JP5619357B2 - 添加剤を用いることによるマイクロエマルション中での界面活性剤の効果向上方法、温度枠の拡張方法、層状メソ相の抑制方法、並びにマイクロエマルション - Google Patents
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Description
− 簡単に製造可能な添加剤を使用し、
− 生分解性が可能な限り良好な成分を使用し、
− 汎用することができ、それによって添加剤中の疎水性成分を使用する油に適合させる必要がない、
方法の提供に要望がある。
− C8〜C20アルコールのエトキシル化によって得られるアルキルエトキシレート、
− C10〜C201,2−ジオールのエトキシル化によって得られるアルキルエトキシレート、
− C8〜C20α,ω−ジオールのエトキシル化によって得られるアルキルエトキシレート、
− 両鎖端において疎水変性されたポリエチレングリコール、これは例えばポリエチレングリコールをC8〜C20イソシアネートまたはC8〜C20酸塩化物と反応させることによって得ることができる;
− 1,2ブチレンオキシド及びエチレンオキシドからなるABジブロックコポリマー、ABAまたはBABトリブロックコポリマー。
アルコキシル化されたアルコールの部類の非イオン性界面活性剤、例えばアルキルエトキシレート、及び狭い分子量分布及び/または少ない残留アルコール含有率を有するアルキルエトキシレート、並びにアルキルフェノールエトキシレート。
マイクロエマルションとは、水相及び/または油相中に水、油及び界面活性剤、場合によっては及び添加剤を含みそして熱力学的に安定している混合物と解される。
該添加剤の利点
− 該ポリマー性添加剤は、既に商業的に入手することができ、また低コストで製造することができる。それの最も簡単な態様では、これは高度にエトキシル化されたアルコールである。一つの例はBrij 700(Uniqema社)である。
− 該ポリマー性添加剤は、概して、長鎖疎水性セグメントを含むポリマーよりもより良好に生分解可能である。このことは、ますます厳しくなる生分解性についての法規制の故に特に重要である。
− 該ポリマー性添加剤は、水溶性が良好で、そしてマイクロエマルションの水性前駆体中に問題なく溶解することができる。
− 該ポリマー性添加剤は汎用的に使用し得る。すなわち、油の化学的構造に依存しない。それ故、同添加剤は、非常に様々な油を含むマイクロエマルションに使用することができる。これとは反対に、疎水性成分として高分子量のポリマー性単位を含む添加剤では、より以上に疎水性添加剤成分と油との相溶性に注意を払わなければならない。例えば、油としてシリコーン油を含むマイクロエマルションには、決まった疎水性ブロックを含むブロックコポリマーしか適さない。
Berol EP 35(Akzo Nobel Surface Chemistry AB)。これは、一分子あたり平均して35個のエチレンオキシド単位を有するC8−アルコール−エトキシレートである(製造者の仕様書による)。その化学構造から計算した平均分子量は、疎水性単位は113g/モル、水溶性単位は1560g/モルである。
Tergitol 15-S-30(Union Carbide)。これは、一分子あたり平均して30個のエチレンオキシド単位を有するC11〜15−アルコール−エトキシレートである(Handbook of Industrial Surfactants, 第二版, Gower Publishing, ISBN 0-566-07892-9)。その化学構造から計算した平均分子量は、疎水性単位は180g/モル、水溶性単位は1340g/モルである。
Brij 700 (Uniqema)。これは、一分子あたり平均して100個のエチレンオキシド単位を有するステアリルアルコール−エトキシレートである(製造者の仕様書による)。その化学構造から計算した平均分子量は、疎水性単位は250g/モル、水溶性単位は4400g/モルである。
Igepal DM 970 (Rhoene-Poulenc)。これは、一分子当たり平均して150個のエチレンオキシド単位を有するジノニルフェノール−エトキシレートである(Handbook of Industrial Surfactants, 第二版, Gower Publishing, ISBN 0-566-07892-9)。その化学構造から計算した平均分子量は、疎水性単位は330g/モル、水溶性単位は6600g/モルである。
C= 任意の界面活性剤または乳化剤、例えば陰イオン性、陽イオン性、非イオン性界面活性剤または糖界面活性剤、並びに少なくとも二種の界面活性剤を含む混合物。
D= 本発明に従い界面活性剤Cに添加される添加剤。
γ= C及びDの以下の式の総界面活性剤濃度(質量分率):
m=質量(g);
γ=無次元の質量分率;
mges=mwater+moil+m(C)+m(D)の総質量]
δ= 以下の式に相当する、界面活性剤C+添加剤Dの混合物中での添加剤Dの質量分率。
