JPH0365818B2 - - Google Patents
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Description
本発明はグラフト共重合体、特に幹共重合体に
ポリ(N−低級アシルエチレンイミン)またはポ
リ(N−低級アシルトリメチレンイミン)、そう
して懸垂グラフト共重合体にポリ(N−高級アシ
ルエチレンイミン)またはポリ(N−高級アシル
トリメチレンイミン)を有するグラフト共重合
体、更に詳細にはグラフト共重合体の幹共重合体
を親水性のポリ(N−低級アシルエチレンイミ
ン)またはポリ(N−低級アシルトリメチレンイ
ミン)で形成し、そして懸濁グラフト共重合体に
親油性のポリ(N−高級アシルエチレンイミン)
またはポリ(N−高級アシルトリメチレンイミ
ン)を有するグラフト共重合体の製法およびそれ
からなる新規な界面活性剤に関するものである。 従来すでにオキサゾリン重合体を懸垂グラフト
重合体に持つグラフト共重合体、例えば塩化ビニ
ルを幹重合体にし、2−メチル−2−オキサゾリ
ン重合体を懸垂グラフト重合体に持つグラフト共
重合体は、Polymer Bulletin 3、37(1980)等
の文献に、ブタジエンを幹重合体にし、オキサゾ
リン類の重合体を懸垂グラフト重合体に持つグラ
フト共重合体はPolym.J.11、53(1979)などの文
献に記載されており公知である。また幹重合体中
の水酸基を単量体が反応しうる官能基に変換した
後、単量体と反応させて、グラフト共重合体を合
成する方法は、例えばDie Angewandte
MakromoleculareChemie24(1972)101の文献
に、記載されている方法があり公知である。 しかしながら、本発明のグラフト共重合体、即
ち幹共重合体がポリ(N−低級アシルエチレンイ
ミン)またはポリ(N−低級アシルトリメチレン
イミン)からなり、懸垂グラフト重合体にポリ
(N−高級アシルエチレンイミン)またはポリ
(N−高級アシルトリメチレンイミン)を有する
グラフト共重合体は未だ知られていない。 本発明者らは鋭意検討の結果、幹共重合体がポ
リ(N−低級アシルエチレンイミン)またはポリ
(N−低級アシルトリメチレンイミン)からなり、
懸垂グラフト重合体にポリ(N−高級アシルエチ
レンイミン)またはポリ(N−高級アシルトリメ
チレンイミン)を有し、幹共重合体と懸垂グラフ
ト重合体が適当な組成比を有し、さらに適当な分
子量を有するグラフト共重合体がすぐれた界面活
性を有することを見い出し、本発明を完成した。 すなわち、本発明は、 および
ポリ(N−低級アシルエチレンイミン)またはポ
リ(N−低級アシルトリメチレンイミン)、そう
して懸垂グラフト共重合体にポリ(N−高級アシ
ルエチレンイミン)またはポリ(N−高級アシル
トリメチレンイミン)を有するグラフト共重合
体、更に詳細にはグラフト共重合体の幹共重合体
を親水性のポリ(N−低級アシルエチレンイミ
ン)またはポリ(N−低級アシルトリメチレンイ
ミン)で形成し、そして懸濁グラフト共重合体に
親油性のポリ(N−高級アシルエチレンイミン)
またはポリ(N−高級アシルトリメチレンイミ
ン)を有するグラフト共重合体の製法およびそれ
からなる新規な界面活性剤に関するものである。 従来すでにオキサゾリン重合体を懸垂グラフト
重合体に持つグラフト共重合体、例えば塩化ビニ
ルを幹重合体にし、2−メチル−2−オキサゾリ
ン重合体を懸垂グラフト重合体に持つグラフト共
重合体は、Polymer Bulletin 3、37(1980)等
の文献に、ブタジエンを幹重合体にし、オキサゾ
リン類の重合体を懸垂グラフト重合体に持つグラ
フト共重合体はPolym.J.11、53(1979)などの文
献に記載されており公知である。また幹重合体中
の水酸基を単量体が反応しうる官能基に変換した
後、単量体と反応させて、グラフト共重合体を合
成する方法は、例えばDie Angewandte
MakromoleculareChemie24(1972)101の文献
に、記載されている方法があり公知である。 しかしながら、本発明のグラフト共重合体、即
ち幹共重合体がポリ(N−低級アシルエチレンイ
ミン)またはポリ(N−低級アシルトリメチレン
イミン)からなり、懸垂グラフト重合体にポリ
(N−高級アシルエチレンイミン)またはポリ
(N−高級アシルトリメチレンイミン)を有する
グラフト共重合体は未だ知られていない。 本発明者らは鋭意検討の結果、幹共重合体がポ
リ(N−低級アシルエチレンイミン)またはポリ
(N−低級アシルトリメチレンイミン)からなり、
懸垂グラフト重合体にポリ(N−高級アシルエチ
レンイミン)またはポリ(N−高級アシルトリメ
チレンイミン)を有し、幹共重合体と懸垂グラフ
ト重合体が適当な組成比を有し、さらに適当な分
子量を有するグラフト共重合体がすぐれた界面活
性を有することを見い出し、本発明を完成した。 すなわち、本発明は、 および
【式】
(式中R1は炭素数1から4までのヒドロキシ
アルキル基またはα−メチルヒドロキシアルキル
基を表わし、R2は炭素数1から3までのアルキ
ル基を表わし、R3は炭素数4から18までのアル
キル基、炭素数4から18までのシクロアルキル
基、フエニル基またはナフチル基を表わし、R4
は炭素数1〜4のアルキレン基を表わし、l,m
およびnは2または3の整数を表わし、xはグラ
フト鎖の単位の繰り返し単位数を表わす)で表わ
される繰り返し単位からなり、(a)単位、(b)単位お
よび(c)単位の合計に対する(a)単位および(c)単位の
合計のモル分率が0.05〜1であり、グラフト共重
合体中の単位数xからなるグラフト鎖の重量分率
が1〜99%であり、共重合体の数平均分子量が
