JP4602042B2

JP4602042B2 - 非イオン界面活性剤組成物の製造方法

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Publication number: JP4602042B2
Application number: JP2004289734A
Authority: JP
Inventors: 俊伯田中
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2024-10-01
Also published as: JP2005126432A

Description

本発明は、非イオン界面活性剤組成物の製造方法に関する。

非イオン界面活性剤の中には、アルコールやフェノール等の活性水素含有化合物にアルキレンオキサイドを付加させる反応で製造され、乳化剤や分散剤などとして幅広い用途を形成し、また硫酸エステル塩等の誘導体の原料としても使用されるものがある。

このように製造される非イオン界面活性剤を種々の応用分野で利用する場合、水への溶解性が高い方が性能を発揮しやすい。また、処方する際にゲル化しにくい方が他の原料との処方が組みやすいが、これまで一般に行われている製造方法で得られる非イオン界面活性剤はこれらの性能が不十分であった。

一方、狭いアルキレンオキサイド付加分布を有するアルキレンオキサイド付加物が、広い分布をもつアルキレンオキサイド付加物と比較して、上記のような性能に優れることが知られており、狭いアルキレンオキサイド付加分布を有するアルキレンオキサイド付加物を製造する方法も触媒技術を中心に開発されている（特許文献１）。しかしながら、これらに用いられる触媒が不均一触媒である場合、専用設備が必要であったり、反応生成物から触媒を分離する為にろ過等の触媒分離工程が必要であったり、廃棄物の処理や製造コストが高くなるといった欠点がある。

また、非イオン界面活性剤を配合する場合、保存安定性や溶解性を確保するために水溶性バインダーやアニオン活性剤等を使用することが知られている（特許文献２）。また、非イオン界面活性剤の溶解性を向上させるために、あらかじめ添加物を添加して水への溶解性を確保したりする方法が知られている。このような添加物としては、エタノール等の溶剤やポリエチレングリコール等の高分子量ポリオールのような添加物が挙げられる。しかし、このようにあらかじめ非イオン界面活性剤に添加物を添加することは、混合する工程が必要であり、コストもかかる。

更には、製造時にポリエチレングリコールを生成させ、ポリエチレングリコールを含有した非イオン界面活性剤を製造する方法として、触媒を水溶液で使用して未脱水で反応を行う方法、あるいは原料に水を添加してから反応する方法も知られている。しかし、水の場合は反応前の窒素置換や移送時に反応系外に漏れ出したり、反応温度まで昇温すると蒸発して反応容器の気相部や上部に反応に関与しないものとして存在するため、含有するポリエチレングリコールが一定でないという欠点がある。

このように、水への溶解性が高く、水溶液のゲル化領域が狭く、製品化における配合がしやすい、ポリエチレングリコール等を含有する非イオン界面活性剤を製造するためには、従来の製造法では煩雑であり、工業的に簡便な製造方法が望まれていた。
特開平８−２６８９１９号公報特開平９−３２４１９７号公報

本発明の課題は、水への溶解性が高く、水溶液のゲル化領域が狭く、製品化における配合がしやすい、非イオン界面活性剤組成物を工業的に簡便に製造する方法を提供することにある。

本発明は、多価アルコール及び炭素数１〜４の低級１価アルコールから選ばれる少なくとも１種の存在下に、活性水素含有化合物（多価アルコール又は低級１価アルコールを除く）とアルキレンオキサイドとを反応させる、多価アルコール又は低級１価アルコールのアルキレンオキサイド付加物を含有する非イオン界面活性剤組成物の製造方法を提供する。

本発明の製造法により得られた非イオン界面活性剤組成物は、多価アルコール又は低級１価アルコールのアルキレンオキサイド付加物等の水溶性成分を含有しているため、水に対して易溶解性であり、かつゲル化領域が狭いことから、短時間で高濃度の界面活性剤水溶液の調製が可能であり、製品への配合も行いやすい。

一般に生成物に含有される多価アルコール又は低級１価アルコールのアルキレンオキサイド付加物等の分子量や含有量は、原料中の水の含有量に影響されやすいが、本発明の方法によれば、一定した分子量の多価アルコール又は低級１価アルコールのアルキレンオキサイド付加物を一定量含有した非イオン界面活性剤を簡便に製造できるため、工業的に有利となる。

