JP2512985B2 - 酸基含有低分子量ポリオレフィンの水乳化物の製造方法 - Google Patents

酸基含有低分子量ポリオレフィンの水乳化物の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は酸基含有低分子量ポリオレフィンの水乳化物
の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
繊維処理剤、フロアーポリッシュ、紙処理剤、水性イ
ンキ、水性塗料などに使用される酸基含有ワックスの水
乳化物は、界面活性剤を用いる乳化により製造されてい
るが、乳化に際して界面活性剤とともに、過剰量の塩基
性物質が添加される。このような乳化物では塗膜の均一
性、緻密性および乳化物の安定性等の点で、粒子径は小
さい方が好ましい。一方、粒子径は乳化時に添加するKO
H等の塩基性物質の量に関係し、一般に塩基性物質量が
多いほど小さくなる。ところが塩基性物質が多い(pHが
高い)場合は、作業時の安全性や他の添加薬品との混和
性の点で好ましくない。そこでpHの高い乳化物に酸を加
えて中和する方法が一般に行われている。
しかしながら、このような従来の方法では、添加した
酸により局部的に酸性雰囲気となって乳化粒子の凝集を
きたし易いため、極めて低濃度、低温でかつ長時間をか
けて中和する必要があり、工業的には非常に不利な条件
を選択する必要があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は上記問題点を解決するため、粒子径が
小さく、安定で、中性に近い乳化物を高濃度で効率よく
製造することができる酸基含有低分子量ポリオレフィン
の水乳化物の製造方法を提案することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、酸基含有低分子量ポリオレフィンの水乳化
物を製造する方法において、界面活性剤および過剰量の
塩基性物質を添加して乳化を行った後、エステルを添加
することを特徴とする酸基含有低分子量ポリオレフィン
の水乳化物の製造方法である。
本発明の原料である酸基含有低分子量ポリオレフィン
は分子構造中に酸基を有する低分子量ポリオレフィンで
あり、具体的には次のものを例示することができる。
(i)エチレン、プロピレン、ブテン−1、4−メチル
ペンテン−1、オクテン−1などのα−オレフィンを単
独または共重合して得た低分子量重合体を酸化してカル
ボキシル基を導入したもの。この場合、酸化前の重合体
が高分子量のものであっても酸化することにより所望す
る低分子量体とすることができる場合がある。
(ii)上記α−オレフィンの単独または共重合体からな
る低分子量ポリオレフィンに対し、アクリル酸、メタク
リル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フ
マル酸などのα、β−不飽和カルボン酸をグラフト化し
たもの。
(iii)低分子量のエチレン/アクリル酸共重合体、低
分子量のエチレン/メタクリル酸共重合体、低分子量の
エチレン/無水マレイン酸共重合体などの上記α−オレ
フィンと上記α、β−不飽和カルボン酸との低分子量共
重合体。
(iv)上記低分子量ポリオレフィンのスルホン化物。な
かでも、酸化ポリエチレンワックス、酸化ポリプロピレ
ンワックス、酸化ポリブデン−1ワックスなどの酸化ポ
リオレフィンワックス、液状酸化低分子量エチレン/α
−オレフィン共重合体、無水マレイン酸グラフトポリエ
チレンワックス、無水マレイン酸グラフトポリプロピレ
ンワックスなどの無水マレイン酸グラフトポリオレフィ
ンワックス、無水マレイン酸グラフト液状低分子量エチ
レン/α−オレフィン共重合体が好ましい。
また、酸基含有低分子量ポリオレフィンは酸価4mg−K
OH/g以上、好ましくは10mg−KOH/g以上、極限粘度
〔η〕(デカリン中130℃で測定、以下同)0.04〜1dl/g
のものが好ましい。
界面活性剤としては非イオン系界面活性剤が好まし
く、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリ
オキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエ
チレンソルビタンエステル、ポリオキシエチレンアルキ
ルアミンエーテルなど、一般に酸基含有低分子量ポリオ
レフィンの乳化に使用されているものが使用できる。
塩基性物質としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリ
ウムなどの1価金属の水酸化物、水酸化マグネシウム、
水酸化カルシウムなどの2価金属の水酸化物、炭酸ナト
リウム、炭酸水素カリウム、酢酸カリウムなどの上記金
属の弱酸塩、アンモニア(水酸化アンモニウム)、ヒド
ロキシルアミン、ヒドラジンなどの無機アミン、エチル
アミン、エタノールアミン、モルフォリンなどのアミン
化合物が例示できる。なかでも、水酸化カリウム、水酸
化ナトリウムなどの1価金属の水酸化物が好適である。
エステルとしては、過剰の塩基性物質により加水分解
され、塩基性物質を中和できるものであればよく、具体
的にはギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチ
ル、酢酸ビニル、酢酸プロピル、酢酸オクチル、酢酸シ
クロヘキシル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、吉草
酸エチル、カプロン酸エチル、クロル酢酸メチル、ジク
ロル酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、アクリル酸エ
チル、メタクリル酸メチル、クロトン酸エチルなどの脂
肪族モノカルボン酸エステル、シュウ酸ジエチル、マロ
ン酸ジブチル、コハク酸ジメチル、グルタル酸ジエチ
ル、リンゴ酸ジエチル、クエン酸トリエチル、クロロコ
ハク酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、フマル酸ジメチ
ルなどの脂肪族ポリカルボン酸ポリエステル、シクロヘ
キサンカルボン酸エチルなどの脂環式カルボン酸エステ
ル、安息香酸エチル、安息香酸ベンジル、トルイル酸メ
チル、アニス酸メチル、フタル酸ジメチルなどの芳香族
カルボン酸エステル、γ−ブチロラクトン、δ−バレロ
ラクトン、クマリン、フタリドなどのラクトン類、ベン
ゼンスルホン酸メチルなどのスルホン酸エステル、硫酸
ジメチル、硝酸エチル、リン酸トリエチル、炭酸ジエチ
ルなどの無機酸エステルを例示することができる。
なかでも、炭素数1ないし4の脂肪酸モノカルボン酸
と炭素数1ないし4のアルコールとのエステル、および
/または炭素数2ないし8の脂肪族ポリカルボン酸と炭
素数1ないし4のアルコールとのポリエステルが好まし
い。
乳化方法は、酸基含有低分子量ポリオレフィン、界面
活性剤および過剰量の塩基性物質を水に加え、一般的な
乳化方法により、攪拌して乳化させる。各成分の添加量
は、酸基含有低分子量ポリオレフィン100重量部に対
し、界面活性剤を5〜40重量部、好ましくは10〜30重量
部、塩基性物質を酸基含有低分子量ポリオレフィンの酸
に対して0.3〜7当量、好ましくは0.5〜5当量程度とす
る。
一般的には塩基性物質量が多いほど乳化粒子径は小さ
くなる。
乳化終了後、乳化物にエステルを添加して中和を行
う。本発明では過剰量の塩基性物質を中和し、pH中性に
近く持っていくために、酸の代りにエステルを添加する
ものであり、このときエステルが塩基性雰囲気下でまず
加水分解し、生成した酸により中和が行われる。
エステルの添加量は、目的物である乳化物のpHに応じ
て任意に決めることができる。
エステルの添加時期は任意でよいが、乳化終了後、低
分子量ポリオレフィンの融点以下まで冷却された時点が
好ましい。エステルの添加による中和では、加水分解速
度と中和速度が、乳化粒子の凝集と中和に要する時間に
関係するため、その必要条件に応じて、エステルの種
類、希釈濃度、反応温度、攪拌状況などを選択すること
ができる。この場合、酸を添加する場合に比べて、はる
かにラフな条件でも局部的凝集を生じることなく、均一
な中和反応を進行させることができ、高濃度、高温、低
攪拌でも中和を行うことができる。エステルによる中和
では、エステルが加水分解して生じた酸が中和反応にあ
ずかるため、酸を用いる場合に局部的な中和により粒子
の凝集を生じるのに対し、エステルが乳化物中に均一に
拡散してから徐々に中和が起る。このため、(イ)高温
下、(ロ)高濃度下、(ハ)低攪拌下、(ニ)適度な所
要時間のまま、凝集を生じることなく、中性に近い均一
な乳化物が得られる。
以上の操作により、粒子径が均一かつ小さく、安定で
中性に近く、透明で凝集物がない酸基含有低分子量ポリ
オレフィンの水乳化物が得られる。添加されたエステル
は時間の経過とともに反応して中和が進行するので、エ
ステルを添加した段階で製品とすることができる。そし
てエステルが過剰に添加されて残留する場合でも、それ
