KR101377931B1 - 식물유 유래 다이머산 알킬렌 옥사이드계 비이온성 계면활성제 및 이의 제조방법 - Google Patents

식물유 유래 다이머산 알킬렌 옥사이드계 비이온성 계면활성제 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식물유에서 열중합된 다이머산을 알킬렌디올과 반응시켜 다이머산 알킬렌디올 에스테르를 제조하고, 여기에 알킬렌 옥사이드를 부가하여 반응시킴으로써 히드록실기와 같은 친수성기와 고리형 타화수소기와 같은 소수성기를 함유하여 친환경적이고 유화력이 우수한 비이온성 계면활성제를 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 비이온성 계명활성제에 관한 것이다.

Description

식물유 유래 다이머산 알킬렌 옥사이드계 비이온성 계면활성제 및 이의 제조방법 {NONIONIC SURFACTANT, DIMER ACID ALKYLENE OXIDE BASED ON VEGETABLE OIL AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 식물유 유래 다이머산 알킬렌 옥사이드계 비이온성 계면활성제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식물유를 기반으로 중합된 다이머산을 알킬렌디올과 반응시켜 합성한 다이머산 알킬렌디올에 알킬렌 옥사이드를 부가하여 반응시킴으로써 히드록시기와 같은 친수성기와 고리형 탄화수소기와 같은 소수성기를 함유하여 친환경적이고 유화력이 우수한 비이온성 계면활성제를 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 비이온성 계면활성제에 관한 것이다.
일반적으로 알코올 등의 활성 수소를 갖는 물질에 에틸렌 옥사이드 (EO), 프로필렌 옥사이드 (PO) 등의 알킬렌 옥사이드(alkylene oxide)를 부가하여 얻어지는 비이온성 계면활성제는 이온성 계면활성제에 비하여 낮은 임계 마이셀 농도 (critical micelle concentration), 높은 가용화력, 낮은 농도에서의 표면장력, 낮은 기포력 등의 성질을 갖는 계면활성제로서 섬유가공제, 세제, 에멀젼화제 및 분산제 등으로 광범위한 용도를 가지고 있어 넓은 분야에 사용되고 있다.
또한, 비이온성 계면활성제는 수용액에서 이온화되지 않고 분자 내에 수산화 관능기와 에테르 관능기 결합이 있어 친유성기가 수용성이 됨으로서 분자 자체가 계면활성을 띄는 수용성 계면활성제가 대부분이다. 특히 일본공개특허 평10-212491에는 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드를 블록형으로 부가 중합시켜 얻어지는 비이온성 계면활성제는 부가 몰수를 조정하여 용이하게 HLB를 컨트롤 할 수 있고, 물성 면에서는 응고점이 낮아 계면활성제로서 우수한 것으로 알려져 있다.
이러한 계면활성제는 환경에 미치는 영향과 화학 물질의 안정성이 사회문제화 되면서 계면활성제의 생분해성, 독성이 환경에 미치는 악영향들이 알려지고 환경규제 조치가 확대되고 있다. 이에 환경친화적인 계면활성제 합성 방법과 기술 개발에 관한 많은 관심이 집중되고 있다. 예를 들어 환경적으로 규제되고 있는 알킬페놀에 알킬렌 옥사이드를 부가한 알킬페놀 에톡실레이트를 대체하기 위하여 직쇄형 알코올을 이용한 알코올 에톡실레이트 화합물이 개발되어 다양한 산업 분야에 사용되고 있으나, 이러한 계면활성제는 분자 내에 방향족 성분이 없어 성능면에서 알킬페놀 에톡실레이트에 비해 성능이 열등한 것으로 알려져 있다.
이러한 성능을 보완하기 위하여 다이머산을 이용한 비이온성 계면활성제에 제조에 관한 방법은 종래에 여러 가지 제안되어 있다. 예를 들어, 일본공개특허 제2010-209018호에는 화장품 원료로서의 용도로 다이머산에 여러 종의 알킬렌 옥사이드를 부가한 후 지방 알코올과 합성하여 다이머 에스테르 화합물인 비이온성 계면활성제를 얻는 것이 개시되어 있다. 또한, 일본공개특허 제2002-020986호에는 탈묵제로 사용하는 것으로 다이머산과 지방 알콜을 혼합하여 알킬렌 옥사이드를 부가하여 비이온성 계면활성제를 얻는 것이 개시되어 있다. 이러한 방법들은 다이머산에 알킬렌 옥사이드 부가시 생성되는 부산물에 대한 특별한 언급은 없다.
