JP2001303443A - 界面活性剤組成物 - Google Patents
界面活性剤組成物Info
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Abstract
ニウム塩の製造方法の提供。 【解決手段】 脂肪酸又は脂肪酸エステルとアルカノー
ルアミンとを反応させ、得られた中間体アミンをジアル
キル硫酸塩を用いて第4級アンモニウム塩を製造する方
法において、4級化反応助剤として式 R7COO(CH2CH2O)nR8 で表わされる末端エーテル化ポリオキシエチレン脂肪酸
エステルを添加することを特徴とする前記製造方法。
Description
柔軟剤基剤として有用な第4級アンモニウム塩の製造方
法、該第4級アンモニウム塩を含有する界面活性剤組成
物及び該組成物の製造方法に関する。
キル型のカチオン界面活性剤が使用されているが、環境
に排出されてからの生分解速度が遅いため、近年これに
替わりエステル基を持つカチオン界面活性剤の使用が増
している。これらのカチオン界面活性剤を製造するに
は、まず脂肪酸とアルカノールアミンを1.3〜2.2
のモル比で仕込み減圧下、180〜200℃に加熱し、
副生した水を除去して中間体アミンを合成する(特開昭
55−45898)。あるいは触媒を使用して脂肪酸の
低級アルキルエステルとトリアルカノールアミンを減圧
下、90〜220℃に加熱し、副生メタノールを除去し
て反応を完結させる。ついで触媒を中和し、濾過して中
間体アミンを得る(米国特許3915867、ドイツ公
開特許1935499、特開平05−148198、特
開平10−168043)。得られた中間体アミンのカ
チオン化はジメチル硫酸、ジエチル硫酸などのジアルキ
ル硫酸を用い、不純物の副生を防ぐため無溶媒反応で行
うが、この場合、カチオン化時の反応物の粘度が非常に
高くなるという問題がある。
応物用の特殊反応器を使用してカチオン化を行ない、反
応終了後低級アルコール類で希釈して、カチオン界面活
性剤組成物を得ている。また、粘度を可能な限り下げ、
カチオン化反応を円滑に進めるために不飽和アルキル基
を導入したり、脂肪酸あるいは脂肪酸低級アルキルエス
テルのトリアルカノールアミンに対するモル比(FA/
TAAモル比)を減少させてカチオン界面活性剤組成物
中のモノエステルカチオンの濃度を増加させることによ
り粘度の低下を図ってきた。しかしこのような反応時の
粘度低下対策は、生成物の柔軟剤性能を低下させ好まし
くない。さらに、トリアルカノールアミンエステルから
製造されるカチオン界面活性剤は衣料用又は毛髪用柔軟
剤などの水分散体を調製するときに分散しにくいという
問題もある。この問題を解決するため、反応時に脂肪ア
ルコールポリグリコールエーテル、脂肪酸部分グリセリ
ド、アルキルオリゴグリコシド及び脂肪酸N-アルキル
ポリヒドロキシアルキルアミドなどの分子内に水酸基を
持つ乳化剤を添加し、水分散体の調製を容易にしている
(特表平8−507537、特表平9−50531
4)。しかしながらこれらの乳化剤が有する水酸基がカ
チオン化剤であるジアルキル硫酸によりアルキル化さ
れ、モノアルキル硫酸の副生による中間体アミン塩の増
加により品質が低下するという問題が新たに発生してい
る。
時の溶融粘度が低い第4級アンモニウム塩の製造方法を
提供することを目的とする。本発明はまた、第4級アン
モニウム塩を含有する界面活性剤組成物を提供すること
を目的とする。
ニウム塩を製造するにあたり、水酸基を封鎖した末端エ
ーテル化ポリオキシエチレン脂肪酸エステルを、分子内
にエステル基を有する長鎖アルキルカチオン界面活性剤
に添加すると、溶融状態における粘度を低下することが
でき、これにより上記課題を効率的に解決できるとの知
見に基づいてなされたものである。すなわち、本発明は
(a)分子内に少なくとも1つのエステル基を有する式
(1)で表わされる第四級アンモニウム塩;及び(b)
式(2)で表わされる末端エーテル化ポリオキシエチレ
ン脂肪酸エステル;
基であり(ここで、R4はH又はCH3を表し;R5は、
