KR100337057B1 - 알킬포름아미드 계면 활성제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면 장력을 감소시킬 수 있는 유효량의 하기 화학식 1로 표시되는 특정 알킬포름아미드 화합물이 도입되어 평형 및 동적 표면 장력을 감소시키는 것으로 입증된, 수계 조성물, 특히 코팅물, 잉크 및 농업용 제제에 관한 것이다.
화학식 1
상기 식에서 R은 C5-11알킬기이다.
Description
본 발명은 수계 시스템에서 표면 장력을 감소시키는 알킬포름아미드의 용도에 관한 것이다.
물의 표면 장력을 줄이는 능력은 수성 코팅물, 잉크, 접착제 및 농업용 제제에서 상당히 중요한 데, 그 이유는 표면 장력이 감소되면 실제 제제에서 기재 습윤화가 개선되기 때문이다. 일반적으로 계면 활성제를 첨가하면 수계 시스템에서 표면 장력이 감소된다. 계면 활성제 첨가로 초래되는 성능 특성으로는 표면 피복도 증가, 결점 감소 및 분포의 균일성 증가 등이 있다. 평형 표면 장력 성능은 시스템이 정지 상태일 때 중요하다. 그러나, 동적 조건하에서 표면 장력을 감소시키는 능력은 높은 표면 형성 속도가 유용한 용도에서 매우 중요하다. 이러한 용도로는 코팅물의 분무, 압연 및 브러싱이나 농업용 제제의 분무, 또는 고속 그라비아 인쇄 또는 잉크젯 인쇄 등이 있다. 동적 표면 장력은 고속 도포 조건하에서 표면 장력을 감소시키고 습윤화시키는 계면 활성제의 능력을 측정하는 기본적인 값이다.
알킬페놀 또는 알코올 에톡실레이트와, 에틸렌 옥시드(EO)/프로필렌옥시드(PO) 공중합체 등의 전통적인 비이온성 계면 활성제는 평형 표면 장력 성능이 우수하지만, 일반적으로 동적 표면 장력 감소가 불량한 것이 그 특징이다. 대조적으로, 나트륨 디알킬 설포숙시네이트 등의 일부 음이온성 계면 활성제는 우수한 동적 결과를 제공할 수 있지만, 이들 계면 활성제는 발포성이 매우 크며 완성된 코팅물에 수(水)민감성을 부여한다.
우수한 평형 및 동적 표면 장력 특성을 제공하고, 발포성이 작으며, 수성 코팅물, 잉크, 접착제 및 농업용 제제 산업에서 널리 허용되는 일군의 계면 활성제가 필요하다.
코팅물, 잉크 및 농업용 제제 등의 용도에서 평형 및 동적 표면 장력을 감소시키는 것이 중요하다는 것은 당업계에 잘 알려져 있다.
낮은 동적 표면 장력은 수성 코팅물의 도포시 매우 중요하다. Schwartz J.의 문헌["The Importance of Low Dynamic Surface Tension in Waterborne Coating", Journal of Coatings Technology, 1992 9월]에는, 수성 코팅물에서의 표면 장력 특성 및 이러한 코팅물에서의 동적 표면 장력에 대해 논의되어 있다. 평형 및 동적 표면 장력을 일부 표면 활성제에 대해 평가하였다. 이 문헌에서는 낮은 동적 표면 장력은 수성 코팅물에서 우수한 막 형성에 중요한 인자임을 지적하였다. 동적 코팅물 도포 방법은 수축, 크레이터 및 발포와 같은 결함을 예방하기 위해서 동적 표면 장력이 낮은 계면 활성제를 필요로 한다.
농업용 제품의 효과적인 도포는 제제의 동적 표면 장력 특성에 크게 좌우된다. Wirth W.; Storp, S.; Jacobsen, W.의 문헌["Mechanisms Controlling LeafRetention of Agircultural Spray Solutions", Pestic. Sci. 1991, 33, 411-420]에서, 농업용 제제의 동적 표면 장력과 잎에 보유되는 이들 제제의 능력 사이의 관계를 연구하였다. 이들 연구자들은 보유값과 동적 표면 장력 사이에 우수한 상관관계가 있음을 관찰하였으며, 동적 표면 장력이 낮을 때 제제가 더 효과적으로 보유되었다.
낮은 동적 표면 장력은 문헌["Using Surfactants to Formulate VOC Compliant Waterbased Inks", Medina, S.W., : Sutovich, M.N. Am. Ink Maker 1994, 72(2), 32-38]에 개시된 바와 같이 고속 인쇄에서 매우 중요하다. 이 문헌에서는, 평형 표면 장력(EST)이 정지 상태의 잉크 시스템에만 적절하다고 언급되어 있다. 그러나, EST 값은 잉크가 사용되는 동적인 고속 인쇄 환경에서는 우수한 성능 지표가 아니다. 동적 표면 장력이 더욱 적절한 특성이다. 동적 측정값은 고속 인쇄 과정 중에 습윤 작용을 제공하기 위해 새로 형성된 잉크/기재 계면으로 이동하는 계면 활성제 능력의 지표이다.
