JPH1183769A - Method for evaluating performance of surfactant - Google Patents

Method for evaluating performance of surfactant

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JPH1183769A
JPH1183769A JP24076497A JP24076497A JPH1183769A JP H1183769 A JPH1183769 A JP H1183769A JP 24076497 A JP24076497 A JP 24076497A JP 24076497 A JP24076497 A JP 24076497A JP H1183769 A JPH1183769 A JP H1183769A
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JP
Japan
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surfactant
time
molecules
performance
measured
Prior art date
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JP24076497A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinzo Osumi
信三 大隅
Makoto Inoue
真 井上
Takahiro Kawaguchi
高広 川口
Akira Mamada
明 儘田
Takanari Sakai
隆也 坂井
Masakatsu Takahashi
正勝 高橋
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Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To evaluate performance by measuring correlation time of surfactant molecules by a nuclear magnetic resonance(NMR) analysis, thereby measuring an interaction of the molecules having correlation with performance such as foaming power, cleaning power or the like of the surfactant. SOLUTION: Correlation time of surfactant molecules is measured by an NMR analysis, a molecular motion of the surfactant is analyzed from the measured value, and performance of the surfactant is evaluated. That is, a pulse-like electromagnetic wave is emitted to surfactant water solution. And, magnitude of an interaction of the molecules is measured from time dependence or frequency dependence of the wave absorbed or reflected in the solution. For example, the wave is emitted to the solution of an equilibrated state to apply disturbance thereto, and a deviation from the equilibrated state is brought about. And, alleviating time and nuclear Overhauser effect of the molecules when the system is returned to the equilibrated state by the internal motion of the system are measured, thereby obtaining the state of the interaction of the molecules.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は界面活性剤分子の相
関時間により界面活性剤の性能を評価する方法に関し、
詳しくは界面活性剤の配合組成および添加剤の検討に有
用な情報である、界面活性剤分子の相互作用の状態を、
界面活性剤の相関時間から解析し、界面活性剤の性能を
評価する方法に関するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for evaluating the performance of a surfactant based on the correlation time of a surfactant molecule.
Specifically, the state of the interaction of the surfactant molecules, which is useful information for examining the composition and additives of the surfactant,
The present invention relates to a method for evaluating the performance of a surfactant by analyzing the correlation time of the surfactant.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】界面活
性剤水溶液は経時変化をともなう系であり、またその水
中における界面活性剤の分子構造や組成によって、起泡
力や洗浄力等の性能が大きく異なる。そして混合系にお
ける配合組成の決定には充分な知識、経験と試行錯誤が
必要である。通常は、起泡力、洗浄力等の性能を実際に
測定して、界面活性剤の分子または配合組成の評価を行
ってきた。この際、界面活性剤の分子構造あるいは官能
基と性能の相関が明確であれば、新規に合成すべき界面
活性剤分子の数が絞り込め、また配合組成の決定の省力
化が期待される。
2. Description of the Related Art A surfactant aqueous solution is a system that changes with time, and its performance such as foaming power and detergency depends on the molecular structure and composition of the surfactant in the water. to differ greatly. Determining the composition of a mixed system requires sufficient knowledge, experience, and trial and error. Usually, performance such as foaming power and detergency has been actually measured to evaluate the surfactant molecule or the composition. At this time, if the correlation between the molecular structure or the functional group of the surfactant and the performance is clear, it is expected that the number of surfactant molecules to be newly synthesized can be narrowed down and that the determination of the composition is labor-saving.

【0003】また、界面活性剤水溶液において、実際の
商品系(例えば、衣料用洗浄剤、食器用洗浄剤、シャン
プー、リンス、セメント分散剤、化粧水、乳液等)にお
いては、異なる2つ以上の界面活性剤が混合された形で
使用され、それらは熱力学的に不安定な系であるため、
製造時に調製された混合状態および相互作用の状態が、
高い性能を発現する上で重要な特性の一つとなる。界面
活性剤水溶液を製造する際には、できるだけ高い性能を
有し、また安定な系になるように、特に使用する界面活
性剤を中心として最適な添加剤が検討されている。その
ため、界面活性剤水溶液の性能を最大限に発現するため
には、界面活性剤分子の相互作用を評価する必要性が生
じている。
[0003] Further, in actual surfactant systems (eg, detergents for clothes, detergents for dishes, shampoos, rinses, cement dispersants, lotions, emulsions, etc.), two or more different surfactant aqueous solutions are used. Surfactants are used in mixed form and because they are thermodynamically unstable systems,
The mixed state and interaction state prepared at the time of manufacture,
This is one of the important characteristics for achieving high performance. When producing an aqueous solution of a surfactant, an optimum additive, especially the surfactant to be used, has been studied so as to have as high a performance as possible and to provide a stable system. Therefore, in order to maximize the performance of the surfactant aqueous solution, it is necessary to evaluate the interaction between the surfactant molecules.

