JPH09500884A - スルホコハク酸ジエステル含有液体組成物 - Google Patents

スルホコハク酸ジエステル含有液体組成物

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Abstract

(57)【要約】 本発明の液体組成物は、溶媒および補助溶媒としての水に溶解する一般式(I): および/または(II): (式中、Mは、無機または有機カチオンであり、RおよびR’は、互いに独立して、脂肪族または環式脂肪族のC3-22アルキル、C2-22アルケニルまたは任意にC1-8アルキル置換C6-22アリールを表す。)で表されるスルホコハク酸ジエステルを含有する。この組成物は、補助溶媒が、10℃で液体であるアルキレンオキサイド単位を含有するポリマーであることを特徴とする。さらに、本発明は、そのような組成物の製造方法、および湿潤剤または乳化剤としてのその使用も開示している。

Description

【発明の詳細な説明】 スルホコハク酸ジエステル含有液体組成物 本発明は、スルホコハク酸ジエステル含有液体組成物、その製造方法、並びに 湿潤剤および乳化剤としてのその液体組成物の使用に関する。 スルホコハク酸のジエステルは、効果的な湿潤剤として長年知られてきた。有 機溶媒を含有する系から水性の系へ変更する過程で、この種の化合物は、重要と なってきた。従前の特許公報に示されているように、ジエステルの合成は、一見 すると大変簡単であるように思われる。すなわち、米国特許第2,176,432 号、同第2,416,254号および同第2,028,091号には、工業的規模で は行うことができず、かつ経済学上見込みのない方法によるスルホコハク酸ジエ ステルの製造が記載されている。 イギリス特許第1,050,578号、フランス特許第1573080号、イギ リス特許第760,121号および米国特許第2,879,214号には、工業的 規模におけるスルホコハク酸ジエステルの液体組成物の製造が記載されている。 しかしながら、反応がいくつかの特別な条件を特徴とすることと、制御手段が反 応に影響を与えるはずであることは、これらの公報から明白である。スルホコハ ク酸ジエステルの合成において原料として使用されるマレイン酸ジエステルの合 成も、問題があると思われるスルホン化成分へのこの原料の亜硫酸化と同様であ る。マレイン酸ジエステルの亜硫酸化の総説は、ヴェー・エム・リンフィールト (W.M.Linfield)著、アニオニック・サーファクタンツ(Anionic Surfactants)、 パートII)エム・デッカー(M.Decker)、1976年、406頁以降およびエム・ アール・ポーター(M.R.Porter)著、ハンドブック・オブ・サーファクタンツ(Han dbook of Surfactants)、ブラッキー(Blackie)、1991年、107頁以降に見 い出される。 亜硫酸化に関する問題が、水溶性HSO3 -と疎水性ジエステルの反応およびゲ ル相の形成にあることは、公報より明らかである。様々な参照文献によれば、反 応は非常に遅く、初期状態の後で明らかに発熱し、かつ制御し難い。反応を行え るようにするために、イギリス特許第1,050,578号では、開始剤を使用す ることが推薦されている。開始剤は、界面活性剤、特に製造しようとしているス ルホコハク酸ジエステル、またはエタノールのような溶媒であってよい。同時に 、鉱物油、ホワイト油、パラフィンまたは芳香族系溶媒のような有機溶媒も使用 される。フランス特許第1573080号には、反応の発熱をより制御し易くす るための亜硫酸エステル溶液の添加が記載されている。この公報には、反応温度 を混合物の沸点以上とし、かつSO2の蒸発によって亜硫酸エステルが減少する のを防ぐような圧力下で反応を行う可能性についても記載されている。平均して 短い反応時間が示されている。米国特許第2,879,214号では、反応を促進 するために、反応混合物をUV光にさらすことを推薦している。フランス特許第 1573080号、イギリス特許第760,121号および米国特許第2,879 ,214号には、エタノールの使用が、明白にまたは特別な説明もなく記載され ている。 揮発性有機溶媒またはエタノールのような可溶化剤の使用が、迅速かつ制御可 能な亜硫酸化反応を保証するのに必要であることが、実験から示された。さらに 、溶媒は、高濃厚化した液体スルホコハク酸ジエステル組成物を配合するのに必 要である。スルホコハク酸のジエステルは、乏しい水溶性を示し、加えて、中程 度の濃度範囲においてゲル相を形成する。