JP6157653B2 - スルホン酸基含有重合体及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、スルホン酸基含有重合体及びその製造方法に関する。より詳しくは、洗剤添加剤等の原料として有用なスルホン酸基含有重合体及びその製造方法に関する。
従来、衣料類に用いられる洗剤には、洗剤の洗浄効果を向上させることを目的として、ゼオライト、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレングリコールなどの洗剤ビルダー(洗剤助剤)を配合することが行われている。
また、上記の各種洗剤ビルダーに加えて、近年では、重合体が洗剤ビルダーとして洗剤組成物に配合されている。
例えば、不飽和モノカルボン酸系単量体と、不飽和ポリアルキレングリコール系単量体及び/又はスルホン酸基含有単量体とから得られる水溶性共重合体を洗剤ビルダー等として用いることが開示されている(特許文献1〜4参照)。
ここで、近年の消費者の環境問題への意識の高まりより、洗剤ビルダーに要求される性能が変化しつつある。すなわち、消費者が風呂の残り湯を洗濯に使用することにより節水を図ったり、排水する洗剤成分の低減の志向により使用量の少ない洗剤(洗剤組成物のコンパクト化)を好んだりするようになってきた。
残り湯の使用により、汚れ成分や硬度成分の多い条件下で洗濯をしなければならない問題が発生する。また、水の硬度の高い地域においても、同様の問題が生じる。上記問題に対処すべく、高硬度条件下における汚れ成分の洗濯中の繊維などへの再付着を抑制する再汚染防止能が従来より一層高い剤が要求されている。
特開2010−111792号公報 特開2004−75977号公報 特開2002−138115号公報 特開2004−217891号公報
このように、従来、種々の重合体が報告されてはいるものの、従来の重合体は、再汚染防止能、特に高硬度条件下におけるクレー等の親水性汚れに対する再汚染防止能について改良の余地があった。また、上述した現在の消費者ニーズに更に適応した洗剤ビルダーの開発が求められている。特に特許文献1の洗剤ビルダーに用いられる重合体において、再汚染防止能や耐硬水性などのさらなる改良が必要であった。
そこで、本発明は、洗剤用途に用いられた場合に従来より一層改善された再汚染防止能、特に高硬度条件下における親水性の汚れに対する再汚染防止能を有する重合体及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、洗剤添加剤等に好適に用いることができる重合体について種々検討したところ、カルボキシル基含有単量体に由来する構造単位を特定の割合で有し、更に(ポリ)オキシアルキレン系単量体に由来する構造単位と、スルホン酸基含有単量体に由来する構造単位とを特定の割合で有し、特定の重量平均分子量を有するスルホン酸基含有重合体の再汚染防止能、特に高硬度条件下における親水性の汚れに対する再汚染防止能(耐硬水性)が顕著に向上することを見出し、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明の第1の形態は、スルホン酸基含有共重合体であって、上記スルホン酸基含有共重合体は、上記スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と、下記一般式(1);
Figure 0006157653
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表す。Rは、直接結合、CH又はCHCHを表す。Xは、下記一般式(2);
Figure 0006157653
(式中、Zは、同一又は異なって、炭素数2〜20のアルキレンオキシド由来の構造を表す。Rは、水素原子又は炭素数1〜30の有機基を表す。nは、1〜200の整数である。)で表される構造を表す。)で表される(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)とを有し、該スルホン酸基含有共重合体は、該スルホン酸基含有共重合体を形成する全単量体に由来する構造単位の総量100質量%に対して、構造単位(c)を酸型換算で20〜90質量%の割合で有し、該構造単位(a)に対する該構造単位(b)の質量比Pと該スルホン酸基含有共重合体の重量平均分子量Mwと一般式(2)中のnの積(P×Mw×n)が950,000〜800,000,000であることを特徴とするスルホン酸基含有共重合体である。
本発明の第2の形態は、スルホン酸基含有共重合体であって、上記スルホン酸基含有共重合体は、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と、下記一般式(1);
Figure 0006157653
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表す。Rは、直接結合、CH又はCHCHを表す。Xは、下記一般式(2);
Figure 0006157653
(式中、Zは、同一又は異なって、炭素数2〜20のアルキレンオキシド由来の構造を表す。Rは、水素原子又は炭素数1〜30の有機基を表す。nは、1〜200の整数である。)で表される構造を表す。)で表される(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)とを有し、上記スルホン酸基含有共重合体は、上記スルホン酸基含有共重合体を形成する全単量体に由来する構造単位の総量100質量%に対して、構造単位(c)を酸型換算で20〜90質量%の割合で有し、構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pが1.2〜20であり、重量平均分子量Mwが20,000〜200,000であり、(構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比P)と(重量平均分子量Mw)の積が25,000〜2,000,000であるスルホン酸基含有共重合体である。
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を二つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
本発明のスルホン酸基含有共重合体には、上記のように第1の形態、第2の形態があるが、以下においては、特に断りのない限り、「スルホン酸基含有共重合体」についての内容は、第1の形態、第2の形態の両方に当てはまる内容である。第1の形態スルホン酸基含有共重合体のみや、第2の形態のスルホン酸基含有共重合体のみについての内容は、その旨記載する。
本発明の共重合体は、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)、(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)及びカルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)を有する共重合体である。
[スルホン酸基含有単量体(スルホン酸基含有不飽和単量体とも言う)]
本発明のスルホン酸基含有単量体(A)は、スルホン酸基と炭素−炭素二重結合とを有する単量体である。上記スルホン酸基には、スルホン酸とその塩とが含まれるものとする。スルホン酸の塩としては、特に制限されないが、例えば、スルホン酸の金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等が挙げられる。上記金属塩の金属原子としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属;アルミニウム、鉄等が好ましく、また、有機アミン塩の有機アミン基としては、モノエタノールアミン基、ジエタノールアミン基、トリエタノールアミン基等のアルカノールアミン基;モノエチルアミン基、ジエチルアミン基、トリエチルアミン基等のアルキルアミン基;エチレンジアミン基、トリエチレンジアミン基等のポリアミン基等が好ましい。上記スルホン酸の塩として好ましくは、スルホン酸カリウム、スルホン酸ナトリウム、スルホン酸アンモニウム、又はスルホン酸の4級アミンである。上記スルホン酸基含有単量体(A)は、スルホン酸基を1つ有するものであっても、二つ以上有するものであってもよい。
上記スルホン酸基含有単量体(A)としては、例えば、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、ビニルスルホン酸及びこれらの塩並びに下記一般式(3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 0006157653
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。Rは、直接結合、CH、CHCHのいずれかの構造を表す。X、Yは、水酸基又はSOM基を表し、SOM基において、Mは、水素原子、Li、Na、Kを表す。但し、X、Yの少なくともいずれか一方が、SOM基を表す。)
上記スルホン酸基含有単量体(A)は、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸又は上記一般式(3)で表される化合物であることが好ましく、より好ましくは上記一般式(3)で表される化合物である。本発明の共重合体が上記一般式(3)で表される化合物由来の構造を有することにより、再汚染防止能が向上する。上記共重合体の再汚染防止能がより向上する傾向にあることから上記一般式(3)におけるRは、CHであることがより好ましい。また、上記一般式(3)におけるX及びYのうちいずれかがSOM基であり、もう片方が水酸基であることが好ましい。より好ましくは、Xが、水酸基であり、YがSOM基である。一般式(3)で表される化合物として、具体的には、3−(メタ)アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸(塩)、3−(メタ)アリルオキシ−1−ヒドロキシプロパンスルホン酸(塩)が挙げられ、特に好ましくは、3−(メタ)アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸(塩)である。スルホン酸基含有単量体(A)が、一般式(3)で示される構造であると、上記スルホン酸基含有共重合体の保存安定性が高くなるため好ましい。
上記スルホン酸基含有共重合体は、スルホン酸基含有共重合体を形成する全単量体に由来する構造単位の総量100質量%に対して、構造単位(a)を酸型換算で2〜38質量%の割合で有することが好ましい。より好ましくは2〜30質量%であり、更に好ましくは3〜25質量%であり、一層好ましくは4〜20質量%であり、特に好ましくは5〜18質量%であり、最も好ましくは5〜16質量%である。
また、上記スルホン酸基含有共重合体は、二つ以上のスルホン酸基を有するスルホン酸基含有単量体(A)由来の構造単位(a)の含有割合が、スルホン酸基含有共重合体を形成する全単量体に由来する構造単位の総量100質量%に対して、1質量%以下であることが好ましい。
なお、本発明において「酸型換算」とは、スルホン酸基含有単量体、カルボキシル基含有単量体、その他の酸基含有単量体において、全単量体成分に対する該単量体の質量割合(組成比)を算出するに際し、対応する酸型の単量体として計算することを意味する。該単量体由来の構造の共重合体の有する全単量体由来の構造に対する質量割合を算出するときも同様とする。例えば、アクリル酸ナトリウムの全単量体成分に対する質量割合を計算する場合、対応する酸であるアクリル酸として質量計算することを意味し、アクリル酸ナトリウム由来の構造の全単量体成由来の構造に対する質量割合を計算する場合、対応する酸型構造であるアクリル酸由来の構造として質量計算することを意味する。例えば、アミン塩基含有単量体、アミン塩構造を有する構造単位も同様に、質量割合を計算する場合、対応するアミン(アミノ基)含有単量体、アミン構造(アミノ基構造)を有する構造単位として質量計算することとする。
本発明の共重合体は、上記一般式(3)で表されるスルホン酸基含有単量体(A)由来の構造単位(a)を有することが好ましい。本発明で、上記一般式(3)で表されるスルホン酸基含有単量体由来の構造単位(a)とは、一般式(3)で表されるスルホン酸基含有単量体がラジカル重合により共重合した構造であり、下記一般式(4)で表される。
Figure 0006157653
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。Rは、直接結合、CH、CHCHのいずれかの構造を表す。X、Yは、水酸基又はSOM基を表し、SOM基において、Mは、水素原子、Li、Na、Kを表す。但し、X、Yの少なくともいずれか一方が、SOM基を表す。)
[(ポリ)オキシアルキレン系単量体]
本発明の(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)は、上記一般式(1)で表される構造を有することを特徴としている。
一般式(1)で表される構造において、好ましくは、Rが水素原子、RがCH、又は、Rがメチル基、RがCH、又は、Rがメチル基でRがCHCHである。さらに好ましくは、Rがメチル基、RがCH、又は、Rがメチル基、RがCHCHである。
より好ましくは、Rがメチル基、RがCHCHである。
上記一般式(2)において、Zは、炭素数2〜20のアルキレンオキシド由来の構造を表し、Rは水素原子又は炭素数1〜30の有機基を表し、nは、アルキレンオキシド由来の構造単位の繰り返しの数であり、1〜200の整数である。
上記Rにおける有機基としては、例えば、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数6〜30のアリール基等が挙げられる。これらは更に置換基を有していてもよい。更なる置換基としてはヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルバモイル基、ウレイド基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アミノ基、ハロゲン原子、フッ化炭化水素基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基等が挙げられる。炭素数1〜30の有機基としては、具体的には、メチル基、エチル基、ブチル基、オクチル基、ラウリル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、ピリジル基、ピリミジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基ブテニル基,ペンテニル基,ヘキセニル基,ヘプテニル基、メチルカルボニル基、エチルカルボニル基等が挙げられる。
好ましいRは水素原子又はメチル基であり、より好ましくは水素原子である。
上記一般式(2)において、「アルキレンオキシド由来の構造」とは、アルキレンオキシドが開環したオキシアルキレン構造を示す。例えば、アルキレンオキシドがエチレンオキサイド(EO)である場合、「アルキレンオキシド由来の構造」はエチレンオキサイドが開環したオキシアルキレン構造である、−OCHCH−基(オキシエチレン基)である。