500〜100000であるグラフト共重合体に関する。 また、本発明は一般式
アルキル基またはα−メチルヒドロキシアルキル
基を表わし、R2は炭素数1から3までのアルキ
ル基を表わし、R3は炭素数4から18までのアル
キル基、炭素数4から18までのシクロアルキル
基、フエニル基またはナフチル基を表わし、R4
は炭素数1〜4のアルキレン基を表わし、l,m
およびnは2または3の整数を表わし、xはグラ
フト鎖の単位の繰り返し単位数を表わす)で表わ
される繰り返し単位からなり、(a)単位、(b)単位お
よび(c)単位の合計に対する(a)単位および(c)単位の
合計のモル分率が0.05〜1であり、グラフト共重
合体中の単位数xからなるグラフト鎖の重量分率
が1〜99%であり、共重合体の数平均分子量が
500〜100000であるグラフト共重合体に関する。 また、本発明は一般式
【式】または、これと一般式
【式】
(式中R1は炭素数1から4までのヒドロキシ
アルキル基またはα−メチルヒドロキシアルキル
基を表わし、R2は炭素数1から3までのアルキ
ル基を表わし、1とmは2または3の整数を表わ
す)で表わされる単量体および重合開始剤を混合
した後、加熱し、第1段のカチオン開環共重合を
行ない幹共重合体を得、ついで幹共重合体中のヒ
ドロキシ基を式 (式中R3は炭素数4から18までのアルキル基、
炭素数4から18までのシクロアルキル基、フエニ
ル基またはナフチル基を表わし、nは2または3
の整数を表わす)で表わされる単量体が開環重合
しうる官能基に変換した後、官能基変換した幹共
重合体の存在下、式(f)で表わされる単量体の第2
段カチオン開環重合を行なうことからなるグラフ
ト共重合体の製造法に関する。 また、本発明は前記グラフト共重合体からなる
界面活性剤に関する。 以下、本発明を詳細に説明する。本発明におけ
る幹共重合体を構成し、さらに懸垂グラフト重合
体の反応基となる上記一般式(a)で表わされる繰り
返し単位を生成せしめる単量体、すなわち式(d)で
表わされる単量体としては、2−ヒドロキシ−2
−オキサゾリン、2−(2−ヒドロキシエチル)−
2−オキサゾリン、2−(3−ヒドロキシプロピ
ル)−2−オキサゾリン、2−(4−ヒドロキシブ
チル)−2−オキサゾリン、2−(2−ヒドロキシ
−1−メチルエチル)−2−オキサゾリン、2−
(3−ヒドロキシ−1−メチルプロピル)−2−オ
キサゾリン、2−ヒドロキシメチル−2−オキジ
リン、2−(2−ヒドロキシエチル)−2−オキサ
ジン、2−(3−ヒドロキシプロピル)−2−オキ
サジン、2−(4−ヒドロキシブチル)−2−オキ
サジン、2−(2−ヒドロキシ−1−メチルエチ
ル)−2−オキサジン、2−(3−ヒドロキシ−1
−メチルプロピル)−2−オキサジン等が挙げら
れる。これらの化合物は種々な方法で合成が可能
であるが、例えばJ.Polym.Sci.A−1,6,1883
(1968)に記載されている方法によつて容易に作
ることができる。基R1の炭素数が5以上になる
と親水性が低下し、形成されるグラフト共重合体
の界面活性が低下するため、好ましくない。 またグラフト共重合体の幹部を構成する式(b)で
表わされるもう一つの繰り返し単位を生成せしめ
る単量体(e)としては2−メチル−2−オキサゾリ
ン、2−エチル−2−オキサゾリン、2−プロピ
ル−2−オキサゾリン、2−メチル−2−オキサ
ジン、2−エチル−2−オキサジン、2−プロピ
ル−2−オキサジン等が挙げられ、これらの化合
物は種々の方法で作られるが、例えばLiebigs
Ann.Chem.,996(1974)に記載されている方法
で容易に合成できる。基R2の炭素数が4以上に
なると幹共重合体の親水性が低下し、界面活性が
低下することから好ましくない。 本発明における幹共重合体の合成法つまり第1
段のカチオン開環共重合の製造方法としては塊状
重合法または溶液重合法が挙げられるが、溶液重
合法の場合、使用される溶媒としては、アセトニ
トリル、ベンゾニトリル、N,N−ジメチルホル
ムアルデヒド、クロロホルムがあるが、必ずしも
この限りでない。溶媒の使用量としては全仕込単
量体100重量部に対して20〜2000重量部を使用す
ると良い。 本発明の第1段カチオン開環共重合すなわち幹
共重合体の合成に使用する重合開始剤としては硫
酸エステル、スルホン酸エステル、ハロゲン化ア
ルキル、ルイス酸、プロトン酸等が使用可能であ
る。具体的には、ジメチル硫酸、p−トルエンス
ルホン酸メチル、p−トルエンスルホン酸エチ
ル、p−トルエンスルホン酸プロピル、p−トル
エンスルホン酸ブチル、メタンスルホン酸メチ
ル、メタンスルホン酸エチル、メタンスルホン酸
プロピル、メタンスルホン酸ブチル、ヨウ化メチ
ル、ヨウ化エチル、ヨウ化プロピル、ヨウ化ブチ
ル、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、臭
化ブチル、塩化メチル、塩化エチル、塩化プロピ
ル、塩化ブチルなどが挙げられるが、p−トルエ
ンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸メチル、
ヨウ化メチルが好ましい。 重合開始剤の目的とする分子量によつて決定さ
れるが、一般に全仕込単量体に対して0.01〜50モ
ル%の範囲で使用する。 第2段のカチオン開環重合、すなわち懸垂グラ
フト重合体を構成する単量体のグラフト重合は、
第1段カチオン開環によつて得られた幹共重合体
中のヒドロキシ基を懸垂グラフト重合体を構成す
る単量体が開環重合しうる官能基に変換した後に
行なわれる。上記官能基に変換する試剤として
は、一般に水酸基を硫酸エステル、スルホン酸エ