を通常は除去する必要はなく、例えば繊維処理剤、紙処
理剤、フロアーポリッシュ等として用いる場合のよう
に、後に乾燥工程がある場合には、その段階で発揮によ
り除去される。
本発明の方法では、乳化または中和工程において、前
記各成分以外に、二亜硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等
の電解質などの他の成分を添加してもよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、過剰量の塩基性物質を添加して乳化
後、エステルで中和するようにしたので、粒子径が小さ
く、安定で中性に近い乳化物を高濃度のまま、通常の乳
化装置で、生産性高く製造することができ、余分の冷却
装置や低速添加装置、高速攪拌装置などが不要であり、
また低濃度にする必要がないとともに、製品が酸性側に
行き過ぎるという懸念材料も取り除くことができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例1 酸価9.2mg−KOH/g、〔η〕=0.32dl/gの酸化ポリエチ
レンワックス200g、ポリオキシエチレンセチルエーテル
(花王(株)製、エマルゲン220、商標)40g、水酸化カ
リウム7.4g(酸化ポリエチレンワックス中の酸に対し4
当量)および水600gを、内容積2のオートクレーブに
入れ、140℃にて2段式の攪拌羽根により800rpmで1時
間攪拌した。ついで攪拌下に60℃まで冷却した。ここで
乳化物を10ml抜き出し、pH、粒子径、外観を測定した。
ついで乳化物200gを60℃に保ったまま酢酸エチル6.8g
を添加し、2時間攪拌を続けた後、内容物を取出した。
途中、0.5時間後と1時間後に10mlずつサンプリングし
て、上記の測定を行った。
結果を表1に示す。
60℃の反応温度、2時間の所要時間、8.2のpHはいず
れも工業的に十分実用的なものであり、得られた乳化物
の品質も中和前とほとんど同等であった。
実施例2 実施例1において、酢酸エチルの代りにギ酸エチル5.
9gを添加し、0.5時間攪拌を続けたのち内容物を取出
し、実施例1と同様の方法で下記の測定を行った。
結果を表2に示す。
実施例3 実施例1と同様の乳化物100gに対し、25℃で酢酸エチ
ル2.0gを添加し、12時間静置し、下記の乳化物を得た。
結果を表3に示す。
実施例4 実施例1と同様の酸化ポリエチレンワックスを用い、
水酸化カリウム、ポリオキシエチレンセチルエーテルの
他にK2SO41.14gを加え、実施例1と同様の方法で乳化物
を得た。ついで、乳化物200gを取出し、60℃に保ったま
ま、酢酸エチル6.8gを加え、2時間攪拌を行って下記の
乳化物を得た。
結果を表4に示す。
実施例5 実施例1と同様の方法において、ポリオキシエチレン
セチルエーテルに代えて、ポリオキシエチレンノニルフ
ェニルエーテル(花王(株)製、エマルゲンPI−20T、
商標)40gを加えて乳化物を得た。ついで実施例1と同
様の方法で、酢酸エチル6.8gを添加し、下記の乳化物を
得た。
結果を表5に示す。
実施例6 実施例1において、酢酸エチルの代りにグルタル酸ジ
エチル6.8gを添加し、下記の乳化物を得た。
結果を表6に示す。
実施例7 実施例1において、酢酸エチルの代りにクエン酸トリ
エチル8.4gを添加し、下記の乳化物を得た。
結果を表7に示す。
実施例8 実施例1において、酸価9.2mg−KOH/g、〔η〕=0.32
dl/gの酸化ポリエチレンワックスに代えて、酸価15.6mg
−KOH/g、〔η〕=0.72dl/gの酸化ポリエチレンワック
ス200g、ポリオキシエチレンセチルエーテル(花王
(株)エマルゲン220、商標)40g、水酸化ナトリウム1
1.2g(酸化ポリエチレンワックス中の酸に対し4当量)
および水600gを加え、他の条件は実施例1と同様の方法
で乳化物を得た。ついで実施例1と同様の方法で酢酸エ
チルに代えて、酪酸メチル3.1gを添加し、下記の乳化物
を得た。
結果を表8に示す。
実施例9 実施例1において、酸価9.2mg−KOH/g、〔η〕=0.32
dl/gの酸化ポリエチレンワックスに代えて、酸価5.3mg
−KOH/g、〔η〕=0.34dl/gの酸化ポリエチレンワック
ス200g、水酸化カリウム4.3g(酸化ポリエチレンワック
ス中の酸に対し4当量)を加えて乳化物を得た。ついで
実施例1と同様の方法で酢酸エチル6.8gを添加し、下記
の乳化物を得た。
結果を表9に示す。
実施例10 実施例1において、酸価9.2mg−KOH/g、〔η〕=0.32
