JP6549583B2 - 界面活性剤応答性乳化重合マイクロゲル - Google Patents

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Description

本開示の技術の分野
本開示の技術はレオロジー調整剤に関し、より詳しくは、界面活性剤応答性マイクロゲルを含むものである降伏応力流体に関する。さらに、本開示の技術はまた、微粒子および不溶性物質を懸濁させるために広範なpH範囲で使用され得るレオロジー的に安定で相安定界面活性剤応答性マイクロゲル組成物の形成に関する。
本開示の技術の背景
我々の日常生活は降伏応力流体に囲まれている。簡単に言うと、降伏応力流体は、充分な応力が加わるまでは静止状態のままであり、充分な応力が加わった時点で流動するものである。これは、応力下で流動するための初期抵抗とみなされる場合があり得、降伏値とも称される。降伏応力は、粘度と類似しているが粘度に依存性でない測定可能な量である。一部の特定のレオロジー調整剤は、これが含まれた組成物を増粘させ得る、またはその粘度を向上させ得るが必ずしも望ましい降伏応力特性を有するものではない。
望ましい降伏応力特性は、液状媒体中における一定の物理的および審美的特徴、例えば、粒子の無期限懸濁、不溶性液の液滴、または液状媒体内での気泡の安定化を得るために極めて重要である。液状媒体中に分散された粒子は、該媒体の降伏応力(降伏値)が該粒子に対する重力または浮力の効果に打ち勝つのに充分であれば懸濁されたままである。降伏値を配合ツールとして使用すると、液状媒体中で不溶性液の液滴が上昇および合体するのを妨げることができ、気泡を懸濁させて一様に分布させることができる。降伏応力流体の一例はマイクロゲルレオロジー調整剤であり、これは、水性組成物のレオロジー特性を調整または修飾するために一般的に使用されている。かかる特性としては、限定されないが、粘度、流速、経時的な粘度変化に対する安定性、および無期限期間の粒子懸濁能が挙げられる。これは、いくつかの民生用および産業用の用途に有用である。重要な民生用途としては、パーソナルケア製品、例えばボディウォッシュ、スキンクリーム、歯磨き粉、シャンプー、整髪用ゲルおよび他の化粧料の配合における使用が挙げられる。産業用途では、これは、石油およびガス産業における地下層処理流体として掘削流体およびフラクチャリング流体の一成分として有用である。典型的には、これは、塩基感受性または酸感受性のいずれかであるpH応答性官能部を有する化学架橋ポリマーを含むものである。該ポリマーは、他の構成成分と混合されて配合物にされ、次いで、中和剤(酸または塩基など)の添加により中和される。酸感受性増粘剤は、酸性薬剤と接触させると活性化されるものであり、一方、塩基感受性増粘剤は、アルカリ性薬剤と接触させると活性化されるものである。中和されると該ポリマーは有意に膨潤し、膨潤した架橋マイクロゲル粒子のランダム密充填(RCP)型の詰まった網目が形成され、所望のレオロジープロフィール、すなわち、降伏応力、弾性率および粘度ならびに光学的透明度が該配合物に付与される。
このような型のレオロジー調整剤は当該技術分野でよく知られている。例えば、米国特許第2,798,053号;同第2,858,281号;同第3,032,538号;および同第4,758,641号には、アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸またはメタクリル酸モノマーをベースにした架橋カルボン酸ポリマーが記載されている。米国特許第6,635,702号には、1つまたはそれより多くのカルボン酸モノマーと1つまたはそれより多くの酸でないビニルモノマーを含むものであるアルカリ膨潤性架橋アクリレートコポリマーが記載されている。米国特許第7,378,479号には、低pHで陽イオン性である少なくとも1つの塩基性アミノ置換基、会合性(associative)ビニルモノマーに由来する少なくとも1つの疎水変性ポリオキシアルキレン置換基、および半疎水性ビニル界面活性剤モノマーに由来する少なくとも1つのポリオキシアルキレン置換基を含む酸膨潤性架橋ポリマーが開示されている。このようなpH応答性マイクロゲルの枢要な特長は、中和されたときの個々の架橋ポリマー粒子の直径(またはサイズ)の増大が非常に大きいことである。高い膨潤効率により、配合者が比較的少量のポリマーを用いて所望の降伏応力および粘度を得ることが可能になり、使用期間費用が低くなる。Dalmont、PinprayoonおよびSaunders(Langmuir 第24巻,第2834頁,2008)により、アクリル酸エチルとブタンジオールジアクリレートで架橋されたメタクリル酸とのコポリマーのマイクロゲル分散体中の個々の粒子は、pH活性化または中和されると直径が少なくとも3倍増大することが示されている。この膨潤レベルでは、少なくとも27(3)の体積分率の増大が引き起こされる。中和(または活性化)されると比較的低濃度のポリマー(3wt.%未満)で詰まった網目が得られる。
pH応答性マイクロゲルにより、配合者が所望する降伏応力流体が高効率で得られるが、このゲルは大きな不都合点を有する。レオロジー特性は広範なpH範囲で一様なものではなく、pHの関数として急な変化を示す。このような問題点を解決するため、種々の非イオン性増粘剤が提案されている。米国特許第4,722,962号には、水溶性モノエチレン性不飽和モノマーと非イオン性ウレタンモノマーを含むものである非イオン性会合性増粘剤が記載されている。このポリマーは水性配合物の粘度の増大または増粘を示し、粘度の増大または増粘は比較的pH非依存性であるがこのポリマーは架橋されたものでなく、純粋な会合性相互作用では降伏応力はもたらされない。
pH応答性マイクロゲルに加えて、温度応答性マイクロゲルも当該技術分野で知られている。Senff and Richtering(Journal of Chemical Physics,第111巻,第1705頁,1999)には、非イオン性化学架橋ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)マイクロゲル粒子のサイズの温度の関数としての変化が記載されている。該粒子は、温度を35℃から10℃に下げた場合、直径がほぼ2.5倍(体積分率に換算すると15倍)に膨潤する。これは相当な膨潤度を表すが、マイクロゲルを活性化させるために温度を使用することは望ましくない。周囲条件下で自由流動性懸濁液から詰まった降伏応力流体への転換を可能にする活性化方法が必要である。
Wu and Zhou(Journal of Polymer Science:Part B:Polymer Physics,第34巻,第1597頁,1996)には、水中での化学架橋PNIPAMホモポリマーマイクロゲル粒子の膨潤に対する界面活性剤の効果が記載されている。多くの配合物は界面活性剤を共構成成分として含有しているため、マイクロゲルを活性化させるための界面活性剤の使用は魅力的である。しかしながら、Wu and Zhouに報告された膨潤効率は極めて低い。陰イオン性界面活性剤であるドデシル(ラウリル)硫酸ナトリウムで、架橋PNIPAM粒子のサイズは室温で1.4倍しか増大しない。さらに、Wu and Zhouには、高い光学的透明度を有する剪断減粘性降伏応力流体をどのようにして作出するかが教示されていない。
Hidi,Napper and Sangster(Macromolecules,第28巻,第6042頁,1995)には、水中でのポリ(酢酸ビニル)ホモポリマーマイクロゲルの膨潤に対する界面活性剤の効果が記載されている。架橋されたものでないマイクロゲルについて、ドデシル(ラウリル)硫酸ナトリウムの存在下で元の粒子の体積の30〜60倍の変化に相当する3〜4倍の直径の増大が報告されている。しかしながら、膨潤は架橋粒子では劇的に低減される。この場合、観察される直径の増大は、わずか1.4倍である。この場合も、Hidi,Napper and Sangsterには、高い光学的透明度を有する剪断減粘性降伏応力流体をどのようにして作出するかが教示されていない。
必要なレオロジープロフィールを得ること以外に、相安定系内における固形分および/または不溶性物質の懸濁も、レオロジー調整剤にとって等しく重要である。石油およびガスのための掘削のため、地下層処理流体(例えば、掘削流体および破砕流体)は典型的には、所望のレオロジー特性がもたらされるようにゲル化剤で改質される。ゲル化剤としては、流体の粘度を、例えばマイクロゲルの形成によって増大させ得る任意の物質が挙げられる。このような薬剤は、流体の流動およびポンプ輸送可能性に関して望ましいレオロジー特性を有するものでなければならないだけでなく、動的条件下と静的条件下のどちらにおいても固形分を懸濁させる能力も有するものでなければならない。能動的掘削作業中、掘削流体は、形成された掘り屑が地表に運ばれるのに充分な構造を有するものでなければならず、また、ポンプ輸送可能であるのに必要な剪断減粘性特性も有するものでなければならない。非掘削期間中では、掘削流体はボーリング孔内で一度に数時間またはさらには数日間、静止状態のままでなければならない。この期間中、該流体が大きな粒子状物と小さな粒子状物の両方を支持するのに充分な構造を有するものでない場合は、内包固形分の沈降が問題となり得る。
フラクチャリングは、地下層からの炭化水素(石油または天然ガスなど)の生産を促進するために使用される。このプロセスでは、ゲル化剤が含有されたフラクチャリング流体が坑井から注入され、累層に対して、累層に亀裂および破砕が引き起こされ、それにより累層内に閉じ込められた炭化水素の遊離がもたらされるのに充分な高圧によって押し込まれる。また、フラクチャリング流体は破砕部位に対するプロパントも担持している。プロパント粒子は破砕部に留まり、それにより坑井の製作時に破砕部を開口状態に「支持(prop)」する。プロパント物質は典型的には、砂、焼結ボーキサイト、ガラス玉、ポリスチレンビーズなどから選択される。フラクチャリングに使用される処理流体には充分なレオロジー特性が重要であるが、累層内でのプロパント物質の破砕部位への輸送のための満足のいく懸濁能も必要である。
地下層内の条件は厳しく、ゲル化剤は、温度の変動、汽水性環境、広いpH範囲および剪断力の変化に対して安定でなければならない。
石油分野の用途における地下層処理流体は種々の問題に直面しており、さまざまな温度およびpHならびに高い剪断条件に曝露されたときのゲルの熱安定性の欠如が挙げられる。これはゲルのレオロジー特性の変化をもたらし得、最終的に該流体がボーリング孔の掘り屑およびまたはプロパント物質を懸濁させる能力に影響し得る。粒子状物質が該処理流体から時期尚早に失われた場合、累層の掘削および開拓に対して有害効果がもたらされ得る。さらに、ゲルの不安定性は、累層内へと流体が大量に失われることになり、それにより作業効率が低下し得る。
粒子および/または他の水不溶性物質を懸濁させることができるパーソナルケア組成物は非常に望ましい。このような物質はさまざまなユーザー利益に、例えば限定されないが、剥奪、美観および/または使用時の有益な薬剤の封入と放出を付与するか、または該利益に寄与する。パーソナルケア組成物において粒子状物質および不溶性物質を審美活性薬剤として懸濁させることは、配合者に次第に普及し始めている。典型的には、粒子はパーソナルケア組成物中に、構造体系、例えばアクリレートポリマー、構造体ガム(例えば、キサンタンガム)、デンプン、寒天、ヒドロキシルアルキルセルロースなどを用いて懸濁させる。しかしながら、パーソナルケア組成物へのビーズまたは粒子の添加は問題となる傾向にある。例えば、問題点の1つは、粒子または不溶性物質が非常に高頻度で、これらが添加されている組成物の連続相と異なる密度になることである。この密度の不一致により、連続相からの粒子の分離および全体的な製品安定性の欠如がもたらされ得る。一態様において、添加された粒子の密度が組成物の連続相のものより低い場合、該粒子はかかる相の上部に上昇する傾向になる(「クリーミング」)。別の態様において、添加された粒子が連続相のものより大きい密度を有する場合、該粒子はかかる相の底部に沈下する傾向になる(「沈降」)。大きな粒子を懸濁させることが所望される場合(例えば、ポリエチレン粒子、グアービーズなど)、典型的には、懸濁ビーズに対する構造体の増大をもたらすためにポリマーの使用レベルを上げる。懸濁ビーズに対する構造体をもたらすために液を増粘させると、液粘度の有意な増大および対応する注出可能性(常に望ましいとは限らない特性)の低下が引き起こされる結果になる。高粘性の製品は典型的には、特に、粘度向上剤の剪断減粘性プロフィールが欠陥性である場合、塗布すること、および洗い流すことが困難である。また、高粘度は、パッケージング、調剤、溶解、ならびに製品の発泡特性および体感特性に有害な影響を及ぼすこともあり得る。さらに、慣用的な構造の液は多くの場合、不透明であるかまたは濁っており、それにより消費者には懸濁ビーズがよく見えず、これは製品の審美アピールに有害な影響を及ぼす。
多くの一般的な増粘剤、例えば、キサンタンガム、カルボキシメチルセルロース(CMC)、カラギーナンならびにアクリル酸のホモポリマーおよびコポリマーは陰イオン性であり、したがって、陽イオン性界面活性剤と反応して該陽イオンと増粘剤の沈殿を引き起こし得るか、または陽イオン性界面活性剤の有効性を低下させ得る。非イオン性増粘剤、例えば、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)およびヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)は陽イオン性の系に粘度をもたらし得るが該流体に付与される懸濁特性は非常に少ない。陽イオン増粘剤、例えば、ポリクオタニウム−10(陽イオンで改質されたHEC)および陽イオン性グアーは陽イオン性の系に増粘をもたらすが、懸濁はもたらされない。一部のアクリル系ポリマーは陽イオン性の系の増粘に有効であるがpHに制限される場合があり得、高濃度が必要とされ、高い使用期間費用を有し、多くの場合、陽イオン性物質との適合性の範囲が狭い。
陰イオン性界面活性剤は、その優れた洗浄特性および発泡特性のため、多くの場合、洗剤および洗浄用製品における洗浄用薬剤として使用される。このような配合物に従来より使用されている例示的な陰イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキル硫酸塩およびアルキルベンゼンスルホン酸塩が挙げられる。陰イオン性界面活性剤ならびに、特に陰イオン性硫酸塩およびスルホン酸塩は効率的な洗浄用薬剤であるが、これらは、目に対する刺激が強く、敏感な一部の人に対して軽度から中等度の皮膚への刺激を引き起こすことがあり得る。したがって、消費者には、水性の洗浄用組成物が使用時に目や皮膚に刺激を与えないという点で低刺激であることが次第に重要になってきている。製造業者は、安定な懸濁が必要とされる不溶性の有益性および/または審美薬剤もまた組み込まれた低刺激の洗浄用製品を提供するために懸命に努力している。陰イオン性の硫酸塩およびスルホン酸塩によって引き起こされる刺激は、そのエトキシ化形態を使用することにより低減され得ることが知られている。エトキシ化型界面活性剤により、これを含む組成物における目や皮膚への刺激が緩和され得るが、このような界面活性剤の使用における大きな問題点は、エトキシ化型の系において望ましい降伏応力特性を得ることが困難なことである。
米国特許第5,139,770号には、比較的高い粘度を得るために、界面活性剤含有配合物(コンディショニングシャンプーなど)におけるビニルピロリドンの架橋ホモポリマーの使用が記載されている。しかしながら、この特許には、高い光学的透明度を有し、剪断減粘性でもある降伏応力流体をどのようにして作出するかが教示されていない。
米国特許第5,663,258号には、ビニルピロリドン/酢酸ビニルの架橋コポリマーの調製が記載されている。該ポリマー水と併用すると高粘度が得られるが、界面活性剤によって活性化される降伏応力流体を作出するための該ポリマーの使用に関する教示はない。
米国特許第6,645,476号には、不飽和酸とその塩から選択される共重合性の第2のモノマーおよび/または無数の他のモノマー(例えば、N−ビニルラクタムおよび酢酸ビニル)と併用した疎水変性エトキシ化マクロマーのフリーラジカル重合により調製される水溶性ポリマーが開示されている。好ましいポリマーは架橋型であり、中和アクリルアミドールメチルプロパンスルホン酸と併用した疎水変性エトキシ化マクロマーを重合したものである。該ポリマーの1%水溶液の粘度は好ましくは20,000mPa・s〜100,000mPa・sの範囲である。疎水変性エトキシ化マクロマー反復単位をもたず、実質的な粘度の低下なく良好な懸濁特性を示す降伏応力流体をもたらす界面活性剤活性化型ポリマーの教示はない。
安定なマイクロゲル含有組成物中で粒子を有効に懸濁させる能力を示すだけでなく、低ポリマー使用レベルで広い温度範囲およびpH条件にわたって望ましい低刺激性、望ましいレオロジープロフィール、透明度および審美特性も示すことは依然として課題である。したがって、ポリマーマイクロゲル粒子ベースの降伏応力流体であって、ポリマー濃度が該ポリマーを含む組成物の重量に対して5wt.%より多くなく、少なくとも1mPaまたは0.1Paの降伏応力値を有し、降伏応力、弾性率および光学的透明度が実質的にpH非依存性である降伏応力流体の必要性が存在している。また、低刺激の界面活性剤、例えば、エチレンオキシド部分を含む界面活性剤などを用いて配合された降伏応力流体が提供される必要性も存在している。
米国特許第2,798,053号明細書 米国特許第2,858,281号明細書 米国特許第3,032,538号明細書 米国特許第4,758,641号明細書 米国特許第6,635,702号明細書 米国特許第7,378,479号明細書 米国特許第4,722,962号明細書 米国特許第5,139,770号明細書 米国特許第5,663,258号明細書 米国特許第6,645,476号明細書
Dalmont、PinprayoonおよびSaunders,Langmuir 第24巻,第2834頁,2008 Senff and Richtering,Journal of Chemical Physics,第111巻,第1705頁,1999 Wu and Zhou,Journal of Polymer Science:Part B:Polymer Physics,第34巻,第1597頁,1996 Hidi,Napper and Sangster,Macromolecules,第28巻,第6042頁,1995
一実施形態において、例えば、以下の項目が提供される。
(項目1)
(i)少なくとも1つの親水性モノマー、
(ii)少なくとも1つの疎水性モノマー、および
(iii)1つより多くの不飽和部分を含む約0.01〜約5wt.%の少なくとも1つの両親媒性架橋剤
を含むモノマー組成物を重合したものである非イオン性両親媒性ポリマー組成物。
(項目2)
前記少なくとも1つの両親媒性架橋剤の前記1つより多くの反応性部分が少なくとも1つのアリル基を含むものである、項目1に記載のポリマー組成物。
(項目3)
前記少なくとも1つの両親媒性架橋剤の前記1つより多くの反応性部分が少なくとも2つのアリル基を含むものである、項目1に記載のポリマー組成物。
(項目4)
前記両親媒性架橋剤が式(III):
Figure 0006549583

(式中:
R1はC 10〜24 アルキル、アルカリール、アルケニルまたはシクロアルキルであり;
R2はCH 、CH CH 、C またはC 14 29 であり;
R3はHまたはZ であり
はSO またはPO であり;
はNa 、K 、NH またはアルカノールアミンであり;
xは2〜10であり;
yは0〜200であり;
zは4〜200である)
の化合物である、項目1に記載のポリマー組成物。
(項目5)
前記両親媒性架橋剤が式(IV):
Figure 0006549583
(式中:
nは1または2であり;
zは一態様では4〜40、別の態様では5〜38、さらなる一態様では10〜20であり;
はH、SO またはPO であり、Mは、Na 、K 、NH またはアルカノールアミンから選択される)
の化合物である、項目1に記載のポリマー組成物。
(項目6)
前記組成物がさらに立体安定剤を含む、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目7)
前記立体安定剤が部分加水分解ポリビニルアルコールである、項目6に記載のポリマー組成物。
(項目8)
前記親水性モノマーが、ヒドロキシ(C 〜C )アルキル(メタ)アクリレート、N−ビニルアミド、アミノ基含有モノマーまたはその混合物から選択され;前記疎水性モノマーが、(メタ)アクリル酸と1〜30個の炭素原子を含むアルコールとのエステル、1〜22個の炭素原子を含む脂肪族カルボン酸のビニルエステル、1〜22個の炭素原子を含むアルコールのビニルエーテル、ビニル芳香族モノマー、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、会合性モノマー、半疎水性モノマーまたはその混合物から選択される、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目9)
前記ヒドロキシ(C 〜C )アルキル(メタ)アクリレートが、式:
Figure 0006549583

(式中、Rは水素またはメチルであり、R は、1〜5個の炭素原子を含む二価のアルキレン部分であり、ここで、該アルキレン部分は任意選択で、1つまたはそれより多くのメチル基で置換されていてもよい)
で表される少なくとも1つの化合物から選択される、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目10)
前記アミノ基含有モノマーが、(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、および構造が下記の式:
Figure 0006549583

(式中、R は水素もしくはメチルであり、R は独立して、水素、C 〜C アルキルおよびC 〜C ヒドロキシアルキルから選択され、R は独立して、C 〜C アルキルもしくはC 〜C ヒドロキシアルキルから選択され、R は水素もしくはメチルであり、R はC 〜C アルキレンであり、R は独立して、水素もしくはC 〜C アルキルから選択され、R は独立して、C 〜C アルキルから選択される)
で表される少なくとも1つのモノマー;またはその混合物から選択される、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目11)
前記N−ビニルアミドが、ラクタム環部分内に4〜9個の原子を含むN−ビニルラクタムから選択され、ここで、その環内炭素原子は任意選択で、1つまたはそれより多くのC 〜C 低級アルキル基で置換されていてもよい、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目12)
(メタ)アクリル酸と1〜30個の炭素を含むアルコールとの前記エステルが、式:
Figure 0006549583

(式中、R は水素またはメチルであり、R 10 はC 〜C 22 アルキルである)
で表される少なくとも1つの化合物から選択される、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目13)
前記1〜22個の炭素原子を含む脂肪族カルボン酸のビニルエステルが、式:
Figure 0006549583

(式中、R 11 は、アルキルまたはアルケニルであり得るC 〜C 22 脂肪族基である)で表される少なくとも1つの化合物から選択される、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目14)
前記1〜22個の炭素原子を含むアルコールのビニルエーテルが、式:
Figure 0006549583

(式中、R 13 はC 〜C 22 アルキルである)
で表される少なくとも1つの化合物から選択される、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目15)
前記会合性モノマーが(i)エチレン性不飽和末端基部分;(ii)ポリオキシアルキレンの中央セクション部分、および(iii)8〜30個の炭素原子を含む疎水性末端基部分を含むものである、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目16)
前記会合性モノマーが、式VIIおよび/またはVIIA:
Figure 0006549583

(式中、R 14 は水素またはメチルであり;Aは−CH C(O)O−、−C(O)O−、−O−、−CH O−、−NHC(O)NH−、−C(O)NH−、−Ar−(CE −NHC(O)O−、−Ar−(CE −NHC(O)NH−または−CH CH NHC(O)−であり;Arは二価のアリーレン(例えば、フェニレン)であり;EはHまたはメチルであり;zは0または1であり;kは約0〜約30の範囲の整数であり、mは0または1であるが、kが0である場合はmが0であり、kが1〜約30の範囲である場合はmが1であるものとし;Dはビニルまたはアリル部分を表し;(R 15 −O) はポリオキシアルキレン部分であり、該部分は、C 〜C オキシアルキレン単位のホモポリマー、ランダムコポリマーまたはブロックコポリマーであり得、R 15 は、C 、C またはC およびその組合せから選択される二価のアルキレン部分であり;nは、一態様では約2〜約150、別の態様では約10〜約120、さらなる一態様では約15〜約60の範囲の整数であり;Yは−R 15 O−、−R 15 NH−、−C(O)−、−C(O)NH−、−R 15 NHC(O)NH−または−C(O)NHC(O)−であり;R 16 は、C 〜C 30 直鎖アルキル、C 〜C 30 分枝鎖アルキル、C 〜C 30 炭素環式アルキル、C 〜C 30 アルキル置換フェニル、アラアルキル置換フェニルおよびアリール置換C 〜C 30 アルキルから選択される置換または非置換のアルキルであり;ここで、R 16 の該アルキル基、アリール基、フェニル基は任意選択で、ヒドロキシル基、アルコキシル基、ベンジル基 スチリル基およびハロゲン基からなる群より選択される1つまたはそれより多くの置換基を含むものである)
で表されるものである、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目17)
前記会合性モノマーが、式VIIB:
Figure 0006549583

