JP3264954B2 - 高分子界面活性剤 - Google Patents

高分子界面活性剤

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JP3264954B2 JP26378891A JP26378891A JP3264954B2 JP 3264954 B2 JP3264954 B2 JP 3264954B2 JP 26378891 A JP26378891 A JP 26378891A JP 26378891 A JP26378891 A JP 26378891A JP 3264954 B2 JP3264954 B2 JP 3264954B2
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  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は新規な高分子界面活性剤
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】界面活性剤は乳化、分散、可溶化などの
各種用途に多種多様に応用され、産業上非常に有用な手
段として用いられている。また、界面活性剤はアニオン
系、カチオン系、ノニオン系に大別され、従来から数多
くの化合物又は組成物が提案され単独又は混合して用い
られている。これらの中で近年高分子活性剤と称される
各種のオリゴマー、高分子系の界面活性剤がその特徴あ
る性質のために注目され、従来の界面活性剤では困難と
されていた用途に用いられるようになってきた。
【0003】最近では新規な高分子としてオキサゾリン
系高分子活性剤、ポリビニルエーテル系高分子活性剤が
提案され特異的な界面活性能が注目されている。また、
多塩基酸ポリエーテル(特開昭63-112622号公報)、マ
レイン酸誘導体・ビニル系共重合体(特開昭58-93705号
公報)、アクリル系高分子活性剤(特開昭53-18490号公
報、同60-15403号公報、同61-4524号公報)、ポリエチ
レングリコールの構成単位を含有する高分子活性剤・乳
化剤(J.Polym.Sci.Polym.Chem.Ed.,27,3915-3926(198
9)及び特開平1-171628号公報など)が提案されている。
しかし、未だ十分な界面活性能を示すものは見いだされ
ておらず、また工業化が容易な高分子活性剤は提案され
ていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は優れた界面活
性能(表面張力、可溶化力、乳化力、分散力等)を有す
る高分子界面活性剤を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は高分子の構成単
位の中に、ポリエチレンオキサイドを含有する親水性基
とC4 以上の疎水性基及びイオン性基を必須成分として
含有する分子量1000〜60万の高分子又はその塩からなる
ことを特徴とする。これらの高分子は優れた界面活性能
(表面張力、可溶化力、乳化力、分散力等)を示す。
【0006】すなわち、本件発明は、下記一般式(1)
〜(4)を構成単位とするコポリマーであって、かつ構
成単位(1)+(2)+(3)の合計量が25重量%以
上である分子量1000〜60万のコポリマーまたはそ
の塩からなることを特徴とする高分子界面活性剤を提供
する。 (1)ポリエチレンオキシドを含有する構成単位
【0007】
【化5】
【0008】(R1:水素又はメチル基 R2:水素、炭素1〜4のアルキル基又はフェニル基 n :2〜100) (2)疎水性基を含有する構成単位
【0009】
【化6】
【0010】(R3:水素又はメチル基 R4COOR 5 、ここでR 5 はC 4 以上のアルキル基) (3)イオン性基含有構成単位
【0011】
【化7】
【0012】(R6:水素、メチル又はフェニル基Z:COOH ) (4)構成単位
【0013】
【化8】
【0014】(R8:水素又はメチル基 R9COOR 10 、ここでR 10 はC 3 以下のアルキル基) 本発明の共重合体は上記構成単位を各々特定量含有する
ことによって、本発明の目的である界面活性剤として有
用な化合物となるが、必須成分として(1)ポリエチレ
ンオキサイドを含有する親水性基と、(2)C4 以上の
疎水性基、及び(3)イオン性基が高分子中に25wt
%以上含まれておればよい。
【0015】また、本発明の高分子のイオン性基の部分
の一部またはすべて中和したり、4級化することもで
き、中和の度合い等によって、親水性のバランスを調節
することができる。一般式(1)で表されるポリエチレ
ンオキサイドを含有するモノマーは、本発明のポリマー
中に5〜50重量%(以下%と略称する)、好ましくは
10〜45%含有される。5%未満ではポリエチレング
リコール基の親水性が不足し、更に非イオン活性剤とし
ての性能が発揮されない。
【0016】具体例としては、メトキシ又はフェノキシ
ポリエチレングリコール(n=4、9又は23)(メ
タ)アクリレート、ポリエチレングリコール(n=4、
9又は23)モノ(メタ)アクリレート、ポリエチレン
グリコールモノ(メタ)アリルエーテル、メトキシポリ
エチレングリコールモノアリルエーテル等が挙げられ
る。
【0017】一般式(2)で表される疎水性基を含有す
るモノマーは、本発明のポリマー中に5〜50%、好ま
しくは10〜45%含有される。5%未満では疎水性基
の量が不足し親水性が強くなるために界面活性能が発揮
されない。具体例としては、C 4 以上好ましくはC 4 〜C
