(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記水中油型エマルションを形成する前記工程が、前記アミノ官能性ポリシロキサンと0.1重量パーセント未満の疎水性補助安定剤の両方を含むか、又は前記アミノ官能性ポリシロキサンを含みかつ疎水性補助安定剤を含まない油中水型エマルションを形成すること、及び前記油中水型エマルションを相反転させて、前記水中油型エマルションを形成することとして更に定義される、請求項1に記載の方法。
前記水中油型エマルションを形成する前記工程が、前記アミノ官能性ポリシロキサンと0.1重量パーセント未満の疎水性補助安定剤の両方を含むか、又は前記アミノ官能性ポリシロキサンを含みかつ疎水性補助安定剤を含まない油中水型エマルションを形成すること、及び前記油中水型エマルションに剪断を適用して前記水中油型エマルションを形成することとして更に定義される、請求項1に記載の方法。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本開示は、粒子を形成する方法を提供する。専門用語「粒子」は、単一の粒子又は複数の粒子を指すことができることを理解すべきである。したがって、専門用語「粒子」及び「粒子類」は、本明細書で同義的に使用される。粒子は、少なくとも30ナノメートル(nm)の平均直径(即ち、平均粒径)を有する。一実施形態では、粒子は、少なくとも100nmの平均直径を有する。別の実施形態では、粒子は、200〜500nm、200〜900nm、200〜800nm、200〜700nm、200〜600nm、200〜400nm、200〜300nm、500〜900nm、600〜800nm、700〜800nm、600〜900nm、700〜900nm等の平均直径を有する。また別の実施形態では、粒子は、500nm超の平均直径を有する。更に別の実施形態では、粒子は、500超〜1,000nm、即ち、500超から最大で1,000nmの平均直径を有する。他の実施形態では、粒子は典型的には、500超、より典型的には500〜2,500、またより典型的には500〜1,500、また最も典型的には500〜1,000nmの平均直径を有する。また他の実施形態では、粒子は、1〜50マイクロメートルの、1〜5マイクロメートルの、1〜10マイクロメートルの、5〜10マイクロメートルの、5〜50マイクロメートルの、10〜45マイクロメートルの、15〜40マイクロメートルの、20〜35マイクロメートルの、又は25〜30マイクロメートルの平均直径を有する。粒子の平均直径は典型的には、Nanotrac(登録商標)粒径分析器を用いた光散乱によって判定される。
【0009】
本開示の粒子は、水中油型(o/w)エマルション中で形成される。当該技術分野において既知の通り、o/wエマルションは典型的には、水性の連続相(例えば、水)中に非極性分散相(例えば、油)を含む。本開示のo/wエマルションは、典型的には液体であり、一方粒子それ自身は、固体、液体、気体、又はそれらの組み合わせであってよく、またそのうちの1つ以上の中に分散されてもよい。粒子は通常、連続相と不混和性であり、連続相中に分散される、液体又は固体である。粒子は、外部の又は追加の液体がo/wエマルションに添加されないように、液体を希釈剤として含んでもよい。別法として、o/wエマルションは、任意の希釈剤と独立した液体を含んでもよい。
【0010】
当該技術分野において認識されている通り、専門用語o/wエマルションの「油」は、当該技術分野において理解されるように、水又は任意の他の極性物質と実質的に不混和性である、任意の非極性物質(例えば、液体)を含んでもよい。典型的には、「油」は非極性化合物であり、液体、ガム、ペースト等であってよい。一実施形態では、本開示の「油」は、シラノール、環状シラザン、アミノ官能性ポリシロキサン、及び/若しくはイソシアネート、それらの反応生成物若しくは重合生成物、又はそれらの組み合わせを含む。シラノール、環状シラザン、アミノ官能性ポリシロキサン、及びイソシアネートのそれぞれは、下記により詳細に説明される。典型的には、「油」は、o/wエマルション100重量部当たり、5〜95、より典型的には30〜80、また最も典型的には50〜70重量部の量で存在する。
【0011】
専門用語、o/wエマルションの水は、水道水、井戸水、精製水、脱イオン水、及びそれらの組み合わせ等の分子水(H
2O)を含んでもよい。一実施形態では、o/wエマルションの水は、分子水で本質的に構成され、有機化合物、酸等のいかなる他の希釈剤も含まない。別の実施形態では、o/wエマルションの水は、精製水等の分子水で構成される。当然のことながら、精製水は、微量不純物を依然含んでもよいことを理解すべきである。典型的には、水は、o/wエマルション100重量部当たり5〜95、より典型的には20〜80、また最も典型的には30〜50重量部の量で存在する。
【0012】
一実施形態では、o/wエマルションは、当該技術分野において理解される通り、水と実質的に混和性である極性物質(例えば、液体)を含む。極性物質は、アルコール、酸、若しくは同類のもの、界面活性剤、又はそれらの組み合わせ等の極性有機化合物であってもよい。他の実施形態では、o/wエマルションは、第1の界面活性剤と第2の界面活性剤、又は多数の界面活性剤を含む。界面活性剤は、o/wエマルションの「油」又は水と組み合わされてもよい。典型的には、界面活性剤は、o/wエマルションの水と組み合わされる。界面活性剤は、乳化剤、エマルジェント(emulgent)、及び表面活性剤としても既知である。本開示に関して、専門用語「界面活性剤」、「乳化剤」、「エマルジェント」、及び「表面活性剤」は、同義的に使用されてもよい。界面活性剤は、液体−気体界面において吸着することよって、液体の表面張力を低減させる。界面活性剤はまた、液体−液体界面において吸着することによって、極性分子と非極性分子との間の界面張力を低減させる。いかなる特定の理論によっても拘束されるものではないが、界面活性剤は、これらの界面にて働き、排除体積反発力、静電相互作用力、ファンデルワース力、エントロピー力、及び立体力(steric force)を含む、様々な力に依存すると考えられる。本開示において、界面活性剤は、これらの力のうちの1つ以上に基づいて選択又は操作されてよい。
【0013】
界面活性剤、第1及び第2の界面活性剤、又は第1の/第2の/及び多数の界面活性剤は、独立して、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、及びそれらの組み合わせの群から選択されてよい。好適な非イオン性界面活性剤としては、アルキルフェノールアルコキシレート、エトキシ化及びプロポキシル化脂肪族アルコール、アルキルポリグルコシド及びヒドロキシアルキルポリグルコシド、ソルビタン誘導体、N−アルキルグルカミド、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、及び/又はブチレンオキシドのブロックコポリマー等のアルキレンオキシドブロックコポリマー、ポリヒドロキシ及びポリアルコキシ脂肪酸誘導体、アミンオキシド、シリコーンポリエーテル、ポリサッカライドをベースとする様々なポリマー界面活性剤、ポリビニルアルコール及びポリアクリルアミドをベースとするポリマー界面活性剤、並びにそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【0014】
好適なカチオン性界面活性剤としては、これらに限定されないが、例えば、ハロゲン化アルキルジメチルアンモニウム等のアンモニウム基を含む界面活性化合物、及び化学式RR’R’’R’’’N
+X
−を有する化合物が挙げられ、式中、R、R’、R’’、及びR’’’は独立して、アルキル基、アリール基、アルキルアルコキシ基、アリールアルコキシ基、ヒドロキシアルキル(アルコキシ)基、及びヒドロキシアリール(アルコキシ)基の群から選択され、Xはアニオンである。