(式中、R 14 は水素またはメチルであり;R 15 は、C 、C およびC から独立して選択される二価のアルキレン部分であり、nは約10〜約60の範囲の整数を表し、(R 15 −O)はランダム構成に配置されていてもブロック構成に配置されていてもよく;R 16 は、C 〜C 30 直鎖アルキル、C 〜C 30 分枝鎖アルキル、C 〜C 30 炭素環式アルキル、C 〜C 30 アルキル置換フェニル、アラアルキル置換フェニルおよびアリール置換C 〜C 30 アルキルから選択される置換または非置換のアルキルであり、ここで、R 16 の該アルキル基、アリール基、フェニル基は任意選択で、ヒドロキシル基、アルコキシル基、ベンジル基 スチリル基およびハロゲン基からなる群より選択される1つまたはそれより多くの置換基を含むものである)
で表されるものである、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目18)
前記半疎水性モノマーが(i)エチレン性不飽和末端基部分;(ii)ポリオキシアルキレンの中央セクション部分、および(iii)水素または1〜4個の炭素原子を含むアルキル基から選択される末端基部分を含むものである、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目19)
前記半疎水性モノマーが、式VIIIおよびIX:
Figure 0006549583

(式中、R 14 は水素またはメチルであり;Aは−CH C(O)O−、−C(O)O−、−O−、−CH O−、−NHC(O)NH−、−C(O)NH−、−Ar−(CE −NHC(O)O−、−Ar−(CE −NHC(O)NH−または−CH CH NHC(O)−であり;Arは二価のアリーレン(例えば、フェニレン)であり;EはHまたはメチルであり;zは0または1であり;kは約0〜約30の範囲の整数であり、mは0または1であるが、kが0である場合はmが0であり、kが1〜約30の範囲である場合はmが1であるものとし;(R 15 −O) はポリオキシアルキレン部分であり、該部分は、C 〜C オキシアルキレン単位のホモポリマー、ランダムコポリマーまたはブロックコポリマーであり得、R 15 は、C 、C またはC およびその組合せから選択される二価のアルキレン部分であり;nは、一態様では約2〜約150、別の態様では約5〜約120、さらなる一態様では約10〜約60の範囲の整数であり;R 17 は、水素および直鎖または分枝鎖のC 〜C アルキル基から選択され;Dはビニルまたはアリル部分を表す)
で表される少なくとも1つのモノマーから選択される、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目20)
前記半疎水性モノマーが、式VIIIAおよびVIIIB:
CH =C(R 14 )C(O)O−(C O) (C O) −H VIIIA
CH =C(R 14 )C(O)O−(C O) (C O) −CH VIIIB
(式中、R 14 は水素またはメチルであり、「a」は、一態様では0または2〜約120、別の態様では約5〜約45、さらなる一態様では約10〜約.25の範囲の整数であり、「b」は、一態様では約0または2〜約120、別の態様では約5〜約45、さらなる一態様では約10〜約.25の範囲の整数であるが、「a」と「b」が同時に0にはなり得ないものとする)
で表される少なくとも1つのモノマーから選択される、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目21)
bが0である、項目20に記載のポリマー組成物。
(項目22)
前記ポリマーが、少なくとも30wt.%の前記親水性モノマー(1つまたは複数)および少なくとも5wt.%の前記疎水性モノマーを含むモノマー混合物を重合したものである、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目23)
前記両親媒性ポリマーが慣用的な架橋剤を含むものであり、該架橋剤が、前記ポリマー中に該ポリマーの乾燥重量に対して約0.01〜約1wt.%で組み込まれるのに充分な量で存在している、前記項目のいずれかに記載のポリマー組成物。
(項目24)
前記慣用的な架橋剤が平均で約3つの架橋性不飽和部分を含むものである、前記項目のいずれかに記載のポリマー組成物。
(項目25)
前記モノマー混合物が慣用的な架橋剤を含むものであり、該架橋剤が、前記ポリマー中に該ポリマーの乾燥重量に対して約0.01〜約0.3wt.%で組み込まれるのに充分な量で存在している、前記項目のいずれかに記載のポリマー組成物。
(項目26)
前記少なくとも1つの慣用的な架橋剤が、トリメチロールプロパンのポリアリルエーテル、ペンタエリスリトールのポリアリルエーテル、スクロースのポリアリルエーテルまたはその混合物から選択される、前記項目のいずれかに記載のポリマー組成物。
(項目27)
前記少なくとも1つの慣用的な架橋剤が、ペンタエリスリトールジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル;またはその混合物から選択される、前記項目のいずれかに記載のポリマー組成物。
(項目28)
前記ポリマーが乳化重合体である、前記項目のいずれかに記載のポリマー組成物。
(項目29)
安定化性界面活性剤またはその反応性誘導体の存在下で調製される、項目28に記載のポリマー組成物。
(項目30)
前記モノマー混合物が保護コロイドの存在下で重合される、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目31)
前記ポリマーが:
a)約20〜約60wt.%の少なくとも1つのC 〜C ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;
b)約10〜約70wt.%の少なくとも1つのC 〜C 12 アルキル(メタ)アクリレートまたは約10〜約70wt.%の少なくとも1つのC 〜C アルキル(メタ)アクリレート;
c)約0、1、5または15〜約40wt.%の、C 〜C 10 カルボン酸の少なくとも1つのビニルエステル;
d)約0、1、5または15〜約30wt.%のビニルラクタム(例えば、ビニルピロリドン);
e)約0、0.1、1、5または7〜約15wt.%の少なくとも1つの会合性および/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに
f)一態様では約0.01〜約5wt.%、別の態様では約0.1〜約3wt.%、さらなる一態様では約0.5〜約1wt.%の、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と前記慣用的な架橋剤の組合せから選択される少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)
を含むモノマー組成物を重合したものである、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目32)
前記ポリマーが:
a)約20〜約60wt.%の少なくとも1つのC 〜C ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;
b)約10〜約30wt.%のアクリル酸エチル;
c)約10〜約35wt.%のアクリル酸ブチル;
d)約0、1、5または15〜約25wt.%の、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニルおよび吉草酸ビニルから選択されるカルボン酸のビニルエステル;
e)約0、1または15〜約30wt.%のビニルピロリドン;
f)約0、0.1、1、5または7〜約15wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに
g)一態様では約0.01〜約5wt.%、別の態様では約0.1〜約3wt.%、さらなる一態様では約0.5〜約1wt.%の、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と前記慣用的な架橋剤の組合せから選択される少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)
を含むモノマー組成物を重合したものである、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目33)
前記ポリマーが:
a)約20〜約50wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート;
b)約10〜約30wt.%のアクリル酸エチル;
c)約10〜約30wt.%のアクリル酸ブチル;
d)約0、1または15〜約25wt.%のビニルピロリドン;
e)約0または15〜約25wt.%の酢酸ビニル;
f)約0、0.1、1、5または7〜約10wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに
g)一態様では約0.01〜約5wt.%、別の態様では約0.1〜約3wt.%、さらなる一態様では約0.5〜約1wt.%の、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と前記慣用的な架橋剤の組合せから選択される少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)
を含むモノマー組成物を重合したものである、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目34)
前記ポリマーが:
a)約20〜約50wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート;
b)約10〜約40wt.%のアクリル酸エチル;
c)約10〜約20wt.%のアクリル酸ブチル;
d)約0.1〜約10wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに
e)一態様では約0.01〜約5wt.%、別の態様では約0.1〜約3wt.%、さらなる一態様では約0.5〜約1wt.%の、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と前記慣用的な架橋剤の組合せから選択される少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)
を含むモノマー組成物を重合したものである、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目35)
前記ポリマーが:
a)約20〜約50wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート;
b)約10〜約30wt.%のアクリル酸エチル;
c)約10〜約30wt.%のアクリル酸ブチル;
d)約1〜約10wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに
e)一態様では約0.01〜約5wt.%、別の態様では約0.1〜約3wt.%、さらなる一態様では約0.5〜約1wt.%の、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と前記慣用的な架橋剤の組合せから選択される少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)
を含むモノマー組成物を重合したものである、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目36)
前記ポリマーが:
a)約20〜約35wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート;
b)約10〜約30wt.%のアクリル酸エチル;
c)約10〜約30wt.%のアクリル酸ブチル;
d)約15〜約25wt.%のビニルピロリドン、
e)約15〜約25wt.%の酢酸ビニル(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに
f)一態様では約0.01〜約5wt.%、別の態様では約0.1〜約3wt.%、さらなる一態様では約0.5〜約1wt.%の、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と前記慣用的な架橋剤の組合せから選択される少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)
を含むモノマー組成物を重合したものである、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目37)
前記ポリマーが:
a)約20〜約40wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート;
b)約10〜約30wt.%のアクリル酸エチル;
c)約10〜約30wt.%のアクリル酸ブチル;
d)約15〜約25wt.%のビニルピロリドン;
e)約1〜約5wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに
e)一態様では約0.01〜約5wt.%、別の態様では約0.1〜約3wt.%、さらなる一態様では約0.5〜約1wt.%の、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と前記慣用的な架橋剤の組合せから選択される少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)
を含むモノマー組成物を重合したものである、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目38)
前記モノマー組成物中の前記会合性モノマーが、ラウリルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、セチルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、セテアリルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、ステアリルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、アラキジルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、ベヘニルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、セロチルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、モンタニルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、メリッシルポリエトキシ化(メタ)アクリレートから選択され、ここで、該モノマーのポリエトキシ化部分は約2〜約50個のエチレンオキシド単位を含むものである、先のいずれかの項目に記載のポリマー組成物。
(項目39)
(A)水;
(B)約0.1〜約5wt.%の項目1〜38のいずれかに記載の少なくとも1つの非イオン性両親媒性ポリマー;および
(C)降伏応力流体の総重量に対して約1〜約70wt%の少なくとも1つの界面活性剤
を含む降伏応力流体組成物。
(項目40)
前記ポリマーの濃度が約0.5〜約3wt.%の範囲である、項目39に記載の組成物。
(項目41)
前記少なくとも1つの界面活性剤が、陰イオン性、陽イオン性、両性、非イオン性のまたはその混合物から選択される、項目39または40のいずれかの降伏応力組成物。
(項目42)
前記少なくとも1つの界面活性剤が陰イオン性界面活性剤から選択される、項目39〜41のいずれかに記載の組成物。
(項目43)
前記少なくとも1つの界面活性剤が陰イオン性界面活性剤および両性界面活性剤から選択される、項目39〜42のいずれかに記載の組成物。
(項目44)
前記少なくとも1つの陰イオン性界面活性剤がエトキシ化されたものである、項目39〜43のいずれかに記載の組成物。
(項目45)
前記少なくとも1つの陰イオン性界面活性剤が平均で1〜3モルのエトキシ化を含むものである、項目39〜44のいずれかに記載の組成物。
(項目46)
前記少なくとも1つの陰イオン性界面活性剤が平均で1〜2モルのエトキシ化を含むものである、項目39〜45のいずれかに記載の組成物。
(項目47)
前記少なくとも1つの陰イオン性界面活性剤が、ドデシル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウレス硫酸ナトリウムまたはその混合物から選択される、項目39〜46のいずれかに記載の組成物。
(項目48)
前記少なくとも1つの両性界面活性剤がコカミドプロピルベタインである、項目39〜47のいずれかに記載の組成物。
(項目49)
前記少なくともポリマーと前記少なくとも1つの界面活性剤がエチレンオキシド部分を実質的に無含有のものである、項目39〜48のいずれかに記載の組成物。
(項目50)
界面活性剤の濃度が前記降伏応力流体の重量に対して25wt.%(活性剤)未満である、項目39〜49のいずれかに記載の組成物。
(項目51)
前記界面活性剤の濃度が全組成物の重量に対して約6〜約20wt.%(活性物質)の範囲である、項目39〜50のいずれかに記載の組成物。
(項目52)
陰イオン性界面活性剤(活性物質)対両性界面活性剤の比が一態様では10:1〜約2:1、別の態様では9:1、8:1、7:1 6:1、5:1、4.5:1、4:1または3:1である、項目30 51のいずれかに記載の組成物。
(項目53)
ポリマー固形分の量が全組成物の重量に対して約1〜約3wt.%の範囲である、項目30〜52のいずれかに記載の組成物。
(項目54)
前記降伏応力流体の前記降伏応力が少なくとも1mPaである、項目39〜53のいずれかに記載の組成物。
(項目55)
前記降伏応力流体の前記降伏応力が少なくとも0.5Paである、項目39〜54のいずれかに記載の組成物。
(項目56)
前記降伏応力流体の前記降伏応力が少なくとも1Paである、項目39〜55のいずれかに記載の組成物。
(項目57)
前記降伏応力が、1Hz〜0.001Hzの周波数範囲から選択される固定周波数で測定される、項目39〜56のいずれかに記載の組成物。
(項目58)
前記降伏応力流体が、0.5〜1.5mmのサイズのビーズを23℃で少なくとも1ヶ月間懸濁させ得るものであり、ここで、該ビーズ物質と水の比重の差が+/−0.01〜0.5である、項目39〜57のいずれかに記載の組成物。
(項目59)
前記組成物が、0.5〜300μmのサイズのマイクロカプセルを23℃で少なくとも1ヶ月懸濁させ得るものであり、ここで、該マイクロカプセルビーズと水の比重の差が+/−0.2〜0.5である、項目39〜58のいずれかに記載の組成物。
(項目60)
前記降伏応力が、pH範囲2〜14でpHに実質的に非依存性である、項目39〜59のいずれかに記載の組成物。
(項目61)
前記降伏応力が、pH範囲3〜10でpHに実質的に非依存性である、項目39〜60のいずれかに記載の組成物。
(項目62)
50またはそれより小さいネフェロ分析濁度単位(NTU)値を有する、項目39〜61のいずれかに記載の降伏応力組成物。
(項目63)
前記ポリマーが、ラウリル硫酸ナトリウムと0.1wt.%の塩化ナトリウムの存在下で長さ寸法が少なくとも2.5倍のプラトー膨潤(plateau swelling)を示す粒子の形態である、項目39〜62のいずれかの組成物。
(項目64)
光透過率が少なくとも10%である、項目39〜63のいずれかに記載の組成物。
(項目65)
光透過率が少なくとも20%である、項目39〜64のいずれかに記載の組成物。
(項目66)
さらに雲母粒子を含む、項目39〜65のいずれかに記載の組成物。
(項目67)
外観が真珠光沢性である、項目39〜66のいずれかに記載の組成物。
(項目68)
粘度が3秒 −1 の剪断速度において2Pa・s未満である、項目39〜67のいずれかに記載の組成物。
(項目69)
0.1〜1秒 −1 の剪断速度において0.5未満の剪断減粘指数を有する、項目39〜68のいずれかに記載の組成物。
(項目70)
弾性率が、振動応力時の粘性率より大きく固定周波数での臨界応力より小さい、項目39〜69のいずれかに記載の組成物。
(項目71)
さらに電解質を含む、項目39〜70のいずれかの組成物。
(項目72)
前記電解質が、ピロリン酸カリウム、トリポリリン酸カリウム、クエン酸ナトリウムまたはクエン酸カリウム、塩化カルシウムおよび臭化カルシウム、ハロゲン化亜鉛、塩化バリウム 硝酸カルシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、ヨウ化カリウム、臭化ナトリウムおよび臭化アンモニウム、アルカリ金属硝酸塩または硝酸アンモニウムならびにそのブレンドから選択される、項目62に記載の組成物。
(項目73)
前記電解質の量が全組成物の重量に対して約0.1〜約4wt.%の範囲である、項目62に記載の組成物。
(項目74)
さらに不溶性物質、粒子状物質またはその組合せを含む、項目39〜73のいずれかに記載の組成物。
(項目75)
前記粒子状物質が、雲母、コーティング雲母、顔料、剥離剤、ふけ予防剤、クレイ、膨潤性クレイ、ラポナイト、マイクロスポンジ、化粧料用ビーズ、化粧料用マイクロカプセル、フレークまたはその混合物から選択される、項目74に記載の組成物。
(項目76)
前記粒子状物質が、砂、焼結ボーキサイト、ガラス玉、セラミック物質、ポリスチレンビーズまたはその混合物から選択される、項目74に記載の組成物。
(項目77)
前記不溶性物質が、気泡、リポソーム、シリコーンまたはその混合物から選択される、項目74に記載の組成物。
(項目78)
項目39〜77のいずれかに記載の降伏応力流体を含む、地下層の掘削における使用のための掘削流体。
(項目79)
項目39〜78のいずれかに記載の降伏応力流体を含む、地下層の破砕における使用のための水圧破砕流体。
(項目80)
さらにプロパントを含む、項目79に記載の水圧破砕流体。
本開示の技術の概要
本発明の技術により、界面活性剤の存在下で膨潤し得る架橋された非イオン性両親媒性ポリマー、または略して両親媒性ポリマーを提供する。該両親媒性ポリマーは、少なくとも1つの親水性モノマー、少なくとも1つの疎水性モノマーおよび架橋性モノマーを含むモノマー組成物を重合させることにより調製され得る。架橋性モノマーは両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と慣用的な架橋剤の混合物であり得る。
一実施形態において、両親媒性架橋剤は容易に反応して両親媒性ポリマーになり得ることがわかった。両親媒性架橋剤は1つより多くの反応性部分を含むものであり得る。一部の実施形態では、該少なくとも1つの反応性部分はアリル基であり得る。
別の態様では、本開示の技術の一実施形態は、架橋された非イオン性両親媒性ポリマーおよび界面活性剤を含む降伏応力流体に関する。
さらに別の態様では、本開示の技術の一実施形態は、架橋された非イオン性両親媒性ポリマーおよび少なくとも1つの界面活性剤を含む水性増粘組成物であって、該ポリマーの濃度は組成物の総重量に対して5wt.%より多くなく、該少なくとも1つの界面活性剤は該組成物の70wt.%のより多くなく、該組成物の降伏応力は、約0.1〜約1秒−1の剪断速度において0.5未満の剪断減粘指数で少なくとも1mPaまたは0.1Paであり、該組成物の降伏応力、弾性率および光学的透明度は約2〜約14の範囲のpHに実質的に非依存性である水性増粘組成物に関する。
さらに別の態様では、本開示の技術の一実施形態は、架橋された非イオン性両親媒性ポリマーおよび少なくとも1つの界面活性剤を含む水性増粘組成物であって、該ポリマーの濃度は組成物の総重量に対して5wt.%より多くなく、該少なくとも1つの界面活性剤は該組成物の70wt.%より多くなく、降伏応力、弾性率および光学的透明度の測定値の平均に対する標準偏差の比が、約2〜約14のpH範囲で一態様では0.3未満、別の態様では0.2未満である水性増粘組成物に関する。
さらに別の態様では、本開示の技術の一実施形態は、架橋された非イオン性両親媒性ポリマーおよび少なくとも1つの界面活性剤を含む水性増粘組成物であって、該ポリマーの濃度は組成物の総重量に対して5wt.%より多くなく、少なくとも1つの界面活性剤は該組成物の70wt.%より多くなく、該組成物の降伏応力は、約0.1〜約1秒−1の剪断速度において0.5未満の剪断減粘指数で少なくとも1mPaまたは0.1Paであり、該組成物の降伏応力、弾性率および光学的透明度は約2〜約14の範囲のpHに実質的に非依存性であり、該組成物が0.5〜1.5mmのサイズのビーズを懸濁させ得るものであり、水に対するビーズの比重の差が室温で少なくとも4週間、0.2〜0.5の範囲である水性増粘組成物に関する。
さらに別の態様では、本開示の技術の一実施形態は、架橋された非イオン性両親媒性ポリマーおよび1つまたはそれより多くの界面活性剤を含む水性増粘組成物であって、該ポリマーの濃度は組成物の総重量に対して5wt.%より多くなく、界面活性剤の総濃度は該組成物の70wt.%より多くなく、該組成物の降伏応力は、約0.1〜約1秒−1の剪断速度において0.5未満の剪断減粘指数で少なくとも1mPaまたは0.1Paであり、該組成物の降伏応力、弾性率および光学的透明度は約2〜約14の範囲のpHに実質的に非依存性であり、該組成物が、0.5〜1.5mmのサイズのビーズを懸濁させ得るものであり、水に対するビーズの比重の差が室温で少なくとも4週間、0.2〜0.5の範囲であり、該界面活性剤のうち1つがエチレンオキシド部分を含むものであり、前記界面活性剤は全界面活性剤の75%(重量基準)より多い水性増粘組成物に関する。
本開示の技術の架橋された非イオン性両親媒性ポリマー組成物ならびに該非イオン性両親媒性ポリマー組成物および少なくとも1つの界面活性剤を含む水性増粘流体は好適には、本明細書に概略を記載した成分、要素およびプロセスを含むもの、これらからなるもの、または本質的にこれらからなるものであり得る。本明細書に例示として開示した本開示の技術は好適には、本明細書に具体的に開示されていない任意の要素の非存在下で実施され得る。
特に記載のない限り、本明細書に示したパーセンテージ、部および比はすべて、本開示の技術の組成物中に含まれた成分の総重量に対するものである。
本明細書で用いる場合、用語「両親媒性ポリマー」は、該ポリマー物質が別個に親水性部分と疎水性部分を有することを意味する。「親水性」は典型的には、水および他の極性分子と分子内相互作用する部分を意味する。「疎水性」は典型的には、水性媒体よりも油、脂肪または他の無極性分子と優先的に相互作用する部分を意味する。
本明細書で用いる場合、用語「親水性モノマー」は、実質的に水溶性のモノマーを意味する。「実質的に水溶性の」とは、物質が、25℃の蒸留(または同等の)水に、一態様では約3.5%(重量基準)の濃度で可溶性であること、別の態様では約10%(重量基準)で可溶性であることをいう(水+モノマーの重量に対して計算)。
本明細書で用いる場合、用語「疎水性モノマー」は、実質的に水不溶性のモノマーを意味する。「実質的に水不溶性の」とは、物質が、25℃の蒸留(または同等の)水に、一態様では約3%(重量基準)の濃度で可溶性でないこと、別の態様では約2.5%(重量基準)で可溶性でないことをいう(水+モノマーの重量に対して計算)。
用語「非イオン性」は、本明細書で用いる場合、イオン部分もしくはイオン化性部分がない(「非イオン化性」の)モノマー、モノマー組成物またはモノマー組成物を重合したものであるポリマーと、「実質的に非イオン性」のモノマー、モノマー組成物またはモノマー組成物を重合したものであるポリマーの両方を包含している。
イオン化性部分は、酸または塩基での中和によりイオン性となり得るもの任意の基である。
イオン部分またはイオン化部分は、酸または塩基によって中和されている任意の部分である。
「実質的に非イオン性の」により、モノマー、モノマー組成物またはモノマー組成物を重合したものであるポリマーに含まれたイオン化性部分および/またはイオン化部分が一態様では5wt.%未満、別の態様では3wt.%未満、さらなる一態様では1wt.%未満、なおさらなる一態様では0.5wt.%未満、さらなる一態様では0.1wt.%未満、さらなる一態様では0.05wt.%未満であることを意図する。
本明細書の解釈上、接頭語「(メタ)アクリル」は「アクリル」ならびに「メタクリル」を包含している。例えば、用語「(メタ)アクリルアミド」はアクリルアミドとメタクリルアミドの両方を包含している。
例示的な実施形態の説明
本開示の技術による例示的な実施形態を説明する。本明細書に記載の例示的な実施形態の種々の修飾、適合または変形は、開示されているため当業者に自明となり得よう。本開示の技術の教示に依存するかかる修飾、適合または変形および本教示により本技術分野を発展させたものにするかかる修飾、適合または変形はすべて、本開示の技術の範囲および精神に含まれるとみなされることは理解されよう。
本開示の技術の選択した実施形態および態様に対して、本開示の技術の組成物中に含有され得る種々の成分および構成成分について重複する重量範囲を示しているが、本開示の組成物中の各成分の具体的な量は、その開示された範囲から、該組成物中のすべての成分の合計がトータル100重量パーセントになるように各成分の量が調整されるように選択されることは容易にわかるはずである。使用量は所望の製品の目的および性質によって異なり、当業者が容易に決定することができよう。
特定の化学架橋された非イオン性(または実質的に非イオン性)両親媒性ポリマーを界面活性剤と水中で混合した場合に、広範なpH範囲で優れた剪断減粘性および光学的透明度を有する非常に効率的な降伏応力流体が得られることが予期せずして見出された。架橋により、粒子の機械的剛性と水性界面活性剤媒体の膨張間の適切なバランスがもたらされることが測定された。本発明の技術の架橋された非イオン性(または実質的に非イオン性)両親媒性ポリマーは、水中で高い界面活性剤活性化型膨潤を示し、粒子直径は一態様では少なくとも2.5倍、別の態様では少なくとも2.7倍増大する。さらに、本開示の技術のポリマーベースの膨潤マイクロゲルは、水性界面活性剤媒体中で互いに相互作用して、pHに実質的に非依存性である高い降伏応力および剪断減粘性フローを有する軟質ガラス状物質(SGM)をもたらす。
両親媒性ポリマー
本開示の技術の実施に有用な架橋された非イオン性両親媒性ポリマーは、フリーラジカル重合性不飽和を含むモノマー成分を重合したものである。一実施形態において、本開示の技術の実施に有用な架橋された非イオン性両親媒性ポリマーは、少なくとも1つの非イオン性親水性不飽和モノマー、少なくとも1つの不飽和の疎水性モノマーおよび少なくとも1つの多価不飽和の架橋性モノマーを含むモノマー組成物を重合したものである。一態様において、コポリマーは、非イオン性親水性不飽和モノマーと不飽和の疎水性モノマーを任意の重量比で含むモノマー組成物を重合したものであり得る。
一実施形態において、コポリマーは、存在する親水性モノマーと疎水性モノマーの総重量に対して典型的には約5:95wt.%〜約95:5wt.%、別の態様では約15:85wt.%〜約85:15wt.%、さらなる一態様では約30:70wt.%〜約70:30wt.%の親水性モノマー対疎水性モノマー比を有するモノマー組成物を重合したものであり得る。親水性モノマー成分は、1つの親水性モノマーから選択しても親水性モノマーの混合物から選択してもよく、疎水性モノマー成分は、1つの疎水性モノマーから選択しても疎水性モノマーの混合物から選択してもよい。
親水性モノマー
本開示の技術の架橋された非イオン性両親媒性ポリマー組成物の調製に適した親水性モノマーは、限定されないが、ヒドロキシ(C〜C)アルキル(メタ)アクリレート;開鎖および環式のN−ビニルアミド(ラクタム環部分内に4〜9個の原子を含むN−ビニルラクタム、ここで、環内炭素原子は任意選択で、1つまたはそれより多くの低級アルキル基、例えばメチル、エチルまたはプロピルで置換されていてもよい);(メタ)アクリルアミド、N−(C〜C)アルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジ(C〜C)アルキル(メタ)アクリルアミド、N−(C〜C)アルキルアミノ(C〜C)アルキル(メタ)アクリルアミドおよびN,N−ジ(C〜C)アルキルアミノ(C〜C)アルキル(メタ)アクリルアミドから選択されるアミノ基含有ビニルモノマーから選択され、ここで、二置換アミノ基上のアルキル部分は同じであっても異なっていてもよく、一置換アミノ基および二置換アミノ基上のアルキル部分はヒドロキシル基で任意選択的に置換されていてもよく;他のモノマーとしては、ビニルアルコール;ビニルイミダゾール;および(メタ)アクリロニトリルが挙げられる。また、前述のモノマーの混合物を使用してもよい。
ヒドロキシ(C〜C)アルキル(メタ)アクリレートは、構造が下記の式:
Figure 0006549583
で表されるものであり得、式中、Rは水素またはメチルであり、Rは、1〜5個の炭素原子を含む二価のアルキレン部分であり、ここで、該アルキレン部分は任意選択で、1つまたはそれより多くのメチル基で置換されていてもよい。代表的なモノマーとしては、2−ヒドロキシエチル(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、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートおよびその混合物が挙げられる。
代表的な開鎖N−ビニルアミドとしては、N−ビニルホルムアミド、N−メチル−N−ビニルホルムアミド、N−(ヒドロキシメチル)−N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルメチルアセトアミド、N−(ヒドロキシメチル)−N−ビニルアセトアミドおよびその混合物が挙げられる。
代表的な環式N−ビニルアミド(N−ビニルラクタムとしても知られている)としては、N−ビニル−2−ピロリジノン、N−(1−メチルビニル)ピロリジノン、N−ビニル−2−ピペリドン、N−ビニル−2−カプロラクタム、N−ビニル−5−メチルピロリジノン、N−ビニル−3,3−ジメチルピロリジノン、N−ビニル−5−エチルピロリジノンおよびN−ビニル−6−メチルピペリドンおよびその混合物が挙げられる。さらに、懸垂N−ビニルラクタム部分を含むモノマー、例えばN−ビニル−2−エチル−2−ピロリドン(メタ)アクリレートもまた使用され得る。
アミノ基含有ビニルモノマーとしては、(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、および構造が下記の式:
Figure 0006549583
で表されるモノマーが挙げられる。
式(II)は、N−(C〜C)アルキル(メタ)アクリルアミドまたはN,N−ジ(C〜C)アルキル(メタ)アクリルアミドを表し、式中、Rは水素またはメチルであり、Rは独立して、水素、C〜CアルキルおよびC〜Cヒドロキシアルキルから選択され、Rは独立して、C〜CアルキルまたはC〜Cヒドロキシアルキルから選択される。
式(III)は、N−(C〜C)アルキルアミノ(C〜C)アルキル(メタ)アクリルアミドまたはN,N−ジ(C〜C)アルキルアミノ(C〜C)アルキル(メタ)アクリルアミドを表し、式中、Rは水素またはメチルであり、RはC〜Cアルキレンであり、Rは独立して、水素またはC〜Cアルキルから選択され、Rは独立してC〜Cアルキルから選択される。