スルホコハク酸ジエステルの液体組成 物は、補助溶媒の添加により、十分な取り扱い易さを与える均質な液体のままと なる。 他方で、脱離と引火点に関しては、溶媒の存在が望ましくない。塗料やラッカ ー分野における無溶媒系の開発は、低いVOC(揮発性有機成分)含量にますま す集中してきている。高い引火点は、製造、貯蔵および輸送の点で有利である。 したがって、本発明の解決すべき第一の課題は、引火点が高いかまたは引火点 がない溶媒を含むスルホコハク酸ジエステルを含有する液体の均質な透明組成物 を提供することであった。本発明において、少なくとも55℃の引火点は、高い とみなされる。加えて、液体組成物は、貯蔵安定性があり、かつ取り扱いが容易 であろう。 本発明によれば、この課題は、溶媒または補助溶媒としての水中に以下の一般 式: および/または (式中、Mは、無機または有機カチオンであり、RおよびR’は、互いに独立し て、脂肪族または環式脂肪族のC3-22アルキル、C2-22アルケニルまたは任意に C1-8アルキル置換されたC6-22アリールを表す。) で表されるスルホコハク酸ジエステルを含有する液体組成物であって、補助溶媒 が、10℃で液体であるアルキレンオキサイド単位を含有するポリマーであるこ とを特徴とする液体組成物によって解決された。 本発明によれば、RおよびR’は、互いに独立して、(CH3)2CH-、C49- 、C25CH(CH3)-、C511-、C37CH(CH3)-、C613-、C49CH (C25)CH2-、C817-、C613CH(CH3)-、C715CH(CH3)-、C5 11CH(C25)CH2-、CH3C(CH3)2CH2CH(CH3)CH2CH2-、C10 21-、C817CH(CH3)-、(C49)2CHCH2-、CH3CH(CH3)-(CH2 )3-CH(CH3)(CH2)2-、C49CH(C25)-、CH2CH2CH(CH3)-、C1225-、C613CH(C49)CH2-、(CH3)2CHCH2CH(CH3CH2CH CH2CH(CH3)2)2-、C1327-、C49CH(C25)CH2CH=CHCH2C H(CH3)CH2-、C1837-、C817CH=CHC816-、p-(CH3)3C-シク ロ-C610-、p-(C25C-(CH3)2-シクロ-C610-、p-C49CH(CH3) -シクロ-C610CH2-、CH364-から選ばれてよい。 好ましいカチオンMは、アルカリ金属カチオン、特にリチウムカチオン、ナト リウムカチオン、カリウムカチオンである。 適する有機カチオンは、特にアンモニウムのような4級窒素原子を含むカチオ ンである。 スルホコハク酸ジエステル用補助溶媒は、好ましくは、少なくとも20モル% のEOを含有するエチレンオキサイド(EO)/プロピレンオキサイド(PO) ブロックポリマーである。POの含有率は、90モル%であってよいが、好まし くは50〜80モル%の間である。このEO/POブロックポリマーの分子量は 、500〜20,000の間であり、好ましくは500〜5,000の間である 。このようなブロックポリマーおよびその製造法は、先行技術から周知である。 しかしながら、さらに関連する詳細は、ウルマンズ・エンシクロペディー・デル ・テ 版、(1980年)、第19巻、31頁以降に見い出すことができる。 EO/POのブロックポリマーを、さらにエステル化またはエーテル化してよ い。適するエステル/エーテル基は、1〜22個の炭素原子を含有し、直鎖、分 枝あるいは環式であってよい。しかしながら、ブロックポリマーの酢酸、プロピ オン酸および酪酸エステルまたはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブ チル、イソブチルもしくはtert.-ブチルエーテルが好ましい。エーテル化または エステル化に基づくエンドキャップ法は、文献より当業者に周知である。 スルホコハク酸ジエステル用補助溶媒として適するアルキレンオキサイド単位 を含有する液体ポリマーは、単官能もしくは多官能アルコールへのEOおよび/ またはPOの付加生成物から選ばれてよい。結果として、多官能アルコールは、 特に、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ポリエチレン グリコール(PEG)およびポリプロピレングリコール(PPG)から選ばれて よい。 一般に、本発明の液体組成物は、液体ポリマーが、組成中、スルホコハク酸ジ エステルに対して1〜40重量%、好ましくは5〜20重量%の量で存在するこ と、並びにスルホコハク酸ジエステルが、水と液体ポリマーの混合物中、70重 量%までの量、好ましくは30〜60重量%の量で存在することを特徴とする。 