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DE102006011226A1 - Verfahren zur Herstellung von Siliconemulsionen - Google Patents

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DE102006011226A1
DE102006011226A1 DE102006011226A DE102006011226A DE102006011226A1 DE 102006011226 A1 DE102006011226 A1 DE 102006011226A1 DE 102006011226 A DE102006011226 A DE 102006011226A DE 102006011226 A DE102006011226 A DE 102006011226A DE 102006011226 A1 DE102006011226 A1 DE 102006011226A1
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weight
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emulsifier
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DE102006011226A
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Holger Dipl.-Chem. Dr. Rautschek
Robert Dipl.-Chem Dr. Schröck
Claudius Dipl.-Chem. Dr. Schwarzwälder
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Wacker Chemie AG
Original Assignee
Wacker Chemie AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Siliconemulsionen, die insbesondere hochviskose Polyorganosiloxane enthalten und eine volumenmittlere Teilchengröße von 1-100 mum aufweisen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Siliconemulsionen, die insbesondere hochviskose Polyorganosiloxane enthalten und eine volumenmittlere Teilchengröße von 1-100μm aufweisen.
  • Silicone sind vielfältig einsetzbar. Um die Anwendung und Dosierung insbesondere bei viskosen Produkten zu erleichtern, ist es für viele Anwendungen wünschenswert, dass die siliziumorganischen Verbindungen in verdünnter Form vorliegen. Die Verwendung von organischen Lösemitteln, wie Benzol oder Chlorkohlenwasserstoffen, für diesen Zweck ist zwar möglich, jedoch aus ökologischer und arbeitsmedizinischer Sicht nachteilig. Deshalb erfolgt der Einsatz meist in Form von wässrigen Emulsionen oder Dispersionen, üblicherweise als Öl-in-Wasser-Emulsionen (O/W-Emulsionen), die mit Wasser verdünnbar sind. Als Ölphase werden dabei die mit Wasser nicht mischbaren siliziumorganischen Verbindungen verstanden, gegebenenfalls gelöst in organischen Lösemitteln.
  • Für viele Anwendungen ist es vorteilhaft, wenn das Silicon ein hohes Molekulargewicht und somit eine hohe Viskosität hat. Ein bekannter Weg zu Emulsionen zu gelangen, die ein hochmolekulares Silicon enthalten, ist die Emulsionspolymerisation von niedermolekularen insbesondere cyclischen Organosiloxanen mit Arylalkylsulfonsäuren, wie in DE-OS 1495512 beschrieben. Dabei werden durch intensives Rühren oder Homogenisieren mit einem Hochdruckhomogenisator außergewöhnlich feine Teilchengrößen erreicht, die mit einem Optischen Mikroskop nicht mehr erkennbar sind. Dieses Verfahren wurde später optimiert, indem anstelle cyclischer Siloxane lineare Oligomere verwendet werden. Aus diesen Oligomeren wird in Gegenwart von Emulgatoren, Kondensationskatalysatoren und einer sehr kleinen Wassermenge eine Paste gebildet, in der die Polymerisation stattfindet. Anschlie ßend wird diese Paste auf die gewünschte Konzentration verdünnt ( EP 93310 B2 ) wiederum wird die Feinteiligkeit der Emulsion betont.