US 제5,098,478호는 물, 안료, 비이온성 계면 활성제 및 비이온성 계면 활성제에 대한 가용화 제제를 포함하는 수계 잉크 조성물을 개시하고 있다. 출판물 그라비어 인쇄용 잉크 조성물내 동적 표면 장력은 인쇄 적성 문제에 직면하지 않도록 약 25∼40 dyne/cm의 레벨로 감소시켜야 한다.
US 제5,562,762호는 물, 용해된 염료 및 2개의 폴리에톡실레이트 치환체를 보유한 3차 아민의 수성 젯 잉크를 개시하고 있으며, 낮은 동적 표면 장력이 잉크 젯 인쇄에서 중요하다는 것을 개시하고 있다.
Desando 등[문헌:J.Chem Phys, 1983, 78, 3238-3244]은 톨루엔 및 폴리스티렌과 같은 비극성 매트릭스내 n-옥틸암모늄포르메이트의 계면 활성제 특성 연구와 함께 n-옥틸포름아미드의 유전체 흡수 특성을 검사하였다.
EP 36560 A2는 합성 수지 조성물내 발포체 안정화제로서 N-(고급 알킬) C1-C8아미드를 개시하고 있다.
각종 장쇄 N-(sec-알킬)포름아미드를 해당 N-(sec-알킬)아민의 유도체 제조용 중간물질로서 사용하였다[Ishizuka et al., Chim. Phys. Appl. Prat. Ag. Surface, C.R. Cong. Int. Deterg., 5th 1969, Volume 1, pp183-191]. 유도체의 표면 장력, 습윤력, 발포력 및 발포체 안정성을 연구하였으며, 그 결과 이들 유도체는 수성 매체에서 계면 활성제 특성을 보유하는 것으로 나타났다. 포름아미드의 경우 주목할 만한 계면 활성제 특성은 없었다.
GB 제1,357,372호는 사진 색상 형성제용 분산 용매로서 물과 혼화되지 않는 포름아미드를 개시하고 있다. 디부틸포름아미드 및 디벤질포름아미드가 특히 유용한 것으로 언급되어 있다.
DE 4341986-A1은 일부 수성 아졸 살균 조성물내 결정화 억제제로서 하기 화학식으로 표시되는 다수의 카르복실산 아미드를 개시하고 있다.
상기 식에서, R은 H이고, R1및 R2는 수소 또는 알킬 뿐 아니라 다수의 기타 유기기이다. 화합물 I-40 및 I-41은 각각 2-에틸헥실포름아미드 및 n-옥틸포름아미드이다.
발명의 개요
본 발명은 다음 화학식 1로 표시되는 알킬포름아미드 화합물의 유효량을 도입하여 평형 표면 장력 및 동적 표면 장력이 감소된, 유기 또는 무기 화합물을 함유하는 수계 조성물, 특히 수성 유기 코팅물, 잉크 및 농업용 조성물을 제공한다. 단, 상기 조성물에서, 유기 화합물은 아졸 유도체 살진균제가 아니어야 한다.
상기 식에서, R은 C5-11알킬기이다. 알킬포름아미드 수용액은 최대 기포 압력 방법에 따라서 1 기포/초 및 23℃의 수중 ≤5 중량% 농도에서 동적 표면 장력이 45 dyne/cm 미만인 것이 바람직하다. 표면 장력을 측정하는 최대 기포 압력 방법은 문헌[Langmuir 1986, 2, 428-432, 참고로 인용함]에 개시되어 있다.
또한, 본 발명은 이들 알킬포름아미드 화합물을 도입시켜 수성 조성물의 평형 표면 장력 및 동적 표면 장력을 낮추는 방법도 제공한다.
또한, 본 발명은 수계 무기 또는 유기 화합물 함유 조성물을 표면에 도포하여 수계 조성물로 표면을 부분적으로 또는 완전히 코팅하는 방법에 관한 것으로서, 이 때 상기 조성물은 수계 조성물의 동적 표면 장력을 감소시키는 유효량의 상기 구조의 알킬포름아미드 화합물을 포함한다.
수계 유기 코팅물, 잉크 및 농업용 조성물에 알킬포름아미드의 사용하는 것과 관련하여서는 상당한 잇점이 있으며, 그 예로는 다음과 같은 것들이 있다.
·오염되고 에너지가 낮은 표면을 비롯하여 기재 표면에 우수한 습윤성을 제공하면서 각종 기재에 도포할 수 있는 수계 코팅물, 잉크 및 농업용 조성물을 제형화하는 능력;
·오렌지 박리 및 유동성/균염성 부족과 같은 코팅 또는 인쇄 결함을 감소시키는 능력;
·휘발성 유기물 함량이 낮은 수계 코팅물 및 잉크를 형성하여, 이들 계면 활성제를 환경 친화적으로 만드는 능력; 및
·고속에 도포할 수 있는 코팅물 및 잉크 조성물을 제형화하는 능력.