특히, 다이머산에 알킬렌 옥사이드를 부가할 경우 반응 중 다이머산에 먼저 알킬렌 옥사이드 부가된 다이머 알코올과 미반응 다이머산의 반응속도와 다이머산과 알킬렌 옥사이드의 반응속도 차이에 의한 올리고머화가 발생하여 분자량이 증가하여 원하는 구조의 다이머산 알킬렌 옥사이드가 부가된 계면활성제를 제조할 수 없고 계면활성능이 저하되는 문제점을 가지고 있다.
일본공개특허 제1995-076692호에는 연료용 오일 첨가제로서 다이머산에 알킬렌 옥사이드를 부가한 계면활성제를 첨가제로 사용하는 것이 개시되어 있으나, 제조 방법에 대한 언급은 없다.
본 발명자들은 선행 기술의 문제점을 개선하고자 연구를 거듭하였고, 직쇄상의 분자구조를 가지는 기존 계면활성제의 한계를 극복하고 좀 더 입체적인 구조를 가지면서 친환경적이고 유화력이 우수한 식물유 유래 다이머산에 알킬렌 옥사이드를 부가하여 식물유 유래 유용성 비이온성 계면활성제를 제조하는 방법을 개발하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서 본 발명의 목적은 히드록시기와 같은 친수성기와 고리형 탄화수소기와 같은 소수성기를 함유하여 친환경적이고 유화력이 우수한 비이온성 계면활성제의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 비이온성 계명활성제를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 식물유 유래 다이머산을 산촉매의 존재 하에 알킬렌디올과 에스테르 반응시켜 다이머산 알킬렌디올 에스테르를 합성하는 단계; 및 상기 다이머산 알킬렌디올 에스테르에 알킬렌 옥사이드를 산촉매 또는 알칼리 촉매의 존재 하에 부가 반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계를 포함하는 비이온성 계면활성제의 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112013008632030-pat00001
(식 중, R1 및 R2 는 각각 C4~C8 직쇄 알킬렌기를 나타내고, R3 및 R4 는 C4~C8의 직쇄 알킬기를 나타내고, R5는 H 또는 C1~C4 직쇄 알킬기를 나타내고, R 은 C2~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기를 나타내고, x는 알킬렌 옥사이드의 평균 부가 몰수(4 ≤ x ≤ 80)를 나타낸다.)
본 발명에서 사용되는 식물유 유래 다이머산은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 예를 들어 식물유의 성분 내의 디엔산의 열중합에 의한 탄소수가 36 이상의 다이머산과 탄소수가 54 이상의 트라이머산 또는 비공액화 다이머산을 포함하는 화학식 2의 화합물을 사용할 수 있다.
상기 알킬렌디올은 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등을 사용할 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서는 상기 식물유 유래 다이머산과 알킬렌디올을 에스테르 반응시켜 다이머산 알킬렌디올 에스테르를 제조하는 과정에서 산촉매를 사용할 수 있으며, 상기 식물유 유래 다이머산과 알킬렌디올의 반응시 사용되는 산촉매는 황산, 파라톨루엔술폰산(p-TSA), 벤젠술폰산, 메탄술폰산, 크실렌술폰산, 나프텐술폰산, 양이온 교환수지 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면 다이머산에 알킬렌디올을 반응하여 다이머산 알킬렌디올 에스테르를 합성한 후, 여기에 알킬렌 옥사이드 1종 이상을 부가하여 제조된 비이온성 계면활성제를 제공할 수 있으며, 이들은 HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) 4~12사이의 값을 가지며 히드록시기와 같은 친수성기와 고리형 탄화수소기와 같은 소수성기를 함유하고 친환경적이고 유화력이 우수하다는 이점이 있다.