［活性水素含有化合物］
本発明に用いられる活性水素含有化合物としては、多価アルコール又は低級１価アルコール以外のものであれば特に限定されない。具体的には１価アルコール（但し、低級１価アルコールを除く）；フェノール、アルキルフェノール等のフェノール類；アルキルアミン、エチレンジアミン、アニリン等のアミン類；脂肪酸；ヒドロキシ脂肪酸；脂肪酸アミド；ソルビタン脂肪酸エステル；グリセリン脂肪酸エステル；グリコールエーテル；ポリアルキレングリコール等の有機化合物が挙げられ、好ましくは１価アルコール類、フェノール類であり、より好ましくは炭素数６〜２４の脂肪族１価アルコール、アルキル基の炭素数６〜１６のアルキルフェノールである。

［併存させる多価アルコール又は低級１価アルコール］
本発明の反応に併存させる多価アルコールについても特に限定はされないが、代表的な多価アルコールとして、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の１種又は２種以上が挙げられる。好ましくは、エチレングリコール、ポリエチレングリコールである。

本発明の反応に併存させる低級１価アルコールについても、炭素数１〜４の１価アルコールであれば特に限定はされないが、代表的なアルコールとして、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等の１種又は２種以上が挙げられる。好ましくは、メタノール、エタノールである。

多価アルコール及び低級１価アルコールから選ばれる少なくとも１種の存在量により、生成物中の多価アルコール又は低級１価アルコールのアルキレンオキサイド付加物の含有量を変化させることもできる。多価アルコール及び低級１価アルコールから選ばれる少なくとも１種の存在量は特に規定はないが、活性水素含有化合物に対して０．１〜５．０重量％が好ましく、より好ましくは１．０〜３．０重量％である。

［アルキレンオキサイド］
本発明で用いられ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、スチレンオキサイド等の１種又は２種以上が挙げられる。好ましくはエチレンオキサイド及び／又はプロピレンオキサイドであり、より好ましくはエチレンオキサイドを必須成分として含むものである。

活性水素含有化合物の活性水素に対するアルキレンオキサイドの付加量は用途により任意に選べばよいので、特に限定されないが、活性水素含有化合物の活性水素１個に対し、好ましくは０．１〜１００モルであり、制御のし易さから０．５〜２０モルがより好ましい。

［触媒］
アルキレンオキサイドの付加反応に用いられる触媒は特に限定されないが、工業的に使用されている塩基触媒、酸触媒、固体触媒のいずれもが使用できる。中でも無機触媒が好ましい。

塩基触媒としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物、酸化物、アルコキシド、アミン等が挙げられ、具体的にはＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＣＨ₃ＯＮａ、酸化カリウム、Ｎａ₂ＣＯ₃、Ｋ₂ＣＯ₃等があり、好ましくはＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＣＨ₃ＯＮａ、酸化カリウム等が使用される。酸触媒としては、ルイス酸やフリーデルクラフツ触媒が挙げられ、代表的な酸触媒としては三フッ化ホウ素のエーテル錯体や、四塩化スズ等が使用される。固体触媒としては、アルミニウム等の金属イオンを添加した酸化マグネシウムやハイドロタルサイトなどの複合金属酸化物触媒が挙げられる。中でも、利用のし易さと活性の点から塩基触媒が好ましい。

触媒の使用量は、適宜選択できる。特に、塩基触媒や酸触媒の場合、活性水素含有化合物の活性水素１個に対し、０．００１〜０．１モル（０．１〜１０モル％）が好ましい。

［反応条件］
本発明のアルキレンオキサイド付加反応条件は、オートクレーブ等の反応器に活性水素含有化合物と触媒、及び多価アルコール又は低級１価アルコールを仕込み、必要であれば脱水操作を行った後、常圧又は減圧下（例えば０．１〜０．５ＭＰａ）、５０〜１８０℃でアルキレンオキサイドを反応させる。

反応終了後、必要であれば熟成（加熱攪拌を継続する操作）を行い、残存しているアルキレンオキサイドの追い込み反応を行うことも好ましい。

また、反応終了後、必要であれば触媒の中和を行った後、触媒を除去する。中和後のｐＨは５重量％水溶液で３〜８に調整すればよい。塩基触媒を用いた場合は、硫酸、塩酸、リン酸等の鉱酸、酢酸、乳酸、クエン酸、コハク酸等の有機酸による中和、あるいは塩基吸着能を有する吸着剤で吸着処理しろ過する。酸触媒を用いた場合は、水酸化カリウム等の塩基による中和、あるいは酸吸着能を有する吸着剤で吸着処理しろ過等を行う。固体触媒の場合はろ過により除去することができる。