  • Es besteht die Auffassung, dass eine Teilchengröße kleiner als 300 nm notwendig ist, um die Emulsionspolymerisation zu ermöglichen und eine stabile Emulsion zu erhalten ( US 6245852 B1 ). WO 9818434 beschreibt die Verwendung derartiger feinteiliger Emulsionen mit Teilchengrößen in kosmetischen Zusammensetzungen. Hochviskose Silicone mit einer Viskosität größer als 3 Pas können z.B. auch dadurch in Emulsionsform überführt werden, wenn die Viskosität der Emulgatorphase z.B. durch Zugabe von Verdickungsmitteln der Viskosität der Ölphase angepasst wird, so dass die Viskosität der Emulgatorphase mindestens 10% der Viskosität der Ölphase beträgt ( EP 665861 B2 ). Für manche Anwendungen, z.B. in kosmetischen Zubereitungen, sind gröbere Teichen jedoch von Vorteil ( JP 4230309 A ). Teilchengrößen von 1-100μm werden erreicht, wenn hochviskose Polysiloxane nacheinander mit Emulgatoren und portionsweise mit Wasser vermischt werden ( EP 579458 B1 ). Diese Verfahrensweise hat den Nachteil, dass die Dosierung und Handhabung des hochviskosen Polysiloxans sowie die Einhaltung der einzelnen Schritte der Emulgator und Wasserzugabe sehr aufwändig sind.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von wässrigen Siliconemulsionen mit einer volumenmittleren Teilchengröße von 1-100μm dadurch gekennzeichnet, dass
    in einem 1. Schritt
    • (a) 100 Gewichtsteile Polyorganosiloxane enthaltend Einheiten der allgemeinen Formel Ra(R1O)bSiO(4-a-b)/2 (I),worin R gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen oder Wasserstoffatom bedeutet, wobei an ein Siliziumatom maximal 1 Wasserstoffatom direkt gebunden ist, R1 gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest bedeutet, a 0, 1, 2 oder 3 ist und b 0, 1, 2 oder 3 ist, mit der Maßgabe, dass die Summe a + b kleiner oder gleich 3 ist, bevorzugt im Durchschnitt einen Wert von 1,5 bis 2,4, besonders bevorzugt 1,8 bis 2,3, insbesondere von 1,9 bis 2,1, aufweist, und dass die Organopolysiloxane vorzugsweise aus 5 bis 50 000, bevorzugt aus 10 bis 10 000, besonders bevorzugt aus 20 bis 1000, Einheiten der Formel (I) bestehen,
    • (b) 1 bis 30 Gewichtsteile eines Emulgators,
    • (c) mindestens 25 Gewichtsteile, vorzugsweise mindestens 40 Gewichtsteile, Wasser und
    • (d) ggf. weitere Zusätze wie z.B. zusätzliche Emulgatoren, Netzmittel, Konservierungsmittel, Verdicker, Farbstoffe oder Duftstoffe, durch R ühren vermischt werden, wobei die Umfangsgeschwindigkeit des Rührers kleiner als 5 m/s, vorzugsweise kleiner als 2 m/s, ist und in einem 2. Schritt die im 1. Schritt, erhaltene Mischung mit einer Homogenisiereinrichtung homogenisiert wird, wobei die Mischung durchschnittlich maximal 2 mal durch den Homogenisator geführt wird und der gesamte Energieeintrag beim Homogenisieren maximal 200 kJ/kg, vorzugsweise maximal 20 kJ/kg, beträgt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Komponente (a) Polyorganosiloxane enthaltend Einheiten der allgemeinen Formel (I) eingesetzt, bei denen in durchschnittlich mindestens einer Einheit, vorzugsweise in 1,5 bis 2,5 Einheiten, der Formel (I) b einen Wert größer oder gleich 1 hat.
  • Die Viskosität des Polyorganosiloxans (a) ist vorzugsweise mindestens 10-mal so groß, insbesondere mindestens 50-mal so groß, wie die Viskosität der Mischung aus Emulgator (b) und Wasser (c).
  • Beispiele für Reste R sind Wasserstoffatom, unsubstituierte, verzweigte oder unverzweigte Alkylreste, wie Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Hexyl-, 2-Ethylhexyl, Octyl- oder Dodecylreste; substituierte Alkylreste, wie Trifluorpropyl-, Cyanoethyl-, Glycidoxypropyl-, Polyalkylenglycolpropyl-, Aminopropyl- oder Aminoethylaminopropylreste; ungesättigte Reste, wie Vinyl-, Methacryloxypropyl- oder Allylreste; aromatische Reste, wie Phenyl-, Toloyl-, Xylyl-, Naphthyl-, Anthracyl- oder Benzylreste.
  • Bevorzugt handelt es sich bei Rest R um Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um den Methyl- oder den Phenylrest, wobei insbesondere mehr als 80 Mol-% der Reste R im Siloxan (a) die Bedeutung von Methylreste haben.
  • Beispiele für Reste R1 sind Wasserstoffatom, unsubstituierte, verzweigte oder unverzweigte Alkylreste, wie Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl- und Butylreste.
