JP2008266637A - ポリアルキレングリコール系単量体とそれを含んでなるポリアルキレングリコール系重合体、及び、その用途 - Google Patents

ポリアルキレングリコール系単量体とそれを含んでなるポリアルキレングリコール系重合体、及び、その用途 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、衣料用及び身体用用途の洗浄剤ビルダー組成物、水処理剤、顔料分散剤等の各種工業用途に好適なポリアルキレングリコール鎖を有する単量体、該単量体を原料とするポリアルキレングリコール系重合体を提供するものである。
【解決手段】重合性二重結合とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリアルキレングリコール系単量体であって、該ポリアルキレングリコール系単量体は、ポリアルキレングリコール鎖中及び/又は末端に芳香族炭化水素基を有し、重合性二重結合がアリルグリシジルエーテルに由来するものであるポリアルキレングリコール系単量体、及び、上記ポリアルキレングリコール系単量体に由来する単量体単位を有するポリアルキレングリコール系重合体であって、該ポリアルキレングリコール系重合体は、カルボン酸基及び/又はスルホン酸基を有するポリアルキレングリコール系重合体。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ポリアルキレングリコール系単量体とそれを含む水溶性重合体、及び、その用途に関する。より詳しくは、種々の工業原料として好適なポリアルキレングリコール系単量体、洗剤組成物や繊維処理剤、水処理剤、顔料分散剤等の種々の用途に用いることができるポリアルキレングリコール系重合体に関する。
ポリアルキレングリコール系単量体は、種々の工業分野において活用されている有用な工業原料の一つであり、例えば、カルボン酸(塩)系単量体と共重合して、多様な用途に用いることができる重合体が得られることになる。このようなポリアルキレングリコール系単量体を原料とするポリアルキレングリコール系重合体は、例えば、高い基本性能を有するセメント添加剤、増粘剤等として、各種の分野で広く用いられている。
従来のポリアルキレングリコール系単量体に関し、ポリアルキレングリコール系単量体の末端アルキルエーテルを用いたセメント添加剤が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。このセメント用添加剤は、(A)(イ)一般式:R1O(A1O)mR2、[R1は炭素数2〜5のアルケニル基、A1Oは少なくとも50モル%がオキシエチレン基である炭素数2〜4のオキシアルキレン基、R2は炭素数1〜18の炭化水素基、mは1〜200の整数である]で表されるポリオキシアルキレン誘導体と(ロ)無水マレイン酸を必須単量体とする重合体に、(B)一般式:R3O(C2H4O)x(A2O)y(C2H4O)zH、[式中のR3は炭素数1〜22の炭化水素基又はアシル基、A2Oは炭素数3又は4のオキシアルキレン基、xは0又は1〜20の整数、yは10〜100の整数、zは0又は1〜20の整数であり、かつy≧x+z≧1の関係を満たし、(C2H4O)鎖と(A2O)鎖はブロック状付加物である]で表されるポリオキシアルキレン誘導体を反応させたものを主成分とするセメント用添加剤である。
またセメント添加剤用途に関し、一般式(1);R1−O−(R2O)n−X−R3、(式中、Xは、−CO−又は−CH2CH2NHCO−を表す。R1は、炭素数1〜30の炭化水素基を表す。R2Oは、同一若しくは異なって、炭素数2〜18のオキシアルキレン基を表す。nは、オキシアルキレン基の平均付加モル数を表し、1〜300の整数である。R3は、少なくとも1個以上のカルボキシル基若しくはスルホニル基又はこれらの塩を有する基を表す。)で表される化合物(A)を必須成分とすることを特徴とするセメント添加剤が開示されており(例えば、特許文献2参照。)、ポリアルキレングリコール系単量体の末端酸無水物変性が記載されている。
更に、増粘剤用途に関し、ポリアルキレングリコール系単量体の末端がアルキルエステル又はアミドである単量体に由来する構造単位を有する重合体が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。
洗剤ビルダーに要求される性能としては、洗剤の洗浄力を向上させる性能は勿論のこと、洗浄力の低下につながる汚れの再汚染を抑制/防止する性能もまた要求されている。従来から、洗剤ビルダーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−ヒドロキシアクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、シトラコン酸等の不飽和カルボン酸系(共)重合体や、ポリエーテル化合物に(メタ)アクリル酸等の不飽和カルボン酸系単量体をグラフト重合して得られるグラフト重合体のような親水性重合体が知られている(例えば特許文献4参照。)。しかし、特に、カーボンブラックなどの疎水性汚れに対する再汚染を抑制/防止する性能は、未だ十分とは言えず、洗剤ビルダーとして用いた場合に、汚れ(特に、カーボンブラックなどの疎水性汚れ)の再汚染を抑制する性能(以下、単に「再汚染防止能」とも称する)についてより優れたものとすることが望まれていた。
特許第3293294号公報(第1−2頁) 特開2002−121057号公報(第2、21−28頁) 特許第3615683号公報(第1−2頁) 特開2000−80396
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、衣料用及び身体用用途の洗浄剤ビルダー組成物等の各種工業用途に好適に用いることができ、疎水性粒子等の疎水性汚れの再汚染防止能の顕著に改善されたポリアルキレングリコール系重合体およびその製造に好適なポリアルキレングリコール鎖を有する単量体を提供することを目的とするものである。
本発明者等は、ポリアルキレングリコール鎖を有する単量体について種々検討したところ、該単量体が更に芳香族炭化水素基を含有するものとすると、該単量体を原料とするポリアルキレングリコール系重合体が芳香族炭化水素基を有することとなるため、疎水性相互作用によって疎水性物質を吸着し、ポリアルキレングリコール鎖の分散性とあいまって、疎水性粒子の分散性、疎水性汚れの再汚染防止能、洗浄力に優れるという特性が発揮されることを見いだした。
本発明者等は、上述の単量体の中でも、ポリアルキレングリコール鎖中及び/又は末端に芳香族炭化水素基を有し、重合性二重結合が(メタ)アリルグリシジルエーテルに由来するものである単量体、(メタ)アリルグリシジルエーテルのグリシジル基にポリアルキレングリコール鎖中及び/又は末端に芳香族炭化水素基を有するポリアルキレングリコールを付加することにより製造されたものである単量体が、導入された疎水性基とポリアルキレングリコール鎖とに起因して各種用途に好適に用いることができることを見いだした。特に、これらの単量体をカルボン酸(塩)系単量体及び/又はスルホン酸(塩)系単量体との共重合の原料として用いると、得られる共重合体が、優れた基本性能を有し、種々の用途に用いることができ、洗浄剤ビルダー用途に用いた場合には、疎水性汚れの洗浄力に優れることを見いだした。また、洗剤ビルダーとして用いた場合に、再汚染防止能について充分に優れた性能を発揮しうる洗剤ビルダーであることも見いだし、本発明に到達したものである。
すなわち本発明は、重合性二重結合とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリアルキレングリコール系単量体であって、上記ポリアルキレングリコール系単量体は、ポリアルキレングリコール鎖中及び/又は末端に芳香族炭化水素基を有し、重合性二重結合が(メタ)アリルグリシジルエーテルに由来するものであることを特徴とするポリアルキレングリコール系単量体である。
本発明はまた、重合性二重結合とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリアルキレングリコール系単量体であって、上記ポリアルキレングリコール系単量体は、(メタ)アリルグリシジルエーテルのグリシジル基にポリアルキレングリコール鎖中及び/又は末端に芳香族炭化水素基を有するポリアルキレングリコールを付加することにより製造されたものであることを特徴とするポリアルキレングリコール系単量体でもある。
以下に本発明を詳述する。
本発明のポリアルキレングリコール系単量体は、重合性二重結合と、鎖中及び/又は末端に、芳香族炭化水素基を有するポリアルキレングリコール鎖とを有するものであり、(1)上記重合性二重結合は、アリルグリシジルエーテルまたはメタリルグリシジルエーテルに由来するものであるポリアルキレングリコール系単量体(以下、ポリアルキレングリコール系単量体(a)ともいう)、(2)上記重合性二重結合および上記芳香族炭化水素基は、アリルグリシジルエーテルまたはメタリルグリシジルエーテルのグリシジル基にポリアルキレングリコール鎖中及び/又は末端に芳香族炭化水素基を有するポリアルキレングリコールを付加することにより製造されたことに由来するものである(以下、ポリアルキレングリコール系単量体(b)ともいう)。なお、単にポリアルキレングリコール系単量体とは、ポリアルキレングリコール系単量体(a)及び(b)の両方を意味する。
上記ポリアルキレングリコール系単量体(a)は、アリルグリシジルエーテルまたはメタリルグリシジルエーテルに由来する重合性二重結合を有するものである。このような重合性二重結合を有することにより、他の単量体と重合することができ、種々の工業原料等として好適に用いることができる。また、アリルグリシジルエーテルまたはメタリルグリシジルエーテル(アリルグリシジルエーテルおよびメタリルグリシジルエーテルを併せて(メタ)アリルグリシジルエーテルと言うことがある。)を用いることにより、pHや温度の変化に対する安定性が高いため、単量体合成や重合時における厳しい条件下でも分解しない。
上記重合性二重結合は、ポリアルキレングリコール系単量体(a)に含まれる限り、その個数及び配置は特に限定されないが、ポリアルキレングリコール系単量体(a)1分子中、1個、分子末端に位置することが好ましい。
上記ポリアルキレングリコール系単量体(a)において、芳香族炭化水素基としては、疎水性を示す基(疎水性芳香族基とも言う。)を有するものであれば特に限定されない。
上記疎水性芳香族基としては、例えば、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、カルボキシル基を有する基等の1種又は2種以上が好適である。
上記炭素数6〜20の芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;モノメチルフェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、モノエチルフェニル基、モノブチルフェニル基、ノニルフェニル基、ドデシルフェニル基等のアルキルアリール基、フタル酸モノエステル基、フタル酸ジエステル基、フェニレンジカルバマート基等の芳香族カルボン酸基由来の基である。
上記カルボキシル基を有する基としては、モノカルボキシフェニル基及びこれらの塩を挙げることができる。
上記塩の形態においては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、有機アンモニウム塩が好適である。上記アルカリ金属塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等が好適であり、アルカリ土類金属塩としては、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属が好適である。また、有機アンモニウム塩を構成する有機アミン基としては、エタノールアミン基、ジエタノールアミン基、トリエタノールアミン基等のアルカノールアミン基や、トリエチルアミン基が好適である。
