JP4365944B2 - Anionic polyether and method for producing the same - Google Patents

Anionic polyether and method for producing the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規なアニオン性ポリエーテル類及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
作動油や金属加工油のような水系潤滑油においては、潤滑性の向上剤や増粘剤としてポリエーテル化合物が使用されている。ポリエーテル化合物を配合した水系潤滑剤は外観が透明であり、不燃性で高温での安定性が高く、分離や腐敗の心配が無い等の利点がある。しかし、ポリエーテル化合物は、水に対して親和力が強いため、このようなポリエーテルを含んだ排水の処理の際に媒体(通常は水)から分離することが難しく、活性汚泥を使用して処理してもCODが下がらず、排水処理に悪影響を及ぼすことがある。
一方、脂肪酸石鹸や酸性リン酸エステル塩等のアニオン性の物質は、それらの塩が水に難溶性であるか、酸性条件下ではそれ自体が難溶性であるため、排水処理過程では塩析等の手段によって媒体から容易に分離することができるという長所を有する。しかし、脂肪酸石鹸や酸性リン酸エステル塩等は、硬水中で難溶性の金属石鹸を生成するという問題点がある
【0003】
そこで、ポリエーテル中にカルボキシル基やリン酸エステル基等のアニオン性基を導入し、両者の欠点を解決することが試みられている。例えば、特開昭59−38295号公報では、ポリオキシアルキレンエーテルの末端に、リン酸エステル基を導入した化合物を使用した作動油が提案されている。特開平7−53985号公報には、カルボキシル基又はリン酸エステル基を有するポリエーテルを含有する難燃性作動液が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、アニオン性基がリン酸エステル基である場合は、水系では加水分解を起こす恐れがあり、そのために液のpHが低下したり、微生物が発生して液が腐敗する恐れがある。又、アニオン性基がカルボキシル基であるポリエーテルは、ポリエーテルとクロロカルボン酸を反応させてカルボキシル基を導入するため、精製しても製品中に微量の塩素原子が残留することを避けることができない。製品中に不純物として塩素原子が存在すると、水系潤滑剤として使用した場合に金属に錆が発生したり、金属の摩耗を増大させる恐れがある。
又、リシノレイン酸や12−ヒドロキシステアリン酸のような水酸基を有する脂肪酸にアルキレンオキサイドを付加する方法でアニオン性のポリエーテルを得る手段も考えられるが、アルキレンオキサイドはカルボキシル基にも付加するため、得られるポリエーテル中のアニオン性の基の数が減少する。
従って、本発明の目的は、加水分解しにくく、且つ、排水処理において容易に分離・除去できる、アニオン性のポリエーテル類及びその製造方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、エポキシ化脂肪酸エステルのエポキシ基に、水酸基を有するポリエーテル類を付加させて中間生成物を得、更に該中間生成物を鹸化して得られるアニオン性ポリエーテル類及びその製造方法である。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明のアニオン性ポリエーテル類の原料であるエポキシ化脂肪酸エステルは、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の炭素−炭素二重結合を有する不飽和脂肪酸とアルコールとのエステルに、過酸化水素、過酢酸、過安息香酸等のエポキシ化剤を作用させ、炭素−炭素二重結合をエポキシ化して得られるものである。このようなエポキシ化脂肪酸エステルは、樹脂の可塑剤や安定剤として市販されているものを使用することができる。
【0007】
この不飽和脂肪酸とアルコールとのエステルとしては、具体的には、例えば、大豆油、アマニ油等の不飽和脂肪酸を多く含有する植物油(グリセリド)、又は、これらの植物油から得られた不飽和脂肪酸のメチルエステルやブチルエステル等の短鎖アルキルエステル等が挙げられる。
本発明に使用するエポキシ化脂肪酸エステルは、これらの植物油又は不飽和脂肪酸の短鎖アルキルエステルの不飽和結合をエポキシ化剤によってエポキシ化したものである。尚、このエポキシ化脂肪酸エステルは、全ての二重結合がエポキシ化されている必要は特にない。エポキシ化脂肪酸エステルの好ましいエポキシ当量は10〜2,000、より好ましくは50〜1,000程度である。
【0008】
本発明に使用する水酸基を含有するポリエーテル類としては、ポリエーテル鎖及び水酸基を有しているものであれば特に制限は無く、例えば、モノオールにアルキレンオキサイドを付加したポリエーテルモノオール、ポリオールにアルキレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオール等が挙げられる。
モノオールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、2−プロパノール、ブタノール、2−ブタノール、ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、イソペンチルアルコール、2−メチル−4−ペンタノール、ヘキサノール、2級ヘキサノール、イソヘキサノール、ヘプタノール、2級ヘプタノール、オクタノール、2−エチルヘキサノール、2級オクタノール、イソオクタノール、ノナノール、2級ノナノール、1―デカノール、イソデシルアルコール、2級デカノール、ウンデカノール、2級ウンデカノール、2―メチルデカノール、ラウリルアルコール、2級ドデカノール、1―トリデカノール、イソトリデシルアルコール、2級トリデカノール、ミリスチルアルコール、2級テトラデカノール、ペンタデカノール、2級ペンタデカノール、セチルアルコール、パルミチルアルコール、2級ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、2級ヘプタデカノール、ステアリルアルコール、イソステアリルアルコール、2級オクタデシルアルコール、オレイルアルコール、ベヘニルアルコール、エイコサノール、ドコサノール、テトラコサノール、ヘキサコサノール、オクタコサノール、ミリシルアルコール、ラッセロール、テトラトリアコンタノール、アリルアルコール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、2―ブチルオクタノール、2―ブチルデカノール、2―ヘキシルオクタノール、2―ヘキシルデカノール、2―ヘキシルドデカノール、2―オクチルデカノール、2―オクチルドデカノール、2−オクチルテトラデカノール、2−デシルドデカノール、2―デシルテトラデカノール、2−デシルヘキサデカノール、2−ドデシルテトラデカノール、2−ドデシルヘキサデカノール、2−ドデシルオクタデカノール、2−テトラデシルオクタデカノール、2−テトラデシルイコサノール、2―ヘキサデシルオクタデカノール、2−ヘキサデシルイコサノール等の1価アルコール;フェノール、クレゾール、エチルフェノール、ターシャルブチルフェノール、ヘキシルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、デシルフェノール、ウンデシルフェノール、ドデシルフェノール、トリデシルフェノール、テトラデシルフェノール、フェニルフェノール、ベンジルフェノール、スチレン化フェノール、p−クミルフェノール等のフェノールが挙げられる。
【0009】
ポリオールとしては例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオール、1,8−オクタンジオール、イソプレングリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール,ソルバイト、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールF、ダイマージオール等のジオール;グリセリン、トリオキシイソブタン、1,2,3−ブタントリオール、1,2,3−ペンタントリオール、2−メチル−1,2,3−プロパントリオール、2−メチル−2,3,4−ブタントリオール、2−エチル−1,2,3−ブタントリオール、2,3,4−ペンタントリオール、2,3,4−ヘキサントリオール、4−プロピル−3,4,5−ヘプタントリオール、2,4−ジメチル−2,3,4−ペンタントリオール、ペンタメチルグリセリン、ペンタグリセリン、1,2,4−ブタントリオール、1,2,4−ペンタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の3価アルコール;ペンタエリスリトール、エリスリトール、1,2,3,4−ペンタンテトロール、2,3,4,5−ヘキサンテトロール、1,2,4,5−ペンタンテトロール、1,3,4,5−ヘキサンテトロール、ジグリセリン、ソルビタン等の4価アルコール;アドニトール、アラビトール、キシリトール、トリグリセリン等の5価アルコール;ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、イジトール、イノシトール、ダルシトール、タロース、アロース等の6価アルコール;蔗糖等の8価アルコール、ポリグリセリン又はこれらの脱水縮合物等が挙げられる。
【0010】
これらの中でも、好ましいものは、モノオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等である。
上記モノオール又はポリオールに付加させるアルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、長鎖α−オレフィンオキサイド等が挙げられる。付加の形態としては、例えば、1種類のアルキレンオキサイドの単独付加、2種類以上のアルキレンオキサイドのブロック状付加、ランダム状付加又はブロック状付加とランダム状付加の混合等の形態が挙げられる。
【0011】
上記の水酸基を含有するポリエーテル類の分子量は特に制限はない。通常は、100〜100,000程度、好ましくは300〜50,000程度であり、本発明のアニオン性ポリエーテル類の使用目的に応じて適宜選択することが好ましい。
尚、本発明のアニオン性ポリエーテル類のアニオン性の基の数は、理論上は上記水酸基を含有するポリエーテル類の水酸基の数と同じである。
【0012】
本発明のアニオン性ポリエーテル類は、上記のエポキシ化脂肪酸エステルと、水酸基を含有するポリエーテル類を反応させ、得られる中間生成物を鹸化すれば得ることができる。まず、エポキシ化脂肪酸エステルと、水酸基を含有するポリエーテル類の反応は、ヒドロキシ化合物とエポキシドを反応させる通常の方法と同様の条件で行うことができる。即ち、好ましい反応方法としては、0〜150℃程度の温度で、触媒を加えた水酸基含有ポリエーテル類に、エポキシ化脂肪酸エステルを徐々に添加し反応させる方法が好ましい。一時にあまり多量にエポキシ化脂肪酸エステルを添加すると、エポキシ基同士が互いに反応してゲル化する可能性があるため好ましくない。
【0013】