  • Bevorzugt handelt es sich bei Rest R1 um Wasserstoffatom und Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Wasserstoffatom.
  • Bevorzugt handelt es sich bei den Siloxanen (a) um solche der Formel R1O[SiR2-O]cSiR2-OR1 (II), wobei R und R1 die oben genannten Bedeutungen haben und c einen Wert von 5 bis 50 000, bevorzugt von 10 bis 10 000, besonders bevorzugt aus 20 bis 1000, besitzt.
  • Die Polysiloxane (a) aus Einheiten der Formel (I) sind handelsübliche Produkte bzw. können nach bekannten Verfahren hergestellt werden.
  • Als Emulgatoren (b) können im erfindungsgemäßen Verfahren alle bisher für die Herstellung von Siliconemulsionen bekannten Emulgatoren eingesetzt werden, wie z.B. nichtionische, anionische oder kationischen Emulgatoren.
  • Beispiele für Emulgatoren (b) sind Polyethylenglycolether und -ester von natürlichen und/oder synthetischen Alkoholen bzw. Carbonsäuren mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen und von natürlichen Glyceriden, Polyethylenglycolether von Alkylphenolen, Alkylpolyglycoside, Aminsalze von Fettsäuren, Alkalisulfosuccinate und Tetraalkylammoniomhalogenide wie z.B. Cetyltrimethalammoniumchlorid, sowie oberflächenaktive Verbindungen, die gleichzeitig saure oder basische Katalysatoren sein können.
  • Bevorzugt werden als Emulgator (b) oberflächenaktive Verbindungen eingesetzt, die gleichzeitig saure oder basische Katalysatoren sind. Beispiele für derartige Emulgatoren (b) sind Phosphorsäurepartialester, Alkyl- oder Alklyarylsulfonsäuren, saure Alkylsulfate oder Tetraalkylammoniumhydroxide. Der Einsatz von solchen Emulgatoren hat den Vorteil, dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Kondensation des Polyorganosiloxans (a) in der Emulsion erfolgen kann. Diese gegebenenfalls durchgeführte Kondensation erfolgt vorzugsweise bis die gewünschte Viskosität, bevorzugt eine Viskosität größer als 100 Pas bei 25°C, erreicht ist, woran sich die Neutralisation der erhaltenen Emulsion anschließt. Dabei kann es erforderlich sein, dass der Kondensationsschritt auch nach dem Homogenisierschritt 2 bis zum Erreichen der gewünschten Ölviskosität und der Neutralisation fortgesetzt wird.
  • Besonders bevorzugt handelt es sich bei Komponente (b) um Alkylarylsulfonsäuren.
  • Komponente (b) wird im erfindungsgemäßen Verfahren in Mengen von vorzugsweise 2 bis 10 Gewichtsteilen, je 100 Gewichtsteile Polyorganosiloxan (a), eingesetzt.
  • Als Wasser (c) wird vorzugsweise vollentsalztes Wasser, destilliertes oder (mehrfach) redestilliertes Wasser, Wässer für medizinische oder pharmazeutische Zwecke, wie z.B. gereinigtes Wasser (Aqua purificata gemäß Pharm. Eur.) eingesetzt.
  • Das erfindungsgemäß eingesetzte Wasser (c) hat vorzugsweise eine Leitfähigkeit von weniger als 50 μS/cm, besonders bevorzugt weniger als 10 μS/cm, insbesondere weniger als 1,3 μS/cm.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bevorzugt mindestens 40 Gewichtsteile Wasser (c), je 100 Gewichtsteile Polyorganosiloxan (a) zugegeben. Vorzugsweise wird die gesamte Wassermenge, die erforderlich ist, um den gewünschten Festgehalt einzustellen, bereits am Beginn des Verfahrens im Mischer vorgelegt. Es ist jedoch selbstverständlich möglich, die fertige Emulsion auch nachträglich auf den gewünschten Festgehalt zu verdünnen.
  • Als Komponente (d) können alle bekannten Zusätze, die üblicherweise Siliconemulsionen zugesetzt werden, wie z.B. Konservierungs- oder Desinfektionsmittel, Verdicker, Schutzkolloide, Korrosionsinhibitoren, Farbstoffe oder Duftstoffe, zugesetzt werden. Der Zusatz dieser Komponenten kann jedoch auch nach einem späteren Verfahrensschritt, z.B. nach dem 2. Schritt, erfolgen.
  • Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Komponente (d) Verdicker, besonders bevorzugt anionischer Verdicker, eingesetzt. Insbesondere handelt es sich dabei um lineare Vinylpolymere der allgemeinen Formel R3-(CR2 2-CR2 2)n-R3 (III),worin R3 gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom oder den thermisch oder photochemisch gebildeten Startradikalen bekannter Radikalinitiatoren bedeutet,
    R2 gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom, C1-30 Kohlenwasserstoffreste, Carboxylgruppen oder deren Salze, Gruppen der Formel -C(O)-O-R4 (IV),Gruppen der Formel -C(O)-N-R4 2 (V),Gruppen der Formel -O-C(O)-R4 (VI),Gruppen der Formel -C(O)-O-C(O)-, (VII)oder einen Imidring -C(O)-NR4-C(O)- (VIII)bedeutet, worin R4 einen C1-30 Kohlenwasserstoffrest oder Wasserstoffatom entspricht,
    mit der Maßgabe, dass mindestens 5 mol-% der Reste R2 Carboxylgruppen oder deren Salze bedeuten und mindestens 0,1 mol-% der Reste R2 einen Kohlenwasserstoffrest mit mehr als 8 Kohlenstoffatomen oder ein Rest der Formeln (IV), (V) oder (VI) bedeutet, wobei R4 ein Kohlenwasserstoffrest mit mehr als 8 Kohlenstoffatomen ist, sind
    und/oder
    eines verzweigten Vinylpolymeren deren lineare Ketten der allgemeinen Formel (III) entsprechen und wo diese Ketten über den Einbau von Vinylmonomeren mit mindestens 2 radikalisch polymerisierbaren ungesättigten Gruppen verbunden sind.
  • Falls bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Komponente (d) eingesetzt wird, handelt es sich bevorzugt um Mengen von 0,05 bis 5 Gewichtsteilen, je 100 Gewichtsteile Komponente (a).
  • Bevorzugt werden die Komponenten (a), (b), (c) und gegebenenfalls (d) gemäß Schritt 1 des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgelegt, indem diese in den Mischbehälter dosiert werden, wobei dabei aber keine vollständige Vermischung der Polyorganosiloxane mit den anderen Komponenten erfolgen sollte. Vorzugsweise ist während der Dosierung der Komponenten (a), (b), (c) und gegebenenfalls (d) der Rührer im Vorlagebehälter, insbesondere wenn Wasserphase und Ölphase nebeneinander vorliegen, nicht in Betrieb.
  • Komponenten (b), (c) und gegebenenfalls (d) können dagegen vorher gemischt und als homogene Lösung dosiert werden.
  • Erst wenn die Komponenten (a), (b), (c) und gegebenenfalls (d) praktisch komplett im Mischer vorliegen, erfolgt im Verfahrensschritt 1 die vollständige Vermischung durch einfaches Rühren. Als Rührorgane kommen alle nach dem Stand der Technik verwendeten Rührer in Frage, insbesondere Propellerrührer, Planetenrührer, und Ankerrührer. Vorzugsweise werden Planeten- oder Ankerrührwerke, insbesondere solche, die ein wandgängiges Abstreifersystem haben, eingesetzt. Dabei hat der eingesetzte Rührer eine Umfangsgeschwindigkeit kleiner 5 m/s, vorzugsweise kleiner 2 m/s.
  • Wenn die Komponenten (a), (b), (c) und gegebenenfalls (d) gleichmäßig vermischt sind, erfolgt im Verfahrensschritt 2 das Homogenisieren der Mischung, wobei mindestens soviel Mischenergie eingesetzt wird, wie notwendig ist, um eine vollständige Umwandlung in eine Öl-in-Wasser-Emulsion zu erreichen. Die maximal verwendete Mischenergie hängt hauptsächlich von der Viskosität der eingesetzten Polysiloxane und der gewünschten Teilchengröße ab. Vorzugsweise beträgt der Energieeintrag weniger als 20 kJ/kg.