발포를 제어할 수 있는 우수한 계면 활성제 특성 및 능력 때문에, 이들 물질은 동적 및 평형 표면 장력 감소와 저 발포성이 중요한 여러 용도에서 사용할 수 있을 것이다. 저 발포성이 중요한 용도로는 저 발포 특성이 특히 유리한 각종 습윤화 처리 직물 조작, 예컨대 섬유 염색, 섬유 산성화 및 표백조 비등 등이 있다. 이들 물질은 거의 발포체를 동시에 형성하지 않으면서 표면 장력을 낮추는 현저한 능력이 대단히 바람직한 비누, 수계 향수, 샴푸 및 각종 세정제에 이용할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명
본 발명은 유기 화합물을 함유하는 수계 조성물, 특히 유기 화합물을 함유하는 코팅물, 잉크 및 농업용 조성물, 예컨대 중합체 수지, 제초제(아졸 유도체 살진균제 제외), 살충제 또는 식물 성장 변형제내 평형 및 동적 표면 장력을 감소시키는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 용도에 관한 것이다.
화학식 1
상기 식에서, R은 C5-C11알킬기이다.
알킬포름아미드 수용액은 최대 기포 압력 방법에 따라서 1 기포/초 및 23℃의 수중 ≤5 중량% 농도에서 동적 표면 장력이 45 dyne/cm 미만인 것이 바람직하다. 표면 장력을 측정하는 최대 기포 압력 방법은 문헌[Langmuir 1986, 2, 428-432, 참고로 인용함]에 개시되어 있다.
본 발명의 한 측면으로서, 상기 화학식 1로 표시되는 알킬포름아미드는 발포체를 거의 형성하지 않으면서 평형 및 동적 표면 장력을 감소시키는 우수한 능력을 나타낸다.
본 발명의 화합물은 알킬포르메이트와 적절한 아민을 반응시켜 제조할 수 있다.
대안적으로, 이들 화합물은 적절한 촉매의 존재하에 아민을 직접 카르보닐화시켜 제조할 수 있다.
이 2가지 방법은 모두 당업계에 공지되어 있다.
알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 C5-11탄화수소 부분일 수 있다. 일반적으로 알킬 탄소의 수가 작거나 또는 분지도가 크면 계면 활성제의 용해도는 증가하지만 효율은 감소한다(즉, 표면 장력을 감소시키는데 다량이 필요하다). 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 질소에의 그 부착 점은 말단 또는 중간 탄소상에 있을 수 있다. 적절한 알킬기의 예로는 1-펜틸, 2-펜틸, 3-펜틸, 2-(3-메틸부틸), 2-(2-메틸부틸), 1-(3-메틸부틸), 1-(2-메틸부틸), 1-헥실, 2-헥실, 3-헥실, 시클로헥실, 1-(4-메틸펜틸), 1-(3-메틸펜틸), 1-(2-메틸펜틸), 2-(4-메틸펜틸), 3-(3-메틸부틸), 1-헵틸, 2-헵틸, 3-헵틸, 1-(5-메틸헥실), 1-(4-메틸헥실), 2-(3-메틸헥실), 1-옥틸, 2-에틸헥실, 2-옥틸, 3-옥틸, 이소옥틸, 시클로옥틸, n-노닐, 2-노닐, 3-노닐, 4-노닐, 이소노닐, n-데실, 이소데실, 2-데실, 3-데실, n-운데실, 시클로운데실 등이 있다. 물론, 이 목록은 포괄적인 것이 아니며, 특별한 용도로 선택되는 특정 알킬기는 각 용도에 필요한 성능 특성에 좌우된다. 이성체의 혼합물을 포함하는 알킬기가 본 발명의 실시에 적절하다. C6-C8탄화수소 부분이 바람직하며, C8 탄화수소 부분이 특히 바람직하다.
알킬포름아미드는 광석 또는 안료인 무기 화합물, 또는 안료, 중합성 단량체(예컨대 첨가, 축합 및 비닐 단량체), 올리고머 수지, 중합체 수지, 세정제, 가성 세정제, 제초제(특히 클로로필 함유 식물용 제초제), 살충제, 또는 식물 성장 변형제인 유기 화합물을 수중에 포함하는 수성 조성물에 사용하기에 적절하다.
수계, 유기 또는 무기 화합물 함유 조성물의 평형 및/또는 동적 표면 장력을 감소시키는 데 효과적인 양으로 알킬포름아미드 화합물을 첨가한다. 그러한 유효량은 수성 조성물의 0.001∼10 g/100 ㎖, 바람직하게는 0.01∼1 g/100 ㎖, 및 가장 바람직하게는 0.05∼0.5 g/100 ㎖이다. 자연적으로, 최적의 유효량은 특정 용도 및 특정 알킬아미드의 용해도에 따라 좌우된다.
본 발명의 알킬포름아미드를 함유하는 하기 수계 유기 코팅물, 잉크 및 농업용 조성물에서, 이러한 조성물의 목록에 표시된 기타 성분은 관련 업자들에게는 공지되어 있는 물질이다.