본 발명은 알킬렌디올의 몰수를 조절하여 다이머산에 원하는 알킬렌 옥사이드를 부가하기 위한 제조 공정으로 구조식 내에 히드록시기와 같은 친수성기와 고리형 탄화수소기와 같은 소수성기를 함유하는 식물유 유래 유용성 비이온성 계면활성제의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 직쇄상의 분자구조를 가지는 기존 계면활성제의 한계를 극복할 수 있도록, 좀 더 입체적인 구조, 즉 구조식 내에 히드록시기와 같은 친수성기와 고리형 탄화수소기와 같은 소수성기를 함유하여 친환경적이고 유화력이 우수한 비이온성 계면활성제를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 비이온성 계면활성제의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
우선, 식물유 유래 다이머산을 산촉매의 존재 하에 알킬렌디올과 에스테르 반응시켜 다이머산 알킬렌디올 에스테르를 합성한다.
본 발명에서 사용하는 식물유 유래 다이머산은 폐식용유, 홍화씨유, 톨유, 어유, 채종유, 올리브유 등에서 발생하는 자원으로부터, 예를 들어 식물유의 성분내의 디엔산의 열중합에 의한 탄소수가 36 이상의 다이머산과 탄소수가 54 이상의 트라이머산 또는 비공액화 다이머산을 포함하는 화합물이다. 이러한 화합물은 현재 일반적으로 알려져 있는 물질이며, 본 발명에서는 하기 화학식 2로 표시되는 식물유 유래 다이머산을 예시할 수 있으며, 이를 사용하는 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure 112013008632030-pat00002
(식 중, R1 및 R2 는 각각 C4~C8 직쇄 알킬렌기를 나타내고, R3 및 R4 는 C4~C8의 직쇄 알킬기를 나타낸다.)
상술한 식물유 유래 다이머산 산촉매 하에 알킬렌디올과 에스테르 반응을 통하여 다이머산 알킬렌디올 에스테르를 합성하였다. 상기 산촉매로는 이미 알려진 황산, 파라톨루엔술폰산(p-TSA), 벤젠술폰산, 메탄술폰산, 크실렌술폰산, 나프텐술폰산 등과 양이온 교환수지 등이 언급될 수 있으며, 바람직하게는 파라톨루엔술폰산이 언급될 수 있지만 이들로 한정되는 것은 아니다.
산촉매는 다이머산 대비 0.1~10 몰%, 바람직하게는 0.5~5 몰%의 양으로 사용될 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는 하기 화학식 3으로 표시되는 알킬렌디올을 사용할 수 있으며, 예를 들어 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 디프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 1,5-펜타디올(1,5-pentanediol), 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등이 사용된다. 이 중에서 1.4-부탄디올이 보다 더 바람직하다.
[화학식 3]
Figure 112013008632030-pat00003
(식 중, R 은 C2~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기를 나타낸다.)
알킬렌디올을 다이머산 대비 2~3몰의 양으로 사용하지 않으면, 다이머산의 올리고머화가 진행되어 부산물이 형성될 수 있다. 이는 다이머산과 알킬렌디올의 반응 속도 차이에 의한 것으로 판단된다. 그러나, 알킬렌디올의 투입량은 특별히 한정되지 않으며, 알킬렌디올을 다이머산 원료 대비 2~15몰로 투입할 수 있으며, 다이머산 대비 5~10몰로 투입할 수 있다.
이와 같이 합성된 화학식 4로 표시되는 다이머산 알킬렌디올 에스테르에 대해 산촉매 혹은 알칼리 촉매 하에 알킬렌 옥사이드 부가 반응을 진행한다.
[화학식 4]
Figure 112013008632030-pat00004
(식 중, R1 및 R2 는 각각 C4~C8 직쇄 알킬렌기를 나타내고, R3 및 R4 는 C4~C8의 직쇄 알킬기를 나타내고, R 은 C2~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기를 나타낸다.)
상기 과정에서 사용되는 산촉매로는 황산, 인산 및 루이스산을 언급할 수 있고, 알칼리 촉매로는 수산화칼슘, 수산화나트륨, 3급 아민촉매, 수산화암모늄, 수산화바륨 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 탄산칼륨, 탄산나트륨 등의 알칼리 금속의 탄산염을 언급할 수 있다. 바람직하게는 알칼리 금속의 수산화물, 특별하게는 수산화나트륨, 수산화칼륨이 언급된다.
