Siliconemulsionen sind Emulsionen, die siliziumorganische Verbindungen wie z. B. Polydimethylsiloxane enthalten. Sie sind eine bequeme Möglichkeit Silicone einzusetzen, insbesondere wenn diese zu viskos oder elastisch für eine bequeme Handhabung sind.
Wasser in Öl Emulsionen Stabile Wasser in Öl Emulsionen können ausschließlich mit niedermolekularen Silioxanen wie z. B. Octamethylcyclotetrasiloxan oder Decamethyltetrasiloxan hergestellt werden.
Öl in Wasser Emulsionen Höhermolekulare Silicone bzw. Siloxane bilden in stabilen Emulsionen ausschließlich die disperse Phase. Dabei erfolgt die Emulsionsbildung über eine sogenannte katastrophale Phaseninversion, das heißt es wird zu einer instabilen Dispersion von Wasser und Emulgator im Siloxan langsam Wasser zugegeben, bis eine Öl in Wasser Emulsion mit einem hohen Anteil an interner Phase (high internal phase emulsion, HIPE) gebildet wird, die dann weiter verdünnt werden kann.
Aufgrund der geringen Löslichkeit von höhermolekularen Siliconen in Wasser ist die Geschwindigkeit der Ostwald-Reifung praktisch Null und dieser Destabilisierungsweg daher unbedeutend.
Herstellung von Siliconemulsionen Herstellung mit einem Hochdruckhomogenisator Siliconemulsionen, insbesondere von niedrigviskosen Siliconen bzw. Mischungen mit Siliconen können durch Herstellung einer Voremulsion durch einfaches Rühren und anschließende Homogenisierung mit einem Hochdruckhomogenisator hergestellt werdenPatentanmeldung DD133197A1, Verfahren zur Herstellung zur Herstellung stabiler Silikon-Emulsionen, Anmeldung: 27.04.1977, Veröffentlichung: 20.12.1978, Anmelder: VEB Chemiewerk Nünchritz, Erfinder: D. Behnisch, H. Kröning, R. OttoPatentanmeldung DE19814267A1, Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Siliconemulsionen, Anmeldung: 25.09.1997, Veröffentlichung: 01.04.1999, Anmelder: GE Bayer Silicones GmbH&Co, Erfinder: A. Montigny, R. Ortmann, B. KlinksiekPatent EP2065431B1, Wässrige Dispersionen von Organosiliciumverbindungen, Prioritätsanmeldung: 30.11.2007, Veröffentlichung der Patenterteilung: 19.01.2011, Anmelder: Wacker Chemie AG, Erfinder: H. Rautschek, H. Ackermann.
Diskontinuierliche Herstellung Die diskontinuierliche Herstellung von Siliconemulsionen kann in Rührwerken mit eingebauten Rotor/Stator Homogenisatoren erfolgenPatent EP1745088B1, Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung von Silicon-Emulsionen, Prioritätsanmeldung: 13.05.2004, Veröffentlichung der Patenterteilung: 18.09.2013, Anmelder: Wacker Chemie AG, Erfinder: O. Schneider, R. Schröck.
Kontinuierliche Herstellung Die kontinuierliche Herstellung von Siliconemulsionen erfolgt in Anlagen, wo die Ausgangsstoffe in einen oder mehrere Rotor-Stator Homogenisatoren dosiert werdenPatent EP1735370B1, Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Silicon-Emulsionen, Prioritätsanmeldung: 15.04.2004, Veröffentlichung der Patenterteilung: 04.07.2007, Anmelder: Wacker Chemie AG, Erfinder: R. Schröck, O. SchneiderPatent EP3349888B1, Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von stabilen Siliconemulsionen, Prioritätsanmeldung: 14.09.2025, Veröffentlichung der Patenterteilung: 19.06.2019, Anmelder: Wacker Chemie AG, Erfinder: H. Rautschek, S. Kröner, R. Schröck, C. Spörk.
Emulsionspolymerisation Ursprünglich wurden Emulsionen von Organopolysiloxanen mit hohem Molekulargewicht auf der Basis von in organischen Lösungsmitteln gelösten Siliconen hergestellt. Der Einsatz von Lösungsmitteln kann vermieden werden, indem niedermolekulare z. B. cyclische Siloxane in Gegenwart von Sulfonsäuren mit einem Kohlenwasserstoffrest, die mindestens sechs Kohlenstoffatomen z. B. Dodecylbenzolsulfonsäure in Wasser dispergiert werden, wobei die Emulsion nach einer Polymerisationszeit neutralisiert wirdPatentanmeldung DE-OS1495512, Verfahren zur Herstellung stabiler Organosiloxanemulsionen, Anmeldung 08.04.1963, Veröffentlichung 09.04.1964, Anmelder Dow Corning Corp., Erfinder: D. E. Findlay, D. R. Weyenberg. Die Teilchengröße der cyclischen Siloxane in der Emulsion kann z. B. mit einem Hochdruckhomogenisator wie dem Microfluidizer reduziert werdenPatent US6245852B1, Preparation of polyorganosiloxane emulsion, Prioritätsanmeldung 12.08.1998, Veröffentlichung 12.6.2001, Anmelder: Shinetsu Chemical Co, Erfinder: K. Hasegawa, S. Kuwata. Alternativ kann die Kondensation von Silanolterminierten Polydimethylsiloxan in Emulsion durchgeführt werden.
Das Emulgierverfahren zu Emulsionskondensation kann auch kontinuierlich mit Rotor-Stator Homogenisatoren durchgeführt werden.