  • Zur Homogenisierung gemäß Schritt 2 des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Mischung durch einen Rotor-Stator-Homogenisator gegeben werden. Der Energieeintrag hängt z.B. von der Spaltbreite und der Umfangsgeschwindigkeit ab. Die Abstimmung von Spaltbreite und Umfangsgeschwindigkeit im Hinblick auf den gewünschten Energieeintrag hängen von der Anzahl der Durchläufe durch den Homogenisator (z.B. der Grad der Rückvermischung bei Chargenprozessen, bei denen im Kreislauf homogenisiert wird) und von der Geometrie des Homogenisators (z.B. Art und Anordnung der Verzahnung der Rotor-Stator Elemente) oder auch von der Drehrichtung des Homogenisators (z.B. bei Homogenisatoren entsprechend EP-A 290033) ab. Vorzugsweise beträgt die Umfangsgeschwindigkeit des Homogenisators weniger als 30 m/s, insbesondere weniger als 20 m/s, und die Spaltbreite ist beispielsweise 0,3 bis 3 mm.
  • Anstelle von Rotor-Stator Homogenisatoren können im 2. Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Hochdruckhomogenisatoren verwendetet werden, wie sie beispielsweise in „Schultz, S. et al. Chemie Ingenieur Technik, 74(7), 901-909, 2002" beschrieben sind. Besonders bevorzugt sind Hochdruckhomogenisatoren mit Radialdiffusoren z.B. vom Gaulin Typ oder alternativ der so genannte Microfluidizer wobei bei letzteren der Einsatz von Kammern mit Kammergrößen größer als 100 μm bevorzugt ist. Der Druck ist vorzugsweise kleiner als 500 bar, insbesondere kleiner als 200 bar.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann diskontinuierlich, semikontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden; z.B. kann der Schritt 1 durch die Dosierung der Komponenten (a), (b), (c) und gegebenenfalls (d) in einen statischen Mischer erfolgen, dem sich als Schritt 2 ein inline Homogenisator, ggf. weitere Dosiereinrichtungen und ein Lagertank für die optionale jedoch bevorzugte Kondensationsreaktion anschließt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei Temperaturen von vorzugsweise 10 bis 50°C und einem Druck der umgebenden Atmosphäre, also zwischen 900 und 1100 hPa, durchgeführt.
  • Die gegebenenfalls durchgeführte Kondensationsreaktion findet vorzugsweise bei Temperaturen unter 40°C, besonders bevorzugt 5 bis 40°C, insbesondere bei Temperaturen von 15-25°C statt. Die notwendige Reaktionszeit bis zum Erreichen der gewünschten Viskosität ist durch Versuche leicht zu ermitteln, in dem in regelmäßigen Abständen Proben entnommen werden und nach Brechen der Emulsion die Ölviskosität in diesen Proben mit gängigen Verfahren, z.B. nach DIN 53018, bestimmt wird.
  • Wenn die gewünschte Viskosität erreicht ist, wird der pH-Wert vorzugsweise auf einen Bereich von 4-10 insbesondere auf einen Bereich von 6-8 eingestellt. Als Neutralisationsmittel, kann z.B. wenn saure Emulgatoren wie Alkylbenzolsulfonsäuren verwendet werden Alkalihydroxyde wie 10%ige Natronlauge oder Amine wie Monoethanolamin oder Triethenolamin eingesetzt werden.
  • Der Feststoffgehalt der erfindungsgemäß hergestellten wässrigen Emulsionen kann in einem weiten Bereich variieren, wobei Feststoffgehalte von 20-70 Gew.-% bevorzugt sind.
  • Die erfindungsgemäß hergestellten Emulsionen sind vielfältig einsetzbar, als Trennmittel, Gleitmittel, Hydrophobiermittel, zur Textilimprägnierung. Vorzugsweise werden die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Emulsionen in Pflegemittel, insbesondere in Haarpflegemitteln, eingesetzt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass auf einfache Weise stabile Siliconemulsionen hergestellt werden können.
  • Überraschenderweise gelingt es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einfach und kostengünstig aus handelsüblichen Stoffen stabile Emulsionen herzustellen, die eine hervorragende Balance anwendungstechnischer Eigenschaften, z.B. eine deutlich verbesserte Verfügbarkeit des Siliconwirkstoffes, aufweisen.