본 발명에 있어서, 부가 반응에서의 촉매의 사용양은 다이머산 알킬렌디올 에스테르 1몰에 대해 0.1~5몰%가 바람직하다. 촉매의 사용 형태는 특별히 한정되지 않으며, 사용이 편리한 수용액 상태로 첨가될 수 있다.
알킬렌디올을 다이머산 대비 정량에 가까운 양으로 투입할 경우, 다이머산과 알킬렌디올에서 유래하는 올리고머화 부산물인 형성될 수 있는데, 알킬렌디올을 과량으로 사용함으로써 부산물 생성을 억제시킬 수 있다. 제거된 알킬렌디올은 재사용함으로써 경제성의 효과를 볼 수 있다.
다음으로, 상기 다이머산 알킬렌디올 에스테르에 하기 화학식 5로 표시되는 알킬렌 옥사이드를 산촉매 또는 알칼리 촉매의 존재 하에 부가 반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조한다.
[화학식 5]
Figure 112013008632030-pat00005
(식 중, R5는 H 또는 C1~C4 직쇄 알킬기를 나타낸다.)
본 발명에서 알킬렌 옥사이드의 사용량은 수득하고자 하는 비이온 계면활성제의 부가 몰수에 맞추어 다이머산 알킬렌디올 에스테르의 1몰에 대해 1~60 몰, 바람직하게는 2~50 몰, 특별하게는 2~20 몰의 범위에서 적절히 조정할 수 있다. 알킬렌 옥사이드의 투입 방식은 특별히 한정되지 않으며, 분할 또는 연속적으로 투입이 가능하다.
다이머산 알킬렌디올 에스테르에 알킬렌 옥사이드를 부가하는 반응은 촉매의 존재 하에 50~200 ℃, 바람직하게는 100~160 ℃에서 실시할 수 있다. 알킬렌 옥사이드는 대개 기체이기 때문에 압력 용기에서 가압하여 액체 상태로 사용하는 것이 바람직하며, 반응 압력은 알킬렌 옥사이드를 투입한 후 3~4 kgf/㎠ 로 유지하는 것이 바람직하다. 반응이 진행되면 반응기 압력이 감소하므로 알킬렌 옥사이드를 연속적으로 또는 조금씩 추가로 투입하여 압력을 유지하는 방식으로 반응을 진행할 수 있다. 반응 시간은 특별히 한정되지 않았으며, 알킬렌 옥사이드의 투입이 완료 후 2~4 시간 이상 반응을 지속시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상술한 바에 따라 반응을 수행하여 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이들의 혼합물을 제조하여 비이온성 계면활성제로서 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112013008632030-pat00006
(식 중, R1 및 R2 는 각각 C4~C8 직쇄 알킬렌기를 나타내고, R3 및 R4 는 C4~C8의 직쇄 알킬기를 나타내고, R5는 H 또는 C1~C4 직쇄 알킬기를 나타내고, R 은 C2~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기를 나타내고, x는 알킬렌 옥사이드의 평균 부가 몰수(4 ≤ x ≤ 80)를 나타낸다.)
본 발명에 따라 제조된 상기 화학식 1의 화합물의 구조식 내에 히드록시기와 같은 친수성기와 고리형 탄화수소기와 같은 소수성기를 함유하므로 친환경적이고 유화력이 우수하다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
실시예
물성측정방법
상기 제조된 비이온 계면활성제의 분석은 산가 (Acid value : AV), 히드록실가(hydroxyl value :OH)를 측정하였으며, 산가는 다이머산의 잔량 함량을 의미하며 1 이하 이어야하고, 히드록실가는 말단기 OH 함량을 의미하는 것으로 50 이상이어야 바람직하다.
또한, 제조된 비이온 계면활성제의 물성은 임계미셀농도 (critical micelle concentration : CMC), 표면장력 (surface tention : mN/m), 기포력, 유화안정성을 통하여 비이온 계면활성제로서의 성능을 확인하였다.
임계미셀농도 (CMC)는 계면활성제의 임계미셀농도 (CMC)는 농도 변화에 따른 표면장력을 측정한 결과로부터 구하였으며, 계면활성제 농도 증가에 따라 더 이상 표면장력 값이 변하지 않는 농도를 CMC로 결정하였다.