本発明の特に好ましい液体組成物は、スルホコハク酸ジエステルとして、スル ホコハク酸ジデシル、スルホコハク酸ジイソデシル、スルホコハク酸ジ-2-エチ ルヘキシルまたはスルホコハク酸ジイソトリデシルを含有する。好ましいカチオ ンは、ナトリウムカチオンである。 本発明の対応する組成物は、高い引火点を有するかまたは引火点がなく、均質 でかつ透明であって、取り扱いが容易である。さらに、それは、大変高い貯蔵安 定性を特徴とする。この貯蔵安定性は、特に、低級アルコールの蒸発によって、 貯蔵中に液面に薄皮が形成されないという事実で示される。 先に述べたように、スルホコハク酸ジエステルの製造は、問題がないわけでは なく、RおよびR’の基が3〜8個の炭素原子を含有する場合に、水を唯一の溶 媒として使用する室温までの冷却中にゲル相の形成をもたらす。RおよびR’の 基が9〜22個の炭素原子を含有する場合、実際には、ゲル相が、水を唯一の溶 媒として使用する高温での反応中に形成される。そのため、従来、反応は、ゲル 相の形成をほぼ防止できるような補助溶媒としての低級アルコール、特にエタノ ールまたはイソプロパノールの存在下で行われている。 組成中の液体有機溶媒を避け、かつ実際の製造プロセス中では高い引火点もし くは引火点のない溶媒を使用することが必要であるため、本発明の解決すべきも う一つの課題は、スルホコハク酸エステルへの出発化合物の反応中でも、反応混 合物を室温に冷却している間でも、ゲル形成傾向を全く示さない本発明のスルホ コハク酸ジエステルの液体組成物を直接製造することができる本発明の組成物の 実効性のある製造方法を提供することであった。 本発明によれば、この課題は、溶媒としての水中、液体水溶性補助溶媒の存在 下、60〜150℃の温度において、場合により加圧下での(ここで、Rおよび R’はC3-8アルキルを表し、補助溶媒を、亜硫酸化反応後および冷却前に反応 混合物に添加することができる。)、一般式: ROOC-CH=CH-COOR’ (式中、RおよびR’は、互いに独立して、脂肪族または環式脂肪族のC3-22ア ルキル、C2-22アルケニルまたは任意にC1-8アルキル置換されたC6-22アリー ルを表す。) で表されるマレイン酸ジエステルと適する亜硫酸化剤からのスルホコハク酸ジエ ステルを含有する上記液体組成物の製造方法によって解決された。 イソブタノール、イソアミルアルコールまたは2-エチルヘキサノールのよう な8個までの炭素原子を含有する短鎖アルコールを有するジエステルを、適する 反応条件の下、補助溶媒の不存在下で合成することができる。しかしながら、均 質な液体製品を得るためと、反応混合物を室温に冷却している間でも、ゲル相が 形成しないようにするために、本発明の補助溶媒を使用することが必要である。 しかしながら、唯一の溶媒として水を使用する場合、高い反応温度でもゲル相が 形成するのを回避することができないため、実際には、9〜22個の炭素原子を 含有する比較的長鎖のアルコールのスルホコハク酸ジエステルが液体補助溶媒の 存在下で製造される。 本発明に従って、補助溶媒として液体ポリマーを使用する限り、前述の知見が 参照される。 式:ROOC-CH=CH-COOR’で表される本発明で使用されるべきマレ イン酸ジエステルにおいて、RおよびR’は、先に定義された意味を有する。こ のマレイン酸ジエステルは、先行技術から既知の方法で調製される[レンプ、ヘ ミ 17頁およびその中の引用文献参照]。 亜硫酸化剤は、亜硫酸化反応に典型的に使用される試薬、特にMHSO3、M2 SO3またはM225である(ここで、Mは、上記のような無機または有機カチ オンである。)。 マレイン酸ジエステルと(HSO3 -基準での)亜硫酸化剤のモル比は、1:0 .9〜1:2の間、好ましくは1:1〜1:1.5の間、特に、1:1〜1:1. 2の間である。 反応温度は、好ましくは60〜150℃の間である。100℃よりも高い反応 温度を適用しようとする場合、反応は、適する反応器内において加圧下で行われ なければならない。反応温度の上限は、150℃程度であるフマル酸へのマレイ ン酸の異性化温度によって与えられる。 マレイン酸ジエステルの亜硫酸化反応が、開始剤としての界面活性剤、好まし くは製造しようとしているスルホコハク酸ジエステル塩の存在下で有利に行われ ることも分かった。このことの効果は、反応が、最初からより制御され易いこと であり、そうでなければ、反応は、自己触媒作用の結果として一定時間後にしか 開始しない。開始剤は、マレイン酸ジエステル基準で0.1〜20重量%の量、 好ましくは0.1〜15重量%の量で反応混合物に添加されてよい。 