炭素数7〜23のアルキル基又はアルケニル基を表
す);R2及びR3は、それぞれR1と同一であるか又は
炭素数1〜4のアルキル基又は-CH2CHR4OHを表
し;R6は、炭素数1〜10のアルキル基を表し;R
7は、炭素数7〜17のアルキル基又はアルケニル基を
表し;R8は、炭素数1〜18のアルキル基又はアルケ
ニル基、アルキル(炭素数1〜12)アリル基又はベン
ジル基を表し;nは、5〜100の整数を表す。)を含
有する界面活性剤組成物を提供する。本発明は、又、さ
らに、(c)式(3)で表されるアミンエステル;及び
(d)式(3)で表されるアミンエステルのモノアルキ
ル硫酸塩;
おいて定義したのと同じである。)を含有する界面活性
剤組成物を提供する。さらに、本発明は、成分(a)、
(c)及び(d)の合計質量と成分(b)の質量との比
が、99/1〜30/70であることを特徴とする界面
活性剤組成物を提供する。
(1)で表わされる第4級アンモニウム塩は、公知の方
法を用いて製造することができる。例えば、脂肪酸ある
いは脂肪酸低級アルキルエステルとアルカノールアミン
とを反応させてアルカノールアミンエステルを得、得ら
れた中間体アミンをジアルキル硫酸を用いて四級化する
ことにより製造することができる。本発明の式(1)の
アンモニウム塩を製造する原料として用いる脂肪酸ある
いは脂肪酸低級アルキルエステルとしては、脂肪酸の炭
素数が8〜24(好ましくは10〜18)の飽和又は不
飽和の脂肪酸、あるいは炭素数が8〜24(好ましくは
10〜18)の飽和又は不飽和脂肪酸のメチルエステ
ル、エチルエステル、イソプロピルエステル及びプロピ
ルエステルなどがあげられる。これらは単一アルキル、
混合アルキルのいずれでもよい。このうち脂肪酸のメチ
ルエステルが好ましい。具体的には、動植物油脂由来の
もの、例えば、牛脂脂肪酸とその低級アルキルエステ
ル、パーム脂肪酸とその低級アルキルエステル、大豆脂
肪酸とその低級アルキルエステル;これらを水素添加し
たもの;分留で得た単体脂肪酸とそのエステル、混合脂
肪酸とそのエステル等があげられる。不飽和脂肪酸の存
在がカチオン化反応時の粘度を決めるので、不飽和脂肪
酸は、脂肪酸又は脂肪酸エステルの質量を基準にして2
0〜95%(以下、%と略称する)含まれることが好ま
しく、30〜70%含まれるのがより好ましい。
ルアミン、トリイソプロパノールアミンがあげられる
が、トリエタノールアミンが好ましい。アルカノールア
ミンエステルを合成するには、まず脂肪酸とトリアルカ
ノールアミンとを好ましくは1.3〜2.2のモル比、
より好ましくは1.5〜1.9のモル比で仕込み、減圧
下、好ましくは180〜200℃に加熱し、副生した水
を除去して中間体アミンを合成する(特開昭55−45
898)。あるいは、触媒を使用して脂肪酸メチルとト
リアルカノールアミンを減圧下、好ましくは90〜22
0℃に加熱し、副生メタノールを除去して反応を完結さ
せる。ついで触媒を中和し、濾過して中間体アミンを得
る(米国特許3915867、ドイツ公開特許1935
499、特開平05−148198および特開平10−
168043)。得られるアルカノールアミンエステル
は3官能性のアルカノールアミンを使用しているのでモ
ノエステルアミン、ジエステルアミンおよびトリエステ
ルアミンの混合物が得られる。モノ−、ジ−、トリ−エ
ステルアミンの生成割合は、反応条件により異なるが、
エステルアミン混合物の全質量を基準にして、モノエス
テルアミンが10〜50%、ジエステルアミンが30〜
70%、トリエステルアミンが10〜40%含まれるの
が好ましい。エステルアミンの生成割合がこのような範
囲にあると、得られる第4級アンモニウム塩の水分散
性、製造性等が良好になるので好ましい。
は、ジアルキル硫酸を用いて行う。ここでジアルキル硫
酸としては、それぞれのアルキル基の炭素数が1〜1
0、好ましくは1〜3のジアルキル硫酸を用いるのがよ
い。特にジメチル硫酸、ジエチル硫酸が好ましい。その
使用量はアミンエステル1モルに対して0.93〜1.