【0004】このような界面活性剤分子の相互作用を示
す値として、従来は相互作用パラメーターβが測定され
てきた(Rosen,M.J. and X.Y.Hua, J. Colloid Interfa
ceSci., 86, 164(1982))。しかし、この相互作用パラメ
ーターの解析には正則溶液であるという仮定が考慮され
なければならず、直接的な仮定をおかない測定法による
性能の評価法が必要であった。
As a value indicating the interaction of such surfactant molecules, an interaction parameter β has been conventionally measured (Rosen, MJ and XYHua, J. Colloid Interfa
ceSci., 86, 164 (1982)). However, the analysis of the interaction parameters had to take into account the assumption that the solution was a regular solution, and required a method of evaluating performance by a measurement method without any direct assumption.

【0005】このように、界面活性剤水溶液における分
子構造の選択および配合組成決定のための既知情報とし
ては、相互作用パラメーターβを評価しても、使用時の
状況を正確に把握するのは困難であった。そして実際に
多くの組み合わせの中において性能の高い素材をスクリ
ーニングしているのが現状である。しかし、これらの方
法は、サンプリングして人手を介して行う必要がある。
As described above, it is difficult to accurately grasp the situation at the time of use, even if the interaction parameter β is evaluated, as known information for selecting a molecular structure and determining a composition in an aqueous surfactant solution. Met. At present, high-performance materials are actually screened in many combinations. However, these methods need to be sampled and performed manually.

【0006】そこで界面活性剤の分子構造と、起泡力や
洗浄力等の性能との相関を明らかにし、界面活性剤の性
能を評価する方法が確立されることで、より効率的かつ
迅速な商品開発が図れると考えられる。
[0006] Therefore, the correlation between the molecular structure of the surfactant and the performance such as foaming power and detergency has been clarified, and a method for evaluating the performance of the surfactant has been established. It is thought that product development can be planned.

【0007】従って、本発明の目的は、界面活性剤の起
泡力、洗浄力等の性能と相関を有し、それらの性能の評
価軸と考えられる、界面活性剤分子の相互作用を測定
し、直接的に界面活性剤の性能を評価する方法を提供す
ることにある。
Accordingly, an object of the present invention is to measure the interaction of surfactant molecules, which is correlated with the performance of the surfactant such as foaming power and detergency, and is considered as an axis for evaluating those performances. Another object of the present invention is to provide a method for directly evaluating the performance of a surfactant.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するため、鋭意研究の結果、界面活性剤分子の
運動性を表す相関時間が、界面活性剤の分子間相互作用
の違いを反映することに着目し、NMR分析によって界
面活性剤分子の相関時間を解析し、起泡力、洗浄力等の
界面活性剤の性能との相関を検討し、界面活性剤の起泡
力、洗浄力等の性能を、分子レベルで直接的に評価する
ことができる界面活性剤の性能の評価方法を見いだし、
本発明を完成した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, the correlation time indicating the mobility of a surfactant molecule has been reduced by the correlation time between surfactant molecular interactions. Focusing on reflecting the difference, analyze the correlation time of surfactant molecules by NMR analysis, examine the correlation with surfactant performance such as foaming power, detergency, etc. Find out how to evaluate the performance of surfactants that can directly evaluate the performance such as detergency at the molecular level,
The present invention has been completed.

【0009】即ち、本発明は、界面活性剤分子の相関時
間をNMR分析によって測定し、その測定値から界面活
性剤の分子運動を解析して界面活性剤の性能を評価する
ことを特徴とする界面活性剤の性能の評価方法を提供す
るものである。
That is, the present invention is characterized in that the correlation time of a surfactant molecule is measured by NMR analysis, and the molecular motion of the surfactant is analyzed from the measured value to evaluate the performance of the surfactant. The present invention provides a method for evaluating the performance of a surfactant.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail.

【0011】本発明は、衣料用洗浄剤、食器用洗浄剤、
シャンプー、リンス、セメント分散剤、化粧水、乳液等
の界面活性剤溶液の起泡力および洗浄力と、分子の相互
作用の状態との間に関係があることを見出すことにより
なされたものである。
The present invention relates to a detergent for clothes, a detergent for dishes,
It was made by finding that there is a relationship between the foaming power and detergency of surfactant solutions such as shampoos, rinses, cement dispersants, lotions, and emulsions, and the state of molecular interaction. .

【0012】本発明においては、界面活性剤水溶液に、
パルス状の電磁波を照射し、界面活性剤水溶液中で吸収
または反射される電磁波の時間依存性または周波数依存
性から、界面活性剤分子の相互作用の大小を測定する。
界面活性剤分子の相互作用の状態は、例えば平衡状態に
ある界面活性剤水溶液に電磁波を照射することにより攪
乱を加えて平衡状態からのずれを起こさせ、その系の内
部運動によって系が平衡状態に戻るときの、界面活性剤
分子の緩和時間T1 およびNOE(核オーバーハウザー
効果)を測定することにより求めることができる。
In the present invention, the aqueous solution of the surfactant
Irradiation with a pulsed electromagnetic wave is performed, and the magnitude of the interaction of the surfactant molecules is measured from the time dependence or frequency dependence of the electromagnetic wave absorbed or reflected in the surfactant aqueous solution.
The state of the interaction between the surfactant molecules is determined by, for example, irradiating an aqueous solution of the surfactant in an equilibrium state with electromagnetic waves to cause a disturbance from the equilibrium state. Can be determined by measuring the relaxation time T 1 of the surfactant molecule and the NOE (nuclear Overhauser effect) when returning to.