反応を行うために、反応混合物中の水および補助溶媒の含有率を、液体ポリマ ーが、望まれるスルホコハク酸ジエステル反応生成物に対して1〜40重量%、 好ましくは5〜20重量%の量で使用されるように決定する。実際の適用におい ては、所望のスルホコハク酸ジエステルが70重量%までの溶液、好ましくは3 0〜60重量%溶液の形態で溶媒/補助溶媒混合液中に存在するように、水およ び補助溶媒の含有率を互いに適合させるのが最も良い。 上記の方法は、低い引火点の揮発性有機溶媒を用いる必要なく、常に、透明で 均質な溶液中で行えるという総体的な長所を有する。この方法では、ゲル相の形 成を完全に避けるとができる。 本発明の液体組成物は、特に湿潤剤および乳化剤として使用される。本発明の 液体組成物は、特に、ポリマー分散液における湿潤剤として使用する場合には、 その相溶性を特徴とする。このことは、特に、炭素数が8よりも大きな比較的長 鎖のエステル基のスルホコハク酸ジエステルが、特に、用途での沈殿により曇り を生じないという事実に反映される。 しかしながら、基本的に、本発明の液体組成物は、米国特許第2,176,42 3号において特に列挙されたような、典型的な利用範囲に適している。しかしな がら、本発明の組成物は、水性塗料、印刷インクおよび上書き用ラッカーに好ま しく使用される。 以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例 実施例1:スルホコハク酸ジ-2-エチルヘキシルの合成 マレイン酸ジ-2-エチルヘキシル295.5g、スルホコハク酸ジ-2-エチル ヘキシルナトリウム(水中75%)25g、二亜硫酸ナトリウム粉末85.5g および水190.1gを、還流冷却器、撹拌器、温度計および窒素導入管を装備 した3つ口フラスコに入れ、102℃に加熱した。15分後、穏やかに還流が始 まり、反応中は激しく還流した。還流が完了するまで、温度を102℃に保持し た。その後、亜硫酸塩がなくなるまで、反応混合物を撹拌した。 実施例1a)(比較例): 反応混合物を80℃まで冷却してエタノール27gを加えた。次いで、反応混 合物を室温まで冷却した。活性物質含量が約70%の透明で均質な液体生成物が 得られた。生成物の引火点か55℃未満であった。 実施例1b)(比較例): 1,2-プロピレングリコール35gを反応混合物に添加した。次いで、反応混 合物を室温まで冷却した。活性物質含量が約70%の透明で均質な液体生成物が 得られた。生成物は、55℃を超える引火点を有していた。 実施例1c): 水360gおよび分子量が約2,000でPO含量が75モル%のエチレンオ キサイドとプロピレンオキサイドのブロックポリマー(プロピレングリコール基 準でPO25モルおよびEO11モルのEO/POブロックポリマー)100g を、混合物に添加した後、室温まで冷却した。活性物質含量が約50%でかつ引 火点が100℃を超える透明で中程度の粘稠度の液体生成物が得られた。上記ブ ロックポリマーを、プロピレングリコール基準でPOが30モルおよびEOが5 モルのEO/POブロックポリマーで置き換えたときも同じ結果が得られた。 実施例2(比較例):補助溶媒としてエタノールを用いたスルホコハク酸ジイソ デシルの合成 マレイン酸ジイソデシル533g、スルホコハク酸ジイソデシルナトリウム5 0g、二亜硫酸ナトリウム粉末132g、水190gおよびエタノール95gを 、還流冷却器、撹拌器、温度計および窒素導入管を装備した3つ口フラスコに導 入した。混合物を85℃に加熱し、還流を開始した。還流が弱くなってきたら、 温度を数段階で90℃に上げた。還流が終了するまで、反応混合物をその温度で 撹拌した。その後、亜硫酸塩がなくなるまで反応混合物を撹拌し、室温まで冷却 した。 活性物質が約70%の透明で均質な液体生成物が得られた。生成物の引火点は 55℃未満であった。 実施例3(比較例):補助溶媒としてのエタノールを用いないスルホコハク酸ジ イソデシルの合成 マレイン酸ジイソデシル533g、スルホコハク酸ジイソデシルナトリウム5 0g、二亜硫酸ナトリウム粉末132gおよび水185gを、実施例2と同様の 容器に導入した。混合物を102℃に加熱しすると還流して激しく発泡した。反 応を98℃で続けた。約3時間の反応時間後、反応混合物の粘度が、撹拌できな くなる程度まで上がった。冷却後、不完全に反応した固体生成物が存在し、エタ ノール500mLを添加してもゆっくりとしか溶解することができなかった。 