上記のエポキシ化脂肪酸エステルと、水酸基を含有するポリエーテル類のと反応に使用することができる触媒としては、通常のヒドロキシ化合物とエポキシドを反応させる触媒を使用することができる。例えば、硫酸、三フッ化ホウ素エーテル錯体(トリフルオロボレート・エーテラート)、ハイドロタルサイト、活性白土等の酸性触媒;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ルビジウムメトキシド、セシウムメトキシド、マグネシウムメトキシド、カルシウムメトキシド、バリウムメトキシド等の塩基性触媒等が挙げられる。
【0014】
このようにして得られた中間生成物を、アルカリ水溶液中で処理すること等によって鹸化すれば、本発明のアニオン性ポリエーテル類を得ることができる。この鹸化に使用することができるアルカリとしては、上記の塩基性触媒と同様のものを使用することができ、中でも最も好ましく使用することができるアルカリは、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムである。鹸化を行うのに好ましい温度は、15〜80℃程度である。尚、鹸化が終了した時点では、生成物中にエポキシ化脂肪酸エステル由来のアルコールが残存しているが、このアルコールは減圧留去等を行えば容易に除去することができるが、そのままポリエーテル中に残存していても差し支えない。
【0015】
本発明のアニオン性ポリエーテル類は、上記のように中間生成物を鹸化して得られるため、通常はカルボン酸塩の形で得られる。又、必要があればこれを酸性条件下で処理すれば、本発明のアニオン性ポリエーテル類を遊離のカルボン酸の状態で得ることも可能である。
【0016】
本発明のアニオン性ポリエーテル類は、従来の、サルフェート系やホスフェート系のアニオン性ポリエーテル類と異なり、水系で使用しても加水分解する恐れがない。又、カルボキシル基を有しているため、本発明のアニオン性ポリエーテル類を含有する水性液を使用した後、これを含む排液の処理を行う際に、塩化カルシウム等のアルカリ土類金属や鉄族化合物をこの排液に添加すると、アニオン性ポリエーテル類は複分解反応を起こして不溶性金属塩として析出する。これをそのままろ過するか、凝集剤によって凝集させれば排液から容易に分離・除去することができる。又、液のpHを酸性とすることによっても同様に不溶性となり析出するので、容易に分離・除去できる。従って、本発明のアニオン性ポリエーテル類は、簡易な操作でこれを含む種々の排液等の水性液から容易に分離・除去することができるので、排液処理の負担が小さいという特徴を有する。
【0017】
本発明のアニオン性ポリエーテル類は、従来のポリアルキレングリコールが使用されていた全ての用途に同様に使用することができる。例えば、界面活性剤、潤滑剤、作動液、帯電防止剤、樹脂添加剤、接着剤等としての使用が挙げられる。
特に本発明のアニオン性ポリエーテル類は、作動液や水系金属加工油のような水系潤滑剤として使用した場合に、不燃性で安全性が高い、分離や腐敗の心配がない、水系で使用しても加水分解を起こさない、排水の処理が容易である等の多くの利点を有する。
【0018】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。尚、以下の実施例中、%及びppmは特に記載が無い限り重量基準である。
【0019】
(製造例1)
4つ口フラスコに、ポリエチレングリコール(分子量600)を300g仕込み、三フッ化ホウ素エーテル錯体をポリエチレングリコールに対して0.2%加え、溶解させた後40℃に昇温した。そこへ、エポキシ化大豆油(エポキシ当量280)280gを3時間かけて滴下した。滴下終了後、50℃で2時間熟成した後、粗生成物を 吸着剤処理し、ろ過した。ろ過した生成物500gに、50℃で48%水酸化ナトリウム水溶液84gを徐々に加え、鹸化して褐色ペースト状の2官能の本発明のアニオン性ポリエーテル1を得た。
【0020】
(製造例2)
4つ口フラスコに、アデカカーポールGH−200(グリセリンにエチレンオキサイド(EO)とプロピレンオキサイド(PO)をランダム付加したもの。EO/PO=50/50(重量比)、分子量2,500。)250gを仕込み、三フッ化ホウ素エーテル錯体をGH−200に対して0.2%加え、溶解させた後40℃に昇温した。そこへ、エポキシ化オレイン酸メチル(エポキシ当量330)99gを3時間かけて滴下した。滴下終了後、50℃で2時間熟成した後、粗生成物を吸着剤処理し、ろ過した。ろ過した生成物300gに、50℃で48%水酸化ナトリウム水溶液16gを徐々に加え鹸化し、生成したメタノールを減圧留去して、褐色ペースト状の3官能の本発明のアニオン性ポリエーテル2を得た。
【0021】
(製造例3)
4つ口フラスコに、アデカカーポールGH−5(グリセリンにEOとPOをランダム付加したもの。EO/PO=65/35(重量比)、分子量5,000。)500gを仕込み、三フッ化ホウ素エーテル錯体をGH−5に対して0.2%加え、溶解させた後40℃に昇温した。そこへ、エポキシ化オレイン酸メチル(エポキシ当量330)99gを3時間かけて滴下した。滴下終了後、50℃で2時間熟成した後、粗生成物を吸着剤処理し、ろ過した。ろ過した生成物300gに、50℃で48%水酸化ナトリウム水溶液14gを徐々に加え鹸化し、生成したメタノールを減圧留去して褐色ペースト状の3官能の本発明のアニオン性ポリエーテル3を得た。
【0022】
(製造例4)
4つ口フラスコに、アデカポリエーテルPR−3007(プロピレングリコールにEOとPOをランダム付加したもの。EO/PO=70/30(重量比)、分子量3,000。)300gを仕込み、三フッ化ホウ素エーテル錯体をPR−3007に対して0.2%加え、溶解させた後40℃に昇温した。そこへ、エポキシ化大豆油脂肪酸メチル(エポキシ当量280)84gを3時間かけて滴下した。滴下終了後、50℃で2時間熟成した後、粗生成物を吸着剤処理し、ろ過した。ろ過した生成物300gに、50℃で48%水酸化ナトリウム水溶液15gを徐々に加え鹸化し、生成したメタノールを減圧留去して、褐色ペースト状の2官能の本発明のアニオン性ポリエーテル4を得た。