代表的なN−アルキル(メタ)アクリルアミドとしては、限定されないが、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−tert−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N−(3−ヒドロキシプロピル)(メタ)アクリルアミドおよびその混合物が挙げられる。
代表的なN,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミドとしては、限定されないが、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−(ジ−2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N,N−(ジ−3−ヒドロキシプロピル)(メタ)アクリルアミド、N−メチル,N−エチル(メタ)アクリルアミドおよびその混合物が挙げられる。
代表的なN,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドとしては、限定されないが、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドおよびその混合物が挙げられる。
疎水性モノマー
本開示の技術の架橋された非イオン性両親媒性ポリマー組成物の調製に適した疎水性モノマーは、限定されないが、(メタ)アクリル酸と1〜30個の炭素原子を含むアルコールとのエステル;1〜22個の炭素原子を含む脂肪族カルボン酸のビニルエステル;1〜22個の炭素原子を含むアルコールのビニルエーテル;8〜20個の炭素原子を含むビニル芳香族;ハロゲン化ビニル;ハロゲン化ビニリデン;2〜8個の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖のα−モノオレフィン;8〜30個の炭素原子を含む疎水性末端基を有する会合性モノマーおよびその混合物のうちの1つまたはそれより多くから選択される。
半疎水性モノマー
任意選択で、少なくとも1つの半疎水性モノマーが、本開示の技術の両親媒性ポリマーの調製に使用され得る。半疎水性モノマーは、構造が会合性モノマーと類似しているが、ヒドロキシルまたは1〜4個の炭素原子を含む部分から選択される実質的に非疎水性の末端基を有する。
本開示の技術の一態様では、(メタ)アクリル酸と1〜30個の炭素原子を含むアルコールとのエステルは、下記の式:
Figure 0006549583
で表されるものであり得、式中、Rは水素またはメチルであり、R10はC〜C22アルキルである。式(IV)の代表的なモノマーとしては、限定されないが、(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sec−ブチル、(メタ)アクリル酸イソ−ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル)、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ベヘニルおよびその混合物が挙げられる。
1〜22個の炭素原子を含む脂肪族カルボン酸のビニルエステルは、下記の式:
Figure 0006549583
で表されるものであり得、式中、R11は、アルキルまたはアルケニルであり得るC〜C22脂肪族基である。式(V)の代表的なモノマーとしては、限定されないが、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、吉草酸ビニル、ヘキサン酸ビニル、2−メチルヘキサン酸ビニル、2−エチルヘキサン酸ビニル、イソ−オクタン酸ビニル、ノナン酸ビニル、ネオデカン酸ビニル、デカン酸ビニル、バーサティック酸(versatate)ビニル、ラウリン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニ
ルおよびその混合物が挙げられる。
一態様において、1〜22個の炭素原子を含むアルコールのビニルエーテルは、下記の式:
Figure 0006549583
で表されるものであり得、式中、R13はC〜C22アルキルである。代表的な式(VI)のモノマーとしては、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、イソブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル、ベヘニルビニルエーテルおよびその混合物が挙げられる。
代表的なビニル芳香族モノマーとしては、限定されないが、スチレン、α−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、4−tert−ブチルスチレン、4−n−ブチルスチレン、4−n−デシルスチレン、ビニルナフタレンおよびその混合物が挙げられる。
代表的なハロゲン化ビニルおよびハロゲン化ビニリデンとしては、限定されないが、塩化ビニルおよび塩化ビニリデンおよびその混合物が挙げられる。
代表的なα−オレフィンとしては、限定されないが、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソ−ブチレン、1−ヘキセンおよびその混合物が挙げられる。
本開示の技術の会合性モノマーは、本開示の技術のその他のモノマーとの付加重合のためのエチレン性不飽和末端基部分(i);生成物ポリマーに選択的な親水性および/または疎水性の特性を付与するためのポリオキシアルキレンの中央セクション部分(ii)、ならびに該ポリマーに選択的疎水性特性をもたらすための疎水性末端基部分(iii)を有するものである。
エチレン性不飽和末端基を供給する部分(i)は、α,β−エチレン性不飽和モノカルボン酸に由来する残基であり得る。あるいはまた、会合性モノマーの部分(i)は、アリルエーテルもしくはビニルエーテル;非イオン性ビニル置換ウレタンモノマー、例えば、米国再発行特許第33,156号もしくは米国特許第5,294,692号に開示されているもの;またはビニル置換尿素反応生成物、例えば、米国特許第5,011,978号に開示されているものに由来する残基であり得る;各々の該当する開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。
中央セクション部分(ii)は、一態様では約2〜約150個、別の態様では約10〜約120個、さらなる一態様では約15〜約60個のC〜Cアルキレンオキシド反復単位のポリオキシアルキレンセグメントである。中央セクション部分(ii)としては、一態様では約2〜約150個、別の態様では約5〜約120個、さらなる一態様では約10〜約60個のエチレンオキシド単位、プロピレンオキシド単位および/またはブチレンオキシド単位を含み、エチレンオキシド単位、プロピレンオキシド単位および/またはブチレンオキシド単位がランダムシーケンスまたはブロックシーケンスで配置されたポリオキシエチレンセグメント、ポリオキシプロピレンセグメントおよびポリオキシブチレンセグメントならびにその組合せが挙げられる。
会合性モノマーの疎水性末端基部分(iii)は、以下の炭化水素類型:C〜C30直鎖アルキル、C〜C30分枝鎖アルキル、C〜C30炭素環式アルキル、C〜C30アルキル置換フェニル、アラアルキル(araalkyl)置換フェニルおよびアリール置換C〜C30アルキル基のうちの1つに属する炭化水素部分である。
会合性モノマーの好適な疎水性末端基部分(iii)の非限定的な例は約8〜約30個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキル基、例えば、カプリル(C)、イソ−オクチル(分枝鎖C)、デシル(C10)、ラウリル(C12)、ミリスチル(C14)、セチル(C16)、セテアリル(C16〜C18)、ステアリル(C18)、イソステアリル(分枝鎖C18)、アラキジル(C20)、ベヘニル(C22)、リグノセリル(C24)、セロチル(C26)、モンタニル(C28)、メリッシル(C30)などである。
約8〜約30個の炭素原子を有し、天然供給源に由来する直鎖および分枝鎖のアルキル基の例としては、限定されないが、水添ピーナッツ油、ダイズ油およびキャノーラ油(すべて、主としてC18)、水添獣脂油(C16〜C18)など;ならびに水添C10〜C30テルペノール、例えば、水添ゲラニオール(分枝鎖C10)、水添ファルネソール(分枝鎖C15)、水添フィトール(分枝鎖C20)などに由来するアルキル基が挙げられる。
好適なC〜C30アルキル置換フェニル基の非限定的な例としては、オクチルフェニル、ノニルフェニル、デシルフェニル、ドデシルフェニル、ヘキサデシルフェニル、オクタデシルフェニル、イソオクチルフェニル、sec−ブチルフェニルなどが挙げられる。
例示的なアリール置換C〜C40アルキル基としては、限定されないが、スチリル(例えば、2−フェニルエチル)、ジスチリル(例えば、2,4−ジフェニルブチル)、トリスチリル(例えば、2,4,6−トリフェニルヘキシル)、4−フェニルブチル、2−メチル−2−フェニルエチル、トリスチリルフェノリルなどが挙げられる。
好適なC〜C30炭素環式(carbocylic)アルキル基としては、限定されないが、動物性供給源のステロール、例えば、コレステロール、ラノステロール、7−デヒドロコレステロールなどに由来する基;植物性供給源、例えば、フィトステロール、スチグマステロール、カンペステロールなどに由来する基;および酵母供給源、例えば、エルゴステロール、ミコステロールなどに由来する基が挙げられる。本開示の技術に有用な他の炭素環式アルキル疎水性末端基としては、限定されないが、シクロオクチル、シクロドデシル、アダマンチル、デカヒドロナフチル、および天然炭素環式物質、例えばピネン、水添レチノール、ショウノウ、イソボルニルアルコールに由来する基などが挙げられる。
有用な会合性モノマーは、当該技術分野で知られた任意の方法によって調製され得る。例えば、Changらに対する米国特許第4,421,902号;Sonnabendに対する同第4,384,096号;Shayらに対する同第4,514,552号;Ruffnerらに対する同第4,600,761号;Ruffnerに対する同第4,616,074号;Barronらに対する同第5,294,692号;Jenkinsらに対する同第5,292,843号;Robinsonに対する同第5,770,760号;およびWilkerson,IIIらに対する同第5,412,142号を参照のこと;これらの関連する開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。
一態様において、例示的な会合性モノマーとしては、以下の式(VII)および(VIIA):
Figure 0006549583
で表されるものが挙げられ、式中、R14は水素またはメチルであり;Aは−CHC(O)O−、−C(O)O−、−O−、−CHO−、−NHC(O)NH−、−C(O)NH−、−Ar−(CE−NHC(O)O−、−Ar−(CE−NHC(O)NH−または−CHCHNHC(O)−であり;Arは二価のアリーレン(例えば、フェニレン)であり;EはHまたはメチルであり;zは0または1であり;kは約0〜約30の範囲の整数であり、mは0または1であるが、kが0である場合はmが0であり、kが1〜約30の範囲である場合はmが1であるものとし;Dはビニルまたはアリル部分を表し;(R15−O)はポリオキシアルキレン部分であり、該部分は、C〜Cオキシアルキレン単位のホモポリマー、ランダムコポリマーまたはブロックコポリマーであり得、R15は、C、CまたはCおよびその組合せから選択される二価のアルキレン部分であり;nは、一態様では約2〜約150、別の態様では約10〜約120、さらなる一態様では約15〜約60の範囲の整数であり;Yは−R15O−、−R15NH−、−C(O)−、−C(O)NH−、−R15NHC(O)NH−または−C(O)NHC(O)−であり;R16は、C〜C30直鎖アルキル、C〜C30分枝鎖アルキル、C〜C30炭素環式アルキル、C〜C30アルキル置換フェニル、アラアルキル置換フェニルおよびアリール置換C〜C30アルキルから選択される置換または非置換のアルキルであり;ここで、R16の該アルキル基、アリール基、フェニル基は任意選択で、ヒドロキシル基、アルコキシル基、ベンジル基 フェニルエチル基およびハロゲン基からなる群より選択される1つまたはそれより多くの置換基を含むものである。
一態様において、疎水変性会合性モノマーは、8〜30個の炭素原子を含む疎水性基を有し、下記の式:
Figure 0006549583
で表されるアルコキシ化(メタ)アクリレートであり、式中、R14は水素またはメチルであり;R15は、C、CおよびCから独立して選択される二価のアルキレン部分であり、nは、一態様では約2〜約150、別の態様では約5〜約120、さらなる一態様では約10〜約60の範囲の整数を表し、(R15−O)はランダム構成に配置されていてもブロック構成に配置されていてもよく;R16は、C〜C30直鎖アルキル、C〜C30分枝鎖アルキル、C〜C30炭素環式アルキル、C〜C30アルキル置換フェニルおよびアリール置換C〜C30アルキルから選択される置換または非置換のアルキルである。
式(VII)の代表的なモノマーとしては、ラウリルポリエトキシ化メタクリレート(LEM)、セチルポリエトキシ化メタクリレート(CEM)、セテアリルポリエトキシ化メタクリレート(CSEM)、ステアリルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、アラキジルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、ベヘニルポリエトキシ化メタクリレート(BEM)、セロチルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、モンタニルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、メリッシルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、フェニルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、ノニルフェニルポリエトキシ化(メタ)アクリレート、ω−トリスチリルフェニルポリオキシエチレンメタクリレート(ここで、該モノマーのポリエトキシ化部分は、一態様では約2〜約150個、別の態様では約5〜約120個、さらなる一態様では約10〜約60個のエチレンオキシド単位を含むものである);オクチルオキシポリエチレングリコール(8)ポリプロピレングリコール(6)(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(6)ポリプロピレングリコール(6)(メタ)アクリレート、およびノニルフェノキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコール(メタ)アクリレートが挙げられる。
本開示の技術の半疎水性モノマーは、構造が上記の会合性モノマーと類似しているが、実質的に非疎水性の末端基部分を有する。半疎水性モノマーは、本開示の技術のその他のモノマーとの付加重合のためのエチレン性不飽和末端基部分(i);生成物ポリマーに選択的な親水性および/または疎水性の特性を付与するためのポリオキシアルキレンの中央セクション部分(ii)ならびに半疎水性末端基部分(iii)を有するものである。付加重合のためのビニルまたは他のエチレン性不飽和末端基を供給する不飽和末端基部分(i)は、好ましくはα,β−エチレン性不飽和モノカルボン酸に由来するものである。あるいはまた、末端基部分(i)は、アリルエーテル残基、ビニルエーテル残基または非イオン性ウレタンモノマーの残基に由来するものであってもよい。
ポリオキシアルキレンの中央セクション(ii)は具体的には、上記の会合性モノマーのポリオキシアルキレン部分と実質的に類似しているポリオキシアルキレンセグメントを含むものである。一態様において、ポリオキシアルキレン部分(ii)としては、一態様では約2〜約150個、別の態様では約5〜約120個、さらなる一態様では約10〜約60個のランダムシーケンスまたはブロック状シーケンスで配置されたエチレンオキシド単位、プロピレンオキシド単位および/またはブチレンオキシド単位を含むポリオキシエチレン単位、ポリオキシプロピレン単位および/またはポリオキシブチレン単位が挙げられる。
一態様において、半疎水性モノマーは、下記の式:
Figure 0006549583
で表されるものであり得、式中、R14は水素またはメチルであり;Aは−CHC(O)O−、−C(O)O−、−O−、−CHO−、−NHC(O)NH−、−C(O)NH−、−Ar−(CE−NHC(O)O−、−Ar−(CE−NHC(O)NH−または−CHCHNHC(O)−であり;Arは二価のアリーレン(例えば、フェニレン)であり;EはHまたはメチルであり;zは0または1であり;kは約0〜約30の範囲の整数であり、mは0または1であるが、kが0である場合はmが0であり、kが1〜約30の範囲である場合はmが1であるものとし;(R15−O)はポリオキシアルキレン部分であり、該部分は、C〜Cオキシアルキレン単位のホモポリマー、ランダムコポリマーまたはブロックコポリマーであり得、R15は、C、CまたはCおよびその組合せから選択される二価のアルキレン部分であり;nは、一態様では約2〜約150、別の態様では約5〜約120、さらなる一態様では約10〜約60の範囲の整数であり;R17は、水素ならびに直鎖または分枝鎖のC〜Cアルキル基(例えば、メチル、エチル、プロピル、イソ−プロピル、ブチル、イソ−ブチルおよびtert−ブチル)から選択され;Dはビニルまたはアリル部分を表す。
一態様において、式VIIIの半疎水性モノマーは、下記の式:
CH=C(R14)C(O)O−(CO)(CO)−H VIIIA
CH=C(R14)C(O)O−(CO)(CO)−CH VIIIB
で表されるものであり得、式中、R14は水素またはメチルであり、「a」は、一態様では0または2〜約120、別の態様では約5〜約45、さらなる一態様では約10〜約.25の範囲の整数であり、「b」は、一態様では約0または2〜約120、別の態様では約5〜約45、さらなる一態様では約10〜約.25の範囲の整数であるが、「a」と「b」が同時に0にはなり得ないものとする。
式VIIIAの半疎水性モノマーの例としては、製品名Blemmer(登録商標)PE−90(R14=メチル,a=2,b=0)、PE−200(R14=メチル,a=4.5,b=0)、およびPE−350(R14=メチル a=8,b=0,)で入手可能なポリエチレングリコールメタクリレート;製品名Blemmer(登録商標)PP−1000(R14=メチル,b=4−6、a=0)、PP−500(R14=メチル,a=0,b=9)、PP−800(R14=メチル,a=0,b=13)で入手可能なポリプロピレングリコールメタクリレート;製品名Blemmer(登録商標)50PEP−300(R14=メチル,a=3.5,b=2.5)、70PEP−350B(R14=メチル,a=5,b=2)で入手可能なポリエチレングリコールポリプロピレングリコールメタクリレート;製品名Blemmer(登録商標)AE−90(R14=水素,a=2,b=0)、AE−200(R14=水素,a=2,b=4.5)、AE−400(R14=水素,a=10,b=0)で入手可能なポリエチレングリコールアクリレート;製品名Blemmer(登録商標)AP−150(R14=水素,a=0,b=3)、AP−400(R14=水素,a=0,b=6)、AP−550(R14=水素,a=0,b=9)で入手可能なポリプロピレングリコールアクリレートが挙げられる。Blemmer(登録商標)は日油株式会社(東京,日本)の商標である。
式VIIIBの半疎水性モノマーの例としては、製品名Visiomer(登録商標)MPEG 750 MA W(R14=メチル,a=17,b=0)、MPEG 1005 MA W(R14=メチル,a=22,b=0)、MPEG 2005 MA W(R14=メチル,a=45,b=0)、およびMPEG 5005 MA W(R14=メチル,a=113,b=0)(Evonik Roehm GmbH(Darmstadt,Germany)製);Bisomer(登録商標)MPEG 350 MA(R14=メチル,a=8,b=0)、およびMPEG 550 MA(R14=メチル,a=12,b=0)(GEO Specialty Chemicals(Ambler PA)製);Blemmer(登録商標)PME−100(R14=メチル,a=2,b=0)、PME−200(R14=メチル,a=4,b=0)、PME400(R14=メチル,a=9,b=0)、PME−1000(R14=メチル,a=23,b=0)、PME−4000(R14=メチル,a=90,b=0)で入手可能なメトキシポリエチレングリコールメタクリレートが挙げられる。
一態様において、式IXに示す半疎水性モノマーは、下記の式:
CH=CH−O−(CH−O−(CO)−(CO)−H IXA
CH=CH−CH−O−(CO)−(CO)−H IXB
で表されるものであり得、式中、dは2、3または4の整数であり;eは、一態様では約1〜約10、別の態様では約2〜約8、さらなる一態様では約3〜約7の範囲の整数であり;fは、一態様では約5〜約50、別の態様では約8〜約40、さらなる一態様では約10〜約30の範囲の整数であり;gは、一態様では1〜約10、別の態様では約2〜約8、さらなる一態様では約3〜約7の範囲の整数であり;hは、一態様では約5〜約50、別の態様では約8〜約40の範囲の整数であり;e、f、gおよびhは0であってもよいが、eとfが同時に0にはなり得ず、gとhが同時に0にはなり得ないものとする。
式IXAおよびIXBのモノマーは、商標名Emulsogen(登録商標)R109、R208、R307、RAL109、RAL208およびRAL307(Clariant Corporationにより販売);BX−AA−E5P5(Bimax,Inc.により販売)で市販されているもの;およびその組合せである。EMULSOGEN(登録商標)R109は、実験式CH=CH−O(CHO(CO)(CO)10Hを有するランダムにエトキシ化/プロポキシ化された1,4−ブタンジオールビニルエーテルであり;Emulsogen(登録商標)R208は、実験式CH=CH−O(CHO(CO)(CO)20Hを有するランダムにエトキシ化/プロポキシ化された1,4−ブタンジオールビニルエーテルであり;Emulsogen(登録商標)R307は、実験式CH=CH−O(CHO(CO)(CO)30Hを有するランダムにエトキシ化/プロポキシ化された1,4−ブタンジオールビニルエーテルであり;Emulsogen(登録商標)RAL109は、実験式CH=CHCHO(CO)(CO)10Hを有するランダムにエトキシ化/プロポキシ化されたアリルエーテルであり;Emulsogen(登録商標)RAL208は、実験式CH=CHCHO(CO)(CO)20Hを有するランダムにエトキシ化/プロポキシ化されたアリルエーテルであり;Emulsogen(登録商標)RAL307は、実験式CH=CHCHO(CO)(CO)30Hを有するランダムにエトキシ化/プロポキシ化されたアリルエーテルであり;BX−AA−E5P5は、実験式CH=CHCHO(CO)(CO)Hを有するランダムにエトキシ化/プロポキシ化されたアリルエーテルである。
本開示の技術の会合性モノマーおよび半疎水性モノマーにおいて、これらのモノマーに含まれたポリオキシアルキレンの中央セクション部分は、該部分を含むポリマーの親水性および/または疎水性を個別調整するために使用され得る。例えば、エチレンオキシド部分を高含有の中央セクション部分はより親水性となるが、プロピレンオキシド部分を高含有の中央セクション部分はより疎水性となる。これらのモノマー内に存在するプロピレンオキシド部分に対するエチレンオキシド部分の相対量を調整することにより、これらのモノマーを含むポリマーの親水性特性と疎水性特性が所望のとおりに個別調整され得る。
本開示の技術のポリマーの調製に使用される会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマーの量は広くさまざまであり得、とりわけ、ポリマーに所望される最終的なレオロジー特性および審美特性に依存する。使用する場合、モノマー反応混合物には、上記に開示した会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマーから選択される1つまたはそれより多くのモノマーを、全モノマーの重量に対して一態様では約0.01〜約15wt.%、別の態様では約0.1wt.%〜約10wt.%、さらに別の態様では約0.5〜約8wt.%、さらなる一態様では約1、2または3〜約5wt.%の範囲の量で含める。
イオン化性モノマー
本開示の技術の一態様では、本開示の技術の架橋された非イオン性両親媒性ポリマー組成物は、本開示の技術のポリマーを含むものである降伏応力流体の降伏応力値が有害な影響を受けない(すなわち、該流体の降伏応力値が1mPaまたは0.001Paより下に下がらない)ように、全モノマーの重量に対して0〜5wt.%のイオン化性モノマーおよび/またはイオン化モノマーを含むモノマー組成物を重合したものであり得る。
別の態様では、本開示の技術の両親媒性ポリマー組成物は、全モノマーの重量に対して一態様では3wt.%未満、さらなる一態様では1wt.%未満、なおさらなる一態様では0.5wt.%未満、さらなる一態様では0.1wt.%未満、さらなる一態様では0.05wt.%未満のイオン化性部分および/またはイオン化部分を含むモノマー組成物を重合したものであり得る。
イオン化性モノマーとしては、塩基中和性部分を有するモノマーと酸中和性部分を有するモノマーが挙げられる。塩基中和性モノマーとしては、3〜5個の炭素原子を含むオレフィン性不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸ならびにその塩ならびにその無水物が挙げられる。例としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびその組合せが挙げられる。他の酸性モノマーとしては、スチレンスルホン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸(AMPS(登録商標)モノマー)、ビニルスルホン酸、ビニルホスホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸;およびその塩が挙げられる。
酸中和性モノマーとしては、塩を形成し得る塩基性窒素原子または酸が付加すると塩を形成し得る4級化部分を含むオレフィン性不飽和モノマーが挙げられる。例えば、このようなモノマーとしては、ビニルピリジン、ビニルピペリジン、ビニルイミダゾール、ビニルメチルイミダゾール、ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノメチル(メタ)アクリレートおよびメタクリレート、ジメチルアミノネオペンチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ならびにジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
架橋性モノマー
一実施形態において、本開示の技術の実施に有用な架橋された非イオン性両親媒性ポリマーは、少なくとも1つの非イオン性親水性不飽和モノマーを含む第1のモノマー、少なくとも1つの非イオン性の不飽和の疎水性モノマー、およびその混合物、ならびに少なくとも1つの多価不飽和の架橋性モノマーを含む第3のモノマーを含むモノマー組成物を重合したものである。架橋性モノマー(1つまたは複数)は、共有結合性架橋体をポリマー主鎖に重合させるために使用される。架橋性モノマーは両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と慣用的な架橋剤の混合物であり得る。
架橋性モノマーは両親媒性架橋剤であり得る。両親媒性架橋剤は、共有結合性架橋体を両親媒性ポリマー主鎖に重合させるために使用される。一部の場合では、慣用的な架橋剤は、界面活性剤含有流体中でのマイクロゲル粒子の体積膨張または膨潤に影響を及ぼすことがあり得る。例えば、高レベルの慣用的な架橋剤では高い降伏応力がもたらされ得るが、限定的なマイクロゲルの膨張により、望まない高いポリマー使用レベルおよび低い光学的透明度がもたらされ得る。他方において、低レベルの慣用的な架橋剤では高い光学的透明度がもたらされ得るが、降伏応力は低い。高分子マイクロゲルにより、望ましい降伏応力が維持されたまま最大限の膨潤が可能であることが望ましく、慣用的な架橋剤の代わりに、または慣用的な架橋剤とともに両親媒性架橋剤を使用することにより、まさにこのような有益性がもたらされ得ることがわかった。また、両親媒性架橋剤は容易に反応して両親媒性ポリマーになり得ることがわかった。多くの場合、慣用的な架橋剤では、光学的透明度と降伏応力間の適正なバランスを得るために段階法などの特定の加工手法が必要とされ得る。対照的に、両親媒性架橋剤は、一段階でモノマー混合物に単に添加すればよいことがわかった。
両親媒性架橋剤は、反応性界面活性剤として当該技術分野で知られている化合物のサブセットである。反応性界面活性剤は、ポリマー粒子の表面と共有結合できるように少なくとも1つの反応性部分を含む表面活性剤である。粒子と結合することにより、反応性界面活性剤は、粒子表面から脱着するための界面活性剤の抵抗によりラテックス粒子のコロイド安定性を改善し得る。当該技術分野における反応性界面活性剤は、一般的に、かかる脱着を抑制するための反応性部分を1つしか有しない、または1つしか必要でない。
反応性界面活性剤のサブセットの1つとして、本明細書で使用される両親媒性架橋剤は、1つより多くの反応性部分を含む化合物またはその混合物である。驚くべきことに、かかる両親媒性架橋剤は、粒子の安定性を改善するために使用できるだけでなく、本明細書に記載の降伏応力流体を調製するために効率的に使用することもできることがわかった。
当該技術分野には、種々の型の反応性界面活性剤に関する開示が豊富に存在し、当業者であれば、本明細書において両親媒性架橋剤として使用され得るような1つより多くの反応性部分を含むものを、必要以上に実験を行なうことなく容易に決定することができよう。例示的で非限定的な両親媒性架橋剤は、例えば、US3,541,138(Emmonsらに対して1970年11月17日に発行)、US6,262,152(Frydらに対して2001年7月17日に発行)、US8,354,488(Liらに対して2013年1月15日に発行)、WO2002/100525(2002年12月19日に公開されたSyngentaに対するもの)などをみるとよい。
両親媒性架橋剤は疎水性部分と親水性部分を含むものである。疎水性部分は油中への溶解性をもたらすものであり、親水性部分は水溶性をもたらすものである。疎水性部分および親水性部分は当業者によく知られている。
両親媒性架橋剤の疎水性部分の非限定的な例は、アルキル、アリール、ならびにアルキル基内に1〜12個の炭素原子および/またはアリール基内に6〜12個の炭素を有するアルキルアリールアクリレートまたはメタクリレートなどの官能基、例えば、メチル、エチル、ブチル、プロピル、イソブチル、ヘキシル、2−エチルヘキシル、ノニル、ラウリル、イソボルニル、ベンジルアクリレートおよびメタクリレートなど;重合性ビニル芳香族モノマー、例えば、スチレン、アルファメチルスチレン、ビニルトルエンなど;ならびに脂肪族炭化水素モノマー、例えば、イソプレンおよびブタジエンに由来するものであり得る。両親媒性架橋剤の疎水性部分が由来する構成官能基に関係なく、疎水性部分は水に対して限定的な溶解性を有するものであり、これは、当業者であれば容易に想定され得よう。疎水性部分を調製するための官能基の例としては、例えば、アルキルフェノール、ステアリル、ラウリル、トリ−スチリルフェノール、天然油に由来する基などが挙げられ得る。
両親媒性架橋剤の親水性部分の非限定的な例は、例えば、エトキシレート、ヒドロキシル、アミド、アミノ、ホスフェート、ホスホネート(phosponate)、スルフェート、スルホネート、カルボキシレートなどの官能基であり得る。両親媒性架橋剤のかかる親水性部分は、例えば、酸モノマー、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、イタコン酸、マレイン酸およびスチレンスルホン酸ならびにそのエステル;アミン含有モノマー、例えば、2−ジメチルアミノエチルメタクリレート、2−ジメチルアミノエチルアクリレート、2−ジエチルアミノエチルメタクリレートおよび2−ジエチルアミノエチルアクリレート;ならびに一般式:
CH=CRC(O)O(CO)
のオリゴエーテル部分を有するモノマーに由来するものであり得、式中、R=Hまたはメチル;R=1〜4個の炭素原子のアルキル、6〜12個の炭素原子のアリールまたはアルキル−アリール、およびn=1〜20、その例としては、エトキシエチルメタクリレート、ブトキシエチルメタクリレート、エトキシトリエチレンメタクリレート、メトキシ−ポリエチレングリコールメタクリレート、および2−エトキシトリエチレングリコールメタクリレートが挙げられる。
さらに、両親媒性架橋剤は多数の架橋性部分を含むものである。架橋性部分の非限定的な例としては、表Iに示すものが挙げられ得る。
Figure 0006549583
架橋性部分のさらなる非限定的な例としては不飽和部分が挙げられ得る。一実施形態では、両親媒性架橋剤は1つより多くの不飽和部分または少なくとも2個の不飽和部分を含む。一態様において、両親媒性架橋剤は、少なくとも2個の不飽和部分を含む多価不飽和化合物である。別の態様では、両親媒性架橋剤は少なくとも3個の不飽和部分を含む。
また、2つまたはそれより多くの両親媒性架橋剤の混合物を用いて非イオン性両親媒性ポリマーを架橋してもよい。一態様において、両親媒性架橋剤の混合物は、1つより多くの不飽和部分または平均で1.5もしくは2個の不飽和部分を含む。別の態様では、両親媒性架橋剤の混合物は平均で2.5個の不飽和部分を含む。さらに別の態様では、両親媒性架橋剤の混合物は平均で約3個の不飽和部分を含む。さらなる一態様では、両親媒性架橋剤の混合物は平均で約3.5個の不飽和部分を含む。
一態様において、本発明の技術での使用に適した例示的な両親媒性架橋剤としては、限定されないが、US2013/0047892(2013年2月28日に公開されたPalmer,Jr.らに対するもの)に開示された、下記の式:
Figure 0006549583
(式中、R=CH、CHCH、CまたはC1429;n=1、2または3;xは2〜10であり、yは0〜200であり、zは4〜200、より好ましくは約5〜60、最も好ましくは約5〜40であり;ZはSO またはPO 2−のいずれかであり、Mは、Na、K、NH 、またはアルカノールアミン、例えばモノエタノールアミン、ジエタノールアミンおよびトリエタノールアミンなどである);
Figure 0006549583
(式中、R=CH、CHCH、CまたはC1429;n=1、2、3;xは2〜10であり、yは0〜200であり、zは4〜200、より好ましくは約5〜60、最も好ましくは約5〜40である);
Figure 0006549583