上記芳香族炭化水素基としては、上述の疎水性芳香族基を有するものであればよく、疎水性芳香族基に加えて水酸基、アミノ基、ビニル基に由来する基を有することが好ましい。水酸基やアミノ基、ビニル基に由来する基を有することにより、pHや温度の変化に対する安定性が特に高いため、単量体合成や重合時における厳しい条件下でも分解しない。
芳香族炭化水素基は、水酸基やアミノ基、ビニル基に由来する基を介してポリアルキレングリコール鎖に結合していることが好ましく、芳香族炭化水素基が水酸基やアミノ基に由来する基を介してポリアルキレングリコール鎖に結合している構造としては、具体的には、フェノールや、1−ナフトール、2−ナフトール等のフェノール性の水酸基と疎水性芳香族基を有する化合物に、アルキレンオキシドが付加した構造や、ベンジルアルコール等の水酸基と疎水性芳香族基を有する化合物に、アルキレンオキシドが付加した構造や、アニリンやナフチルアミン等のアミノ基と疎水性芳香族基を有する化合物にアルキレンオキシドが付加した構造が挙げられる。
芳香族炭化水素基がビニル基に由来する基を介してポリアルキレングリコール鎖に結合している構造としては、具体的には、ポリアルキレングリコール鎖に、スチレン等のビニル基と疎水性芳香族基を有する化合物がグラフト重合した構造が挙げられる。
上記以外の芳香族炭化水素基は、エステル基やアミド基、イソシアネート基等を介してポリアルキレングリコール鎖に結合している構造も可能で、そのような構造としては、フェニレンジイソシアネート等のイソシアネート基と疎水性芳香族基を有する化合物にポリアルキレングリコールが付加した構造や、安息香酸等のカルボキシル基と疎水性芳香族基を有する化合物にポリアルキレングリコールがエステル化した構造が挙げられる。
上記芳香族炭化水素基として好ましくは、フェニルエーテル基、ナフチルエーテル基、フェニルアミノ基であり、更に好ましくは、フェニルエーテル基、ナフチルエーテル基である。
上記芳香族炭化水素基の数としては、ポリアルキレングリコール系単量体1分子あたり、1〜100個であることが好ましい。数が多すぎると、水系重合における重合性が著しく低下するおそれがある。より好ましくは、1〜50であり、更に好ましくは、1〜20である。
上記ポリアルキレングリコール鎖としては、炭素数2〜20のアルキレンオキシドが、同一若しくは異なって、1〜200繰り返されているものであることが好ましい。
上記炭素数2〜20のアルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等の1種又は2種以上が好適である。これらの中でも、エチレンオキシド、プロピレンオキシドが好ましく、エチレンオキシドがより好ましい。エチレンオキシドを用いると、重合反応性が高く、ポリアルキレングリコール鎖長を伸ばしやすい利点がある。エチレンオキシドを用いる場合のエチレンオキシドの割合としては、ポリアルキレングリコール鎖の50〜100mol%が好ましく、より好ましくは70〜100mol%、更に好ましくは90〜100mol%である。
上記2種以上のアルキレンオキシドが含まれる場合、それらのアルキレンオキシドは、ランダム付加、ブロック付加、交互付加等により付加されていてもよい。
上記アルキレンオキシドの繰り返し数としては、1〜200であることが好ましい。200以上であると、重合性が著しく低下するおそれがある。より好ましくは、1〜100であり、更に好ましくは、1〜50である。
上記芳香族炭化水素基の位置としては、ポリアルキレングリコール鎖の鎖中及び/又は末端であればよく、用いる疎水性部分によって適宜設定することができるが、機能を発現しやすい利点があるため、少なくとも一つは末端に位置することが好ましい。したがって、ポリアルキレングリコール系単量体(a)としては、ポリアルキレングリコール鎖の一方の端には重合性二重結合が、他端には上記芳香族炭化水素基が位置する形態が好ましい。
上記芳香族炭化水素基が鎖中に位置する場合、その位置としては、より末端付近に分布していることが好ましい。
上記ポリアルキレングリコール系単量体(a)としては、上述の中でも、下記一般式(2)で表される化合物が好ましい。
Figure 2008266637

上記一般式(2)中、Rは、芳香族炭化水素基を表し、nは1〜200の数を表す。
上記ポリアルキレングリコール系単量体(a)としては、末端に芳香族炭化水素基を有するポリアルキレングリコールにアリルグリシジルエーテルによって重合性二重結合を付加した構造を有する単量体が好ましい。
上記ポリアルキレングリコール系単量体(b)は、アリルグリシジルエーテルまたはメタリルグリシジルエーテルのグリシジル基にポリアルキレングリコール鎖中及び/又は末端に芳香族炭化水素基を有するポリアルキレングリコールを付加することにより製造されたものである単量体であり、アリルグリシジルエーテルまたはメタリルグリシジルエーテルを由来とする重合性二重結合を有している。このような重合性二重結合を有することにより、他の単量体と重合することができ、種々の工業原料として好適に用いることができる。
上記重合性二重結合は、ポリアルキレングリコール系単量体(b)に含まれる限り、その個数及び配置は特に限定されないが、水酸基またはアミノ基を一つ有するポリアルキレングリコールにアリルグリシジルエーテルまたはメタリルグリシジルエーテルを一つ付加した単量体が好ましい。
上記ポリアルキレングリコール系単量体(b)において、上記芳香族炭化水素基としては、ポリアルキレングリコール系単量体(a)の疎水性部分の説明で例示したものが好適であり、好ましくは、フェニルエーテル基、ナフチルエーテル基、フェニルアミノ基であり、更に好ましくは、フェニルエーテル基、ナフチルエーテル基である。
上記ポリアルキレングリコール系単量体(b)において、上記芳香族炭化水素基の数、ポリアルキレングリコール鎖、上記芳香族炭化水素基の位置及びこれらの好ましい範囲等はポリアルキレングリコール系単量体(a)の場合と同様である。
上記ポリアルキレングリコール系単量体(b)としては、上述の中でも、下記式(2)で表される単量体が好ましい。
Figure 2008266637
上記一般式(2)中、Rは、芳香族炭化水素基を表し、nは1〜200の数を表す。
上記ポリアルキレングリコール系単量体(a)としては、末端にフェニル基またはナフチル基を有するポリアルキレングリコールにアリルグリシジルエーテルによって重合性二重結合を付加した構造を有する単量体が好ましい。
上記ポリアルキレングリコール系単量体(a)の製造方法としては、特に限定されないが、芳香族炭化水素基が鎖の末端に1つ位置する場合は、(1)芳香族炭化水素基を有する化合物にポリアルキレングリコール鎖を付加した化合物と、アリルグリシジルエーテルまたはメタリルグリシジルエーテルとを、無触媒下で、またはアルカリ触媒または酸触媒共存下、無溶媒で反応させる方法が好適であり、常圧または加圧条件であれば更によい。芳香族炭化水素基が鎖中に少なくとも1つ位置する場合は、(2)芳香族炭化水素基を有する化合物に2以上のポリアルキレングリコール鎖を付加した化合物と、アリルグリシジルエーテルまたはメタリルグリシジルエーテルとを、無触媒下で、またはアルカリ触媒または酸触媒共存下、無溶媒で反応させる方法、(3)ポリアルキレングリコール鎖を付加した化合物に二重結合と、芳香族炭化水素基を有する化合物をラジカル重合開始剤の存在下で重合させた後、アリルグリシジルエーテルまたはメタリルグリシジルエーテルとを、無触媒下で、またはアルカリ触媒または酸触媒共存下、無溶媒で反応させる方法が好適である。
上記方法において、上記芳香族炭化水素基を有する化合物にポリアルキレングリコール鎖を付加する反応は、通常の方法を用いることができ、上記芳香族炭化水素基を有する化合物にアルキレンオキシドを所定量付加させることで製造することができる。
上記ポリアルキレングリコール系単量体は、通常、上述する方法で芳香族炭化水素基を導入することになる。したがって、本発明における芳香族炭化水素基を有するポリアルキレングリコール系単量体とは、芳香族炭化水素基が導入されたポリアルキレングリコール系単量体であればよく、芳香族炭化水素基が導入されていないポリアルキレングリコール系単量体が混合されたものであってもよい。芳香族炭化水素基が導入されたポリアルキレングリコール系単量体は、主成分であることが好ましく、例えば、50質量%以上が好ましい。より好ましくは、70質量%であり、更に好ましくは、80質量%である。
本発明はまた、上記ポリアルキレングリコール系単量体に由来する単量体単位を有するポリアルキレングリコール系重合体であって、該ポリアルキレングリコール系重合体は、カルボン酸基及び/又はスルホン酸基を有するポリアルキレングリコール系重合体でもある。
上記ポリアルキレングリコール系重合体は、カルボン酸(塩)基及び/又はスルホン酸(塩)基を有するものが好適である。すなわち、上記ポリアルキレングリコール系単量体に由来する単量体単位を有するカルボン酸(塩)系重合体、及び、上記ポリアルキレングリコール系単量体に由来する単量体単位を有するスルホン酸(塩)系重合体の1種又は2種以上であることが好ましい。このように、上記ポリアルキレングリコール系単量体に由来する単量体単位を有するカルボン酸(塩)系重合体、及び、上記ポリアルキレングリコール系単量体に由来する単量体単位を有するスルホン酸(塩)系重合体の少なくとも一種を含む重合体もまた、本発明の好ましい形態の一つである。
上記ポリアルキレングリコール系重合体は、上記ポリアルキレングリコール系単量体(a)に由来する単量体単位を有するカルボン酸(塩)系重合体、及び、上記ポリアルキレングリコール系単量体(a)に由来する単量体単位を有するスルホン酸(塩)系重合体の少なくとも一種を含む重合体(以下ポリアルキレングリコール系重合体(1)とも言う。)でもあり、上記ポリアルキレングリコール系単量体(b)に由来する単量体単位を有するカルボン酸(塩)系重合体、及び、上記ポリアルキレングリコール系単量体(b)に由来する単量体単位を有するスルホン酸(塩)系重合体の少なくとも一種を含む重合体(以下ポリアルキレングリコール系重合体(2)とも言う。)でもある。以下、単にポリアルキレングリコール系重合体とは、ポリアルキレングリコール系重合体(1)及び(2)の両方を意味する。
上記ポリアルキレングリコール系重合体は、上記ポリアルキレングリコール系単量体(a)及び(b)の少なくとも一つに由来する単量体単位を有することから、芳香族炭化水素部分とポリアルキレングリコール鎖とを有するため、種々の優れた性能を発揮し、例えば、疎水性粒子の分散性、疎水性汚れの再汚染防止能、洗浄力、クレイ分散能に優れる。
上記ポリアルキレングリコール系重合体は、上記ポリアルキレングリコール系単量体(a)及び(b)の少なくとも一つに由来する単量体単位を有することから、アリルグリシジルエーテルまたは、メタクリルグリシジルエーテルに由来する構造を有していることから、pHや温度の変化に対する安定性が高いため、各種用途に使用時の安定性が高く、優れた効果を発揮することができる。
上記ポリアルキレングリコール系重合体は、また、クレイ分散能が0.40以上であることが好ましい。このような範囲であると、水処理剤や顔料分散剤等の種々の用途として充分である。0.40未満であると、基本的な能力で劣るので、各種用途での性能も低下するおそれがある。より好ましくは、0.44以上である。
上記クレイ分散能は、以下の条件で測定することができる。
<高硬度水でのクレー分散能>
(1)まず、グリシン67.56g、塩化ナトリウム52.6gにイオン交換水を加えて600gとし、48%NaOH水溶液でpH8としたグリシン緩衝溶液を調整する。
(2)塩化カルシウム2水和物を0.1634g、(1)の調製液60gを取って、純水を加えて1000gとし、分散液を調製する。また、固形分換算で0.1%の重合体水溶液を調製する。