上記アルキレンオキシド由来の構造としての、オキシアルキレン基の炭素数は、2〜20であり、好ましくは2〜15であり、より好ましくは2〜10であり、更に好ましくは2〜5であり、特に好ましくは2〜3であり、最も好ましくは2である。
アルキレンオキシド由来の構造としては、例えば、エチレンオキサイド(EO)、プロピレンオキサイド(PO)、イソブチレンオキサイド、1−ブテンオキサイド、2−ブテンオキサイド、トリメチルエチレンオキサイド、テトラメチレンオキサイド、テトラメチルエチレンオキサイド、ブタジエンモノオキサイド、オクチレンオキサイド、スチレンオキサイド、1,1−ジフェニルエチレンオキサイド等の化合物由来の構造が例示され得る。
中でも、上記アルキレンオキシド由来の構造(オキシアルキレン基)としては、EO又はPO由来の基(すなわち、オキシエチレン基又はオキシプロピレン基)であることが好ましく、オキシエチレン基であることがより好ましい。なお、オキシアルキレン基としては、1種のみが単独で存在してもよいし、2種以上が混在していてもよい。
本発明の(ポリ)オキシアルキレン系単量体の有する(ポリ)アルキレングリコール鎖(オキシアルキレン基により形成される基)は、オキシエチレン基(−O−CH−CH−)を主体とするものであることが好ましい。この場合、「オキシエチレン基を主体とする」とは、オキシアルキレン基が単量体中に2種以上存在する場合に、全オキシアルキレン基の存在数において、オキシエチレン基がその大半を占めるものであることを意味する。これにより、製造時の重合がスムーズに進行し、かつ、水溶性や再汚染防止能が向上するという優れた効果が得られる。
本発明の(ポリ)オキシアルキレン系単量体の有する(ポリ)アルキレングリコール鎖において、「オキシエチレン基を主体とする」ことを全オキシアルキレン基100モル%中のオキシエチレン基のモル%で表すとき、50〜100モル%であることが好ましい。オキシエチレン基の含量が50モル%以上であれば、オキシアルキレン基から形成される基の親水性を更に向上させることができる。より好ましくは60モル%以上であり、更に好ましくは70モル%以上であり、特に好ましくは80モル%以上であり、最も好ましくは90モル%以上である。
上記一般式(2)において、nは、アルキレンオキシド由来の構造単位の繰り返しの数であり、1〜200の整数である。好ましくは5〜100であり、より好ましくは10〜80であり、更に好ましくは25〜75であり、最も好ましくは40〜60である。上記好ましい範囲であれば、得られるスルホン酸基含有共重合体の再汚染防止能及び液体洗剤への相溶性が向上する傾向にある。
本発明のスルホン酸基含有共重合体は、スルホン酸基含有共重合体を形成する全単量体に由来する構造単位の総量100質量%に対して、構造単位(b)を9〜76質量%の割合で有することが好ましい。より好ましくは10〜70質量%であり、更に好ましくは12〜65質量%であり、一層好ましくは15〜60質量%であり、特に好ましくは18〜50質量%であり、更に一層好ましくは20〜49質量%であり、最も好ましくは30〜45質量%である。なお、本発明において、全単量体に由来する構造単位の総量を計算する場合に、全単量体成分に含まれるスルホン酸基含有単量体、カルボキシル基含有単量体、その他の酸基含有単量体の重量については、対応する酸型の単量体の重量に換算して計算する。
本発明の共重合体は、上記一般式(1)で表される(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)由来の構造単位(b)を有することを特徴とし、本発明で、(ポリ)オキシアルキレン系単量体由来の構造単位(b)とは、(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)がラジカル重合により共重合した構造であり、下記一般式(5)で表される。
Figure 0006157653
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表す。Rは、直接結合、CH又はCHCHを表す。Xは、上記一般式(2)で表される構造を表す。)
<(ポリ)オキシアルキレン系単量体の製造方法>
上記(ポリ)オキシアルキレン系単量体の製造方法は限定されないが、上記一般式(1)の構造を有する(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)の好ましい製造方法としては、(i)アリルアルコールや、メタリルアルコール、イソプレノール等の炭素−炭素二重結合を有するアルコールに、アルキレンオキシドを付加する製造方法、(ii)アリルクロライドや、メタリルクロライド、イソプレニルクロライド、塩化ビニル等の炭素−炭素二重結合を有するハロゲン化物に、(ポリ)アルキレングリコールを付加する製造方法である。
上記(i)の製造方法において、炭素−炭素二重結合を有するアルコールに、アルキレンオキシドを付加する手法としては、例えば、1)アルカリ金属の水酸化物、アルコキシド等の強アルカリや、アルキルアミン等を塩基触媒として用いるアニオン重合、2)金属及び半金属のハロゲン化物、鉱酸、酢酸等を触媒として用いるカチオン重合、3)アルミニウム、鉄、亜鉛等の金属のアルコキシド、アルカリ土類化合物、ルイス酸等を組み合わせたものを用いる配位重合などの手法を用いて、該アルコールの水酸基に、上述したアルキレンオキサイドを付加する手法が挙げられる。
本発明の(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)は、上記一般式(1)で表される構造を有することにより、重合時の安定性が良いため、得られた重合体の再汚染防止能が向上する。また、本発明の(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)は、上記一般式(1)で表される構造を有することにより、得られた重合体の経時安定性が好ましい。また、各種用途に適用するために、本発明の重合体(スルホン酸基含有共重合体)を含む製品(組成物)を製造する際に優れた安定性を示すことから、得られた製品の性能が安定するため好ましい。
[カルボキシル基含有単量体(カルボキシル基含有不飽和単量体とも言う)]
本発明のカルボキシル基含有単量体(C)は、カルボキシル基と炭素−炭素二重結合とを有する単量体である。上記カルボキシル基には、カルボン酸とその塩とが含まれるものとする。カルボン酸の塩としては、特に制限されないが、例えば、カルボン酸の金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等が挙げられる。上記金属塩の金属原子としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属;アルミニウム、鉄等が好ましく、また、有機アミン塩の有機アミン基としては、モノエタノールアミン基、ジエタノールアミン基、トリエタノールアミン基等のアルカノールアミン基;モノエチルアミン基、ジエチルアミン基、トリエチルアミン基等のアルキルアミン基;エチレンジアミン基、トリエチレンジアミン基等のポリアミン基等が好ましい。上記カルボン酸の塩としては、リチウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩、又は4級アミン塩である。
上記カルボキシル基含有単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、2−メチレングルタル酸等及びこれらの塩が例示される。中でも、重合性が高く得られる共重合体の再汚染防止能が高いという観点からは、カルボキシル基含有単量体は、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸又はこれらの塩であることがより好ましく、アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸又はこれらの塩であることが更に好ましく、アクリル酸又はアクリル酸塩であることが特に好ましい。マレイン酸等の酸無水物を形成する化合物の場合には、これらの酸無水物であってもよい。これらのカルボキシル基含有単量体は、1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。
なお、構造上、上記本発明の(ポリ)オキシアルキレン系単量体にも該当するカルボキシル基含有単量体は、質量割合を計算する場合は(ポリ)オキシアルキレン系単量体として計算することとする。上記カルボキシル基含有単量体が、酸無水物である場合には、加水分解によりジカルボン酸とした形態を酸型として質量計算する。
本発明のスルホン酸基含有共重合体は、スルホン酸基含有共重合体を形成する全単量体に由来する構造単位の総量100質量%に対して、構造単位(c)を酸型換算で20〜90質量%の割合で有し、好ましくは25〜85質量%であり、より好ましくは30〜80質量%であり、更に好ましくは35〜75質量%であり、特に好ましくは40〜73質量%であり、最も好ましくは40〜55質量%である。上記構造単位(c)の割合が20〜90質量%であれば、本発明のスルホン酸基含有重合体の再汚染防止能、特に高硬度条件下における親水性の汚れに対する再汚染防止能が向上する。更に、再汚染防止能に加えて液体洗剤への相溶性を向上させる観点から、上記構造単位(c)の割合は、40〜55質量%が最も好ましい。なお、カルボキシル基含有単量体の対応する塩の質量割合は、その酸の質量として計算することとする。上記カルボキシル基含有単量体が、酸無水物である場合には、加水分解によりジカルボン酸とした形態を酸型として質量計算する。
本発明のスルホン酸基含有共重合体は、上記カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の総量100質量%に対して、(メタ)アクリル酸等のモノカルボン酸由来の構造単位を酸型換算で1〜100質量%の割合で有することが好ましく、より好ましくは20〜100質量%であり、更に好ましくは50〜100質量%であり、特に好ましくは80〜100質量%であり、最も好ましくは100質量%である。
本発明の共重合体は、カルボキシル基含有単量体(C)由来の構造単位(c)を有し、構造単位(c)とは、カルボキシル基含有単量体(C)がラジカル重合により共重合した構造であり、例えばカルボキシル基含有単量体がアクリル酸である場合、−CH−CH(COOH)−で表される構造を言う。
[その他の単量体]
本発明のスルホン酸基含有共重合体は、スルホン酸基含有単量体(A)、(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)、カルボキシル基含有単量体(C)以外のその他の単量体(E)由来の構造単位(e)を有していてもよい。その他の単量体(E)としては、特に制限はないが、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、α−ヒドロキシメチルエチル(メタ)アクリレート等の水酸基含有アルキル(メタ)アクリレート類;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル等の(メタ)アクリル酸と炭素数1〜18のアルコールとのエステル化により得られるアルキル(メタ)アクリレート類;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート又はその4級化物等のアミノ基含有アクリレート;(メタ)アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド等のアミド基含有単量体類;酢酸ビニル等のビニルエステル類;エチレン、プロピレン等のアルケン類;スチレン等の芳香族ビニル系単量体類;マレイミド、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド誘導体;(メタ)アクリロニトリル等のニトリル基含有ビニル系単量体類;
ビニルホスホン酸、(メタ)アリルホスホン酸及びこれらの塩などのホスホン酸(塩)基を有する単量体類;(メタ)アクロレイン等のアルデヒド基含有ビニル系単量体類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、アリルアルコール:ビニルピロリドン等のその他官能基含有単量体類;等が挙げられる。これらの他の単量体についても、1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。
本発明の共重合体は、その他の単量体(E)由来の構造単位(e)の含有割合は、スルホン酸基含有共重合体を形成する全単量体に由来する構造単位の総量100質量%に対して、0〜30質量%であることが好ましい。より好ましくは0〜20質量%であり、更に好ましくは0〜10質量%であり、最も好ましくは0質量%である。
本発明で、その他の単量体(E)由来の構造単位(e)とは、その他の単量体(E)がラジカル重合により共重合した構造であり、例えばその他の単量体(E)がアクリル酸メチルである場合、−CH−CH(COOCH)−で表される構造を言う。
本発明の共重合体は、上述した構成単位(a)、(b)、(c)及び(e)の好ましい含有割合の二つ以上を満たすものであることがより好ましい。すなわち、上述した構成単位(a)、(b)、(c)及び(e)のそれぞれの好ましい含有割合を組み合わせることもまた、本発明の共重合体の好適な実施形態である。なお、上記好ましい含有割合を組み合わせた場合のそれぞれの含有割合の合計は100質量%である。
[スルホン酸基含有共重合体]
本発明の第1の形態のスルホン酸基含有共重合体は、上記構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pと該スルホン酸基含有共重合体の重量平均分子量Mwと一般式(2)中のnの積(P×Mw×n)が950,000〜800,000,000であることを特徴とするが、(P×Mw×n)の値は、1,000,000以上であることが好ましい。このような値であると、本発明のスルホン酸基含有重合体の親水性の汚れに対する吸着性が更に向上し、特に高硬度条件下における親水性の汚れに対する再汚染防止能が更に向上する。より好ましくは1,500,000以上であり、さらに好ましくは2,000,000以上である。(P×Mw×n)の値は、500,000,000以下が好ましく、より好ましくは100,000,000以下である。
本発明の第2の形態のスルホン酸基含有共重合体は、上記スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と、(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)とを有するものであり、構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pが1.2〜20である。構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは、好ましくは1.3〜20であり、より好ましくは1.5〜15であり、更に好ましくは2〜10であり、最も好ましくは2.5〜5である。
上記質量比Pを算出する際には、構造単位(a)及び(b)を対応する酸型の構造単位に換算して算出するものとする。