  • In den nachfolgenden Beispielen beziehen sich alle Angaben von Teilen und Prozentsätzen, soweit nicht anders angegeben, auf das Gewicht. Sofern nicht anders angegeben, werden die folgenden Beispiele bei einem Druck der umgebenden Atmosphäre, also bei etwa 1000 hPa, und bei Raumtemperatur, also etwa 25°C bzw. einer Temperatur, die sich beim Zusammengeben der Reaktanten bei Raumtemperatur ohne zusätzliche Heizung oder Kühlung einstellt, durchgeführt. Alle in den Beispielen angeführten Viskositätsangaben beziehen sich auf eine Temperatur von 25°C.
    •
  • Beispiel 1
  • 600 g eines α,ω-hydroxyterminierten Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität von 2090 mPas werden in einem Labormischer mit Ankerrührer und Rotor-Stator-Homogensisator, vorgelegt. Dazu wird eine Mischung aus 320 g vollentsalztem Wasser und 30 g Dodezylbenzolsulfonsäure (erhältlich unter dem Namen Marlonsäure AS 3 bei der Brenntag Eurochem GmbH DE Mühlheim/Ruhr), 1,2 g eines anionischen Acrylatverdickers (erhältlich unter dem Namen Pemulen TR2 bei Noveon, Inc./9911 Brecksville Road, Cleve land, Ohio, USA) zugegeben. Diese Mischung hatte eine Viskosität von 5,6 mPas.
  • Erst nachdem alles vorgelegt wurde, wurde der Rührer eingeschalten und die Mischung 30 Minuten bei 50 Umdrehungen pro Minute gerührt. Anschließend wurde die Mischung 5 Minuten mit einem Rotor-Stator-Homogenisator bei 8000 Umdrehungen pro Minute (entspricht bei einem Durchmesser des Rotors von 13 mm einer Umfangsgeschwindigkeit von ca. 18 m/s) homogenisiert. Der dabei beobachtete Temperaturanstieg war kleiner als 2 K. Der Eintrag an Mischenergie war folglich kleiner als 10 kJ/kg.
  • Nach Erreichen einer Ölviskosität größer 500000 mPas wurde der Ansatz mit 84 kg NaOH neutralisiert. Die mit einem Malvern Matsersizer gemessene volumenmittlere Teilchengröße betrug 13,8μm, die Viskosität des aus der Emulsion abgetrennten Öles betrug 573000 mPas. Die Emulsion zeigte länger als 6 Monate keine Koaleszenz oder Ölabscheidung und war problemlos weiter verarbeitbar.
  • Beispiel 2
  • Beispiel 1 wird wiederholt mit der Abänderung, dass die Mischung anstelle des Rotor-Stator Homogensisators mit einem Hochdruckhomogensisator Typ APV 2000 (APV Deutschland GmbH. D-Unna) bei einem Druck von 50 bar homogenisiert wird. Dabei erwärmte sich die Emulsion um 2K, der Eintrag an Mischenergie betrug also weniger als 10 kJ/kg.
  • Die mit einem Malvern Mastersizer gemessene volumenmittlere Teilchengröße der erhaltenen Emulsion betrug 11,2 μm. Nach erreichen einer Ölviskosität von 800000 mPas wurde die Emulsion mit Triethanolamin neutralisiert. Die Emulsion zeigte länger als 6 Monate keine Koaleszenz oder Ölabscheidung und war problemlos weiter verarbeitbar.
  • Beispiel 3
  • Beispiel 1 wird wiederholt mit der Abänderung, dass als α,ω-hydroxyterminiertes Polydimethylsiloxan solches mit einer Viskosität von 6000 mPas eingesetzt wurde.
  • Die mit einem Malvern Mastersizer gemessene volumenmittlere Teilchengröße der erhaltenen Emulsion betrug 19,4μm. Die Emulsion zeigte länger als 6 Monate keine Koaleszenz oder Ölabscheidung und war problemlos weiter verarbeitbar.