ステル、ハロゲン化アルキル、ルイス酸、プロト
ン酸に変換する試剤が使用できる。具体的にはp
−トルエンスルホン酸クロリド、メタンスルホン
酸クロリド、p−トルエンスルホン酸ブロミド、
メタンスルホン酸ブロミド、塩化水素、臭化水
素、ヨウ化水素、三塩化リン、三臭化リン、塩化
チオニル、臭化チオニルなど多範囲にわたつて使
用が可能で、必ずしも上記の限りでない。特にヒ
ドロキシ基の官能基への変換が容易な試剤として
p−トルエンスルホン酸クロリドが挙げられる。
この反応の際にハロゲン化水素が副生する。その
捕捉剤として各種の塩基が使用できる。塩基とし
てはピリジン、N,N−ジメチルホルムアルデヒ
ド、N,N−ジメチルアセトアミド、トリエチル
アミンなどが好都合である。 第2段のカチオン開環重合、すなわち懸垂グラ
フト重合体の合成は上記の試剤によつてヒドロキ
シ基を変換した幹共重合体と式(c)で表わされる繰
り返し単位を生成せしめる単量体、すなわち式(f)
で表わされる単量体とを反応させることによつて
合成できる。 式(f)で表わされる単量体としては2−ブチル−
2−オキサゾリン、2−ブチル−2−オキサジ
ン、2−ペンチル−2−オキサゾリン、2−ペン
チル−2−オキサジン、2−ヘキシル−2−オキ
サゾリン、2−ヘキシル−2−オキサジン、2−
ヘプチル−2−オキサゾリン、2−ヘプチル−2
−オキサジン、2−オクチル−2−オキサゾリ
ン、2オクチル−2−オキサジン、2−ノニル−
2−オキサゾリン、2−ノニル−2−オキサジ
ン、2−デシル−2−オキサゾリン、2−デシル
−2−オキサジン、2−ウンデシル−2−オキサ
ゾリン、2−ウンデシル−2−オキサジン、2ド
デシル−2−オキサゾリン、2−ドデシル−2−
オキサジン、2−トリデシル−2−オキサゾリ
ン、2−トリデシル−2−オキサジン、2−テト
ラデシル−2−オキサゾリン、2−テトラデシル
−2−オキサジン、2−ペンタデシル−2−オキ
サゾリン、2−ペンタデシル−2−オキサジン、
2−ヘキサデシル−2−オキサゾリン、2−ヘキ
サデシル−2−オキサジン、2−ヘプタデシル−
2−オキサゾリン、2−ヘプタデシル−2−オキ
サジン、2−オクタデシル−2−オキサゾリン、
2−オクタデシル−2−オキサジン、2−ベンジ
ル−2−オキサゾリン、2−ベンジル−2−オキ
サジン、2−フエニル−2−オキサゾリン、2−
フエニル−オキサジン、2−ナフチル−2−オキ
サゾリン、2−ナフチル−2−オキサジン等が挙
げられる。これらの化合物は種々の方法で容易に
合成できるが、例えばLiebigs Ann.Chem.,996
(1974)に記載されている方法によつて容易に合
成できる。上記式中のR3の炭素数が3以下の場
合では懸垂グラフト重合体の親油性が低下し、界
面活性が低下するため好ましくない。R3の炭素
数が19以上になると親水性と親油性のバランスが
くずれ、共重合体の界面活性が低下し、またオキ
サゾリン化合物のコストが高くなり好ましくな
い。 本発明におけるグラフト共重合体を合成するに
当つては例えば溶液重合の場合、脱水、窒素置換
した重合容器に脱水精製した溶媒を仕込み、脱水
精製した水酸基を含む置換基を持つた式(d)のオキ
サゾリン類またはオキサジン類単量体、またはこ
れら低級アルキル基を有する式(e)のオキサゾリン
類またはオキサジン類単量体を混合して仕込み、
更に重合開始剤を仕込む。しかる後に反応系を好
ましくは30℃以上、150℃以下の重合温度に保つ。
重合時間は重合温度、単量体の種類および重合開
始剤の種類および量によつて変化するが、通常
0.5〜100時間行なう。仕込み単量体を完全に重合
せしめた後、反応混合物を非極性の溶媒中に滴下
し、第1段のカチオン開環共重合体すなわち幹共
重合体を単離する。使用する非極性溶媒として具
体的にはジエチルエーテル、ヘキサン、ヘプタン
などが挙げられ、その量は反応混合物100重量部
に対して400〜2000重量部が好ましい。 幹共重合体中のヒドロキシ基をオキサゾリン類
またはオキサジン類が重合しうる官能基に変換す
る反応は使用する試剤によつて異なるが、重合能
を有し、官能基変換が容易かつ幹共重合体自体に
悪影響を及ぼさない試剤としてp−トルエンスル
ホン酸クロリドが好ましい。反応を実施するに当
つては、まず第1段のカチオン開環共重合体を良
溶媒に溶解したのち副生するハロゲン化水素の捕
捉剤を加えたのち、系を−78℃〜10℃に冷却し、
しかる後p−トルエンスルホン酸クロリドを系の
温度が10℃以上に上昇しないようにゆつくり加え
る。この際使用しうる良溶媒としては、p−トル
エンスルホン酸クロリドなど水酸基の変換に用い
る試剤および幹共重合体と反応しない溶媒であれ
ば良いが、たとえばクロロホルム、アセトニトリ
ルが好都合である。また副生するハロゲン化水素
の捕捉剤としてはピリジン、トリエチリアミン等
が好ましい。反応は−30℃〜50℃の温度で良好に
反応するが室温が好ましい。反応時間は反応温度
によつて変化するが通常1時間から2時間行な
う。反応終了後、非極性溶媒中に反応混合物を滴
下し、官能基変換した第1段カチオン開環共重合
体(水酸基を変換した幹共重合体)を単離する。
非極性溶媒としてはジエチルエーテル、ヘプタ
ン、ヘキサンが好ましい。 第2段のカチオン開環重合、即ち懸垂グラフト
共重合体を製造するに当つては、例えば溶液重合
の場合、脱水窒素置換した重合溶器に脱水精製し
た溶媒、官能基墨換した幹共重合体、そして式(f)
で表わされる長鎖アルキルオキサゾリン類または
オキサジン類を混合して、しかる後に反応系を好
ましくは30℃以上150℃以下の重合温度に保つ。
重合時間は重合温度、単量体の種類および量によ
つて変化するが通常0.5〜200時間行なう。仕込み