(式中、RはC10〜24アルキル、アルカリール(alkaryl)、アルケニルまたはシクロアルキルであり、R=CH、CHCH、CまたはC1429;xは2〜10であり、yは0〜200であり、zは4〜200、より好ましくは約5〜60、最も好ましくは約5〜40であり;RはHまたはZであり、ZはSO またはPO 2−のいずれかであり、Mは、Na、K、NH 、またはアルカノールアミン、例えばモノエタノールアミン、ジエタノールアミンおよびトリエタノールアミンなどである)
で表されるものなどの化合物が挙げられ得る。
式(I)、(II)、(III)、(IV)および(V)に従う前述の両親媒性架橋剤は、米国特許出願公開公報番号US2014/0114006(その開示内容は参照により本明細書に組み込まれる)に開示されており、Ethox Chemicals,LLCのE−Sperse(商標)RSシリーズの商標名(例えば、品番構成RS−1617、RS−1618、RS−1684)で市販されている。
一実施形態において、両親媒性架橋剤は、本開示の技術の非イオン性両親媒性ポリマーの乾燥重量に対して一態様では約0.01〜約3wt.%、別の態様では約0.05〜約0.1wt.%、さらなる一態様では約0.1〜約0.75wt.%の範囲の量で使用され得る。
別の実施形態では、両親媒性架橋剤は、平均で約1.5または2個の不飽和部分を含むものであり得、本開示の技術の非イオン性両親媒性ポリマーの総重量に対して一態様では約0.01〜約3wt.%、別の態様では約0.02〜約1wt.%、さらなる一態様では約0.05〜約0.75wt.%、なおさらなる一態様では約0.075〜約0.5wt.%、別の態様では約0.1〜約0.15wt.%の範囲の量で使用され得る。
一態様において、両親媒性架橋剤は、式(III)、(IV)または(V)の化合物から選択される。
Figure 0006549583
(式中、nは1または2であり;zは一態様では4〜40、別の態様では5〜38、さらなる一態様では10〜20であり;RはH、SO またはPO であり、Mは、Na、KおよびNHから選択される)
Figure 0006549583
一実施形態において、架橋性モノマーとしては、両親媒性架橋剤と慣用的な架橋剤の組合せが挙げられ得る。一態様において、慣用的な架橋剤は、少なくとも2個の不飽和部分を含む多価不飽和化合物である。別の態様では、慣用的な架橋剤は少なくとも3個の不飽和部分を含む。例示的な多価不飽和化合物としては、ジ(メタ)アクリレート化合物、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、2,2’−ビス(4−(アクリルオキシ−プロピルオキシフェニル)プロパン、および2,2’−ビス(4−(アクリルオキシジエトキシ−フェニル)プロパン;トリ(メタ)アクリレート化合物、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、およびテトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート;テトラ(メタ)アクリレート化合物、例えば、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、およびペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート;ヘキサ(メタ)アクリレート化合物、例えば、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート;アリル化合物、例えば、(メタ)アクリル酸アリル、フタル酸ジアリル、イタコン酸ジアリル、フマル酸ジアリル、およびマレイン酸ジアリル;1分子あたり2〜8個のアリル基を有するスクロースのポリアリルエーテル、ペンタエリスリトールのポリアリルエーテル、例えば、ペンタエリスリトールジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテルおよびペンタエリスリトールテトラアリルエーテルならびにその組合せ;トリメチロールプロパンのポリアリルエーテル、例えば、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテルおよびその組合せが挙げられる。他の好適な多価不飽和化合物としては、ジビニルグリコール、ジビニルベンゼンおよびメチレンビスアクリルアミドが挙げられる。
別の態様では、好適な多価不飽和モノマーは、エチレンオキシドもしくはプロピレンオキシドまたはその組合せから作製されたポリオールと、不飽和無水物、例えば無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物とのエステル化反応、あるいは不飽和イソシアネート、例えば3−イソプロペニル−α−α−ジメチルベンゼンイソシアネートとの付加反応によって合成され得る。
また、前述の多価不飽和化合物のうちの2つまたはそれより多くの混合物を用いて非イオン性両親媒性ポリマーを架橋してもよい。一態様において、慣用的な不飽和の架橋性モノマーの混合物は平均で2個の不飽和部分を含む。別の態様では、慣用的な架橋剤の混合物は平均で2.5個の不飽和部分を含む。さらに別の態様では、慣用的な架橋剤の混合物は平均で約3個の不飽和部分を含む。さらなる一態様では、慣用的な架橋剤の混合物は平均で約3.5個の不飽和部分を含む。
一実施形態において、慣用的な架橋剤成分は、本開示の技術の非イオン性両親媒性ポリマーの乾燥重量に対して一態様では約0.01〜約1wt.%、別の態様では約0.05〜約0.75wt.%、さらなる一態様では約0.1〜約0.5wt.%の範囲の量で使用され得る。
本開示の技術の別の実施形態では、慣用的な架橋剤成分は平均で約3個の不飽和部分を含むものであり、本開示の技術の非イオン性両親媒性ポリマーの総重量に対して一態様では約0.01〜約0.3wt.%、別の態様では約0.02〜約0.25wt.%、さらなる一態様では約0.05〜約0.2wt.%、なおさらなる一態様では約0.075〜約0.175wt.%、別の態様では約0.1〜約0.15wt.%の範囲の量で使用され得る。
一態様において、慣用的な架橋剤は、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアリルエーテルおよび1分子あたり3個のアリル基を有するスクロースのポリアリルエーテルから選択される。
別の態様では、非イオン性両親媒性ポリマーは、慣用的な架橋剤と両親媒性架橋剤の組合せを用いて架橋されたものであり得る。慣用的な架橋剤と両親媒性架橋剤は、本開示の技術の非イオン性両親媒性ポリマーの乾燥重量に対して一態様では約0.01〜約1wt.%、別の態様では約0.05〜約0.75wt.%、さらなる一態様では約0.1〜約0.5wt.%の範囲の総量で使用され得る。
別の実施形態では、慣用的な架橋剤と両親媒性架橋剤の組合せは、平均で約2または3個の不飽和部分を含むものであり得、本開示の技術の非イオン性両親媒性ポリマーの総重量に対して一態様では約0.01〜約2wt.%、別の態様では約0.02〜約0.3wt.%、さらなる一態様では約0.05〜約0.2wt.%、なおさらなる一態様では約0.075〜約0.175wt.%、別の態様では約0.1〜約0.15wt.%の範囲の量で使用され得る。
一態様において、慣用的な架橋剤と両親媒性架橋剤の組合せは、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアリルエーテルおよび1分子あたり3個のアリル基を有するスクロースのポリアリルエーテルおよびその組合せから選択される(selected from selected from)慣用的な架橋剤と、式(III)、(V)の化合物およびその組合せから選択される両親媒性架橋剤とを含むものであり得る。
両親媒性ポリマーの合成
本開示の技術の架橋された非イオン性両親媒性ポリマーは、慣用的なフリーラジカル乳化重合手法を用いて作製され得る。該重合法は酸素の非存在下、窒素などの不活性雰囲気下で行なわれる。該重合は適当な溶媒系で、例えば水中で行なわれ得る。少量の炭化水素溶媒、有機溶媒ならびにその混合物を使用してもよい。該重合反応は適当なフリーラジカルの生成をもたらす任意の手段によって開始される。熱により誘導したラジカル(この場合、ラジカル種は、ペルオキシド、ヒドロペルオキシド、パースルフェート、パーカーボネート、ペルオキシエステル、過酸化水素およびアゾ化合物の等方性熱分解により生成する)を使用してもよい。開始剤は、重合反応に使用される溶媒系に応じて水溶性であっても水不溶性であってもよい。
開始剤化合物は、乾燥ポリマーの総重量に対して一態様では30wt.%まで、別の態様では0.01〜10wt.%、さらなる一態様では0.2〜3wt.%の量で使用され得る。
例示的な水溶性のフリーラジカル開始剤としては、限定されないが、無機パースルフェート化合物、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムおよび過硫酸ナトリウム;過酸化物、例えば、過酸化水素、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチルおよび過酸化ラウリル;有機ヒドロペルオキシド、例えば、クメンヒドロペルオキシドおよびt−ブチルヒドロペルオキシド;有機過酸、例えば過酢酸、ならびに水溶性アゾ化合物、例えば、アルキル基上に水溶化性置換基を有する2,2’−アゾビス(tert−アルキル)化合物が挙げられる。例示的な油溶性のフリーラジカル化合物としては、限定されないが2,2’−アゾビスイソブチロニトリルなどが挙げられる。過酸化物および過酸を任意選択で還元剤で、例えば、重亜硫酸ナトリウム、ホルムアルデヒドナトリウムまたはアスコルビン酸、遷移金属、ヒドラジンなどで活性化してもよい。
一態様において、アゾ重合触媒としては、Vazo(登録商標)フリーラジカル重合開始剤(DuPontから入手可能)、例えば、Vazo(登録商標)44(2,2’−アゾビス(2−(4,5−ジヒドロイミダゾリル)プロパン)、Vazo(登録商標)56(2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド)、Vazo(登録商標)67(2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル))、およびVazo(登録商標)68(4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸))が挙げられる。
任意選択で、重合開始剤として既知のレドックス開始剤系の使用を用いてもよい。かかるレドックス開始剤系は酸化剤(開始剤)と還元剤を含むものである。好適な酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、t−ブチルヒドロペルオキシド、t−アミルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、過ホウ酸ナトリウム、過リン酸およびその塩、過マンガン酸カリウム、ならびにペルオキシ二硫酸のアンモニウム塩またはアルカリ金属塩が挙げられ、典型的には乾燥ポリマー重量に対して0.01%〜3.0%(重量基準)のレベルで使用される。好適な還元剤としては、例えば、含硫酸のアルカリ金属塩およびアンモニウム塩、例えば、ナトリウムの亜硫酸塩、重亜硫酸塩、チオ硫酸塩、ヒドロ亜硫酸塩、硫化物、水硫化物または亜ジチオン酸塩、ホルムアミジンスルフィン酸、ヒドロキシメタンスルホン酸、アセトンビスルファイト、アミン、例えばエタノールアミン、グリコール酸、グリオキシル酸水和物、アスコルビン酸、イソアスコルビン酸、乳酸、グリセリン酸、リンゴ酸、2−ヒドロキシ−2−スルフィナト酢酸、酒石酸および前述の酸の塩が挙げられ、典型的には乾燥ポリマー重量に対して0.01%〜3.0%(重量基準)のレベルで使用される。一態様では、ペルオキソ二硫酸塩と重亜硫酸のアルカリ金属または重亜硫酸アンモニウムとの組合せ、例えば、ペルオキソ二硫酸アンモニウムと重亜硫酸アンモニウムが使用され得る。別の態様では、酸化剤としての過酸化水素含有化合物(t−ブチルヒドロペルオキシド)と還元剤としてのアスコルビン酸またはエリソルビン酸の組合せが使用され得る。過酸化物含有化合物対還元剤の比は30:1〜0.05:1の範囲である。
乳化重合法では、モノマー/ポリマーの液滴または粒子を表面活性助剤によって安定化させることが好都合であり得る。典型的には、このようなものは、乳化剤または保護コロイドである。使用される乳化剤は陰イオン性、非イオン性、陽イオン性または両性であり得る。陰イオン性乳化剤の例はアルキルベンゼンスルホン酸、スルホン化脂肪酸、スルホスクシネート、脂肪族アルコールスルフェート、アルキルフェノールスルフェートおよび脂肪族アルコールエーテルスルフェートである。使用可能な非イオン性の乳化剤の例はアルキルフェノールエトキシレート、第1級アルコールエトキシレート、脂肪酸エトキシレート、アルカノールアミドエトキシレート、脂肪族アミンエトキシレート、EO/POブロックコポリマーおよびアルキルポリグルコシドである。使用される陽イオン性および両性の乳化剤の例は4級化アミンアルコキシレート、アルキルベタイン、アルキルアミドベタインおよびスルホベタインである。
典型的な保護コロイドの例はセルロース誘導体、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールとプロピレングリコールのコポリマー、ポリ酢酸ビニル、ポリ(ビニルアルコール)、部分加水分解ポリ(ビニルアルコール)、ポリビニルエーテル、デンプンおよびデンプン誘導体、デキストラン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピリジン、ポリエチレンイミン、ポリビニルイミダゾール、ポリビニルスクシンイミド、ポリビニル−2−メチルスクシンイミド、ポリビニル−1,3−オキサゾリド−2−オン、ポリビニル−2−メチルイミダゾリンおよびマレイン酸または無水物のコポリマーである。乳化剤または保護コロイドは慣用的には、全モノマーの重量に対して0.05〜20wt.%の濃度で使用される。
重合反応は、一態様では20〜200℃、別の態様では50〜150℃、さらなる一態様では60〜100℃の範囲の温度で行なわれ得る。
重合は連鎖移動剤の存在下で行なわれ得る。好適な連鎖移動剤としては、限定されないが、チオ−およびジスルフィド含有化合物、例えばC〜C18アルキルメルカプタン、例えば、tert−ブチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン ヘキサデシルメルカプタン、オクタデシルメルカプタン;メルカプトアルコール、例えば、2−メルカプトエタノール、2−メルカプトプロパノール;メルカプトカルボン酸、例えば、メルカプト酢酸および3−メルカプトプロピオン酸;メルカプトカルボン酸エステル、例えば、チオグリコール酸ブチル、チオグリコール酸イソオクチル、チオグリコール酸ドデシル、3−メルカプトプロピオン酸イソオクチルおよび3−メルカプトプロピオン酸ブチル;チオエステル;C〜C18アルキルジスルフィド;アリールジスルフィド;多官能性チオール、例えば、トリメチロールプロパン−トリス−(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラ−(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラ−(チオグリコレート)、ペンタエリスリトール−テトラ−(チオラクテート)、ジペンタエリスリトール−ヘキサ−(チオグリコレート)など;亜リン酸塩および次亜リン酸塩;C〜Cアルデヒド、例えば、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;ハロアルキル化合物、例えば、四塩化炭素、ブロモトリクロロメタンなど;ヒドロキシルアンモニウム塩、例えば、硫酸ヒドロキシルアンモニウム;ギ酸;重亜硫酸ナトリウム;イソプロパノール;ならびに触媒性連鎖移動剤、例えば、コバルト錯体(例えば、コバルト(II)キレート)などが挙げられる。
連鎖移動剤は一般的に、重合媒体中に存在するモノマーの総重量に対して0.1〜10wt.%の範囲の量で使用される。
乳化法
本開示の技術の例示的な一態様において、架橋された非イオン性両親媒性ポリマーは乳化法によって重合されたものである。乳化法は単一の反応器内で行なってもよく、多数の反応器内で行なってもよく、これは当該技術分野でよく知られている。モノマーはバッチ混合物として添加してもよく、各モノマーを段階的プロセスで反応器内に計量してもよい。乳化重合における典型的な混合物は、水、モノマー(1つまたは複数)、開始剤(通常、水溶性)および乳化剤を含むものである。モノマーは、1段階、2段階または多段階重合法にて乳化重合の技術分野でよく知られた方法に従って乳化重合され得る。2段階重合法では、第1段階のモノマーをまず、水性媒体中に添加して重合させた後、第2段階のモノマーを添加して重合させる。水性媒体に任意選択で有機溶媒を含有させてもよい。使用する場合、有機溶媒は水性媒体の約5wt.%未満である。水混和性有機溶媒の好適な例としては、限定されないが、エステル、アルキレングリコールエーテル、アルキレングリコールエーテルエステル、低分子量脂肪族アルコールなどが挙げられる。
モノマー混合物の乳状化を助長するため、乳化重合を少なくとも1つの安定化性界面活性剤の存在下で行なう。用語「安定化性界面活性剤」は、乳状化を助長するために使用される界面活性剤との関連において用いる。一実施形態において、乳化重合は、総モノマー(重量基準)に対して一態様では約0.2%〜約5%(重量基準)、別の態様では約0.5%〜約3%、さらなる一態様では約1%〜約2%(重量基準)の範囲の量の安定化性界面活性剤(活性な重量基準)の存在下で行なわれる。また、乳化重合反応混合物には1つまたはそれより多くのフリーラジカル開始剤も含まれており、該開始剤はモノマー総重量に対して約0.01%〜約3%(重量基準)の範囲の量で存在させる。重合は水性媒体中または水性アルコール媒体中で行なわれ得る。乳化重合を助長するための安定化性界面活性剤としては、陰イオン性、非イオン性、両性および陽イオン性の界面活性剤ならびにその反応性誘導体およびその混合物が挙げられる。「その反応性誘導体」により、平均1個未満の反応性部分を有する界面活性剤または界面活性剤混合物を意図する。最も一般的には、陰イオン性および非イオン性の界面活性剤ならびにその混合物が安定化性界面活性剤として使用され得る。
乳化重合を助長するための好適な陰イオン性界面活性剤は当該技術分野でよく知られており、限定されないが、(C〜C18)アルキル硫酸塩、(C〜C18)アルキルエーテル硫酸塩(例えば、ラウリル硫酸ナトリウムおよびラウレス硫酸ナトリウム)、ドデシルベンゼンスルホン酸のアミノ塩およびアルカリ金属塩、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムおよびドデシルベンゼンスルホン酸ジメチルエタノールアミン、(C〜C16)アルキルフェノキシベンゼンスルホン酸ナトリウム、(C〜C16)アルキルフェノキシベンゼンスルホン酸二ナトリウム、(C〜C16)ジ−アルキルフェノキシベンゼンスルホン酸二ナトリウム、ラウレス−3スルホコハク酸二ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ジ−sec−ブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ドデシルジフェニルエーテルスルホン酸二ナトリウム、n−オクタデシルスルホコハク酸二ナトリウム、分枝鎖アルコールエトキシレートのリン酸エステルなど、ならびにその反応性誘導体が挙げられる。
乳化重合を助長するのに適した非イオン性界面活性剤はポリマーの技術分野でよく知られており、限定されないが、直鎖または分枝鎖のC〜C30脂肪族アルコールエトキシレート、例えば、カプリルアルコールエトキシレート、ラウリルアルコールエトキシレート、ミリスチルアルコールエトキシレート、セチルアルコールエトキシレート、ステアリルアルコールエトキシレート、セテアリルアルコールエトキシレート、ステロールエトキシレート、オレイルアルコールエトキシレートおよびベヘニルアルコールエトキシレート;アルキルフェノールアルコキシレート、例えば、オクチルフェノールエトキシレート;およびポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマーなど、ならびにその反応性誘導体が挙げられる。非イオン性界面活性剤として好適なさらなる脂肪族アルコールエトキシレートは後述するものである。他の有用な非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレングリコールのC〜C22脂肪酸エステル、エトキシ化モノ−およびジグリセリド、ソルビタンエステルおよびエトキシ化ソルビタンエステル、C〜C22脂肪酸グリコールエステル、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのブロックコポリマーおよびその組合せ、ならびにその反応性誘導体が挙げられる。前述の各エトキシレート内のエチレンオキシド単位の数は一態様では2およびそれより多く、別の態様では2〜約150の範囲であり得る。
任意選択で、乳化重合の技術分野でよく知られた他の乳化重合添加剤および加工助剤、例えば、補助乳化剤、保護コロイド、溶媒、緩衝剤、キレート剤、無機電解質、高分子安定剤、殺生剤およびpH調整剤を重合系内に含めてもよい。
本開示の技術の一実施形態において、保護コロイドまたは補助乳化剤は、一態様では約80〜95%、別の態様では約85〜90%の範囲の加水分解度を有するポリ(ビニルアルコール)から選択される。
典型的な2段階乳化重合では、モノマー混合物を、不活性雰囲気下で第1の反応器の乳状化性界面活性剤(例えば、陰イオン性界面活性剤)の水溶液に添加する。任意選択の加工助剤を所望により添加してもよい(例えば、保護コロイド、補助乳化剤(1つまたは複数))。反応器の内容物を撹拌してモノマーエマルジョンを調製する。撹拌器、不活性ガス供給口およびフィードポンプを備えた第2の反応器に、不活性雰囲気下で所望の量の水とさらなる陰イオン性界面活性剤および任意選択の加工助剤を添加する。第2の反応器の内容物を撹拌混合しながら加熱する。第2の反応器の内容物が約55〜98℃の範囲の温度に達した後、このようにして形成された第2の反応器内の界面活性剤水溶液中にフリーラジカル開始剤を注入し、第1の反応器のモノマーエマルジョンを第2の反応器内に、典型的には約1時間半〜約4時間の範囲の時間にわたって徐々に計量する。反応温度は約45〜約95℃の範囲に制御する。モノマーの添加終了後、さらなる量のフリーラジカル開始剤を任意選択で第2の反応器に添加してもよく、得られた反応混合物を典型的には、約45〜95℃の温度で、重合反応が完了してポリマーエマルジョンが得られるのに充分な時間、保持する。
一態様において、本開示の技術の架橋された非イオン性両親媒性ポリマーは、約20〜約60wt.%の少なくとも1つのC〜Cヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(例えば、ヒドロキシエチルメタクリレート);一態様では約10〜約70wt.%の少なくとも1つのC〜C12アルキル(メタ)アクリレートまたは別の態様では約10〜約70wt.%の少なくとも1つのC〜Cアルキル(メタ)アクリレート;約0、1、5または15〜約40wt.%の、C〜C10カルボン酸の少なくとも1つのビニルエステル、約0、1または15〜約30wt.%のビニルラクタム(例えば、ビニルピロリドン);約0、0.1、1、5または7〜約15wt.%の少なくとも1つの会合性および/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに一態様では約0.01〜約5wt.%、別の態様では約0.1〜約3、さらなる一態様では約0.5〜約1wt.%の少なくとも1つの橋かけ剤(crosslinker)(該ポリマーの乾燥重量に対して)を含むモノマー混合物を重合したものである乳化重合体から選択され、ここで、該少なくとも1つの橋かけ剤は、両親媒性架橋剤(crosslinking agent)または両親媒性架橋剤と慣用的な架橋剤の組合せ(本明細書において規定のとおり)から選択される。
別の態様では、本開示の技術の架橋された非イオン性両親媒性ポリマーは、約20〜約50wt.%の少なくとも1つのC〜Cヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(例えば、ヒドロキシエチルメタクリレート);約10〜約30wt.%のアクリル酸エチル;約10〜約35wt.%のアクリル酸ブチル;約0または15〜約25wt.%の、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニルおよび吉草酸ビニルから選択されるC〜Cカルボン酸のビニルエステル;約0、1または15〜約30wt.%のビニルピロリドン;ならびに約0、0.1、1、5または7〜約15wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに一態様では約0.01〜約5wt.%、別の態様では約0.1〜約3、さらなる一態様では約0.5〜約1の少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)を含むモノマー混合物を重合したものである乳化重合体から選択され、ここで、該少なくとも1つの橋かけ剤は、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と慣用的な架橋剤の組合せ(本明細書において規定のとおり)から選択される。
別の実施形態では、本開示の技術の架橋された非イオン性両親媒性ポリマーは、約20〜約50wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート;約10〜約30wt.%のアクリル酸エチル;約10〜約30wt.%のアクリル酸ブチル;約0、1または15〜約25wt.%のビニルピロリドン;約0または15〜約25wt.%の酢酸ビニル;約0、0.1、1、5または7〜約10wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに一態様では約0.01〜約5wt.%、別の態様では約0.1〜約3wt.%、さらなる一態様では約0.5〜約1wt.%の少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)を含むモノマー混合物を重合したものである乳化重合体から選択され、ここで、該少なくとも1つの橋かけ剤は、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と慣用的な架橋剤の組合せ(本明細書において規定のとおり)から選択される。
別の実施形態では、本開示の技術の架橋された非イオン性両親媒性ポリマーは、約20〜50wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート;約10〜約40wt.%のアクリル酸エチル;約10〜約20wt.%のアクリル酸ブチル;約0.1〜約10wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに一態様では約0.01〜約5wt.%、別の態様では約0.1〜約3wt.%、さらなる一態様では約0.5〜約1wt.%の少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)を含むモノマー混合物を重合したものである乳化重合体から選択され、ここで、該少なくとも1つの橋かけ剤は、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と慣用的な架橋剤の組合せ(本明細書において規定のとおり)から選択される。
一態様において、本開示の技術の架橋された非イオン性両親媒性ポリマーは、約20〜50wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート;約10〜約30wt.%のアクリル酸エチル;約10〜約30wt.%のアクリル酸ブチル;約1〜約10wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに一態様では約0.01〜約5wt.%、別の態様では約0.1〜約3wt.%、さらなる一態様では約0.5〜約1wt.%の少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)を含むモノマー混合物を重合したものである乳化重合体から選択され、ここで、該少なくとも1つの橋かけ剤は、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と慣用的な架橋剤の組合せ(本明細書において規定のとおり)から選択される。
一態様において、本開示の技術の架橋された非イオン性両親媒性ポリマーは、約20〜35wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート、約10〜約30wt.%のアクリル酸エチル、約10〜約30wt.%のアクリル酸ブチル、約15〜約25wt.%のビニルピロリドン、約15〜約25wt.%の酢酸ビニル(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである)、および一態様では約0.01〜約5wt.%、別の態様では約0.1〜約3wt.%、さらなる一態様では約0.5〜約1wt.%の少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)を含むモノマー混合物を重合したものである乳化重合体から選択され、ここで、該少なくとも1つの橋かけ剤は、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と慣用的な架橋剤の組合せ(本明細書において規定のとおり)から選択される。
一態様において、本開示の技術の架橋された非イオン性両親媒性ポリマーは、約20〜40wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート、約10〜約30wt.%のアクリル酸エチル、約10〜約30wt.%のアクリル酸ブチル、約15〜約25wt.%のビニルピロリドン、ならびに約1〜約5wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである)、ならびに一態様では約0.01〜約5wt.%、別の態様では約0.1〜約3wt.%、さらなる一態様では約0.5〜約1wt.%の少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)を含むモノマー混合物を重合したものである乳化重合体から選択され、ここで、該少なくとも1つの橋かけ剤は、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と慣用的な架橋剤の組合せ(本明細書において規定のとおり)から選択される。
一態様において、本技術の架橋された非イオン性両親媒性乳化重合体はランダムコポリマーであり、一態様では約500,000より上〜少なくとも約10億ダルトンまたはそれより大きい、別の態様では約600,000〜約45億ダルトン、さらなる一態様では約1,000,000〜約3,000,000ダルトン、なおさらなる一態様では約1,500,000〜約2,000,000ダルトンの範囲の重量平均分子量を有するものである(TDS−222,2007年10月15日,Lubrizol Advanced Materials,Inc.(これは参照により本明細書に組み込まれる)参照)。
降伏応力流体
本開示の技術の例示的な一態様において、降伏応力流体は:i)先に記載の少なくとも1つの架橋された非イオン性両親媒性ポリマー(1つまたは複数);ii)少なくとも1つの陰イオン性界面活性剤、少なくとも1つの陽イオン性界面活性剤、少なくとも1つの両性界面活性剤、少なくとも1つの非イオン性界面活性剤から選択される少なくとも1つの界面活性剤およびその組合せ;ならびにiii)水を含むものである。
本開示の技術の別の例示的な態様では、降伏応力流体は:i)先に記載の少なくとも1つの架橋された非イオン性両親媒性ポリマー(1つまたは複数);ii)少なくとも1つの陰イオン性界面活性剤;およびiii)水を含むものである。
本開示の技術の別の例示的な態様では、降伏応力流体は:i)先に記載の少なくとも1つの架橋された非イオン性両親媒性ポリマー(1つまたは複数);ii)少なくとも1つの陰イオン性界面活性剤と少なくとも1つの両性界面活性剤;およびiii)水を含むものである。
驚くべきことに、本発明の両親媒性ポリマーは、界面活性剤によって活性化されて、望ましいレオロジー特性および審美特性を有し、粒子状物質および不溶性物質を水性媒体中にpH非依存的に無期限期間、懸濁させる能力を有する安定な降伏応力流体をもたらし得る。降伏応力値、弾性率および光学的透明度は、これらが含まれた組成物中において実質的にpH非依存性である。本開示の技術の降伏応力流体は、一態様では約2〜約14、別の態様では約3〜11、さらなる一態様では約4〜約9のpH範囲で有用である。所望のレオロジープロフィールを付与するために酸または塩基での中和が必要とされるpH応答性架橋ポリマー(酸または塩基感受性)とは異なり、本開示の技術のレオロジープロフィールの架橋された非イオン性両親媒性ポリマーは実質的にpH非依存性である。実質的にpH非依存性により、本開示の技術のポリマーが含まれた降伏応力流体により、広いpH範囲(例えば、約2〜約14)において所望のレオロジープロフィール(例えば少なくとも1mPa、または一態様では0.1Pa、別の態様では少なくとも少なくとも0.5Pa、さらに別の態様では少なくとも1Pa、さらなる一態様では少なくとも2Paの降伏応力)が付与されることを意図し、ここで、該pH範囲における降伏応力値の標準偏差は、本開示の技術の一態様では1Pa未満、別の態様では0.5Pa未満、さらなる一態様では0.25Pa未満である。
本開示の技術の例示的な一態様において、降伏応力流体は少なくとも1つの架橋された非イオン性両親媒性ポリマー、少なくとも1つの陰イオン性界面活性剤、任意選択の非イオン性界面活性剤および水を含むものである。
別の例示的な態様では、降伏応力流体は少なくとも1つの架橋された非イオン性両親媒性ポリマー、少なくとも1つの陰イオン性界面活性剤、少なくとも1つの両性界面活性剤、任意選択の非イオン性界面活性剤および水を含むものである。
さらに別の例示的な態様では、降伏応力流体は少なくとも1つの架橋された非イオン性両親媒性ポリマー、少なくとも1つの陰イオン性のエトキシ化型界面活性剤、任意選択の非イオン性界面活性剤および水を含むものである。一態様において、陰イオン性界面活性剤の平均エトキシ化度は約1〜約3の範囲であり得る。別の態様では、平均エトキシ化度は約2である。
さらなる例示的な一態様では、降伏応力流体は少なくとも1つの架橋された非イオン性両親媒性ポリマー、少なくとも1つの陰イオン性のエトキシ化型界面活性剤、少なくとも1つの両性界面活性剤、任意選択の非イオン性界面活性剤および水を含むものである。一態様において、陰イオン性界面活性剤の平均エトキシ化度は約1〜約3の範囲であり得る。別の態様では、平均エトキシ化度は約2である。
