로 불리는 Uniqema(Uniqema)의 알루미나 코팅된 미분된 TiO2이다. 항발한제 분말은 REHEIS REACH®701 SUF(100%)이고 색소는 Hilton Davis Co.의 철산화물 PureOxy®Umber이다. 부가적인 용매는 Dow Corning의 DC245 사이클로메티콘이었다. 사용된 성분들 및 실험결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 15 16 17 18 19 20
Uniq UV1 1 - - 1 - -
PureOxy®Umber - 1 - - 1 -
REACH 701 SUF - - 1 - - 1
DC245 99 99 99 89 89 89
생성물 실시예 7 - - - 10 10 10
총 100 100 100 100 100 100
침전 데이타
개시 무 무 무 무 무 무
30분 98* 무 2* 무 무 무
1일 풀(full) 무 풀 무 무 무
1주 - 무 - 무 무 무
*존재하는 부유량(㎖)
이러한 데이터는 <2.5%의 본 발명의 신규한 조성물(활성 기초로)이 항발한제 염, TiO2 및 철산화물 분말에 대해서 일차적인 분산 또는 현탁제로서 작용하거나 양립함을 명백하게 보여준다. 임의적으로, 다른 분말로 운모, ZnO 및 PTFE 및 그의 유도체들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 그러한 시스템은 하나 이상의 부가적인 공-분산제를 추가로 이용할 수 있다.
실시예 21
항발한제는 결합된 본 발명의 이온적으로 교차결합된 조성물과 제제화되고 세 개의 다른 성분들은 하기 표 2에 나타냈다. 항발한제 생성물은 그것의 이로운 성질들 중에서도 특히, 높은 정도의 퍼짐성, 매끄러움, 적거나 없는 잔재, 및 건조성을 나타낸다.
성분양
Estol 1543(완화제) 6부
실시예 2의 생성물 70부
항발한제 활성 23부
방향제 1부
조성물은 65℃에서 회전하는 혼합기로 물질을 혼합하고 식혀서 점증된 생성물을 형성하여 제조된다.
표 2에서, 완화제 Estol 1543은 Uniqema로부터 입수가능한 옥틸 팔미테이트, 2-에틸헥실 알코올의 에스테르 및 팔미트산이다. 항발한제 활성 성분은 매우 미세하게 미분된 분말 형태의 알루미늄-지르코늄 테트라클로롤하이드렉스-글리(CTFA INCI 명칭)이다. 그러나, 제제화는 알루미늄 디클로로하이드레이트, 알루미늄 세스퀴클로로하이드레이트, 알루미늄-지르코늄 트리클로로하이드렉스-글리, 알루미늄-지르코늄 펜타클로로하이드렉스-글리, 또는 알루미늄-지르코늄 옥타클로로하이드렉스-글리와 같은 다른 항발한제 염 활성을 포함할 수 있다.
제제화된 항발한제는 일반적으로 무수 토대에서 20중량% 알루미늄-지르코늄 타입 및 25중량% 알루미늄 클로로하이드레이트 타입의 항발한제 염 활성의 최대 이용 수준을 포함한다.
옥틸 팔미테이트외의 다른 완화제 오일이 제제화에 이용될 수 있으며, 예를 들어, 미네랄유, 땅콩유, 참깨유, 아보카도유, 코코넛유, 코코아버터, 아몬드유, 잇꽃유, 옥수수유, 면실유, 피마자유, 올리브유, 조조바유, 파라핀유, 대구간유, 야자유, 콩유, 맥아유, 아마인유, 및 해바라기씨유; 이소프로필 미리스테이트, 이소프로필 팔미레이트, 이소프로필 스테아레이트, 부틸 스테아레이트, 세틸 스테아레이트, 디이소프로필 아디페이트, 이소데실 올레이트, 디이소프로필 세바케이트, 및 라우릴 락테이트와 같은 지방산 에스테르; 라우릭, 미리스틱, 세틸, 팔미틱, 스테아릭, 올레익, 리놀레익, 및 베헤닉산과 같은 지방산; 라우릴, 미리스틸, 세틸, 스테아릴, 이소스테아릴, 올레일, 리시놀레일, 이루실, 2-옥틸 도데칸올, 알코올과 같은 지방 알코올; 라놀린, 라놀린유, 라놀린왁스, 라놀린 알코올, 라놀린 지방산, 이소프로필 라놀레이트, 에톡시레이트 라놀린, 및 아세틸레이트 라놀린 알코올과 같은 라놀린 및 그의 유도체; 및 바셀린 및 스쿠알렌과 같은 탄화수소가 있다. 실시예 21에 사용되기에 적합한 방향제는 상기에 열거한 천연 제품 및 향유 중 어느 것을 포함할 수 있다.