m=質量(g)、
δ=質量分率(無次元)]
グラフには、各δ値の単相領域の境界を特徴付けする各δ値の曲線を示す。各々の曲線の先端がフィッシュテールポイントである。この際、記号1は、単相マイクロエマルションの領域を示し、記号2(下線付き)は、油相と共存している水中油型マイクロエマルションを示し、そして2(上線付き)は、水相と共存している油中水型のマイクロエマルションを示す。図では、層状相は記号Lαで示し、これが無い場合には、試験した範囲において層状相は発生していない。以下の相図は、界面活性剤濃度γ及び温度Tに依存するマイクロエマルション相の広がりを表す。
Claims (43)
- 少なくとも一つの疎水性単位及び少なくとも一つの水溶性単位を有するポリマー性添加剤をマイクロエマルションに加えることによってマイクロエマルション中での界面活性剤の効果を向上する方法であって、上記添加剤の疎水性単位の数平均分子量に対する水溶性単位の数平均分子量の比率が2〜200であり、この際、各疎水性単位が最大で500g/モルの分子量を有し、そして前記添加剤が線状の水溶性単位からなるポリマーであり、この水溶性単位が、少なくとも一つの疎水性単位を少なくとも一つの鎖端上に有することを特徴とする、前記方法。
- 少なくとも一つの疎水性単位及び少なくとも一つの水溶性単位を有するポリマー性添加剤をマイクロエマルションに加えることによってマイクロエマルション中で層状相を抑制する方法であって、上記添加剤の疎水性単位の数平均分子量に対する水溶性単位の数平均分子量の比率が2〜200であり、この際、各疎水性単位が最大で500g/モルの分子量を有し、そして前記添加剤が線状の水溶性単位からなるポリマーであり、この水溶性単位が、少なくとも一つの疎水性単位を少なくとも一つの鎖端上に有することを特徴とする、前記方法。
- 少なくとも一つの疎水性単位及び少なくとも一つの水溶性単位を有するポリマー性添加剤をマイクロエマルションに加えることによって、マイクロエマルションの温度枠を拡張する方法であって、上記添加剤の疎水性単位の数平均分子量に対する水溶性単位の数平均分子量の比率が2〜200であり、この際、各疎水性単位が最大で500g/モルの分子量を有し、そして前記添加剤が線状の水溶性単位からなるポリマーであり、この水溶性単位が、少なくとも一つの疎水性単位を少なくとも一つの鎖端上に有することを特徴とする、前記方法。
- 前記水溶性単位が6600g/モル以上の分子量を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つの方法。
- 前記添加剤の疎水性単位の数平均分子量に対する水溶性単位の数平均分子量の比率が5〜200であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つの方法。
- 前記添加剤の疎水性単位の数平均分子量に対する水溶性単位の数平均分子量の比率が10〜50であることを特徴とする、請求項5の方法。
- 前記添加剤の各水溶性単位の数平均分子量が500〜100000g/モルであることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一つの方法。
- 前記添加剤の各水溶性単位の数平均分子量が2000〜20000g/モルであることを特徴とする、請求項7の方法。
- 前記添加剤の各水溶性単位の数平均分子量が3000〜10000g/モルであることを特徴とする、請求項8の方法。
- 前記添加剤の各疎水性単位の数平均分子量が80〜1000g/モルであることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一つの方法。
- 前記添加剤の各疎水性単位の数平均分子量が110〜500g/モルであることを特徴とする、請求項10の方法。
- 前記添加剤の各疎水性単位の数平均分子量が110〜280g/モルであることを特徴とする、請求項11の方法。
- 前記添加剤の水溶性単位が非イオン性であることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一つの方法。
- 前記添加剤の水溶性単位がイオン性であることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一つの方法。
- 前記添加剤の水溶性単位が少なくとも二つの電荷を有することを特徴とする、請求項14の方法。
- 前記添加剤の水溶性単位がイオン性構成要素及び非イオン性構成要素から構成されることを特徴とする、請求項1〜12及び15のいずれか一つの方法。
- 前記添加剤の水溶性単位が、モノマー構成要素としてのエチレンオキシド、ビニルピロリジン、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸及びアクロレインの群から選択される少なくとも一種の成分からなることを特徴とする、請求項1〜16のいずれか一つの方法。