【0015】
好適なアニオン性界面活性剤としては、脂肪族アルコールサルフェート、及びエトキシ化脂肪族アルコールの硫酸塩が挙げられるが、これらに限定されない。好適なアニオン性界面活性剤の更なる非限定的な例としては、アルカンスルホネート、直鎖アルキルベンゼンスルホネート、直鎖アルキルトルエンスルホネート、ジフェニルスルホネート、及びジフェニルエーテルスルホネートが挙げられる。また更に、アニオン性界面活性剤は、オレフィンスルホネート及びジスルホネート、アルケンスルホネートとヒドロキシアルカンスルホネート又はジスルホネートとの混合物、アルキルエステルスルホネート、スルホン化ポリカルボン酸、アルキルグリセリルスルホネート、脂肪酸グリセロールスルホン酸エステル、アルキルフェノールポリグリコールスルホン酸エステル、パラフィンスルホネート、アルキルホスフェート、アシルイソチオネート、アシルタウレート、アシルメチルタウレート、アルキルコハク酸、アルケニルコハク酸及びその対応するエステルとアミド、アルキルスルホコハク酸及び対応するアミド、スルホコハク酸のモノエステル及びジエステル、アシルサルコシネート、硫酸化アルキルポリグルコシド、アルキルポリグリコールカルボキシレート、ヒドロキシアルキルサルコシネート、並びにそれらの組み合わせを含んでもよい。また更に、アクリル酸又はスルホン化ポリスチレン、及びそれらの組み合わせをベースにしたポリマーアニオン性界面活性剤も、使用されてよい。好適な両性界面活性剤としては、アニオン基を含む二級及び/又は三級アミンの脂肪族誘導体、ベタイン誘導体、並びにそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【0016】
加えて、界面活性剤並びに/又は第1及び第2の界面活性剤は、独立して、脂肪族及び/又は芳香族のアルコキシル化アルコール、LAS(直鎖アルキルベンゼンスルホネート)、パラフィンスルホネート、FAS(脂肪族アルコールスルフェート)、FAES(脂肪族アルコールエーテルスルホネート)、アルキレングリコール、トリメチロールプロパンエトキシレート、グリセロールエトキシレート、ペンタエリトリトールエトキシレート、ビスフェノールAのアルコキシレート、4−メチルヘキサノール及び5−メチル−2−プロピルヘプタノールのアルコキシレート、並びにそれらの組み合わせを含んでもよい。更に、界面活性剤並びに/又は第1及び第2の界面活性剤は、直鎖若しくは分枝鎖アルキル基、直鎖若しくは分枝鎖アルケニル基、アルキルフェニル基、アルキレン基、及び/又はそれらの組み合わせを含むアルキルポリサッカライドを含んでもよい。典型的には、界面活性剤は、o/wエマルション中の油相100重量部当たり、0.1〜100、より典型的には0.01〜5、更により典型的には0.5〜5、また最も典型的には1.5〜2.5重量部の量で存在する。
【0017】
o/wエマルションはまた、増粘剤を含んでもよい。当該技術分野において既知の通り、増粘剤は、より高い剪断速度ではo/wエマルションの流動特性を維持しながら、低い剪断速度においてo/wエマルションの粘度を増加させる。本開示における使用に好適な増粘剤としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリブチレンオキシド等のポリアルキレンオキシド、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、増粘剤は、アルゲン酸(algenic acid)及びその誘導体、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、アルキル及びヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、グアーガム、アラビアガム、ガティックガム(gum ghatic)、ポリビニルピロリドン、デンプン、加工デンプン、タマリンドガム、キサンタンガム、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、並びにそれらの組み合わせの群から選択される。
【0018】
増粘剤は、o/wエマルションが形成される前に、水又は「油」と組み合わされてもよい。典型的には、増粘剤は、o/wエマルションが形成される前に水と組み合わされる。別法として、増粘剤は、可溶性でない液体と組み合わされて、混合物を形成してもよい。この混合物は次に、o/wエマルションが形成された後に、o/wエマルションと組み合わされてもよい。かかる液体の例としては、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。様々な実施形態において、増粘剤は典型的には、o/wエマルション100重量部当たり、0.001〜25、より典型的には0.05〜5、また最も典型的には0.1〜0.5重量部の量で存在する。
【0019】
o/wエマルションはまた、添加剤を含んでもよい。添加剤としては、伝導率強化添加剤、塩、染料、香料、防腐剤、可塑剤、活性成分、着色剤、標識剤、錆止め剤、抗菌性化合物、及びそれらの組み合わせが挙げられ得るが、これらに限定されない。一実施形態では、伝導率強化添加剤は、イオン性化合物を含む。別の実施形態では、伝導率強化添加剤は概して、アミン、有機塩及び無機塩、並びにそれらの混合物の群から選択される。典型的な伝導率強化添加剤としては、アミン、四級アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩、三元スルホニウム塩(ternary sulfonium salt)、及び無機塩と有機リガンドとの混合物が挙げられる。添加剤は、当業者によって選択される任意の量でo/wエマルションの連続相又は分散相のいずれかに存在してよい。様々な実施形態では、添加剤は典型的には、粒子の総重量を基準として約0.0001〜約25%、より典型的には約0.001〜約10%、またより典型的には約0.01〜約1%の量で存在する。
【0020】
本開示のo/wエマルションは、疎水性補助安定剤を実質的に含まない。疎水性補助安定剤の量を最小にすることは、粒子を形成するために必要とされる生産費及び時間を減少させる。o/wエマルションは典型的には、5、4、3、2、1、0.1、0.05、0.01、0.001、又は0.0001重量パーセント未満の疎水性補助安定剤を含む。様々な実施形態において、疎水性補助安定剤は、o/wエマルション100万部当たり、900部未満、より典型的には100部未満でo/wエマルション中に存在する。別法として、o/wエマルションは、疎水性補助安定剤を全く含まなくてもよい。当該技術分野において周知の通り、専門用語「疎水性補助安定剤」は、衝突分解及び拡散分解(例えば、オストワルド成長)に対するエマルションの安定性を増加させるが、本開示の粒子を形成するために使用される化合物とは反応しない、高度に不水溶性の化合物を指す。即ち、本開示のシラノール、環状シラザン、アミノ官能性ポリシロキサン、及びイソシアネートは、疎水性補助安定剤ではなく、それらと明確に区別される。疎水性補助安定剤は典型的には、へキサデカン、ハロゲン化炭化水素等の炭化水素、オリーブ油等の疎水性油、並びにそれらの組み合わせを含む。疎水性補助安定剤は典型的には、21℃、0.1MPa(1バール)にて、水1リットル当たり10
−5g未満、より典型的に10
−6g未満、また最も典型的には10
−7g未満の水溶性を有する。
【0021】