単量体を完全に重合せしめた後、反応混合物中の
溶媒および未反応の単量体を減圧下および/また
は加熱により除去することにより、目的とするグ
ラフト共重合体が得られる。 上記グラフト共重合体を製造するに当り、第1
段のカチオン開環共重合および官能基変換両反応
の終了時に、貧溶媒に滴下することによりそれぞ
れの生成物を単離することは必ずしも必要でな
く、反応混合物をそのまま次の反応(重合)に進
行してもよい。 本発明のグラフト共重合体の数平均分子量は
500以上100000以下が好ましい。分子量が500未満
で、あまり小さいと共重合性が失われるため界面
活性が低下し好ましくない。分子量が100000を越
えてあまり大きいと親油性基の安定な配向が妨げ
られるため界面活性が低下し好ましくない。 本発明のグラフト共重合体における幹共重合体
中の(a)単位のモル分率は0.05〜1が良く0.05以下
になると反応点が少なすぎるため親水性に偏よ
り、好ましくない。また懸垂グラフト重合体鎖の
重量分率はグラフト共重合体の全重量に対して1
〜99%が好ましく、更に好ましくは10〜90%であ
る。1%以下であると親水性になりつぎ、99%以
上では親油性になりすぎ、界面活性が低下して好
ましくない。 本発明のグラフト共重合体は界面活性が大き
く、乳化剤、分散剤、洗滌剤、帯電防止剤として
の用途がある。 以下実施例にて本発明を詳細に説明する。全て
の実施例、比較例における共重合体の組成は重水
素化クロロホルム溶媒を使用し、
HITACHIR20BプロトンNMR装置(日立製作所
製)(60MHzを用いて決定した。グラフト共重合
体の分子量および分子量分布の形状は
JASCOTRIROTOR(日本電子分光社製)を使用
し、カラムとしてShodex A803(昭和電工社製)、
溶媒としてクロロホルム、溶媒流量1ml/分のゲ
ル浸透クロマトグラフイーによつて求めた。また
全ての実施例、比較例における共重合体の界面活
性については各共重合体を蒸溜水に溶解し、1重
量%の水溶液を調整し、調整1日後の水溶液の表
面張力をジユヌーイ表面張力計によつて20℃で測
定した。 実施例 1 窒素置換したアンプル管中に窒素気流下で、ア
セトニトリル14c.c.、2−(2−ヒドロキシ−1−
メチルエチル)−2−オキサゾリン1.03g、2−
メチル−2−オキサゾリン2.16g、重合開始剤p
−トルエンスルホン酸メチル0.56gを仕込んだの
ち冷却し、封管を行なつた。80℃にて40時間加熱
し、第1段カチオン開環重合を行なつた後、反応
混合物を100c.c.のエーテル中に注入して沈澱し、
幹共重合体を収率100%で得た。得られた幹共重
合体中の2−(2−ヒドロキシ−1−メチルエチ
ル)−2−オキサゾリンの開環重合に由来するモ
ル分率は0.23であることは1H−NMR分析から求
めた。 幹共重合体中のヒドロキシ基を重合能を有する
p−トルエンスルホニル基に変換するためにp−
トルエンスルホン化を行なつた。窒素置換したナ
ス型フラスコ(100c.c.)に第1段のカチオン開環
重合で得られた幹共重合体3.19gを入れた後クロ
ロホルム56ml、ピリジン27mlをナス型フラスコ中
に加えた。ナス型フラスコを0℃に冷却した後、
p−トルエンスルホニルクロリド1.90gを反応混
合物が10℃以上に上昇しないようにゆつくり加え
た。反応は室温で20時間反応させてp−トルエン
スルホン化を行なつた。反応終了後混合物を100
c.c.のエーテル中に滴下、p−トルエンスルホン化
した共重合体を得た。1H−NMRよりヒドロキシ
基が100%p−トルエンスルホン基に変換したこ
とがわかつた。 第2段のカチオン開環重合(グラフト反応)は
次に示す方法によつて行なつた。 7mlのクロロホルムに溶解したp−トルエンス
ルホン化共重合体0.36gを窒素置換したアンプル
中に入れた後、懸垂グラフト重合体を構成する単
量体2−n−ブチル−2−オキサゾリン0.23gを
加え、その後アンプルを冷却し、封管を行なつ
た。アンプルを90℃、60時間加熱してグラフト反
応を行なつた。グラフト反応終了後反応混合物を
吸引乾燥し、溶媒を蒸発させた後、50℃にて18時
間真空乾燥し、未反応単量体および溶媒を除去し
た。この結果0.47gのグラフト共重合体を得た。 得られた共重合体の組成比および界面活性を前
述の方法で測定した。結果を第1表〜第4表に示
す。本実施例で得られたグラフト共重合体は優れ
た界面活性剤である事を示している。 実施例 2〜4 実施例2〜4は懸垂グラフト重合体を構成する
単量体の種類および量を変更した以外は、実施例
1と同な方法で重合仕込、重合体処理、重合体分
析および重合体の物性測定を行なつた。その結果
を第1,2,3,4表に示した。実施例2〜4で
得られた共重合体はすぐれた界面活性を有するこ
とが明らかである。 比較例 1 窒素置換したアンプル管中に窒素気流下でアセ
トニトリル14c.c.、2−(2−ヒドロキシ−1−メ
チルエチル)−2−オキサゾリン1.03gおよび2
−メチル−2−オキサゾリン2.16g重合開始剤と
してp−トルエンスルホン酸メチル0.56gを仕込
んだ後、冷却し封管を行なつた。80℃にて40時間
重合を行なつた後、反応混合物を100c.c.のエーテ
ル中に注入して沈澱させ共重合体を得た。得られ
た共重合体は50℃にて48時間真空乾燥した後、秤
量した結果収率が100%であつた。重合体の構造、
分子量、分子量分布および界面活性の評価は実施
例1と同様の方法で行なつた。その結果を第1
表、第2表および第4表に示した。比較例1で得
られた共重合体は実施例1〜4で得られた共重合
体に較べて界面活性能が劣つている。 比較例 2 比較例1で得られたポリマーを使用し、実施例
1と同様の方法でp−トルエンスルホン化を行な