본 발명의 알킬포름아미드 계면 활성제가 첨가될 수 있는 통상적인 수계 보호성 또는 장식성 유기 코팅 조성물은 수성 매체에 30∼80% 고형분으로 다음 성분들을 포함한다.
| 통상적인 수계 유기 코팅 조성물 | |
| 0∼50 중량% | 안료 분산제/연마 수지 |
| 0∼80 중량% | 착색 안료/증량 안료/부식 억제 안료/기타 안료 유형 |
| 5∼99.9 중량% | 수성/수분산성/수용성 수지 |
| 0∼30 중량% | 슬립 첨가제/항균제/처리 조제/소포제 |
| 0∼50 중량% | 합체용 용매 또는 기타 용매 |
| 0.01∼10 중량% | 계면 활성제/습윤제/유동제 및 균염제 |
| 0.001∼10 중량% | 알킬포름아미드 |
본 발명의 알킬포름아미드 계면 활성제를 첨가할 수 있는 통상적인 수계 잉크 조성물은 수성 매체내에 20∼60% 고형분으로 다음 성분을 포함한다.
| 통상적인 수계 잉크 조성물 | |
| 1∼50 중량% | 안료 |
| 0∼50 중량% | 안료 분산제/연마 수지 |
| 0∼50 중량% | 적절한 수지 용액 부형제 중 점토 베이스 |
| 5∼99.9 중량% | 수성/수분산성/수용성 수지 |
| 0∼30 중량% | 합체용 용매 |
| 0.01∼10 중량% | 계면 활성제/습윤제 |
| 0.01∼10 중량% | 처리 조제/소포제/가용화제 |
| 0.001∼10 중량% | 알킬포름아미드 |
본 발명의 알킬포름아미드 계면 활성제가 첨가될 수 있는 통상적인 수계 농업용 조성물은 수성 매체내에 0.1∼80%로 다음 성분을 포함할 수 있다.
| 통상적인 수계 농업용 조성물 | |
| 0.1∼50 중량% | 살충제, 제초제 또는 식물 성장 변형제 |
| 0.01∼10 중량% | 계면 활성제 |
| 0∼5 중량% | 염료 |
| 0∼20 중량% | 증점제/안정화제/공계면 활성제/겔 억제제/소포제 |
| 0∼25 중량% | 부동액 |
| 0.001∼50 중량% | 알킬포름아미드 |
실시예 1
본 실시예는 n-옥틸포름아미드의 제조 방법을 예시한 것이다. 응축기 및 질소 유입구가 구비된 500 ㎖ 동근 바닥 플라스크에 n-옥틸 아민(103.4 g, 0.80 몰) 및 에틸 포르메이트(131.1 g, 1.77 몰)를 충전하였다. 반응 용액을 가열하지 않고 질소하에서 교반하였다. 약 5분 후에 용액이 약간 가온되었고, 15분 후에 반응 용액을 비등시켰다. 반응 시약을 혼합한 지 약 30 분 후에, 반응 용액을 냉각하기 시작하고 반응기 내용물을 실온에서 밤새 교반하였다. 이 시점에서 GC 분석을 행한 결과 출발 아민이 정량적으로 포름아미드로 전환되었음을 확인하였다. 휘발성 물질은 회전식 증발기로 증발시켜 제거하고, 정제 생성물은 15 ×0.4 cm 비그레오(vigreux) 컬럼에 통과시켜 진공 증류하여 분리하였다. 앞에 나온 약간의 분급물은 버리고, 다량의 물질(bp 128℃, 0.2 mmHg)을 수거하여 추가의 측정에 사용하였다. 생성물은 무색의 비점성 액체였고, 기체 크로마토그래피-질량 분광기(gc-ms) 및 핵자기 공명(NMR) 분광분석으로 n-옥틸포름아미드임을 확인하였다.
실시예 2
본 실시예는 2-에틸헥실포름아미드의 제조 방법을 예시한 것이다. 자기적 교반기, 응축기 및 질소 유입구가 구비된 100 ㎖ 동근 바닥 플라스크에 2-에틸헥실아민(32.3 g, 0.25 몰) 및 에틸 포르메이트(37.9 g, 0.51 몰)를 충전하였다. 플라스크를 충전한 직후 수행한 GC 분석으로 반응이 거의 완결되었음을 확인하였다. 반응 용액을 3 시간 동안 환류시키고, 실온으로 냉각한 다음 휘발 물질을 회전식 증발기로 제거하여 연황갈색 비점성 액체를 얻었다. 생성물을 단순 증류시켜 정제하여 gc-ms 및 NMR에 의해 2-에틸헥실포름아미드로 확인된 무색 액체 37.7 g을 얻었다. 이 물질의 GC 분석 결과 오염물이 존재하지 않음을 확인하였다.