本開示のo/wエマルションはまた、シロキサンを作製するために使用される一般的な前駆体であるオクタメチルシクロテトラシロキサン及び/又はデカメチルシクロペンタシロキサンを、実質的に含まなくてもよい(即ち、エマルションの総重量を基準として、5、4、3、2、1、0.1、0.05、0.01、0.001、又は0.0001重量パーセント未満を含む)。オクタメチルシクロテトラシロキサン及びデカメチルシクロペンタシロキサンを用いずに、又は最小の量のオクタメチルシクロテトラシロキサン及びデカメチルシクロペンタシロキサンを用いて、o/wエマルションを形成して、o/wエマルションの安全性を増加させ、パーソナルケア製品におけるo/wエマルションの使用の適用範囲を増加させることが可能である。したがって、o/wエマルションは、エマルションの総重量を基準として0.1重量パーセント未満、より典型的には0.05重量パーセント未満、またより典型的には0.01重量パーセント未満、また最も典型的には0.001重量パーセント未満のオクタメチルシクロテトラシロキサン及び又はデカメチルシクロペンタシロキサンを含んでもよい。本開示では、オクタメチルシクロテトラシロキサン及び/又はデカメチルシクロペンタシロキサンは、シラノールが環状シラザンと反応する前に揮散されてよい。
【0022】
当該技術分野においても既知の通り、o/wエマルションは典型的には、2つの異なる種類の粘度、全体粘度と、分散相の粘度、即ち、本開示の粒子内部の化合物の粘度とを有する。本開示のo/wエマルションは典型的には、25℃の一定温度及び5rpmの回転速度で操作される、熱電池及びSC4−31スピンドルを装備したBrookfield回転円板粘度計を用いて、25℃の温度において、少なくとも2E−5m
2/秒(20センチストーク)の全体粘度を有する。様々な実施形態において、o/wエマルションは、25℃の一定温度及び5rpmの回転速度で操作される、熱電池及びSC4−31スピンドルを装備したBrookfield回転円板粘度計を用いて、25℃の温度において、少なくとも2E−5m
2/秒(20センチストーク)、より典型的には約3E−5〜約0.0001m
2/秒(約30〜約100センチストーク)、最も典型的には約4E−5〜約7.5E−5m
2/秒(約40〜約75センチストーク)の全体粘度を有する。
【0023】
分散相、即ち、粒子の粘度は制限されず、o/wエマルションの全体粘度に影響するとは考えられない。一実施形態では、粒子は、固体であり、無限粘度を有する。別の実施形態では、粒子は、制御歪みレオメーターを用いて25℃の温度及び10
−1ヘルツ(Hz)で測定される、1億センチポアズ(cP)未満の動的粘度を有する。代替的な実施形態では、粒子は、動的機械分析(DMA)及び平行板を装備した振動レオメーターを用いて25℃の温度及び10
−1ヘルツ(Hz)で測定される、1億センチポアズ(cP)超の動的粘度を有する。他の実施形態では、粒子は典型的には、動的機械分析(DMA)及び平行板を装備した振動レオメーターを用いて25℃で測定される、10
4〜10
11、より典型的には10
5〜10
11、またより典型的には10
7〜10
11センチポアズ(cP)の動的粘度を有する。しかしながら、粒子は、所望によりこの範囲外の動的粘度を有し得る。
【0024】
一実施形態では、粒子は、o/wエマルション中で反応される、シラノールと、環状シラザンと、イソシアネートとの重合生成物を含む。別の実施形態では、粒子は、同様にo/wエマルション中で反応される、アミノ官能性ポリシロキサンとイソシアネートとの重合生成物を含む。本実施形態では、アミノ官能性ポリシロキサンは典型的には、シラノールと環状シラザンとの反応生成物を含む。シラノール、環状シラザン、アミノ官能性ポリシロキサン、及びイソシアネートの反応は、下記により詳細に説明される。
【0025】
ここでシラノールに関して、専門用語「シラノール」は、1つ以上のケイ素原子に直接結合するヒドロキシル(−OH)基を有する化合物を指すことは当該技術分野において周知である。本開示のシラノールは、当該技術分野において既知の任意のものであってよく、また1つ以上のケイ素原子に結合される1つ、2つ、又は2つを超えるヒドロキシル基を有してもよい。加えて、シラノールは、流体、ペースト、樹脂、又はガムであってもよい。一実施形態では、シラノールは、化学式H(OSiR
1R
2)
nOHを有する。この式中、R
1及びR
2は独立して、アルキル基、環状アルキル基、芳香族基、及びそれらの組み合わせの群から選択される。典型的には、R
1及びR
2は、双方ともにメチル基である。加えて、「n」は、任意の数であってよい。典型的には、nは、1〜10,000、10〜10,000、1〜2,000、又は10〜2,000の数である。別法として、nは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、若しくは10、又は100〜1,500、100〜1,000、200〜800、若しくは700〜900の数であってもよい。一実施形態では、nは、約800である。一実施形態では、シラノールは、SiOH官能性末端ポリジオルガノポリシロキサンとして更に定義される。
【0026】
ここで環状シラザンに関して、専門用語「環状シラザン」は、共有結合によって結合ケイ素及び窒素原子の直鎖又は分枝鎖を有するケイ素及び窒素の水素化物を含む環状化合物を指すことが、当該技術分野において周知である。本開示の環状シラザンは、以下の化学式:
【化1】
を有してもよく、式中、点線は、2〜20個の炭素原子を有する環状構造を表し、R’、R’’、及びR’’’はそれぞれ独立して、水素原子、芳香族基、直鎖アルキル基、分枝鎖アルキル基、環状アルキル基、及びそれらの組み合わせの群から選択される。一実施形態では、R’及びR’’は双方ともに独立して、同一であってもよく又は異なっていてもよく、直鎖、分枝鎖、又は環状であってもよいアルキル基であり、R’’’は、水素原子又は2〜20個の炭素原子を有するアルキル基である。
【0027】
更なる実施形態では、環状シラザンは、以下の化学式:
【化2】
を有し、式中、R
1〜R
9のそれぞれは独立して、水素原子、芳香族基、直鎖アルキル基、分枝鎖アルキル基、環状アルキル基、及びそれらの組み合わせの群から選択される。一実施形態では、環状シラザンは、1,1,2,4−テトラメチル−1−シラ−2−アザシクロペンタン(化学式:C
7H
17NSi)として更に定義され、その化学構造は下に記載される:
【化3】
【0028】
ここでアミノ官能性ポリシロキサンに関して、アミノ官能性ポリシロキサンは典型的には、ポリシロキサン主鎖と、ポリシロキサン主鎖に結合されるアミノ基とを含む。アミノ官能性ポリシロキサンは、ポリシロキサン主鎖に結合される1つのアミノ基又は1つを超えるアミノ基を含んでもよい。加えて、アミノ基は、ポリシロキサン主鎖内部のいずれの場所に結合されてもよく、任意の特定の末端基又はペンダント基に結合されることに限定されない。一実施形態では、アミノ基は、末端基である。典型的には、アミノ官能性ポリシロキサンは、ポリシロキサン主鎖と、末端位置においてポリシロキサン主鎖に結合される1つ又は2つのアミノ基とを有する、アミノ末端ポリシロキサンとして更に定義される。一実施形態では、アミノ官能性ポリシロキサンは、アミノ官能性ポリジメチルシロキサンとして更に定義される。別法として、アミノ官能性ポリシロキサンは、アミノ官能性ポリジアルキルシロキサンとして更に定義されてもよい。更に、アミノ官能性ポリシロキサンは、以下の構造:
【化4】
を有するオルガノポリシロキサン基を含んでもよく、式中、M、D、T、及びQのそれぞれは独立して、オルガノポリシロキサンの構造群の官能性を表す。具体的には、Mは、一官能性基R
3SiO
1/2を表す。Dは、二官能性基R
2Si0
2/2を表す。Tは、三官能性基RSi0
3/2を表す。Qは、四官能性基Si0
4/2を表す。当然のことながら、本開示は、上記のアミノ官能性ポリシロキサンに限定されず、当該技術分野において既知の任意のアミノ官能性ポリシロキサンを含んでもよい。
【0029】
アミノ官能性ポリシロキサンは典型的には、動的機械分析(DMA)及び平行板を装備した振動レオメーターを用いて25℃の温度で測定される、最大100万センチポアズ(cP)の動的粘度を有する。他の実施形態では、アミノ官能性ポリシロキサンは、動的機械分析(DMA)及び平行板を装備した振動レオメーターを用いて25℃の温度で測定される、350〜500,000、又は500〜120,000、又は20,000〜100,000、又は40,000〜60,000センチポアズ(cP)の動的粘度を有する。しかしながら、アミノ官能性ポリシロキサンは、所望によりこの範囲外の動的粘度を有し得る。