화장용 셀 또는 크림을 제조하기 위해서 임의적인 성분들이 항발한제 염과 결합해서 사용되거나 완전히 대체할 수 있다. 임의적인 성분들은 상기 열거한 것들 등과 같은 실리콘 화합물; 디메치콘/비닐디메치콘 교차중합체와 같은 교차결합된 겔화된 유기폴리실록산들; 트리클로산과 같은 항생물적 활성제; 곤충 퇴치제; 항균제; 선스크린; 비타민; 식물 추출물; 디하이드로옥시아세톤과 같은 셀프-태닝(self-tanning) 활성제; 디메틸이소소르비드와 같은 대안적인 용매 및 퓸드 실리카(fumed silica) 또는 점토와 같은 입자들을 포함한다.
실시예 22-25
본 발명의 생성물은 놀랍게도 케라틴 및 다른 천연 및 합성 표면에 대해서 예외적인 접착성을 갖는 필름 형성자인 것으로 밝혀졌다. 헤어 고정제/컨디셔너의 성분으로서의 본 발명의 조성물의 이용은 일차 및 이차 고정제 성분으로서, 하기에 설명된다. 본 발명은 당업계의 통상의 기술자들에게 공지되어 있는 수지 및 첨가제를 추가적으로 포함하면서, 하기 고정제 예를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 하기 2세트의 고정제 조성물이 제조되고 각각은 표백되고 파마를 한 갈색 머리의 8세트(국제 헤어 수입자 및 제품)에 적용된 후 2시간 동안 세트하게 하였다. 제제화는 중량%로 제조되고 관능검사 결과를 하기 표 3에 나타냈다.
실시예 22 실시예 23 실시예 24 실시예 25
실시예 2의 생성물 20.0 (4 g 활성) - 5.0 (1gm 활성) -
DC245® 80.0 100.0 - 5.0
에탄올 - - 91.5 91.5
Amphomer® - - 3.0 3.0
AMP-95® (Angus) - - 0.5 0.5
평가 실시예 22에 대한 응답자# 실시예 23에 대한 응답자# 실시예 24에 대한 응답자# 실시예 25에 대한 응답자#
윤기 8 0 7 1
강성도 8 0 4 4
드라이 콤 3 5 8 0
항정전기 3 5 7 1
컬 보유력 8 0 5 3

실시예 22는 고정제로서 작용하지 않는, 사이클로메티콘 대조군, 실시예 23에 비한 본 발명의 일차 고정제/컨디셔닝 성질을 예시한다. 윤기, 강성도(고정), 및 컬 보유력(80% RH 25℃)이 모두 상당히 향상된다. 추가로, 실시예 22의 조성물로 처리된 헤어 트레스(tresses)는 콤아웃(comb out) 후에 매우 조절되고, 부드러운 느낌을 갖는다. 건조한 느낌 또한 상업적으로 유용한 고정제 조성물 및 다른 첨가제의 혼합물로부터 얻을 수 있다. 내셔널 스타치 및 케미칼의, Amphomer®, INCI 명칭의 옥틸아크릴아미드/아크릴레이트/부틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체는 우수한 고정성을 갖고 단독으로 사용될 때 드라이 콤(dry comb)에 어려운 것으로 당업계에 공지되어 있는 양쪽이온성 고정제이다. 놀랍게도, 실시예 24는 실시예 25와 강성도가 동일하나, 윤기, 드라이 콤 및 항정전기 성질에서 상당히 향상된다.
삭제
실시예 26-28
젖은 및 젖은 것 같은 클리닝 와이프 및 유사한 물품은 특히 항문주위(perianal) 및 다른 피부 오물을 제거하는데 유용하다. 미국특허 제5,863,663호, 제5,763,332호 및 제5,756,112호와 같은 최근 미국특허들은 문지를 때 마찰을 약하게 하도록 제조된 높은 내부 수용상 역에멀젼으로 처리된 비-직물제 합성 와이프 및 박엽지 직물을 개시한다. 특히, 미국특허 제5,756,112호는 유기폴리실록산-폴리알킬렌 에멀젼화제를 이용하며, 그것은 유기성 에멀젼화제보다 더 좋은 물 보유력 및 손 느낌 미학을 설명한다. 이러한 특허는 이러한 적용을 위해서 공유결합으로 교차결합된 유기폴리실록산-폴리알킬렌 에멀젼화제를 부가적으로 개시한다.