上記構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pが1.2〜20であれば、本発明のスルホン酸基含有重合体の再汚染防止能、特に高硬度条件下における親水性の汚れに対する再汚染防止能が向上する。更に、再汚染防止能に加えて液体洗剤への相溶性を向上させる観点から、上記構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは、3〜10が特に好ましい。
本発明の第2の形態のスルホン酸基含有共重合体の重量平均分子量Mwは、20,000〜200,000である。好ましくは22,000〜150,000であり、より好ましくは25,000〜100,000であり、更に好ましくは30,000〜80,000である。上記重量平均分子量Mwが20,000〜200,000であれば、本発明のスルホン酸基含有重合体の再汚染防止能、特に高硬度条件下における親水性の汚れに対する再汚染防止能が向上する。更に、再汚染防止能に加えて液体洗剤への相溶性を向上させる観点から、上記重量平均分子量Mwは、20,000〜80,000が特に好ましく、最も好ましくは30,000〜75,000である。
また、上記重量平均分子量Mwが200,000より大きいと、粘度が高くなり、取扱いが煩雑になる虞がある。一方、この重量平均分子量Mwが20,000よりも小さいと、再汚染防止能が低下し、洗剤ビルダーとして十分な性能が発揮されなくなる虞がある。なお、本発明のスルホン酸基含有共重合体の重量平均分子量Mwの値としては、後述する実施例に記載の手法により測定される値を採用するものとする。
本発明の第2の形態のスルホン酸基含有共重合体は、上記構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pを上記好ましい範囲とすることと、重量平均分子量Mwを上記好ましい範囲とすること、(構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比P)と(重量平均分子量Mw)の積を上記好ましい範囲とすることとを組み合わせることの相乗的な効果により、再汚染防止能、特に高硬度条件下における親水性の汚れに対する再汚染防止能を顕著に向上させることができる。また、再汚染防止能に加えて液体洗剤への相溶性を向上させる観点において、上記構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pの好ましい範囲と上記重量平均分子量Mwの好ましい範囲と上記(構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比P)と(重量平均分子量Mw)の積の上記好ましい範囲とを組み合わせることも、相乗的な効果が得られるため、好ましい。
更に、上記一般式(2)におけるアルキレンオキシド由来の構造単位の繰り返しの数及び上記スルホン酸基含有共重合体における上記構造単位(c)の割合も再汚染防止能及び液体洗剤への相溶性に寄与するため、これらの好ましい範囲を組み合わせることも好ましい。
すなわち、上述した構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比P、重量平均分子量Mw、(構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比P)と(重量平均分子量Mw)の積、スルホン酸基含有共重合体における構造単位(c)の割合、上記一般式(2)におけるアルキレンオキシド由来の構造単位の繰り返しの数のそれぞれの好ましい範囲を組み合わせることもまた、本発明の好適な実施形態である。
本発明の第1の形態のスルホン酸基含有共重合体においても、構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pが1.2〜20であることが好ましい。より好ましくは1.3〜20であり、更に好ましくは1.5〜15であり、特に好ましくは2〜10である。
また、本発明の第1の形態のスルホン酸基含有共重合体においても、スルホン酸基含有共重合体の重量平均分子量Mwは、20,000〜200,000であることが好ましい。より好ましくは22,000〜150,000であり、更に好ましくは25,000〜100,000であり、特に好ましくは30,000〜80,000である。
本発明の第1の形態のスルホン酸基含有共重合体においても、構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pや重量平均分子量Mwが上記好ましいものであることで、スルホン酸基含有重合体の再汚染防止能、特に高硬度条件下における親水性の汚れに対する再汚染防止能が向上する。また、重量平均分子量Mwが上記好ましいものであることで、スルホン酸基含有重合体が液体洗剤への相溶性にも優れたものとなる。
また、構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pと重量平均分子量Mwの両方が上記好ましいものであると、本発明の第1の形態のスルホン酸基含有共重合体においても、上述した、これら両方を満たすことの相乗的な効果を発揮することができる。
すなわち、本発明の第1の形態のスルホン酸基含有共重合体が、本発明の第2の形態のスルホン酸基含有共重合体にも該当することは、本発明の第1の形態のスルホン酸基含有共重合体の好適な形態である。
本発明のスルホン酸基含有共重合体の上記(構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比P)と上記(重量平均分子量Mw)の積は、25,000〜2,000,000である。好ましくは50,000〜1,500,000であり、より好ましくは100,000〜1,000,000である。上記(構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比P)と(重量平均分子量Mw)の積が25,000〜2,000,000であれば、本発明のスルホン酸基含有重合体の親水性の汚れに対する吸着性が向上し、特に高硬度条件下における親水性の汚れに対する再汚染防止能が向上する。
また、再汚染防止能に加えて液体洗剤への相溶性を向上させる観点から、上記(構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比P)と(重量平均分子量Mw)の積は、70,000〜1,200,000が好ましく、100,000〜1,000,000がより好ましく、120,000〜1,000,000が更に好ましく、130,000〜800,000が最も好ましい。
本発明のスルホン酸基含有共重合体は、上記構造単位(a)、(b)、(c)の質量比率が、2〜38/9〜76/20〜90であることが好ましい。より好ましくは2〜30/10〜70/25〜85であり、更に好ましくは3〜25/12〜65/30〜80であり、一層更に好ましくは4〜20/15〜60/35〜75であり、特に好ましくは5〜18/18〜50/40〜73であり、更に一層好ましくは5〜16/20〜49/43〜70であり、最も好ましくは5〜16/30〜45/40〜55である。
但し、上記構造単位(a)、(b)、(c)の質量比率の合計は100質量%とする。
本発明のスルホン酸基含有共重合体の製造方法は、特に制限されないが、下記の[スルホン酸基含有共重合体の製造方法]が好ましい。
[スルホン酸基含有共重合体の製造方法]
本発明はまた、スルホン酸基含有共重合体の製造方法でもある。
本発明のスルホン酸基含有共重合体の製造方法は、特に制限されないが、公知の重合方法あるいは公知の方法を修飾した方法が使用できる。
上記製造方法は、スルホン酸基含有単量体(A)と下記一般式(1);
Figure 0006157653
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表す。Rは、直接結合、CH又はCHCHを表す。Xは、下記一般式(2);
Figure 0006157653
(式中、Zは、同一又は異なって、炭素数2〜20のアルキレンオキシド由来の構造を表す。Rは、水素原子又は炭素数1〜30の有機基を表す。nは、1〜200の整数である。)で表される構造を表す。)で表される(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)とカルボキシル基含有単量体(C)とを含む単量体成分を共重合させる工程を含み、上記単量体成分は、カルボキシル基含有単量体(C)を全単量体100質量%に対して酸型換算で20〜90質量%含み、該構造単位(a)に対する該構造単位(b)の質量比Pと該スルホン酸基含有共重合体の重量平均分子量Mwと一般式(2)中のnの積(P×Mw×n)が950,000〜800,000,000であることを特徴とする製造方法であることが好ましく、このようなスルホン酸基含有共重合体の製造方法もまた、本発明の1つである。
上記スルホン酸基含有単量体(A)、(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)及びカルボキシル基含有単量体(C)として好ましい単量体は、上述のものと同様のものが挙げられる。
上記全単量体100質量%に対するスルホン酸基含有単量体(A)の割合は特に制限されないが、本発明の作用効果を十分に発揮させるという観点から、酸型換算で好ましくは2〜38質量%であり、より好ましくは2〜30質量%であり、更に好ましくは3〜25質量%であり、一層好ましくは4〜20質量%であり、特に好ましくは5〜18質量%であり、最も好ましくは5〜16質量%である。
上記全単量体100質量%に対する(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)の割合は特に制限されないが、本発明の作用効果を十分に発揮させるという観点から、酸型換算で好ましくは9〜76質量%であり、より好ましくは10〜70質量%であり、更に好ましくは12〜65質量%であり、一層好ましくは15〜60質量%であり、特に好ましくは18〜50質量%であり、更に一層好ましくは20〜49質量%であり、最も好ましくは30〜45質量%である。
上記全単量体100質量%に対するカルボキシル基含有単量体(C)の割合は、本発明の作用効果を十分に発揮させるという観点から、酸型換算で好ましくは20〜90質量%である。より好ましくは25〜85質量%であり、更に好ましくは30〜80質量%であり、一層好ましくは35〜75質量%であり、特に好ましくは40〜73質量%であり、更に一層好ましくは43〜70質量%であり、最も好ましくは40〜55質量%である。
上記単量体成分として、スルホン酸基含有不飽和単量体(A)、(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)、カルボキシル基含有単量体(C)以外のその他の単量体(E)を含んでいてもよく、その他の単量体(E)としては、特に制限はないが、上述ものと同様のものが挙げられる。その他の単量体(E)の含有割合は、全単量体100質量%に対して0〜30質量%であることが好ましい。より好ましくは0〜20質量%であり、更に好ましくは0〜10質量%であり、最も好ましくは0質量%である。
上記単量体成分は、スルホン酸基含有不飽和単量体(A)、(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)、カルボキシル基含有単量体(C)及びその他の単量体(E)の二つ以上を上述したそれぞれの単量体の好ましい含有割合で含むものであることがより好ましい。すなわち、上述したスルホン酸基含有不飽和単量体(A)、(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)、カルボキシル基含有単量体(C)及びその他の単量体(E)それぞれの、全単量体中における好ましい含有割合を組み合わせることもまた、本発明のスルホン酸基含有共重合体の製造方法の好適な実施形態である。
上記単量体成分を共重合させる工程では、重合開始剤を用いて単量体成分を共重合することが好ましい。開始剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、過酸化水素;過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩、4,4’−アゾビス−4−シアノバレリン酸、アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系化合物;過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酢酸、ジ−t−ブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等の有機過酸化物等が好適である。これらの重合開始剤のうち、過酸化水素、過硫酸塩が好ましく、過硫酸塩が最も好ましい。これらの重合開始剤は、単独で使用されてあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
重合反応における重合開始剤の使用量は、単量体成分の使用量に応じて適宜調節すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、単量体100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、20質量部以下、より好ましくは0.005質量部以上、15質量部以下、更に好ましくは0.01質量部以上、10質量部以下である。
本発明のスルホン酸基含有共重合体の製造方法は、重合開始剤の他に、連鎖移動剤を使用することが好ましい。この際使用できる連鎖移動剤としては、分子量の調節ができる化合物であれば特に制限されず、公知の連鎖移動剤が使用できる。具体的には、メルカプトエタノール、チオグリセロール、チオグリコール酸、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸、チオグリコール酸オクチル、3−メルカプトプロピオン酸オクチル、2−メルカプトエタンスルホン酸、n−ドデシルメルカプタン、オクチルメルカプタン、ブチルチオグリコレート等の、チオール系連鎖移動剤;四塩化炭素、塩化メチレン、ブロモホルム、ブロモトリクロロエタン等の、ハロゲン化物;イソプロパノール、グリセリン等の、第2級アルコール;亜リン酸、次亜リン酸、及びその塩(次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム等)や、亜硫酸、亜硫酸水素、亜二チオン酸、メタ重亜硫酸、及びその塩(亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸カリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸カリウム等)等の、低級酸化物及びその塩などが挙げられる。上記連鎖移動剤は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
本発明のスルホン酸基含有共重合体の製造方法における連鎖移動剤の使用量は、全単量体成分1モルに対して0.5〜10gであり、このような割合で用いることで、好ましい分子量のスルホン酸基含有共重合体を製造することが容易になる。連鎖移動剤の使用量は、好ましくは、全単量体成分1モルに対して1.0〜7.0gであり、更に好ましくは、全単量体成分1モルに対して2.0〜5.0gである。