【0013】より具体的には、核磁気共鳴装置(NM
R:Nuclear Magnetic Resonance)を用いる方法であ
り、特に本発明においては、界面活性剤水溶液の13C−
NMRを用いることが好ましい。即ち、13C−NMR分
析により核磁気緩和時間T1 とNOEを測定し、その測
定値から界面活性剤分子の相関時間を求めることによっ
て、衣料用洗浄剤、食器用洗浄剤、シャンプー、リン
ス、セメント分散剤、化粧水、乳液等に用いられる界面
活性剤の起泡力、洗浄力等の性能を評価するのである。
More specifically, a nuclear magnetic resonance apparatus (NM)
R: Nuclear Magnetic Resonance), and particularly in the present invention, 13 C-
It is preferable to use NMR. That is, the nuclear magnetic relaxation time T 1 and NOE are measured by 13 C-NMR analysis, and the correlation time of the surfactant molecule is determined from the measured value, so that a detergent for clothes, a detergent for dishes, a shampoo, a rinse, The performance such as foaming power and detergency of a surfactant used for a cement dispersant, a lotion, an emulsion and the like is evaluated.

【0014】本発明において、13C−NMR分析に用い
られる界面活性剤水溶液の濃度は、数mM〜数百mMが好ま
しい。また本発明の方法により測定される界面活性剤と
しては、特に限定されず、アニオン界面活性剤、カチオ
ン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、両性界面活性剤の
いずれでもよい。具体的には、アルキル硫酸エステル、
アルキルアミド硫酸エステル、ポリオキシエチレンアル
キル硫酸エステル等の硫酸エステルあるいはこれらの
塩;アルキルアミンオキサイド、アルキルアミドプロピ
ルアミンオキサイド等のアミンオキサイド;アルキルア
ミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド等の第
4級アンモニウム塩;ポリオキシエチレンアルキルエー
テル等の界面活性剤およびこれらの混合物が挙げられ
る。
In the present invention, the concentration of the aqueous surfactant solution used for 13 C-NMR analysis is preferably from several mM to several hundred mM. The surfactant measured by the method of the present invention is not particularly limited, and may be any of an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, and an amphoteric surfactant. Specifically, alkyl sulfates,
Sulfates such as alkylamide sulfates and polyoxyethylene alkyl sulfates or salts thereof; amine oxides such as alkylamine oxide and alkylamidopropylamine oxide; quaternary ammonium salts such as alkylamidopropyltrimethylammonium chloride; Surfactants such as ethylene alkyl ethers and mixtures thereof.

【0015】本発明の核磁気共鳴装置を用いる方法の原
理についてさらに詳細に説明する。核磁気共鳴装置を用
い、反転回復法により界面活性剤の緩和時間T1 を測定
する。また、核磁気共鳴装置を用い、界面活性剤のNO
E(核オーバーハウザー効果)を測定する。これらの測
定値から、界面活性剤の平均的な緩和時間および緩和効
率を求めることができる。
The principle of the method using the nuclear magnetic resonance apparatus of the present invention will be described in more detail. Using a nuclear magnetic resonance apparatus, the relaxation time T 1 of the surfactant is measured by the inversion recovery method. Further, using a nuclear magnetic resonance apparatus, the surfactant NO
E (nuclear Overhauser effect) is measured. From these measurements, the average relaxation time and relaxation efficiency of the surfactant can be determined.

【0016】まず、通常のNMR分析における反転回復
(Inversion-Recovery)法により界面活性剤の緩和時間
1 を求める。NOEの測定には、水素原子に照射する
磁場を抑制し水素原子の数を考慮しない測定モード(デ
カップリング・モード)と、通常の測定モード(倍レベ
ルデカップリング・モード)の2つのモードでの測定が
必要である。
First, a relaxation time T 1 of a surfactant is determined by an inversion-recovery method in ordinary NMR analysis. The NOE measurement is performed in two modes: a measurement mode (decoupling mode) in which the magnetic field applied to the hydrogen atoms is suppressed and the number of hydrogen atoms is not considered, and a normal measurement mode (double-level decoupling mode). Measurement is required.