놀랍게도, 본 발명의 비-공유결합적으로 교차결합된 제품의 계면장력은 4000g/몰 이하의 당량을 갖는 이들 제품이 사이클로메티콘과 같은 오일상과 물 사이의 계면활성을 상당히 낮추기 시작한다는 것을 보여주었다. 저당량 유도체의 상당한 계면활성은 공에멀젼화제로서의 유용성을 제안한다. Q2-5200의 물-오일 계면활성은 D5내 0.2% 농도에서 4.75dynes/㎝인 것으로 밝혀졌다. 그러나, Q2-5200은 도데신, 알킬 실록산-코폴리올 및 용매의 혼합물로 본 발명과의 직접적인 비교를 어렵게 만든다.
하기 표 4에, 높은 내부상 지질중수(water-in-lipid) 역에멀젼으로 박엽지 직물으로 처리하여 본 발명에 따른 젖은 것 같은 클리닝 와이프의 제조에 대한 특정한 예시가 있다.
실시예 26 실시예 27 실시예 28
세레신 왁스 (SP 252P, 녹는점 ∼130℃) 6 6 6
Arlacel®P135 2 2 2
SPAN®85 1 1 1
사이클로메티콘 D5 - - 1
실시예 12의 생성물 - 1 -
탈이온수 84 84 84
NaCl 7 7 7
실험결과
에멀젼 안정성 25℃ 안정 안정 안정
건조시 손 느낌 불규칙 부드러움 불규칙
에멀젼을 막기 위해 필요한 전단 높음 중간 중간
지질중수 에멀젼은 하기 제조법을 이용하여 상기 표내의 성분들의 비율로부터 제조된다: 수용상은 75℃로 가열된다. 남아있는 지질상 성분(세레신 왁스, D5 및 중합체)은 녹을 때까지 75℃의 온도로 혼합되면서 가열된다. 물상은 매우 천천히 지질상과 결합되고 편평한 블레이트 교반기로 고전단하에서 혼합된다. 혼합은 지질중수 에멀젼이 형성될 때까지 계속되고, 브룩필드 RV-DV-Ⅱ®점도계로 측정된 바에 따라 2000센티포어 이상의 급속한 점도 증가를 증명하였다. 에멀젼은 당업계의 기술자들에게 공지된 방법에 따라서 기질에 적용될 수 있다.
실시예 29 : 피부크림
본 발명의 생성물은 수용성이 아니나, O/W 또는 W/O 에멀젼 중 어느 하나에 오일 상의 일부로서 전통적인 기술에 의해서 에멀젼화될 수 있다. 오일상의 HLB 요건은 보통 하기 표 5에 나타낸 바와 같이 가장 안정한 에멀젼을 찾기 위해서, 예를 들어, Uniqema의 SPAN® & TWEEN®의 소정의 혼합물을 이용하여, 공지된 HLB 값을 갖는 계면활성제의 표준 혼합물을 이용을 통해서 식별된다.
피부크림 제제화(HLB8) 실시예 29
탈이온수 78%
Brij®72 1.4
Brij 721 0.6
실시예 7의 생성물(25% 활성) 20
이러한 에멀젼은 HLB8 스크리닝 안정성을 통과하고 5000RPM 원심분리기에서 15분 동안 안정하다. 당업계의 통상의 기술자들은 이러한 공식을 많은 다른 작용 속성들을 포함하도록 수정할 수 있다. 일단 에멀젼화되어 기질에 적용되면, 신규한 중합체 시스템은 건조시 연속적인 필름을 형성하고 다른 속성들 중에서도, 연화성, 윤기 및 내수성을 공급한다. 또한, 비타민 C를 포함하나 이에 한정되지 않는 제제 민감성 활성은 처음에 신규한 중합체 겔 기질에 결합된 다음, 활성의 유효기간을 연장하도록 전통적인 방법에 의해서 에멀젼화될 수 있다.
실시예 30 : 샴푸
폴리디메티실록산, 또는 그의 유도체, 및 침전 보조제를 포함하는 투인원(two-in-one) 샴푸는 십여 년 동안 판매되어 왔다. 신규한 실리콘 양쪽이온성 중합체 시스템은 추가적인 후 세팅 및 열 활성화 효과를 제공하기 위한 어려움없이, 하기 표 6에 예시한 바와 같이, 그러한 류의 삼푸로 제조될 수 있다.