00モル、好ましくは0.94〜0.99モルである。
反応は、フラスコ中の中間体アミンを好ましくは70〜
90℃に加熱し、所定量のジアルキル硫酸を滴下し、好
ましくは90〜120℃で熟成することにより行う。こ
のようにして得られた本発明の(a)成分は、本発明の
組成物中に好ましくは20〜95%、より好ましくは7
0〜90%含まれるのが好ましい。
される末端エーテル化ポリオキシエチレン脂肪酸エステ
ルは、市販品でもよく、公知の方法により製造すること
もできる。この化合物を用いて第4級アンモニウム塩を
製造すると、カチオン化反応時に反応物の粘度を低下さ
せることができる。ここでR7は炭素数7〜17の直鎖
又は分岐アルキル基又はアルケニル基を示すが、好まし
くは炭素数9〜15の直鎖アルキル基である。オキシエ
チレン基の付加モル数は5〜100であるが、好ましく
は15〜50である。R8は炭素数1〜18の直鎖又は
分岐アルキル基又はアルケニル基、アルキル(炭素数1
〜12)アリル基、ベンジル基である。好ましくは炭素
数1〜12の直鎖アルキル基、より好ましくは炭素数1
〜4の直鎖アルキル基である。式(2)の化合物を用い
て第4級アンモニウム塩を製造する場合、その添加量は
カチオン界面活性剤組成物の最終用途によって異なる
が、中間体であるアミンエステルの質量に対して1〜2
90%であるのが好ましく、より好ましくは5〜120
%である。本発明の界面活性剤組成物中での(b)成分
の含有量は、1〜70%であるのが好ましく、5〜50
%であるのがより好ましい。また、添加される末端エー
テル化ポリオキシエチレン脂肪酸エステルの一部を、脂
肪アルコールポリグリコールエーテル、脂肪酸部分グリ
セリド、アルキルオリゴグリコシド、ソルビタン脂肪酸
エステル及び脂肪酸N-アルキルポリヒドロキシアアル
キルアミドなどの水酸基を含有する乳化剤の1種あるい
は2種以上と置きかえることができる。その置換量は添
加される水酸基含有乳化剤の全量と該乳化剤中に含まれ
る水酸基の量によって決まるが50%以下が好ましい。
れるアミンエステルの界面活性剤組成物中での含有量
は、(b)成分を除いた全組成物の質量を基準にして0
〜8%が好ましく、2〜8%がより好ましい。本発明の
(d)成分であるアミンエステルのモノアルキル硫酸塩
は、ジアルキル硫酸と水酸基含有化合物との反応による
ジアルキル硫酸の分解によって生じたモノアルキル硫酸
がアミンエステルと塩を作ることにより生成する。本発
明の組成物中での含有量は、(b)成分を除いた全組成
物の質量を基準にして0〜20%が好ましく、0〜15
%がより好ましい。成分(c)及び(d)の含有量の合
計は、本発明の界面活性剤組成物100質量部当たり0
〜30質量部であるのが好ましく、より好ましくは2〜
30質量部、さらに好ましくは2〜25質量部である。
また、成分(a)、(c)及び(d)の合計質量と成分
(b)との質量の比は、99/1〜30/70であるの
が好ましく、95/5〜50/50であるのがより好ま
しい。
組成物を、衣料用又は毛髪用柔軟剤基剤として用いるこ
とができる。衣料用柔軟剤組成物として使用する場合
は、水や低級アルコール溶媒に、本発明の界面活性剤組
成物の含有量が好ましくは4〜25%となるように溶解
させて使用することができる。またフェルト状の紙ある
いは布製シートに本発明の界面活性剤組成物を、シート
の質量を基準として好ましくは5〜100%となるよう
に塗布して、電機乾燥機用のシート状衣料用柔軟剤組成
物として使用することもできる。本発明の組成物を用い
て衣料用柔軟剤組成物を調製する場合、衣料用柔軟剤組
成物に通常配合される公知の成分を配合させることがで
きる。具体的には、非イオン界面活性剤等の乳化剤を0
〜5%、グリコールを1〜10%、その他の乳化剤を1
〜10%配合させるのが好ましい。シート状衣料用柔軟
剤組成物として使用する場合、前述した乳化剤あるいは
/及び脂肪酸、パラフイン等のワックス類等を配合させ
るのが好ましい。毛髪用柔軟剤基剤として用いる場合
は、水に分散させてそのまま使用することもできるし、
低級アルコール溶媒に溶解させて使用することもでき
る。本発明の組成物を用いて毛髪用柔軟剤組成物を調製
する場合、毛髪用柔軟剤組成物に通常配合される公知の