dl/gの酸化ポリエチレンワックスに代えて、酸価23.5mg
−KOH/g、〔η〕=0.18dl/gの酸化ポリエチレンワック
スを用い、水酸化カリウム18.8g(酸化ポリエチレンワ
ックス中の酸に対し4当量)を加えて乳化物を得た。つ
いで実施例1と同様の方法で、酢酸エチル6.8gを添加
し、下記の乳化物を得た。
結果を表10に示す。
実施例11 実施例1において、酸価9.2mg−KOH/g、〔η〕=0.32
dl/gの酸化ポリエチレンワックスに代えて、酸価15.0mg
/−KOH/g、〔η〕=0.05dl/gの液体酸化低分子量エチレ
ンプロピレン共重合体を用い、水酸化カリウム11.1g
(該共重合体中の酸に対し3.7当量)、ポリオキシエチ
レンセチルエーテルに代えて、ポリオキシエチレンラウ
リルエーテル(花王(株)製、エマルゲン120、商標)4
0gを加えて乳化物を得た。ついで実施例1と同様の方法
で、酢酸エチルに代えて、酢酸イソブチル4.0gを添加
し、下記の乳化物を得た。
結果を表11に示す。
実施例12 実施例1において、酸価9.2mg−KOH/g、〔η〕=0.32
dl/gの酸化ポリエチレンワックスに代えて、酸価18.5mg
−KOH/g、〔η〕=0.11dl/gの酸化ポリプロピレンワッ
クス200g、水酸化カリウム14.8g(酸化ポリプロピレン
ワックス中の酸に対し4当量)、ポリオキシエチレンセ
チルエーテルに代えて、ポリオキシエチレンラウリルエ
ーテル(実施例11と同様)を加え乳化時の温度を160℃
に代えた他は同条件として乳化物を得た。ついで実施例
1と同様の方法で、酢酸エチル6.8gを添加し、下記の乳
化物を得た。
結果を表12に示す。
実施例13 実施例12において、酸価18.5mg−KOH/g、〔η〕=0.1
1dl/gの酸化ポリプロピレンワックスに代えて、酸価75m
g−KOH/g、〔η〕=0.20dl/gのエチレンアクリル酸共重
合体200g、水酸化カリウム7.5g(エチレンアクリル酸共
重合体中の酸に対し0.5当量)を加え、乳化時の温度を1
40℃とした他は、同条件として乳化物を得た。ついで実
施例1と同様の方法で、酢酸エチル6.8gを添加し、下記
の乳化物を得た。
結果を表13に示す。
実施例14 実施例13において、酸価75mg−KOH/g、〔η〕=0.20d
l/gのエチレンアクリル酸共重合体に代えて、酸価110mg
−KOH/g、〔η〕=0.08dl/gの無水マレイン酸グラフト
ポリエチレンワックス200g、水酸化カリウムに代えて、
モルホリン20.5g(無水マレイン酸グラフトポリエチレ
ンワックス中の酸に対し0.6当量)を加えた他は同条件
として乳化物を得た。ついで実施例1と同様の方法で、
酢酸エチル6.8gを添加し、下記の乳化物を得た。
結果を表14に示す。
比較例1(pH8での乳化) 酸価9.2mg−KOH/g、〔η〕=0.32dl/gの酸化ポリエチ
レンワックス200g、ポリオキシエチレンセチルエーテル
(花王(株)製、エマルゲン220、商標)40g、水酸化カ
リウム1.84g(酸化ポリエチレンワックス中の酸に対し
1当量)および水600gを加え、実施例1と同様の操作を
行い、乳化物のpH、粒子径、外観を測定した。
結果を表15示す。
上記の乳化物は1日間の静置で、ワックス相と水相の
2相に分離し、工業的に実用不可能なものであった。
比較例2(酢酸による中和) 実施例1と同様の乳化物200gを60℃に保ったまま、攪
拌下に10重量%に希釈した酢酸11.4gを添加したとこ
ろ、直ちに乳化物粒子の局部的な凝集が発生し、均一な
乳化物は得られず、液の部分は元と同じpHで中和されて
おらず、実用不可能なものであった。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸基含有低分子量ポリオレフィンの水乳化
    物を製造する方法において、界面活性剤および過剰量の
    塩基性物質を添加して乳化を行った後、エステルを添加
    することを特徴とする酸基含有低分子量ポリオレフィン
    の水乳化物の製造方法。
  2. 【請求項2】酸基含有低分子量ポリオレフィンが、酸価
    が4mg−KOH/g以上、デカリン中、130℃で測定した極限
    粘度が0.04〜1dl/gである請求項(1)記載の方法。
  3. 【請求項3】界面活性剤が非イオン系界面活性剤である
    請求項(1)記載の方法。
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