(3)約30ccの実験に用いる一般的な試験管に、JIS試験用粉体I,11種(関東ローム,微粒:日本粉体工業技術協会)のクレー0.3gを入れ、(2)で調整した分散液27gと固形分換算で0.1%の重合体水溶液3gを添加する。このとき、試験液のカルシウム濃度は炭酸カルシウム換算100ppmとなる。
(4)試験管をパラフィルムで密封した後、クレーが全体に分散するように軽く振り、さらに上下に20回振る。この試験管を直射日光の当たらないところに20時間静置した後、分散液の上澄みをホールピペットで5ml採取する。
(5)この液をUV分光器を用いて、波長380nmの条件で、1cmのセルで吸光度(ABS)を測定し、この値を高硬度水でのクレー分散能値とする。
上記ポリアルキレングリコール系重合体は、また、界面活性剤の析出抑制能(析出抑制能と言う)が、37以上であることが好ましい。ここで、界面活性剤の析出の問題は、アニオン界面活性剤である、ドデシルベンゼンスルホン酸のような直鎖アルキルベンゼンスルホン酸(塩)(LAS)が、水中に存在するカルシウムイオンやマグネシウムイオンと結合することにより生じるため、比較的硬度の高い水を用いて洗浄を行う場合に顕著である(例えば、Louis Ho Tan Tai,"Formulating Detergents and Personal Care Products",AOCS Press,pp.53−54(2000)参照。)。抑制能が37以上であることにより、界面活性剤の析出を抑制し、洗浄力の更なる向上が可能となる。
上記析出抑制能は、以下の条件で測定することができる。
<析出抑制能の測定方法>
(1)ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを200mg/L、サンプル重合体を10mg/L含有する水(pH10)に、炭酸カルシウム濃度で610mg/Lの硬度を有するように塩化カルシウム水溶液を添加する。
(2)塩化カルシウム2水和物14.7gに純水を加えて100gとし、1mol/Lの塩化カルシウム水溶液を調製する。
(3)グリシン4.5g、塩化ナトリウム3.5gに純水を加えて1,000gとし、グリシン緩衝液を作製した。なお、pHは水酸化ナトリウムにて10に調整する。
(4)ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2.0gに、サンプル重合体0.1gを加え、これに純水を加えて200gとし、試験液を調製する。
(5)(3)のグリシン緩衝液3.6g、(4)の試験液1.8gに純水を加えて90gとした後、マグネチックスターラーを用いて十分に攪拌してサンプル溶液を調製する。
(6)(5)で作製したサンプル溶液に、平沼産業製自動滴装置(本体:COM−550、光度速度ユニット;M−500)を用いて、1mol/L塩化カルシウム水溶液で滴定した後、サンプル水溶液の透過率を測定(波長:650nm)した。なお、塩化カルシウム水溶液の滴定量は0.60ml、滴下速度は0.025ml/sとする。
(7)以上の測定結果から、塩化カルシウム水溶液を0.60ml添加時点のサンプル水溶液の透過率を測定し、その値を析出抑制率とする。なお、析出抑制率が高いほど、析出抑制能に優れることを意味する。
上記ポリアルキレングリコール系重合体としては、カルボン酸(塩)系単量体に由来する単量体単位及びスルホン酸(塩)系単量体に由来する単量体単位の少なくとも一種の単量体単位(以下、カルボン酸(塩)系単量体に由来する単量体単位及びスルホン酸(塩)系単量体に由来する単量体単位の少なくとも一種の単量体を「カルボン酸及び/又はスルホン酸系単量体」とも言う。)を有し、上記ポリアルキレングリコール系単量体(a)及び(b)の少なくとも一つに由来する単量体単位を有する限り特に限定されず、その他の単量体(以下、単量体(A)と言う。)に由来する単量体単位を有していてもよい。
上記ポリアルキレングリコール系重合体において、カルボン酸及び/又はスルホン酸系単量体と、ポリアルキレングリコール系単量体と、単量体(A)の割合としては、ポリアルキレングリコール系重合体100質量%に対し、該カルボン酸及び/又はスルホン酸系単量体が10〜99質量%であり、ポリアルキレングリコール系単量体が10〜90質量%であり、単量体(A)が0〜30質量%であることが好適である。
なお、上記においてポリアルキレングリコール系単量体は、ポリアルキレングリコール系単量体(a)及び/又は(b)の合計割合である。
上記カルボン酸(塩)系単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸等の(メタ)アクリル酸系単量体;クロトン酸、α−ヒドロキシアクリル酸、α−ヒドロキシメチルアクリル酸等のモノエチレン性不飽和脂肪族モノカルボン酸;マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のモノエチレン性不飽和脂肪族ジカルボン酸及びこれらの酸無水物;及びこれらの塩が好ましい。カルボン酸(塩)系単量体が塩の場合としては、上述したアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、有機アンモニウム塩が好適である。
これらの中でもより好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸及びこれらの塩であり、更に好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸及びこれらの塩である。すなわち、上記ポリアルキレングリコール系単量体に由来する単量体単位を有することを特徴とする(メタ)アクリル酸系重合体もまた、本発明の好ましい形態の一つである。
上記スルホン酸(塩)系単量体としては、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メタクリロイルオキシエチルスルホン酸等のスルホン酸基を有するモノエチレン性不飽和化合物等が好適である。これらの中でもより好ましくは、2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メタクリロイルオキシエチルスルホン酸であり、更に好ましくは、2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸である。
上記単量体(A)としては、カルボン酸及び/又はスルホン酸系単量体、及び、ポリアルキレングリコール系単量体と共重合できる単量体であればよく、特に限定されないが、カルボン酸及び/又はスルホン酸系単量体及びポリアルキレングリコール系単量体が、エチレン性不飽和単量体であることからエチレン性不飽和単量体であることが好ましい。なお、「エチレン性不飽和単量体」とは、エチレン(CH2=CH2)の水素原子が置換されてなる化合物をいう。塩の形態である場合は、上述と同様である。
上記エチレン性不飽和単量体としては、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸グリセリル、3−アリルオキシ−1,2−プロパンジオール等の水酸基を有する不飽和炭化水素;及びこれらが塩の形態をとり得るときは、これらの塩等が好適である。カルボン酸及び/又はスルホン酸系単量体の中でエチレン性不飽和単量体に該当するものをエチレン性不飽和単量体として用いることもできる。
上記単量体(A)としては、また、酢酸ビニル、ビニルピロリドン、ビニルエーテル類、スチレン、α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル等の(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。
上記単量体(A)としては、上述した本発明のポリアルキレングリコール系単量体以外のポリアルキレングリコール系単量体であってもよい。具体的には、イソプレノール、アリルアルコール等の不飽和アルコール1モルに対して、炭素数2〜20のアルキレンオキシドを1〜200モル、好ましくは2〜150モル、更に好ましくは3〜120モル、最も好ましくは4〜100モル付加した化合物も好適に用いることができる。
上記ポリアルキレングリコール系重合体の中和度としては、特に限定されず、利用目的に応じて適宜調整すればよいが、1〜100%であることが好ましい。より好ましくは、20〜99%、更に好ましくは、50〜98%である。
上記ポリアルキレングリコール系重合体の重量平均分子量としては、500〜100000であることが好ましい。より好ましくは、1000〜70000であり、更に好ましくは、1500〜50000である。重量平均分子量が上記範囲内であることにより、ポリアルキレングリコール系重合体の分散能、キレート能等の各種性能が優れたものとすることができる。
<重量平均分子量(Mw)の測定方法>
上記ポリアルキレングリコール系重合体の重量平均分子量(Mw)は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(昭和電工社製、商品名「Shodex−GPC SYSTEM−21」を用い、下記の条件で測定することができる。
(重量平均分子量の測定条件)
カラム:昭和電工社製「Asahipak GF−710 HQ」及び「Asahipak GF−310 HQ」をこの順で接続したもの
溶離液:0.1N酢酸ナトリウム/アセトニトリル=7/3(vol比)
流速:0.5ml/分
温度:40℃
検量線:ポリエチレングリコール標準サンプル(ジーエルサイエンス社品)を用いて作成。
上記ポリアルキレングリコール系重合体は、洗浄剤ビルダー組成物、水処理剤又は顔料分散剤に好適に使用することができる。更に、本発明のポリアルキレングリコール系重合体は、洗剤組成物、繊維処理剤、分散剤、凝集剤、スケール防止剤、キレート剤、漂白助剤、pH調整剤、水処理剤、過酸化物安定剤、種々の用途に好適に用いることができる。特に衣料用、身体用等の洗浄剤ビルダー等の洗剤組成物や繊維処理剤の用途においては、ポリアルキレングリコール系重合体が有する芳香族炭化水素基が、カーボンブラックやすす等の疎水性の汚れを疎水性相互作用によって疎水性基同士で吸着し、ポリアルキレングリコール鎖部分が分散効果を発揮することから、カーボンブラック分散性、再汚染防止能に優れ、高い洗浄力を有する。また、カルシウムイオン捕捉能、クレー(泥粒子)分散能、鉄、銅等の重金属イオン捕捉能、鉄イオン沈着防止能、過酸化水素安定化能等の優れた性質を発揮する。また、分散剤等においては、ポリアルキレングリコール系重合体の構造に起因して、優れた界面活性機能を発揮し、好適に用いることができることになる。
<本発明の洗剤組成物>
本発明の洗剤組成物は、本発明のポリアルキレングリコール系重合体を含有している。本発明の洗剤組成物における本発明のポリアルキレングリコール系重合体の配合割合は、本発明の洗剤組成物100質量部に対して、本発明のポリアルキレングリコール系重合体0.1〜20質量部であることが好ましく、0.2〜10質量部であることが好ましく、0.3〜8質量部であることがさらに好ましく、0.5〜5質量部であることが最も好ましい。上記範囲にあれば、本発明のポリアルキレングリコール系重合体の有するクレー分散能や、再汚染防止能の向上効果が発現されて洗剤組成物の洗浄力が向上する。
本発明の洗剤組成物における本発明のポリアルキレングリコール系重合体の配合形態は、液状でも良いし、固形状でも良い。洗剤の販売時の形態(例えば、液状物または固形物)に応じて決定すれば良い。また、重合後の水溶液の形態で配合しても良いし、水溶液の水分をある程度減少させて濃縮した状態で配合しても良いし、乾燥固化した状態で配合しても良い。
なお、本発明の洗剤組成物は、家庭用洗剤の合成洗剤、繊維工業その他の工業用洗剤、硬質表面洗浄剤のほか、その成分の1つの働きを高めた漂白洗剤等の特定の用途にのみ用いられる洗剤も含む。本発明のポリアルキレングリコール系重合体は、キレート能に優れるため、微量金属を捕捉することにより、過酸化水素を安定でき、漂白剤の安定化能に優れることから、好適に用いることができる。
本発明の洗剤組成物は、本発明のポリアルキレングリコール系重合体以外に、界面活性剤を含むことが好ましい。