성분 중량%
디워터(DiWater) 25.55
셀쿠아트®SC-2401 (내셔널 스타치 및 케미칼 주식회사) 0.30
암모늄 라우릴 황산염 (28%) 30.00
암모늄 라우레스-2 황산염 (26%) 30.00
실시예 7의 생성물 2.00
모나실 PLN (Uniqema) 4.00
Estol®3750 (Uniqema) 2.00
세테아릴 알코올 1.00
Monamid®CMA3 (Uniqema) 3.00
Phospholid®SV4 (Uniqema) 1.20
세트리모늄 클로라이드 0.75
방향제 0.20
총 100.00
INCI 명칭 : 1: 폴리쿼터리움-10, 2: 글리콜 디스테아레이트, 3: 코카마이드 DEA, 4: 스테아르아미도프로필 PG-디모늄 클로라이드 인산염 (및) 세틸 알코올
삭제
삭제
70℃로 가열하면서 고속 교반과 함께 물에 셀쿠아트(Celquat) SC-240을 천천히 첨가한다. 셀쿠아트 SC-240이 용해되었을 때, 적당한 교반을 가하면서 암모늄 라우릴 황산염 및 암모늄 라우레스 황산염을 첨가한다. 실시예 7의 생성물을 Monasil PLN에 첨가한 다음, 배치에 첨가한다. 온도가 70℃에 달했을 때, Estol 3750, 스테아릴 알코올 및 Monamid CMA를 첨가한다. Phospholid SV를 첨가하고 교반한다. 50℃로 식히기 시작한 다음에 세트리모늄 클로라이드를 첨가한다. 실온으로 식히면서 방향제를 첨가한다.
이러한 매우 실질적인 제제화인 실시예 30을 손상되고 파마한 머리에 실험하여, 우수한 웨트 콤(wet comb)을 제공하고, 신체를 강화하고(특히, 통상적인 고온 공기총을 이용한 열처리 후에) 머리를 윤기있고 부드러운 느낌으로 남게 하는 것으로 밝혀졌다. Monasil®PLN은 균질화에 대한 요구를 낮추면서 실리콘을 에멀젼화하는 것으로 도와서 독특한 제제화 보조물로서 작용한다. Phospholid SV는 신규한 실리콘 침전 보조물로서 작용한다.
실시예 31 : 방수코팅
선스크린, 선리스 태너(sunless tanners), 아이라이너, 아이섀도우, 블러쉬, 파운데이션, 토너, 마스카라, 바디 또는 입술 조제품 및 피부의 또는 경피 팻치를 포함하나, 이에 한정되지 않는 색조 화장품, 건강 및 개인 케어 제조품은 종종 물 또는 단순한 기계적인 마멸이 존재할 때 효과가 줄어들고, 흐르거나 더렵힌다. 공업용 방수 적용은 접착제, 코팅, 페인트, 직물, 단단한 표면보호, 부식보호, 농업코팅, 농약, 살충제, 전자공학 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 그러한 적용은 보통의 연마힘에 대한 내구력 또는 저항력을 유지하면서, 내수성, 또는 보다 바람직하게 방수성이 되도록 제품을 제조할 수 있는 것이 바람직하다.
케라틴 기질 위의 본 조성물의 방수성질은 NJ Middlesex의 Test Fabrics Inc.로부터 얻은 4"×4" 새로운 양모 견본(#526 가장자리를 감쳐서 기워진)을 이용하여 입증된다.
두 개의 시험견본을 처음에 이소프로필 알코올(IPA)로 세척하여 라놀린 등의 잔여 지방 얼룩을 제거한 다음, 완전히 건조하고 포장무게를 기록한다. 다음으로, 견본들 중 하나, 샘플 31a를 샘플 13의 제품에 담그고 제거한다. 다른 견본, 샘플 31-b를 D5 사이클로메티콘에만 담근다. 두 개의 견본을 모두 D5 사이클로메티콘의 완전한 휘발을 확실히 하기 위해서 45℃에서 18시간 동안 건조시킨다. 견본 중량을 18시간 건조단계 후에 실온에서 기록한다. 중량 이득은 비처리된 견본의 중량에 대한 퍼센트로 (31a) 2.3% 및 (31b) 0%로 기록되었다.
