JPH10296068A

JPH10296068A - 有機粉末の分散安定剤及びこれを含有する分散体組成物

Info

Publication number: JPH10296068A
Application number: JP9108540A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Ikenaga; 尚之池永
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】各種の有機粉末を、水中及び油中で高濃度か
つ低粘度で長期間にわたって安定に分散させることので
きる分散安定剤及びこれを含有する分散体組成物の提
供。【解決手段】非イオン性界面活性剤（Ｉ）からなる有
機粉末の分散安定剤、及びこの分散安定剤と、有機粉末
と、水又は油からなる分散媒を含有する分散体組成物。 RO-(EO)_x-(PO)_y-(EO)_z-H （Ｉ）〔式中、R は炭素数８〜22の脂肪族炭化水素基、EOはオ
キシエチレン基、POはオキシプロピレン基、x は１〜20
の数、y は１〜10の数、z は１〜20の数を示す。尚、(E
O)_x、(PO)_y、(EO)_zはこの順にブロック結合してい
る。〕

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカーボンブラック、
有機顔料、金属石鹸、合成樹脂粉末等の各種有機粉末を
水中又は油中に高濃度かつ安定に分散させることのでき
る分散安定剤及びこれを含有する分散体組成物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】有機粉
末は種々の産業分野において水、油等に分散させて使用
されている。このような有機粉末としては、例えば塗料
やインクの有機顔料、顔料捺染用ピグメントカラー用顔
料、合成樹脂粉末、製紙用滑剤としての金属石鹸等があ
る。有機粉末は単独では分散性が不十分な場合が多く、
従来分散安定剤として種々の化合物が使用されてきた。
例えばポリアクリル酸塩や、オレフィンと無水マレイン
酸との共重合物の塩等の高分子界面活性剤、あるいはノ
ニルフェノールのエチレンオキサイド付加物、スチレン
化フェノールのエチレンオキサイド付加物等の非イオン
性界面活性剤が使用されている。

【０００３】しかしながら従来の分散安定剤では各種分
野に応用できるような高濃度かつ低粘度に有機粉末を分
散させることは困難であった。オレフィンと無水マレイ
ン酸との共重合物の塩は各種有機顔料の水中分散に対し
て汎用性があるものの、表面張力低下能が小さく、従っ
て極度に表面が疎水性の顔料に対しては表面エネルギー
の低下による水に対する濡れ性向上は期待できず、この
ような有機顔料に対しては性能が不十分であった。また
スチレン化フェノールのエチレンオキサイド付加物は顔
料捺染用ピグメントカラー用分散剤としては有効である
が、例えばカーボンブラックの分散安定剤としては性能
不十分であった。ノニルフェノールのエチレンオキサイ
ド付加物は用途により、水中でも油中でも分散剤として
使用できるが、やはりカーボンブラックに対する分散性
が不十分である。また生分解性が悪いため、その使用が
制限されつつある。

【０００４】したがって本発明の課題は、各種の有機粉
末を、水中及び油中で高濃度かつ低粘度で長期間にわた
って安定に分散させることのできる分散安定剤及びこれ
を含有する分散体組成物を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意検討した結果、特定の構造を有する非イ
オン性界面活性剤が優れた分散安定化効果を有すること
を見いだし、本発明を完成するに至った。すなわち本発
明は、下記一般式（Ｉ）で表される非イオン性界面活性
剤からなることを特徴とする有機粉末の分散安定剤を提
供するものである。

【０００６】RO-(EO)_x-(PO)_y-(EO)_z-H （Ｉ）〔式中、R は炭素数８〜22の脂肪族炭化水素基を示し、
EOはオキシエチレン基、POはオキシプロピレン基を示
す。x はエチレンオキサイドの平均付加モル数を示す１
〜20の数、y はプロピレンオキサイドの平均付加モル数
を示す１〜10の数、zはエチレンオキサイドの平均付加
モル数を示す１〜20の数を示す。尚、(EO)_x、(PO)_y、(E
O)_zはこの順にブロック結合している。〕また、本発明は、(a) 有機粉末、(b) 水又は油からなる
分散媒、及び(c) 上記一般式（Ｉ）で表される非イオン
性界面活性剤からなる分散安定剤を含有することを特徴
とする分散体組成物を提供するものである。