실시예 3
본 실시예는 n-헥실포름아미드의 제조 방법을 예시한 것이다. 자기적 교반기, 응축기 및 질소 유입구가 구비된 500 ㎖ 동근 바닥 플라스크에n-헥실아민(74.7 g, 0.74 몰) 및 에틸 포르메이트(155.3 g, 2.1 몰)를 충전하였다. 반응 용액을 가열하지 않고 질소하에서 교반하였다. 반응 용기를 충전한 지 약 10분 후에, 내용물을 환류시키기 시작했다. 추가의 1시간 후에, 반응기의 내용물은 여전히 가온되어 있었지만, 냉각시키고, 실온에서 밤새 교반하였다. 휘발성 물질은 회전식 증발기로 증발시켜 제거하고, 생성물은 15 ×0.4 cm 비그레오 컬럼에 통과시켜 진공 증류로 정제하였다. 앞에 나온 분급물 4.8 g은 버리고, 다량의 생성물(87.9 g)을 97∼98℃, 0.1 mmHg에서 수거하였다. gc-ms 및 NMR로 생성물이 n-헥실포름아미드임을 확인하였다.
실시예 4
본 실시예는 n-데실포름아미드의 제조 방법을 예시한 것이다. 자기적 교반기, 응축기 및 질소 유입구가 구비된 500 ㎖ 동근 바닥 플라스크에 n-데실아민(99.5 g, 0.63 몰) 및 에틸 포르메이트(148 g, 2.0 몰)를 충전하였다. 반응 용액을 가열하지 않고 질소하에서 교반하였다. 약 15분 후에 용액이 약간 가온되었고, 약 30분 후에 반응 온도가 약간 더 올라갔다. 반응 시약을 혼합한 지 약 90 분 후에, 반응 용액을 실온으로 냉각하였다. 추가의 2시간 동안 계속 교반하고, 결정화된 물질이 생성된 때 회전식 증발기로 휘발성 물질을 증발시켜 제거하였다. 이 시점에서 GC 분석을 수행한 결과, 미정제 생성물 분석물이 96% n-데실포름아미드임을 확인하였다. 정제 생성물은 15 ×0.4 cm 비그레오 컬럼에 통과시켜 진공 증류하여 분리하고, 앞에 나온 약간의 분급물(10.2 g)은 버리고, 다량의 물질(78.6 g, bp 151∼154℃, 0.2 mmHg)을 수거하여 추가의 측정에 사용하였다. 포트에 남아있는 잔류물(24.9 g)을 버렸다. 생성물은 백색 고체였고, 기체 크로마토그래피-질량 분광분석(gc-ms) 및 핵자기 공명(NMR) 분광분석으로 n-데실포름아미드임을 확인하였다.
다음 실시예에서, 0.1∼20 기포/초(b/s)의 기포 속도로 최대 기포 압력 방법을 사용하여 각종 화합물의 수용액에 대해 동적 표면 장력 데이타를 얻었다. 이들 데이타는 거의 평형(0.1 b/s) 내지 대단히 높은 표면 형성 속도(20 b/s)의 조건에서 계면 활성제의 성능에 관한 정보를 제공한다. 실제로, 높은 기포 속도는 석판 인쇄에 있어서 고 인쇄 속도, 코팅 용도에 있어서 고 분무 또는 압연 속도와 농업용 생성물에 대한 급격한 도포 속도에 해당한다.
실시예 5
n-옥틸-피롤리돈의 수용액에 대한 동적 표면 장력 데이타는 상기 절차를 사용하여 얻었다. 이 화합물은 코팅 및 인쇄 산업 분야에서 널리 시판되고 있다. 얻은 데이타는 표 1에 제시되어 있다.
| 동적 표면 장력(dyne/cm)--- N-n-옥틸피롤리돈 | |||||
| 농도(중량%) | 0.1 b/s | 1 b/s | 6 b/s | 15 b/s | 20 b/s |
| 0.003 | 65.1 | 68.6 | 70.8 | 71.4 | 71.1 |
| 0.03 | 46.5 | 49.3 | 54.4 | 58.7 | 59.6 |
| 0.07 | 35.2 | 36.6 | 39.6 | 43.0 | 43.9 |
| 0.10 | 29.9 | 31.0 | 33.4 | 36.5 | 37.2 |
| 0.21 | 27.6 | 27.8 | 28.4 | 30.0 | 30.6 |
이들 데이타는 n-옥틸피롤리돈이 정적 및 동적 조건하에서 물의 표면 장력을효과적으로 감소시킴을 예시한다. 예를 들어, 0.1 중량% 용액은 0.1 b/s에 해당하는 표면 형성 속도에서 30 dyne/cm 이하로 표면 장력을 낮추고, 20 b/s에 해당하는 표면 형성 속도에서도 표면 장력을 40 dyne/cm 이하로 유지할 수 있었다.
실시예 6
n-옥틸포름아미드(n-OF)의 수용액을 제조하고, 그 표면 장력을 상기 절차를 사용하여 측정하였다. 이 생성물의 구조는 하기와 같으며, 얻은 데이타는 표 2에 제시되어 있다.
| 동적 표면 장력(dyne/cm)--- n-OF | |||||
| 농도(중량%) | 0.1 b/s | 1 b/s | 6 b/s | 15 b/s | 20 b/s |
| 0.03 | 42.8 | 46.1 | 52.5 | 58.5 | 60.4 |
| 0.05 | 35.6 | 37.7 | 42.5 | 48.6 | 50.5 |
| 0.07 | 30.9 | 32.5 | 36.3 | 41.5 | 43.7 |
| 0.1 | 25.7 | 26.6 | 28.7 | 34.4 | 36.3 |
0.1 b/s에서 관찰되는 ln(농도) 대 표면 장력의 플롯을 사용하여 이 물질의 용해도 한계가 0.1 중량%임을 측정하였다.