本発明のスルホン酸基含有共重合体の製造方法は、開始剤などの使用量を低減する等の目的で反応促進剤を加えても良い。反応促進剤としては、重金属イオンが例示される。本発明で重金属イオンとは、比重が4g/cm以上の金属を意味する。上記金属イオンとしては、例えば、鉄、コバルト、マンガン、クロム、モリブデン、タングステン、銅、銀、金、鉛、白金、イリジウム、オスミウム、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等のイオンが好ましい。これらの重金属は1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、鉄がより好ましい。上記重金属イオンのイオン価は特に限定されるものではなく、例えば、重金属として鉄が用いられる場合、開始剤における鉄イオンとしては、Fe2+であっても、Fe3+であってよく、これらが組み合わされていてもよい。
上記重金属イオンは、イオンの形態として含まれるものであれば特に限定されないが、重金属化合物を溶解してなる溶液を用いる方法を用いると、取り扱い性に優れるため好適である。その際に用いる重金属化合物は、開始剤に含有することを所望する重金属イオンを含むものであればよく、用いる開始剤に応じて決定することができる。上記重金属イオンとして鉄を用いる場合、モール塩(Fe(NH(SO・6HO)、硫酸第一鉄・7水和物、塩化第一鉄、塩化第二鉄等の重金属化合物等を用いることが好ましい。また、重金属イオンとしてマンガンを用いる場合、塩化マンガン等を好適に用いることができる。これらの重金属化合物を用いる場合においては、いずれも水溶性の化合物であるため、水溶液の形態として用いることができ、取り扱い性に優れることになる。なお、上記重金属化合物を溶解してなる溶液の溶媒としては、水に限定されるものではなく、本発明の疎水基含有共重合体の製造において、重合反応を妨げるものでなく、かつ、重金属化合物を溶解するものであればよい。
上記重金属イオンの含有量は、また、重合反応完結時における重合反応液の全質量に対して好ましくは0.1〜10ppmであることが好ましい。重金属イオンの含有量が0.1ppm以上であれば、重金属イオンによる効果をより十分に発現させることができる。また、重金属イオンの含有量が10ppm以下であれば、得られる重合体の色調を更に向上させることができる。また、重金属イオンの含有量が多いと、生成物である重合体を洗剤ビルダーとして用いる場合に、洗剤用ビルダーの汚れの原因となるおそれがあるが、重金属イオンの含有量が上記範囲であれば、このような不具合をより充分に抑制することができる。
なお、上記重合反応完結時とは、重合反応液中において重合反応が実質的に完了し、所望する重合体が得られた時点を意味する。例えば、重合反応液中において重合された重合体がアルカリ成分で中和される場合には、中和した後の重合反応液の全質量を基準に、重金属イオンの含有量を算出する。2種以上の重金属イオンが含まれる場合には、重金属イオンの総量が上述の範囲であればよい。
上記開始剤と連鎖移動剤との組み合わせとしては、過硫酸塩と亜硫酸塩とをそれぞれ1種以上用いることが最も好ましい。この場合、過硫酸塩と亜硫酸塩との混合比は、特に制限されないが、過硫酸塩1質量部に対して、亜硫酸塩0.3〜8質量部を用いることが好ましい。より好ましくは、過硫酸塩1質量部に対して、亜硫酸塩の下限は、0.5質量部であり、最も好ましくは0.7質量部である。また、亜硫酸塩の上限は、過硫酸塩1質量部に対して、より好ましくは7質量部であり、最も好ましくは6質量部である。ここで、亜硫酸塩が0.3質量部以上であれば、低分子量化する際の開始剤総量をより低く抑えることができ、また、8質量部以下であれば、副反応をより充分に抑制し、それによる不純物をより充分に低減することができる。
上記連鎖移動剤、開始剤及び反応促進剤の組み合わせは、特に制限されず、上記各例示の中から適宜選択できる。例えば、連鎖移動剤、開始剤及び反応促進剤の組み合わせとしては、亜硫酸水素ナトリウム(SBS)/過酸化水素(H)、亜硫酸水素ナトリウム(SBS)/過硫酸ナトリウム(NaPS)、亜硫酸水素ナトリウム(SBS)/Fe、亜硫酸水素ナトリウム(SBS)/過酸化水素(H)/Fe、亜硫酸水素ナトリウム(SBS)/過硫酸ナトリウム(NaPS)/Fe、亜硫酸水素ナトリウム(SBS)/過硫酸ナトリウム(NaPS)/過酸化水素(H)、亜硫酸水素ナトリウム(SBS)/酸素/Fe等の形態が好ましい。より好ましくは、亜硫酸水素ナトリウム(SBS)/過硫酸ナトリウム(NaPS)、亜硫酸水素ナトリウム(SBS)/過硫酸ナトリウム(NaPS)/Feであり、最も好ましくは亜硫酸水素ナトリウム(SBS)/過硫酸ナトリウム(NaPS)/Feである。
本発明のスルホン酸基含有共重合体の製造方法において、重合の際には、上述した重合開始剤に加えて、重合開始剤の分解触媒や還元性化合物を反応系に添加してもよい。重合開始剤の分解触媒としては、例えば、塩化リチウム、臭化リチウム等のハロゲン化金属;酸化チタン、二酸化ケイ素等の金属酸化物;塩酸、臭化水素酸、過塩素酸、硫酸、硝酸等の無機酸の金属塩;ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ラク酸、イソラク酸、安息香酸等のカルボン酸、そのエステル及びその金属塩;ピリジン、インドール、イミダゾール、カルバゾール等の複素環アミン及びその誘導体等が挙げられる。これらの分解触媒は1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。
上記還元性化合物としては、例えば、フェロセン等の有機金属化合物;ナフテン酸鉄、ナフテン酸銅、ナフテン酸ニッケル、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸マンガン等のナフテン酸金属塩;鉄、銅、ニッケル、コバルト、マンガン等の金属イオンを発生できる無機化合物;三フッ化ホウ素エーテル付加物、過マンガン酸カリウム、過塩素酸等の無機化合物;二酸化硫黄、亜硫酸塩、硫酸エステル、重亜硫酸塩、チオ硫酸塩、スルホキシ酸塩、ベンゼンスルフィン酸とその置換体、パラトルエンスルフィン酸等の環状スルフィン酸の同族体等の硫黄含有化合物;オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、メルカプトエタノール、α−メルカプトプロピオン酸、チオグリコール酸、チオプロピオン酸、α−チオプロピオン酸ナトリウムスルホプロピルエステル、α−チオプロピオン酸ナトリウムスルホエチルエステル等のメルカプト化合物;ヒドラジン、β−ヒドロキシエチルヒドラジン、ヒドロキシルアミン等の窒素含有化合物;ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、イソバレリアンアルデヒド等のアルデヒド類;アスコルビン酸等が挙げられる。これらの還元性化合物もまた、1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。メルカプト化合物等の還元性化合物は、連鎖移動剤として添加してもよい。
上記連鎖移動剤、開始剤、及び反応促進剤の総使用量は、スルホン酸基含有単量体、(ポリ)オキシアルキレン系単量体、カルボキシル基含有単量体ならびに必要であれば他の単量体からなる全単量体成分1モルに対して、2〜20gであることが好ましい。このような範囲とすることで、本発明のスルホン酸基含有共重合体を効率よく生産することができ、また、スルホン酸基含有共重合体の分子量分布を所望のものとすることができる。より好ましくは、2〜15gであり、更に好ましくは、3〜10gである。
上記重合開始剤及び連鎖移動剤の反応容器への添加方法としては、滴下、分割投入等の連続投入方法を適用することができる。また、連鎖移動剤を単独で反応容器へ導入してもよく、単量体成分を構成する各単量体、溶媒等とあらかじめ混同しておいてもよい。
上記共重合方法において、単量体成分や重合開始剤等の反応容器への添加方法としては、反応容器に単量体成分の全てを仕込み、重合開始剤を反応容器内に添加することによって共重合を行う方法;反応容器に単量体成分の一部を仕込み、重合開始剤と残りの単量体成分を反応容器内に連続してあるいは段階的に(好ましくは連続して)添加することによって共重合を行う方法;反応容器に重合溶媒を仕込み、単量体成分と重合開始剤の全量を添加する方法;単量体のうちの一(例えば、(ポリ)オキシアルキレン系単量体)の一部を反応容器に仕込み、重合開始剤と残りの単量体成分を反応容器内に(好ましくは連続して)添加することによって共重合を行う方法等が好適である。このような方法の中でも、得られる共重合体の分子量分布を狭く(シャープに)することができ、洗剤ビルダーとして用いる場合の分散性を向上することができうることから、重合開始剤と単量体成分を反応容器に逐次滴下する方法で共重合を行うことが好ましい。
上記共重合方法としては、例えば、溶液重合やバルク重合、懸濁重合、乳化重合等の通常用いられる方法で行うことができ、特に限定されるものではないが、溶液重合が好ましい。この際使用できる溶媒は、上述したように、全溶媒に対して50質量%が水である混合溶媒又は水であることが好ましい。水のみを使用する場合には、脱溶剤工程を省略できる点で好適である。
上記共重合方法は、回分式でも連続式でも行うことができる。また、共重合の際、必要に応じて使用される溶媒としては、公知のものを使用でき、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アルコール類;グリセリン;ポリエチレングリコール;ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、n−ヘプタン等の芳香族又は脂肪族炭化水素類;酢酸エチル等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジメチルホルムアミド等のアミド類;ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類等が好適である。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、単量体成分及び得られる共重合体の溶解性の点から、水及び炭素数1〜4の低級アルコールからなる群より選択される1種又は2種以上の溶媒を用いることが好ましい。
本発明のスルホン酸基含有共重合体の製造方法は、必要に応じて、任意の連鎖移動剤、pH調節剤、緩衝剤などを用いることができる。
重合の際の温度は好ましくは70℃以上であり、より好ましくは75〜110℃であり、更に好ましくは80〜100℃である。重合時の温度が上記範囲であれば、残存単量体成分が少なくなり、重合体の再汚染防止能が向上する傾向にある。なお、重合時の温度は、重合反応の進行中において、常に一定に保持する必要はなく、例えば、室温から重合を開始し、適当な昇温時間又は昇温速度で設定温度まで昇温し、その後、設定温度を保持するようにしてもよいし、単量体成分や開始剤等の滴下方法に応じて、重合反応の進行中に経時的に重合温度を変動(昇温又は降温)させてもよい。
重合時間は特に制限されないが、好ましくは30〜420分であり、より好ましくは45〜390分であり、更に好ましくは60〜360分であり、最も好ましくは90〜240分である。なお、本発明において、「重合時間」とは単量体を添加している時間を表す。
反応系内の圧力としては、常圧(大気圧)下、減圧下、加圧下のいずれであってもよいが、得られる重合体の分子量の点では、常圧下、又は、反応系内を密閉し、加圧下で行うことが好ましい。また、加圧装置や減圧装置、耐圧性の反応容器や配管等の設備の点では、常圧(大気圧)下で行うことが好ましい。反応系内の雰囲気としては、空気雰囲気でもよいが、不活性雰囲気とするのが好ましく、例えば、重合開始前に系内を窒素等の不活性ガスで置換することが好ましい。
上記重合反応系における重合反応が終了した時点での水溶液中の固形分濃度(すなわち単量体の重合固形分濃度)は、35質量%以上が好ましく、40〜70質量%であることがより好ましい。このように重合反応終了時の固形分濃度が35質量%以上と高ければ、高濃度かつ一段で重合を行うことができる。そのため、従来の製造方法では場合によっては必要であった濃縮工程を省略することができるなど、効率よくスルホン酸基含有共重合体組成物を得ることができる。それゆえ、その製造効率を大幅に上昇させたものとすることができ、その結果、スルホン酸基含有共重合体組成物の生産性を大幅に向上し、製造コストの上昇も抑制することが可能となる。
上記重合反応が終了した後に、必要に応じて、後処理として適当なアルカリ成分を適宜添加することによって得られるスルホン酸基含有共重合体の中和度(最終中和度)所定の範囲に設定することができる。
上記最終中和度としては、例えば、素肌に優しいといわれている弱酸性洗剤などに、洗剤ビルダーとして利用するような場合には、酸性のまま中和せずに使用してもよいし、また、中性洗剤やアルカリ洗剤などに使用するような場合には、後処理としてアルカリ成分で中和して中和度90モル%以上に中和して使用してもよいなど、その使用用途によって異なるため特に制限されるべきものではなく、1〜100モル%の極めて広範囲に設定可能である。特に酸性の重合体組成物として使用する場合の最終中和度としては、好ましくは1〜75モル%、より好ましくは5〜70モル%である。中性ないしアルカリ性の重合体組成物として使用する場合の最終中和度としては、好ましくは70〜99モル%、より好ましくは80〜97モル%である。また、中性ないしアルカリ性の重合体組成物として使用する場合の最終中和度が99モル%以下の場合には、重合体水溶液の着色をより抑制することができる。
上記アルカリ成分としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物、アンモニア、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの有機アミン類で代表されるようなものが挙げられる。上記アルカリ成分は1種類のみを用いても良いし、2種類以上の混合物を用いても良い。
[スルホン酸基含有共重合体組成物(重合体組成物)]
本発明の重合体組成物中には、本発明のスルホン酸基含有共重合体が必須に含まれる。このほか、未反応のスルホン酸基含有単量体、未反応の(ポリ)オキシアルキレン系単量体、未反応のカルボキシル基含有単量体、未反応の重合開始剤、重合開始剤分解物、スルホン酸基含有単量体とカルボキシル基含有単量体の2元共重合体、亜硫酸水素塩付加化合物(連鎖移動剤として上述の亜硫酸水素塩及び/又は亜硫酸水素塩を発生し得る化合物を用い、かつ、カルボキシル基含有単量体に亜硫酸水素塩が付加しながらも、カルボキシル基含有単量体が重合せずに、残存した不純物)等が含まれうる。上記亜硫酸水素塩付加化合物として具体的には、3−スルホプロピオン酸(塩)等が挙げられる。本発明の重合体組成物は、本発明の構成によりスルホン酸基含有単量体を必須成分として重合するため、カルボキシル基含有単量体の単独重合体の副生を低く抑えることができる。そのため、高硬度下の洗浄においても重合体の析出を顕著に抑制することができるという効果を奏する。また、カルボキシル基含有単量体の単独重合体の副生が抑えられる為、液体洗剤等に配合した際の経時安定性(層分離の抑制)が改善するという副次的な効果も奏する。