【0030】
上記の通り、シラノール及び環状シラザンは典型的には、アミノ官能性ポリシロキサンを形成するように反応する。換言すれば、アミノ官能性ポリシロキサンは典型的には、シラノールと環状シラザンとの反応生成物である。いかなる特定の理論によっても拘束されるものではないが、シラノールの酸素原子の孤立電子対は、開環付加反応中において環状シラザンのケイ素原子を攻撃して、新規のシロキサン結合を形成すると考えられる。次に、環状シラザンのケイ素原子と窒素原子との間の結合が開裂されて、アミン基を形成し、単量体アミノ官能性シロキサンを提供する。1つの可能な反応メカニズムを、下に記載する:
【化5】
【0031】
アミノ官能性ポリシロキサンを形成するために、シラノールは典型的には、約1:1の化学量論的(即ち、モル)比で環状シラザンと反応される。しかしながら、代替的な実施形態では、シラノールは、1:9、2:8、3:7、及び4:6の化学量論的比で環状シラザンと反応され、逆もまた同様である。しかしながら、アミノ官能性ポリシロキサンは、上記のものに限定されず、当該技術分野において既知の任意のものを含んでよい。アミノ官能性ポリシロキサンは典型的には、7,500〜65,000、10,000〜50,000、20,000〜40,000、又は25,000〜35,000の数平均分子量を有する。
【0032】
再びイソシアネートに関して、イソシアネートは典型的には、鎖伸長反応においてアミノ官能性ポリシロキサンと反応する。換言すれば、イソシアネートは典型的には、アミノ官能性ポリシロキサンと反応して、粒子のポリマー鎖を伸長する。イソシアネートは典型的には、ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネートを含み、1つ以上の脂肪族ジ/ポリ−イソシアネート、芳香族ジ/ポリ−イソシアネート、複素環状ジ/ポリ−イソシアネート、及びそれらの組み合わせを含んでもよい。ジイソシアネートの好適な非限定的な例としては、トルエン−2,4−ジイソシアネート、トルエン−2,6−ジイソシアネート、1,3−ビス(メチルイソシアネート)シクロヘキサン、1,4−ビス(メチルイソシアネート)シクロヘキサン、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、ジエチルジイソシアナトベンゼン、4,4’−ジイソシアナトジフェニルエーテル、2,4’−ジイソシアナトジフェニルスルフィド、3,3’−ジメトキシベンジジン−4,4’−ジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ヘキサメチレン−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチルジフェニルメタン−3,4−ジイソシアネート、1,1−メチレンビス(4−イソシアナトシクロヘキサン)、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、ポリマー性ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、それらの異性体、及びそれらの組み合わせが挙げられる。一実施形態では、イソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)として更に定義される。
【0033】
イソシアネートはまた、芳香族ジ/ポリ−イソシアネート及び/又は芳香族ジ/ポリ−イソシアネートの分子を互いに反応させることから形成される生成物を含んでもよい。これらの生成物としては、尿素、ビウレット、アロファネート、カルボジイミド、ウレトンイミン、イソシアヌレート、及びそれらの組み合わせが挙げられ得るが、これらに限定されない。イソシアネートは典型的には、約1:1の化学量論的(即ち、モル)比でアミノ官能性ポリシロキサンと反応される。しかしながら、代替的な実施形態では、イソシアネートは、1:9、2:8、3:7、及び4:6の化学量論的比でアミノ官能性ポリシロキサンと反応され、逆もまた同様である。いかなる特定の理論によっても拘束されるものではないが、イソシアネートの化学量論的量を増加させることは、本開示の粒子の数平均分子量を増加させると考えられる。また、イソシアネートが2つを超えるイソシアネート基(例えば、三官能性又は多官能性イソシアネート)を有する場合、イソシアネートは、鎖伸長剤と架橋剤との双方として働くと考えられる。換言すれば、イソシアネートは、鎖伸長反応においてアミノ官能性ポリシロキサンと反応してもよく、また粒子を架橋するようにアミノ官能性ポリシロキサンと反応してもよい。最も典型的には、イソシアネートは、(直)鎖伸長剤として働く。
【0034】
加えて、イソシアネートは、尿素形成付加反応においてアミノ官能性ポリシロキサンと反応(重合)して、粒子を形成すると考えられる。一実施形態では、アミノ官能性ポリシロキサンとイソシアネートとの反応は、尿素結合を通じて結合されるポリシロキサン基を有するABブロックコポリマーを形成する。1種類のアミノ官能性ポリシロキサンを含む、典型的な一般的尿素形成付加反応メカニズムを、下に記載する:
【化6】
式中、xは正の整数である。
【0035】
再び方法に関して、一実施形態では、方法は、シラノールと環状シラザンとを反応させて、アミノ官能性ポリシロキサンを形成する工程を含む。この反応させる工程は、当該技術分野において既知の任意の種類のエマルション内で生じてもよく、又はエマルションの不在下で生じてもよい。典型的には、反応させる工程は、エマルションの不在下で生じる。シラノールと環状シラザンとを反応させる工程は、開環付加反応中の上述のメカニズム、又は別のメカニズムを介して生じてよい。
【0036】
別の実施形態では、方法は、アミノ官能性ポリシロキサンを含むo/wエマルションを形成する工程を含む。アミノ官能性ポリシロキサンは、上述の反応させる工程を用いて、又は当該技術分野において既知の任意の他の方法を通じて形成されてよい。o/wエマルションを形成する工程は、まずアミノ官能性ポリシロキサンと0.1重量パーセント未満の疎水性補助安定剤とを含む油中水型(w/o)エマルションを形成し、該w/oエマルションを相反転させてo/wエマルションを形成することとして、更に定義されてもよい。上記の通り、疎水性補助安定剤の量を最小にすることは、粒子を形成するために必要とされる生産費及び時間を減少させる。一実施形態では、本開示は、疎水性補助安定剤を含まない。
【0037】
w/oエマルションは、界面活性剤の使用、混合、及び/又は剪断(例えば、剪断力)を含むがこれらに限定されない、当該技術分野において既知の任意の手段によって、o/wエマルションを形成するように相反転されてもよい。別法として、o/wエマルションを形成する工程は、まずアミノ官能性ポリシロキサンと0.1重量パーセント未満の疎水性補助安定剤とを含む油中水型(w/o)エマルションを形成し、剪断(例えば、剪断力)を該w/oエマルションに適用してo/wエマルションを形成することとして、更に定義されてもよい。剪断は、回転によって、渦動によって、遠心分離によって、及び/又はコロイドミル、Sonolator(登録商標)、ホモジナイザ、Microfluidizer(登録商標)、リボンミキサ、プラウミキサ、流動パドルミキサ、シグマブレードミキサ、タンブルブレンダー、渦動ミキサ、フィードミキサ、垂直ミキサ、水平ミキサ、SpeedMixer(商標)を用いることによって、並びにそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない、当該技術分野において既知の任意の技術又は装置を用いてw/oエマルションに適用されてよい。