成分を配合させることができる。具体的には、パルミチ
ルアルコール等の高級アルコールを0〜3%、脂肪酸部
分グリセリド、アルキルグルコシド等の乳化剤を0〜1
0%等を配合させるのが好ましい。
溶融粘度を低下させることにより、効率よく第4級アン
モニウム塩を製造することができる。また、本発明の界
面活性剤組成物は、水分散性及び製造性に優れている。
次に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明
はこれらに限定されるものではない。
ン酸20%よりなる混合脂肪酸(分子量277)272
0g(9.8モル)とトリエタノールアミン820.5
g(5.55モル)を攪拌機、冷却器および受器を備え
た減圧反応装置に仕込み、190℃に加熱しながら徐々
に常圧から20mmHgまで減圧し、未反応脂肪酸1%
以下になるまで10時間反応させて、アミンエステル3
365gを得た。アミン価より求めた分子量は611で
あった。合成したアミンエステル(分子量611)30
0g(0.49モル)と、24g(中間体アミンの質量
に対して8%)の末端をメチル化した付加モル数15モ
ルのポリオキシエチレングリコールのラウリン酸エステ
ルとを、温度計、滴下ロート、冷却器を備えた4つ口フ
ラスコに入れ、窒素置換した。ついで80〜90℃に加
熱し、DMS60.5g(0.48モル)を1時間にわ
たり滴下した。滴下終了後反応物の温度を110℃に上
昇させ、2時間熟成した。得られたサンプルを溶融粘度
測定に供した。
0g(0.49モル)と、48g(中間体アミンの質量
に対して16%)の末端をメチル化した付加モル数15
モルのポリオキシエチレングリコールのラウリン酸エス
テルとを、温度計、滴下ロート、冷却器を備えた4つ口
フラスコに入れ、窒素置換した。ついで70〜80℃に
加熱し、DMS60.5g(0.48モル)を1時間に
わたり滴下した。滴下終了後反応物の温度を90℃に上
昇させ、2時間熟成した。得られたサンプルを溶融粘度
測定に供した。
0g(0.49モル)と、150g(中間体アミンの質
量に対して50%)の末端をメチル化した付加モル数1
5モルのポリオキシエチレングリコールのラウリン酸エ
ステルとを、温度計、滴下ロート、冷却器を備えた4つ
口フラスコに入れ、窒素置換した。ついで70〜80℃
に加熱し、DMS60.5g(0.48モル)を1時間に
わたり滴下した。滴下終了後反応物の温度を90℃に上
昇させ、2時間熟成した。得られたサンプルを溶融粘度
測定に供した。
g(0.49モル)と24g(中間体アミンの質量に対して
8%)の末端をメチル化した付加モル数30モルのポリ
オキシエチレングリコールのラウリン酸エステルを温度
計、滴下ロート、冷却器を備えた4つ口フラスコに入
れ、窒素置換した。ついで70〜80℃に加熱し、DMS
60.5g(0.48モル)を1時間にわたり滴下し
た。滴下終了後反応物の温度を90℃に上昇させ、2時
間熟成した。得られたサンプルを溶融粘度測定に供し
た。
0g(0.49モル)と24g(中間体アミンの質量に
対して8%)の末端をメチル化した付加モル数50モル
のポリオキシエチレングリコールのラウリン酸エステル
を温度計、滴下ロート、冷却器を備えた4つ口フラスコ
に入れ、窒素置換した。ついで70〜80℃に加熱し、
DMS60.5g(0.48モル)を1時間にわたり滴
下した。滴下終了後反応物の温度を90℃に上昇させ、
2時間熟成した。得られたサンプルを溶融粘度測定に供
した。
0g(0.49モル)と24g(中間体アミンの質量に
対して8%)の末端をブチル化した付加モル数15モル
のポリオキシエチレングリコールのラウリン酸エステル
を温度計、滴下ロート、冷却器を備えた4つ口フラスコ
に入れ、窒素置換した。ついで70〜80℃に加熱し、
DMS60.5g(0.48モル)を1時間にわたり滴
下した。滴下終了後反応物の温度を90℃に上昇させ、
2時間熟成した。得られたサンプルを溶融粘度測定に供
した。
0g(0.49モル)と24g(中間体アミンの質量に
対して8%)の末端をメチル化した付加モル数20モル
のポリオキシエチレングリコールのパルミチン酸エステ
ルを温度計、滴下ロート、冷却器を備えた4つ口フラス
コに入れ、窒素置換した。ついで80〜90℃に加熱