【0017】またデカップリング・モードのシグナルと
倍レベルデカップリング・モードのシグナルのピーク高
さの比を計算するため、以下の条件を統一した。 1) 照射パルス時間(45°パルス)(磁化の方向を反転
させるラジオ波の照射するまでの時間):磁化が反転す
る照射時間の1/4 の時間 2) パルス遅延時間(データの取込み終了時より次の測
定開始までの時間):予想されるT1 の約5倍 3) レシーバゲイン(データを取込むレシーバーの
値):デカップリングモードでの自動設定値 4) ノーマライズドゲイン(取込み信号の絶対強度を調
節する係数):デカップリングモードでの最適な強度 5) Y軸ゲイン(シグナルのプロットアウト時のスケー
ル):デカップリングモードでの最適な高さ。
In order to calculate the ratio of the peak height between the signal in the decoupling mode and the signal in the double-level decoupling mode, the following conditions were unified. 1) Irradiation pulse time (45 ° pulse) (time until irradiation of radio wave for reversing magnetization direction): 1/4 of irradiation time for reversing magnetization 2) Pulse delay time (at the end of data capture) Time until the start of the next measurement): About 5 times the expected T 1 3) Receiver gain (value of the receiver that captures data): Automatically set value in decoupling mode 4) Normalized gain (of the capture signal 5) Y-axis gain (scale at which the signal is plotted out): optimal height in decoupling mode.

【0018】測定溶媒には重水を用い、試験管は、直径
10mmのNMR試験管を用いた。試料は、超音波洗浄器で
15分間攪拌して1日以上静置することによりエージング
を行った。
Heavy water is used as the measuring solvent, and the test tube has a diameter of
A 10 mm NMR test tube was used. Samples are cleaned with an ultrasonic cleaner
Aging was performed by stirring for 15 minutes and allowing to stand for at least one day.

【0019】パルスの波形の長さ範囲等の測定条件は、
例えば以下の通りとする。NMRの測定には以下の4台
の装置を用いた。 ・日本電子製 JNM−GX−400 ・日本電子製 JNM−EX−270WB ・Bruker製 AC−200P ・日本電子製 FX−90 測定核:13C 90°パルス(PW1 )=5〜30μs 180 °パルス(PW2 )=PW1 ×2 パルスディレー(PD)=10〜30s 上記範囲において、PW1 の値は、例えば、5、6、7
・・・30μs というように、一定間隔で変化させて、そ
れぞれにおけるスペクトルのピーク高さを求め、各スペ
クトルのピーク高さの対数値と、その時のPDの値との
関係をプロットして直線を得るようにするのである。
The measurement conditions such as the pulse waveform length range are as follows:
For example, it is as follows. The following four devices were used for NMR measurement.・ JNM-GX-400 made by JEOL ・ JNM-EX-270WB made by JEOL ・ AC-200P made by Bruker ・ FX-90 made by JEOL Measurement core: 13 C 90 ° pulse (PW 1 ) = 5 to 30 μs 180 ° pulse (PW 2 ) = PW 1 × 2 Pulse delay (PD) = 10 to 30 s In the above range, the value of PW 1 is, for example, 5, 6, 7
... Change at regular intervals, such as 30 μs, to determine the peak height of each spectrum, plot the relationship between the logarithmic value of the peak height of each spectrum and the PD value at that time, and draw a straight line. Get it.

【0020】NMR分析においては、PW1 を変化させ
ると、得られるスペクトル強度が変わる。そこで、これ
らをプロットすると、直線が得られる。直線の勾配は、
界面活性剤の種類によって異なる。
In NMR analysis, when PW 1 is changed, the obtained spectrum intensity changes. Then, when these are plotted, a straight line is obtained. The slope of the line is
Depends on the type of surfactant.

【0021】NMR分析を行なう際の界面活性剤水溶液
としては重水溶液を用い、総濃度を200mMに調製する。
このように調製した界面活性剤水溶液の核磁気緩和時間
1およびNOEを測定し、その後計算により相関時間
を求め、界面活性剤の起泡力、洗浄力等の性能と相関時
間との関係を調べる。
A heavy aqueous solution is used as an aqueous surfactant solution for NMR analysis, and the total concentration is adjusted to 200 mM.
The nuclear magnetic relaxation time T 1 and NOE of the surfactant aqueous solution thus prepared are measured, and then the correlation time is obtained by calculation, and the relationship between the foaming power, detergency, etc. of the surfactant and the correlation time is determined. Find out.

【0022】NMRの測定より得られたT1 、NOEと
運動モデルから相関時間を算出するには、FORTRA
Nによる自作のプログラムを用いた。また、実測値と計
算値のフィッティングにはBASIC(N88BASI
C)で作成した自作のプログラムによって行った。
To calculate the correlation time from T 1 and NOE obtained from the NMR measurement and the motion model, FORTRA
N used a self-made program. In addition, BASIC (N88BASI
This was performed using the self-made program created in C).