重合体組成物中に存在する未反応の(ポリ)オキシアルキレン系単量体、未反応のスルホン酸基含有不飽和単量体及び3−スルホプロピオン酸(塩)の含有量は、それぞれ重合体組成物の固形分100質量%に対して5質量%未満が好ましい。より好ましくは3質量%未満であり、さらに好ましくは2質量%未満である。重合体組成物中に存在する酸基含有不飽和単量体からなる重合体の含有量は、重合体組成物の固形分100質量%に対して1質量%未満が好ましい。より好ましくは0.5質量%未満である。重合体組成物中に存在する未反応のカルボキシル基含有単量体の含有量は、重合体組成物の固形分100質量%に対して、好ましくは5000質量ppm以下であり、より好ましくは1000質量ppm以下であり、最も好ましくは100質量ppm以下である。上記未反応の(ポリ)オキシアルキレン系単量体、未反応のスルホン酸基含有不飽和単量体、未反応のカルボキシル基含有単量体及び3−スルホプロピオン酸(塩)の定量は、下記条件にて液体クロマトグラフィーを用いて行うことができる。
<未反応(ポリ)オキシアルキレン化合物の測定条件>
測定装置:東ソー株式会社製 8020シリーズ
検出器:東ソー株式会社製 RI検出器
カラム:株式会社資生堂製 CAPCELL PAK C1 UG120
温度:40.0℃
溶離液:10mmol/Lリン酸水素二ナトリウム・12水和物水溶液
(リン酸でpH7に調整)/アセトニトリル=45/55(体積比)
流速:1.0ml/min
<未反応のスルホン酸基含有不飽和単量体、未反応のカルボキシル基含有単量体の測定条件>
測定装置:株式会社日立製作所製 L−7000シリーズ
検出器:株式会社日立製作所製 UV検出器 L−7400
カラム:株式会社昭和電工製 SHODEX RSpak DE−413
温度:40.0℃
溶離液:0.1%リン酸水溶液
流速:1.0ml/min
<3−スルホプロピオン酸(塩)の測定条件>
測定装置:Waters製 e2695
検出器:Waters製 RI検出器 2414
カラム:東ソー製 TSKgel ODS−100V 2本
温度:30.0℃
溶離液:0.02M リン酸二水素カリウム水溶液(pH2.5)
流速:0.7ml/min
なお、本願でいう重合体組成物は、特に制限されるものではないが、生産効率性の観点から、好ましくは、不純物除去などの精製工程を経ずに得られる。更に、重合工程の後に、得られた重合組成物を、取り扱いの便のため、少量の水にて希釈(得られた混合物に対して1〜400質量%程度)したものも本願でいう重合体組成物に含まれる。
本発明の重合体、重合体組成物は、水処理剤、繊維処理剤、分散剤、洗剤ビルダー(又は洗剤組成物)等として用いられうる。洗剤ビルダーとしては、衣料用、食器用、住居用、毛髪用、身体用、歯磨き用、及び自動車用など、様々な用途の洗剤に添加されて使用されうる。
<水処理剤>
本発明の重合体組成物は、水処理剤に用いることができる。該水処理剤には、必要に応じて、他の配合剤として、重合リン酸塩、ホスホン酸塩、防食剤、スライムコントロール剤、キレート剤を用いても良い。
上記水処理剤は、冷却水循環系、ボイラー水循環系、海水淡水化装置、パルプ蒸解釜、黒液濃縮釜等でのスケール防止に有用である。また、性能、効果に影響しない範囲で、任意の適切な水溶性重合体を含んでもよい。
<繊維処理剤>
本発明の重合体組成物は、繊維処理剤に用いることができる。該繊維処理剤は、染色剤、過酸化物及び界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1つと、本発明の重合体組成物を含む。
上記繊維処理剤における本発明の重合体組成物の含有量は、繊維処理剤全体に対して、好ましくは1〜100重量%であり、より好ましくは5〜100重量%である。また、性能、効果に影響しない範囲で、任意の適切な水溶性重合体を含んでいてもよい。
以下に、より実施形態に近い、繊維処理剤の配合例を示す。この繊維処理剤は、繊維処理における精錬、染色、漂白、ソーピングの工程で使用することができる。染色剤、過酸化物及び界面活性剤としては繊維処理剤に通常使用されるものが挙げられる。
本発明の重合体組成物と、染色剤、過酸化物及び界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1つとの配合比率は、例えば、繊維の白色度、色むら、染色けんろう度の向上のためには、繊維処理剤純分換算で、本発明の重合体組成物1重量部に対して、染色剤、過酸化物及び界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1つを0.1〜100重量部の割合で配合された組成物を繊維処理剤として用いることが好ましい。
上記繊維処理剤を使用できる繊維としては、任意の適切な繊維を採用し得る。例えば、木綿、麻等のセルロース系繊維、ナイロン、ポリエステル等の化学繊維、羊毛、絹糸等の動物性繊維、人絹等の半合成繊維及びこれらの織物及び混紡品が挙げられる。
上記繊維処理剤を精錬工程に適用する場合は、本発明の重合体組成物と、アルカリ剤及び界面活性剤とを配合することが好ましい。漂白工程に適用する場合では、本発明の重合体組成物と、過酸化物と、アルカリ性漂白剤の分解抑制剤としての珪酸ナトリウム等の珪酸系薬剤とを配合することが好ましい。
<無機顔料分散剤>
本発明の重合体組成物は、無機顔料分散剤に用いることができる。該無機顔料分散剤には、必要に応じて、他の配合剤として、縮合リン酸及びその塩、ホスホン酸及びその塩、ポリビニルアルコールを用いても良い。
上記無機顔料分散剤中における、本発明の重合体組成物の含有量は、無機顔料分散剤全体に対して、好ましくは5〜100重量%である。また性能、効果に影響しない範囲で、任意の適切な水溶性重合体を含んでいてもよい。
上記無機顔料分散剤は、紙コーティングに用いられる重質ないしは軽質炭酸カルシウム、クレーの無機顔料の分散剤として良好な性能を発揮し得る。例えば、無機顔料分散剤を無機顔料に少量添加して水中に分散することにより、低粘度でしかも高流動性を有し、かつ、それらの性能の経日安定性が良好な、高濃度炭酸カルシウムスラリーのような高濃度無機顔料スラリーを製造することができる。
上記無機顔料分散剤を無機顔料の分散剤として用いる場合、該無機顔料分散剤の使用量は、無機顔料100重量部に対して、0.05〜2.0重量部が好ましい。該無機顔料分散剤の使用量が上記範囲内にあることによって、十分な分散効果を得ることが可能となり、添加量に見合った効果を得ることが可能となり、経済的にも有利となり得る。
<洗剤組成物>
本発明の重合体組成物は、洗剤組成物にも添加しうる。
本発明の重合体組成物は、上述したスルホン酸基含有共重合体を含むが、洗剤組成物における当該スルホン酸基含有共重合体の含有量は特に制限されない。ただし、優れたビルダー性能を発揮しうるという観点からは、スルホン酸基含有共重合体の含有量は、洗剤組成物の全量に対して、好ましくは0.1〜15質量%であり、より好ましくは0.3〜10質量%であり、更に好ましくは0.5〜5質量%である。
洗剤用途で用いられる洗剤組成物には、通常、洗剤に用いられる界面活性剤や添加剤が含まれる。これらの界面活性剤や添加剤の具体的な形態は特に制限されず、洗剤分野において従来公知の知見が適宜参照されうる。また、上記洗剤組成物は、粉末洗剤組成物であってもよいし、液体洗剤組成物であってもよい。
界面活性剤は、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群から選択される1種又は2種以上である。2種以上が併用される場合、アニオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤との合計量は、界面活性剤の全量に対して50質量%以上であることが好ましく、より好ましくは60質量%以上であり、更に好ましくは70質量%以上であり、特に好ましくは80質量%以上である。
アニオン性界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、アルケニルエーテル硫酸塩、アルキル硫酸塩、アルケニル硫酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、α−スルホ脂肪酸又はエステル塩、アルカンスルホン酸塩、飽和脂肪酸塩、不飽和脂肪酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩、アルケニルエーテルカルボン酸塩、アミノ酸型界面活性剤、N−アシルアミノ酸型界面活性剤、アルキルリン酸エステル又はその塩、アルケニルリン酸エステル又はその塩等が好適である。これらのアニオン性界面活性剤におけるアルキル基、アルケニル基には、メチル基等のアルキル基が分岐していてもよい。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、高級脂肪酸アルカノールアミド又はそのアルキレンオキサイド付加物、ショ糖脂肪酸エステル、アルキルグリコキシド、脂肪酸グリセリンモノエステル、アルキルアミンオキサイド等が好適である。これらのノニオン性界面活性剤におけるアルキル基、アルケニル基には、メチル基等のアルキル基が分岐していてもよい。
カチオン性界面活性剤としては、第4級アンモニウム塩等が好適である。また、両性界面活性剤としては、カルボキシル型両性界面活性剤、スルホベタイン型両性界面活性剤等が好適である。これらのカチオン性界面活性剤、両性界面活性剤におけるアルキル基、アルケニル基は、メチル基等のアルキル基が分岐していてもよい。
上記界面活性剤の配合割合は、通常、洗剤組成物の全量に対して10〜60質量%であり、好ましくは15〜50質量%であり、更に好ましくは20〜45質量%であり、特に好ましくは25〜40質量%である。界面活性剤の配合割合が少なすぎると、十分な洗浄力を発揮できなくなる虞があり、界面活性剤の配合割合が多すぎると、経済性が低下する虞がある。
添加剤としては、アルカリビルダー、キレートビルダー、カルボキシメチルセルロースナトリウム等の汚染物質の再沈着を防止するための再付着防止剤、ベンゾトリアゾールやエチレン−チオ尿素等の汚れ抑制剤、ソイルリリース剤、色移り防止剤、柔軟剤、pH調節のためのアルカリ性物質、香料、可溶化剤、蛍光剤、着色剤、起泡剤、泡安定剤、つや出し剤、殺菌剤、漂白剤、漂白助剤、酵素、染料、溶媒等が好適である。また、粉末洗剤組成物の場合にはゼオライトを配合することが好ましい。
上記洗剤組成物は、本発明の重合体組成物に加えて、他の洗剤ビルダーを含んでもよい。他の洗剤ビルダーとしては、特に制限されないが、例えば、炭酸塩、炭酸水素塩、珪酸塩などのアルカリビルダーや、トリポリリン酸塩、ピロリン酸塩、ボウ硝、ニトリロトリ酢酸塩、エチレンジアミンテトラ酢酸塩、クエン酸塩、(メタ)アクリル酸の共重合体塩、アクリル酸−マレイン酸共重合体、フマル酸塩、ゼオライト等のキレートビルダー、カルボキシメチルセルロース等の多糖類のカルボキシル誘導体等が挙げられる。上記ビルダーに用いられる対塩としては、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、アンモニウム、アミン等が挙げられる。
上記添加剤と他の洗剤用ビルダーの合計の配合割合は、通常、洗浄剤組成物100質量%に対して0.1〜50質量%が好ましい。より好ましくは0.2〜40質量%であり、更に好ましくは0.3〜35質量%であり、特に好ましくは0.4〜30質量%であり、最も好ましくは0.5〜20質量%である。添加剤/他の洗剤ビルダーの配合割合が0.1質量%未満であると、十分な洗剤性能を発揮できなくなる虞があり、50質量%を超えると経済性が低下する虞がある。
なお、上記洗剤組成物の概念には、家庭用洗剤の合成洗剤、繊維工業その他の工業用洗剤、硬質表面洗浄剤のほか、その成分の1つの働きを高めた漂白洗剤等の特定の用途にのみ用いられる洗剤も含まれる。
上記洗剤組成物が液体洗剤組成物である場合、液体洗剤組成物に含まれる水分量は、通常、液体洗剤組成物の全量に対して0.1〜75質量%であることが好ましく、より好ましくは0.2〜70質量%であり、更に好ましくは0.5〜65質量%であり、更により好ましくは0.7〜60質量%であり、特に好ましくは1〜55質量%であり、最も好ましくは1.5〜50質量%である。
上記洗剤組成物が液体洗剤組成物である場合、当該洗剤組成物は、カオリン濁度が200mg/L以下であることが好ましく、より好ましくは150mg/L以下であり、更に好ましくは120mg/L以下であり、特に好ましくは100mg/L以下であり、最も好ましくは50mg/L以下である。
また、本発明の重合体組成物を洗剤ビルダーとして液体洗剤組成物に添加する場合としない場合とでのカオリン濁度の変化(差)は、500mg/L以下であることが好ましく、より好ましくは400mg/L以下であり、更に好ましくは300mg/L以下であり、特に好ましくは200mg/L以下であり、最も好ましくは100mg/L以下である。カオリン濁度の値としては、以下の手法により測定される値を採用するものとする。
<カオリン濁度の測定方法>
厚さ10mmの50mm角セルに均一に攪拌した試料(液体洗剤)を仕込み、気泡を除いた後、日本電色工業株式会社製NDH2000(商品名、濁度計)を用いて25℃でのTubidity(カオリン濁度:mg/L)を測定する。
上記洗浄剤組成物に配合することができる酵素としては、プロテアーゼ、リパーゼ、セルラーゼ等が好適である。中でも、アルカリ洗浄液中で活性が高いプロテアーゼ、アルカリリパーゼ及びアルカリセルラーゼが好ましい。
上記酵素の添加量は、洗浄剤組成物100質量%に対して5質量%以下であることが好ましい。5質量%を超えると、洗浄力の向上が見られなくなり、経済性が低下するおそれがある。
上記洗剤組成物は、カルシウムイオンやマグネシウムイオンの濃度が高い硬水(例えば、100mg/L以上)の地域中で使用しても、塩の析出が少なく、優れた洗浄効果を有する。この効果は、洗剤組成物が、LASのようなアニオン界面活性剤を含む場合に特に顕著である。
本発明のスルホン酸基含有重合体は、上述の構成よりなり、再汚染防止能、特に高硬度条件下における親水性の汚れに対する再汚染防止能に優れるため、洗剤添加剤等の原料等に好適に用いることができる。
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。
また、本発明の重合体の重量平均分子量Mw、数平均分子量、重合体水溶液の固形分量は、下記の方法に従って測定した。
<重量平均分子量Mwの測定条件(GPC)>
装置:東ソー株式会社製 HLC−8320GPC
検出器:RI
カラム:昭和電工株式会社製 SHODEX Asahipak GF−310−HQ,GF−710−HQ,GF−1G 7B
カラム温度:40℃
流速:0.5mL/min
検量線:創和科学株式会社製 POLYACRYLIC ACID STANDARD
溶離液:0.1N酢酸ナトリウム/アセトニトリル=3/1(質量比)
<重合体水溶液の固形分測定方法>
窒素雰囲気下、130℃に加熱したオーブンで重合体組成物(重合体組成物1.0g+水1.0g)を1時間放置して乾燥処理した。乾燥前後の重量変化から、固形分(%)と、揮発成分(%)を算出した。
<再汚染防止能の評価>
本発明では、高硬度条件下における再汚染防止能を評価するため、汚れ成分としてカーボンブラックではなく下記(4)に示すクレーを用いて評価を行った。
(1)Test fabric社より入手した綿布を5cm×5cmに切断し、白布を作製した。この白布を予め日本電色工業社製の測色色差計SE6000型を用いて、白色度を反射率にて測定した。
