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.
Stabile Wasser in Öl Emulsionen können ausschließlich mit niedermolekularen Silioxanen wie z. B. Octamethylcyclotetrasiloxan oder Decamethyltetrasiloxan hergestellt werden.
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.
Siliconemulsionen, insbesondere von niedrigviskosen Siliconen bzw. Mischungen mit Siliconen können durch Herstellung einer Voremulsion durch einfaches Rühren und anschließende Homogenisierung mit einem Hochdruckhomogenisator hergestellt werden.
Die diskontinuierliche Herstellung von Siliconemulsionen kann in Rührwerken mit eingebauten Rotor/Stator Homogenisatoren erfolgen.
Die kontinuierliche Herstellung von Siliconemulsionen erfolgt in Anlagen, wo die Ausgangsstoffe in einen oder mehrere Rotor-Stator Homogenisatoren dosiert werden.
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 wird. Die Teilchengröße der cyclischen Siloxane in der Emulsion kann z. B. mit einem Hochdruckhomogenisator wie dem Microfluidizer reduziert werden. 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 werden.
Klare Formulierungen, die als Microemulsionen bezeichnet werden, können auf der Basis von Siliconen mit polaren Gruppen hergestellt werden. Allerdings handelt es ich dabei nicht um „klassische“ Microemulsionen, sondern um mizellare Strukturen, in denen das Silicon mit polaren Gruppen als Surfactant wirkt.
Siliconemulsionen werden als Bestandteil von Trennmittelformulierungen z. B. für die Reifenherstellung eingesetzt.
Siliconemulsionen haben vielfältige Anwendungen im Bautenschutz als Hydrophobiermittel um Energie einzusparen und Werte von Bauten zu erhalten.
Emulsionen auf der Basis von Polydimethylsiloxanen und auf der Basis Aminosubstituierte Polydimethylsiloxanen werden zur Hydrophobierung von mineralischen Dämmstoffen z. B. auf der Basis von Glas- oder Steinwolle eingesetzt.
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Insbesondere Emulsionen mit Aminosiliconen werden als Weichmacher in der Textilausrüstung eingesetzt.
Zur Hydrophobierung von Textilien können z. B. Emulsionen mit Methylhydrogensiloxan, Alkoxypolysiloxanen oder β-Ketocarbonyl-funktionelle Organosiliciumverbindungen mit langen Alkylgruppen eingesetzt werden.
(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 kommen. 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.
Silicone dispersions Edited By Yihan Liu (= Surfactant science series). CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton 2017, ISBN 978-1-4987-1555-3.