【0023】上記のようなNMRを用いた相関時間によ
る分子運動の解析は以下のように行なう。核磁気緩和
は、一般に観測核の位置に揺動磁場を作り出す磁気的相
互作用によって起こる。緩和の効率は緩和の機構となる
相互作用の性格と緩和の際に放出されるエネルギーを受
容する分子運動に依存し、従って核磁気緩和時間である
1とNOE(核オーバーハウザー効果)を測定するこ
とにより分子運動についての情報が得られる。通常NM
Rの対象となる核13Cでの緩和は13C−1H間の磁気双
極子間相互作用により支配される。
The analysis of molecular motion by correlation time using NMR as described above is performed as follows. Nuclear magnetic relaxation generally occurs due to magnetic interactions that create a fluctuating magnetic field at the location of the observed nucleus. The efficiency of relaxation depends on the nature of the interaction, which is the mechanism of the relaxation, and the molecular motion that accepts the energy released during the relaxation. Therefore, the nuclear magnetic relaxation times T 1 and NOE (nuclear overhauser effect) are measured. This gives information about molecular motion. Normal NM
Mitigation subject to nuclear 13 C of R is dominated by the magnetic dipole-dipole interaction between the 13 C- 1 H.

【0024】一般に、T1 、NOEからの分子運動の解
析では、分子運動モデルに基づいてスペクトル密度関数
J(ω)を決めて、T1 、NOEそれぞれを計算し、実
測値と比較することにより仮定したモデルの適否を判定
する。
In general, in the analysis of molecular motion from T 1 and NOE, a spectral density function J (ω) is determined based on a molecular motion model, and T 1 and NOE are calculated and compared with measured values. Determine the suitability of the assumed model.

【0025】複雑な界面活性剤の分子運動を反映した緩
和時間、NOEを説明するために複数の相関時間を含む
モデルが適用される。それらのモデルのうちでも、扱う
分子に応じて最適なモデルが選択され用いられる必要が
ある。界面活性剤水溶液の運動性を論じる際に一般的に
用いられているモデルはステップモデルアプローチ(O.
Soderman, H.Walderhaug, U.Henrikkson and P.Stilbs,
J. Phys. Chem., 89,3693(1985)) である。
A model including a plurality of correlation times is used to explain the relaxation time and NOE reflecting the molecular motion of a complex surfactant. Among these models, it is necessary to select and use an optimal model according to the molecule to be handled. A commonly used model for discussing the mobility of aqueous surfactant solutions is the step model approach (O.
Soderman, H. Walderhaug, U. Henrikkson and P. Stilbs,
J. Phys. Chem., 89, 3693 (1985)).

【0026】1Hや13Cの縦緩和時間T1 の測定は、界
面活性剤の分子の運動性に関する情報を得るのに頻繁に
用いられる。ただし、ある単一周波数で測定したT1
みで分子運動性を議論すると時として誤った結論を導く
こともあるので周波数を変化させた測定が必要となる。
1Hが結合している13CのT1 およびNOEは次式で表
される。
Measurement of the longitudinal relaxation time T 1 of 1 H or 13 C is frequently used to obtain information on the mobility of a surfactant molecule. However, it is necessary to measure the frequency is changed because some can lead to sometimes erroneous conclusion when discussing the molecular mobility only by T 1 measured at a certain single frequency.
T 1 and NOE of 13 C to which 1 H is bonded are represented by the following formulas.

【0027】[0027]

【数1】 (Equation 1)

【0028】一般にはT1 、NOEからの分子運動の解
析では、分子運動モデルに基づいて密度関数J(ω)を
決定し、それにより得られたT1 、NOEを実測値と比
較することにより仮定した分子運動モデルの適否を判定
する。
In general, in the analysis of molecular motion from T 1 and NOE, a density function J (ω) is determined based on a molecular motion model, and the obtained T 1 and NOE are compared with measured values. The suitability of the assumed molecular motion model is determined.

【0029】ミセル系ではT1 、NOEと測定周波数の
間には式(1) 、(2) の関係が成り立つためNMRの測定
周波数を変えた測定を行ない、測定値をその関係式でフ
ィッティングすることにより相関時間を求めることがで
きる。実際には装置の制約上、共鳴周波数を数桁にわた
って連続的に変化させることができないため、何らかの
モデルを用いた関係式を用いる必要がある。
In the micelle system, the relations of equations (1) and (2) are established between T 1 , NOE and the measurement frequency, so that the measurement is performed with the NMR measurement frequency changed, and the measured value is fitted with the relational expression. Thus, the correlation time can be obtained. In practice, the resonance frequency cannot be continuously changed over several digits due to the limitations of the apparatus, so it is necessary to use a relational expression using some model.

【0030】そこで、分子運動モードの数によって「等
方回転モデル」、「2τモデル」あるいは「3τモデ
ル」を考える。ここで重要になるのが分子運動モデルに
基づく密度関数J(ω)である。ここでは2τモデルの
密度関数J(ω)を示す。τ、τは異なる2種類
の相関時間、θは分子運動による分子の最も安定な立体
構造からのぶれを示す角度である。
Therefore, an "isotropic rotation model", a "2τ model" or a "3τ model" is considered depending on the number of molecular motion modes. What is important here is the density function J (ω) based on the molecular motion model. Here, the density function J (ω) of the 2τ model is shown. τ s and τ f are two different types of correlation time, and θ is an angle indicating a deviation from the most stable three-dimensional structure of a molecule due to molecular motion.