(2)塩化カルシウム2水和物5.0gに純水を加えて17kgとし、硬水を調製した。
(3)ポリオキシエチレン(8)ラウリルエーテル4.0g、に、純水を加えて、100.0gとし、界面活性剤水溶液を調製した。pHは、水酸化ナトリウムで8.5に調整した。
(4)ターゴットメーターを25℃にセットし、硬水1Lと界面活性剤水溶液5g、固形分換算で2%の重合体水溶液1g、JIS Z 8901 試験用粉体1の11種クレー1gをポットに入れ、100rpmで1分間撹拌した。その後、白布5枚を入れ、100rpmで10分間撹拌した。
(5)手で白布の水を切り、25℃にした硬水1Lをポットに入れ、100rpmで2分間撹拌した。
(6)白布に当て布をして、アイロンでしわを伸ばしながら乾燥させた後、上記測色色差計にて再度、白布の白度を反射率にて測定した。
(7)以上の測定結果から、下式により再汚染防止能を求めた。
(8)再汚染防止能(%)=〔(洗浄後の白色度)/(原白布の白色度)〕×100。
<液体洗剤への相溶性試験>
実施例で得られた新規共重合体及び以下の成分を用いて各種洗剤を調整した。各成分が均一になる様に充分に攪拌し、25℃での濁度を目視で評価した。
評価結果は次の3段階を基準とした。
◎:目視で分離、沈殿又は白濁していない。
○:目視で僅かに白濁している。
△:目視で白濁している。
洗剤配合:
SFT−70H(ソフタノール70H、日本触媒社製、ポリオキシエチレンアルキルエーテル);11g
ネオペレックスF−65(花王株式会社製、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム);32g
ジエタノールアミン;10g
エタノール;5g
実施例で得られた新規共重合体および比較重合体;固形分として1.0g
純水;バランス
以上の合計:100g
<実施例1>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水49.7g,モール塩0.010gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%アクリル酸(以下、80%AAと略す。)112.5g、3−アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウムの40%水溶液(以下、40%HAPSと略す。)54.9g(92mmol)、イソプレノールのエチレンオキサイド10モル付加物の80%水溶液(以下、80%IPN10と略す)90.0g、15%過硫酸ナトリウム(以下、15%NaPSと略す。)30.2g、35%亜硫酸水素ナトリウム(以下、35%SBSと略す。)12.9g、純水50.9gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは150分間、80%IPN10が90分間、15%NaPSが190分間、35%SBSと純水が175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%水酸化ナトリウム(以下、48%NaOHと略す。)89.1g加えて中和した。このようにして、固形分濃度44%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(1)を得た(共重合体を重合体(1)とする)。重合体(1)についての相溶性試験の結果は、◎であった。
<実施例2>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水74.1g,モール塩0.010gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを121.5g、40%HAPSを65.9g(111mmol)、イソプレノールのエチレンオキサイド25モル付加物の60%水溶液(以下、60%IPN25と略す)102.0g、15%NaPSを20.6g、35%SBSを11.0g、それぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは150分間、60%IPN25が150分間、15%NaPSが190分間、35%SBSと純水が175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOHを95.7g加えて中和した。このようにして、固形分濃度44%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(2)を得た(共重合体を重合体(2)とする)。重合体(2)についての相溶性試験の結果は、○であった。
<実施例3>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水83.1g,モール塩0.013gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを198.0g、40%HAPSを25.9g(44mmol)、イソプレノールのエチレンオキサイド50モル付加物の60%水溶液(以下、60%IPN50と略す)31.1g、15%NaPSを30.1g、35%SBSを10.3g、それぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは150分間、60%IPN50が150分間、15%NaPSが190分間、35%SBSと純水が175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、純水56.3g、48%NaOHを162.6g加えて中和した。このようにして、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(3)を得た(共重合体を重合体(3)とする)。
<実施例4>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水118.0g,モール塩0.012gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを157.5g、40%HAPSを54.9g(92mmol)、イソプレノールのエチレンオキサイド50モル付加物の60%水溶液(以下、60%IPN50と略す)60.0g、15%NaPSを37.3g、35%SBSを12.5g、それぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは150分間、60%IPN50が150分間、15%NaPSが190分間、35%SBSと純水が175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOHを126.6g加えて中和した。このようにして、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(4)を得た(共重合体を重合体(4)とする)。
<実施例5>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水75.0g、モール塩0.011gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを103.5g、40%HAPSを85.7g(144mmol))、60%IPN50を131.6g、15%NaPSを22.4g、35%SBSを9.2g、純水5.0gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは60分間、60%IPN50が100分間、15%NaPSが210分間、35%SBSと純水が200分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、純水59.4g、48%NaOHを56.6g加えて中和した。このようにして、固形分濃度40%、最終中和度70モル%の共重合体水溶液(5)を得た(共重合体を重合体(5)とする)。重合体(5)についての相溶性試験の結果は、◎であった。
<実施例6>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水116.5g,モール塩0.012gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを135.0g、40%HAPSを65.9g(111mmol)、60%IPN50を84.0g、15%NaPSを32.7g、35%SBSを11.7g、それぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは150分間、60%IPN50が150分間、15%NaPSが190分間、35%SBSと純水が175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOHを107.0g加えて中和した。このようにして、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(6)を得た(共重合体を重合体(6)とする)。
<実施例7>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水88.9g,モール塩0.014gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを135.0g、40%HAPSを75.1g(126mmol)、60%IPN50を150.0g、15%NaPSを23.5g、35%SBSを15.3g、純水を10.0g、それぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは60分間、60%IPN50が100分間、15%NaPSが210分間、35%SBSと純水が200分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、純水を62.4g、48%NaOHを106.2g加えて中和した。このようにして、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(7)を得た(共重合体を重合体(7)とする)。重合体(7)についての相溶性試験の結果は、◎であった。
<実施例8>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水75.0g,モール塩0.011gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを112.5g、40%HAPSを50.1g(84mmol)、60%IPN50を120.0g、15%NaPSを22.8g、35%SBSを7.7g、純水を5.0g、それぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは60分間、60%IPN50が100分間、15%NaPSが210分間、35%SBSと純水が200分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、純水を56.5g、48%NaOHを67.3g加えて中和した。このようにして、固形分濃度40%、最終中和度70モル%の共重合体水溶液(8)を得た(共重合体を重合体(8)とする)。重合体(8)についての相溶性試験の結果は、◎であった。
<実施例9>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水45.0g,60%IPN50を60.0g、モール塩0.014gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを72.0g、40%HAPSを96.1g(162mmol)、60%IPN50を266.4g、15%NaPSを70.8g、35%SBSを10.3g、純水を10.0g、それぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは30分間、60%IPN50が90分間、15%NaPSが210分間、35%SBSと純水が200分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOHを51.2g加えて中和した。このようにして、固形分濃度47%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(9)を得た(共重合体を重合体(9)とする)。重合体(9)についての相溶性試験の結果は、◎であった。
<実施例10>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水69.0g,モール塩0.011gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを103.5g、40%HAPSを25.0g(42mmol)、60%IPN50を147.0g、15%NaPSを20.5g、35%SBSを7.0g、純水を4.6g、それぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは90分間、60%IPN50が100分間、15%NaPSが210分間、35%SBSと純水が200分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、純水を70.5g、48%NaOHを64.3g加えて中和した。このようにして、固形分濃度40%、最終中和度70モル%の共重合体水溶液(10)を得た(共重合体を重合体(10)とする)。重合体(10)についての相溶性試験の結果は、◎であった。
<実施例11>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水69.6g,モール塩0.010gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを90.0g、48%NaOHを4.2g、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸水溶液の40%水溶液(以下、40%AMPSと略す)を74.1g(136mmol)、60%IPN50を114.4g、15%NaPSを31.9g、35%SBSを15.7g、それぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAと48%NaOHが180分間、40%AMPSと60%IPN50は100分間、15%NaPSが200分間、35%SBSが210分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOHを49.3gと純水を42.8g加えて中和した。このようにして、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(11)を得た(共重合体を重合体(11)とする)。重合体(11)についての相溶性試験の結果は、○であった。
<実施例12>