0.1% 활성 계면활성제 용액을 Monawet®MO-70R, 디옥틸 나트륨 술포숙시네이트(Uniqema)를 이용해서 제조한다. 이러한 용액은 직물 및 다른 기질의 습윤을 촉진시키는 것으로 당업계에 공지되어 있다. 0.5㎖ 분취량의 습윤 용액을 각각의 실험 견본의 중앙에 적용하고 습윤용액이 눈으로 보이게 직물을 "적시는데" 요구되는 시간은 하기와 같이 (31a)>3시간(물이 견본에서 증발하기 시작); (31b) 5분이다. 결론적으로, 활성을 기초로 2.3% 이하의 중합체가 케라틴/울과 같은 단백질 기질을 완전히 방수하는데 요구된다. 그러나, 방수는 용매 증발시 증가하는 이온성 교차결합 밀도와 관련되므로, 일반적으로 본 발명의 조성물의 성질로 고려되기 때문에 다른 기질에 적용가능하다. 이러한 특정 실시예는 α,ω-알콕시 작용성 폴리디메틸 실록산에 펜던트 양쪽이온성 이식편을 결합시켜서 얻을 수 있는 신규한 방수 조성물 및 방법의 예시이다.
실시예 32 : 선스크린
하기 표 7은 대조군 샘플에 대한, 선스크린 및 실시예 7의 생성물을 포함하는 M/O 에멀젼의 예이다.
대조군 중량% 실시예 32 중량%
상 Ⅰ
탈이온수 81.8 81.8
황산마그네슘 0.7 0.7
상 Ⅱ
사이클로메티콘 D5 10.0 2
SPAN 85 1 1
실시예 7(25%중합체) 0 8
Arlacel P135 0.5 0.5
에틸헥실
p 메톡시신나메이트 3 3
옥틸 스테아레이트 3 3
에멀젼 방법 : 물 및 MgSO4를 75℃로 가열한다. 오일(상 Ⅱ)을 결합하고 85℃로 가열한다. 오일에 물을 적당한 교반을 가하면서 매우 천천히 첨가한다. 균질화시키고 식힌다. 실험 생성물을 유리판에 조금씩 가한 다음, 건조시킨다. 각각의 판을 총 80분 동안, 20분 동안 물에 담그고, 20분 동안 물에서 꺼내고, 20분 동안 물에 넣고, 20분 동안 물에서 꺼낸다. 판을 건조시킨 다음, ∼1g의 탈이온화된 물로 분무한다. 판을 실험이 끝날 때, 사이클로메티콘 대조 샘플보다 더 큰 정도의 물방울,실시예 32의 본 발명의 조성물로 처리하였으며, 따라서 보다 내수성이 크다.
본 조성물 시스템을 포함하는 내수성 선 케어 제제화는 또한 TiO2 또는 ZnO(분말화된 또는 분산된 형태로 입수가능한)와 같은 무기성 선필터를 포함할 수 있다. 무기성 필터는 당업계의 통상의 기술자들에게 공지되어 있는 제제화를 토대로 한 이러한 또는 다른 에멀젼 또는 용액내에서, 단독으로 또는 결합해서(즉, TiO2 및 ZnO 혼합물) 사용될 수 있으며 또한 유기성 선필터와 결합해서 사용될 수 있다.
실시예 33 : 자동차 왁스 적용
균일한 피막형성제의 내구성은 특정한 기질에 대한 부착, 고유 필름 인성 및 일반적인 환경적 저항과 어느 정도 관련이 있다. 실리콘을 포함하는 많은 상업적인 자동차 왁스 제조품은 광택의 깊이, 용이한 문지름을 증가시키고 세차, 비 및 길의 염으로 구성된 반복된 환경적인 상해에 대해 내구성을 부가하기 위해서 SF1705 및 SF1706(GE Silicones, Waterford NY)와 같은 아미노 작용 실록산의 혼합물을 이용한다.
하기 상세하게 설명되는 모델 실험은 비 및 세차에 대한 저항을 위한 상업적 및 실험적 왁스를 선별하기 위해서 개발되었다. 특히, 세차 모델 실험은 단지 하나의 상업적 왁스/광택이 1사이클 이상 통과될 수 있게 하기에 충분히 강화되어야 하였다.