30 のアルキル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)ア
クリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレー
ト、n−オクチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシ
ル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレー
ト、ステアリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0018】アルキル(メタ)アクリレートのアルキル
基の炭素数は好ましくはC4〜C18であり、具体例とし
ては、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸
2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、
(メタ)アクリル酸ステアリル等が挙げられる。一般式
(3)で表されるイオン性基を含有するモノマーは、
発明のポリマー中に1〜40%含有される。(1)の構
成成分であるポリエチレングリコール基のみでは親水性
が不足し、これにもう一つの親水性基であるイオン性基
を導入することにより、高分子全体として疎水性基と親
水性基のバランスを保つことができ、界面活性能を発揮
する。50%以上では、親水性が高くなりすぎ、界面活
性能が発揮されない。
【0019】具体例としては、(メタ)アクリル酸等の
カルボン酸系モノマーが挙げられる。
【0020】一般式(4)で表される他の共重合可能な
モノマーは、本発明のポリマー中に5〜63%含有され
る。界面活性能に直接影響を与える構成単位は(1)
(2)(3)であるが、良好に共重合したり、分子量を
本発明の範囲内にしようとする場合、さらに工業的な製
造を考慮すると(4)の構成単位を含有することが好ま
しい。75%を越えると界面活性能が全く発揮されな
い。従って、上記構成単位の(1)(2)(3)の合計
が25%以上必要であり、好ましくは40%以上60%
以下である。
【0021】具体例としては、C3 以下のアルキル(メ
タ)アクリレート(例えばメチル(メタ)アクリレー
ト、エチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル
(メタ)アクリレート等)等が挙げられる。本発明の高
分子のイオン性基の部分は一部または全部を中和して用
いても良い。界面活性能はその分子の親水性と疎水性の
バランスから発現され、対象とする機能や用いる溶媒に
より、油溶性活性剤、親水性活性剤に分類される。従っ
て、用いる溶剤(水、アルコール、脂肪族炭化水素、芳
香族炭化水素、エステル類、エーテル類、ケトン類、ハ
ロゲン溶剤等)により、イオン性基の部分を必要により
適宜中和して用いることができる。一般的には水系で使
用する際には中和して用いるのが良く、溶剤系で使用す
る際には中和しない方が良い。
【0022】本発明の共重合体の製造方法は本発明の構
造単位を有する高分子を作成できれば特に限定されない
が、次の二つの方法、即ち、 (i) 各構成単位を含有するモノマーを共重合する方法、 (ii)高分子化合物にポリエチレンオキシド基、疎水性
基、イオン性基を高分子反応により導入する方法があ
る。
【0023】(i) のモノマーを共重合する方法として
は、上記のモノマーの使用して溶液重合、乳化重合、塊
状重合により重合することができ、重合もラジカル重
合、カチオン重合、アニオン重合のいずれを用いても良
い。工業的には、溶液重合、乳化、懸濁重合によるラジ
カル重合が好ましく、中でも溶液重合による方法が好ま
しい。溶液重合により、分子量を1000〜60万にコ
ントロールしやすいからである。該溶液重合において、
溶媒としては、例えば水、メチルアルコール、エチルア
ルコール、イソプロピルアルコール等の低級アルコー
ル、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、
ヘキサン等の芳香族・脂肪族または複素環式化合物、酢
酸エチル、アセトン、メチルエチルケトンなどの各種有
機溶剤が使用できる。重合濃度は特に規制されないが、
通常20〜50%で重合するのが良い。重合開始剤とし
ては、例えば過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、
過硫酸カリウム等の過硫酸塩、ベンゾイルパーオキサイ
ド、ラウロイルパーオキサイド等のパーオキシド、クメ
ンハイドロパーオキサイド、ハイドロパーオキサイド等
のハイドロパーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリ
ル等のアゾ化合物等があげられる。重合開始剤濃度は、
通常0.1〜10%が良い。
【0024】さらに、分子量を規制するためにアルキル
メルカプタンのような連鎖移動剤、アミン化合物などの
重合促進剤を使用してもよい。重合温度は、用いられる
溶媒、重合開始剤により適宜定められるが、通常、室温
〜150℃が良い。(ii)の高分子反応による方法として
は、高分子反応が可能なエステル基、エポキシ基、OH
基、アミノ基、不飽和二重結合などを含有する高分子を
一度合成し、それに各種官能基を導入することが可能で
ある。特に、ポリエチレングリコール鎖の導入方法とし
ては、(a)アルコキシポリエチレングリコールをエス
テル化反応により導入する、(b)エチレンオキシドを