【0038】
別法として、o/wエマルションを形成する工程は、シラノール、環状シラザン、アミノ官能性ポリシロキサン、イソシアネート、粒子、及び/又は水若しくは別の液体を乳化させることを含んでもよい。乳化させる工程は、o/wエマルションを形成してよいが、粒子は形成しなくてもよい。界面活性剤及び/又は増粘剤は、シラノール、環状シラザン、アミノ官能性ポリシロキサン、イソシアネート、粒子、及び/又は水若しくは別の液体の乳化の前、それと並行して、又はその後に添加されてよい。
【0039】
更に別の実施形態では、方法は、アミノ官能性ポリシロキサンとイソシアネートとをo/wエマルション中で組み合わせて、反応させて粒子を形成する工程を含む。かかる反応の一例は、上に記載される。典型的には、本実施形態では、アミノ官能性ポリシロキサンとイソシアネートとのエマルションは、室温又はより高温で0.5〜24時間反応して、粒子を形成する。しかしながら、本開示は、これらの時間又は温度に限定されない。いかなる特定の理論によっても拘束されるものではないが、イソシアネートは、o/wエマルションの水を通じて移動して、アミノ官能性ポリシロキサンと反応すると考えられる。o/wエマルションを約100℃以下の温度に加熱することは、反応速度を増加させる可能性がある。加えて、アミノ官能性ポリシロキサンと反応しない任意の量のイソシアネートは、水と反応し、したがってイソシアネートを分解し、二酸化炭素ガスを形成してもよく、それは本方法の安全性を増加させる。
【0040】
上記の方法に加えて、本開示はまた、o/wエマルションそれ自身も提供する。o/wエマルションは、少なくとも30ナノメートルの直径を有する粒子を含む。o/wエマルションの粒子は、上記に詳細に説明される方法工程のいずれか又は全てを用いて形成されてよい。典型的には、o/wエマルションを形成するために、シラノールと環状シラザンとが反応してアミノ官能性ポリシロキサンを形成し、それは次にo/wエマルション中でイソシアネートと反応して、粒子を形成する。
【0041】
本開示の方法において、イソシアネートは、o/wエマルションの水性の水相を通じて移動して、アミノ官能性ポリシロキサンと反応すると考えられる。換言すれば、イソシアネートとアミノ官能性ポリシロキサンとの反応は、イソシアネートの水及び/又はシラノールとの反応よりも動力学的に有利である(例えば、100倍速い)と考えられる。更に、本方法において、アミノ官能性ポリシロキサンと反応しない任意の量のイソシアネートは、水と反応し、したがってイソシアネートをばらばらにし、二酸化炭素ガスを形成してもよく、それは本方法の安全性を増加させる。
【0042】
o/wエマルション及び上記の方法に加えて、本開示はまた、本開示のo/wエマルション及び粒子を含むパーソナルケア組成物(例えば、化粧品組成物又は洗面用化粧品組成物)も提供する。本開示のo/wエマルションは、例えば、髪、皮膚、粘膜、又は歯等へのパーソナルケア用途等の、シリコーン製剤で最も知られている用途において有用である。これらの用途の多くにおいて、o/wエマルションは滑性であり、スキンクリーム、スキンケアローション、保湿剤、アクネ又は皺取り等の美顔用品、身体用及び顔用洗浄剤、バスオイル、香料、香水、コロン、匂い袋、日焼け止め、プレシェーブ及びアフターシェーブローション、剃毛用石鹸、及び剃毛用泡の特性を改善する。o/wエマルションはまた、例えば、整髪及びコンディショニング利益を提供するために、ヘアシャンプー、ヘアコンディショナー、ヘアスプレー、ムース、パーマネント、除毛、及びキューティクルコートにも使用され得る。化粧品において、o/wエマルションは、メイクアップ用化粧品、カラー化粧品、ファンデーション、チーク、口紅、アイライナー、マスカラ、オイルリムーバー、カラー化粧品リムーバー、及びパウダー中の色素のための均染剤及び展着剤として機能してもよい。o/wエマルションはまた、ビタミン、有機日焼け止め、セラミド、調剤等の油溶性及び水溶性物質のための送達系として有用であり得る。スティック、ゲル、ローション、エアロゾル、及びロールオンに配合される場合、o/wエマルションは、乾燥した滑らかな取り出しを付与してもよい。o/wエマルションはまた、蒸着ポリマー、界面活性剤、洗剤、抗菌剤、フケ防止剤、起泡力増進剤、タンパク質、保湿剤、懸濁化剤、乳白剤、香料、着色剤、植物抽出物、ポリマー、及び他の従来のケア成分と混合されてもよい。一実施形態では、o/wエマルションは、化粧品組成物、コーティング組成物、及びそれらの組み合わせの群から選択される水性組成物中に含まれる。o/wエマルションは、パーソナルケア製品の0.01〜約50重量パーセントの量、またより典型的には0.1〜25重量パーセントの量で、パーソナルケア製品中に使用されてもよい。
【0043】
o/wエマルションはまた、布地処理組成物において等の多数の他の用途に有用であり得る。本開示では、布地は、織布であってもよく、若しくは不織布であってもよく、又は織布と不織布の双方の部分を含んでもよい。一実施形態では、布地は、繊維ガラス、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、及びそれらの組み合わせの群から選択される。当然のことながら、布地は、上述の種類の織布地及び不織布地に限定されず、当該技術分野において既知の任意の織布地及び不織布地を含んでもよいことを理解すべきである。
【0044】
当該技術分野において既知の通り、織布地は典型的には、機織りによって形成され、バイアス方向に伸びる布である。同様に当該技術分野において既知の通り、不織布地は、織物でも編物でもなく、典型的には、個々の繊維をシート又はウェブの形態で一緒に定置し、次にそれらを、接着剤と共に機械的にか、又は布地上に結合剤を溶かすことによって熱的にかのいずれかで結合することによって、製造される。不織布地としては、ステープル不織布地及びスパンレイド不織布地が挙げられ得る。ステープル不織布地は典型的には、均一なウェブ内に広げられ、次に樹脂又は熱のいずれかを用いることによって結合される繊維を紡績することによって、作製される。スパンレイド不織布地は典型的には、ウェブ内に直接配置される繊維を紡績することによって、1つの連続的なプロセスで作製される。スパンレイドプロセスは、メルトブロープロセスと組み合わされて、SMS(スパン−メルト−スパン)不織布地を形成することができる。
【0045】
不織布地はまた、フィルム及び小繊維(fibrillate)を含んでもよく、セレーション又は真空成型を用いて模様付き穴を形成することによって形成され得る。繊維ガラス不織布地は典型的には、湿式切断された(wet-chopped)6〜20マイクロメートルの直径を有するデニール繊維を有する湿式マット、又は0.1〜6マイクロメートルの直径を有する不連続デニール繊維を有する火炎減衰マットを含む、2種類のうちの1つである。
【0046】
布地処理組成物は、皮湿潤剤、柔軟仕上げ剤、離型剤、染み防止剤、染み処理剤等として更に定義されてもよい。o/wエマルションは、パーソナルケア製品の0.01〜約50重量パーセントの量、またより典型0.1〜25重量パーセントの量で、布地処理組成物中に使用されてもよい。
【0047】