本発明の洗剤組成物中に好ましく含まれる界面活性剤は、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、および、両性界面活性剤から選ばれる少なくとも1種である。これらの界面活性剤は1種のみ用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
界面活性剤を2種以上併用する場合、アニオン系界面活性剤とノニオン系界面活性剤とを合わせた使用量は、全界面活性剤100重量%に対して、好ましくは50重量%以上、より好ましくは60重量%以上、さらに好ましくは70重量%以上、特に好ましくは80重量%以上である。
上記アニオン系界面活性剤の具体例としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルまたはアルケニルエーテル硫酸塩、アルキルまたはアルケニル硫酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、α−スルホ脂肪酸またはエステル塩、アルカンスルホン酸塩、飽和または不飽和脂肪酸塩、アルキルまたはアルケニルエーテルカルボン酸塩、アミノ酸型界面活性剤、N−アシルアミノ酸型界面活性剤、アルキルまたはアルケニルリン酸エステルまたはその塩等を挙げることができる。また、これらのアニオン系界面活性剤のアルキル基、アルケニル基の中間にメチル基等のアルキル基が分枝していても良い。
上記ノニオン系界面活性剤の具体例としては、ポリオキシアルキレンアルキルまたはアルケニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、高級脂肪酸アルカノールアミドまたはそのアルキレンオキサイド付加物、ショ糖脂肪酸エステル、アルキルグリコキシド、脂肪酸グリセリンモノエステル、アルキルアミンオキサイド等を挙げることができる。また、これらのノニオン系界面活性剤のアルキル基、アルケニル基の中間にメチル基等のアルキル基が分枝していても良い。
上記カチオン系界面活性剤の具体例としては、第4アンモニウム塩等を挙げることができる。カチオン系界面活性剤のアルキル基、アルケニル基の中間にメチル基等のアルキル基が分枝していても良い。
上記両性界面活性剤の具体例としては、カルボキシル型またはスルホベタイン型両性界面活性剤等を挙げることができる。両性界面活性剤のアルキル基、アルケニル基の中間にメチル基等のアルキル基が分枝していても良い。
本発明の洗剤組成物に含まれる界面活性剤の配合割合は、洗剤組成物中、好ましくは10〜60重量%であり、より好ましくは15〜50重量%であり、さらに好ましくは20〜45重量%であり、特に好ましくは25〜40重量%である。界面活性剤の配合割合が10重量%未満であると、十分な洗剤性能を発揮できなくなるおそれがある。他方、60重量%を超えると、経済性が低下するおそれがある。
本発明の洗剤組成物が液体洗剤組成物である場合、液体洗剤組成物に含まれる水分量は、通常、液体洗剤組成物100重量%に対して、好ましくは0.1〜75重量%、より好ましくは0.2〜70重量%、さらに好ましくは0.5〜65重量%、さらに好ましくは0.7〜60重量%、特に好ましくは1〜55重量%であり、最も好ましくは1.5〜50重量%である。
本発明の洗剤組成物が液体洗剤組成物である場合、液体洗剤組成物は、カオリン濁度が、好ましくは200mg/L以下、より好ましくは150mg/L以下、さらに好ましくは120mg/L以下、特に好ましくは100mg/L以下、最も好ましくは50mg/L以下である。
本発明のポリアルキレングリコール系重合体を液体洗剤組成物に添加する場合としない場合とでのカオリン濁度の変化(差)は、好ましくは500mg/L以下、より好ましくは400mg/L以下、さらに好ましくは300mg/L以下、特に好ましくは200mg/L以下、最も好ましくは100mg/L以下である。
カオリン濁度は、例えば、厚さ10mmの50mm角セルに均一に撹拌した試料(液体洗剤)を仕込み、気泡を除いた後、日本電色株式会社製の濁度計(NDH2000)を用いて25℃でのTubidity(カオリン濁度:mg/L)を測定する。
上記洗剤組成物に配合し得る酵素としては、プロテアーゼ、リパーゼ、セルラーゼ等が好適である。中でも、アルカリ洗浄液中で活性が高いプロテアーゼ、アルカリリパーゼ、アルカリセルラーゼが好ましい。上記酵素の添加量は、洗剤組成物100重量%に対して、5重量%以下が好ましい。5重量%を超えると、洗浄力の向上が見られなくなるおそれや、経済性が低下するおそれがある。
上記洗剤組成物に配合し得るアルカリビルダーとしては、珪酸塩、炭酸塩、硫酸塩等が好適である。
上記洗剤組成物に配合し得るキレートビルダーとしては、ジグリコール酸、オキシカルボン酸塩、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)、DTPA(ジエチレントリアミン五酢酸)、STPP(トリポリリン酸ナトリウム)、クエン酸等が好適である。
本発明の洗剤組成物は、液体洗剤用であっても粉末洗剤用であってもよいが、界面活性剤との相溶性に優れ、高濃縮の液体洗剤組成物とすることができる点では液体洗剤用が好ましい。
本発明の洗剤組成物は、本発明のポリアルキレングリコール系化合物以外のその他の成分について、その種類や配合比率は、本発明の作用効果を損なわない範囲で、任意の適切な種類や配合比率を設定し得る。
本発明は更に、アニオン性基を有する重合体を含み、洗浄剤ビルダー組成物、水処理剤又は顔料分散剤として用いられるアニオン性基を有する重合体を含有する添加剤であって、
該アニオン性基含有重合体は、下記一般式(1);
O−(AO)−R (1)
(式中、R1は、炭素数2〜5のアルケニル基を表す。AOは、同一若しくは異なって、炭素数2〜20のアルキレンオキシド及び/又は炭素数2〜20のグリシジルエーテルに由来する基を表す。R2は、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表す。nは、1〜200の整数である。)で表される単量体(ポリアルキレングリコール系単量体(c))に由来する単量体単位を全単量体単位中1〜90質量%含んでなるアニオン性基を有する重合体含有添加剤でもある。
上記アニオン性基を有する重合体含有添加剤は、洗浄剤ビルダー組成物、水処理剤又は顔料分散剤として用いられるものであり、アニオン性基含有単量体に由来する単量体単位及び上記一般式(1)で表される単量体単位を含むアニオン性基含有重合体を含むのである。すなわち、アニオン性基含有重合体を含む洗浄剤ビルダー組成物、水処理剤又は顔料分散剤であって、該アニオン性基含有重合体は、上記一般式(1)で表される単量体に由来する単量体単位を全単量体単位中1〜90質量%含んでなる洗浄剤ビルダー組成物、水処理剤又は顔料分散剤もまた、本発明の好ましい形態の一つである。
上記アニオン性基を有する重合体は、洗浄剤ビルダー組成物に用いられるときに再汚染防止能が後述する再汚染防止値で1.02以上であることが好ましい。より好ましくは、1.03以上である。また、クレイ分散能が0.40以上であることが好ましい。より好ましくは、0.42以上である。再汚染防止能及び/又はクレイ分散能が上述の範囲であると、洗浄剤ビルダー組成物、水処理剤又は顔料分散剤としての作用効果を充分に発揮できる。なお、上記再汚染防止能及びクレイ分散能の測定方法としては、後述のものを用いることができる。
上記アニオン性基含有重合体は、アニオン性基含有単量体に由来する単量体単位と上述の単量体単位とを有するものである限り特に限定されず、その他の単量体(以降、単量体(B)と言う。)に由来する単量体単位を有していてもよい。
上記アニオン性基含有重合体における単量体単位の割合としては、アニオン性基含有重合体を構成する単量体単位100質量%中、アニオン性基含有単量体に由来する単量体単位は、10〜99質量%含まれることが好ましい。より好ましくは、30〜95質量%であり、更に好ましくは、50〜90質量%である。上記一般式(1)で表される単量体に由来する単量体単位は、1〜90質量%含まれることが好ましい。より好ましくは、5〜70質量%であり、更に好ましくは、10〜50質量%である。上記単量体(B)に由来する単量体単位は、0〜30質量%含まれることが好ましい。より好ましくは、0〜20質量%、更に好ましくは、0〜10質量%である。単量体単位の割合が上記範囲外となると、洗浄剤ビルダー等としての性能が著しく低下するおそれがある。
上記アニオン性基含有単量体としては、カルボン酸(塩)系単量体、スルホン酸(塩)系単量体、ホスホン酸(塩)系単量体、硫酸(塩)系単量体、リン酸(塩)系単量体等の1種又は2種以上が好適であり、中でも、カルボン酸(塩)系単量体、スルホン酸(塩)系単量体が好ましい。このように、カルボン酸(塩)系重合体を含有する洗浄剤ビルダー組成物、水処理剤又は顔料分散剤であって、上記カルボン酸(塩)系重合体は、上記一般式(1)で表される単量体に由来する単量体単位を全単量体単位中1〜90質量%含んでなる洗浄剤ビルダー組成物、水処理剤又は顔料分散剤も好ましい。また、スルホン酸(塩)系重合体を含有する洗浄剤ビルダー組成物、水処理剤又は顔料分散剤であって、上記スルホン酸(塩)系重合体は、上記一般式(1)で表される単量体に由来する単量体単位を全単量体単位中1〜90質量%含んでなる洗浄剤ビルダー組成物、水処理剤又は顔料分散剤も好ましい。
上記カルボン酸(塩)系単量体としては、上述したポリアルキレングリコール系単量体に由来する単量体単位を有するカルボン酸(塩)系重合体におけるものと同様である。スルホン酸(塩)系単量体としては、上述したポリアルキレングリコール系単量体に由来する単量体単位を有するスルホン酸(塩)系重合体におけるものと同様である。
上記一般式(1)において、Rは、炭素数2〜5のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、アリル基、メタリル基、3−ブテニル基、4−ペンテニル基、3−メチル−3−ブテニル基、3−メチル−2−ブテニル基、2−メチル−3−ブテニル基等が好適である。
より好ましくは、ビニル基、アリル基、メタリル基、3−メチル−3−ブテニル基であり、更に好ましくはビニル基、アリル基、3−メチル−3−ブテニル基である。
上記AOにおいては、炭素数2〜20のアルキレンオキシド及び/又は炭素数2〜20のグリシジルエーテルに由来する基としては、上述と同様である。また、AOの繰り返し単位nも、上記アルキレンオキシドの繰り返し数と同様である。また、これらの好ましい範囲、より好ましい範囲等についても同様である。
上記AOがアルキレンオキシド及びグリシジルエーテルに由来する基の両方を有する場合、これらの割合としては、アルキレンオキシドに由来する基が、70〜99mol%であり、グリシジルエーテルに由来する基が、1〜30mol%であることが好ましい。また、グリシジルエーテルに由来する基の位置は、R2付近に分布することが好ましい。
上記Rにおける、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;モノメチルフェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、モノエチルフェニル基、モノブチルフェニル基等のノニルフェニル基、ドデシルフェニル基等のアルキルアリール基、フタル酸モノエステル基、フタル酸ジエステル基、フェニレンジカルバマート基等の芳香族カルボン酸基由来の基である
これらの中でも好ましくは、フェニル基、ナフチル基、である。
上記ポリアルキレングリコール系単量体(c)が、上記ポリアルキレングリコール系単量体(a)、上記ポリアルキレングリコール系単量体(b)であることも好ましい形態である。