し、DMS60.5g(0.48モル)を1時間にわた
り滴下した。滴下終了後反応物の温度を110℃に上昇
させ、2時間熟成した。得られたサンプルを溶融粘度測
定に供した。
0g(0.49モル)と24g(中間体アミンの質量に
対して8%)の末端をメチル化した付加モル数20モル
のポリオキシエチレングリコールのカプリル酸エステル
を温度計、滴下ロート、冷却器を備えた4つ口フラスコ
に入れ、窒素置換した。ついで80〜90℃に加熱し、
DMS60.5g(0.48モル)を1時間にわたり滴
下した。滴下終了後反応物の温度を110℃に上昇さ
せ、2時間熟成した。得られたサンプルを溶融粘度測定
に供した。
0g(0.49モル)を、温度計、滴下ロート及び冷却
器を備えた4つ口フラスコに入れ、窒素置換した。つい
で70〜80℃に加熱し、DMS60.5g(0.48
モル)を1時間にわたり滴下した。滴下終了後反応物の
温度を90℃に上昇させ、2時間熟成した。得られたサ
ンプルを溶融粘度測定に供した。上記実施例及び比較例
で得られた界面活性剤組成物の粘度を測定した。結果を
まとめて表-1に示す。尚、アミンエステルのアミン価
及びアミンエステルのモノメチル硫酸塩の酸価、及び生
成物の粘度は次に示す方法により測定した。 <アミンエステルのアミン価>自動電位差滴定機(Hira
numa,Comitte-101)を使用し、イソプロパノールに溶解
したサンプルを0.2規定HCl-IPA溶液で滴定し
た。 <アミンエステルのモノメチル硫酸塩の酸価>自動電位
差滴定機(Hiranuma,Comitte-101)を使用し、イソプロ
パノール(少量の水)に溶解したサンプルを0.1規定
KOH水溶液で滴定した。 <粘度>Haakeの粘度計(条件:D100センサー、R
V20,M10)を用い、温度90℃において、回転数200
rpmで測定した。
Claims (6)
- 【請求項1】 下記(a)及び(b)成分を含有する界
面活性剤組成物: (a)分子内に少なくとも1つのエステル基を有する式
(1)で表わされる第四級アンモニウム塩;及び (b)式(2)で表わされる末端エーテル化ポリオキシ
エチレン脂肪酸エステル。 【化1】 (式中、R1は、-CH2CHR4OCOR5基であり(こ
こで、R4はH又はCH3を表し;R5は、炭素数7〜2
3のアルキル基又はアルケニル基を表す);R2及びR3
は、それぞれR1と同一であるか又は炭素数1〜4のア
ルキル基又は-CH2CHR4OHを表し;R6は、炭素数
1〜10のアルキル基を表し;R7は、炭素数7〜17
のアルキル基又はアルケニル基を表し;R8は、炭素数
1〜18のアルキル基又はアルケニル基、アルキル(炭
素数1〜12)アリル基又はベンジル基を表し;nは、
5〜100の整数を表す。) - 【請求項2】 さらに、(c)式(3)で表されるアミ
ンエステル; 及び(d)式(3)で表されるアミンエ
ステルのモノアルキル硫酸塩を含有する請求項1記載の
界面活性剤組成物。 【化2】 (式中、R1、R2及びR3は、請求項1において定義し
たのと同じである。) - 【請求項3】 成分(a)、(c)及び(d)の合計質
量と成分(b)の質量との比が、99/1〜30/70
であることを特徴とする請求項2記載の界面活性剤組成
物。 - 【請求項4】 脂肪酸又は脂肪酸エステルとアルカノー
ルアミンとを反応させてアミンエステルを得、請求項1
記載の式(2)で表わされる末端エーテル化ポリオキシ
エチレン脂肪酸エステルを添加し、得られたアミンエス
テル1モルに対して0.93〜1.00モルのジアルキ
ル硫酸を反応させることにより製造される請求項1〜3
いずれか1項記載の界面活性剤組成物。 - 【請求項5】 脂肪酸又は脂肪酸エステルとアルカノー
ルアミンとを反応させ、得られた中間体アミンをジアル
キル硫酸塩を用いて第4級アンモニウム塩を製造する方
法において、4級化反応助剤として請求項1記載の式
(2)で表わされる末端エーテル化ポリオキシエチレン
脂肪酸エステルを添加することを特徴とする前記製造方
法。 - 【請求項6】 請求項1〜4いずれか1項記載の界面活
性剤組成物の衣料用柔軟剤組成物としての使用。
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