本開示はまた、上記の粒子を含むコーティング及び/又はフィルムを提供する。例えば、コーティングは、粒子を含んでもよく、粒子で本質的に構成されてもよく、又は粒子で構成されてもよい。一実施形態では、専門用語「本質的に構成される」は、粒子でないポリマー及び/又はポリシロキサン及び/又はシリコーンを含まない、コーティングを説明する。他の実施形態では、コーティングは、0.1〜約100重量%の粒子を含む。0.1〜約100重量%の間のありとあらゆる値、及び値の範囲は、本明細書に明示的に企図される。粒子は、コーティングそれ自身であってもよく、又は成分若しくは添加剤としてコーティング中に含まれてもよい。コーティングは、水性又は油性又はそれらの組み合わせであってもよい。様々な実施形態では、コーティングは、水希釈性である。コーティングは、例えば、自立フィルムであってもよく、又は例えば、金属、ガラス、ポリマー、プラスチック、木等の基材上に配置されてもよい。コーティング及び/又はフィルムは、1ナノメートル〜2.54cm(1インチ)の厚さを有してもよい。様々な実施形態において、コーティング及び/又はフィルムは、1〜50マイクロメートルの厚さを有する。1ナノメートル〜2.54cm(1インチ)の間のありとあらゆる値、及び値の範囲は、本明細書に明示的に企図される。コーティング及び/又はフィルムは、保護用、建築用、建造物用、自動車用、航空宇宙用、建設用等として説明されてもよい。
【実施例】
【0048】
(実施例1):
エマルション1を形成するために、90グラムのシラノール、本実施例では、2つの末端−OH基、約50,000cPの粘度、及び約61,100の数平均分子量を有するポリジメチルシロキサンを、SpeedMixer(商標)max 100グラムカップに添加し、次に0.42グラムのN−1,1,2,4−テトラメチル−l−シラ−2−アザシクロペンタン、環状シラザンを添加した。カップを閉鎖し、DAC 150 SpeedMixer(商標)内へ定置し、3,000rpmで20秒間回転させた。カップ及びその内容物を、周囲実験室条件で24時間放置し、シラノールと環状シラザンとを反応させて、アミノ官能性ポリジメチルシロキサンを形成した。24時間後、55gのアミノ官能性ポリジメチルシロキサンを除去し、第2のmax 100gカップに添加した。その後、0.83グラムのポリオキシエチレン(4)ラウリルエーテル(Brij(登録商標)30の商品名で市販されている)を界面活性剤としてカップに添加し、次に1.21グラムのポリオキシエチレン(23)ラウリルエーテル(Brij(登録商標)35Lの商品名で市販されている)の72%水溶液を、第2の界面活性剤として添加した。次に、0.6グラムの脱イオン(DI)水をカップに添加した。アミノ官能性ポリジメチルシロキサンへの界面活性剤及び水の添加は、油中水型(w/o)エマルションを形成した。カップを次に、DAC 150 SpeedMixer(商標)内へ定置し、3,000rpmで20秒間回転させて、w/oエマルションをo/wエマルションへと相反転させた。カップをミキサから取り外し、壁部をへらでこそげ落とした。カップの内容物は、以前のw/oエマルション(回転前)から反転された、水中のアミノ官能性ポリジメチルシロキサンの水中油型エマルションである、粘度が高いペーストを形成した。カップの壁部をこそげ落とした後、カップを、3,000rpmで20秒間、2回目に回転させた。1グラムのDI水を次にカップに添加し、その後3,000rpmで20秒間、また更に回転させた。次に、2グラムの水を上記と同じ方法で添加した後、3グラム及び5グラムのDI水を、それぞれの水添加の間にカップを3,000rpmで20秒間回転させて、添加した。水は、最初の0.6グラムの水の添加を除いて、最大で合計33.6グラムまで添加した。水の添加は、約60%活性の、N−メチルアミノイソブチル置換末端基を有するポリジメチルシロキサンの水性水中油型(o/w)白色エマルションを形成した(エマルション1)。
【0049】
その後、0.16グラムのヘキサメチレンジイソシアネートを、ピペットを用いてカップに滴加した。HDIは、o/wエマルションの表面上に浮遊する液滴を形成した。カップを次に、SpeedMixer(登録商標)内へ定置し、3,500rpmで20秒間回転させた。次に、カップ及びその内容物を、周囲実験室条件で24時間放置し、イソシアネートをアミノ官能性ポリジメチルシロキサンと反応させて、粒子1を形成した。24時間後、10グラム部のo/wエマルションを、60mmプラスチックペトリ皿へ注ぎ、周囲実験室条件で24時間乾燥させて、粘稠性ガムを形成した。粘稠性ガムを、動的機械分析(DMA)及び平行板を装備した振動レオメーターを用いて評価し、10
−1Hzにて約240,000パスカル秒の粘度を有することが分かった。DMA結果のプロットを、
図1に記載する。また、一定分量のo/wエマルションを、レーザー光散乱を用いて粒径分析に供した。粒子1の平均粒径(直径)は、Nanotrac(登録商標)粒径分析器を用いて光散乱によって判定される際、約0.956μmであり、粒子の約90%が1.27μm未満の寸法を有した。
【0050】
(実施例2):
参考例
エマルション2を形成するために、約100の重合度(DP)を有し、N−メチルアミノイソブチルジメチルシロキシ基で終端された、本開示の代表的なアミノ官能性ポリシロキサンである20グラムのポリジメチルシロキサン流体を、50ml広口瓶に添加した。次に、0.25グラムのポリオキシエチレン(4)ラウリルエーテル(Brij(登録商標)30の商品名で市販されている)を界面活性剤として広口瓶に添加し、次に第2の界面活性剤として0.45グラムのポリオキシエチレン(23)ラウリルエーテル(Brij(登録商標)35Lの商品名で市販されている)の72%水溶液を、及び19.3グラムの脱イオン(DI)水を添加した。次に、超音波プロセッサプローブを、広口瓶中に約1cmの深さに浸した。次に、プローブに全出力(550W)まで通電し、ポリジメチルシロキサン、界面活性剤、及び水は数分以内で白くなった。次に、超音波プロセスを30秒間継続した後、プローブへのエネルギーを停止し、プローブを広口瓶から取り出した。広口瓶を次に、手で10秒間振盪し、流水下で数分間冷却させた。その後、プローブを広口瓶に戻し、更に30秒間再活性化した。30秒後、プローブへのエネルギーを停止、プローブを広口瓶から取り出した。次に、広口瓶を浸透し、流水下で冷却させた。プローブを次に広口瓶内へ再挿入し、総超音波プロセスが約1.5分になるように、超音波プロセスを更に30秒間継続した。超音波プロセスは、38グラムの、50%活性の末端N−メチルアミノイソブチル基を有するポリジメチルシロキサンの水性水中油型(o/w)エマルションを形成した(エマルション2)。
【0051】
その後、0.46グラムのヘキサメチレンジイソシアネートを、ピペットを用いてカップに滴加した。カップを次に、SpeedMixer(登録商標)DAC 150内へ定置し、3,000rpmで20秒間回転させた。カップ及びその内容物を、周囲実験室条件で24時間放置し、イソシアネートをポリジメチルシロキサンと反応させて、粒子2を形成した。24時間後、15グラム部のエマルション2を、60mmプラスチックペトリ皿へ注ぎ、周囲実験室条件で24時間乾燥させて、ゴム状ポリマーを形成した。ゴム状ポリマーの一部を、平行板を装備した振動レオメーターを用いてDMAに供し、動的機械分析(DMA)及び平行板を装備した振動レオメーターを用いて25℃の温度及び10
−1ヘルツ(Hz)で測定される、約800,000パスカル秒の粘度を有することが分かった。エマルション2に由来するゴム状ポリマーの10
−1Hzにおける温度掃引の結果を、
図2に記載する。
【0052】
(実施例3):
ポリマーの調製:
ポリマーAを、まず、2クオート円形ガラス広口瓶内へ、末端−OH基、約50,000mパスカル秒cPの粘度、及び約61,100の数平均分子量を有する、1031.3グラムのポリジメチルシロキサン直鎖ポリマーを計量することによって調製した。次に、4.80グラムのN−1,1,2,4−テトラメチル−l−シラ−2−アザシクロペンタン、環状シラザンを、広口瓶内へ計量した。キャップを固定し、広口瓶を、広口瓶回転装置を用いて周囲実験室条件下で24時間低速で回転させて、ポリマーAを形成した。ポリマーAは、末端二級アミノ基を有するポリジメチルシロキサンポリマー(Mn〜61,100)であった。ポリマーAの粘度は、開始シロキサンとほぼ同じであった。
【0053】
ポリマーBを、SiOHポリマーに対してより高い比率の環状シラザンを用いることを除いて、ポリマーAと同様の方法によって調製した。