い、p−トルエンスルホン化した幹共重合体を得
た。この共重合体の分析および物性測定は実施例
1と同様の方法で行なつた。結果を第1表、第2
表および第4表に示した。 比較例2で得られた重合体は界面活性が劣つて
いることは明らかである。
アルキル基またはα−メチルヒドロキシアルキル
基を表わし、R2は炭素数1から3までのアルキ
ル基を表わし、1とmは2または3の整数を表わ
す)で表わされる単量体および重合開始剤を混合
した後、加熱し、第1段のカチオン開環共重合を
行ない幹共重合体を得、ついで幹共重合体中のヒ
ドロキシ基を式 (式中R3は炭素数4から18までのアルキル基、
炭素数4から18までのシクロアルキル基、フエニ
ル基またはナフチル基を表わし、nは2または3
の整数を表わす)で表わされる単量体が開環重合
しうる官能基に変換した後、官能基変換した幹共
重合体の存在下、式(f)で表わされる単量体の第2
段カチオン開環重合を行なうことからなるグラフ
ト共重合体の製造法に関する。 また、本発明は前記グラフト共重合体からなる
界面活性剤に関する。 以下、本発明を詳細に説明する。本発明におけ
る幹共重合体を構成し、さらに懸垂グラフト重合
体の反応基となる上記一般式(a)で表わされる繰り
返し単位を生成せしめる単量体、すなわち式(d)で
表わされる単量体としては、2−ヒドロキシ−2
−オキサゾリン、2−(2−ヒドロキシエチル)−
2−オキサゾリン、2−(3−ヒドロキシプロピ
ル)−2−オキサゾリン、2−(4−ヒドロキシブ
チル)−2−オキサゾリン、2−(2−ヒドロキシ
−1−メチルエチル)−2−オキサゾリン、2−
(3−ヒドロキシ−1−メチルプロピル)−2−オ
キサゾリン、2−ヒドロキシメチル−2−オキジ
リン、2−(2−ヒドロキシエチル)−2−オキサ
ジン、2−(3−ヒドロキシプロピル)−2−オキ
サジン、2−(4−ヒドロキシブチル)−2−オキ
サジン、2−(2−ヒドロキシ−1−メチルエチ
ル)−2−オキサジン、2−(3−ヒドロキシ−1
−メチルプロピル)−2−オキサジン等が挙げら
れる。これらの化合物は種々な方法で合成が可能
であるが、例えばJ.Polym.Sci.A−1,6,1883
(1968)に記載されている方法によつて容易に作
ることができる。基R1の炭素数が5以上になる
と親水性が低下し、形成されるグラフト共重合体
の界面活性が低下するため、好ましくない。 またグラフト共重合体の幹部を構成する式(b)で
表わされるもう一つの繰り返し単位を生成せしめ
る単量体(e)としては2−メチル−2−オキサゾリ
ン、2−エチル−2−オキサゾリン、2−プロピ
ル−2−オキサゾリン、2−メチル−2−オキサ
ジン、2−エチル−2−オキサジン、2−プロピ
ル−2−オキサジン等が挙げられ、これらの化合
物は種々の方法で作られるが、例えばLiebigs
Ann.Chem.,996(1974)に記載されている方法
で容易に合成できる。基R2の炭素数が4以上に
なると幹共重合体の親水性が低下し、界面活性が
低下することから好ましくない。 本発明における幹共重合体の合成法つまり第1
段のカチオン開環共重合の製造方法としては塊状
重合法または溶液重合法が挙げられるが、溶液重
合法の場合、使用される溶媒としては、アセトニ
トリル、ベンゾニトリル、N,N−ジメチルホル
ムアルデヒド、クロロホルムがあるが、必ずしも
この限りでない。溶媒の使用量としては全仕込単
量体100重量部に対して20〜2000重量部を使用す
ると良い。 本発明の第1段カチオン開環共重合すなわち幹
共重合体の合成に使用する重合開始剤としては硫
酸エステル、スルホン酸エステル、ハロゲン化ア
ルキル、ルイス酸、プロトン酸等が使用可能であ
る。具体的には、ジメチル硫酸、p−トルエンス
ルホン酸メチル、p−トルエンスルホン酸エチ
ル、p−トルエンスルホン酸プロピル、p−トル
エンスルホン酸ブチル、メタンスルホン酸メチ
ル、メタンスルホン酸エチル、メタンスルホン酸
プロピル、メタンスルホン酸ブチル、ヨウ化メチ
ル、ヨウ化エチル、ヨウ化プロピル、ヨウ化ブチ
ル、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、臭
化ブチル、塩化メチル、塩化エチル、塩化プロピ
ル、塩化ブチルなどが挙げられるが、p−トルエ
ンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸メチル、
ヨウ化メチルが好ましい。 重合開始剤の目的とする分子量によつて決定さ
れるが、一般に全仕込単量体に対して0.01〜50モ
ル%の範囲で使用する。 第2段のカチオン開環重合、すなわち懸垂グラ
フト重合体を構成する単量体のグラフト重合は、
第1段カチオン開環によつて得られた幹共重合体
中のヒドロキシ基を懸垂グラフト重合体を構成す
る単量体が開環重合しうる官能基に変換した後に
行なわれる。上記官能基に変換する試剤として
は、一般に水酸基を硫酸エステル、スルホン酸エ
ステル、ハロゲン化アルキル、ルイス酸、プロト
ン酸に変換する試剤が使用できる。具体的にはp
−トルエンスルホン酸クロリド、メタンスルホン
酸クロリド、p−トルエンスルホン酸ブロミド、
メタンスルホン酸ブロミド、塩化水素、臭化水
素、ヨウ化水素、三塩化リン、三臭化リン、塩化
チオニル、臭化チオニルなど多範囲にわたつて使
用が可能で、必ずしも上記の限りでない。特にヒ
ドロキシ基の官能基への変換が容易な試剤として
p−トルエンスルホン酸クロリドが挙げられる。
この反応の際にハロゲン化水素が副生する。その
捕捉剤として各種の塩基が使用できる。塩基とし
てはピリジン、N,N−ジメチルホルムアルデヒ
ド、N,N−ジメチルアセトアミド、トリエチル