【０００７】炭素数が８〜20の直鎖又は分岐の長鎖アル
コールにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、
エチレンオキサイドを逐次的に付加させた構造をもつ非
イオン性界面活性剤は公知である。米国特許第4134854
号明細書によれば、炭素数８〜20のアルコール混合物に
エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、エチレン
オキサイドを逐次的に付加して得られる界面活性剤は、
対応する曇点を有するポリオキシエチレンモノアルキル
エーテルに比較して、界面活性能に影響を与えることな
く、流動点を低下させるという特徴がある。また特開昭
53−113805号公報には、炭素数８〜18の飽和脂肪族第一
級アルコール（直鎖率30％以上）に、プロピレンオキサ
イドとエチレンオサイドとを混合状態で（ランダム）付
加させるか、単独で交互にそれぞれを２回以上に分割し
て付加反応（ブロック付加）させるか、ランダム付加と
ブロック付加を併用して得られた付加体が、融点が低
く、洗浄性能に優れていることが開示されている。しか
しながらこれらの非イオン性界面活性剤は洗浄剤として
は公知であるが、有機粉末の分散安定剤として使用され
た例はない。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において、一般式（Ｉ）で
表される非イオン性界面活性剤は、一般式（II） R−OH （II）（式中、R は前記の意味を示す。）で表される脂肪族長
鎖アルコールにエチレンオキサイド、次にプロピレンオ
キサイド、更にエチレンオキサイドを順にブロック付加
させることにより得ることができる。

【０００９】原料となる一般式（II）で表される脂肪族
長鎖アルコールは天然油脂の還元アルコールであって
も、オキソアルコール、チーグラーアルコールなどのよ
うな合成アルコールであってもよい。またこれらの各種
アルコールの２種以上の混合物であってもよい。これら
の原料長鎖アルコールを構成する炭化水素基は、直鎖の
ものであっても直鎖と分岐鎖の混合物であってもよい
が、分散安定化性能の面から直鎖率は50％以上であるこ
とが好ましい。

【００１０】また原料脂肪族長鎖アルコールの炭化水素
基の炭素数は８〜22のものが使用できるが、好ましくは
12〜18、さらに好ましくは16〜18である。炭化水素基の
炭素数が８未満であると水への溶解性は良好となるが、
有機粉末表面への吸着性能が低下し好ましくない。また
炭化水素基の炭素数が22より大きいと、有機粉末への吸
着性は良好となるが、水への溶解性が低下し、結果的に
分散性能が低下する。原料脂肪族長鎖アルコールの炭化
水素基は飽和のものであっても不飽和のものを含有して
いてもよいが、飽和炭化水素基をできるだけ多く含有す
る方が好ましい。

【００１１】このような脂肪族長鎖アルコールの具体的
な例としては、デシルアルコール、ラウリルアルコー
ル、ミリスチルアルコール等の直鎖アルコール（花王
（株）製、商品名「カルコール1095」、「カルコール20
98」及び「カルコール4098」等）、炭素数８〜22の範囲
で混合された混合アルコール（花王（株）製、商品名
「カルコール2474」及び「カルコール6850」等）、オキ
ソ法やチーグラー法を用いて合成された分枝を有する炭
素数８〜22のアルコール（協和発酵（株）製、商品名
「オキソコール900 」、「オキソコール1213」、「デカ
ノール」及び「トリデカノール」、三菱化学（株）製、
商品名「ドバノール23」、「ドバノール25」及び「ダイ
ヤドール 115Ｈ」、シェル化学（株）製、商品名「ネオ
ドール23」、「ネオドール25」、「ネオドール１」及び
「リネボール911 」等）等が挙げられる。