上記単量体(B)としては、アニオン性基含有単量体、上記一般式(1)で表される単量体と共重合できる単量体であればよく、例えば、上記ポリアルキレングリコール系単量体において記載した単量体(A)、ビニルピロリドン、アクリル酸ブチル、スチレン、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、3−アリルオキシ−1,2−プロパンジオール、α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロパンスルホン酸ナトリウムが好ましい。より好ましくは、アクリル酸ブチル、スチレン、2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロパンスルホン酸ナトリウムである。
上記アニオン性基含有単量体は、洗浄剤ビルダー組成物、水処理剤又は顔料分散剤に好適に用いることができる。上記アニオン性基含有単量体は、上記一般式(1)で表される単量体に由来する単量体単位を有することから、例えば、分散性、再汚染防止能、洗浄力等において優れた性能を発揮する。
以下に、上記アニオン性基含有単量体の製造方法の好適な一例を示す。なお、カルボン酸(塩)系重合体について述べるが、通常、アニオン性基含有重合体についても適用できるものである。
本発明のカルボン酸(塩)系重合体は、上述の単量体を溶媒中で重合反応させることが好ましい。上記重合反応においては、開始剤、その他の添加剤を含んでもよい。
上記溶媒としては、水、アルコール、グリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール類等の水性の溶媒であることが好ましく、特に好ましくは、水である。これらは1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。また、上記単量体の溶媒への溶解性を向上させるために、各単量体の重合に悪影響を及ぼさない範囲で有機溶媒を適宜加えてもよい。
上記有機溶媒は、具体的には、メタノール、エタノール等の低級アルコール;ジメチルホルムアミド等のアミド類;ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類;等の1種類又は2種類以上を適宜選択して用いることができる。
上記溶媒の使用量は、単量体全量に対して40〜300質量%、好ましくは、45〜200質量%、より好ましくは、50〜150質量%の範囲である。溶媒の使用量が40質量%未満の場合には、分子量が高くなるおそれがある。一方、溶媒の使用量が300質量%を超える場合には、製造されたカルボン酸(塩)系重合体の濃度が低くなり、場合によっては溶媒除去が必要となる。なお、溶媒の多く又は全量は、重合初期に反応容器内に仕込んでおけばよい。溶媒の一部は、単独で重合中に反応系内に適当に添加(滴下)されてもよい。また、単量体成分や開始剤成分やその他の添加剤を予め溶媒に溶解させた形で、これらの成分と共に重合中に反応系内に適当に添加(滴下)されてもよい。
上記開始剤としては、過酸化水素;過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;重亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸カリウム、重亜硫酸アンモニウム等の重亜硫酸塩;亜硫酸塩やピロ亜硫酸塩、亜リン酸塩や次亜リン酸塩等の1種又は2種以上が好適である。好ましくは、開始剤として上記過硫酸塩及び過酸化水素の組み合わせ、過硫酸塩及び重亜硫酸塩の組み合わせである。より好ましくは、過硫酸塩及び重亜硫酸塩の組み合わせである。
上記過硫酸塩及び重亜硫酸塩を両方添加する場合、その添加比率としては、本発明の作用効果を発揮する限り特に限定されず、使用用途や使用環境に応じて適宜設定することができる。例えば、上記添加比率としては、質量比で過硫酸塩1に対して重亜硫酸塩は、0.1〜10であることが好ましい。0.1未満であると、重亜硫酸塩による効果が充分ではなくなるおそれがある。また、過硫酸塩1に対して重亜硫酸塩が0.1未満であると、得られるカルボン酸(塩)系重合体の重量平均分子量が高くなる傾向にある。一方、過硫酸塩1に対して重亜硫酸塩が10を超えると、重亜硫酸塩による効果が添加比率に伴うほど得られないおそれがある。より好ましくは、0.5〜5、さらに好ましくは、1〜3である。
上記過硫酸塩及び重亜硫酸塩の添加量は、使用されるカルボン酸(塩)系単量体1モルに対して、0.1〜20gであることが好ましい。この範囲内で過硫酸塩および重亜硫酸塩を添加すると、得られるカルボン酸(塩)系共重合体の重量平均分子量が好ましい範囲となりやすい。より好ましくは、0.5〜15g、さらに好ましくは、1〜10gである。過硫酸塩及び重亜硫酸塩の配合量が多すぎると、これらの化合物由来の不純物の生成量も増大する。また、開始剤として配合される重亜硫酸塩が分解して発生する亜硫酸ガスは、重合反応時の作業員の安全性や周辺環境へ悪影響を及ぼす。したがって、過硫酸塩及び重亜硫酸塩の配合量は少ないことが好ましい。
上記製造方法としては、更に他の開始剤(連鎖移動剤を含む)を併用してもよい。
上記他の開始剤(連鎖移動剤を含む)としては、例えば、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩、4,4’−アゾビス−4−シアノバレリン酸、アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酢酸、ジ−t−ブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等の有機過酸化物及び過酸化水素等が挙げられる。
上記単量体を水溶液中で重合する際に重合反応系に用いることのできる開始剤以外の他の添加剤としては、本発明の作用効果に影響を与えない範囲で適当な添加剤を適量加えることができる。例えば、重金属イオン、重金属濃度調整剤、有機過酸化物、H2O2と金属塩等が用いられる。
上記重金属イオンを構成する重金属としては、鉄、コバルト、マンガン、クロム、モリブデン、タングステン、銅、銀、金、鉛、白金、イリジウム、オスミウム、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、及び、これらの塩等の1種又は2種以上が挙げられる。好ましくは、重合反応液は、鉄イオンを含む。重金属イオンのイオン価については特に限定しない。例えば、重金属として鉄が用いられる場合には、重合反応溶液中に溶解している鉄イオンは、Fe2+であっても、Fe3+であってよい。これらが組み合わされていてもよい。このように、重金属イオンが重合溶液に含まれることにより、過硫酸塩及び亜硫酸塩の使用量を低減させることができる。
上記重金属イオンは、重金属化合物を溶解してなる溶液を用いて添加することができる。その際に用いられる重金属化合物は、重合反応液中に含有されることを所望する重金属イオンに応じて決定される。溶媒として水が用いられる場合には、水溶性の重金属塩が好ましい。水溶性の重金属塩としては、モール塩(Fe(NH4)2(SO4)2・6H2O)、硫酸第一鉄・7水和物、塩化第一鉄、塩化第二鉄、塩化マンガン等が挙げられる。重金属イオンの添加方法としては、初期添加又は逐次添加、好ましくは、初期添加が好適に用いることができる。ただし、重金属イオンの添加方法がこれらに限定されるわけではない。なお、初期添加とは、重金属イオンの全量を重合反応液中に予め添加する方法をいい、逐次添加とは、重金属イオンを重合反応の進行と共に、徐々に添加していく方法をいう。
上記重金属イオンの含有量は、特に限定されないが、重合反応完結時における重合反応液の全質量に対して好ましくは、0.1〜20ppm、より好ましくは、0.2〜10ppm、更に好ましくは、0.3〜7ppm、特に好ましくは、0.4〜6ppm、最も好ましくは、0.5〜5ppmである。重金属イオンの添加量は上記範囲であるため、重金属イオン由来の不純物は殆ど発生しない。
上記重合反応完結時とは、重合反応液中において重合反応が実質的に完了した時点を意味する。例えば、重合反応液中において重合反応が進行し、アルカリ成分を用いて重合させた重合体を中和し、その後、溶媒を除去して固体の重合体を得る場合には、中和した後の重合反応液の全質量を基準に、重金属イオンの含有量を算出する。2種以上の重金属イオンが含まれる場合には、重金属イオンの総量が上述の範囲であればよい。上記重金属イオンの含有量が0.1ppm未満であると、重金属イオンによる効果が十分に発現しないおそれがある。一方、重金属イオンの含有量が20ppmを超えると、色調が悪化するおそれがある。また、洗浄剤ビルダーやスケール防止剤としてカルボン酸(塩)系重合体が用いられた場合には、汚れの増加やスケールの増加を招くおそれがある。
上記重金属濃度調整剤としては、特に制限されるべきものではなく、多価金属化合物又は単体が利用できる。具体的には、オキシ三塩化バナジウム、三塩化バナジウム、シュウ酸バナジル、硫酸バナジル、無水バナジン酸、メタバナジン酸アンモニウム、硫酸アンモニウムハイポバナダス[(NH4)2SO4・VSO4・6H2O]、硫酸アンモニウムバナダス[(NH4)V(SO4)2・12H2O]、酢酸銅(II)、銅(II)、臭化銅(II)、銅(II)アセチルアセテート、塩化第二銅アンモニウム、塩化銅アンモニウム、炭酸銅、塩化銅(II)、クエン酸銅(II)、ギ酸銅(II)、水酸化銅(II)、硝酸銅、ナフテン酸銅、オレイン酸銅(II)、マレイン酸銅、リン酸銅、硫酸銅(II)、塩化第一銅、シアン化銅(I)、ヨウ化銅、酸化銅(I)、チオシアン酸銅、鉄アセチルアセナート、クエン酸鉄アンモニウム、シュウ酸第二鉄アンモニウム、硫酸鉄アンモニウム、硫酸第二鉄アンモニウム、クエン酸鉄、フマル酸鉄、マレイン酸鉄、乳酸第一鉄、硝酸第二鉄、鉄ペンタカルボニル、リン酸第二鉄、ピロリン酸第二鉄等の水溶性多価金属塩;五酸化バナジウム、酸化銅(II)、酸化第一鉄、酸化第二鉄等の多価金属酸化物;硫化鉄(III)、硫化鉄(II)、硫化銅等の多価金属硫化物;銅粉末、鉄粉末を挙げることができる。
上記カルボン酸(塩)系重合体の製造方法において、重合方法については、特に限定されない。好ましい実施形態の一つは、重金属イオンが予め配合された水溶液中に、上記単量体、開始剤等を滴下する方法である。上記単量体を含む溶液、開始剤を含む溶液を滴下することによって、各成分は重合反応液中で反応する。各溶液の濃度については、特に制限はない。
上記各成分の滴下時間は、通常は60分〜420分であり、好ましくは、90分〜360分である。上記単量体は、一部又は全量を反応系中に予め仕込まれてもよい。各成分によって、滴下時間が異なっていてもよい。滴下時間が60分以下であると、開始剤として添加される過硫酸塩及び重亜硫酸塩によって生じる効果が減少するおそれがある。一方、滴下時間が420分を超える場合には、カルボン酸(塩)系重合体の生産性の点で問題がある。ただし、事情がある場合には、上記範囲を外れても構わない。
上記各成分の滴下速度は特に限定されるものではない。例えば、滴下の開始から終了を通じて、滴下速度は一定であってもよく、必要に応じて、滴下速度を変化させてもよい。重合体の製造効率を高めるためには、滴下終了後の重合反応液における固形成分の濃度、すなわち単量体の重合によって生じる固形分の濃度が40質量%以上になるように、各成分を滴下させることが好ましい。
上記単量体の重合における重合温度は、開始剤によって適宜選択すればよく、過酸化水素を使用する場合は、沸点が最も好ましい。重亜硫酸塩を使用する場合は、好ましくは、25〜99℃、より好ましくは、50〜95℃、更に好ましくは、70℃以上90℃未満である。重合温度が低すぎると、得られる重合体の重量平均分子量が上昇するおそれ、及び、不純物の生成量が増加するおそれがある。重合温度が高すぎると、重亜硫酸塩の分解により発生する亜硫酸ガスの量が増加するおそれがある。なお、重合温度とは、重合反応液の温度をいう。重合温度の測定方法や制御手段については、特に限定されず、一般に使用される装置を用いて測定すればよい。