アミンなどが好都合である。 第2段のカチオン開環重合、すなわち懸垂グラ
フト重合体の合成は上記の試剤によつてヒドロキ
シ基を変換した幹共重合体と式(c)で表わされる繰
り返し単位を生成せしめる単量体、すなわち式(f)
で表わされる単量体とを反応させることによつて
合成できる。 式(f)で表わされる単量体としては2−ブチル−
2−オキサゾリン、2−ブチル−2−オキサジ
ン、2−ペンチル−2−オキサゾリン、2−ペン
チル−2−オキサジン、2−ヘキシル−2−オキ
サゾリン、2−ヘキシル−2−オキサジン、2−
ヘプチル−2−オキサゾリン、2−ヘプチル−2
−オキサジン、2−オクチル−2−オキサゾリ
ン、2オクチル−2−オキサジン、2−ノニル−
2−オキサゾリン、2−ノニル−2−オキサジ
ン、2−デシル−2−オキサゾリン、2−デシル
−2−オキサジン、2−ウンデシル−2−オキサ
ゾリン、2−ウンデシル−2−オキサジン、2ド
デシル−2−オキサゾリン、2−ドデシル−2−
オキサジン、2−トリデシル−2−オキサゾリ
ン、2−トリデシル−2−オキサジン、2−テト
ラデシル−2−オキサゾリン、2−テトラデシル
−2−オキサジン、2−ペンタデシル−2−オキ
サゾリン、2−ペンタデシル−2−オキサジン、
2−ヘキサデシル−2−オキサゾリン、2−ヘキ
サデシル−2−オキサジン、2−ヘプタデシル−
2−オキサゾリン、2−ヘプタデシル−2−オキ
サジン、2−オクタデシル−2−オキサゾリン、
2−オクタデシル−2−オキサジン、2−ベンジ
ル−2−オキサゾリン、2−ベンジル−2−オキ
サジン、2−フエニル−2−オキサゾリン、2−
フエニル−オキサジン、2−ナフチル−2−オキ
サゾリン、2−ナフチル−2−オキサジン等が挙
げられる。これらの化合物は種々の方法で容易に
合成できるが、例えばLiebigs Ann.Chem.,996
(1974)に記載されている方法によつて容易に合
成できる。上記式中のR3の炭素数が3以下の場
合では懸垂グラフト重合体の親油性が低下し、界
面活性が低下するため好ましくない。R3の炭素
数が19以上になると親水性と親油性のバランスが
くずれ、共重合体の界面活性が低下し、またオキ
サゾリン化合物のコストが高くなり好ましくな
い。 本発明におけるグラフト共重合体を合成するに
当つては例えば溶液重合の場合、脱水、窒素置換
した重合容器に脱水精製した溶媒を仕込み、脱水
精製した水酸基を含む置換基を持つた式(d)のオキ
サゾリン類またはオキサジン類単量体、またはこ
れら低級アルキル基を有する式(e)のオキサゾリン
類またはオキサジン類単量体を混合して仕込み、
更に重合開始剤を仕込む。しかる後に反応系を好
ましくは30℃以上、150℃以下の重合温度に保つ。
重合時間は重合温度、単量体の種類および重合開
始剤の種類および量によつて変化するが、通常
0.5〜100時間行なう。仕込み単量体を完全に重合
せしめた後、反応混合物を非極性の溶媒中に滴下
し、第1段のカチオン開環共重合体すなわち幹共
重合体を単離する。使用する非極性溶媒として具
体的にはジエチルエーテル、ヘキサン、ヘプタン
などが挙げられ、その量は反応混合物100重量部
に対して400〜2000重量部が好ましい。 幹共重合体中のヒドロキシ基をオキサゾリン類
またはオキサジン類が重合しうる官能基に変換す
る反応は使用する試剤によつて異なるが、重合能
を有し、官能基変換が容易かつ幹共重合体自体に
悪影響を及ぼさない試剤としてp−トルエンスル
ホン酸クロリドが好ましい。反応を実施するに当
つては、まず第1段のカチオン開環共重合体を良
溶媒に溶解したのち副生するハロゲン化水素の捕
捉剤を加えたのち、系を−78℃〜10℃に冷却し、
しかる後p−トルエンスルホン酸クロリドを系の
温度が10℃以上に上昇しないようにゆつくり加え
る。この際使用しうる良溶媒としては、p−トル
エンスルホン酸クロリドなど水酸基の変換に用い
る試剤および幹共重合体と反応しない溶媒であれ
ば良いが、たとえばクロロホルム、アセトニトリ
ルが好都合である。また副生するハロゲン化水素
の捕捉剤としてはピリジン、トリエチリアミン等
が好ましい。反応は−30℃〜50℃の温度で良好に
反応するが室温が好ましい。反応時間は反応温度
によつて変化するが通常1時間から2時間行な
う。反応終了後、非極性溶媒中に反応混合物を滴
下し、官能基変換した第1段カチオン開環共重合
体(水酸基を変換した幹共重合体)を単離する。
非極性溶媒としてはジエチルエーテル、ヘプタ
ン、ヘキサンが好ましい。 第2段のカチオン開環重合、即ち懸垂グラフト
共重合体を製造するに当つては、例えば溶液重合
の場合、脱水窒素置換した重合溶器に脱水精製し
た溶媒、官能基墨換した幹共重合体、そして式(f)
で表わされる長鎖アルキルオキサゾリン類または
オキサジン類を混合して、しかる後に反応系を好
ましくは30℃以上150℃以下の重合温度に保つ。
重合時間は重合温度、単量体の種類および量によ
つて変化するが通常0.5〜200時間行なう。仕込み
単量体を完全に重合せしめた後、反応混合物中の
溶媒および未反応の単量体を減圧下および/また
は加熱により除去することにより、目的とするグ
ラフト共重合体が得られる。 上記グラフト共重合体を製造するに当り、第1
段のカチオン開環共重合および官能基変換両反応
の終了時に、貧溶媒に滴下することによりそれぞ
れの生成物を単離することは必ずしも必要でな
く、反応混合物をそのまま次の反応(重合)に進
行してもよい。 本発明のグラフト共重合体の数平均分子量は
500以上100000以下が好ましい。分子量が500未満
で、あまり小さいと共重合性が失われるため界面
活性が低下し好ましくない。分子量が100000を越
えてあまり大きいと親油性基の安定な配向が妨げ