以上のようにして得られた本発明のアニオン性ポリエーテル1〜4の物性値を表1に示す。
【0023】
【表1】

Figure 0004365944
【0024】
本発明のアニオン性ポリエーテル1〜4及び比較対象として下記の比較品1〜5を用いて、以下のように潤滑性及び排水処理性の評価を行った。
(比較品1) アデカカーポールGH−200
(比較品2) アデカカーポールGH−5
(比較品3) アデカポリエーテルPR−3007
(比較品4) ポリプロピレングリコールモノブチルエーテル(分子量1,000)とモノクロロ酢酸ナトリウムから製造されたカルボキシル変性ポリエーテル。
(比較品5) ポリプロピレングリコールモノブチルエーテルリン酸エステルナトリウム塩
尚、本発明のポリエーテル1〜4及び比較品1〜5について塩素含量を分析したところ、比較品4のみ、450ppmの塩素原子が検出されたが、他は何れも100ppm以下であった。
【0025】
<潤滑性試験>
本発明のアニオン性ポリエーテル1〜4又は比較品1〜5の夫々の20%水溶液を用いて、シェル式高速四球試験機にて、荷重50kgf/cm、室温、回転数1,500rpm、時間60秒間の条件で潤滑性試験を行い、平均摩擦係数及びボールの摩耗痕径を測定した。その結果を表2及び表3に示す。
【0026】
【表2】
Figure 0004365944
【0027】
【表3】
Figure 0004365944
【0028】
<排水処理性試験>
各試料の1%水溶液に、ポリアクリル酸ナトリウム0.05%を加えた後、塩化カルシウム0.1%を加えて混合し、室温で1時間静置した。静置後の水溶液の外観を観察して下記の基準で排水処理性を判断した。又、各試料溶液について、沈殿物をろ過した後、CODを測定し、排水処理前のCOD値と比較した。
○:沈殿物があり、上澄み液が透明である
×:処理液を静置した後も、外観に特に変化が無い
これらの結果を表4及び5に示す。
【0029】
【表4】
Figure 0004365944
【0030】
【表5】
Figure 0004365944
【0031】
<作動油としての評価>
下記の組成からなる水系作動油を用意した。
(配合) (部)
本発明品又は比較品のポリエーテル 20
プロピレングリコール 40
オクチル酸 1.5
トリエタノールアミン 2.0
水 残部
この作動油を、ベッカース製ベーンポンプ(V−104C)の作動油として使用し、回転数1,200rpm、吐出圧140kg/cm2、ポンプ入り口温度50℃、運転時間500時間で運転した。運転後、スラッジの付着状況と、ベーンとカムリングの摩耗量を測定した。
スラッジの付着状況は以下の基準で評価した。
○:付着量が少ない
△:付着量がやや多い
×:付着量が著しく多い
これらの結果を表6及び表7に示す。
【0032】
【表6】
Figure 0004365944
【0033】
【表7】
Figure 0004365944
【0034】
<切削油としての評価>
下記の組成からなる水系作動油を用意した。
(配合) (部)
本発明品又は比較品のポリエーテル 2.5
オクチル酸 0.1
セバシン酸 0.2
トリエタノールアミン 1.2
水 残部
この切削油について、ファレックス型摩擦試験機を使用して以下の条件でピンの摩耗量を測定し評価した。
回転数:290rpm
荷 重:600lb
試験片(ピン):AISI3135
試験片(ブロック):AISI1137
試験時間:1時間
これらの結果を表8及び表9に示す。
【0035】
【表8】
Figure 0004365944
【0036】
【表9】
Figure 0004365944
【0037】
【発明の効果】
本発明の効果は、加水分解しにくく、且つ、排水から容易に分離できて排水処理に悪影響を及ぼすことがない、アニオン性のポリエーテル類及びその製造方法を提供したことである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to novel anionic polyethers and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
In water-based lubricating oils such as hydraulic oils and metalworking oils, polyether compounds are used as lubricity improvers and thickeners. A water-based lubricant blended with a polyether compound has advantages such as a transparent appearance, nonflammability, high stability at high temperatures, and no fear of separation or decay. However, since polyether compounds have a strong affinity for water, it is difficult to separate them from the medium (usually water) when treating wastewater containing such polyethers. Even if COD does not drop, it may adversely affect wastewater treatment.