- 前記添加剤の水溶性構成要素が、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなるコポリマー、ポリアクロレイン、ポリビニルアルコール及びこれの水溶性誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピリジン、ポリメタクリル酸、ポリ無水マレイン酸、ポリギ酸、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸及びこれの水溶性塩からなる群から選択される成分であることを特徴とする、請求項1〜16のいずれか一つの方法。
- 前記添加剤の疎水性単位がアルキル基であることを特徴とする、請求項1〜18のいずれか一つの方法。
- 前記アルキル基が6〜50個の炭素原子を含むことを特徴とする、請求項19の方法。
- 前記アルキル基が8〜20個の炭素原子を含むことを特徴とする、請求項20の方法。
- 前記疎水性単位が不飽和であることを特徴とする、請求項1〜21のいずれか一つの方法。
- 前記添加剤の疎水性単位が、芳香族構造を含むものであるかまたは二重結合を有する構造であることを特徴とする、請求項22の方法。
- 前記添加剤の疎水性単位が、酸素、窒素、フッ素、塩素及びケイ素からなる原子の群から選択される少なくとも一種の成分を含む有機基を含むことを特徴とする、請求項19〜23のいずれか一つの方法。
- 前記添加剤が、炭素原子数が8〜20の一価のアルコール及び25〜500個のエチレンオキシド単位から構成されるアルコールエトキシレートであることを特徴とする、請求項1〜13、17〜23のいずれか一つの方法。
- 疎水部の分子量に対する水溶性部の分子量の比率が5〜200であることを特徴とする、請求項1〜25のいずれか一つの方法。
- 疎水部の分子量に対する水溶性部の分子量の比率が10〜50であることを特徴とする、請求項26の方法。
- 少なくとも一つの鎖端上に疎水性単位を有する添加剤を使用することを特徴とする、請求項1〜27のいずれか一つの方法。
- 前記添加剤が、少なくとも一つの鎖端上に二つ以上の疎水性単位を有することを特徴とする、請求項1〜14、26及び27のいずれか一つの方法。
- 前記添加剤が、鎖の非端部に疎水性単位を有することを特徴とする、請求項1〜29のいずれか一つの方法。
- 前記添加剤の少なくとも一つの疎水性単位が、前記ポリマーの水溶性単位の間の少なくとも一つの位置に組み込まれていることを特徴とする、請求項1〜30のいずれか一つの方法。
- 水、油、界面活性剤、及び請求項1〜31のいずれか一つに特徴付けされる添加剤を含むマイクロエマルションであって、前記添加剤の水溶性構成要素の分子量が、前記界面活性剤の親水性成分の分子量よりも大きいことを特徴とする、前記マイクロエマルション。
- 前記添加剤の水溶性構成要素の分子量が、前記界面活性剤の親水性成分の分子量よりも少なくとも5倍大きいことを特徴とする、請求項32のマイクロエマルション。
- 前記添加剤の水溶性構成要素の分子量が、前記界面活性剤の親水性成分の分子量よりも少なくとも10倍大きいことを特徴とする、請求項33のマイクロエマルション。
- 層状相が存在しないことを特徴とする、請求項31〜33のいずれか一つのマイクロエマルション。
- 水、油、界面活性剤、及び請求項1〜31のいずれか一つに特徴付けられる添加剤を含むマイクロエマルションであって、両連続型であることを特徴とする、前記マイクロエマルション。
- 添加剤を含むマイクロエマルションであって、前記添加剤が、請求項1〜31のいずれか一つに記載の物質的特徴によって特徴付けられ、かつ界面活性剤+添加剤に対する添加剤の質量比が≦0.2であり、そして油に対する界面活性剤+ポリマー性添加剤の質量比が≦0.5であることを特徴とする、前記マイクロエマルション。
- 界面活性剤+添加剤に対する添加剤の質量比が≦0.15または≦0.10であることを特徴とする、請求項37のマイクロエマルション。
- 油に対する界面活性剤+添加剤の質量比が≦0.33であることを特徴とする、請求項37または38のマイクロエマルション。
- ポリマー性添加剤を含むマイクロエマルションであって、請求項1〜31のいずれか一つに記載の物質情報によって特徴付けられる添加剤を含み、かつ界面活性剤+添加剤に対する添加剤の質量比が≦0.2であり、かつ前記添加剤が分子中の一つの位置に一つまたはそれ以上の疎水性単位を有することを特徴とする、前記マイクロエマルション。
- 界面活性剤+添加剤に対する添加剤の質量比が≦0.15または≦0.10であることを特徴とする、請求項40のマイクロエマルション。
- 油に対する界面活性剤+添加剤の質量比が≦1であることを特徴とする、請求項40または41のマイクロエマルション。
- 油に対する界面活性剤+添加剤の質量比が≦0.5、好ましくは≦0.33であることを特徴とする、請求項42のマイクロエマルション。
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