Die Bildung von niedermolekularen cyclischen Siloxanen bei der Emulsionkondensation von Polydimethylsiloxan mit endständigen Silanolgruppen kann begrenzt werden, wenn statt Sulfonaten, Phosphorsäureester als grenzflächenaktive Katalysatoren eingesetzt werdenPatent EP2478055B1, Siliconemulsionen und Verfahren zu deren Herstellung, Anmeldung: 16.09.2009, Veröffentlichung der Patenterteilung: 17.06.2015, Anmelder Wacker Chemie AG, Erfinder: Rautschek, Holger.
Microemulsionen Klare Formulierungen, die als Microemulsionen bezeichnet werden, können auf der Basis von Siliconen mit polaren Gruppen hergestellt werdenPatentanmeldung EP0138192A1, Method of preparing polyorganosiloxane emulsions having low particle size, Prioritätsanmeldung: 17.10.1083, Veröffentlichung: 24.04.1985, Anmelder: Dow Cornig Corp., Erfinder: R. P. Gee. Allerdings handelt es ich dabei nicht um „klassische“ Microemulsionen, sondern um mizellare Strukturen, in denen das Silicon mit polaren Gruppen als Surfactant wirkt.
Anwendungen von Siliconemulsionen Trennmittel Siliconemulsionen werden als Bestandteil von Trennmittelformulierungen z. B. für die Reifenherstellung eingesetztPatent US5738813A, Release agent for tire molding, Prioritätsanmeldung 26.07.1994, Veröffentlichung 14.4.1998, Anmelder: Dow Corning Toray Co. Ltd, Erfinder; T. Naganawa, I. OnaPatentanmeldung EP1000989A2, Formtrennmittel, Anmeldung: 11.11.1998, Veröffentlichung: 17.05.2000, Anmelder Rhein Chamie Rheinau GmbH, Erfinder: F.-R. Zillmer, H. Wagner, K.-H. Schumacher, B. Scholand.
Bautenschutz Siliconemulsionen haben vielfältige Anwendungen im Bautenschutz als Hydrophobiermittel um Energie einzusparen und Werte von Bauten zu erhalten.
Dämmstoffhydrophopierung Emulsionen auf der Basis von PolydimethylsiloxanenWATER REPELLENCE –OPTIMIZE YOUR INSULATION MATERIALS! Abgerufen am 14. März 2026 und auf der Basis Aminosubstituierte PolydimethylsiloxanenPatent EP4073186B1, Hydrophobe mineralische Dämmstoffe, Prioritätsanmeldung: 11.12.2019, Veröffentlichung der Patenterteilung: 19.04.2023, Anmelder: Wacker Chemile AG, Erfinder: D. Jandke, R. Schröck werden zur Hydrophobierung von mineralischen Dämmstoffen z. B. auf der Basis von Glas- oder Steinwolle eingesetzt.
Textile Anwendungen (Quelle: ) Textilweichmacher Insbesondere Emulsionen mit Aminosiliconen werden als Weichmacher in der Textilausrüstung eingesetztDaiva JUODSNUKYTĖ, Matas GUTAUSKAS, Sigitas KRAULEDAS: Influence of Fabric Softeners on Performance Stability of the Textile Materials, MATERIALS SCIENCE (MEDŽIAGOTYRA). Vol. 11, No. 2. 2005, 179–182.
Textilhydrophobierung Zur Hydrophobierung von Textilien können z. B. Emulsionen mit Methylhydrogensiloxan, AlkoxypolysiloxanenPatent EP 3 250 653 B1, VERFAHREN ZUR IMPRÄGNIERUNG VON TEXTILIEN MIT ZUSAMMENSETZUNGEN ENTHALTEND ALKOXYPOLYSILOXANE Anmelder: Wacker Chemie AG, Anmeldetag: 03.11.2016, Veröffentlichung der Patenterteilung: 24.10.2018, Erfinder: H. Rautschek, A. Heller, W. Ziche oder β-Ketocarbonyl-funktionelle Organosiliciumverbindungen mit langen AlkylgruppenPatent EP 3 583 196 B1, EMULSIONEN VON BETA-KETOCARBONYL-FUNKTIONELLEN ORGANOSILICIUMVERBINDUNGEN, Anmeldetag: 06.12.2017, Veröffentlichung der Patenterteilung: 04.03.2020, Anmelder: Wacker Chemie AG, Erfinder: H. Rautschek, A. Heller, I. Hofbauer, M. Kauschke, J. Schwarzkopf eingesetzt werden.
Kosmetik (Quelle: ) Wasser in Siliconölemulsionen werden als Hautpflegemittel eingesetzt.
Silicone sind oft Komponenten in Haarwasch- bzw. -pflegemitteln. Neben Emulsionen mit Aminosiloxanen können Emulsionen, die durch Emulsionskondensation hergestellt wurden zum Einsatz kommenPatent EP2663393B1, Siliconemulsionen und Verfahren zu deren Herstellung, Prioritätsanmeldung: 13.01.2011, Veröffentlichung der Patenterteilung: 05.03.2015n Anmalder Wacker Chemie AG, Erfinder: H. Rautschek, G. Beer. Da es sich bei den Haarwasch- und Pflegemitteln um wässrige Formulierungen handelt, ist der Einsatz als Emulsionen bevorzugt. Auf der Inhaltsstoffliste sind die Silicone z. B. als Dimethicone, Dimethiconol, Amodimethicone gekennzeichnet. Silicone bilden einen dünnen Film auf der Oberfläche des Haares. Dieser Film reduziert die Nass- und Trockenkämmkraft, hält Feuchtigkeit und erhöht den Glanz.
Literatur Silicone dispersions Edited By Yihan Liu (= Surfactant science series). CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton 2017, ISBN 978-1-4987-1555-3.
Einzelnachweise
Kategorie:Emulsion Kategorie:Grenzflächenchemie