On the other hand, anionic substances such as fatty acid soaps and acidic phosphate ester salts are hardly soluble in water or are hardly soluble under acidic conditions. It has the advantage that it can be easily separated from the medium. However, fatty acid soaps and acidic phosphoric acid ester salts, etc. have a problem in that they form metal soaps that are sparingly soluble in hard water.
Therefore, attempts have been made to solve the disadvantages of both by introducing an anionic group such as a carboxyl group or a phosphate group into the polyether. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-38295 proposes a hydraulic oil using a compound having a phosphate ester group introduced at the end of a polyoxyalkylene ether. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-53985 discloses a flame retardant hydraulic fluid containing a polyether having a carboxyl group or a phosphate ester group.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the anionic group is a phosphate group, hydrolysis may occur in an aqueous system, which may reduce the pH of the solution or cause microorganisms to be spoiled. Polyethers whose anionic groups are carboxyl groups introduce a carboxyl group by reacting the polyether with chlorocarboxylic acid, so that it is possible to avoid a trace amount of chlorine atoms remaining in the product even after purification. Can not. If chlorine atoms are present as impurities in the product, the metal may rust or increase metal wear when used as an aqueous lubricant.
In addition, a method for obtaining an anionic polyether by adding an alkylene oxide to a fatty acid having a hydroxyl group such as ricinoleic acid or 12-hydroxystearic acid is also conceivable, but the alkylene oxide is also added to a carboxyl group. The number of anionic groups in the resulting polyether is reduced.
Accordingly, an object of the present invention is to provide anionic polyethers that are difficult to hydrolyze and that can be easily separated and removed in wastewater treatment and a method for producing the same.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention relates to an anionic polyether obtained by adding a polyether having a hydroxyl group to an epoxy group of an epoxidized fatty acid ester to obtain an intermediate product, and further saponifying the intermediate product, and production thereof. Is the method.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The epoxidized fatty acid ester which is a raw material of the anionic polyether of the present invention is an ester of an unsaturated fatty acid having a carbon-carbon double bond such as oleic acid, linoleic acid, linolenic acid and alcohol, hydrogen peroxide, It is obtained by epoxidizing a carbon-carbon double bond by acting an epoxidizing agent such as peracetic acid or perbenzoic acid. As such an epoxidized fatty acid ester, a commercially available resin plasticizer or stabilizer can be used.
[0007]
Specific examples of esters of unsaturated fatty acids and alcohols include vegetable oils (glycerides) containing a large amount of unsaturated fatty acids such as soybean oil and linseed oil, or unsaturated fatty acids obtained from these vegetable oils. Short chain alkyl esters such as methyl ester and butyl ester.
The epoxidized fatty acid ester used in the present invention is obtained by epoxidizing an unsaturated bond of a short-chain alkyl ester of these vegetable oils or unsaturated fatty acids with an epoxidizing agent. In addition, this epoxidized fatty acid ester does not need to have all double bonds epoxidized. The preferable epoxy equivalent of the epoxidized fatty acid ester is about 10 to 2,000, more preferably about 50 to 1,000.
[0008]
The polyether containing a hydroxyl group used in the present invention is not particularly limited as long as it has a polyether chain and a hydroxyl group. For example, a polyether monool or polyol obtained by adding an alkylene oxide to a monool. And polyether polyols having an alkylene oxide added thereto.
Examples of monools include methanol, ethanol, propanol, 2-propanol, butanol, 2-butanol, pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, isopentyl alcohol, 2-methyl-4-pentanol, and hexanol. Secondary hexanol, isohexanol, heptanol, secondary heptanol, octanol, 2-ethylhexanol, secondary octanol, isooctanol, nonanol, secondary nonanol, 1-decanol, isodecyl alcohol, secondary decanol, undecanol, secondary Undecanol, 2-methyldecanol, lauryl alcohol, secondary dodecanol, 1-tridecanol, isotridecyl alcohol, secondary tridecanol, myristyl alcohol, secondary tetradecanol, penta Canol, secondary pentadecanol, cetyl alcohol, palmityl alcohol, secondary hexadecanol, heptadecanol, secondary heptadecanol, stearyl alcohol, isostearyl alcohol, secondary octadecyl alcohol, oleyl alcohol, behenyl alcohol, eicosanol, Docosanol, tetracosanol, hexacosanol, octacosanol, myricyl alcohol, lasserol, tetratriacontanol, allyl alcohol, cyclopentanol, cyclohexanol, 2-butyloctanol, 2-butyldecanol, 2-hexyloctanol, 2-hexyl decanol, 2-hexyl decanol, 2-octyl decanol, 2-octyl decanol, 2-octyl tetradecanol, 2-decyl Decanol, 2-decyltetradecanol, 2-decylhexadecanol, 2-dodecyltetradecanol, 2-dodecylhexadecanol, 2-dodecyloctadecanol, 2-tetradecyloctadecanol, 2-tetradecylico Monohydric alcohols such as sanol, 2-hexadecyloctadecanol, 2-hexadecylicosanol; phenol, cresol, ethylphenol, tertiary butylphenol, hexylphenol, octylphenol, nonylphenol, decylphenol, undecylphenol, dodecyl Phenols such as phenol, tridecylphenol, tetradecylphenol, phenylphenol, benzylphenol, styrenated phenol, p-cumylphenol and the like can be mentioned.