なおさらなる例示的な一態様では、降伏応力流体は少なくとも1つの架橋された非イオン性両親媒性ポリマー、少なくとも1つの陰イオン性の非エトキシ化型界面活性剤、少なくとも1つの陰イオン性のエトキシ化型界面活性剤、任意選択の非イオン性界面活性剤および水を含むものである。一態様において、陰イオン性界面活性剤の平均エトキシ化度は約1〜約3の範囲であり得る。別の態様では、平均エトキシ化度は約2である。
別の例示的な態様では、降伏応力流体は少なくとも1つの架橋された非イオン性両親媒性ポリマー、少なくとも1つの陰イオン性の非エトキシ化型界面活性剤、少なくとも1つの陰イオン性のエトキシ化型界面活性剤、少なくとも1つの両性界面活性剤、任意選択の非イオン性界面活性剤および水を含むものである。一態様において、陰イオン性界面活性剤の平均エトキシ化度は約1〜約3の範囲であり得る。別の態様では、平均エトキシ化度は約2である。
本開示の技術の降伏応力流体の配合に使用される両親媒性ポリマーの量は、全組成物の重量に対してポリマー固形分(100%活性剤ポリマー)が約0.5〜約5wt.%の範囲である。別の態様では、該配合に使用される両親媒性ポリマーの量は約0.75wt.%〜約3.5wt.%の範囲である。さらに別の態様では、降伏応力流体中に使用される両親媒性ポリマーの量は約1〜約3wt.%の範囲である。さらなる一態様では、降伏応力流体中に使用される両親媒性ポリマーの量は約1.5wt.%〜約2.75wt.%の範囲である。なおさらなる一態様では、降伏応力流体中に使用される両親媒性ポリマーの量は約2〜約2.5wt.%の範囲である。本開示の技術の降伏応力流体の配合に使用される架橋された非イオン性両親媒性ポリマーは乳化重合体である。
降伏応力流体は、活性化性界面活性剤を添加することにより調製され得る。本開示の技術の降伏応力流体を配合するために使用される活性化性界面活性剤は、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤およびその混合物から選択され得る。用語「活性化性界面活性剤」は、降伏応力流体を作出するために両親媒性ポリマーを活性化するために使用される界面活性剤との関連において用いる。一部の活性化性界面活性剤は安定化性界面活性剤でもあり得る。活性化性界面活性剤の種々の非限定的な例は以下に示している。
陰イオン性界面活性剤の非限定的な例は、McCutcheon’s Detergents and Emulsifiers,North American Edition,1998(Allured Publishing Corporationにより出版);およびMcCutcheon’s,Functional Materials,North American Edition(1992)に開示されており;これらはどちらも、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。陰イオン性界面活性剤は、水性界面活性剤組成物の技術分野で知られているか、またはこれまで使用されている任意の陰イオン性界面活性剤であり得る。好適な陰イオン性界面活性剤としては、限定されないが、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルカリールスルホン酸塩、α−オレフィン−スルホン酸塩、アルキルアミドスルホン酸塩、アルカリールポリエーテル硫酸塩、アルキルアミドエーテル硫酸塩、アルキルモノグリセリルエーテル硫酸塩、アルキルモノグリセリド硫酸塩、アルキルモノグリセリドスルホン酸塩、アルキルコハク酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルスルホスクシンアミド酸塩(succinamate)、アルキルエーテルスルホコハク酸塩、アルキルアミドスルホコハク酸塩;アルキルスルホ酢酸塩、アルキルリン酸塩、アルキルエーテルリン酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩、アルキルアミドエーテルカルボン酸塩、N−アルキルアミノ酸、N−アシルアミノ酸、アルキルペプチド、N−アシルタウリン、アルキルイセチオン酸塩、アシル基が脂肪酸に由来するカルボン酸塩;ならびにそのアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム、アミンおよびトリエタノールアミン塩が挙げられる。
一態様において、前述の塩の陽イオン部分は、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、アンモニウム、モノ−、ジ−およびトリエタノールアミン塩、ならびにモノ−、ジ−およびトリ−イソプロピルアミン塩から選択される。前述の界面活性剤のアルキル基およびアシル基は一態様では約6〜約24個の炭素原子、別の態様では8〜22個の炭素原子、さらなる一態様では約12〜18個の炭素原子を含むものであり、飽和型であっても不飽和であってもよい。該界面活性剤のアリール基はフェニルまたはベンジルから選択される。上記に示したエーテル含有界面活性剤は、一態様では界面活性剤分子1つあたり1〜10個のエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシド単位、別の態様では界面活性剤分子1つあたり1〜3個のエチレンオキシド単位を含むものであり得る。
好適な陰イオン性界面活性剤の例としては、限定されないが、1、2、3、4または5モルのエチレンオキシドでエトキシ化されたラウレススルフェート、トリデセススルフェート、ミレススルフェート、C12〜C13パレススルフェート、C12〜C14パレススルフェートおよびC12〜C15パレススルフェートのナトリウム、カリウム、リチウム、マグネシウムおよびアンモニウムの塩;ナトリウム、カリウム、リチウム、マグネシウム、アンモニウムおよびトリエタノールアミンラウリルスルフェート、ココスルフェート、トリデシルスルフェート、ミリスチル(myrstyl)スルフェート、セチルスルフェート、セテアリルスルフェート、ステアリルスルフェート、オレイルスルフェート、獣脂スルフェート、ラウリルスルホコハク酸二ナトリウム、ラウレススルホコハク酸二ナトリウム、ココイルイセチオン酸ナトリウム、C12〜C14オレフィンスルホン酸ナトリウム、ラウレス−6カルボン酸ナトリウム、メチルココイルタウリンナトリウム、ココイルグリシンナトリウム、ミリスチルサルコシンナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ココイルサルコシンナトリウム、ココイルグルタミン酸ナトリウム、ミリストイルグルタミン酸カリウム、トリエタノールアミンのモノラウリルリン酸塩、ならびに脂肪酸の石鹸、例えば、約8〜約22個の炭素原子を含む飽和型および不飽和の脂肪酸のナトリウム、カリウム、アンモニウムおよびトリエタノールアミン塩が挙げられる。
陽イオン性界面活性剤は、水性界面活性剤組成物の技術分野で知られているか、またはこれまで使用されている陽イオン性界面活性剤のいずれかであり得る。有用な陽イオン性界面活性剤は、例えば、McCutcheon’s Detergents and Emulsifiers,North American Edition,1998(上掲)およびKirk−Othmer.Encyclopedia of Chemical Technology,第4版,第23巻,第478〜541頁(これらの内容は参照により本明細書に組み込まれる)に記載されているもののうちの1つまたはそれより多くであり得る。好適な類型の陽イオン性界面活性剤としては、限定されないが、アルキルアミン、アルキルイミダゾリン、エトキシ化アミン、第4級化合物および4級化エステルが挙げられる。また、アルキルアミンオキシドは、低pHでは陽イオン性界面活性剤としての機能を果たし得る。
アルキルアミン界面活性剤は、第1級、第2級および第3級脂肪族C12〜C22アルキルアミン(置換または非置換)ならびに場合によっては「アミドアミン」と称される物質の塩であり得る。アルキルアミンおよびその塩の非限定的な例としては、ジメチルコカミン、ジメチルパルミチルアミン(palmitamine)、ジオクチルアミン、ステアラミンジメチル、ソイアミン(soyamine)ジメチル、ソイアミン、ミリスチルアミン、トリデシルアミン、エチルステアリルアミン、N−獣脂プロパンジアミン、エトキシ化ステアリルアミン、ジヒドロキシエチルステアリルアミン、アラキジルベヘニルアミン、ジメチルラウラミン、ステアリルアミン塩酸塩、ソイアミンクロリド、ステアリルアミンギ酸塩、N−獣脂プロパンジアミンジクロリド、およびアモジメチコンが挙げられる。
アミドアミンおよびその塩の非限定的な例としては、ステアラミドプロピルジメチルアミン、ステアラミドプロピルジメチルアミンクエン酸塩、パルミトアミドプロピルジエチルアミン、およびコカミドプロピルジメチルアミン乳酸塩が挙げられる。
アルキルイミダゾリン界面活性剤の非限定的な例としては、アルキルヒドロキシエチルイミダゾリン、例えば、ステアリルヒドロキシエチルイミダゾリン、ココヒドロキシエチルイミダゾリン、エチルヒドロキシメチルオレイルオキサゾリンなどが挙げられる。
エトキシ化(ethyoxylated)アミンの非限定的な例としては、PEG−ココポリアミン、PEG−15獣脂アミン、クオタニウム−52などが挙げられる。
陽イオン性界面活性剤として有用な第4級アンモニウム化合物の中でも、一部のものは一般式:(R20212223)Eに該当するものであり、式中、R20、R21、R22およびR23は、1〜約22個の炭素原子を有する脂肪族基または芳香族、アルコキシ、ポリオキシアルキレン、アルキルアミド、ヒドロキシアルキル、アリールもしくはアルキルアリール基(該アルキル鎖内に1〜約22個の炭素原子を有する)から独立して選択され;Eは、塩形成性陰イオン、例えば、ハロゲン(例えば、クロリド、ブロミド)、アセテート、シトレート、ラクテート、グリコレート、ホスフェート、ナイトレート、スルフェートおよびアルキルスルフェートから選択されるものである。脂肪族基は、炭素原子と水素原子に加えて、エーテル結合、エステル結合および他の基(アミノ基など)を含むものであり得る。長鎖脂肪族基(例えば、約12個またはそれより多くの炭素のもの)は飽和型であっても不飽和であってもよい。一態様において、アリール基はフェニルおよびベンジルから選択される。
例示的な第4級アンモニウム界面活性剤としては、限定されないが、セチルトリメチルアンモニウムクロリド、セチルピリジニウムクロリド、ジセチルジメチルアンモニウムクロリド、ジヘキサデシルジメチルアンモニウムクロリド、ステアリルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、ジオクタデシルジメチルアンモニウムクロリド、ジエイコシルジメチルアンモニウムクロリド、ジドコシルジメチルアンモニウムクロリド、ジヘキサデシルジメチルアンモニウムクロリド、ジヘキサデシルジメチルアンモニウムアセテート、ベヘニルトリメチルアンモニウムクロリド、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、ならびにジ(ココナッツアルキル)ジメチルアンモニウムクロリド、ジ獣脂ジメチルアンモニウムクロリド、ジ(水添獣脂)ジメチルアンモニウムクロリド、ジ(水添獣脂)ジメチルアンモニウムアセテート、ジ獣脂ジメチルアンモニウムメチルスルフェート、ジ獣脂ジプロピルアンモニウムホスフェート、およびジ獣脂ジメチルアンモニウムナイトレートが挙げられる。
低pHでは、アミンオキシドはプロトン化してN−アルキルアミンと同様の挙動を示し得る。例としては、限定されないが、ジメチル−ドデシルアミンオキシド、オレイルジ(2−ヒドロキシエチル)アミンオキシド、ジメチルテトラデシルアミンオキシド、ジ(2−ヒドロキシエチル)−テトラデシルアミンオキシド、ジメチルヘキサデシルアミンオキシド、ベヘンアミンオキシド、コカミンオキシド、デシルテトラデシルアミンオキシド、ジヒドロキシエチルC12〜C15アルコキシプロピルアミンオキシド、ジヒドロキシエチル コカミンオキシド、ジヒドロキシエチルラウラミンオキシド、ジヒドロキシエチルステアラミンオキシド、ジヒドロキシエチル獣脂アミンオキシド、水添パーム核アミンオキシド、水添獣脂アミンオキシド、ヒドロキシエチルヒドロキシプロピルC12〜C15アルコキシプロピルアミンオキシド、ラウラミンオキシド、ミリスタミンオキシド、セチルアミンオキシド、オレアミドプロピルアミンオキシド、オレアミンオキシド、パルミチルアミン(palmitamine)オキシド、PEG−3ラウラミンオキシド、ジメチルラウラミンオキシド、カリウムトリホスホノメチルアミンオキシド、ダイズ由来アミドプロピルアミンオキシド、コカミドプロピルアミンオキシド、ステアラミンオキシド、獣脂アミンオキシドおよびその混合物が挙げられる。
用語「両性界面活性剤」は、本明細書で用いる場合、両性イオン性界面活性剤も包含していることを意図し、両性イオン性界面活性剤は両性界面活性剤のサブセットとして、当業者である配合者によく知られている。両性界面活性剤の非限定的な例はMcCutcheon’s Detergents and Emulsifiers,North American Edition(上掲)およびMcCutcheon’s,Functional Materials,North American Edition(上掲)に開示されており;これらはどちらも、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。好適な例としては、限定されないが、アミノ酸(例えば、N−アルキルアミノ酸およびN−アシルアミノ酸)、ベタイン、スルタイン、およびアルキルアンホカルボキシレートが挙げられる。
本開示の技術の実施に適したアミノ酸系界面活性剤としては、式:
Figure 0006549583
で表される界面活性剤が挙げられ、式中、R25は、10〜22個の炭素原子を有する飽和もしくは不飽和の炭化水素基または9〜22個の炭素原子を有する飽和もしくは不飽和の炭化水素基を含むアシル基を表し、Yは水素またはメチルであり、Zは、水素、−CH、−CH(CH、−CHCH(CH、−CH(CH)CHCH、−CH、−CHOH、−CHOH、−CH(OH)CH、−(CHNH、−(CHNHC(NH)NH、−CHC(O)O、−(CHC(O)Oから選択される。Mは塩形成性陽イオンである。一態様において、R25は、直鎖または分枝鎖のC10〜C22アルキル基、直鎖または分枝鎖のC10〜C22アルケニル基、R26C(O)−(式中、R26は、直鎖または分枝鎖のC〜C22アルキル基、直鎖または分枝鎖のC〜C22アルケニル基から選択される)で表されるアシル基から選択されるラジカルを表す。一態様において、Mは、ナトリウム、カリウム、アンモニウムおよびトリエタノールアミン(TEA)から選択される陽イオンである。
アミノ酸界面活性剤は、α−アミノ酸、例えば、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、イソロイシン、ロイシン、リシン、フェニルアラニン、セリン、チロシンおよびバリンなどのアルキル化およびアシル化により誘導されるものであり得る。代表的なN−アシルアミノ酸界面活性剤は、限定されないが、N−アシル化グルタミン酸のモノ−およびジ−カルボン酸塩(例えば、ナトリウム、カリウム、アンモニウムおよびTEA)、例えば、ココイルグルタミン酸ナトリウム、ラウロイルグルタミン酸ナトリウム、ミリストイルグルタミン酸ナトリウム、パルミトイルグルタミン酸ナトリウム、ステアロイルグルタミン酸ナトリウム、ココイルグルタミン酸二ナトリウム、ステアロイルグルタミン酸二ナトリウム、ココイルグルタミン酸カリウム、ラウロイルグルタミン酸カリウム、およびミリストイルグルタミン酸カリウム;N−アシル化アラニンのカルボン酸塩(例えば、ナトリウム、カリウム、アンモニウムおよびTEA)、例えば、ココイルアラニンナトリウム、およびラウロイルアラニンTEA;N−アシル化グリシンのカルボン酸塩(例えば、ナトリウム、カリウム、アンモニウムおよびTEA)、例えば、ココイルグリシンナトリウム、およびココイルグリシンカリウム;N−アシル化サルコシンのカルボン酸塩(例えば、ナトリウム、カリウム、アンモニウムおよびTEA)、例えば、ラウロイルサルコシンナトリウム、ココイルサルコシンナトリウム、ミリストイルサルコシンナトリウム、オレイルサルコシンナトリウム、およびラウロイルサルコシンアンモニウム;ならびに前述の界面活性剤の混合物である。
本開示の技術に有用なベタインおよびスルタインは、アルキルベタイン、アルキルアミノベタインおよびアルキルアミドベタインならびに式:
Figure 0006549583
で表される該当スルホベタイン(スルタイン)から選択され、式中、R27はC〜C22アルキルまたはアルケニル基であり、各R28は独立してC〜Cアルキル基であり、R29はC〜Cアルキレン基またはヒドロキシ置換C〜Cアルキレン基であり、nは2〜6の整数であり、Aはカルボキシレート基またはスルホネート基であり、Mは塩形成性陽イオンである。一態様において、R27はC11〜C18アルキル基またはC11〜C18アルケニル基である。一態様において、R28はメチルである。一態様において、R29はメチレン、エチレンまたはヒドロキシプロピレンである。一態様において、nは3である。さらなる一態様では、Mは、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、アンモニウムならびにモノ−、ジ−およびトリエタノールアミン陽イオンから選択される。
好適なベタインの例としては、限定されないが、ラウリルベタイン、ココベタイン、オレイルベタイン、ココヘキサデシルジメチルベタイン、ラウリルアミドプロピルベタイン、ココアミドプロピルベタイン(CAPB)、およびコカミドプロピルヒドロキシスルタインが挙げられる。
アルキルアンホカルボキシレート、例えば、アルキルアンホアセテートおよびアルキルアンホプロピオネート(一置換および二置換カルボキシレート)は、式:
Figure 0006549583
で表され得るものであり、式中、R27はC〜C22アルキルまたはアルケニル基であり、R30は−CHC(O)O、−CHCHC(O)Oまたは−CHCH(OH)CHSO であり、R31は水素または−CHC(O)Oであり、Mは、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、アンモニウムならびにモノ−、ジ−およびトリエタノールアミンから選択される陽イオンである。
例示的なアルキルアンホカルボキシレートとしては、限定されないが、ココアンホ酢酸ナトリウム、ラウロアンホ酢酸ナトリウム、カプリロアンホ酢酸ナトリウム、ココアンホジ酢酸二ナトリウム、ラウロアンホジ酢酸二ナトリウム、カプリルアンホジ酢酸二ナトリウム、カプリロアンホジ酢酸二ナトリウム、ココアンホジプロピオン酸二ナトリウム、ラウロアンホジプロピオン酸二ナトリウム、カプリルアンホジプロピオン酸二ナトリウム、およびカプリロアンホジプロピオン酸二ナトリウムが挙げられる。
非イオン性界面活性剤の非限定的な例はMcCutcheon’s Detergents and Emulsifiers,North American Edition,1998(上掲);およびMcCutcheon’s,Functional Materials,North American(上掲)に開示されており;これらはどちらも、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。非イオン性界面活性剤のさらなる例は、Barratらに対する米国特許第4,285,841号およびLeikhimらに対する米国特許第4,284,532号に記載されており、これらはどちらも、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。非イオン性界面活性剤は、典型的には、疎水性部分、例えば、長鎖アルキル基またはアルキル化アリール基と、種々のエトキシ化度および/またはプロポキシ化度(例えば、1〜約50)のエトキシ部分および/またはプロポキシ部分を含む親水性部分とを有するものである。使用され得る一例の類型の非イオン性界面活性剤の例としては、限定されないが、エトキシ化アルキルフェノール、エトキシ化およびプロポキシ化脂肪族アルコール、メチルグルコースのポリエチレングリコールエーテル、ソルビトールのポリエチレングリコールエーテル、エチレンオキシド−プロピレンオキシドブロックコポリマー、脂肪酸のエトキシ化エステル、エチレンオキシドと長鎖アミンまたはアミドとの縮合生成物、エチレンオキシドとアルコールと縮合生成物およびその混合物が挙げられる。
好適な非イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキル多糖、アルコールエトキシレート、ブロックコポリマー、ヒマシ油エトキシレート、セト/オレイルアルコールエトキシレート、セテアリルアルコールエトキシレート、デシルアルコールエトキシレート、ジノニルフェノールエトキシレート、ドデシルフェノールエトキシレート、末端キャップ型エトキシレート、エーテルアミン誘導体、エトキシ化アルカノールアミド、エチレングリコールエステル、脂肪酸アルカノールアミド、脂肪族アルコールアルコキシレート、ラウリルアルコールエトキシレート、モノ−分枝鎖アルコールエトキシレート、ノニルフェノールエトキシレート、オクチルフェノールエトキシレート、オレイルアミンエトキシレート、ランダムコポリマーアルコキシレート、ソルビタンエステルエトキシレート、ステアリン酸エトキシレート、ステアリルアミンエトキシレート、獣脂油脂肪酸エトキシレート、獣脂アミンエトキシレート、トリデカノールエトキシレート、アセチレンジオール、ポリオキシエチレンソルビトールおよびその混合物が挙げられる。好適な非イオン性界面活性剤の種々の具体例としては、限定されないが、メチルグルセス−10、ジステアリン酸PEG−20メチルグルコース、セスキステアリン酸PEG−20メチルグルコース、セテス−8、セテス−12、ドドキシノール−12、ラウレス−15、PEG−20ヒマシ油、ポリソルベート20、ステアレス−20、ポリオキシエチレン−10セチルエーテル、ポリオキシエチレン−10ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン−20セチルエーテル、ポリオキシエチレン−10オレイルエーテル、ポリオキシエチレン−20オレイルエーテル、エトキシ化ノニルフェノール、エトキシ化オクチルフェノール、エトキシ化ドデシルフェノール、またはエトキシ化脂肪族(C〜C22)アルコール(3〜20個のエチレンオキシド部分を含むもの)、ポリオキシエチレン−20イソヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレン−23グリセロールラウレート、ポリオキシエチレン−20グリセリルステアレート、PPG−10メチルグルコースエーテル、PPG−20メチルグルコースエーテル、ポリオキシエチレン−20ソルビタンモノエステル、ポリオキシエチレン−80ヒマシ油、ポリオキシエチレン−15トリデシルエーテル、ポリオキシエチレン−6トリデシルエーテル、ラウレス−2、ラウレス−3、ラウレス−4、PEG−3ヒマシ油、PEG 600ジオレエート、PEG 400ジオレエート、ポロキサマー、例えばポロキサマー188、ポリソルベート21、ポリソルベート40、ポリソルベート60、ポリソルベート61、ポリソルベート65、ポリソルベート80、ポリソルベート81、ポリソルベート85、ソルビタンカプリレート、ソルビタンココエート、ソルビタンジイソステアレート、ソルビタンジオレエート、ソルビタンジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステル、ソルビタンイソステアレート、ソルビタンラウレート、ソルビタンオレエート、ソルビタンパルミテート、ソルビタンセスキイソステアレート、ソルビタンセスキオレエート、ソルビタンセスキステアレート、ソルビタンステアレート、ソルビタントリイソステアレート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンウンデシレネートまたはその混合物が挙げられる。
また、アルキルグリコシド非イオン性界面活性剤を使用してもよく、これは一般的には、単糖または単糖に加水分解性の化合物をアルコール(脂肪族アルコールなど)と酸媒体中で反応させることにより調製される。例えば、米国特許第5,527,892号および同第5,770,543号には、アルキルグリコシドおよび/またはその調製方法が記載されている。好適な例は、Glucopon(商標)220、225、425、600および625、PLANTACARE(登録商標)ならびにPLANTAPON(登録商標)の名称で市販されているものであり、これらはすべて、Ambler,PennsylvaniaのCognis Corporationから入手可能である。
別の態様では、非イオン性界面活性剤としては、限定されないが、アルコキシ化メチルグルコシド、例えば、メチルグルセス−10、メチルグルセス−20、PPG−10メチルグルコースエーテル、およびPPG−20メチルグルコースエーテル(Lubrizol Advanced Materials,Inc.から、それぞれ商標名Glucam(登録商標)E10、Glucam(登録商標)E20、Glucam(登録商標)P10、およびGlucam(登録商標)P20で入手可能)などが挙げられ;疎水性修飾アルコキシ化メチルグルコシド、例えば、ジオレイン酸PEG 120メチルグルコース、トリオレイン酸PEG−120メチルグルコース、およびセスキステアリン酸PEG−20メチルグルコース(Lubrizol Advanced Materials,Inc.から、それぞれ商標名Glucamate(登録商標)DOE−120、Glucamate(商標)LT、およびGlucamate(商標)SSE−20で入手可能)もまた好適である。他の例示的な疎水性修飾アルコキシ化メチルグルコシドは米国特許第6,573,375号および同第6,727,357号に開示されており、これらの開示内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
他の有用な非イオン性界面活性剤としては、水溶性シリコーン、例えば、PEG−10ジメチコン、PEG−12ジメチコン、PEG−14ジメチコン、PEG−17ジメチコン、PPG−12ジメチコン、PPG−17ジメチコンおよびその誘導体化形態/官能性付与形態、例えば、ビス−PEG/PPG−20/20ジメチコン ビス−PEG/PPG−16/16 PEG/PPG−16/16ジメチコン、PEG/PPG−14/4ジメチコン、PEG/PPG−20/20ジメチコン、PEG/PPG−20/23ジメチコン、およびペルフルオロノニルエチルカルボキシデシルPEG−10ジメチコンが挙げられる。
本開示の技術の降伏応力流体の配合に使用される該少なくとも1つの界面活性剤の量(活性重量基準)は降伏応力流体組成物全体の重量に対して約1〜約70wt.%の範囲である。別の態様では、該配合に使用される該少なくとも1つの界面活性剤の量は約2〜約50wt.%または約3〜約25wt.%の範囲である。さらに別の態様では、降伏応力流体中に使用される該少なくとも1つの界面活性剤の量は約5〜約22wt.%の範囲である。さらなる一態様では、使用される該少なくとも1つの界面活性剤の量は約6〜約20wt.%の範囲である。なおさらなる一態様では、該少なくとも1つの界面活性剤の量は降伏応力流体の総重量(total weight yield of the stress fluid)に対して約10、12、14、16および18wt.%である。
本開示の技術の一実施形態において、陰イオン性界面活性剤(非エトキシ化型および/またはエトキシ化型)対両性界面活性剤の重量比(活性物質に対して)は一態様では約10:1〜約2:1の範囲であり得、別の態様では9:1、8:1、7:1 6:1、5:1、4.5:1、4:1または3:1であり得る。エトキシ化型陰イオン性界面活性剤を非エトキシ化型陰イオン性界面活性剤および両性界面活性剤と併用して使用する場合、エトキシ化型陰イオン性界面活性剤対非エトキシ化型陰イオン性界面活性剤対両性界面活性剤の重量比(活性物質に対して)は一態様において約3.5:3.5:1から別の態様において約1:1:1までの範囲であり得る。
一実施形態において、該流体の降伏応力値は少なくとも約1mPa、または一態様では0.1Pa、一態様では約0.5Pa、別の態様では少なくとも約1Pa、さらなる一態様では少なくとも約1.5Paである。別の実施形態では、該流体の降伏応力は一態様では約0.1〜約20Pa、別の態様では約0.5Pa〜約10Pa、さらなる一態様では約1〜約3Pa、なおさらなる一態様では約1.5〜約3.5の範囲である。
任意選択で、本開示の技術の降伏応力流体に電解質を含めてもよい。好適な電解質は既知の化合物であり、多価陰イオンの塩、例えば、ピロリン酸カリウム、トリポリリン酸カリウムおよびクエン酸ナトリウムまたはクエン酸カリウム、多価陽イオンの塩、例えば、アルカリ土類金属塩、例えば、塩化カルシウムおよび臭化カルシウムならびにハロゲン化亜鉛、塩化バリウムおよび硝酸カルシウム、一価陽イオンと一価陰イオンとの塩、例えば、アルカリ金属またはアンモニウムのハロゲン化物、例えば、塩化カリウム、塩化ナトリウム、ヨウ化カリウム、臭化ナトリウムおよび臭化アンモニウム、アルカリ金属硝酸塩または硝酸アンモニウムならびにそのブレンドが挙げられる。使用される電解質の量は、一般的には組み込まれる両親媒性ポリマーの量に依存するが、全組成物の重量に対して一態様では約0.1〜約4wt.%、別の態様では約0.2〜約2wt.%の濃度レベルで使用され得る。
降伏応力流体は0.1〜1秒−1の剪断速度において0.5未満の剪断減粘指数で容易に注出可能なものでなければならない。降伏応力流体は少なくとも10%の光透過を有するものであり得る。付加的または択一的に、降伏応力流体は、50またはそれより小さい、あるいは40またはそれより小さい、あるいはさらには30もしくは20またはそれより小さいネフェロ分析濁度単位(NTU)値を有するものであり得る。本開示の技術の降伏応力流体を、増粘液の降伏値を向上させるためのレオロジー調整剤(増粘剤)と併用して使用してもよい。一態様において、本開示の技術の降伏応力流体は非イオン性レオロジー調整剤と併用され得、該レオロジー調整剤は、単独で使用した場合は充分な降伏応力値を有しない。レオロジー調整剤は、水に可溶性であり、安定であり、イオン基またはイオン化性基を含んでいない限り、任意のものが適する。好適なレオロジー調整剤としては、限定されないが、天然ガム(例えば、フェヌグリーク、カッシア、イナゴマメ、タラおよびグアーから選択されるポリガラクトマンナンガム)、修飾セルロース(例えば、エチルヘキシルエチルセルロース(EHEC)、ヒドロキシブチルメチルセルロース(HBMC)、ヒドロキシエチルメチルセルロース(HEMC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、メチルセルロース(MC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)およびセチルヒドロキシエチルセルロース);ならびにその混合物メチルセルロース、ポリエチレングリコール(例えば、PEG 4000、PEG 6000、PEG 8000、PEG 10000、PEG 20000)、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド(ホモポリマーおよびコポリマー)、ならびに疎水変性エトキシ化ウレタン(HEUR)が挙げられる。レオロジー調整剤は、組成物の総重量の重量に対して一態様では約0.5〜約25wt.%、別の態様では約1〜約15wt.%、さらなる一態様では約2〜約10wt.%の範囲の量で使用され得る。
本開示の技術の降伏応力流体は、降伏応力特性が必要とされる任意の用途に使用され得る。降伏応力流体は単独で使用してもよく、その降伏応力値を向上させるための他の流体と併用して使用してもよい。
一実施形態において、本開示の技術の降伏応力流体は、水性組成物内の粒子状物質および不溶性の液滴を懸濁させるために使用され得る。かかる流体は、石油およびガス産業、パーソナルケアおよびホームケア産業に有用である。
石油およびガス産業では、本開示の技術の降伏応力流体は、掘削流体および水圧破砕流体の降伏応力値を向上させるために使用され得、ボーリング孔の掘り屑およびフラクチャリング用プロパント、例えば、砂、焼結ボーキサイト、ガラス玉、セラミック物質、ポリスチレンビーズなどを懸濁させるために使用され得る。
パーソナルケア産業では、本開示の技術の降伏応力流体は、洗浄用組成物、ヘアケアおよびスキンケア組成物ならびに化粧料の降伏応力特性を改善するために使用され得、不溶性のシリコーン、乳白剤および真珠光沢付与剤(例えば、雲母、コーティング雲母)、顔料、剥離剤、ふけ予防剤、クレイ、膨潤性クレイ、ラポナイト、気泡、リポソーム、マイクロスポンジ、化粧料用ビーズ、化粧料用マイクロカプセルおよびフレークを懸濁させるために使用され得る。本開示の技術の降伏応力流体は、このような物質を懸濁状態で一態様では23℃で少なくとも1ヶ月、別の態様では少なくとも6ヶ月、さらなる一態様では少なくとも1年間安定化させ得る。
この安定な組成物は、円滑な許容できるレオロジーを維持しており、良好な剪断減粘性特性を有しており、粘度の有意な増減を伴わず、相分離(例えば、沈降もしくはクリーミングによる分離(表面への上昇)または透明度の低下)が長期間にわたって、例えば45℃で少なくとも1ヶ月無い。
例示的なビーズ成分としては、限定されないが、寒天ビーズ、アルギネートビーズ、ホホバビーズ、ゼラチンビーズ、Styrofoam(商標)ビーズ、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチレンビーズ、Unispheres(商標)およびUnipearls(商標)化粧料用ビーズ(Induchem USA,Inc.,New York,NY)、Lipocapsule(商標)、Liposphere(商標)およびLipopearl(商標)マイクロカプセル(Lipo Technologies Inc.,Vandalia,OH)ならびにConfetti II(商標)経皮送達フレーク(United−Guardian,Inc.,Hauppauge,NY)が挙げられる。ビーズは審美物質として使用され得るか、あるいは有益な薬剤を、環境の有害効果から保護するため、または送達、放出および最終製品における性能の最適性ために封入するために使用され得る。
一態様において、化粧料用ビーズはサイズが約0.5〜約1.5mmの範囲である。別の態様では、ビーズと水の比重の差が一態様では約+/−0.01〜0.5、別の態様では約+/−0.2〜0.3g/mlである。
一態様において、マイクロカプセルはサイズが約0.5〜約300μmの範囲である。別の態様では、マイクロカプセルと水の比重の差が約+/−0.01〜0.5である。マイクロカプセルビーズの非限定的な例は米国特許第7,786,027号(その開示内容は参照により本明細書に組み込まれる)に開示されている。
本開示の技術の一態様では、粒子状成分および/または不溶性液滴の量は組成物の総重量に対して約0.1%〜約10%(重量基準)の範囲であり得る。
本開示の技術の選択した実施形態および態様に対して、本開示の技術の降伏応力流体中に含有され得る種々の成分および構成成分について重複する重量範囲を示しているが、組成物中の各成分の具体的な量はその開示された範囲から、各成分の量が、該組成物中のすべての成分の合計がトータル100重量パーセントになるように調整されるように選択されることは容易にわかるはずである。使用量は所望の製品の目的および性質によって異なり、当該配合の当業者が、および文献から容易に決定することができよう。