  • Beispiel 4
  • 1200 kg einer Mischung aus gleichen Teilen eines α,ω-hydroxyterminierten Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität von 6000 mPas und eines mit α,ω-hydroxyterminierten Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität von 60 mPas werden in einem Mischer mit Ankerrührer und Rotor-Stator-Homogenisator, der auch über einen Bypass betrieben werden kann, vorgelegt. Die Viskosität dieser Mischung betrug 1170 mPas.
  • Der Rührer wurde eingeschaltet (Umfangsgeschwindigkeit maximal 1,0 m/s) und eine Mischung aus 640 kg gereinigtem Wasser Pharm. Eur. und 60 kg Dodezylbenzolsulfonsäure (erhältlich unter dem Namen Marlonsäure AS 3 bei der Brenntag Eurochem GmbH DE Mühlheim/Ruhr, wurde zugegeben. Diese Mischung hatte eine Viskosität von 2,3 mPas.
  • Erst nachdem alles vorgelegt wurde, wurde die Rührergeschwindigkeit wurde auf 2 m/s erhöht und 5 Minuten über den Bypass, wobei die Drehrichtung des Homogenisators nach EP-A 290033 für optimalen Pumpbetrieb gewählt wurde, bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 15 m/s homogenisiert. Der Eintrag an Mischenergie war kleiner als 20 kJ/kg.
  • Nach Erreichen einer Ölviskosität größer 1000000 mPas wurde der Ansatz mit 84 kg NaOH neutralisiert. Die mit einem Malvern Mastersizer gemessene volumenmittlere Teilchengröße betrug 6,6 μm, die Viskosität des aus der Emulsion abgetrennten Öles betrug 1,25 Millionen mPas und einen Gehalt an niedermolekularen cyclischen Siloxanen von weniger als 1,5 %. Die Emulsion zeigte länger als 6 Monate keine Koaleszenz oder Ölabscheidung und war problemlos weiter verarbeitbar.
  • Beispiel 5
  • Die gemäß Beispiel 1 hergestellte Emulsion wurde in eine Shampoo-Formulierung eingearbeitet, so dass diese 1 Gewichts-% Polydimethylsiloxan enthielt. Dieses Shampoo zeigte eine ausgezeichnete Lagerstabilität und einen hervorragenden Conditioner-Effekt.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung von wässrigen Siliconemulsionen mit einer volumenmittleren Teilchengröße von 1-100μm dadurch gekennzeichnet, dass in einem 1. Schritt (a) 100 Gewichtsteile Polyorganosiloxane enthaltend Einheiten der allgemeinen Formel Ra(R1O)bSiO(4-a-b)/2 (I)worin R gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen oder Wasserstoffatom bedeutet, wobei an ein Siliziumatom maximal 1 Wasserstoffatom direkt gebunden ist, R1 gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest bedeutet, a 0, 1, 2 oder 3 ist und b 0, 1, 2 oder 3 ist, mit der Maßgabe, dass die Summe a + b kleiner oder gleich 3 ist, (b) 1 bis 30 Gewichtsteile eines Emulgators, (c) mindestens 25 Gewichtsteile Wasser und (d) ggf. weitere Zusätze wie z.B. zusätzliche Emulgatoren, Netzmittel, Konservierungsmittel, Verdicker, Farbstoffe oder Duftstoffe, durch Rühren vermischt werden, wobei die Umfangsgeschwindigkeit des Rührers kleiner als 5 m/s ist und in einem 2. Schritt die im 1. Schritt erhaltene Mischung mit einer Homogenisiereinrichtung homogenisiert wird, wobei die Mischung durchschnittlich maximal 2 mal durch den Homogenisator geführt wird und der gesamte Energieeintrag beim Homogenisieren maximal 200 kJ/kg beträgt.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des Polyorganosiloxans (a) mindestens 10-mal so groß ist wie die Viskosität der Mischung aus Emulgator (b) und Wasser (c).
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Emulgator (b) oberflächenaktive Verbindungen eingesetzt werden, die gleichzeitig saure oder basische Katalysatoren sind.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2111335A4 (de) * 2007-01-19 2012-08-15 Univ California Elastische verglasung von emulsionen durch tröpfchenbrechung
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WO2024183870A1 (de) * 2023-03-03 2024-09-12 Wacker Chemie Ag Polyorganosiloxan-emulsionen mit grosser partikelgrösse und verfahren zu deren herstellung

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