이들 데이타는 n-옥틸포름아미드의 수성계의 표면 장력을 감소시키는 능력이, 코팅물, 잉크 및 접착제 산업에서 계면 활성제로서 널리 시판되는 화합물인 n-옥틸피롤리돈의 능력보다 우수하다는 것을 제시한다. n-옥틸피롤리돈과 유사하게, 수중 0.1 중량% 사용 레벨하에 본 발명의 화합물은 0.1 b/s에서는 표면 장력을 30 dyne/cm 이하로 제공하고, 20 b/s에서는 표면 장력을 40 dyne/cm 이하로 유지할 수있다. 이전에는 알킬 포름아미드가 수성계의 표면 장력을 감소시키는 능력이 있다는 것을 인식하지 못하였다. 수성계에서 우수한 표면 장력 감소를 제공하는 능력과, 이들 물질이 n-옥틸피롤리돈보다 휠씬 우수한 발포 제어(실시예 10 참조)를 나타낸다는 사실은 종래 기술에서는 예측하지 못하였던 것이다.
실시예 7
2-에틸헥실포름아미드(2-EHF)의 수용액을 제조하고 상기 절차를 사용하여 표면 장력을 측정하였다. 이 데이타는 표 3에 제시되어 있다.
| 동적 표면 장력(dyne/cm)--- 2-EHF | |||||
| 농도(중량%) | 0.1 b/s | 1 b/s | 6 b/s | 15 b/s | 20 b/s |
| 0.03 | 51.1 | 53.0 | 57.0 | 60.1 | 60.3 |
| 0.05 | 45.9 | 47.2 | 49.9 | 52.6 | 53.3 |
| 0.07 | 42.8 | 43.8 | 46.0 | 48.3 | 49.1 |
| 0.1 | 39.1 | 39.9 | 41.6 | 43.5 | 44.2 |
| 0.2 | 32.1 | 32.4 | 33.3 | 34.9 | 35.5 |
0.1 b/s에서 관찰되는 ln(농도) 대 표면 장력의 플롯을 사용하여 이 물질의 용해도 한계가 0.2 중량%임을 측정하였다.
이들 데이타는 분지쇄 알킬기를 함유하는 포름아미드를 본 발명의 실시에 사용할 수 있고, 분지의 효과는 물질의 효율을 감소시키고(즉, 표면 장력을 동일하게 감소시키기 위해서 더 많은 계면 활성제를 필요로 함) 용해도를 증가시킨다는 것을 예시한다. 물질의 효율을 감소시키는 분지의 효과는, 본 실시예의 분지쇄 화합물0.1 중량% 용액에 대해 관찰된 표면 장력이 실시예 6의 직쇄 화합물 0.1 중량% 용액에 대해 관찰된 표면 장력 보다 높다는 결과로부터 알 수 있다. 수성계의 표면 장력을 감소시키고 발포체를 거의 생성하지 않는[실시예 10] 이들 유형의 물질의 능력을 이전에는 인식하지 못하였다. 이 특성의 조합은 수성 코팅물, 잉크, 접착제 및 농업용 제제에 유리하다.
실시예 8
n-헥실포름아미드(n-HF)의 수용액을 제조하고, 그 표면 장력을 상기 절차를 사용하여 측정하였다. 이 데이타는 표 4에 제시되어 있다.
| 동적 표면 장력(dyne/cm)--- n-HF | |||||
| 농도(중량%) | 0.1 b/s | 1 b/s | 6 b/s | 15 b/s | 20 b/s |
| 0.1 | 56.0 | 57.6 | 58.8 | 60.3 | 60.6 |
| 0.5 | 37.2 | 38.0 | 38.8 | 40.1 | 40.3 |
| 1.0 | 28.4 | 29.0 | 29.6 | 30.7 | 31.1 |
| 2.0 | 27.4 | 28.4 | 29.3 | 30.7 | 30.3 |
0.1 b/s에서 관찰되는 ln(농도) 대 표면 장력의 플롯을 사용하여 이 물질의 용해도 한계가 1.1 중량%임을 측정하였다.
이들 데이타는 탄소 수를 감소시키면 계면 활성제의 용해도가 증가됨을 예시한다. 1.0 중량% 계면 활성제 용액이 20 b/s의 높은 표면 형성 속도에서 31.1 dyne/cm로 매우 낮은 표면 장력을 제공하였다는 것은 주목할 만하다. 뛰어난 성능과, 이 물질의 수용액이 발포체를 거의 형성하지 않는다는 사실은 이 화합물이 코팅물, 잉크, 접착제 및 농업용 제제에서 큰 가치를 지님을 제시하는 것이다.