本開示の技術を以下の実施例により例示する。本実施例は例示の目的のためのものにすぎず、本開示の技術の範囲または実施され得る様式を限定するものとみなされるべきでない。特に記載のない限り、部およびパーセンテージは重量基準で示している。
以下の略号および商標名を本実施例において使用している。
Figure 0006549583
以下の実施例により、本明細書に開示した技術の実例を示す。
実施例1(比較)
モノマー組成=EA/n−BA/HEMA/BEM(35/15/45/5)wt.
乳化重合体を以下のようにして調製した。モノマープレミックスを、140グラムのDI水、12.5グラムの40%アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム(AOS)水溶液、175グラムの(EA)、75グラムの(n−BA)、225グラムの(HEMA)および33.3グラムの(BEM)を混合することにより作製した。開始剤Aを、3.57グラムの70%t−ブチルハイドロジェンペルオキシド(TBHP)を40グラムのDI水中に混合することにより作製した。還元剤Aを、0.13グラムのエリソルビン酸を5グラムのDI水に溶解させることにより調製した。還元剤Bを、2.5グラムのエリソルビン酸を100グラムのDI水に溶解させることにより調製した。3リットル容反応器に825グラムのDI水、7.5グラムの40%AOSおよび15グラムのSelvol 502(積水化学製)を仕込み、次いで、窒素ブランケット下で適正に撹拌しながら70℃まで加熱した。反応器を70℃で1時間保持した後、反応器を65℃まで冷却し、次いで、開始剤Aを次いで反応器に添加し、続いて還元剤Aを添加した。約1分後、モノマープレミックスを反応槽に180分間にわたって配分した。モノマープレミックスの配分開始から約3分後、還元剤Bを反応器に210分間にわたって配分した。還元剤Bの供給終了後、反応槽の温度を65℃に60分間維持した。次いで反応器を60℃まで冷却した。1.96グラムの70%TBHPと0.13グラムの40%AOSを15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。5分後、1.27グラムのエリソルビン酸を15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。反応器を60℃に維持した。30分後、1.96グラムの70%TBHPと0.13グラムの40%AOSを15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。5分後、1.27グラムのエリソルビン酸を15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。反応器を60℃に約30分間維持した。次いで、反応器を室温まで冷却し、100ミクロンクロスに通して濾過した。得られたエマルジョンのpHを水酸化アンモニウムで4〜5に調整した。ポリマー生成物は29%の固形分含有量、14cpsの粘度および111nmの粒径を有するものであった。
実施例2(比較)
モノマー組成=EA/n−BA/HEMA/BEM/APE(35/14.91/45/5/0.088)wt.
乳化重合体を以下のようにして調製した。モノマープレミックスを、140グラムのDI水、3.75グラムの40%アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム(AOS)水溶液、175グラムの(EA)、70.6グラムの(n−BA)、225グラムの(HEMA)および33.3グラムの(BEM)を混合することにより作製した。開始剤Aを、3.57グラムの70%t−ブチルハイドロジェンペルオキシド(TBHP)を40グラムのDI水中に混合することにより作製した。還元剤Aを、0.13グラムのエリソルビン酸を5グラムのDI水に溶解させることにより調製した。還元剤Bを、2.5グラムのエリソルビン酸を100グラムのDI水に溶解させることにより調製した。3リットル容反応器に800グラムのDI水、10グラムの40%AOSおよび25グラムのSelvol 502(Sekisui製)を仕込み、次いで、窒素ブランケット下で適正に撹拌しながら70℃まで加熱した。反応器を70℃で1時間保持した後、開始剤Aを反応器に添加し、続いて還元剤Aを添加した。約1分後、モノマープレミックスを反応槽に180分間にわたって配分した。モノマープレミックスの配分開始から約3分後、還元剤Bを反応器に210分間にわたって配分した。反応温度を65℃に維持した。モノマープレミックスの配分の約115分後、プレミックスの配分を10分間停止し、次いで、0.44グラムの70%APEを含む3.94グラムのn−BAをモノマープレミックスに添加した。10分後、プレミックスの配分を再開した。還元剤Bの供給終了後、反応槽の温度を65℃に60分間維持した。次いで反応器を60℃まで冷却した。1.96グラムの70%TBHPと0.13グラムの40%AOSを15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。5分後、1.27グラムのエリソルビン酸を15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。反応器を60℃に維持した。30分後、1.96グラムの70%TBHPと0.13グラムの40%AOSを15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。5分後、1.27グラムのエリソルビン酸を15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。反応器を60℃に約30分間維持した。次いで、反応器を室温まで冷却し、100ミクロンクロスに通して濾過した。得られたエマルジョンのpHを水酸化アンモニウムで4〜5に調整した。ポリマー生成物は31.5%の固形分含有量、20cpsの粘度および145nmの粒径を有するものであった。
実施例3(実例)
モノマー組成=EA/n−BA/HEMA/BEM(35/15/45/5)wt.
乳化重合体を以下のようにして調製した。モノマープレミックスを、140グラムのDI水、5グラムの反応性界面活性剤E−Sperse RS−1618、175グラムの(EA)、75グラムの(n−BA)、225グラムの(HEMA)および33.3グラムの(BEM)を混合することにより作製した。開始剤Aを、2.86グラムの70%TBHPを40グラムのDI水中に混合することにより作製した。還元剤Aを、0.13グラムのエリソルビン酸を5グラムのDI水に溶解させることにより調製した。還元剤Bを、2.0グラムのエリソルビン酸を100グラムのDI水に溶解させることにより調製した。3リットル容反応器に800グラムのDI水、10グラムの40%AOSおよび25グラムのSelvol 502(Sekisui製)を仕込んだ。反応器の内容物を、窒素ブランケット下で適正に撹拌しながら70℃まで加熱した。反応器を70℃で1時間保持した後、開始剤Aを反応器に添加し、続いて還元剤Aを添加した。約1分後、モノマープレミックスを反応槽に180分間にわたって配分した。モノマープレミックスの配分開始から約3分後、還元剤Bを反応器に210分間にわたって配分した。反応温度を65℃に維持した。還元剤Bの供給終了後、反応槽の温度を65℃に60分間維持した。次いで反応器を60℃まで冷却した。1.79グラムの70%TBHPと0.13グラムの40%AOSを15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。5分後、1.05グラムのエリソルビン酸を15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。反応器を60℃に維持した。30分後、1.79グラムの70%TBHPと0.13グラムの40%AOSを15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。5分後、1.05グラムのエリソルビン酸を15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。反応器を60℃に約30分間維持した。次いで、反応器を室温まで冷却し、100ミクロンクロスに通して濾過した。得られたエマルジョンのpHを水酸化アンモニウムで4〜5に調整した。ポリマー生成物は30.4%の固形分含有量、21cpsの粘度および119nmの粒径を有するものであった。
実施例4(実例)
モノマー組成=EA/n−BA/HEMA/BEM(35/15/45/5)wt.
乳化重合体を、モノマーミックスの12.5グラムの40%アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム(AOS)水溶液を5グラムの反応性界面活性剤E−Sperse RS−1618に置き換えたこと以外は比較例1と同様に調製した。ポリマー生成物は30.85%の固形分含有量、19cpsの粘度および99nmの粒径を有するものであった。
実施例5(実例)
モノマー組成=EA/n−BA/HEMA/BEM/APE(35/14.91/45/5/0.088)wt.
乳化重合体を、モノマーミックスの3.75グラムの40%アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム(AOS)水溶液を5グラムの反応性界面活性剤E−Sperse RS−1618に置き換えたこと以外は比較例2と同様に調製した。ポリマー生成物は30.8%の固形分含有量、24cpsの粘度および110nmの粒径を有するものであった。
実施例6(比較)
モノマー組成=EA/n−BA/HEMA/BEM(35/15/45/5)wt.
乳化重合体を以下のようにして調製した。モノマープレミックスを、140グラムのDI水、16.67グラムの30%Polystep TSP−16S(Stepan製)水溶液、175グラムのアクリル酸エチル(EA)、75グラムのアクリル酸n−ブチル(n−BA)、225グラムのアクリル酸2−ヒドロキシルエチル(HEMA)および33.3グラムのSipomer BEM(BEM)を混合することにより作製した。開始剤Aを、5グラムの2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド](Wako製Azo VA−086)を40グラムのDI水に溶解させることにより作製した。開始剤Bを、2.5グラムのAzo VA−086を100グラムのDI水に溶解させることにより調製した。3リットル容反応器に800グラムのDI水、5グラムの40%AOSおよび10グラムのSelvol 203(Sekisui製)を仕込んだ。反応器の内容物を、窒素ブランケット下で適正に撹拌しながら87℃まで加熱した。反応器を87℃で1時間保持した後、開始剤Aを反応器に添加した。約1分後、モノマープレミックスを反応槽に120分間にわたって配分した。モノマープレミックスの配分開始から約3分後、開始剤Bを反応器に150分間にわたって配分した。反応温度を87℃に維持した。開始剤Bの供給終了後、反応槽の温度を87℃に60分間維持した。次いで反応器を49℃まで冷却した。0.61グラムの70%TBHPと0.29グラムの40%AOSを15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。5分後、0.59グラムのエリソルビン酸を15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。反応器を49℃に維持した。30分後、0.69グラムの70%TBHPと0.29グラムの40%AOSを15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。5分後、0.59グラムのエリソルビン酸を15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。反応器を49℃に約30分間維持した。反応器を室温まで冷却し、100ミクロンクロスに通して濾過した。得られたエマルジョンのpHを水酸化アンモニウムで4〜5に調整した。ポリマーは29.8%の固形分含有量、18cpsの粘度および84nmの粒径を有するものであった。
実施例7(比較)
モノマー組成=EA/n−BA/HEMA/BEM(35/15/45/5)wt.
乳化重合体を、モノマーミックスの16.67グラムの30%Polystep TSP−16S水溶液を5.56グラムの90%E−Sperse RS−1596に置き換えたこと以外は比較例6と同様に調製した。ポリマー生成物は30.7%の固形分含有量、28cpsの粘度および87nmの粒径を有するものであった。
実施例8(比較)
モノマー組成=EA/n−BA/HEMA/BEM(35/15/45/5)wt.
乳化重合体を、モノマーミックスの16.67グラムの30%Polystep TSP−16S水溶液を16.67グラムの30%E−Sperse RS−1616に置き換えたこと以外は比較例6と同様に調製した。ポリマー生成物は31.7%の固形分含有量、14cpsの粘度および107nmの粒径を有するものであった。
実施例9(実例)
モノマー組成=EA/n−BA/HEMA/BEM(35/15/45/5)wt.
乳化重合体を、モノマーミックスの16.67グラムの30%Polystep TSP−16S水溶液を5グラムの100%E−Sperse RS−1617に置き換えたこと以外は比較例6と同様に調製した。ポリマー生成物は31.4%の固形分含有量、14cpsの粘度および105nmの粒径を有するものであった。
実施例10(実例)
モノマー組成=EA/n−BA/HEMA/BEM(35/15/45/5)wt.
乳化重合体を、モノマーミックスの16.67グラムの30%Polystep TSP−16S水溶液を10グラムの50%E−Sperse RS−1684水溶液に置き換えたこと以外は比較例6と同様に調製した。ポリマー生成物は30%の固形分含有量、29cpsの粘度および93nmの粒径を有するものであった。
実施例11(実例)
モノマー組成=30/20/45/5(30/20/45/5)wt.
乳化重合体を、モノマーミックスの16.67グラムの30%Polystep TSP−16S水溶液を5グラムの100%E−Sperse RS−1618に置き換え、モノマー組成を35 EA/15 n−BA/45 HEMA/5 BEMではなく30 EA/20 n−BA/45 HEMA/5 BEMに変更したこと以外は比較例6と同様に調製した。ポリマー生成物は30.8%の固形分含有量、26cpsの粘度および83nmの粒径を有するものであった。
実施例12(実例)
モノマー組成=EA/n−BA/HEMA/BEM(25/25/45/5)wt.
乳化重合体を、モノマーミックスの16.67グラムの30%Polystep TSP−16S水溶液を5グラムの100%E−Sperse RS−1618に置き換え、モノマー組成を35 EA/15 n−BA/45 HEMA/5 BEMではなく25 EA/25 n−BA/45 HEMA/5 BEMに変更したこと以外は比較例6と同様に調製した。ポリマー生成物は30.9%の固形分含有量、39cpsの粘度および78nmの粒径を有するものであった。
実施例13(実例)
モノマー組成=EA/n−BA/HEMA/BEM(35/20/40/5)wt.
乳化重合体を、モノマーミックスの16.67グラムの30%Polystep TSP−16S水溶液を5グラムの100%E−Sperse RS−1618に置き換え、モノマー組成を35 EA/15 n−BA/45 HEMA/5 BEMではなく35 EA/20n−BA/40 HEMA/5 BEMに変更したこと以外は比較例6と同様に調製した。ポリマー生成物は31.4%の固形分含有量、42cpsの粘度および87nmの粒径を有するものであった。
実施例14(実例)
モノマー組成=EA/n−BA/BEM/HEMA/AA(35/15/5/43/2)wt.
乳化重合体を以下のようにして調製した。モノマープレミックスを、70グラムのDI水、2.5グラムのE−Sperse RS−1618、87.5グラムのアクリル酸エチル(EA)、37.5グラムのアクリル酸n−ブチル(n−BA)、16.67グラムのベヘニルエトキシ化メタクリレート(Sipomer BEM)、107.5グラムのメタクリル酸2−ヒドロキシルエチル(HEMA)および5グラムのアクリル酸(AA)を混合することにより作製した。開始剤番号1を、2.5グラムのVA−086を20グラムのDI水に分散させることにより作製した。開始剤番号2を、1.25グラムのVA−086を50グラムのDI水に溶解させることにより調製した。1リットル容反応器槽に400グラムのDI水、2.5グラムの40%AOSおよび5グラムのSelvol 203を仕込み、次いで、窒素ブランケット下および適正な撹拌下で87℃まで加熱した。まず、開始剤番号1を反応槽に添加した。次いでモノマープレミックスを反応槽に120分間にわたって配分し;それと同時に、開始剤番号2を反応槽に150分間にわたって配分した。モノマープレミックスの供給終了後、16.5グラムのDI水を、モノマープレミックスが保持された滴下漏斗に添加し、残留モノマーを反応混合物中に流し出した。開始剤番号2の供給終了後、反応槽の温度を87℃に60分間維持した。次いで反応槽を49℃まで冷却した。0.3グラムの70%TBHPと0.14グラムの40%AOSを7.5グラムのDI水中に含む溶液を反応槽に添加した。5分後、0.3グラムのエリソルビン酸を7.5グラムのDI水中に含む溶液を反応槽に添加した。30分後、0.3グラムの70%TBHPと0.14グラムの40%AOSを7.5グラムのDI水中に含む別の溶液を反応槽に添加した。次いで、0.3グラムのエリソルビン酸を7.5グラムのDI水中に含む溶液を5分後に反応槽に添加した。反応槽を60℃にさらに30分間維持した。反応槽を室温まで冷却し、100ミクロンクロスに通して濾過した。得られたエマルジョンのpHを28%水酸化アンモニウムで3.5〜4.5に調整した。得られたポリマーラテックスは30.7%の固形分レベルおよび113nmの粒径を有するものであった。
実施例15(実例)
モノマー組成=EA/n−BA/BEM/HEMA/AMD(35/15/5/43/2)wt.
乳化重合体を以下のようにして調製した。モノマープレミックスを、70グラムのDI水、2.5グラムのE−Sperse RS−1618、87.5グラムのアクリル酸エチル(EA)、37.5グラムのアクリル酸n−ブチル(n−BA)、16.67グラムのベヘニルエトキシ化メタクリレート(Sipomer BEM)、107.5グラムのメタクリル酸2−ヒドロキシルエチル(HEMA)および10グラムの50%アクリルアミド(AMD)を混合することにより作製した。開始剤番号1を、2.5グラムのVA−086を20グラムのDI水に分散させることにより作製した。開始剤番号2を、1.25グラムのVA−086を50グラムのDI水に溶解させることにより調製した。1リットル容反応器槽に400グラムのDI水、2.5グラムの40%AOSおよび5グラムのSelvol 203を仕込んだ。槽の内容物を窒素ブランケット下および適正な撹拌下で87℃まで加熱した。まず、開始剤番号1を反応槽に添加した。次いでモノマープレミックスを反応槽に120分間にわたって配分し;それと同時に、開始剤番号2を反応槽に150分間にわたって配分した。モノマープレミックスの供給終了後、16.5グラムのDI水を、モノマープレミックスが保持された滴下漏斗に添加し、残留モノマーを流し出した。開始剤番号2の供給終了後、反応槽の温度を87℃に60分間維持した。次いで反応槽を49℃まで冷却した。0.3グラムの70%TBHPと0.14グラムの40%AOSを7.5グラムのDI水中に含む溶液を反応槽に添加した。5分後、0.3グラムのエリソルビン酸を7.5グラムのDI水中に含む溶液を反応槽に添加した。30分後、0.3グラムの70%TBHPと0.14グラムの40%AOSを7.5グラムのDI水中に含む別の溶液を反応槽に添加した。次いで、0.3グラムのエリソルビン酸を7.5グラムのDI水中に含む溶液を5分後に反応槽に添加した。反応槽を60℃にさらに30分間維持した。次いで反応槽を室温まで冷却し、100ミクロンクロスに通して濾過した。得られたエマルジョンのpHを28%水酸化アンモニウムで3.5〜4.5に調整した。得られたポリマーラテックスは30.4%の固形分レベルおよび90.4nmの粒径を有するものであった。
実施例16(実例)
モノマー組成=EA/n−BA/BEM/HEMA/MAMD(35/15/5/43/2)wt.
乳化重合体を以下のようにして調製した。モノマープレミックスを、70グラムのDI水、2.5グラムのE−Sperse−1618、87.5グラムのアクリル酸エチル(EA)、37.5グラムのアクリル酸n−ブチル(n−BA)、16.67グラムの(BEM)、107.5グラムの(HEMA)および20グラムの25%メタクリルアミド(MAMD)を混合することにより作製した。開始剤番号1を、2.5グラムのVA−086を20グラムのDI水に分散させることにより作製した。開始剤番号2を、1.25グラムのVA−086を50グラムのDI水に溶解させることにより調製した。1リットル容反応器槽に400グラムのDI水、2.5グラムの40%AOSおよび5グラムのSelvol 203を仕込み、次いで、窒素ブランケット下および適正な撹拌下で87℃まで加熱した。まず、開始剤番号1を反応槽に添加した。次いでモノマープレミックスを反応槽に120分間にわたって配分し;それと同時に、開始剤番号2を反応槽に150分間にわたって配分した。モノマープレミックスの供給終了後、16.5グラムのDI水を、モノマープレミックスが保持された滴下漏斗に添加し、残留モノマーを流し出した。開始剤番号2の供給終了後、反応槽の温度を87℃に60分間維持した。次いで反応槽を49℃まで冷却した。0.3グラムの70%TBHPと0.14グラムの40%AOSを7.5グラムのDI水中に含む溶液を反応槽に添加した。5分後、0.3グラムのエリソルビン酸を7.5グラムのDI水中に含む溶液を反応槽に添加した。30分後、0.3グラムの70%TBHPと0.14グラムの40%AOSを7.5グラムのDI水中に含む別の溶液を反応槽に添加した。0.3グラムのエリソルビン酸を7.5グラムのDI水中に含む溶液を5分後に反応槽に添加した。反応槽を60℃にさらに30分間維持した。反応槽を室温まで冷却し、100ミクロンクロスに通して濾過した。得られたエマルジョンのpHを28%水酸化アンモニウムで3.5〜4.5に調整した。得られたポリマーラテックスは26.2%の固形分レベルおよび100nmの粒径を有するものであった。
実施例17(実例)
モノマー組成=EA/n−BA/BEM/HEMA/BEM(20.5/27.5/45/7)wt.
乳化重合体を以下のようにして調製した。モノマープレミックスを、140グラムのDI水、5グラムの反応性界面活性剤E−Sperse RS−1618、102.5グラムの(EA)、137.5グラムの(n−BA)、175グラムの(HEMA)、46.67グラムの(BEM)を混合することにより作製した。開始剤Aを、5グラムのAzo VA−086を40グラムのDI水に溶解させることにより作製した。開始剤Bを、2.5グラムのAzo VA−086を100グラムのDI水に溶解させることにより調製した。3リットル容反応器に800グラムのDI水、5グラムの40%アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム(AOS)および10グラムのSelvol 203を仕込み、次いで、内容物を窒素ブランケット下で撹拌しながら87℃まで加熱した。反応器を87℃で1時間保持した後、次いで開始剤Aを反応器に添加した。約2〜3分後、モノマープレミックスを反応槽内に120分間にわたって計量した。モノマープレミックスの計量開始から約1分後、開始剤Bを反応器内に150分間にわたって計量した。反応温度を87℃に維持した。開始剤Bの供給終了後、反応槽の温度を87℃に60分間維持した。次いで反応器を49℃まで冷却した。0.61グラムの70%TBHPと0.29グラムの40%AOSを15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。5分後、0.59グラムのエリソルビン酸を15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。反応器を49℃に維持した。30分後、0.69グラムの70%TBHPと0.29グラムの40%AOSを15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。5分後、0.59グラムのエリソルビン酸を15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。反応器を49℃に約30分間維持した。反応器の内容物を室温まで冷却し、100ミクロンフィルタークロスに通して濾過した。得られたエマルジョンのpHを水酸化アンモニウムで4〜5に調整した。ポリマーを340グラムのDI水で希釈して固形分25.1%、粘度13cpsおよび粒径82nmを得た。
実施例18(実例)
モノマー組成=n−VP/EA/BA/VAc/HEMA(20/15/20/20/25)wt.
乳化重合体を以下のようにして調製した。モノマープレミックスを、70グラムのDI水、2.5グラムのE−Sperse(商標)RS−1618、50グラムの(n−VP)、37.5グラムの(EA)、50グラムの(n−BA)、50グラムの酢酸ビニル(VAc)および62.5グラムの(HEMA)を混合することにより作製した。開始剤1を、1.07グラムの70%TBHP(Alfa Aesar)を20グラムのDI水中に混合することにより作製した。還元剤2を、0.83グラムのエリソルビン酸を50グラムのDI水に溶解させることにより調製した。1リットル容反応器槽に400グラムのDI水、2.5グラムの40%AOSおよび12.5グラムのSelvol(商標)502を仕込み、次いで、窒素ブランケット下および穏やかな撹拌下で65℃まで加熱した。開始剤1を反応槽に添加した。約1分後、モノマープレミックスを反応槽内に120分間にわたって計量し;それと同時に、還元剤2を反応槽に150分間にわたって計量した。モノマープレミックスの供給終了後、16.5グラムのDI水を添加して残留モノマーをプレミックス槽から反応槽内に流した。還元剤2の供給終了後、反応槽の温度を65℃に60分間維持した。次いで反応槽を50℃まで冷却した。0.3グラムの70%TBHPと7.5グラムのDI水の溶液を反応槽に添加した。5分後、0.29グラムのエリソルビン酸を7.5グラムのDI水中に含む溶液を反応槽に添加した。30分後、0.32グラムの70%TBHPと7.5グラムのDI水の溶液を反応槽に添加した。5分後、0.29グラムのエリソルビン酸を7.5グラムのDI水中に含む溶液を反応槽に添加した。反応槽を50℃に約30分間維持した。次いで反応槽を室温(22℃)まで冷却し、100ミクロンクロスに通して濾過した。得られたポリマーラテックスは固形分レベル30.8%および粒径100nm(Nicomp 380ナノ粒子径分析器)を有するものであった。
実施例19(実例)
モノマー組成=EA/n−BA/HEMA/n−VP/CSEM(23/20/35/20/2)wt.
乳化重合体を以下のようにして調製した。モノマープレミックスを、140グラムのDI水、5グラムのE−Sperse(商標)RS−1618、115グラムの(EA)、100グラムの(n−BA)、175グラムの(HEMA)、12.5グラムの(CSEM)および100グラムの(n−VP)を混合することにより作製した。開始剤Aを、4グラムのAzo VA−086を40グラムのDI水に溶解させることにより作製した。開始剤Bを、0.75グラムのAzo VA−086を100グラムのDI水に溶解させることにより調製した。3リットル容反応器に800グラムのDI水、5グラムの40%AOSおよび20グラムのSelvol(商標)203を仕込み、次いで、窒素ブランケット下で穏やかに撹拌しながら87℃まで加熱した。反応器を87℃で1時間保持した後、次いで開始剤Aを反応器に添加した。約1分後、モノマープレミックスを反応槽内に120分間にわたって計量した。モノマープレミックスの導入開始から約3分後、開始剤Bを反応器内に150分間にわたって計量した。反応温度を87℃に維持した。開始剤Bの供給終了後、反応槽の温度を87℃にさらに60分間維持した。次いで反応器を49℃まで冷却した。0.61グラムの70%t−BHP(Alfa Aesar)と0.29グラムの40%AOSを15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。5分後、0.59グラムのエリソルビン酸を15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。反応器を49℃に維持した。30分後、0.69グラムの70%t−BHPと0.29グラムの40%AOSを15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。5分後、0.59グラムのエリソルビン酸を15グラムのDI水中に含む溶液を反応器に添加した。反応器を49℃に約30分間維持した。次いで反応器を室温(22℃)まで冷却し、100ミクロンクロスに通して濾過した。得られたエマルジョンのpHを水中10%の水酸化アンモニウムで4.5に調整した。ポリマーエマルジョンは30.9%の固形分含有量、36cpsのブルックフィールド粘度および粒径113nm(Nicomp 380ナノ粒子径分析器)を有するものであった。
実施例20および21
以下の2つの実施例(20および21)により、2つのアリル基を含む反応性界面活性剤を用いて本発明の技術に従って調製したポリマーと橋かけ剤を含有していないポリマー(対比)の、界面活性剤媒体中で高い光学的透明度を有する降伏応力流体の作出における有効性を比較する。
2.5wt%のポリマー固形分、14wt%のSLES2および3wt%のCAPBをDI水中に含むサンプルを、実施例1および4の各ポリマーを用いて調製した。これらのサンプルの降伏応力を、コーンプレート型幾何形状(2度の円錐角および56μmのギャップを有する60mmコーン)を有する応力制御レオメータ(TA instruments AR2000EXレオメータ,New Castle,DE)での振動剪断測定により25℃で測定した。振動測定は1Hzの周波数で行なう。弾性率および粘性率(それぞれ、G’およびG”)を漸増応力振幅の関数として得る。膨潤したポリマー粒子によって詰まった網目ができた場合、G’は、低応力振幅ではG”より大きいが、G”と交差した高振幅では網目の破壊のため低下する。G’とG”の交点に対応する応力を降伏応力とする。サンプルの光学的透明度(ネフェロ分析濁度単位(NTU)として表示)を、検査用濁度計(HF Scientific Micro 100 Laboratory Turbidimeter,Fort Myers,FL)を用いて測定した。これらの測定の結果を表1に示す。
Figure 0006549583
本技術により、改善された降伏応力と許容できる光学的透明度を有するサンプルがもたらされる。比較ポリマー(架橋なし)を用いて調製したサンプルは、高い光学的透明度を有するが降伏応力を有しない。
実施例22〜24
以下の実施例(22〜24)により、2つのアリル基を含む両親媒性架橋剤または2つのアリル基を含む両親媒性架橋剤と慣用的な架橋剤の組合せのいずれかを用いて本発明の技術に従って調製したポリマーと慣用的な架橋剤のみを用いて調製したポリマー(対比)の、界面活性剤媒体中で高い光学的透明度を有する降伏応力流体の作出に関する有効性を比較する。
2.5wt%のポリマー固形分、14wt%のSLES2および3wt%のCAPBをDI水中に含むサンプルを、実施例2、3および5の各ポリマーを用いて調製した。これらのサンプルの降伏応力および光学的透明度を、実施例20および21に記載のものと同じ手順を用いて測定した。結果を表2に示す。
Figure 0006549583
本技術により、比較例と比べて降伏応力および光学的透明度(低NTU)の望ましい組合せがもたらされる。
実施例25〜32
以下の実施例(25〜32)により、2つのアリル基を含む両親媒性架橋剤を用いて本発明の技術に従って調製したポリマーとアリル基を1つだけ含む両親媒性架橋剤または架橋性基を有しない両親媒性薬剤のいずれかを用いて調製したポリマー(対比)の有効性を比較する。2.5%wt%のポリマー、14%のSELS2および3%のCAPBをDI水中に含むサンプルを調製し、降伏応力と光学的透明度を、実施例20および21に記載の手法を用いて測定した。
Figure 0006549583
本発明の技術により、降伏応力と光学的透明度の両方を示すサンプルがもたらされる。対照的に、対照サンプルは光学的透明度(低NTU)を有するが、降伏応力は示さない。
実施例33〜35
2.5wt%のポリマー、14%のSLES2および3%のCAPBを含むさらなるサンプルを調製し(実施例33〜35)、降伏応力と光学的透明度を先に概略を示した方法によって測定した。結果を表4に示す。
Figure 0006549583
この場合もまた、本発明の技術により、降伏応力と良好な光学的透明度の特性を併せ持つサンプルがもたらされる。
上記で言及した各文献、例えば、優先権を主張する任意の先行出願は、上記で具体的に列挙しているか否かにかかわらず、参照により本明細書に組み込まれる。任意の文献の言及は、任意の法的権限の及ぶ範囲において、かかる文献が先行技術とみなされること、または当業者の一般知識を構成することの是認ではない。実施例以外、またはそうでないことを明記している場合以外、物質の量、反応条件、分子量、炭素原子の数などを指定する本記載における数量はすべて、「約」という語で修飾されていると理解されたい。本明細書に示した量、範囲および比率の上限値および下限値は独立して組み合わされ得ることを理解されたい。同様に、本開示の技術の各要素の範囲および量は、任意のその他の要素の範囲または量と一緒に使用することができる。
本明細書で用いる場合、移行句“comprising(〜を含む)”は、“including(〜を含む)”、“containing(〜を含む)”または“characterized by(〜を特徴とする)”と同義であり、包括的またはオープンエンドであり、記載されていないさらなる要素または方法工程を排除しない。しかしながら、本明細書における“comprising”の各記載において、該用語はまた、択一的な実施形態として、語句“consisting essentially of(本質的に〜からなる)”および“consisting of(〜からなる)”も包含していることを意図し、ここで、“consisting of”は、指定されていない要素または工程はいずれも排除するが、“consisting essentially of”は、考慮対象の組成物または方法の本質的または基本的な新規な特徴に実質的に影響しない、記載されていないさらなる要素または工程の包含を許容する。
一部の特定の代表的な実施形態および詳細事項を、主題の技術の実例を説明する目的で示したが、開示した主題の技術の範囲から逸脱することなく種々の変更および修正が行なわれ得ることが当業者には自明であろう。これに関して、本開示の技術の範囲は以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。