ポリマーAを調製するために使用したものと同じポリマー1159.7グラムを、2クオート円形ガラス広口瓶内へ計量した。次に、5.44グラムのN−1,1,2,4−テトラメチル−l−シラ−2−アザシクロペンタン(環状シラザン)を、広口瓶内へ計量した。キャップを広口瓶上に固定し、広口瓶を、広口瓶回転装置を用いて周囲実験室条件下で24時間低速で回転させて、ポリマーBを形成した。ポリマーBは、末端二級アミノ基を有するポリジメチルシロキサンポリマー(Mn〜61,100)であった。ポリマーBも同様に、開始シロキサンとほぼ同じ粘度を有した。
【0054】
ポリマーCも、異なる分子量のSiOHポリマーを使用することを除いて、ポリマー
Aと同じ方法によって調製した。末端−OH基、約2,000mパスカル秒の粘度、及び約23,300の数平均分子量を有する780.0gのポリジメチルシロキサンポリマー、続いて9.57gのN−1,1,2,4−テトラメチル−l−シラ−2−アザシクロペンタンを、1クオート広口瓶内へ計量した。キャップを広口瓶に固定し、広口瓶を、広口瓶ローラーを用いて周囲実験室条件下で24時間低速で回転させて、ポリマーCを形成した。ポリマーCは、末端二級アミノ基を有するポリジメチルシロキサンポリマー(Mn〜23,300)であった。ポリマーCの粘度は、開始シロキサンとほぼ同じであった。
【0055】
エマルションの調製
(実施例3A):
60グラムのポリマーAを、max 100カップ内へ計量し、その後0.96グラムのBrij 30及び1.80グラムのBrij 35L及び1.0gのDI水を計量した。カップを閉鎖し、SpeedMixer(登録商標)DAC−150の内側に定置して、カップを最大速度(約3,500rpm)で30秒間回転させた。カップを開け、カップの壁部をへらでこそげ落とした後、カップを閉鎖しミキサ内へ戻し、更に30秒間最大速度で回転させた。カップ内容物を、2.5グラムから開始し、次に5.0グラム、次に7.5グラム、最後に10.4グラムの4段階で合計25.4グラムのDI水で希釈した。各希釈の後、カップを最大速度で20秒間回転させた。最後の希釈を行い、カップを最後に回転させた後、0.174グラムのHDI、ヘキサメチレンジイソシアネートを、ピペットを用いて滴加した。カップを閉鎖し、回転サイクル間に約2分の待機期間を伴って各30秒ずつ2サイクル、最大速度で回転させた。カップを周囲実験室条件で24時間放置した後、粒径を判定し(Malvern(登録商標)2000)、ポリマーをレオロジー試験のために採取した。組成物は、約67重量パーセントのシリコーン含量、及び粒子の90パーセントが1.07
μm未満である0.64
μmの平均粒径(Dv50)を有する、高粘度PDMSの水中油型水性エマルションであった。
【0056】
ポリマーの採取
約8グラムの真上に説明されるエマルションを、Max 40カップ内へ計量した。次に、イソプロピルアルコール(IPA)を、スクイーズボトルを用いてカップがほぼ一杯になるまでカップに添加した(約30グラムのIPA)。カップを閉鎖し、SpeedMixer(登録商標)DAC−150内で30秒間、最大速度で回転させた。カップを開け、カップの底にあるポリマーからアルコール層をデカント(及び廃棄)した。ポリマーを、追加のIPAで濯ぎ、次に100mm直径のプラスチックペトリ皿(蓋無し)に移し、70Cに維持された空気循環炉内に定置した。ポリマーを、炉内で48時間乾燥させた。ポリマーのレオロジー特性を、25mm直径の平行板を装備し、0.01Hz〜80Hzの周波数掃引モードで25℃にて稼働されるTA Instruments ARES(登録商標)(New Castle Delaware)レオメーターを用いて、10パーセントの動的歪みを用いて判定した。このポリマーは、0.01Hzにおいて約13,600パスカル秒の粘度を有した。
【0057】
(実施例3B):
エマルションを、エマルションの粒子がより大きいことを除いて、実施例
3Aのものと同じポリマー及び同じ手順を用いて調製した。60グラムのポリマーAを、max 100カップ内へ計量し、その後0.96グラムのBrij(登録商標)30及び1.80グラムのBrij(登録商標)35L及び3.90グラムのDI水を計量した。カップを閉鎖し、SpeedMixer(登録商標)DAC−150の内側に定置して、カップを最大速度(約3,500rpm)で30秒間回転させた。カップを開け、カップの壁部をへらでこそげ落とした後、カップを閉鎖しミキサ内へ戻し、更に30秒間最大速度で回転させた。カップの内容物を、2.5グラムから開始し、次に5.0グラム、次に7.5グラム、最後に10.65グラムの4段階で合計25.65グラムのDI水で希釈した。各希釈の後、カップを最大速度で20秒間回転させた。最後の希釈を行い、カップを最後に回転させた後、0.176グラムのHDI、ヘキサメチレンジイソシアネートを、ピペットを用いて滴加した。カップを閉鎖し、回転サイクル間に2分の待機期間を伴って各60秒ずつ2サイクル、最大速度で回転させた。カップを周囲実験室条件で24時間放置した後、粒径を判定し(Malvern(登録商標)2000)、ポリマーをレオロジー試験のために採取した。この組成物は、約65重量パーセントのシリコーン含量、及び粒子の90パーセントが5.24
μm未満である3.36
μmの平均粒径(Dv50)を有する、高粘度PDMSの水中油型水性エマルションで構成された。このエマルションに由来するポリマーを、実施例
3Aに説明される手順によって採取し、このポリマーは、0.01Hzにおいて約14,800パスカル秒の粘度を有した。このポリマーのレオロジープロファイルを、
図3に記載する。
【0058】
(実施例3C):
エマルションを、ポリマーAの代わりにポリマーBを使用することを除いて、実施例
3Bのものと同じ手順を用いて調製した。60グラムのポリマーBを、max 100カップ内へ計量し、その後0.96グラムのBrij(登録商標)30、1.81グラムのBrij(登録商標)35L、及び3.90グラムのDI水を計量した。カップを閉鎖し、SpeedMixer(登録商標)DAC−150の内側に定置して、カップを最大速度(約3500rpm)で30秒間回転させた。カップを開け、カップの壁部をへらでこそげ落とした後、カップを閉鎖しミキサ内へ戻し、更に30秒間最大速度で回転させた。カップの内容物を、2.5グラムから開始し、次に5.0グラム、次に7.5グラム、最後に10.65グラムの4段階で合計25.65グラムのDI水で希釈した。各希釈の後、カップを最大速度で20秒間回転させた。最後の希釈を行い、カップを最後に回転させた後、0.174グラムのHDI、ヘキサメチレンジイソシアネートを、ピペットを用いて滴加した。カップを閉鎖し、回転サイクル間に2分の待機期間を伴って各60秒ずつ2サイクル、最大速度で回転させた。カップを周囲実験室条件で24時間放置した後、粒径を判定し(Malvern(登録商標)2000)、ポリマーをレオロジー試験のために採取した。この組成物は、約65重量パーセントのシリコーン含量、及び粒子の90パーセントが4.71
μm未満である3.07
μmの平均粒径(Dv50)を有する、高粘度PDMSの水中油型水性エマルションで構成された。
【0059】
ポリマーを、実施例
3Aに関して使用したものと同じ方法で採取した。ポリマーは、0.01Hzにおいて約62,900パスカル秒の粘度を有した。このポリマーのレオロジープロファイルを、
図4に記載する。
【0060】
(実施例3D):
エマルションを、0.227gのイソホロンジイソシアネート(IPDI)を、実施例
3Cの組成物において使用した
0.174gのHDIと置き換えることを除いて、実施例
3Cと同じ手順及び成分を用いて調製した。このエマルションは、粒子の90%が5.29
μm未満である3.43
μmの平均粒径(Dv50)を有した。エマルションはまた、約65パーセントのシリコーン含量を有した。ポリマーを、実施例