실시예 9
n-데실포름아미드(n-DF)의 수용액을 제조하고, 그 표면 장력을 상기 절차를 사용하여 측정하였다. 이 데이타는 표 5에 제시되어 있다.
| 동적 표면 장력(dyne/cm)--- n-DF | |||||
| 농도(중량%) | 0.1 b/s | 1 b/s | 6 b/s | 15 b/s | 20 b/s |
| 0.005 | 53.4 | 67.1 | 70.6 | 72.5 | 73.1 |
| 0.007 | 36.3 | 59.2 | 70.3 | 72.3 | 72.9 |
| 0.01 | 32.4 | 55.4 | 69.1 | 72.5 | 72.8 |
0.1 b/s에서 관찰되는 ln(농도) 대 표면 장력의 플롯을 사용하여 이 물질의 용해도 한계가 0.01 중량%임을 측정하였다.
본 실시예의 화합물은 대단히 효과적이며, 0.01 중량%의 낮은 농도하에, 0.1 b/s에서 32.4 dyne/cm의 표면 장력을 제공하였다. 따라서, 이 물질은 표면 형성 속도가 너무 크지 않은 용도에 도포할 경우, 낮은 사용 레벨에서 우수한 성능을 제공한다.
실시예 10
본 발명의 알킬포름아미드 및 N-옥틸피롤리돈 계면 활성제 0.1 중량% 용액의 발포 특성은 ASTM D 1173-53 절차를 사용하여 검사하였다. 이 시험에서 계면 활성제 0.1 중량% 용액을 상승된 발포체형 피펫으로부터 동일한 용액을 함유하는 발포체 수용기에 첨가한다. 첨가가 끝난 후에 발포체 높이를 측정하고("초기 발포체 높이") 발포체가 공기-액체 계면에서 제거되는데 필요한 시간("발포체 높이가 0이 되는 데 걸리는 시간)을 기록한다. 이 시험은 각종 계면 활성제 용액의 발포 특성을 비교한다. 일반적으로, 코팅물, 잉크 및 농업용 제제에서 발포체는 취급을 어렵게 하고 코팅 및 인쇄 결함과 농업용 물질의 비효율적인 도포를 유발할 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 이 데이타는 표 6에 제시되어 있다.
| 발포체 시험 데이타 | ||
| 화합물 | 초기 발포체 높이(cm) | 발포체 높이가 0이 되는데 걸리는 시간 또는 5 분 후 발포체 높이 cm |
| 실시예 5 | 4.0 | 1.0 cm |
| 실시예 6 | 0.9 | 5초 |
| 실시예 7 | 0.5 | 4초 |
| 실시예 8 | ||
| 실시예 9 | 2.4 | 12초 |
표 6의 데이타는 n-옥틸피롤리돈의 발포성이 크다는 것을 제시하는데, 이는 코팅물, 잉크 및 농업용 제제에서의 사용을 어렵게 한다. 대조적으로, 본 발명의 화합물은 발포성이 거의 없어서, 형성된 발포체는 신속하게 제거된다. 따라서, 이들 물질은 코팅물, 잉크 및 농업용 제제에 사용하는데 있어서 바람직한 특성을 보유한다.
수성계에서 평형 및 동적 조건하에 표면 장력을 감소시키는 계면 활성제의 능력은 수계 코팅물, 잉크, 접착제 및 농업용 제제의 성능에 매우 중요하다. 평형 표면 장력이 낮으면 도포 후에 우수한 특성을 형성한다. 동적 표면 장력이 낮으면 도포의 동적 조건하에 습윤화 및 스프레딩을 증가시켜, 제제의 사용을 더 효과적으로 하고 결함을 감소시킨다. 수계 코팅물, 잉크, 접착제 및 농업용 제제에서, 발포체 형성은 취급을 복잡하게 하고 결함을 유발하거나 비효율적인 도포를 초래할 수 있기 때문에 일반적으로 바람직하지 않다. 본 발명의 알킬포름아미드 계면 활성제는 발포체를 거의 형성하지 않으면서 수성 제제에서 평형 및 동적 표면 장력을 감소시키는 우수한 능력이 있다. 따라서, 이들 물질은 수성 코팅물, 잉크 및 농업용 제제에 유용할 것으로 예상된다.
본 발명은 수계 코팅물, 잉크 및 농업용 제제에서 평형 및 동적 표면 장력을 감소시키는데 적절한 조성물을 제공한다.
Claims (21)
- 무기 또는 유기 화합물[단, 유기 화합물은 아졸 유도체 살진균제가 아님]과 조성물의 동적 표면 장력을 감소시키는 유효량의 계면 활성제를 포함하는 수계 조성물을 표면에 도포하여 표면을 부분적으로 또는 전체적으로 코팅하는 방법에 있어서, 계면 활성제로서 하기 화학식 1의 알킬포름아미드를 사용하는 것을 특징으로 하는 수계 조성물을 표면에 도포하는 방법.화학식 1R은 C5-11알킬기이다.
- 제1항에 있어서, 알킬포름아미드의 수용액은 최대 기포 압력 방법에 따라서 1 기포/초 및 23℃의 수중 ≤5 중량%의 농도에서 동적 표면 장력이 45 dyne/cm 미만인 것이 특징인 수계 조성물을 표면에 도포하는 방법.