내구성 실험(합격/불합격)
물 5x로 실험한 상업적 제품 Alcojet®1회
Turtle Wax® 합격 불합격
Rain Dance® 합격 불합격
Rally® 합격 불합격
Zymol® 합격 합격*
Black Magic Body Wet® 합격 불합격
Nu Finish® 합격 불합격
Finish 2001® 불합격 불합격
Mequiars® 합격 불합격
*: 또한 3사이클 통과

실험방법:
삭제
산화된 자동차 후드를 4×6인치 실험 패널로 나눈다. 패널을 0.3% 활성 나트륨 라우릴 황산염 용액으로 세척하고, 헹군다음 건조시킨다. 왁스를 적용하기 전에, 패널표면 위에 물방울이 붙어있지 않도록 확실히 하기 위해서 처음에 탈이온수로 각 패널에 분무한다. 패널을 건조시키고 과량(∼1g) 실험 생성물을 포함하는 직물을 이용하여 각 패널을 문지른다. 패널을 30분 동안 공기건조시키고, 1분 동안 닦고 완전한 적용 사이클을 1회 반복한다. 초기의 윤기는 나쁜, 중간의, 좋은 또는 우수한으로서 결정된다. 그런 다음, 패널을 가정용 자동 식기세척기면에 놓고 세제없이 5 풀사이클 동안 세척한다. 패널을 건조시킬 때 제거하고, 테이블위에 처리된 면을 위로 놓고 ∼1그램 물로 균일하게 분무한다. 균일하게 물방울이 생긴 실험 패널이 통과한다. 5-사이클 물 실험을 통과하는 실험패널을 자동 식기세척기에 다시 넣고 70g의 Alcojet(NY, Alconox Inc.로부터 입수가능한 낮은 거품형성 분말 세제)를 이용해서 1사이클 세척하고, 물방울 생성(water beading)에 대해서 재평가하였다. 그러한 1사이클 통과는 그런 다음, 추가적인 세척 사이클을 이용하여 연속적으로 실험되고 평가된다.
하기 표 8은 실험적인 자동차 왁스 제제화의 조제품에 이용된 성분의 비율을 열거한 것이다.
성분 대조군 33A 아미노작용 대조군 대조군 33B 카르록시작용 대조군 실시예 33A 본 발명의 양쪽이온성 작용 실시예 33B 본 발명의 양쪽이온성 작용
GE SF 1705 (아미노실록산) 3 - - -
GE SF 1706 (아미노실록산) 1.5 - - -
모나실 PCA 100% 활성 - 4.5 - -
실시예 14의 생성물 - - 22.5 -
실시예 10의 생성물 - - - 4.5
DC200 유체(12,500cSt) 2. 2 2 2
카르나우바#1 왁스 (로스 왁스) 6 6 2 6
Actinol®FA-2 (Arizona Chemical) 3 3 3 3
Isopar®H (Exxon) 24 24 6 24
물 53 53 53 53
카폴라이트 SF (Kapolite Inc.) 7 7 7 7
TEA 0.5 0.5 0.5 0.5
결과
문질러 떨어짐 양호 나쁨 보통 양호
윤기의 깊이 양호 양호 양호 우수
물 세척 5x 합격 합격 합격 합격
자동 Alcojet 실험 1회 불합격 합격 합격 합격
자동 Alcojet 실험 3x 불합격 불합격 합격 합격
GE(대조군 33A)의 아미노작용 실록산 대신에 상업적인 카르복실산 작용 실록산, 모나실 PCA(PCA 디메티콘, Uniqema, 윌밍톤 DE)를 결합하면 1 세척 Alcojet 저항력을 향상시켰다. 그러나, 본 발명의 양쪽이온성 작용 중합체를 포함하는 제제만(실시예 34A 및 실시예 33B)이 신규한 내구성 속성을 입증하면서, 예상밖으로 3사이클 실험을 통과했다. 이러한 특별한 실시예는 그것이 단지 6% VOC's를 이용하였기 때문에 낮은-VOC 적용과 관련이 있다. 방수처리 실시예, 실시예 31에서와 같이, 내구성은 용매 증발시 증가하는 이온성 교차결합 밀도와 관련이 있으므로 본 발명의 일반적인 성질로 고려되기 때문에 다른 기질이 적용가능하다.