3Aにおいて使用したものと同じ方法で採取した。ポリマーは、0.01Hzにおいて約227,000パスカル秒の粘度を有した。このポリマーのレオロジープロファイルを、
図5に記載する。
【0061】
(実施例3E):
エマルションを、異なるポリマー及び異なる界面活性剤を使用することを除いて、実施例
3Cと同じ手順を用いて調製した。60gのポリマーCを、max 100カップ内へ計量し、その後0.96グラムのTergitol(登録商標)15−S−5、1.80グラムのTergitol(登録商標)15−S−40(水中で70パーセント)、及び0.5グラムのDI水を計量した。カップを閉鎖し、SpeedMixer(登録商標)DAC−150の内側に定置して、カップを最大速度(約3,500rpm)で30秒間回転させた。カップを開け、カップの壁部をへらでこそげ落とした後、カップを閉鎖しミキサ内へ戻し、更に30秒間最大速度で回転させた。カップの内容物を、2.5グラムから開始し、次に5.0グラム、次に7.5グラム、最後に14.05グラムの4段階で合計29.05グラムのDI水で希釈した。各希釈の後、カップを最大速度で20秒間回転させた。最後の希釈を行い、カップを最後に回転させた後、0.425グラムのHDI、ヘキサメチレンジイソシアネートを、ピペットを用いて滴加した。カップを閉鎖し、回転サイクル間に2分の待機期間を伴って各60秒ずつ2サイクル、最大速度で回転させた。カップを周囲実験室条件で24時間放置した後、粒径を判定し(Malvern(登録商標)2000)、ポリマーをレオロジー試験のために採取した。この組成物は、約65重量パーセントのシリコーン含量、及び粒子の90パーセントが4.01
μm未満である2.48
μmの平均粒径(Dv50)を有する、高粘度PDMSの水中油型水性エマルションで構成された。ポリマーを、実施例
3Aで説明した手順を用いて採取した。ポリマー粘度は、0.01Hzにおいて約62,200パスカル秒であった。このポリマーのレオロジープロファイルを、
図6に記載する。
【0062】
比較例4:
アミノ官能性末端ポリジメチルシロキサンをまず、約50,000cPの粘度及び約61,100の数平均分子量を有する1482.0gの末端OH官能性ポリジメチルシロキサンポリマーを計量することによって、調製した。次に、7.10グラムのN−1,1,2,4−テトラメチル−l−シラ−2−アザシクロペンタン、環状シラザンを、広口瓶内へ計量した。キャップを固定し、広口瓶を、広口瓶ローラーを用いて周囲実験室条件下で24時間低速で回転させて、比較ポリマーを形成した。この比較ポリマーは、末端二級アミノ基と、開始ポリマーのものとほぼ同じ粘度(約50,000cP)とを有するポリジメチルシロキサンであった。20gのこの組成物を、Max 40カップ内へ計量し、その後HDI、ヘキサメチレンジイソシアネートの10パーセント溶液0.599グラムを計量し、ポリジメチルシロキサン流体(Dow Corning(登録商標)1.5E−6m
2/s(1.5cSt.)200Fluid)中で溶解させた。カップを、SpeedMixer(登録商標)DAC−150ミキサの内側へ定置し、カップを最大速度で20秒間回転させた。カップを、周囲実験室条件で4時間放置した。
【0063】
次に、得られた高粘度ポリマーの乳化を試みた。ポリマーを、へらで1センチメートル寸法の片に破壊し、2.0グラムをMax 10カップ内へ計量した。次に、0.06グラムのTergitol(登録商標)15−S−5及び0.10グラムのTergitol(登録商標)15−S−40(70パーセント水溶液)をカップ内へ計量し、その後0.60グラムのDI水を計量した。カップを、SpeedMixer(登録商標)DAC−150を用いて最大速度で60秒間回転させた。カップを開けて、内容物を検査した。内容物は、大きな透明なポリマー片を包囲する透明な液体で構成された。カップを閉鎖し、再び回転させ、内容物を検査した。外観は変わらず、大きいポリマー片の量も変化していないことが分かった。この手順を更に2回繰り返し、結果は同じであった。組成物は基本的に、エマルションにならなかった。
【0064】
組成物を、追加の4.5グラムのDI水と共に15ml広口バイアルへ移した。新規の組成物を、超音波プローブ(12mm直径)を液体中に表面下1cmに浸し、半分の出力(Mixonix 3000 Sonicator(登録商標)、定格最大出力500W)で20秒間、プローブに通電することによって、超音波処理に供した。プローブをバイアルから取り出し、バイアルを、流水下で1分間冷却させた。プローブを液体中に再挿入し、半分の出力で更に20秒間、プローブに通電した。この手順を、混合物が合計で60秒の超音波処理を受けるように繰り返した。泡が収まり得るように10分間放置した後の混合物の検査から、これは、多数の透明な高粘度ポリマーをその中に有する透明な液体で構成されることが分かった。換言すれば、組成物は、ポリマーが水中に分散されないため、エマルションにならなかった。
【0065】
第2の試みがなされ、異なる界面活性剤を用い、疎水性補助安定剤も用いて、高粘度ポリマーを水性エマルション中へ分散させた。2.0グラムの上記の高粘度ポリマーを、Max 10カップ内へ計量し、その後硫酸ドデシルナトリウムの20パーセント水溶液0.4グラムを計量した。0.08グラムのへキサデカンを添加し、最後に0.5グラムのDI水を添加した。カップを閉鎖し、SpeedMixer(登録商標)DAC−150ミキサを用いて最大速度で30秒間回転させた。カップの内容物を検査し、透明な液体中の透明なポリマー片が明らかになった。カップを更に30秒間回転させ、結果は同じであった。カップの内容物を、追加の5.0グラムのDI水と共に15ml広口バイアルに移した。バイアルの内容物を、この手順の合計時間が2分であることを除いて、上記の通り20秒間隔で超音波処理した。得られた組成物は、その中に透明なポリマー片を有する僅かに不透明な液体で構成された。ポリマー片は、超音波プロセスの開始前と同じ寸法であることが分かった。ポリマー片を液体から分離し、水で洗浄し、70Cの炉内で2時間乾燥させると、その重量は1.99グラムであった。これは、ポリマーが、本質的に乳化しないことを示唆している。
【0066】
上記の実施例1〜3に説明されるエマルション及び粒子の形成は、本開示が、水中油型エマルション中で効率的に粒子を形成することを実証する。粒子は、容易に効率的に取り扱われ、品質に関して正確及び効率的にチェックされ、また所望の物理的及び化学的特性に特注生産されることができる。更に、上記の実施例は、高粘稠性粒子が、費用効果的及び単純な方法によって、水中油型エマルション中で形成され得ることを実証する。加えて、アミノ官能性ポリシロキサンと反応しない任意の量のイソシアネートは、水と反応し、したがってイソシアネートを分解し、二酸化炭素ガスを形成し、それは本方法の安全性を増加させる。
【0067】
本開示は、エマルション粒子内部の広範なポリマー粘度の調製を可能にする。本開示に説明されるポリマー粒子をエマルション中で調製することの利点は、非常に高粘度のポリマーを、エマルション形態で比較的容易に取り扱うことができ、したがってエマルションが、低粘度を有するように作製されることができ、それ故、注ぐことが可能な液体であるということである。
【0068】
上記の値の1つ以上は、変動が本開示の範囲内に留まる限り、±5%、±10%、±15%、±20%、±25%等で変動してもよい。全ての他の要素から独立したマーカッシュ群の各要素から予期せぬ結果が生じ得る。各部材は、個別にかつ/又は組み合わせで依存してもよく、添付の「特許請求の範囲」に含まれる特定の実施形態を十分に支援する。独立請求項及び従属請求項(単一項従属及び多項従属の両者とも)の全ての組み合わせの対象が、本明細書で明確に企図される。本開示は、説明を明示的に包含するものであり、なんら制限するものではない。上記の教示を鑑みれば、本開示の多数の修正及び変形が可能となり、本開示は、本明細書で具体的に説明した以外の形でも実施され得る。