られるため界面活性が低下し好ましくない。 本発明のグラフト共重合体における幹共重合体
中の(a)単位のモル分率は0.05〜1が良く0.05以下
になると反応点が少なすぎるため親水性に偏よ
り、好ましくない。また懸垂グラフト重合体鎖の
重量分率はグラフト共重合体の全重量に対して1
〜99%が好ましく、更に好ましくは10〜90%であ
る。1%以下であると親水性になりつぎ、99%以
上では親油性になりすぎ、界面活性が低下して好
ましくない。 本発明のグラフト共重合体は界面活性が大き
く、乳化剤、分散剤、洗滌剤、帯電防止剤として
の用途がある。 以下実施例にて本発明を詳細に説明する。全て
の実施例、比較例における共重合体の組成は重水
素化クロロホルム溶媒を使用し、
HITACHIR20BプロトンNMR装置(日立製作所
製)(60MHzを用いて決定した。グラフト共重合
体の分子量および分子量分布の形状は
JASCOTRIROTOR(日本電子分光社製)を使用
し、カラムとしてShodex A803(昭和電工社製)、
溶媒としてクロロホルム、溶媒流量1ml/分のゲ
ル浸透クロマトグラフイーによつて求めた。また
全ての実施例、比較例における共重合体の界面活
性については各共重合体を蒸溜水に溶解し、1重
量%の水溶液を調整し、調整1日後の水溶液の表
面張力をジユヌーイ表面張力計によつて20℃で測
定した。 実施例 1 窒素置換したアンプル管中に窒素気流下で、ア
セトニトリル14c.c.、2−(2−ヒドロキシ−1−
メチルエチル)−2−オキサゾリン1.03g、2−
メチル−2−オキサゾリン2.16g、重合開始剤p
−トルエンスルホン酸メチル0.56gを仕込んだの
ち冷却し、封管を行なつた。80℃にて40時間加熱
し、第1段カチオン開環重合を行なつた後、反応
混合物を100c.c.のエーテル中に注入して沈澱し、
幹共重合体を収率100%で得た。得られた幹共重
合体中の2−(2−ヒドロキシ−1−メチルエチ
ル)−2−オキサゾリンの開環重合に由来するモ
ル分率は0.23であることは1H−NMR分析から求
めた。 幹共重合体中のヒドロキシ基を重合能を有する
p−トルエンスルホニル基に変換するためにp−
トルエンスルホン化を行なつた。窒素置換したナ
ス型フラスコ(100c.c.)に第1段のカチオン開環
重合で得られた幹共重合体3.19gを入れた後クロ
ロホルム56ml、ピリジン27mlをナス型フラスコ中
に加えた。ナス型フラスコを0℃に冷却した後、
p−トルエンスルホニルクロリド1.90gを反応混
合物が10℃以上に上昇しないようにゆつくり加え
た。反応は室温で20時間反応させてp−トルエン
スルホン化を行なつた。反応終了後混合物を100
c.c.のエーテル中に滴下、p−トルエンスルホン化
した共重合体を得た。1H−NMRよりヒドロキシ
基が100%p−トルエンスルホン基に変換したこ
とがわかつた。 第2段のカチオン開環重合(グラフト反応)は
次に示す方法によつて行なつた。 7mlのクロロホルムに溶解したp−トルエンス
ルホン化共重合体0.36gを窒素置換したアンプル
中に入れた後、懸垂グラフト重合体を構成する単
量体2−n−ブチル−2−オキサゾリン0.23gを
加え、その後アンプルを冷却し、封管を行なつ
た。アンプルを90℃、60時間加熱してグラフト反
応を行なつた。グラフト反応終了後反応混合物を
吸引乾燥し、溶媒を蒸発させた後、50℃にて18時
間真空乾燥し、未反応単量体および溶媒を除去し
た。この結果0.47gのグラフト共重合体を得た。 得られた共重合体の組成比および界面活性を前
述の方法で測定した。結果を第1表〜第4表に示
す。本実施例で得られたグラフト共重合体は優れ
た界面活性剤である事を示している。 実施例 2〜4 実施例2〜4は懸垂グラフト重合体を構成する
単量体の種類および量を変更した以外は、実施例
1と同な方法で重合仕込、重合体処理、重合体分
析および重合体の物性測定を行なつた。その結果
を第1,2,3,4表に示した。実施例2〜4で
得られた共重合体はすぐれた界面活性を有するこ
とが明らかである。 比較例 1 窒素置換したアンプル管中に窒素気流下でアセ
トニトリル14c.c.、2−(2−ヒドロキシ−1−メ
チルエチル)−2−オキサゾリン1.03gおよび2
−メチル−2−オキサゾリン2.16g重合開始剤と
してp−トルエンスルホン酸メチル0.56gを仕込
んだ後、冷却し封管を行なつた。80℃にて40時間
重合を行なつた後、反応混合物を100c.c.のエーテ
ル中に注入して沈澱させ共重合体を得た。得られ
た共重合体は50℃にて48時間真空乾燥した後、秤
量した結果収率が100%であつた。重合体の構造、
分子量、分子量分布および界面活性の評価は実施
例1と同様の方法で行なつた。その結果を第1
表、第2表および第4表に示した。比較例1で得
られた共重合体は実施例1〜4で得られた共重合
体に較べて界面活性能が劣つている。 比較例 2 比較例1で得られたポリマーを使用し、実施例
1と同様の方法でp−トルエンスルホン化を行な
い、p−トルエンスルホン化した幹共重合体を得
た。この共重合体の分析および物性測定は実施例
1と同様の方法で行なつた。結果を第1表、第2
表および第4表に示した。 比較例2で得られた重合体は界面活性が劣つて
いることは明らかである。
【表】
【表】
【表】
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 および【式】 〔式中R1は炭素数1から4までのヒドロキシ
アルキル基またはα−メチルヒドロキシアルキル
基を表わし、R2は炭素数1から3までのアルキ
ル基を表わし、R3は炭素数4から18までのアル
キル基、炭素数4から18までのシクロアルキル