【0031】 J(ω)=(1−S2)Jf(ω)+S2S(ω) (3) J(ω)は相関時間の減衰を示す関数であり、仮定した
モデルによって異なる。相関時間は分子がその位置でと
どまっていられる時間であり、大きいほど運動性が小さ
いことを示す。得られた相関時間が妥当であるのかを検
証するために観測周波数を変えてT1を測定し、観測周
波数に対してプロットする。
J (ω) = (1−S 2 ) J f (ω) + S 2 J S (ω) (3) J (ω) is a function indicating the attenuation of the correlation time, and differs depending on the assumed model. The correlation time is the time that the molecule can stay at that position, and a larger value indicates a lower mobility. In order to verify whether the obtained correlation time is appropriate, T 1 is measured while changing the observation frequency, and plotted against the observation frequency.

【0032】このモデルは、相関時間τf で特徴づけら
れる分子鎖の速い運動と、τs で特徴づけられるミセル
全体の回転およびミセル内拡散による遅い運動を考える
モデルである。このモデルによると、J(ω)は式(3)
の様に速い運動モードを表す密度関数Jf(ω)と遅い
運動モードを表す密度関数JS(ω)に分離され、ミセ
ル内の分子の配向の秩序度を表すオーダーパラメーター
Sの入った式で表される。またオーダーパラメーターS
およびT1 、NOEは以下のように示される。θは分子
運動による分子の最も安定な立体構造からのぶれを示す
角度である。
This model considers a fast motion of a molecular chain characterized by a correlation time τ f and a slow motion due to rotation and diffusion in a whole micelle characterized by τ s . According to this model, J (ω) is given by equation (3)
Is divided into a density function J f (ω) representing a fast motion mode and a density function J S (ω) representing a slow motion mode, and contains an order parameter S representing the order of orientation of molecules in micelles. It is represented by Also order parameter S
And T 1 , NOE are shown as follows: θ is an angle indicating a deviation from the most stable three-dimensional structure of a molecule due to molecular motion.

【0033】[0033]

【数2】 (Equation 2)

【0034】ここで2τモデルでωτ≪1の関係が成り
立つ場合、Jf(ω)は Jf(ω)=2τf (5) のように近似できJS(ω)は
Here, when the relationship of ωτ≪1 is established in the 2τ model, J f (ω) can be approximated as J f (ω) = 2τ f (5), and J S (ω) is

【0035】[0035]

【数3】 (Equation 3)

【0036】のように表される。従ってJ(ω)はIt is expressed as follows. Therefore J (ω) is

【0037】[0037]

【数4】 (Equation 4)

【0038】のように変形される。もう1つ遅い運動モ
ードを考える場合3τモデルはJS (ω)を
It is transformed as follows. When considering another slow motion mode, the 3τ model uses J S (ω)

【0039】[0039]

【数5】 (Equation 5)

【0040】とした式が適用できることが示されてい
る。よってJ(ω)は
It is shown that the above equation can be applied. So J (ω) is

【0041】[0041]

【数6】 (Equation 6)

【0042】となる。Is as follows.

【0043】相関時間とは、分子がその位置でとどまっ
ている時間であり、その値が大きいほど分子運動が遅い
ことを示している。従って、一般に、界面活性剤水溶液
中の界面活性剤分子の相互作用が大きいほど、相関時間
の値は大きくなる。これは、分子の相互作用が強いほ
ど、核磁気共鳴によって発生したスピン系を緩和する格
子系が多くなることに起因すると考えられる。
The correlation time is the time during which the molecule stays at that position, and the larger the value, the slower the molecular motion. Therefore, in general, the larger the interaction of the surfactant molecules in the aqueous surfactant solution, the larger the value of the correlation time. This is considered to be because the stronger the molecular interaction, the more lattice systems that relax the spin system generated by nuclear magnetic resonance.

【0044】したがって、分子の相互作用を知ろうとす
る界面活性剤水溶液について、その核磁気緩和時間T1
およびNOEをNMR分析によって測定し、得られた値
から計算して相関時間を求めれば、この界面活性剤分子
の相互作用を直ちに知ることができるようになるのであ
る。
Accordingly, the nuclear magnetic relaxation time T 1 of the aqueous surfactant solution for which molecular interaction is to be known.
If the correlation time is determined by measuring the NOE and NOE by NMR analysis and calculating from the obtained values, the interaction of the surfactant molecules can be immediately known.

【0045】本発明においては、このようにして求めた
界面活性剤の相関時間と界面活性剤の性能、例えば起泡
力や洗浄力との関係について検討したところ、これらに
良好な相関があり、特に界面活性剤分子の親水部の相関
時間が大きいほど、即ち、親水部の分子運動性が低い界
面活性剤ほど、起泡力や洗浄力が良好であることがわか
ったのである。
In the present invention, the relationship between the correlation time of the surfactant obtained in this way and the performance of the surfactant, for example, foaming power and detergency, was examined. In particular, it was found that the longer the correlation time of the hydrophilic part of the surfactant molecule, that is, the lower the molecular mobility of the hydrophilic part, the better the foaming power and detergency.