Claims (16)

  1. 하기 일반식:
    [화학식 1]
    Figure 112006072718870-pct00020
    (상기 식에서,
    R은 동일하거나 상이할 수 있고, 치환된 또는 비치환된 알킬 또는 -OR9 에서 선택되며, 여기서 R9는 수소 또는 알킬이고;
    R1은 동일하거나 상이할 수 있으며, R, R2 및 식 -F1-NR5-F--NH2의 라디칼을 포함하는 디아민에서 선택되며; 하나 이상의 R1기는 라디칼을 포함하는 디아민임을 조건으로 하며; 여기서, F1은 1-12 탄소원자의 선형 도는 분지형 알킬렌이며; F는 1-10 탄소원자의 선형 또는 분지형 알킬렌이고; R5는 수소 또는 저가 알킬이고;
    R2는 동일하거나 상이할 수 있으며, 치환된 또는 비치환된 알킬 또는 OR9 (여기서, R9 는 수소 또는 알킬임), 아릴 및 올레픽 (비닐)에서 선택되며;
    R3 및 R4는 동일하거나 상이할 수 있으며, 치환된 또는 비치환된 알킬, 아릴, 말단 처리된(capped) 또는 말단 처리되지 않은 폴리옥시알킬렌, 알카릴렌, 아랄킬렌 또는 알케닐에서 선택되며;
    a는 0 내지 10,000의 정수이고;
    b는 10 내지 1000의 정수이고; 펜던트 R1 가 라디칼을 포함하는 디아민일 때, a는 0일 수 있으며 또는 a 및 b는 a : b가 적어도 1 : 1 내지 200 : 1의 비로 존재하는 것을 조건으로 함)
    의 폴리실록산을 포함하는 디아민(A)과 이타콘산 및/또는 그의 트리알킬실일 에스테르 유도체; 치환된 또는 비치환된 사이클릭산 무수물; 치환된 또는 비치환된 공액 올레핀산 및 그의 혼합물에서 선택된 반응물을 포함하는 산(B)을 고온에서 저분자량 실리콘 오일 또는 다른 용매(C)의 존재하에 충분한 시간 동안 반응시켜, 카르복실산 및 2차 및/또는 3차 아미노 라디칼 양자를 포함하는 겔과 같은 연도의 이온적으로 교차결합된 양쪽이온성 실록산 중합체를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 점증된 겔과 같은 연도의 이온적으로 교차결합된 조성물의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반응물을 포함하는 산은 이타콘산, 이타콘산의 트리알킬실일 라디칼 에스테르 유도체 또는 그의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이온적으로 교차결합된 조성물의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 치환된 또는 비치환된 사이클릭산 무수물 반응물은 숙신산 무수물, 말레산 무수물, 프탈산 무수물, 이타콘산 무수물, 옥테닐 숙신산 무수물, 도데세닐 숙신산 무수물, 및 옥타데세닐 숙신산 무수물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 이온적으로 교차결합된 조성물의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 치환된 또는 비치환된 공액 올레핀산은 포화된 카르복실산인 것을 특징으로 하는 이온적으로 교차결합된 조성물의 제조방법.
  5. 약 5중량% 이상의 저분자량 실리콘 오일 또는 다른 용매와 하기 화학식 2로 표시되는 점증된 겔과 같은 연도의 이온적으로 교차결합된 조성물 성분을 포함하는 양쪽이온성 실록산 중합체 조성물을 포함하는 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물:
    [화학식 2]
    Figure 112006072718870-pct00021
    상기 식에서:
    R은 동일하거나 상이할 수 있고, 치환된 또는 비치환된 알킬 또는 -OR9에서 선택되며, 여기서 R9는 수소 또는 알킬이고;
    R1은 동일하거나 상이할 수 있으며, R, R2 및 식 -F1-NR5-F--NH2의 라디칼을 포함하는 디아민에서 선택되며; 하나 이상의 R1기는 라디칼을 포함하는 디아민임을 조건으로 하며; F1은 1-12 탄소원자의 선형 또는 분지형 알킬렌이며; F는 1-10 탄소원자의 선형 또는 분지형 알킬렌이고; R5는 수소 또는 저가 알킬이고;
    R2는 동일하거나 상이할 수 있으며, 치환된 또는 비치환된 알킬 또는 OR9 (여기서, R9 는 수소 또는 알킬임), 아릴 및 올레핀(비닐)에서 선택되며;
    R3 및 R4는 동일하거나 상이할 수 있으며, 치환된 또는 비치환된 알킬, 아릴, 말단 처리된 또는 말단 처리되지 않은 폴리옥시알킬렌, 알카릴렌, 아랄킬렌 또는 알케닐에서 선택되며;
    a는 0 내지 10,000의 정수이고;
    b는 10 내지 1000의 정수이고; 펜던트 R1기가 라디칼을 포함하는 디아민일 때, a는 0일 수 있으며 또는 a 및 b는 a : b가 적어도 1 : 1 내지 약 200 : 1의 비로 존재하는 것을 조건으로 하며;
    R7은 동일하거나 상이할 수 있으며, 하나 이상의 R7기가 하기에서 선택되는 것을 조건으로 하여, R1 또는 하기 (a), (b) 또는 (c)에서 선택된 군에서 선택되며:
    (a) 약 1 당량의 이타콘산 또는 그의 에스테르가 디아민기의 일차 아민과 반응할 경우 하기 화학식 3에 의해서 표시되는 일반 구조의 군을 포함하는 피롤리돈:
    [화학식 3]
    Figure 112006072718870-pct00022
    상기 식에서:
    R'5는 1당량 이상의 이타콘산 또는 그의 에스테르가 화학식 1을 포함하는 반응 혼합물에 추가된다면, R'5는 하기 화학식 3a에 의해서 표시되는 군을 포함할 수 있다는 것을 조건으로, 수소, 저가 알킬 또는 화학식 3a에 의해서 표시되는 군이고;
    [화학식 3a]
    Figure 112006072718870-pct00023
    상기 식에서,
    R6은 H, M 또는 트리알킬실옥시이고, 여기서, M은 알칼리 토금속, 알칼리금속, 암모늄 또는 치환된 암모늄염에서 선택된 양이온이고;
    F1은 1-12 탄소원자의 선형 또는 분지형 알킬렌이고;
    F는 1-10 탄소원자의 선형 또는 분지형 알킬렌이고,
    (b) 약 1 당량의 사이클릭 무수물 반응물이 사용될 경우, 하기 화학식 4에 의해서 표시되는 일반 구조의 군:
    [화학식 4]
    Figure 112006072718870-pct00024
    상기 식에서:
    R8은 치환된 또는 비치환된, 가지가 있는 또는 가지가 없는 알킬렌 라디칼이고;
    R5는 수소 또는 저가 알킬이고;
    F1 및 F는 상기 정의한 바와 같고;
    (c) 약 1당량의 공액 올레핀산이 사용될 경우 하기 화학식 5의 일반 구조의 군:
    [화학식 5]
    Figure 112006072718870-pct00025
    상기 식에서,
    R"5는 1당량 이상의 공액 올레핀산이 화학식 1을 포함하는 반응 혼합물에 추가된다면, R"5는 하기 화학식 5a에 의해서 표시되는 군임을 조건으로 하여, 수소, 저가 알킬 또는 화학식 5a에 의해서 표시되는 군이고;
    [화학식 5a]
    Figure 112006072718870-pct00026
    상기 식에서:
    R11은 에틸렌 또는 치환된 에틸렌이고;
    Z는 -CO2H 이고;
    F 및 F1은 상기 정의한 바와 같음.
  6. 제 5 항에 있어서, 화학식 2에 의해서 표시되는 조성물의 군 R7은 하나 이상의 R7 군이 (a)의 군인 것을 조건으로 하여 R1 또는 (a)의 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물.
  7. 제 5 항에 있어서, 하나 이상의 R7 군은 (a)의 군이고 R' 5는 수소 또는 저가 알킬인 것을 특징으로 하는 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물.
  8. 제 5 항에 있어서, 약 5중량% 이상의 저분자량 실리콘 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물.
  9. 제 7 항에 있어서, 약 5중량% 이상의 저분자량 실리콘 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물.
  10. 제 7 항에 있어서, a 및 b는 약 15 : 1 내지 약 25 : 1의 a : b의 비로 존재하는 것을 특징으로 하는 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물.
  11. 제 7 항에 있어서, 약 95중량% 내지 75중량%의 저분자량 실리콘 오일 또는 다른 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물.
  12. 제 5 항의 이온적으로 교차결합된 폴리실록산을 포함하는 헤어 고정제, 헤어 및 바디샴푸, 피부크림 및 로션, 항발한제, 탈취제, 선스크린, 셀프-태너, 입술 조제품, 개인용 와이프, 피부 또는 경피 팻치 및 색조 화장품으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화장품 원료.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 화장품 원료는 제 6 항의 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 화장품 원료.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 화장품 원료는 제 7 항의 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 화장품 원료.
  15. 제 5 항의 이온적으로 교차결합된 폴리실록산 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 및 비금속 기질용 코팅 재료.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 조성물은 제 6 항의 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 및 비금속 기질용 코팅 재료.
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