기포력 측정은 시료별로 0.1% 용액을 만들어 100 ml 메스실린더에 조심히 기울여 20 ml를 채운다. 마개로 입구를 막고 상하로 20회 흔들어 준 후 평평한 곳에 놓는다. 처음 눈금을 읽어주고 5분 경과 후 기포의 눈금을 측정하였다.
유화안정성 측정은 시료별로 0.1% 용액을 만들어 100 ml 메스실린더에 조심히 기울여 시료 20 ml, 톨루엔 10 ml를 채운다. 마개로 입구를 막고 상하로 20회 흔들어 준 후 평평한 곳에 놓고 톨루엔층 또는 수층이 80% 회복되는데 걸리는 시간을 측정하였다.
실시예 1
(1) 다이머산과 1,4-부탄디올의 에스테르화 반응
제조된 다이머산(I. S. Patrikios et al, Food Research International, 36, 985-990, 2003) (산가 : 190 KOH mg/g) 200 g, 파라톨루엔술폰산 6.5 g, 1,4-부탄디올 239 g, 톨루엔을 반응기에 투입하고, 반응물의 온도를 110 ℃로 조절하여 반응 중의 물을 공비 제거하면서 약 12 시간 동안 에스테르 반응을 수행하였다. 반응 후 감압 하에 톨루엔과 1,4-부탄디올을 분별증류하여 제거하였다. 제거분리된 톨루엔과 1,4-부탄디올은 재사용 가능하다. 증류수를 이용하여 잔류하는 1,4-부탄디올과 촉매를 용해하여 제거하고 건조 후 약 90% 이상의 다이머 부탄디올 에스테르를 얻었다. 제조된 다이머 부탄디올 에스테르의 히드록실가, 산가, 분자량을 하기의 측정방법에 따라 측정하여 표 1에 나타내었다.
(2) 다이머 부탄디올 에스테르와 에틸렌 옥사이드(2몰)의 반응
상기에서 얻어진 다이머 부탄디올 에스테르 200g, 수산화칼륨 0.8g 을 교반장치, 온도제어장치, 자동 주입 장치가 장착된 오토클레이브 (Auto clave)에 넣고, 온도 80 ℃에서 진공하여 약 30분간 탈수처리를 진행한 후 반응 대기를 질소로 치환시켰다. 반응기 온도를 약 150 ℃까지 승온 후 에틸렌 옥사이드 46.3g을 분할(다이머산 1몰에 대한 1몰)하여 투입하고 반응을 실시하였다. 이때 반응기 압력은 3 kgf/㎠ 이하로 유지하였다. 에틸렌 옥사이드가 모두 주입되면 150 ℃에서 약 2시간 더 반응을 진행한 후 반응을 종결하여 비이온성 계면활성제를 얻었다. 수득된 비이온성 계면활성제의 HLB가 약 4.8이었다. 제조된 비이온성 계면활성제의 산가, 히드록실가를 측정하여 표 2에 나타내었으며, 측정된 물성은 표 3에 나타내었다.
실시예 2
에틸렌 옥사이드 146g(5몰)을 투입한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하여 평균 부가 몰수가 5몰, HLB 값이 8.8인 비이온성 계면활성제를 수득하였다. 수득된 비이온성 계면활성제의 산가, 히드록실가를 측정하여 표 2에 나타내었으며, 측정된 물성은 표 3에 나타내었다.
실시예 3
에틸렌 옥사이드 292g(10몰)을 투입한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하여 평균 부가 몰 수가 10몰, HLB 값이 12.2인 비이온성 계면활성제를 수득하였다. 수득된 비이온성 계면활성제의 산가, 히드록실가를 측정하여 표 2에 나타내었으며, 측정된 물성은 표 3에 나타내었다.
실시예 4
에틸렌 옥사이드 585g(20몰)을 투입한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하여 평균 부가 몰 수가 20몰, HLB 값이 15.2인 비이온성 계면활성제를 수득하였다. 수득된 비이온성 계면활성제의 산가, 히드록실가를 측정하여 표 2에 나타내었으며, 측정된 물성은 표 3에 나타내었다.
비교예 1
실시예 1과 동일하게 진행하였지만 1,4-부탄디올 89g로 조절하여 약 90% 이상의 다이머 부탄디올 에스테르에 더하여 올리고머가 함유된 혼합물을 얻었다. 제조된 혼합물의 히드록실가, 산가, 분자량을 측정하여 표 1에 나타내었다.