【0046】従って、起泡力や洗浄力等の性能を知ろう
とする界面活性剤について、その核磁気緩和時間T1
よびNOEをNMR分析によって測定し、得られた値を
計算機によってシミュレーションさせて、相関時間τf
の値を算出し、この相関時間より、界面活性剤の洗浄力
や起泡力等の性能を評価することができ、界面活性剤の
性能の検知手段として界面活性剤の相関時間に関する知
見が非常に有効であることがわかったのである。
Therefore, the nuclear magnetic relaxation time T 1 and the NOE of a surfactant whose performance such as foaming power and detergency are to be measured are measured by NMR analysis, and the obtained values are simulated by a computer. Correlation time τ f
Of the surfactant, the performance such as the detergency and foaming power of the surfactant can be evaluated from the correlation time, and the knowledge on the correlation time of the surfactant as a means of detecting the performance of the surfactant is very low. It was found to be effective.

【0047】[0047]

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0048】実施例1(界面活性剤水溶液の起泡力と相
関時間との関係) 界面活性剤として、ラウリルアミドメチレンサルフェー
トナトリウム塩(試料1) 、ラウリルサルフェートナト
リウム塩(試料2)及びラウリルポリオキシエチレン(E
O=3)サルフェートナトリウム塩(試料3)を用い、界
面活性剤濃度が200mM になるように界面活性剤水溶液を
調製した。尚、これらの界面活性剤水溶液の起泡力を一
定時間攪拌を行った試料の起泡高さを測定することによ
り評価したところ、試料1>試料2>試料3の順であっ
た。
Example 1 (Relationship between foaming power of surfactant aqueous solution and correlation time) As surfactants, lauryl amethylene methylene sulfate sodium salt (sample 1), lauryl sulfate sodium salt (sample 2) and lauryl polyoxy were used. Ethylene (E
O = 3) A surfactant aqueous solution was prepared using a sulfate sodium salt (sample 3) so that the surfactant concentration became 200 mM. In addition, when the foaming power of these surfactant aqueous solutions was evaluated by measuring the foaming height of the sample stirred for a certain period of time, the order was as follows: sample 1> sample 2> sample 3.

【0049】調製した界面活性剤水溶液を、日本電子
(株)およびBruker製の核磁気共鳴装置を用いて、13
核を対象にして界面活性剤の分子の核磁気緩和時間T1
およびNOEを測定した。
The prepared aqueous solution of the surfactant was subjected to 13 C using a nuclear magnetic resonance apparatus manufactured by JEOL Ltd. and Bruker.
Nuclear magnetic relaxation time T 1 of surfactant molecules for nuclei
And NOE were measured.

【0050】この測定値から、上記に示したような計算
式により界面活性剤分子の平均的な分子運動を表す相関
時間τf を求めた。図1に、各試料の相関時間を示す。
上記に示す各試料の起泡力の評価結果と、図1に示す相
関時間との関係を調べたところ、試料の起泡力の増加に
伴って、試料の親水基末端(試料1のα位、試料2の1
位および試料3のEO鎖)の相関時間が増加しているこ
とがわかる。これらの結果から、各試料の起泡力と相関
時間との間には、良好な相関関係があることがわかる。
[0050] From this measurement were determined the correlation time tau f representing the average molecular motion of the surfactant molecule by a calculation formula as shown above. FIG. 1 shows the correlation time of each sample.
The relationship between the foaming power evaluation result of each sample described above and the correlation time shown in FIG. 1 was examined. As the foaming power of the sample increased, the hydrophilic group terminal of the sample (α position of sample 1) , Sample 2
It can be seen that the correlation time of the position (EO chain of sample 3) increases. These results show that there is a good correlation between the foaming power of each sample and the correlation time.

【0051】実施例2(界面活性剤水溶液の洗浄力と相
関時間との関係) 界面活性剤として、N−ミリスチル−N,N−ジメチル
アミンオキサイド(試料1)、N−ミリスチルアミドプ
ロピル−N,N−ジメチルアミンオキサイド(試料2)
及びN−ミリスチルアミドプロピル−N,N, N−トリ
メチルアンモニウムクロライド(試料3)を用い、界面
活性剤濃度が 200mMになるように界面活性剤水溶液を調
製した。尚、これらの界面活性剤水溶液の油汚れに対す
る洗浄力を評価したところ、洗浄力は、試料1>試料2
>試料3の順であった。
Example 2 (Relationship between Detergency of Surfactant Aqueous Solution and Correlation Time) As surfactants, N-myristyl-N, N-dimethylamine oxide (sample 1), N-myristylamidopropyl-N, N-dimethylamine oxide (sample 2)
And N-myristylamidopropyl-N, N, N-trimethylammonium chloride (Sample 3) to prepare a surfactant aqueous solution such that the surfactant concentration became 200 mM. Incidentally, when the detergency of these surfactant aqueous solutions against oil stains was evaluated, the detergency was determined as Sample 1> Sample 2
Sample 3 was in order.