【００１２】本発明における一般式（Ｉ）で表される非
イオン性界面活性剤は、上記のような脂肪族長鎖アルコ
ールに、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドが
エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、エチレン
オキサイドの順に逐次ブロック的に付加していることが
重要である。原料となる脂肪族長鎖アルコールにエチレ
ンオキサイドのみ付加したものでは生分解性は良好であ
るが、有機粉末に対する分散性は不良であった。またエ
チレンオキサイドとプロピレンオキサイドを混合状態で
ランダム付加したもの、エチレンオキサイド、プロピレ
ンオキサイドの順にブロック付加したもの、あるいは逆
にプロピレンオキサイド、エチレンオキサイドの順にブ
ロック付加したもの等では有機粉末に対する分散安定性
が向上するが、まだ十分な分散安定性を示さず、炭素数
が８〜22の脂肪族長鎖アルコールにエチレンオキサイ
ド、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイドを逐次
ブロック的に付加させた構造をもつものが、特に優れた
分散安定性を有することができるのである。

【００１３】脂肪族長鎖アルコールへのエチレンオキサ
イド及びプロピレンオキサイドの付加は公知の技術によ
って行うことができる。すなわちエチレンオキサイドと
プロピレンオキサイドの付加重合は従来公知の酸触媒、
又はアルカリ触媒を使用できる。酸触媒としては、硫
酸、リン酸、あるいは塩化第二スズ、三フッ化臭素のよ
うなルイス酸が挙げられ、アルカリ触媒としては、三級
アミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ア
ンモニウム、炭酸カリウム、水酸化カルシウム、水酸化
バリウム等が挙げられる。脂肪族長鎖アルコールへのア
ルキレンオキサイドの付加反応は50〜200 ℃の温度範囲
で容易に進行する。エチレンオキサイドもプロピレンオ
キサイドもこの温度範囲では気体であるため、付加反応
は密閉容器中で加圧下に行われる。

【００１４】一般式（Ｉ）において、最初のエチレンオ
キサイドの平均付加モル数x は１〜20であり、好ましく
は２〜15、さらに好ましくは２〜８である。x が１未満
であるとエチレンオキサイドを付加した効果が現れな
い。また20を越えると親水性が強すぎ、有機粉末表面へ
の吸着性が劣るようになり、分散安定化性能が低下す
る。またプロピレンオキサイドの平均付加モル数y は１
〜10であり、さらに好ましくは１〜５である。y が１未
満であるとプロピレンオキサイドを付加したことによる
効果、すなわち本発明で使用する分散安定剤分子の疎水
性を高め、有機粉末表面への吸着性の向上効果が得られ
ず、また10を越えると疎水性が強くなりすぎ、好ましく
ない。末端のエチレンオキサイド平均付加モル数z は１
〜20であり、好ましくは２〜15、さらに好ましくは２〜
８である。z が１未満であると末端にエチレンオキサイ
ドを付加した効果が現れず、また20を越えると本発明の
分散安定剤分子の親水性が高くなりすぎ、有機粉末表面
への吸着性が低下し好ましくない。

【００１５】本発明の分散体組成物は、(a) 有機粉末
と、(b) 水又は油からなる分散媒と、(c) 上記のような
一般式（Ｉ）で表される非イオン性界面活性剤からなる
分散安定剤を含有する。

【００１６】本発明の分散体組成物中の分散質である
(a) 成分の有機粉末は特に限定されないが、カーボンブ
ラック、不溶性アゾ顔料、フタロシアニンブルー、染色
レーキ、キナクリドン、ペリレン等の有機顔料や、ポリ
オレフィン系合成樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド
系合成樹脂、ポリエステル系合成樹脂、ポリメチルメタ
クリレート等の合成樹脂や、ステアリン酸アルミニウ
ム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステ
アリン酸マグネシウム、ラウリン酸カルシウム等の金属
石鹸等が挙げられる。

【００１７】本発明の分散体組成物中の分散媒である
(b) 成分としては水、及び各種の油が挙げられる。油と
しては灯油、軽油、重油等の燃料油、ヘキサン、シクロ
ヘキサン、イソオクタン等の脂肪族炭化水素油、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素油、酢酸エ
チル、ジオクチルフタレート、大豆油等のエステル油、
1,1,1 −トリクロロエタン、トリクロロエチレン等の塩
素系溶剤、流動パラフィン等が挙げられる。