Claims (15)

  1. (i)少なくとも1つの親水性モノマー、
    (ii)(a)疎水性モノマー、(b)会合性モノマーまたは(c)半疎水性モノマーのうちの少なくとも1つ、および
    (iii)1つより多くの不飽和部分を含む0.01〜5wt.%の少なくとも1つの両親媒性架橋剤
    を含むモノマー組成物を重合したものである親媒性ポリマー組成物であって、
    該親水性モノマーが、ヒドロキシ(C 〜C )アルキル(メタ)アクリレート、N−ビニルアミド、アミノ基含有モノマーまたはその混合物から選択され;該疎水性モノマーが、(メタ)アクリル酸と1〜30個の炭素原子を含むアルコールとのエステル、1〜22個の炭素原子を含む脂肪族カルボン酸のビニルエステル、1〜22個の炭素原子を含むアルコールのビニルエーテル、ビニル芳香族モノマー、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、またはその混合物から選択され、
    該会合性モノマーが、(i)エチレン性不飽和末端基部分;(ii)ポリオキシアルキレンの中央セクション部分、および(iii)8〜30個の炭素原子を含む疎水性末端基部分を含むものであり、
    該会合性モノマーが、式VIIおよび/またはVIIA:
    Figure 0006549583

    (式中、R 14 は水素またはメチルであり;Aは−CH C(O)O−、−C(O)O−、−O−、−CH O−、−NHC(O)NH−、−C(O)NH−、−Ar−(CE −NHC(O)O−、−Ar−(CE −NHC(O)NH−または−CH CH NHC(O)−であり;Arは二価のアリーレン(例えば、フェニレン)であり;EはHまたはメチルであり;zは0または1であり;kは0〜30の範囲の整数であり、mは0または1であるが、kが0である場合はmが0であり、kが1〜30の範囲である場合はmが1であるものとし;Dはビニルまたはアリル部分を表し;(R 15 −O) はポリオキシアルキレン部分であり、該部分は、C 〜C オキシアルキレン単位のホモポリマー、ランダムコポリマーまたはブロックコポリマーであり得、R 15 は、C 、C またはC およびその組合せから選択される二価のアルキレン部分であり;nは、一態様では2〜150、別の態様では10〜120、さらなる一態様では15〜60の範囲の整数であり;Yは−R 15 O−、−R 15 NH−、−C(O)−、−C(O)NH−、−R 15 NHC(O)NH−または−C(O)NHC(O)−であり;R 16 は、C 〜C 30 直鎖アルキル、C 〜C 30 分枝鎖アルキル、C 〜C 30 炭素環式アルキル、C 〜C 30 アルキル置換フェニル、アラルキル置換フェニルおよびアリール置換C 〜C 30 アルキルから選択される置換または非置換のアルキルであり;ここで、R 16 の該アルキル基、アリール基、フェニル基は任意選択で、ヒドロキシル基、アルコキシル基、ベンジル基、スチリル基およびハロゲン基からなる群より選択される1つまたはそれより多くの置換基を含むものである)
    で表されるものである、
    あるいは、該会合性モノマーが、式VIIB:
    Figure 0006549583