基、フエニル基またはナフチル基を表わし、R4
は炭素数1〜4のアルキレン基を表わし、l,m
およびnは2または3の整数を表わし、xはグラ
フト鎖の単位の繰り返し単位数を表わす〕で表わ
される繰り返し単位からなり、(a)単位、(b)単位お
よび(c)単位の合計に対する(a)単位および(c)単位の
合計のモル分率が0.05〜1であり、グラフト共重
合体中の単位数xからなるグラフト鎖の重量分率
が1〜99%であり、共重合体の数平均分子量が
500〜100000であるグラフト共重合体。 2 R1が2−ヒドロキシ−1−メチルエチル基
であり、R2がメチル基であり、R3がn−ブチル
基であり、l,mおよびnが2である特許請求の
範囲第1項記載のグラフト共重合体。 3 R1が2−ヒドロキシ−1−メチルエチル基
であり、R2がメチル基であり、R3がn−オクチ
ル基であり、l,mおよびnが2である特許請求
の範囲第1項記載のグラフト共重合体。 4 R1が2−ヒドロキシ−1−メチルエチル基
であり、R2がメチル基であり、R3がn−ラウリ
ル基であり、l,mおよびnが2である特許請求
の範囲第1項記載のグラフト共重合体。 5 一般式 【式】または、これと一般式 【式】 (式中R1は炭素数1から4までのヒドロキシ
アルキル基またはα−メチルヒドロキシアルキル
基を表わし、R2は炭素数1から3までのアルキ
ル基を表わし、lおよびmは2または3の整数を
表わす)で表わされる単量体および重合開始剤を
混合した後、加熱し、第1段のカチオン開環共重
合を行ない幹共重合体を得、次いで幹共重合体中
のヒドロキシ基を式 (式中R3は炭素数4から18までのアルキル基、
炭素数4から18までのシクロアルキル基、フエニ
ル基またはナフチル基を表わし、nは2または3
の整数を表わす)で表わされる単量体が開環重合
しうる官能基に変換した後、官能基変換した幹共
重合体の存在下、式(f)で表わされる単量体の第2
段カチオン開環重合を行なうことを特徴とする。 および【式】 〔式中R1は炭素数1から4までのヒドロキシ
アルキシ基またはα−メチルヒドロキシアルキル
基を表わし、R2は炭素数1から3までのアルキ
ル基を表わし、R3は炭素数4から18までのアル
キル基、炭素数4から18までのシクロアルキル
基、フエニル基またはナフチル基を表わし、R4
は炭素数1〜4のアルキレン基を表わし、l,m
およびnは2または3の整数を表わし、xはグラ
フト鎖の単位の繰り返し単位数を表わす〕で表わ
される繰り返し単位からなり、(a)単位、(b)単位お
よび(c)単位の合計に対する(a)単位および(c)単位の
合計のモル分率が0.05〜1であり、グラフト共重
合体中の単位数xからなるグラフト鎖の重量分率
が1〜99%であり、共重合体の数平均分子量が
500〜100000であるグラフト共重合体の製造法。 6 および【式】 〔式中R1は炭素数1から4までのヒドロキシ
アルキル基またはα−メチルヒドロキシアルキル
基を表わし、R2は炭素数1から3までのアルキ
ル基を表わし、R3は炭素数4から18までのアル
キル基、炭素数4から18までのシクロアルキル
基、フエニル基またはナフチル基を表わし、R4
は炭素数1〜4のアルキレン基を表わし、l,m
およびnは2または3の整数を表わし、xはグラ
フト鎖の単位の繰り返し単位数を表わす〕で表わ
される繰り返し単位からなり、(a)単位、(b)単位お
よび(c)単位の合計に対する(a)単位および(c)単位の
合計のモル分率が0.05〜1であり、グラフト共重
合体中の単位数xからなるグラフト鎖の重量分率
が1〜99%であり、共重合体の数平均分子量が
500〜100000であるグラフト共重合体からなる界
面活性剤。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59087158A JPS60229928A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 新規グラフト共重合体、その製法および用途 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59087158A JPS60229928A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 新規グラフト共重合体、その製法および用途 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60229928A JPS60229928A (ja) | 1985-11-15 |
JPH0365818B2 true JPH0365818B2 (ja) | 1991-10-15 |
Family
ID=13907177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59087158A Granted JPS60229928A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 新規グラフト共重合体、その製法および用途 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60229928A (ja) |
-
1984
- 1984-04-27 JP JP59087158A patent/JPS60229928A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60229928A (ja) | 1985-11-15 |
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