【００１８】本発明の分散体組成物中の(a) 成分と(b)
成分の配合割合は、重量比で (a)／(b) ＝１／99〜70／
30が好ましい。(a) ／(b) を１／99以上とすることによ
り分散体として使用する利点が多くなり、また70／30以
下において分散体の流動性を維持することができ実用的
である。また、本発明の分散体組成物中の(a) 成分と
(c) 成分の配合割合は重量比で (c)／(a) ＝ 0.1〜30が
好ましく、 0.5〜10が更に好ましい。 (c)／(a) を 0.1
以上とすることにより十分な分散安定性を示すことがで
き、また (c)／(a) が30を越えてもそれほど効果の向上
がないので30以下が経済的に有利である。

【００１９】本発明の有機粉末の水中分散体及び油中分
散体組成物を得るには、常法に準じて行えばよく、例え
ば上記の分散安定剤を溶解させた水又は油の中に有機粉
末を加えて、適当な攪拌機又はアトライター、サンドミ
ル、ボールミル等の分散機器により分散させる等の方法
を使用できる。

【００２０】本発明の分散体組成物において、上記一般
式（Ｉ）で表される非イオン性界面活性剤を分散安定剤
として使用することにより、有機粉末を安定に分散させ
ることができるが、さらにその効果を助長するための添
加剤、例えばアニオン界面活性剤や増粘剤等を配合して
もよい。また本発明の分散体組成物を塗料やインク等と
して使用する場合には、公知のバインダーやビヒクル、
各種の塗料用添加剤等を添加してもよい。

【００２１】

【実施例】以下に本発明に係わる分散安定剤の合成例及
び比較合成例、本発明に係わる分散体組成物の実施例及
び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
尚、例中の部及び％は特記しない限り重量基準である。

【００２２】合成例１〜６原料アルコールとしてカルコール2474（花王（株）製商
品名、アルキル基の炭素数C₁₂が74重量％、C₁₄が25重
量％、C₈及びC₁₀、C₁₆及びC₁₈がそれぞれ１重量％以
下、直鎖率 100％、以下このアルキル基をR¹と略記す
る）を使用し、エチレンオキサイド用とプロピレンオキ
サイド用の２つの計量槽のついた５リットルの回転攪拌
式オートクレーブに原料アルコール、及び水酸化カリウ
ムを仕込み、窒素置換の後、 110℃に昇温し、40Torrで
１時間脱水を行った。続いて、表１に示す付加形態及び
付加モル数のアルキレンオキサイドをそれぞれ反応させ
て、表１に示す目的物を得た。この際、アルキレンオキ
サイドの反応は、エチレンオキサイド付加の場合は 150
℃、プロピレンオキサイド付加の場合は 120℃で行っ
た。

【００２３】合成例７〜11 原料アルコールとして、カルコール6850（花王（株）製
商品名、アルキル基の炭素数C₁₆が約50重量％、C₁₈が
約50重量％、C₁₂及びC₁₄が３重量％以下、直鎖率 100
％、以下このアルキル基をR²と略記する）を使用する以
外は、合成例１〜６と同様にして表１に示すアルキレン
オキサイドの付加形態及び付加モル数を示す目的物を得
た。

【００２４】合成例12〜16 原料アルコールとして、ドバノール23（三菱化学（株）
製商品名、アルキル基の炭素数C₁₂が43重量％、C₁₃が
57重量％の合成アルコールであり、直鎖率80％以下この
アルキル基をR³と略記する）を使用する以外は、合成例
１〜６と同様にして表１に示すアルキレンオキサイドの
付加形態及び付加モル数を示す目的物を得た。

【００２５】比較合成例１〜７原料アルコールとして、合成例１〜６と同様のカルコー
ル2474を使用し、表２に示す付加形態及び付加モル数の
アルキレンオキサイドを反応させる以外は合成例１〜６
と同様にして表２に示す構造を有する比較の分散安定剤
を得た。この際、アルキレンオキサイドの反応は、エチ
レンオキサイドのみの付加の場合は 150℃、プロピレン
オキサイドのみでは 120℃、エチレンオキサイドとプロ
ピレンオキサイドのランダム付加の場合には 135℃で行
った。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】注） *：表１及び表２において、分散安定剤の構造は、次の
略記方法で示す。すなわち原料アルコールにまずプロピ
レンオキサイドを付加し、次いでエチレンオキサイドを
付加した場合ＲＰＥと略記する。また原料アルコールに
エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドをランダム
に付加し、次いでエチレンオキサイドを付加した場合、
Ｒ（Ｅ／Ｐ）Ｅと略記する。また付加モル数はＥ又はＰ
のあとの数字で示す。例えば原料アルコールにまずエチ
レンオキサイドを３モル付加し、次いでプロピレンオキ
サイドを２モル付加し、さらにエチレンオサキイドを３
モル付加した場合、ＲＥ３Ｐ２Ｅ３と略記する。