【0052】調製した界面活性剤水溶液を、日本電子
(株)およびBruker製の核磁気共鳴装置を用いて、13
核を対象にして界面活性剤の分子の核磁気緩和時間T1
およびNOEを測定した。
The prepared aqueous solution of the surfactant was subjected to 13 C using a nuclear magnetic resonance apparatus manufactured by JEOL Ltd. and Bruker.
Nuclear magnetic relaxation time T 1 of surfactant molecules for nuclei
And NOE were measured.

【0053】この測定値から、上記に示したような計算
式により界面活性剤分子の平均的な分子運動を表す相関
時間τf を求めた。図2に、各試料の相関時間を示す。
上記に示す各試料の洗浄力の評価結果と、図2に示す相
関時間との関係を調べたところ、試料の洗浄力の増加に
ともなって、試料の親水基末端(N−メチル基)の相関
時間が増加していることがわかる。つまり洗浄力と相関
時間との間には、良好な相関関係が示されている。この
ことから、界面活性剤の洗浄力についての新しい評価法
として有効なことがわかる。
[0053] From this measurement were determined the correlation time tau f representing the average molecular motion of the surfactant molecule by a calculation formula as shown above. FIG. 2 shows the correlation time of each sample.
The relationship between the evaluation results of the detergency of each sample shown above and the correlation time shown in FIG. 2 was examined. As the detergency of the sample increased, the correlation of the hydrophilic group terminal (N-methyl group) of the sample increased. It can be seen that the time is increasing. That is, a good correlation is shown between the detergency and the correlation time. This indicates that the method is effective as a new evaluation method for the detergency of the surfactant.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上詳述したように、界面活性剤分子の
相関時間をNMR分析によって測定し、その測定値によ
って界面活性剤の分子運動を解析して界面活性剤の性能
を評価するという本発明の方法を用いれば、従来の界面
活性剤の性能評価を大幅に短縮することができた。
As described above, the correlation time of surfactant molecules is measured by NMR analysis, and the molecular motion of the surfactant is analyzed based on the measured values to evaluate the performance of the surfactant. By using the method of the present invention, the performance evaluation of the conventional surfactant could be significantly shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例1で調製した各試料の相関時間を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing a correlation time of each sample prepared in Example 1.

【図2】 実施例2で調製した各試料の相関時間を示す
図である。
FIG. 2 is a view showing a correlation time of each sample prepared in Example 2.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 儘田 明 和歌山県和歌山市湊1334 花王株式会社研 究所内 (72)発明者 坂井 隆也 和歌山県和歌山市湊1334 花王株式会社研 究所内 (72)発明者 高橋 正勝 和歌山県和歌山市湊1334 花王株式会社研 究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akira Mamada 1334 Minato 1334, Minato, Wakayama-shi, Wakayama Prefecture Researcher (72) Inventor Takaya Sakai 1334 Minato, Minato, Wakayama-shi, Wakayama Research Laboratory (72) Inventor Masakatsu Takahashi 1334 Minato, Wakayama City, Wakayama Prefecture Kao Corporation Research Center

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 界面活性剤分子の相関時間をNMR分析
によって測定し、その測定値から界面活性剤の分子運動
を解析して界面活性剤の性能を評価することを特徴とす
る界面活性剤の性能の評価方法。
1. The method of claim 1, wherein the correlation time of the surfactant molecule is measured by NMR analysis, and the molecular motion of the surfactant is analyzed from the measured value to evaluate the performance of the surfactant. Performance evaluation method.
【請求項2】 NMR分析を界面活性剤水溶液の13C−
NMR測定により行なう請求項1記載の評価方法。
2. An NMR analysis of 13 C-
The evaluation method according to claim 1, which is performed by NMR measurement.
【請求項3】 13C−NMR測定から得られる核磁気緩
和時間T1 とNOE(核オーバーハウザー効果)より界
面活性剤分子の相関時間を求める請求項2記載の評価方
法。
3. The evaluation method according to claim 2, wherein the correlation time between the surfactant molecules is obtained from the nuclear magnetic relaxation time T 1 obtained from 13 C-NMR measurement and the NOE (nuclear Overhauser effect).
【請求項4】 界面活性剤分子の親水部の相関時間から
界面活性剤の起泡力又は洗浄力を評価する請求項1〜3
のいずれか一項に記載の評価方法。
4. The foaming power or detergency of the surfactant is evaluated from the correlation time of the hydrophilic part of the surfactant molecule.
The evaluation method according to any one of the above.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003130937A (en) * 2001-10-24 2003-05-08 Hitachi Ltd Nuclear magnetic resonance analyzer for solution

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003130937A (en) * 2001-10-24 2003-05-08 Hitachi Ltd Nuclear magnetic resonance analyzer for solution
US7492159B2 (en) 2001-10-24 2009-02-17 Hitachi, Ltd. Nuclear magnetic resonance spectrometer for liquid-solution

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