単量体の割合を変えた以外は実施例10と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=2.2/7.7/90.1、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(12)を得た(共重合体を重合体(12)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは3.7、重量平均分子量Mwは42,000であり、(構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比P)と(重量平均分子量Mw)の積(以下においては、P×Mwと記載する)が154,000であり、(構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比P)と(重量平均分子量Mw)と一般式(2)におけるnの値の積(以下においては、P×Mw×nと記載する)が7,700,000であった。
<実施例13>
単量体の割合を変えた以外は実施例10と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=20/29/51、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(13)を得た(共重合体を重合体(13)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは1.5、重量平均分子量Mwは23,000であり、(P×Mw)が33,400であり、(P×Mw×n)が1,670,000であった。
<実施例14>
単量体の割合を変えた以外は実施例1と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=11/34/55、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(14)を得た(共重合体を重合体(14)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは3.1、重量平均分子量Mwは36,000であり、(P×Mw)が111,000であり、(P×Mw×n)が1,110,000であった。
<実施例15>
単量体の割合を変えた以外は実施例2と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=11/34/55、固形分濃度44%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(15)を得た(共重合体を重合体(15)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは3.1、重量平均分子量Mwは44,000であり、(P×Mw)が136,000であり、(P×Mw×n)が3,400,000であった。
<実施例16>
単量体の割合を変えた以外は実施例10と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=38/21/41、固形分濃度39%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(16)を得た(共重合体を重合体(16)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは0.55、重量平均分子量Mwは50,000であり、(P×Mw)が27,600であり、(P×Mw×n)が1,380,000であった。
<実施例17>
単量体の割合を変えた以外は実施例10と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=26/20/54、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(17)を得た(共重合体を重合体(17)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは0.77、重量平均分子量Mwは29,000であり、(P×Mw)が22,300であり、(P×Mw×n)が1,110,000であった。
<実施例18>
単量体の割合を変えた以外は実施例10と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=11/12/77、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(18)を得た(共重合体を重合体(18)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは1.1、重量平均分子量Mwは57,000であり、(P×Mw)が62,200であり、(P×Mw×n)が3,110,000であった。
<実施例19>
単量体の割合を変えた以外は実施例10と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=27/35/38、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(19)を得た(共重合体を重合体(19)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは1.3、重量平均分子量Mwは15,000であり、(P×Mw)が19,400であり、(P×Mw×n)が972,000であった。重合体(19)についての相溶性試験の結果は、◎であった。
<実施例20>
単量体の割合を変えた以外は実施例10と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=16/34/50、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(20)を得た(共重合体を重合体(20)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは2.1、重量平均分子量Mwは12,000であり、(P×Mw)が25,500であり、(P×Mw×n)が1,280,000であった。重合体(20)についての相溶性試験の結果は、◎であった。
<実施例21>
単量体の割合を変えた以外は実施例10と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=18/40/42、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(21)を得た(共重合体を重合体(21)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは2.2、重量平均分子量Mwは31,000であり、(P×Mw)が68,900であり、(P×Mw×n)が3,440,000であった。
<実施例22>
単量体の割合を変えた以外は実施例10と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=11/34/55、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(22)を得た(共重合体を重合体(22)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは3.1、重量平均分子量Mwは28,000であり、(P×Mw)が86,500であり、(P×Mw×n)が4,330,000であった。重合体(22)についての相溶性試験の結果は、○であった。
<実施例23>
単量体の割合を変えた以外は実施例10と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=11/34/55、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(23)を得た(共重合体を重合体(23)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは3.1、重量平均分子量Mwは57,000であり、(P×Mw)が176,000であり、(P×Mw×n)が8,810,000であった。
<実施例24>
単量体の割合を変えた以外は実施例10と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=12/40/48、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の共重合体水溶液(24)を得た(共重合体を重合体(24)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは3.3、重量平均分子量Mwは25,000であり、(P×Mw)が83,300であり、(P×Mw×n)が4,170,000であった。重合体(24)についての相溶性試験の結果は、◎であった。
<実施例25>
単量体の割合を変えた以外は実施例10と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=13/52/35、固形分濃度40%、最終中和度70モル%の共重合体水溶液(25)を得た(共重合体を重合体(25)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは4.0、重量平均分子量Mwは36,000であり、(P×Mw)が144,000であり、(P×Mw×n)が7,200,000であった。
<実施例26>
単量体の割合を変えた以外は実施例10と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=11/50/39、固形分濃度40%、最終中和度70モル%の共重合体水溶液(26)を得た(共重合体を重合体(26)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは4.5、重量平均分子量Mwは65,000であり、(P×Mw)が295,000であり、(P×Mw×n)が14,800,000であった。
<比較例1>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水46.2g,モール塩0.011gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを135.0g、40%HAPSを135.0g(227mmol)、IPN10を54.0g、15%NaPSを36.6g、35%SBSを26.1g、それぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは90分間、IPN10が120分間、15%NaPSが190分間、そして35%SBSが175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOHを106.3g加えて中和した。このようにして、固形分濃度48重量%、最終中和度94モル%の比較共重合体水溶液(1)を得た(共重合体を比較重合体(1)とする)。比較重合体(1)についての相溶性試験の結果は、△であった。
<比較例2>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水80.0g,モール塩0.013gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを126.0g、40%HAPSを224.2g(377mmol)、イソプレノールのエチレンオキサイド5モル付加物(以下、IPN5と略す)を20.2g、15%NaPSを61.4g、35%SBSを8.4g、純水10.0gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは40分間、IPN5が90分間、15%NaPSが190分間、そして35%SBSと純水が120分間とした。なお、滴下開始は35%SBSと純水以外はすべて同時とし、35%SBSと純水は80%AA滴下開始後60分から滴下開始とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOHを84.4g加えて中和した。このようにして、固形分濃度40重量%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(2)を得た(比較共重合体を比較重合体(2)とする)。比較重合体(2)についての相溶性試験の結果は、△であった。
<比較例3>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水12.9g,モール塩0.012gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを180.0g、40%HAPSを138.5g(233mmol)、60%IPN50を36.9g、15%NaPSを30.2g、35%SBSを32.2g、それぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは150分間、60%IPN50が150分間、15%NaPSが190分間、そして35%SBSが175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOHを141.7g加えて中和した。このようにして、固形分濃度48重量%、最終中和度92モル%の比較共重合体水溶液(3)を得た(比較共重合体を比較重合体(3)とする)。比較重合体(3)についての相溶性試験の結果は、△であった。
<比較例4>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水80.3g,モール塩0.011gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを63.0g、40%HAPSを175.8g(295mmol)、60%IPN50を120.0g、15%NaPSを34.2g、35%SBSを14.7g、それぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは150分間、60%IPN50が150分間、15%NaPSが190分間、そして35%SBSが175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOHを37.7g加えて中和した。このようにして、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(4)を得た(比較共重合体を比較重合体(4)とする)。比較重合体(4)についての相溶性試験の結果は、◎であった。
<比較例5>
単量体の割合を変えた以外は比較例2と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=32/19/48、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(5)を得た(比較共重合体を比較重合体(5)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは0.59、重量平均分子量Mwは7,000であり、(P×Mw)が4,160であり、(P×Mw×n)が20,800であった。
<比較例6>