[0009]
Examples of the polyol include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,2-butanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 1,2-octanediol, 1,8-octanediol, Such as isoprene glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, sorbite, catechol, resorcin, hydroquinone, bisphenol A, bisphenol F, hydrogenated bisphenol A, hydrogenated bisphenol F, dimer diol, etc. Diol; glycerin, trioxyisobutane, 1,2,3-butanetriol, 1,2,3-pentanetriol, 2-methyl-1,2,3-propanetriol, 2-methyl-2,3,4-butane Triol, 2-ethyl 1,2,3-butanetriol, 2,3,4-pentanetriol, 2,3,4-hexanetriol, 4-propyl-3,4,5-heptanetriol, 2,4-dimethyl-2,3 Trivalent alcohols such as 4-pentanetriol, pentamethylglycerin, pentaglycerin, 1,2,4-butanetriol, 1,2,4-pentanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane; pentaerythritol, erythritol, 1, 2,3,4-pentanetetrol, 2,3,4,5-hexanetetrol, 1,2,4,5-pentanetetrol, 1,3,4,5-hexanetetrol, diglycerin, sorbitan Tetrahydric alcohols such as adonitol, arabitol, xylitol, triglycerin, etc .; dipe Data erythritol, sorbitol, mannitol, iditol, inositol, dulcitol, talose, hexavalent alcohols such as allose; 8 monohydric alcohols such as sucrose, polyglycerol or these dehydrated condensates and the like.
[0010]
Among these, preferred are monool, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol and the like.
Examples of the alkylene oxide added to the monool or polyol include ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, and long chain α-olefin oxide. Examples of the form of addition include forms such as single addition of one type of alkylene oxide, block-type addition of two or more types of alkylene oxide, random addition, or a mixture of block-type addition and random-type addition.
[0011]
There is no restriction | limiting in particular in the molecular weight of polyethers containing said hydroxyl group. Usually, it is about 100 to 100,000, preferably about 300 to 50,000, and it is preferable to select appropriately according to the purpose of use of the anionic polyether of the present invention.
The number of anionic groups in the anionic polyether of the present invention is theoretically the same as the number of hydroxyl groups in the polyether containing the hydroxyl group.
[0012]
The anionic polyether of the present invention can be obtained by reacting the epoxidized fatty acid ester with a polyether containing a hydroxyl group and saponifying the resulting intermediate product. First, the reaction of the epoxidized fatty acid ester and the polyether containing a hydroxyl group can be performed under the same conditions as in a normal method in which a hydroxy compound and an epoxide are reacted. That is, as a preferable reaction method, a method of gradually adding an epoxidized fatty acid ester to a hydroxyl group-containing polyether to which a catalyst has been added at a temperature of about 0 to 150 ° C. is preferable. If a too large amount of epoxidized fatty acid ester is added at one time, the epoxy groups may react with each other to form a gel, which is not preferable.
[0013]
As a catalyst that can be used for the reaction of the epoxidized fatty acid ester and a polyether containing a hydroxyl group, a catalyst that reacts a normal hydroxy compound with an epoxide can be used. For example, acidic catalysts such as sulfuric acid, boron trifluoride ether complex (trifluoroborate / etherate), hydrotalcite, activated clay, etc .; sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, magnesium hydroxide, water Calcium oxide, barium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate, cesium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate, sodium methoxide, potassium methoxide, rubidium methoxide, cesium methoxide, magnesium methoxide, calcium methoxy And basic catalysts such as barium methoxide.
[0014]
If the intermediate product thus obtained is saponified, for example, by treatment in an aqueous alkali solution, the anionic polyethers of the present invention can be obtained. As the alkali that can be used for the saponification, those similar to the above basic catalyst can be used, and among them, the alkali that can be most preferably used is sodium hydroxide or potassium hydroxide. A preferable temperature for carrying out the saponification is about 15 to 80 ° C. When saponification is completed, the alcohol derived from the epoxidized fatty acid ester remains in the product, but this alcohol can be easily removed by distillation under reduced pressure, but it remains in the polyether as it is. It can be left in the room.
[0015]
Since the anionic polyethers of the present invention are obtained by saponifying the intermediate product as described above, they are usually obtained in the form of carboxylate. If necessary, the anionic polyethers of the present invention can be obtained in a free carboxylic acid state by treating them under acidic conditions.