OH基、カルボン酸、アミド基に付加することができ
る。C4以上のアルキル基等の疎水基の導入方法として
は、(a)C4以上のアルキル基を有するアルコール、
カルボン酸のエステル化、(b)C4以上のアルキルハ
ロゲン化反応などがある。また、イオン基の導入には,
カルボキシメチル化、硫酸化、リン酸化、4級化などが
あげられる。
【0025】本発明の高分子界面活性剤の分子量は、1
000〜60万、好ましくは3000〜50万であるこ
とが好ましい。1000未満では、分子量が低すぎて界
面活性能が発揮されない。また、60万を越えると、高
分子特有の分子の絡み合いが生じ、良好な性能が発揮さ
れない。ポリマーの分子量は、ゲルパーミエーションク
ラマトグラフィーにより測定することができる。
【0026】本発明のポリマーは高分子鎖の中にポリエ
チレンオキサイド等の親水性基とC 4 以上の疎水性基及
びイオン性基を必須成分として含有しており、親水性基
として非イオン性基とイオン性基の両方を含んでいる。
これまでは、親水性基としてポリエチレンオキサイド基
或はイオン性基のどちらか単独しか用いられなかったこ
とから、良好な界面活性能が発揮されなかったが、両者
を親水基として用い疎水基とバランスすることにより、
イオン性活性剤と非イオン活性剤の性質を高分子一分子
中に有していることから、良好な界面活性能が発揮され
るものと考える。
【0027】
【効果】本発明の高分子界面活性剤は低濃度で表面張力
低下能が大きく、また油に対する乳化や疎水性色素等の
可溶化作用、固体微粒子の分散能等に優れた界面活性能
を示す。親水性はエチレングリコール基とイオン性基の
含有量と中和率により、疎水性は疎水性基の種類と含有
量により自由にバランスすることができる。従って、親
水性活性剤、油溶性活性剤として機能を発揮し、低分子
活性剤と比較して安定性の高いものとなる。
【0028】用途としては、乳化剤、洗浄剤、分散剤、
浸透剤、レベリング剤、保湿剤、柔軟仕上げ剤、帯電防
止剤等の従来より界面活性剤が使用されている用途にお
いて有用性を発揮する。次に実施例により本発明を説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0029】
【実施例】製造例 撹はん機、温度計、還流コンデンサ、滴化ロート及びN
2 ガス導入管をつけた3リットルのフラスコにメタノー
ル670g、水103gを仕込みN2ガスを導入しなが
ら、70℃でメトキシポリエチレングリコール(9)メ
タアクリレート200g、アクリル酸50g、アクリル
酸ブチル200g、アクリル酸メチル750gのモノマ
ー混合物を滴下して、アゾビス(2−メチルプロパンア
ミジン)塩酸塩(和光純薬製V−50)2.75gを用
いて重合を行った。得られた重合体をアンモニア水で中
和し、メタノールを留去して高分子界面活性剤水溶液を
作成した。重量平均分子量は約25万であった。この高
分子水溶液をアンモニア水にてpH7.5、9.5に中
和率を変えて調整して評価サンプルとした。可溶化能の測定 サンプル10mlに東京化成(株)製オレンジイエローA
Bを過剰量溶かし振とう器にて72時間振とうし、吸着
平衡に達しせしめた。サンプル5mlを採取し同量のエタ
ノールを添加した後、紫外吸光光度計にて染料の極大吸
収波長である442.6 nmの吸光度を測定し、別に作成した
検量線から可溶化量を求めた。測定結果を図1に示す。表面張力の測定 可溶化能を測定した各種濃度のサンプルについて、表面
張力を測定した。測定は協和科学(株)製CBVP式表
面張力計を用い、垂直板法により25℃で行った。測定
結果を図2に示す。アルミナ分散力 昭和電工(株)製アルミナAL−160SG 100重
量部に対し外割で0.05〜2.0重量部、精製水50
重量部添加し、ボールミルにて20時間分散混合した。
得られたスラリーをE型粘時計の50rpmの粘度を測
定して分散力の評価をした。評価結果を図3に示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の高分子界面活性剤の可溶化能を示
す。
【図2】 本発明の高分子界面活性剤の表面張力を示
す。
【図3】 本発明の高分子界面活性剤のアルミナ分散力
を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01F 17/00 - 17/56

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)〜(4)を構成単位と
    するコポリマーであって、かつ構成単位(1)+(2)
    +(3)の合計量が25重量%以上である分子量100
    0〜60万のコポリマー又はその塩からなることを特徴
    とする高分子界面活性剤。 (1)ポリエチレンオキシドを含有する構成単位;5〜
    50重量% 【化1】 (R1:水素又はメチル基、 R2:水素、炭素数1〜4のアルキル基又はフェニル
    基、 n:2〜100) (2)疎水性基を含有する構成単位;5〜50重量% 【化2】 (R3:水素又はメチル基、 R4COOR 5 、ここでR5はC4以上のアルキル基) (3)イオン性基含有構成単位;1〜40重量% 【化3】 (R6:水素、メチル又はフェニル基、 Z:COOH) (4)構成単位;5〜63重量% 【化4】 (R8;水素又はメチル基、 R9COOR 10 、ここでR10はC3以下のアルキル基)
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