更に必要であれば過酸化水素等の添加による脱色を行ってもよい。また、必要であれば水を添加して蒸留を繰り返す処理や減圧下に水蒸気を吹き込む水蒸気蒸留（スチーミング）等による脱臭操作を行ってもよい。更に必要であればキノン類、フェノール類などの酸化防止剤を併用してもよい。

［非イオン界面活性剤組成物］
本発明の方法によって得られる多価アルコール又は低級１価アルコールのアルキレンオキサイド付加物を含有する非イオン界面活性剤組成物は良好な界面活性作用を有する。特に、多価アルコール又は低級１価アルコールのアルキレンオキサイド付加物の含有量が５重量％以上では溶解性が優れている。一方、２０重量％以下の場合は非イオン界面活性剤組成物の洗浄力等の性能を向上させることができる。

例中の％は、特記しない限り重量％である。

実施例１
オートクレーブにラウリルアルコール187.6ｇ（１モル）とKOH 0.56ｇ（0.01モル）を仕込み、窒素置換した後、85℃、1.3kPa以下で0.5時間減圧処理を行い脱水した。その後、エチレングリコール3.0ｇ（0.05モル）を仕込み、反応温度165℃でエチレンオキサイド529ｇ（12.0モル）を導入した。次に酢酸0.6ｇを加えて中和を行い、ポリエチレングリコールを含有したラウリルアルコールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド平均付加モル数１２）を得た。得られた生成物中のポリエチレングリコール量を液体クロマトグラフィで定量した結果、9.0％であった。

比較例１
エチレングリコールを添加しないことを除いては実施例１と同じ方法でラウリルアルコールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド平均付加モル数１２）を得た。得られた生成物中のポリエチレングリコール量を液体クロマトグラフィで定量した結果、3.1％であった。

実施例２
エチレンオキサイドの導入量を264ｇ（6.0モル）としたことを除いては実施例１と同じ方法でラウリルアルコールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド平均付加モル数６）を得た。得られた生成物中のポリエチレングリコール量を液体クロマトグラフィで定量した結果、6.7％であった。

比較例２
エチレングリコールを添加しないことを除いては実施例２と同じ方法でラウリルアルコールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド平均付加モル数６）を得た。得られた生成物中のポリエチレングリコール量を液体クロマトグラフィで定量した結果、1.0％であった。

実施例３
オートクレーブにラウリルアルコール187.6g（1モル）とKOH 0.56g（0.01モル）を仕込み、窒素置換した後、85℃、1.3kPa以下で0.5時間減圧処理を行い脱水した。その後、メチルアルコール3.2g（0.10モル）を仕込み、反応温度120℃でエチレンオキサイド578g（13.1モル）を導入した。次に酢酸1.1gを加えて中和を行い、メタノールのエチレンオキサイド付加物を含有したラウリルアルコールのエチレンオキサイド付加物を得た。得られた生成物中のメタノールのエチレンオキサイド付加物を液体クロマトグラフィで定量した結果、7.7％であった。

実施例１〜３及び比較例１〜２で得られた非イオン界面活性剤組成物について、以下の方法で溶解性試験及び水溶液の性状試験を行った。結果を表１に示す。

＜溶解性試験＞
２００ｍＬビーカーに非イオン界面活性剤組成物の４０ｇとイオン交換水１６０ｇを加え、２５℃、２００ｒ／ｍｉｎ（攪拌翼径４０ｍｍ）で、２分間攪拌した際の溶解状態を以下の基準で評価した。
○：非イオン界面活性剤組成物が均一に溶解している
×：非イオン界面活性剤組成物が残存している
＜水溶液の性状試験（ゲル化領域確認）＞
２５℃における各非イオン界面活性剤組成物の水溶液濃度の性状を目視観察し、下記の基準で評価した。

液：均一な液体状を示す
（液）：不均一な液体であり、外観に白濁が認められる。
ゲル：ゲル化が観測される

Claims

多価アルコール及び炭素数１〜４の低級１価アルコールから選ばれる少なくとも１種の存在下に、活性水素含有化合物（多価アルコール又は低級１価アルコールを除く）とアルキレンオキサイドとを反応させる、多価アルコール又は低級１価アルコールのアルキレンオキサイド付加物を６．７〜２０重量％にて含有する非イオン界面活性剤組成物の製造方法。
アルキレンオキサイドがエチレンオキサイドを必須成分として含むものである、請求項１記載の製造方法。
活性水素含有化合物が、脂肪族１価アルコール及びアルキルフェノールから選ばれる少なくとも１種である請求項１又は２記載の製造方法。