上記重合反応において、重合時の圧力は、特に限定されるものではなく、常圧下、減圧下、加圧下の何れの圧力下であってもよい。反応系内の雰囲気は、空気雰囲気のままで行ってもよいが、不活性雰囲気とするのがよい。例えば、重合開始前に系内を窒素等の不活性ガスで置換することが望ましい。これにより、反応系内の雰囲気ガス(例えば、酸素ガス等)が液相内に溶解し、重合禁止剤として作用する。その結果、開始剤である過硫酸塩が失活して低減するのが防止され、より効率のよい重合が可能となる。
上記重合反応において、効率よく重合体を得るためには、重合反応は酸性条件下で行われることが好ましい。具体的には、重合反応中の重合反応液の酸の中和度は、好ましくは、40mol%未満であり、より好ましくは、20mol%未満であり、更に好ましくは、10mol%未満である。中和度が高いと不純物が多量に生成するおそれがある。中和度の下限値は特に制限されないが、中和度が低すぎると、重亜硫酸塩の分解により発生する亜硫酸ガスの量が増加するおそれがある。上記事情にかんがみて、重合反応中の重合反応液の酸の中和度は5mol%程度に保つとよい。
上記酸性条件としては、重合中の反応溶液の25℃でのpHを1〜6とすることが好ましい。より好ましくは、1〜5、更に好ましくは、1〜4である。上記pHが1未満の場合には、亜硫酸ガスの発生、装置の腐食が生じるおそれがある。一方、pHが6を超える場合には、重亜硫酸塩の効率が低下し、分子量が増大する。
上記重合中の反応溶液のpHに調整するために、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、アンモニア、モノエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機アミン塩等のアルカリ成分の1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物が好ましく、水酸化ナトリウムが特に好ましい。
本発明において、重合反応中の重合反応液中の酸の中和度は、重合反応液中に含まれる有機酸及び無機酸の双方の酸の平均の中和度を意味する。酸成分の具体例としては、カルボキシル基等の官能基を有する単量体、過硫酸塩や重亜硫酸塩等の開始剤由来の無機酸、重合反応液中において生成した酸化合物等が挙げられる。ただし、過硫酸塩や重亜硫酸塩等の開始剤由来の無機酸や酸化合物は、通常は、30mol%以上の中和度を有している。このような場合には、単量体中に含まれる酸を30mol%以上中和するために必要なアルカリ成分があれば、少なくとも重合反応液中の酸の中和度が30mol%を下回ることはない。中和度の測定方法については、一定の再現性を有する測定方法であれば、特に制限はない。また、重合反応液中の酸の中和度は、重合反応液中にアルカリ成分又は酸成分を適宜加えることによって、制御することができる。酸性条件下で反応が進行している重合反応液中の酸の中和度を上昇させるためには、水酸化ナトリウム等の上記アルカリ成分を添加するとよい。
酸性条件下で重合を行う場合には、得られるカルボン酸(塩)系重合体の中和度は、重合が終了した後に、上記アルカリ成分を適宜添加することによって制御することができる。
上記各成分の滴下が終了し、重合反応系における重合反応が終了した時点での水溶液中の固形分濃度(すなわち単量体の重合固形分濃度)は、35質量%以上であることが好ましい。35質量%未満の場合には、カルボン酸(塩)系重合体の生産性を大幅に向上することができないおそれがある。より好ましくは、40〜70質量%、更に好ましくは、45〜65質量%である。このように重合反応終了時の固形分濃度が35質量%以上であれば、高濃度かつ一段で重合を行うことができる。そのため、効率よくカルボン酸(塩)系重合体を得ることができる。例えば、従来の製造方法では場合によっては必要であった濃縮工程を省略することができ、カルボン酸(塩)系重合体の生産性が大幅に向上し、製造コストの上昇も抑制することが可能となる。なお、重合反応が終了した時点とは、全ての滴下成分の滴下が終了した時点を言う。
上記固形分濃度は、以下の条件で測定することができる。
<固形分濃度の測定方法>
重合反応液における固形分濃度は、110℃の熱風乾燥機で2時間処理した後の不揮発分を、固形分として算出した。
上記重合反応系において固形分濃度を高くすると、従来の方法では、重合反応の進行に伴う反応溶液の粘度の上昇が顕著となり、得られる重合体の重量平均分子量も大幅に高くなるという問題点を生じていた。しかしながら、重合反応は酸性側(25℃でのpHが1〜6であり、中和度が1〜25mol%の範囲)でなされていると、重合反応が進行に伴う反応溶液の粘度の上昇を抑制することができる。それゆえ、重合反応を高濃度の条件下で行っても低分子量の重合体を得ることができ、重合体の製造効率を大幅に上昇させることができる。ここで、重合反応が終了した時点とは、全ての滴下成分の滴下が終了した時点であってもよいが、好ましくは、その後、所定の熟成時間を経過し(重合が完結し)た時点を言う。
上記熟成時間は、通常1〜120分間、好ましくは、5〜60分間、より好ましくは、10〜30分間である。熟成時間が1分間未満の場合には、熟成不十分につき単量体成分が残ることがあり、残存モノマーに起因する不純物を形成し性能低下等を招くおそれがある。一方、熟成時間が120分間を超える場合には、重合体溶液の着色のおそれがある。そのほか、既に重合が完結しており、更なる重合温度を印加することは不経済である。
上記熟成中は、上記重合反応期間内であり、重合中に含まれるため、上記重合温度が適用される。したがって、ここでの温度も一定温度(好ましくは、滴下終了時点での温度)で保持してもよいし、熟成中に経時的に温度を変化させてもよい。したがって、重合時間は、上記総滴下時間+熟成時間をいい、最初の滴定開始時点から熟成終了時点までに要した時間をいう。
上記重合反応は、既存の鋼鉄(スチール)製や銅基合金製の反応容器内壁面に耐腐食性に優れるグラスライニング加工等された反応容器やSUS(ステンレス)製の容器や撹拌器等を用いることができる。上記容器を用いた場合、上記に規定する適量の重金属イオン、特に鉄イオンが、容器等の材質であるSUSから反応溶液中に溶出(供給)することがある。この溶出した重金属イオンは、上記重金属濃度調整剤を添加する場合と同様の作用効果を奏するため、重金属イオンの添加量の低減又は添加が不要となり、費用対効果の面から有利である。なお、既存の鋼鉄(スチール)製や銅基合金製の反応容器を用いた場合は、重金属イオン濃度が多く溶出されるおそれがある。この場合、重金属により着色するおそれがあるため、過剰の重金属イオンを除去する操作が必要となるおそれがある。
上記カルボン酸(塩)系重合体は、バッチ式で製造されてもよいし、連続式で製造されてもよい。
本発明の重合体は、上記重合反応後、単離して各用途に使用しても構わないが、重合溶媒または開始剤残渣等を含んだまま(ポリアルキレングリコール系重合体組成物という)使用することが経済的で好ましい。
本発明のポリアルキレングリコール系単量体は、芳香族炭化水素基を有し、重合性二重結合がアリルグリシジルエーテルに由来するものであるから、洗浄剤組成物、繊維処理剤、水処理剤、顔料分散剤等の種々の用途に有用なポリアルキレングリコール系重合体の製造に使用できる。本発明のポリアルキレングリコール系単量体に由来する単量体単位を有し、カルボン酸基および/またはスルホン酸基を有する本発明のポリアルキレングリコール系重合体は、疎水性物質の分散性に優れることから、洗浄分野で使用した際に、高い再汚染防止能を有する。本発明のポリアルキレングリコール系重合体は、疎水性物質の分散性に優れることから、セメント添加剤、増粘剤等の用途に加えて、洗剤組成物や繊維処理剤、水処理剤、顔料分散剤等の種々の用途に用いることができる。
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。
(1)単量体の合成例
<合成例1>
温度計、攪拌機を備えた、容量500mlのセパラブルフラスコに、ポリエチレングリコールフェニルエーテル(エチレンオキシド平均付加モル数20)243.5g、およびアリルグリシジルエーテル(以下、AGEと略す)28.5gを仕込み、攪拌しながら50℃に昇温した。ここに、3フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体1.4gを加え、さらに50℃で24時間反応させ、単量体(1)を得た。単量体(1)の生成は1H−NMRスペクトルにおけるAGEのエポキシ環由来のシグナルの減少により確認した。1H−NMRスペクトルから算出した収率は、ほぼ100%であった。
<合成例2>
温度計、攪拌機を備えた、容量500mlのセパラブルフラスコに、ポリエチレングリコールフェニルエーテル(エチレンオキシド平均付加モル数50)296.2gを仕込み、攪拌しながら50℃に昇温した。ここに、3フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体1.3gを加えた後、AGE14.7gを5分間かけて加えた。AGEの添加終了後、さらに50℃で24時間反応させ、単量体(2)を得た。単量体(2)の生成は1H−NMRスペクトルにおけるAGEのエポキシ環由来のシグナルの減少により確認した。1H−NMRスペクトルから算出した収率は、ほぼ100%であった。
<合成例3>
温度計、攪拌機を備えた、容量500mlのセパラブルフラスコに、ポリエチレングリコールフェニルエーテル(エチレンオキシド平均付加モル数20)292.2g、および粉末状の水酸化カリウム(以下、KOHと略す)2.9gを仕込んだ。これを90℃に昇温し、1時間攪拌した。KOHが完全に溶解したことを確認した後、AGE37.6gを60分かけて加えた。AGEの添加終了後、更に90℃で240分間反応させ、単量体(3)を得た。単量体(3)の生成は1H−NMRスペクトルにおけるAGEのエポキシ環由来のシグナルの減少により確認した。1H−NMRスペクトルから算出した収率は、ほぼ100%であった。
<合成例4>
温度計、攪拌機を備えた、容量1lのセパラブルフラスコに、ポリエチレングリコールフェニルエーテル(エチレンオキシド平均付加モル数10)373.8g、および粉末状のKOH2.5gを仕込んだ。これを90℃に昇温し、1時間攪拌した。KOHが完全に溶解したことを確認した後、AGE119.7gを60分かけて加えた。AGEの添加終了後、更に90℃で240分間反応させ、単量体(4)を得た。単量体(4)の生成は1H−NMRスペクトルにおけるAGEのエポキシ環由来のシグナルの減少により確認した。1H−NMRスペクトルから算出した収率は、ほぼ100%であった。
<合成例5>
温度計、攪拌機を備えた、容量500mlのセパラブルフラスコに、ポリエチレングリコールフェニルエーテル(エチレンオキシド平均付加モル数20)389.6g、および粉末状のKOH2.3gを仕込んだ。これを90℃に昇温し、1時間攪拌した。KOHが完全に溶解したことを確認した後、AGE68.4gを60分かけて加えた。AGEの添加終了後、更に90℃で240分間反応させ、単量体(5)を得た。単量体(5)の生成は1H−NMRスペクトルにおけるAGEのエポキシ環由来のシグナルの減少により確認した。1H−NMRスペクトルから算出した収率は、ほぼ100%であった。
<合成例6>
温度計、攪拌機を備えた、容量500mlのセパラブルフラスコに、ポリエチレングリコールフェニルエーテル(エチレンオキシド平均付加モル数50)229.4g、および粉末状のKOH1.2gを仕込んだ。これを90℃に昇温し、1時間攪拌した。KOHが完全に溶解したことを確認した後、AGE17.1gを60分かけて加えた。AGEの添加終了後、更に90℃で240分間反応させ、単量体(6)を得た。単量体(6)の生成は1H−NMRスペクトルにおけるAGEのエポキシ環由来のシグナルの減少により確認した。1H−NMRスペクトルから算出した収率は、ほぼ100%であった。
(2)重合体の合成例