- 제2항에 있어서, R이 C6-C8알킬인 것이 특징인 수계 조성물을 표면에 도포하는 방법.
- 제2항에 있어서, R이 C8알킬인 것이 특징인 수계 조성물을 표면에 도포하는 방법.
- 제4항에 있어서, R이 2-에틸헥실 또는 n-옥틸인 것이 특징인 수계 조성물을 표면에 도포하는 방법.
- 제1항에 있어서, 알킬포름아미드가 n-옥틸포름아미드, n-헥실포름아미드, 2-에틸헥실포름아미드 또는 n-데실포름아미드인 것이 특징인 수계 조성물을 표면에 도포하는 방법.
- 제1항에 있어서, 알킬포름아미드가 n-옥틸포름아미드인 것이 특징인 수계 조성물을 표면에 도포하는 방법.
- 제1항에 있어서, 알킬포름아미드가 2-에틸헥실포름아미드인 것이 특징인 수계 조성물을 표면에 도포하는 방법.
- 제2항에 있어서, 측정이 20 기포/초에서 수행되는 것이 특징인 수계 조성물을 표면에 도포하는 방법.
- 광석 또는 안료인 무기 화합물, 또는 안료, 중합성 단량체, 올리고머 수지, 중합체 수지, 세정제, 제초제[단, 제초제는 아졸 유도체 살진균제가 아님], 살충제, 또는 식물 성장 변형제인 유기 화합물과, 조성물의 동적 표면 장력을 감소시키는 유효량의 알킬포름아미드를 수중에 포함하는 수성 조성물로서, 상기 알킬포름아미드가 하기 화학식 1로 표시되는 것이 특징인 수성 조성물.화학식 1R은 C5-C11알킬기이다.
- 제10에 있어서, 알킬포름아미드의 수용액은 최대 기포 압력 방법에 따라서 1 기포/초 및 23℃의 수중 ≤5 중량%의 농도에서 동적 표면 장력이 45 dyne/cm 미만인 것이 특징인 수성 조성물.
- 제11항에 있어서, R이 C6-C8알킬인 것이 특징인 수성 조성물
- 제11항에 있어서, R이 C8알킬인 것이 특징인 수성 조성물.
- 제13항에 있어서, R이 2-에틸헥실 또는 n-옥틸인 것이 특징인 수성 조성물.
- 제10항에 있어서, 알킬포름아미드가 n-옥틸포름아미드, n-헥실포름아미드, 2-에틸헥실포름아미드 또는 n-데실포름아미드인 것이 특징인 수성 조성물.
- 제10항에 있어서, 알킬포름아미드가 n-옥틸포름아미드인 것이 특징인 수성 조성물.
- 제10항에 있어서, 알킬포름아미드가 2-에틸헥실포름아미드인 것이 특징인 수성 조성물.
- 제11항에 있어서, 측정이 20 기포/초에서 수행되는 것이 특징인 수성 조성물.
- 제10항에 있어서, 조성물이 하기 성분들을 30∼80 중량% 포함하는 수성 유기 코팅 조성물인 것이 특징인 수성 조성물:안료 분산제, 연마 수지 또는 이의 혼합물 0∼50 중량%,착색 안료, 증량 안료, 부식 억제 안료, 기타 유형의 안료 또는 이의 혼합물 0∼80 중량%,수성, 수분산성 또는 수용성 수지나 이의 혼합물 5∼99.9 중량%,슬립 첨가제, 항균제, 처리 조제, 소포제 또는 이의 혼합물 0∼30 중량%,합체용(coalescing) 용매 또는 기타 용매 0∼50 중량%,계면 활성제, 습윤제, 유동 및 균염제, 또는 이의 혼합물 0.01∼10 중량% 및알킬포름아미드 0.01∼5 중량%.
- 제10항에 있어서, 조성물이 하기 성분들을 20∼60 중량% 포함하는 수성 잉크 조성물인 것이 특징인 수성 조성물:안료 1∼50 중량%,안료 분산제, 연마 수지 또는 이의 혼합물 0∼50 중량%,수지 용액 부형제내 점토 베이스 0∼50 중량%,수성, 수분산성 또는 수용성 수지, 또는 이의 혼합물 5∼99 중량%,합체용 용매 0∼30 중량%,처리 조제, 소포제, 가용화제 또는 이의 혼합물 0.01∼10 중량%,계면 활성제, 습윤제 또는 이의 혼합물 0.01∼10 중량% 및알킬포름아미드 0.01∼5 중량%.
- 제10항에 있어서, 조성물이 하기 성분들을 0.1∼80 중량% 포함하는 수성 농업용 조성물인 것이 특징인 수성 조성물:클로로필 함유 식물용 제초제, 살충제, 식물 성장 변형제 또는 이의 혼합물1∼50 중량%,염료 0∼5 중량%,증점제, 안정화제, 공계면 활성제(co-surfactant), 겔 억제제, 소포제 또는 이의 혼합물 0∼20 중량%,부동액 0∼25 중량%,합체용 용매 또는 기타 용매 0∼50 중량%,계면 활성제 0.01∼10 중량% 및알킬포름아미드 0.1∼50 중량%.
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