単量体の割合を変えた以外は比較例2と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=10/20/70、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(6)を得た(比較共重合体を比較重合体(6)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは2.0、重量平均分子量Mwは12,000であり、(P×Mw)が24,000であり、(P×Mw×n)が120,000であった。比較重合体(6)についての相溶性試験の結果は、△であった。
<比較例7>
還流冷却管、撹拌機を備えた容量500mlのガラス製セパラブルフラスコに純水85.3g,モール塩0.011gを仕込み、撹拌下85℃に昇温した後、80%AAを141.8g、40%HAPSを60.4g(102mmol)、80%IPN10を58.5g、15%NaPSを35.8g、35%SBS10.7gをそれぞれ別の滴下口より滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAが180分間、40%HAPSは150分間、80%IPN10が150分間、15%NaPSが190分間、そして35%SBSが175分間とした。なお、滴下開始はすべて同時とした。80%AA滴下終了までの間、温度は85℃を維持した。更に同温度を80%AA滴下終了後30分間にわたって維持して熟成を行い、重合を完結した。重合の完結後、反応溶液を放冷してから、48%NaOH113.0gを加えて中和した。このようにして、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=11/26/63、固形分濃度44%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(7)を得た(比較共重合体を比較重合体(7)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは2.4、重量平均分子量Mwは39,000であり、(P×Mw)が92,200であり、(P×Mw×n)が922,000であった。比較重合体(7)についての相溶性試験の結果は、○であった。
<比較例8>
単量体の割合を変えた以外は比較例7と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=32/19/49、固形分濃度43%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(8)を得た(比較共重合体を比較重合体(8)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは0.59、重量平均分子量Mwは18,000であり、(P×Mw)が10,700であり、(P×Mw×n)が107,000であった。
<比較例9>
単量体の割合を変えた以外は比較例7と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=21/20/59、固形分濃度44%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(9)を得た(比較共重合体を比較重合体(9)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは1.0、重量平均分子量Mwは33,000であり、(P×Mw)が31,400であり、(P×Mw×n)が314,000であった。
<比較例10>
単量体の割合を変えた以外は比較例7と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=34/34/32、固形分濃度44%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(10)を得た(比較共重合体を比較重合体(10)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは1.0、重量平均分子量Mwは33,000であり、(P×Mw)が33,000であり、(P×Mw×n)が330,000であった。
<比較例11>
単量体の割合を変えた以外は比較例7と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=19/20/61、固形分濃度44%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(11)を得た(比較共重合体を比較重合体(11)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは1.1、重量平均分子量Mwは24,000であり、(P×Mw)が25,300であり、(P×Mw×n)が253,000であった。
<比較例12>
単量体の割合を変えた以外は比較例7と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=17/24/59、固形分濃度43%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(12)を得た(比較共重合体を比較重合体(12)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは1.4、重量平均分子量Mwは13,000であり、(P×Mw)が18,400であり、(P×Mw×n)が184,000であった。
<比較例13>
単量体の割合を変えた以外は比較例7と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=10/40/50、固形分濃度44%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(13)を得た(比較共重合体を比較重合体(13)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは4.0、重量平均分子量Mwは15,000であり、(P×Mw)が60,000であり、(P×Mw×n)が600,000であった。
<比較例14>
単量体の割合を変えた以外は実施例2と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=32/19/49、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(14)を得た(比較共重合体を比較重合体(14)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは0.59、重量平均分子量Mwは11,000であり、(P×Mw)が6,530であり、(P×Mw×n)が163,000であった。
<比較例15>
単量体の割合を変えた以外は実施例2と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=26/26/48、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(15)を得た(比較共重合体を比較重合体(15)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは1.0、重量平均分子量Mwは9,000であり、(P×Mw)が9,000であり、(P×Mw×n)が225,000であった。
<比較例16>
単量体の割合を変えた以外は実施例2と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=32/32/36、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(16)を得た(比較共重合体を比較重合体(16)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは1.0、重量平均分子量Mwは22,000であり、(P×Mw)が22,000であり、(P×Mw×n)が550,000であった。
<比較例17>
単量体の割合を変えた以外は実施例2と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=18/20/62、固形分濃度44%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(17)を得た(比較共重合体を比較重合体(17)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは1.1、重量平均分子量Mwは23,000であり、(P×Mw)が25,600であり、(P×Mw×n)が639,000であった。
<比較例18>
単量体の割合を変えた以外は実施例2と同様に重合、および、後処理を行い、スルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)の質量比率が(a)/(b)/(c)=10/20/70、固形分濃度40%、最終中和度90モル%の比較共重合体水溶液(18)を得た(比較共重合体を比較重合体(18)とする)。この重合体の構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pは2.0、重量平均分子量Mwは9,000であり、(P×Mw)が18,000であり、(P×Mw×n)が450,000であった。
実施例及び比較例で得られた重合体について、単量体成分、構造単位(a)〜(c)の比率、構造単位(a)に対する構造単位(b)の割合、重量平均分子量(Mw)、(構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比P)と(重量平均分子量Mw)の積、(構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比P)と(重量平均分子量Mw)と一般式(2)におけるnの積、再汚染防止能評価及び液体洗剤への相溶性試験の結果を表1に示した。
Figure 0006157653
本発明の再汚染防止能評価では、ゼオライトを含まない液体洗剤を想定した洗剤配合にて評価を行っている。ゼオライトは水中に含まれるカルシウムやマグネシウムなどの金属イオンをとらえて、水の硬度を下げる水軟化剤であるため、ゼオライトを含む洗剤を用いた場合よりも高硬度条件下で試験を行っていることとなる。また、代表的な親水性粒子の汚れ成分として泥(JIS Z 8901 試験用粉体1の11種クレー)を用いて試験を行っている。そのため、上記再汚染防止能評価により、本発明の重合体は、高硬度条件下における親水性粒子の再汚染防止能に優れていることが示された。

Claims (4)

  1. スルホン酸基含有共重合体であって、
    該スルホン酸基含有共重合体は、下記一般式(3);
    Figure 0006157653
    (式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。Rは、直接結合、CH、CHCHのいずれかの構造を表す。X、Yは、水酸基又はSOM基を表し、SOM基において、Mは、水素原子、Li、Na、Kを表す。但し、X、Yの少なくともいずれか一方が、SOM基を表す。)で表されるスルホン酸基含有単量体(A)に由来する構造単位(a)と、下記一般式(1);
    Figure 0006157653
    (式中、Rは水素原子又はメチル基を表す。Rは、直接結合、CH又はCHCHを表す。Xは、下記一般式(2);
    Figure 0006157653
    (式中、Zは、同一又は異なって、炭素数2〜20のアルキレンオキシド由来の構造を表す。Rは、水素原子、メチル基、エチル基、ブチル基、オクチル基、ラウリル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、ピリジル基、ピリミジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、メチルカルボニル基、エチルカルボニル基を表す。nは、1〜200の整数である。)で表される構造を表す。)で表される(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)に由来する構造単位(b)と、カルボキシル基含有単量体(C)に由来する構造単位(c)とを有し、
    該スルホン酸基含有共重合体は、該スルホン酸基含有共重合体を形成する全単量体に由来する構造単位の総量100質量%に対して、構造単位(c)を酸型換算で20〜90質量%の割合で有し、構造単位(c)の総量100質量%に対して、モノカルボン酸由来の構造単位を酸型換算で1〜100質量%の割合で有し、
    該構造単位(a)に対する該構造単位(b)の質量比Pと該スルホン酸基含有共重合体の重量平均分子量Mwと一般式(2)中のnの積(P×Mw×n)が950,000〜800,000,000であることを特徴とする
    スルホン酸基含有共重合体。
  2. 前記スルホン酸基含有共重合体は、重量平均分子量Mwが20,000〜200,000であることを特徴とする請求項1に記載のスルホン酸基含有共重合体。
  3. 前記スルホン酸基含有共重合体は、構造単位(a)に対する構造単位(b)の質量比Pが1.2〜20であることを特徴とする請求項1又は2に記載のスルホン酸基含有共重合体。
  4. スルホン酸基含有共重合体を製造する方法であって、
    該製造方法は、下記一般式(3);
    Figure 0006157653
    (式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。Rは、直接結合、CH、CHCHのいずれかの構造を表す。X、Yは、水酸基又はSOM基を表し、SOM基において、Mは、水素原子、Li、Na、Kを表す。但し、X、Yの少なくともいずれか一方が、SOM基を表す。)で表されるスルホン酸基含有単量体(A)と下記一般式(1);
    Figure 0006157653
    (式中、Rは水素原子又はメチル基を表す。Rは、直接結合、CH又はCHCHを表す。Xは、下記一般式(2);
    Figure 0006157653
    (式中、Zは、同一又は異なって、炭素数2〜20のアルキレンオキシド由来の構造を表す。Rは、水素原子、メチル基、エチル基、ブチル基、オクチル基、ラウリル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、ピリジル基、ピリミジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、メチルカルボニル基、エチルカルボニル基を表す。nは、1〜200の整数である。)で表される構造を表す。)で表される(ポリ)オキシアルキレン系単量体(B)とカルボキシル基含有単量体(C)とを含む単量体成分を共重合させる工程を含み、
    該単量体成分は、カルボキシル基含有単量体(C)を全単量体100質量%に対して酸型換算で20〜90質量%含み、カルボキシル基含有単量体(C)の総量100質量%に対して、モノカルボン酸を酸型換算で1〜100質量%含み、
    該構造単位(a)に対する該構造単位(b)の質量比Pと該スルホン酸基含有共重合体の重量平均分子量Mwと一般式(2)中のnの積(P×Mw×n)が950,000〜800,000,000であることを特徴とする
    スルホン酸基含有共重合体の製造方法。
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