<重合例1>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量500mlのセパラブルフラスコに、純水77.7gと、モール塩0.002gを仕込み、撹拌下90℃に昇温した後、単量体(1)の80%水溶液22.5g、80%アクリル酸水溶液(以下、80%AAと略す。)90.0g、48%水酸化ナトリウム水溶液(以下48%NaOHと略す。)4.2g、15%過硫酸ナトリウム水溶液(以下、15%NaPSと略す。)13.3g、35%亜硫酸水素ナトリウム水溶液(以下、35%SBSと略す。)8.1gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、単量体(1)が170分間、80%AAが180分間、48%NaOHが180分間、15%NaPSが185分間、そして35%SBSが175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。
80%AA滴下終了までの間、温度は90℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH70.8gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度43質量%、最終中和度90mol%の重合体(1)を得た。
<重合例2>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量500mlのセパラブルフラスコに、純水60.0gと、モール塩0.002gを仕込み、撹拌下90℃に昇温した後、単量体(1)の80%水溶液33.3g、80%AA90.0g、48%NaOH4.2g、15%NaPS16.7g、35%SBS10.2gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、単量体(1)が170分間、80%AAが180分間、48%NaOHが180分間、15%NaPSが185分間、そして35%SBSが175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。
80%AA滴下終了までの間、温度は90℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH70.8g、純水26.0gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度43質量%、最終中和度90mol%の重合体(2)を得た。
<重合例3>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量500mlのセパラブルフラスコに、純水63.1gと、モール塩0.002gを仕込み、撹拌下90℃に昇温した後、単量体(1)の80%水溶液33.3g、80%AA90.0g、48%NaOH4.2g、15%NaPS12.3g、35%SBS10.2gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、単量体(1)が170分間、80%AAが180分間、48%NaOHが180分間、15%NaPSが185分間、そして35%SBSが175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。
80%AA滴下終了までの間、温度は90℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH70.8g、純水26.0gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度43質量%、最終中和度90mol%の重合体(3)を得た。
<重合例4>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量500mlのセパラブルフラスコに、純水70.4gと、モール塩0.002gを仕込み、撹拌下90℃に昇温した後、単量体(1)の80%水溶液54.0g、80%AA81.0g、48%NaOH3.75g、15%NaPS18.8g、35%SBS16.1gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、単量体(1)が170分間、80%AAが180分間、48%NaOHが180分間、15%NaPSが185分間、そして35%SBSが175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。
80%AA滴下終了までの間、温度は90℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH63.8gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度45質量%、最終中和度90mol%の重合体(4)を得た。
<重合例5>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量500mlのセパラブルフラスコに、純水73.8gと、モール塩0.002gを仕込み、撹拌下90℃に昇温した後、単量体(1)の80%水溶液54.0g、80%AA81.0g、48%NaOH3.75g、15%NaPS15.3g、35%SBS10.1gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、単量体(1)が170分間、80%AAが180分間、48%NaOHが180分間、15%NaPSが185分間、そして35%SBSが175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。
80%AA滴下終了までの間、温度は90℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH63.8gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度44質量%、最終中和度90mol%の重合体(5)を得た。
<重合例6>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量500mlのセパラブルフラスコに、純水71.7gと、モール塩0.002gを仕込み、撹拌下90℃に昇温した後、単量体(1)の80%水溶液81.0g、80%AA54.0g、48%NaOH2.5g、15%NaPS17.6g、35%SBS15.1gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、単量体(1)が170分間、80%AAが180分間、48%NaOHが180分間、15%NaPSが185分間、そして35%SBSが175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。
80%AA滴下終了までの間、温度は90℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH42.5g、純水8.6gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度44質量%、最終中和度90mol%の重合体(6)を得た。
<重合例7>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量500mlのセパラブルフラスコに、単量体(4)84.6g、純水69.0g、無水マレイン酸23.5g、モール塩0.005gを仕込み、撹拌下沸点還流状態まで昇温した後、35%過酸化水素水溶液(以下、35%Hと略す)10.3gを60分間かけて滴下した。
35%H滴下終了までの間、沸点還流状態を維持した。更に沸点還流状態を35%H滴下終了後120分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH32.8gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度57質量%、最終中和度82mol%の重合体(7)を得た。
<重合例8>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量500mlのセパラブルフラスコに、単量体(5)の90%水溶液108.1g、純水50.0g、無水マレイン酸16.7g、モール塩0.004gを仕込み、撹拌下沸点還流状態まで昇温した後、35%H 7.3gを60分間かけて滴下した。
35%H滴下終了までの間、沸点還流状態を維持した。更に沸点還流状態を35%H滴下終了後120分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH23.2gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度62質量%、最終中和度82mol%の重合体(8)を得た。
<重合例9>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量500mlのセパラブルフラスコに、単量体(6)110.9g、純水71.8g、無水マレイン酸8.8g、モール塩0.004gを仕込み、撹拌下沸点還流状態まで昇温した後、35%H 3.9gを60分間かけて滴下した。
35%H滴下終了までの間、沸点還流状態を維持した。更に沸点還流状態を35%H滴下終了後120分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH12.3gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度62質量%、最終中和度82mol%の重合体(9)を得た。
<重合例10>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量500mlのセパラブルフラスコに、純水87.1gと、モール塩0.002gを仕込み、撹拌下90℃に昇温した後、単量体(1)の80%水溶液118.8g、80%AA29.7g、48%NaOH1.38g、15%NaPS11.1g、35%SBS9.5gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、単量体(1)が170分間、80%AAが180分間、48%NaOHが180分間、15%NaPSが185分間、そして35%SBSが175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。
80%AA滴下終了までの間、温度は90℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH23.4g、純水18.0gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度43質量%、最終中和度90mol%の重合体(10)を得た。
<重合例11>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量500mlのセパラブルフラスコに、純水60.0gと、モール塩0.002gを仕込み、撹拌下90℃に昇温した後、単量体(1)の80%水溶液75.6g、80%AA32.4g、48%NaOH1.5g、15%NaPS11.1g、35%SBS10.7gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、単量体(1)が170分間、80%AAが180分間、48%NaOHが180分間、15%NaPSが185分間、そして35%SBSが175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。
80%AA滴下終了までの間、温度は90℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH25.5g、純水10.2gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度44質量%、最終中和度90mol%の重合体(11)を得た。