    (式中、R 14 は水素またはメチルであり;R 15 は、C 、C およびC から独立して選択される二価のアルキレン部分であり、nは10〜60の範囲の整数を表し、(R 15 −O)はランダム構成に配置されていてもブロック構成に配置されていてもよく;R 16 は、C 〜C 30 直鎖アルキル、C 〜C 30 分枝鎖アルキル、C 〜C 30 炭素環式アルキル、C 〜C 30 アルキル置換フェニル、アラルキル置換フェニルおよびアリール置換C 〜C 30 アルキルから選択される置換または非置換のアルキルであり、ここで、R 16 の該アルキル基、アリール基、フェニル基は任意選択で、ヒドロキシル基、アルコキシル基、ベンジル基、スチリル基およびハロゲン基からなる群より選択される1つまたはそれより多くの置換基を含むものである)
    で表されるものであり、
    該半疎水性モノマーが(i)エチレン性不飽和末端基部分;(ii)ポリオキシアルキレンの中央セクション部分、および(iii)水素または1〜4個の炭素原子を含むアルキル基から選択される末端基部分を含むものである、
    あるいは、該半疎水性モノマーが、式VIIIおよびIX:
    Figure 0006549583

    (式中、R 14 は水素またはメチルであり;Aは−CH C(O)O−、−C(O)O−、−O−、−CH O−、−NHC(O)NH−、−C(O)NH−、−Ar−(CE −NHC(O)O−、−Ar−(CE −NHC(O)NH−または−CH CH NHC(O)−であり;Arは二価のアリーレン(例えば、フェニレン)であり;EはHまたはメチルであり;zは0または1であり;kは0〜30の範囲の整数であり、mは0または1であるが、kが0である場合はmが0であり、kが1〜30の範囲である場合はmが1であるものとし;(R 15 −O) はポリオキシアルキレン部分であり、該部分は、C 〜C オキシアルキレン単位のホモポリマー、ランダムコポリマーまたはブロックコポリマーであり得、R 15 は、C 、C またはC およびその組合せから選択される二価のアルキレン部分であり;nは、一態様では2〜150、別の態様では5〜120、さらなる一態様では10〜60の範囲の整数であり;R 17 は、水素および直鎖または分枝鎖のC 〜C アルキル基から選択され;Dはビニルまたはアリル部分を表す)
    で表される少なくとも1つのモノマーから選択される、
    あるいは、該半疎水性モノマーが、式VIIIAおよびVIIIB:
    CH =C(R 14 )C(O)O−(C O) (C O) −H VIIIA
    CH =C(R 14 )C(O)O−(C O) (C O) −CH VIIIB
    (式中、R 14 は水素またはメチルであり、「a」は、一態様では0または2〜120、別の態様では5〜45、さらなる一態様では10〜25の範囲の整数であり、「b」は、一態様では0または2〜120、別の態様では5〜45、さらなる一態様では10〜25の範囲の整数であるが、「a」と「b」が同時に0にはなり得ないものとし;
    該両親媒性架橋剤が式(III):
    Figure 0006549583

    (式中:
    R1はC 10〜24 アルキル、アルカリール、アルケニルまたはシクロアルキルであり;
    R2はCH 、CH CH 、C またはC 14 29 であり;
    R3はHまたはZ であり
    はSO またはPO であり;
    はNa 、K 、NH またはアルカノールアミンであり;
    xは2〜10であり;
    yは0〜200であり;
    zは4〜200である)
    の化合物である、
    あるいは、該両親媒性架橋剤が式(IV):
    Figure 0006549583

    (式中:
    nは1または2であり;
    zは一態様では4〜40、別の態様では5〜38、さらなる一態様では10〜20であり;
    はH、SO またはPO であり、Mは、Na 、K 、NH またはアルカノールアミンから選択される)
    の化合物である、
    ポリマー組成物
  2. 前記ヒドロキシ(C〜C)アルキル(メタ)アクリレートが、式:
    Figure 0006549583

    (式中、Rは水素またはメチルであり、Rは、1〜5個の炭素原子を含む二価のアルキレン部分であり、ここで、該アルキレン部分は任意選択で、1つまたはそれより多くのメチル基で置換されていてもよい)
    で表される少なくとも1つの化合物から選択され、
    −前記アミノ基含有モノマーが、(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、および構造が下記の式:
    Figure 0006549583

    (式中、Rは水素もしくはメチルであり、Rは独立して、水素、C〜CアルキルおよびC〜Cヒドロキシアルキルから選択され、Rは独立して、C〜CアルキルもしくはC〜Cヒドロキシアルキルから選択され、Rは水素もしくはメチルであり、RはC〜Cアルキレンであり、Rは独立して、水素もしくはC〜Cアルキルから選択され、Rは独立して、C〜Cアルキルから選択される)
    で表される少なくとも1つのモノマー;またはその混合物から選択され、
    −前記N−ビニルアミドが、ラクタム環部分内に4〜9個の原子を含むN−ビニルラクタムから選択され、ここで、その環内炭素原子は任意選択で、1つまたはそれより多くのC〜C低級アルキル基で置換されていてもよく、
    −(メタ)アクリル酸と1〜30個の炭素を含むアルコールとの前記エステルが、式:
    Figure 0006549583

    (式中、Rは水素またはメチルであり、R10はC〜C22アルキルである)
    で表される少なくとも1つの化合物から選択され、
    −前記1〜22個の炭素原子を含む脂肪族カルボン酸のビニルエステルが、式:
    Figure 0006549583

    (式中、R11は、アルキルまたはアルケニルであり得るC〜C22脂肪族基である)で表される少なくとも1つの化合物から選択され、
    −前記1〜22個の炭素原子を含むアルコールのビニルエーテルが、式:
    Figure 0006549583

    (式中、R13はC〜C22アルキルである)
    で表される少なくとも1つの化合物から選択される、
    請求項1記載のポリマー組成物。
  3. 前記両親媒性ポリマーが慣用的な架橋剤を含むものであり、該架橋剤が、ポリマー中に該ポリマーの乾燥重量に対して0.01〜1wt.%で組み込まれるのに充分な量で存在しており、好ましくは、前記慣用的な架橋剤が平均で3つの架橋性不飽和部分を含むものである、請求項1または2に記載のポリマー組成物。
  4. 前記少なくとも1つの慣用的な架橋剤が、トリメチロールプロパンのポリアリルエーテル、ペンタエリスリトールのポリアリルエーテル、スクロースのポリアリルエーテルまたはその混合物から選択され、好ましくは、前記少なくとも1つの慣用的な架橋剤が、ペンタエリスリトールジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル;またはその混合物から選択される、請求項1〜のいずれかに記載のポリマー組成物。
  5. 前記ポリマーが:
    a)20〜60wt.%の少なくとも1つのC〜Cヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;
    b)10〜70wt.%の少なくとも1つのC〜C12アルキル(メタ)アクリレートまたは10〜70wt.%の少なくとも1つのC〜Cアルキル(メタ)アクリレート;
    c)0、1、5または15〜40wt.%の、C〜C10カルボン酸の少なくとも1つのビニルエステル;
    d)0、1、5または15〜30wt.%のビニルラクタム(例えば、ビニルピロリドン);
    e)0、0.1、1、5または7〜15wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに
    f)一態様では0.01〜5wt.%、別の態様では0.1〜3wt.%、さらなる一態様では0.5〜1wt.%の、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と前記慣用的な架橋剤の組合せから選択される少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)
    を含むモノマー組成物を重合したものである、
    −あるいは、前記ポリマーが:
    a)20〜60wt.%の少なくとも1つのC〜Cヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;
    b)10〜30wt.%のアクリル酸エチル;
    c)10〜35wt.%のアクリル酸ブチル;
    d)0、1、5または15〜25wt.%の、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニルおよび吉草酸ビニルから選択されるカルボン酸のビニルエステル;
    e)0、1または15〜30wt.%のビニルピロリドン;
    f)0、0.1、1、5または7〜15wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに
    g)一態様では0.01〜5wt.%、別の態様では0.1〜3wt.%、さらなる一態様では0.5〜1wt.%の、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と前記慣用的な架橋剤の組合せから選択される少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)
    を含むモノマー組成物を重合したものである、
    −あるいは、前記ポリマーが:
    a)20〜50wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート;
    b)10〜30wt.%のアクリル酸エチル;
    c)10〜30wt.%のアクリル酸ブチル;
    d)0、1または15〜25wt.%のビニルピロリドン;
    e)0または15〜25wt.%の酢酸ビニル;
    f)0、0.1、1、5または7〜10wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに
    g)一態様では0.01〜5wt.%、別の態様では0.1〜3wt.%、さらなる一態様では0.5〜1wt.%の、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と前記慣用的な架橋剤の組合せから選択される少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)
    を含むモノマー組成物を重合したものである、
    −あるいは、前記ポリマーが:
    a)20〜50wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート;
    b)10〜40wt.%のアクリル酸エチル;
    c)10〜20wt.%のアクリル酸ブチル;
    d)0.1〜10wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに
    e)一態様では0.01〜5wt.%、別の態様では0.1〜3wt.%、さらなる一態様では0.5〜1wt.%の、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と前記慣用的な架橋剤の組合せから選択される少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)
    を含むモノマー組成物を重合したものである、
    −あるいは、前記ポリマーが:
    a)20〜50wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート;
    b)10〜30wt.%のアクリル酸エチル;
    c)10〜30wt.%のアクリル酸ブチル;
    d)1〜10wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに
    e)一態様では0.01〜5wt.%、別の態様では0.1〜3wt.%、さらなる一態様では0.5〜1wt.%の、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と前記慣用的な架橋剤の組合せから選択される少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)
    を含むモノマー組成物を重合したものである、
    −あるいは、前記ポリマーが:
    a)20〜35wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート;
    b)10〜30wt.%のアクリル酸エチル;
    c)10〜30wt.%のアクリル酸ブチル;
    d)15〜25wt.%のビニルピロリドン、
    e)15〜25wt.%の酢酸ビニル(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに
    f)一態様では0.01〜5wt.%、別の態様では0.1〜3wt.%、さらなる一態様では0.5〜1wt.%の、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と前記慣用的な架橋剤の組合せから選択される少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)
    を含むモノマー組成物を重合したものである、
    −あるいは、前記ポリマーが:
    a)20〜40wt.%のヒドロキシエチルメタクリレート;
    b)10〜30wt.%のアクリル酸エチル;
    c)10〜30wt.%のアクリル酸ブチル;
    d)15〜25wt.%のビニルピロリドン;
    e)1〜5wt.%の少なくとも1つの会合性モノマーおよび/または半疎水性モノマー(この場合、モノマーの重量パーセンテージはすべて、全モノマーの重量に対するものである);ならびに
    f)一態様では0.01〜5wt.%、別の態様では0.1〜3wt.%、さらなる一態様では0.5〜1wt.%の、両親媒性架橋剤または両親媒性架橋剤と前記慣用的な架橋剤の組合せから選択される少なくとも1つの橋かけ剤(該ポリマーの乾燥重量に対して)
    を含むモノマー組成物を重合したものである、
    請求項1〜のいずれかに記載のポリマー組成物。
  6. 前記モノマー組成物が、0〜5wt.%のイオン化性モノマー、イオン化モノマーまたはその組合せを含む、請求項1〜5のいずれかに記載のポリマー組成物。
  7. (A)水;
    (B)0.1〜5wt.%の請求項1〜6のいずれかに記載の少なくとも1つの親媒性ポリマー組成物;および
    (C)降伏応力流体の総重量に対して1〜70wt%の少なくとも1つの界面活性剤
    を含み、好ましくは、前記少なくとも1つの界面活性剤が、陰イオン性、陽イオン性、両性、非イオン性の界面活性剤またはその混合物から選択される、
    降伏応力流体組成物。
  8. 前記少なくとも1つの界面活性剤が陰イオン性界面活性剤および両性界面活性剤から選択される、請求項7に記載の組成物。
  9. 界面活性剤の濃度が前記降伏応力流体の重量に対して25wt.%(活性物質)未満であり、好ましくは、前記界面活性剤の濃度が全組成物の重量に対して6〜20wt.%(活性物質)の範囲である、請求項7または8のいずれかに記載の組成物。
  10. 陰イオン性界面活性対両性界面活性剤の比(活性物質)が一態様では10:1〜2:1、別の態様では9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4.5:1、4:1または3:1である、請求項8に記載の組成物。
  11. さらに電解質を含み、好ましくは、前記電解質が、ピロリン酸カリウム、トリポリリン酸カリウム、クエン酸ナトリウムまたはクエン酸カリウム、塩化カルシウムおよび臭化カルシウム、ハロゲン化亜鉛、塩化バリウム、硝酸カルシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、ヨウ化カリウム、臭化ナトリウムおよび臭化アンモニウム、アルカリ金属硝酸塩または硝酸アンモニウムならびにそのブレンドから選択され、より好ましくは、前記電解質の量が全組成物の重量に対して0.1〜4wt.%の範囲である、請求項7〜10のいずれかに記載の組成物。
  12. さらに不溶性物質、粒子状物質またはその組合せを含み、好ましくは、前記粒子状物質が、雲母、コーティング雲母、顔料、剥離剤、ふけ予防剤、クレイ、膨潤性クレイ、ラポナイト、マイクロスポンジ、化粧料用ビーズ、化粧料用マイクロカプセル、フレークまたはその混合物から選択される、請求項7〜11のいずれかに記載の組成物。
  13. 請求項7〜12のいずれかに記載の降伏応力流体組成物を含む、地下層の掘削における使用のための掘削流体。
  14. 請求項7〜12のいずれかに記載の降伏応力流体組成物を含む、地下層の破砕における使用のための水圧破砕流体。
  15. さらにプロパントを含む、請求項14に記載の水圧破砕流体。
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