【００２９】上記合成例１〜16及び比較合成例１〜７で
得られた分散安定剤、及び表３に示す従来公知の分散安
定剤を用いた、分散体組成物の実施例及び比較例を以下
に示す。

【００３０】

【表３】

【００３１】実施例１〜９及び比較例１〜８有機粉末としてカーボンブラック（ＨＡＦ）10部を用
い、水90部、表４に示す分散安定剤１部の割合で混合
し、これをＴＫホモミキサー（特殊機化工業（株）製）
で2000rpm 、10分間混合することにより水中分散体を得
た。これらの水中分散体の分散安定性を以下の方法で評
価した。結果を表４に示す。

【００３２】＜分散安定性＞水中分散体の調製後、直ち
に 100mlの目盛り付き試験管に入れ、25℃の恒温室に静
置し、24時間後のカーボンブラック粉末の分散状態を観
察して以下の基準で評価した。 ◎：全く沈降していない ○：わずかに沈降している △：かなり沈降している ×：完全に沈降している。

【００３３】

【表４】

【００３４】実施例10〜18及び比較例９〜16 有機粉末としてフタロシアニンブルー30部を用い、水70
部、表５に示す分散安定剤２部の割合で混合し、実施例
１と同様に水中分散体を得、同様に分散安定性を評価し
た。結果を表５に示す。

【００３５】

【表５】

【００３６】実施例19〜27及び比較例17〜24 有機粉末としてステアリン酸カルシウム40部を用い、水
60部、表６に示す分散安定剤２部の割合で混合し、実施
例１と同様に水中分散体を得、同様に分散安定性を評価
した。結果を表６に示す。

【００３７】

【表６】

【００３８】実施例28〜36及び比較例25〜31 油中に分散させる有機粉末としてカーボンブラック（Ｈ
ＡＦ）を使用した。カーボンブラック10部、トルエン90
部、表７に示す分散安定剤２部の割合で混合し、実施例
１と同様に油中分散体を得、同様に分散安定性を評価し
た。結果を表７に示す。

【００３９】

【表７】

【００４０】

【発明の効果】本発明の有機粉末の分散安定剤を使用す
ることにより、各種有機粉末を高濃度かつ低粘度で長期
間にわたって水又は油中に安定に分散させることができ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記一般式（Ｉ）で表される非イオン性
界面活性剤からなることを特徴とする有機粉末の分散安
定剤。 RO-(EO)_x-(PO)_y-(EO)_z-H （Ｉ）〔式中、R は炭素数８〜22の脂肪族炭化水素基を示し、
EOはオキシエチレン基、POはオキシプロピレン基を示
す。x はエチレンオキサイドの平均付加モル数を示す１
〜20の数、y はプロピレンオキサイドの平均付加モル数
を示す１〜10の数、zはエチレンオキサイドの平均付加
モル数を示す１〜20の数を示す。尚、(EO)_x、(PO)_y、(E
O)_zはこの順にブロック結合している。〕
【請求項２】一般式（Ｉ）において、x が２〜８の
数、y が１〜５の数、z が２〜８の数である請求項１記
載の分散安定剤。
【請求項３】一般式（Ｉ）において、R が炭素数８〜
22の直鎖又は分岐のアルキル基である請求項１又は２記
載の分散安定剤。
【請求項４】一般式（Ｉ）において、R が炭素数12〜
18の直鎖又は分岐のアルキル基である請求項１又は２記
載の分散安定剤。
【請求項５】一般式（Ｉ）において、R が炭素数16〜
18の直鎖又は分岐のアルキル基である請求項１又は２記
載の分散安定剤。
【請求項６】 (a) 有機粉末、(b) 水又は油からなる分
散媒、及び(c) 請求項１〜５のいずれか一項に記載の分
散安定剤を含有することを特徴とする分散体組成物。