<重合例12>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量500mlのセパラブルフラスコに、純水72.6gと、モール塩0.002gを仕込み、撹拌下90℃に昇温した後、単量体(2)の60%水溶液109.7g、80%AA54.9g、48%NaOH2.5g、15%NaPS10.4g、35%SBS6.8gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、単量体(2)が170分間、80%AAが180分間、48%NaOHが180分間、15%NaPSが185分間、そして35%SBSが175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。
80%AA滴下終了までの間、温度は90℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH43.2gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度43質量%、最終中和度90mol%の重合体(12)を得た。
<重合例13>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量500mlのセパラブルフラスコに、純水48.1gと、モール塩0.002gを仕込み、撹拌下90℃に昇温した後、単量体(3)の70%水溶液74.1g、80%AA43.2g、48%NaOH2.0g、15%NaPS14.1g、35%SBS12.1gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、単量体(3)が170分間、80%AAが180分間、48%NaOHが180分間、15%NaPSが185分間、そして35%SBSが175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。
80%AA滴下終了までの間、温度は90℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH34.0g、純水6.8gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度45質量%、最終中和度90mol%の重合体(13)を得た。
<重合例14>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量2.5lのセパラブルフラスコに、純水358.5gと、モール塩0.01gを仕込み、撹拌下90℃に昇温した後、単量体(1)の80%水溶液405.0g、80%AA270.0g、48%NaOH12.5g、15%NaPS87.9g、35%SBS84.8gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、単量体(1)が5分から95分までの90分間、80%AAが5分から185分までの180分間、48%NaOHが5分から185分までの180分間、15%NaPSが5分から210分までの205分間、そして35%SBSが0分から165分までの165分間とした。
80%AA滴下終了までの間、温度は90℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH212.5g、純水42.7gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度44質量%、最終中和度90mol%の重合体(14)を得た。
<重合例15>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量2.5lのセパラブルフラスコに、単量体(1)の80%水溶液405.0g、純水358.5gと、モール塩0.01gを仕込み、撹拌下90℃に昇温した後、80%AA270.0g、48%NaOH12.5g、15%NaPS105.5g、35%SBS94.2gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが5分から185分までの180分間、48%NaOHが5分から185分までの180分間、15%NaPSが5分から215分までの210分間、そして35%SBSが0分から165分までの165分間とした。
80%AA滴下終了までの間、温度は90℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH212.5g、純水42.7gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度45質量%、最終中和度90mol%の重合体(15)を得た。
<重合例16>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量500mlのセパラブルフラスコに、純水358.5gと、モール塩0.03gを仕込み、撹拌下90℃に昇温した後、単量体(1)の80%水溶液405.0g、80%AA270.0g、48%NaOH12.5g、15%NaPS105.5g、35%SBS94.2gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、単量体(1)が5分から95分までの90分間、80%AAが5分から185分までの180分間、48%NaOHが5分から185分までの180分間、15%NaPSが5分から215分までの210分間、そして35%SBSが0分から165分までの165分間とした。
80%AA滴下終了までの間、温度は90℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH212.5g、純水89.8gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度42質量%、最終中和度90mol%の重合体(16)を得た。
<重合例17>
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量2.5LのSUS316製セパラブルフラスコに、純水275.0gを仕込み、撹拌下90℃に昇温した後、80%イソプレノールのエチレンオキシド10モル付加物(単量体(7)という。)水溶液187.5g、80%AA437.5g、48%NaOH20.3g、15%NaPS137.2g、35%SBS117.6gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%イソプレノールのエチレンオキシド10モル付加物水溶液が170分間、80%AAが180分間、48%NaOHが180分間、15%NaPSが210分間、そして35%SBSが180分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。
80%AA滴下終了までの間、温度は90℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH364.3gを加えて中和した。このようにして、固形分濃度45質量%、最終中和度95mol%の比較重合体を得た。
<再汚染防止能>
(1)試料として用いる綿布、綿/ポリエステル混合布の白布の白色度をあらかじめ反射率にて測定する。反射率測定には、測色色差計SE−1200型(日本電色工業社製)等を用いることができる。
(2)塩化カルシウム2水和物2.94gに純水を加えて10kgとし、硬水を調製する。
(3)ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム4.0g、炭酸ナトリウム6.0g、硫酸ナトリウム2.0g、ポリアクリル酸ナトリウムとしてアクアリックYS100(日本触媒社製)0.40gに純水を加えて、80.0gとする。塩酸でpHを10.0に調整した後に、純水を加えて100.0gとし、界面活性剤水溶液を調製する。
(4)ターゴットメーターを27℃にセットし、硬水1000mL、カーボンブラック(洗濯科学協会より入手)0.25gをポットに入れ、100rpmで1分間攪拌する。
(5)重合体水溶液(濃度0.2%)5mL、(3)で調製した界面活性剤水溶液5g、ゼオライト0.075g、白布5.2〜5.4gをポットに入れ、100rpmで10分間攪拌する。
(6)手で白布の水を切り、硬水1Lをポットに入れ、100rpmで2分間攪拌する。
(7)白布に当て布をして、アイロンでしわを伸ばしながら乾燥させた後、測色色差計にて、再度、白色度を反射率にて測定する。
(8)この測定結果から、下式により再汚染防止能を求める。
再汚染防止能(%)=(洗浄後の白色度)/(原白布の白色度)×100
本発明では、さらに得られた再汚染防止能(%)を、比較重合体の再汚染防止能(%)で除すことにより、再汚染防止値として、算出・比較を行った。すなわち
再汚染防止値=再汚染防止能(%)/比較重合体の再汚染防止能(%)
結果を表1に示す。
Figure 2008266637
表1から、末端に疎水基を持たない従来の比較重合体に対して、疎水基を有する重合体は、再汚染防止能が3.8%〜11.1%も向上しており、洗剤添加剤として非常に有用であることが明らかとなった。
<クレイ分散能>
上記<高硬度水でのクレイ分散能>に記載した方法に従って、クレイ分散能を評価した。
結果を表2に示す。
Figure 2008266637

Claims (6)

  1. 重合性二重結合とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリアルキレングリコール系単量体であって、
    該ポリアルキレングリコール系単量体は、ポリアルキレングリコール鎖中及び/又は末端に芳香族炭化水素基を有し、重合性二重結合が(メタ)アリルグリシジルエーテルに由来するものであることを特徴とするポリアルキレングリコール系単量体。
  2. 重合性二重結合とポリアルキレングリコール鎖とを有するポリアルキレングリコール系単量体であって、
    該ポリアルキレングリコール系単量体は、(メタ)アリルグリシジルエーテルのグリシジル基にポリアルキレングリコール鎖中及び/又は末端に芳香族炭化水素基を有するポリアルキレングリコールを付加することにより製造されたものであることを特徴とするポリアルキレングリコール系単量体。
  3. 請求項1又は2記載のポリアルキレングリコール系単量体に由来する単量体単位を有するポリアルキレングリコール系重合体であって、
    該ポリアルキレングリコール系重合体は、カルボン酸基及び/又はスルホン酸基を有することを特徴とするポリアルキレングリコール系重合体。
  4. 請求項3に記載のポリアルキレングリコール系重合体を含む洗剤組成物。
  5. 請求項3に記載のポリアルキレングリコール系重合体の、洗浄剤ビルダー、水処理剤又は顔料分散剤用途への使用。
  6. アニオン性基を有する重合体を含み、洗浄剤ビルダー組成物、水処理剤又は顔料分散剤として用いられるアニオン性基を有する重合体を含有する添加剤であって、
    該アニオン性基含有重合体は、下記一般式(1);
    O−(AO)−R (1)
    (式中、Rは、炭素数2〜5のアルケニル基を表す。AOは、同一若しくは異なって、炭素数2〜20のアルキレンオキシド及び/又は炭素数2〜20のグリシジルエーテルに由来する基を表す。Rは、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表す。nは、1〜200の整数である。)で表される単量体に由来する単量体単位を全単量体単位中1〜90質量%含んでなることを特徴とするアニオン性基を有する重合体含有添加剤。
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WO2022089410A1 (zh) * 2020-10-26 2022-05-05 中国石油化工股份有限公司 一种聚丙烯酰胺基对称支化聚合物型表面活性剂及其制备方法和应用

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