実施例4:補助溶媒としてのEO/POブロックポリマーの水溶性ポリマーの存 在下におけるスルホコハク酸ジイソデシルの合成 マレイン酸ジイソデシル87.8g、スルホコハク酸ジイソデシルナトリウム 15g、二亜硫酸ナトリウム粉末21.7g、水52gおよびEO/POブロッ クポリマー[分子量約2,000、PO含量75モル%(プロピレングリコール 基準でPO25モルおよびEO11モルのEO/POブロックポリマー)]30 gを、実施例1と同様の容器に導入した。混合物を102℃に加熱した。約30 分後、穏やかに還流が始まった。反応を103℃で続けた。約5時間の反応時間 後、還流が終了した。その後、亜硫酸塩がなくなるまで反応混合物を一定温度で 撹拌した。その後、室温まで冷却した。 活性物質が約75%の透明で均質な液体生成物が得られた。生成物の引火点は 100℃を超えていた。上記ブロックポリマーをプロピレングリコール基準でP O30モルおよびEO5モルのEO/POブロックポリマーで置き換えたときも 、同じ結果が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 メイヤー、ヨアヒム ドイツ連邦共和国デー‐40721ヒルデン、 ノイシュトラアセ 33番

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.溶媒または補助溶媒としての水中、以下の一般式: および/または (式中、Mは、無機または有機カチオンであり、RおよびR’は、互いに独立し て、脂肪族または環式脂肪族のC3-22アルキル、C2-22アルケニルまたは任意に C1-8アルキル置換されたC6-22アリールを表す。) で表されるスルホコハク酸ジエステルを含有する液体組成物であって、補助溶媒 が、10℃で液体であるアルキレンオキサイド単位を含有するポリマーであるこ とを特徴とする液体組成物。 2.補助溶媒が、エチレンオキサイド(EO)およびプロピレンオキサイド( PO)のブロックポリマーまたは単官能もしくは多官能アルコールへのEOおよ び/またはPO付加物から選ばれる請求項1に記載の液体組成物。 3.多官能アルコールがエチレングリコールまたはプロピレングリコールであ る請求項2に記載の液体組成物。 4.EO/POのブロックポリマーがPO含有率少なくとも20モル%を有す る請求項2または3に記載の液体組成物。 5.EO/POのブロックポリマーの分子量が500〜20,000である請 求項2ないし4のいずれかに記載の液体組成物。 6.アルキレンオキサイド単位を含有する液体ポリマーが、組成中、スルホコ ハク酸ジエステルに対して1〜40重量%の量で存在する請求項1ないし5のい ずれかに記載の液体組成物。 7.スルホコハク酸ジエステルが、水と液体ポリマーの混合物中、70重量% までの量で存在する請求項1ないし5のいずれかに記載の液体組成物。 8.スルホコハク酸ジエステルが、スルホコハク酸ジデシル、スルホコハク酸 ジイソデシル、スルホコハク酸ジ-2-エチルヘキシルまたはスルホコハク酸ジイ ソトリデシルである請求項1ないし6のいずれかに記載の液体組成物。 9.溶媒としての水中、液体補助溶媒の存在下、60〜150℃の温度におい て、場合により加圧下での(ここで、RおよびR’はC3-8アルキルを表し、補 助溶媒を、亜硫酸化反応後および冷却前に反応混合物に添加することができる。 )、一般式: ROOC-CH=CH-COOR’ (式中、RおよびR’は、互いに独立して、脂肪族または環式脂肪族のC3-22ア ルキル、C2-22アルケニルまたは任意にC1-8アルキル置換されたC6-22アリー ルを表す。) で表されるマレイン酸ジエステルと適する亜硫酸化剤からの請求項1ないし8の いずれかに記載の液体組成物の製造方法。 10.マレイン酸ジエステルと(HSO3 -基準での)亜硫酸化剤とのモル比が 1:0.9〜1:2である請求項9に記載の方法。 11.亜硫酸化剤が、MHSO3、M2SO3またはM225(式中、Mは、上 記のような無機または有機カチオンである。)である請求項9または10に記載 の方法。 12.製造しようとしている生成物を開始剤として使用する請求項9ないし1 1のいずれかに記載の方法。 13.液体ポリマーがエチレンオキサイド(EO)/プロピレンオキサイド( PO)ブロックポリマーまたは単官能もしくは多官能アルコールへのEOおよび /またはPO付加物である請求項9ないし12のいずれかに記載の方法。 14.多官能アルコールがエチレングリコールまたはプロピレングリコールで ある請求項13に記載の方法。 15.湿潤剤または乳化剤としての請求項1ないし8のいずれかに記載の液体 組成物の使用。
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