[0016]
Unlike conventional sulfate-based and phosphate-based anionic polyethers, the anionic polyethers of the present invention have no fear of hydrolysis even when used in an aqueous system. In addition, since it has a carboxyl group, after using an aqueous liquid containing the anionic polyethers of the present invention, an alkaline earth metal such as calcium chloride, When an iron group compound is added to this effluent, the anionic polyethers undergo a metathesis reaction and precipitate as insoluble metal salts. If this is filtered as it is or if it is aggregated with a flocculant, it can be easily separated and removed from the drainage. Further, when the pH of the liquid is made acidic, it becomes insoluble and precipitates similarly, so that it can be easily separated and removed. Accordingly, the anionic polyethers of the present invention can be easily separated / removed from various aqueous liquids including them by a simple operation, so that the burden of the waste liquid treatment is small. .
[0017]
The anionic polyethers of the present invention can be used in the same manner for all applications where conventional polyalkylene glycols have been used. For example, use as a surfactant, a lubricant, a working fluid, an antistatic agent, a resin additive, an adhesive and the like can be mentioned.
In particular, the anionic polyethers of the present invention are non-flammable and safe when used as aqueous lubricants such as hydraulic fluids and aqueous metalworking oils. However, it has many advantages such as no hydrolysis and easy wastewater treatment.
[0018]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. In the following examples,% and ppm are based on weight unless otherwise specified.
[0019]
(Production Example 1)
In a four-necked flask, 300 g of polyethylene glycol (molecular weight 600) was charged, 0.2% boron trifluoride ether complex was added to polyethylene glycol, dissolved, and then heated to 40 ° C. There, 280 g of epoxidized soybean oil (epoxy equivalent 280) was dropped over 3 hours. After completion of dropping, the mixture was aged at 50 ° C. for 2 hours, and then the crude product was treated with an adsorbent and filtered. To 500 g of the filtered product, 84 g of a 48% sodium hydroxide aqueous solution was gradually added at 50 ° C., and saponified to obtain a brown paste-like bifunctional anionic polyether 1 of the present invention.
[0020]
(Production Example 2)
Adeka Carpol GH-200 (Random addition of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) to glycerol. EO / PO = 50/50 (weight ratio), molecular weight 2,500). 250 g was charged, 0.2% of boron trifluoride ether complex was added to GH-200, dissolved, and then heated to 40 ° C. There, 99 g of epoxidized methyl oleate (epoxy equivalent 330) was dropped over 3 hours. After completion of dropping, the mixture was aged at 50 ° C. for 2 hours, and then the crude product was treated with an adsorbent and filtered. Saponification was performed by gradually adding 16 g of a 48% aqueous sodium hydroxide solution at 50 ° C. to 300 g of the filtered product, and the generated methanol was distilled off under reduced pressure to obtain a brown paste-like trifunctional anionic polyether 2 of the present invention. Obtained.
[0021]
(Production Example 3)
To a four-necked flask, 500 g of Adeka Carpol GH-5 (with EO and PO randomly added to glycerin, EO / PO = 65/35 (weight ratio), molecular weight 5,000) was charged, boron trifluoride The ether complex was added to 0.2% of GH-5, dissolved, and then heated to 40 ° C. There, 99 g of epoxidized methyl oleate (epoxy equivalent 330) was dropped over 3 hours. After completion of dropping, the mixture was aged at 50 ° C. for 2 hours, and then the crude product was treated with an adsorbent and filtered. Saponification was performed by gradually adding 14 g of 48% aqueous sodium hydroxide solution at 50 ° C. to 300 g of the filtered product, and the produced methanol was distilled off under reduced pressure to obtain a brown pasty trifunctional anionic polyether 3 of the present invention. It was.
[0022]
(Production Example 4)
A four-necked flask was charged with 300 g of ADEKA polyether PR-3007 (obtained by random addition of EO and PO to propylene glycol. EO / PO = 70/30 (weight ratio), molecular weight 3,000). The boron ether complex was added to 0.2% of PR-3007, dissolved, and then heated to 40 ° C. There, 84 g of epoxidized soybean oil fatty acid methyl (epoxy equivalent 280) was dripped over 3 hours. After completion of dropping, the mixture was aged at 50 ° C. for 2 hours, and then the crude product was treated with an adsorbent and filtered. Slowly add 15 g of 48% aqueous sodium hydroxide solution at 50 ° C. to 300 g of the filtered product, and distill off the produced methanol under reduced pressure to obtain a brown paste-like bifunctional anionic polyether 4 of the present invention. Obtained.
Table 1 shows the physical property values of the anionic polyethers 1 to 4 of the present invention obtained as described above.
[0023]
[Table 1]
Figure 0004365944
[0024]
Using the anionic polyethers 1 to 4 of the present invention and the following comparative products 1 to 5 as comparative objects, the lubricity and waste water treatment properties were evaluated as follows.
(Comparative product 1) Adeka Carpole GH-200
(Comparative product 2) Adeka Carpole GH-5
(Comparative product 3) Adeka polyether PR-3007
(Comparative product 4) A carboxyl-modified polyether produced from polypropylene glycol monobutyl ether (molecular weight 1,000) and sodium monochloroacetate.
(Comparative product 5) Polypropylene glycol monobutyl ether phosphate sodium salt In addition, when the chlorine content was analyzed for the polyethers 1 to 4 and the comparative products 1 to 5 of the present invention, 450 ppm of chlorine atoms were detected only in the comparative product 4. However, all others were 100 ppm or less.
[0025]
<Lubricity test>
Using a 20% aqueous solution of each of the anionic polyethers 1 to 4 of the present invention or the comparative products 1 to 5, using a shell-type high-speed four-ball tester, the load is 50 kgf / cm, the room temperature, the rotational speed is 1,500 rpm, and the time is 60. The lubricity test was conducted under the condition of seconds, and the average friction coefficient and the wear scar diameter of the ball were measured. The results are shown in Tables 2 and 3.
[0026]
[Table 2]
Figure 0004365944
[0027]
[Table 3]
Figure 0004365944
[0028]
<Wastewater treatment test>
After adding 0.05% sodium polyacrylate to 1% aqueous solution of each sample, 0.1% calcium chloride was added and mixed, and allowed to stand at room temperature for 1 hour. The appearance of the aqueous solution after standing was observed, and the wastewater treatment performance was judged according to the following criteria. Moreover, about each sample solution, after filtering the deposit, COD was measured and compared with the COD value before waste water treatment.
◯: There is a precipitate and the supernatant liquid is transparent. ×: These results are not particularly changed in appearance even after the treatment liquid is allowed to stand. Tables 4 and 5 show the results.
[0029]
[Table 4]
Figure 0004365944
[0030]
[Table 5]
Figure 0004365944
[0031]
<Evaluation as hydraulic oil>
An aqueous hydraulic oil having the following composition was prepared.
(Combination) (Part)
Polyether 20 of the present invention or comparative product
Propylene glycol 40
Octylic acid 1.5
Triethanolamine 2.0
The remainder of the water This hydraulic oil was used as the hydraulic oil for a Beckers vane pump (V-104C) and operated at a rotational speed of 1,200 rpm, a discharge pressure of 140 kg / cm 2 , a pump inlet temperature of 50 ° C., and an operating time of 500 hours. After operation, sludge adhesion and vane and cam ring wear were measured.
Sludge adhesion was evaluated according to the following criteria.
○: Adhesion amount is small Δ: Adhesion amount is slightly large ×: Adhesion amount is remarkably large These results are shown in Tables 6 and 7.
[0032]
[Table 6]
Figure 0004365944
[0033]
[Table 7]
Figure 0004365944
[0034]
<Evaluation as cutting oil>
An aqueous hydraulic oil having the following composition was prepared.
(Combination) (Part)
Polyether of the present invention product or comparative product 2.5
Octylic acid 0.1
Sebacic acid 0.2
Triethanolamine 1.2
Remaining water This cutting oil was evaluated by measuring the wear amount of the pin under the following conditions using a Falex friction tester.
Rotation speed: 290rpm
Load: 600 lb
Test piece (pin): AISI3135
Test piece (block): AISI 1137
Test time: 1 hour These results are shown in Table 8 and Table 9.
[0035]
[Table 8]
Figure 0004365944
[0036]
[Table 9]
Figure 0004365944
[0037]
【The invention's effect】
The effect of the present invention is to provide anionic polyethers that are difficult to hydrolyze and that can be easily separated from wastewater and do not adversely affect wastewater treatment, and a method for producing the same.

Claims (3)

エポキシ化脂肪酸エステルのエポキシ基に水酸基を有するポリエーテル類を付加させて中間生成物を得、更に該中間生成物を鹸化して得られるアニオン性ポリエーテル類。Anionic polyethers obtained by adding a polyether having a hydroxyl group to the epoxy group of an epoxidized fatty acid ester to obtain an intermediate product, and further saponifying the intermediate product. エポキシ化脂肪酸エステルのエポキシ基に、水酸基を有するポリエーテル類を付加させて中間生成物を得る工程、及び、該中間生成物を鹸化する工程を有することを特徴とするアニオン性ポリエーテル類の製造方法。Production of anionic polyethers characterized by comprising a step of adding a polyether having a hydroxyl group to an epoxy group of an epoxidized fatty acid ester to obtain an intermediate product, and a step of saponifying the intermediate product Method. 水、及び、エポキシ化脂肪酸エステルのエポキシ基に水酸基を有するポリエーテル類を付加し、得られた中間生成物を鹸化して得られるアニオン性ポリエーテル類からなる水性潤滑性組成物。An aqueous lubricating composition comprising an anionic polyether obtained by adding water and a polyether having a hydroxyl group to the epoxy group of an epoxidized fatty acid ester and saponifying the resulting intermediate product.
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