비교예 2
다이머산 200g을 투입하고 반응기 온도를 80까지 올린 후 수산화칼륨 0.5g을 투입하였다. 반응기 온도를 130까지 올린 후 에틸렌 옥사이드 32g을 부가하고, 반응 온도 160165로 반응을 진행하였다. 반응 시간 3 시간 후 에틸렌옥사이드 부가물 185g을 얻었다. 그 결과에 대해 표 2와 표 3에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112013008632030-pat00007
표 1을 참조하면, 알킬렌디올을 다이머산 대비 1몰(비교예 1)의 양으로 투입하면 2~3몰(실시예 1)으로 투입하는 것에 비해 히드록실가가 감소하고 평균분자량이 증가하는 것을 확인하였으며, 이로부터 비교예 1에서 수득된 결과물에는 다이머산과 알킬렌디올에 의해 올리고머화된 화합물이 함유되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 알킬렌디올을 다이머산 대비 2~3몰의 양으로 투입한 실시예 1의 경우에는 원하는 물성의 다이머 디올 에스테르를 수득할 수 있음을 확인하였다.
[표 2]
Figure 112013008632030-pat00008
표 2를 참조하면, 다이머산을 알킬렌디올로 먼저 에스테르화하지 않고 알킬렌 옥사이드를 사용하여 바로 부가 반응시킨 비교예 2에서는 평균분자량의 증가와 히드록실가의 감소로 인해 원하는 알킬렌 옥사이드 몰수가 부가되지 않았으며, 또한, 다이머산의 올리고머화가 진행된 화합물이 함유된 것을 확인할 수 있었다.
[표 3]
Figure 112013008632030-pat00009
표 3을 참조하면, 실시예 1 내지 4에서 제조된 비이온 계면활성제는 적절한 CMC, 표면장력, 임계미셀농도를 나타내어 비이온 계면활성제로서의 성능을 가지는 것을 알 수 있으며, 기포력의 경우 큰 기포가 발생하지 않으므로 계면활성제로서의 성능이 우수하였으며, 유화안정성의 경우에는 에틸렌옥사이드의 부가 몰수가 증가할수록 안정성이 높아지는 것을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 식물유 유래 다이머산을 알킬렌디올과 에스테르 반응시켜 다이머산 알킬렌디올 에스테르를 합성하는 단계; 및
    상기 다이머산 알킬렌디올 에스테르에 알킬렌 옥사이드를 부가 반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;
    를 포함하는 비이온성 계면활성제의 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure 112013008632030-pat00010

    (식 중, R1 및 R2 는 각각 C4~C8 직쇄 알킬렌기를 나타내고, R3 및 R4 는 C4~C8의 직쇄 알킬기를 나타내고, R5는 H 또는 C1~C4 직쇄 알킬기를 나타내고, R 은 C2~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기를 나타내고, x는 알킬렌 옥사이드의 평균 부가 몰수(4 ≤ x ≤ 80)를 나타낸다.)
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 식물유 유래 다이머산은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 비이온성 계면활성제의 제조방법:
    [화학식 2]
    Figure 112013008632030-pat00011

    (식 중, R1 및 R2 는 각각 C4~C8 직쇄 알킬렌기를 나타내고, R3 및 R4 는 C4~C8의 직쇄 알킬기를 나타낸다.)
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 알킬렌디올은 하기 화학식 3으로 표시되는 알킬렌디올인 것을 특징으로 하는 비이온성 계면활성제의 제조방법:
    [화학식 3]
    Figure 112013008632030-pat00012

    (식 중, R 은 C2~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기를 나타낸다.)
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 식물유 유래 다이머산과 알킬렌디올의 에스테르 반응시에는 황산, 파라톨루엔술폰산(p-TSA), 벤젠술폰산, 메탄술폰산, 크실렌술폰산, 나프텐술폰산 및 양이온 교환수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 산촉매를 다이머산 대비 0.1~10 몰%의 양으로 사용하는 것을 특징으로 하는 비이온성 계면활성제의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 다이머산 알킬렌디올 에스테르는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 비이온성 계면활성제의 제조방법:
    [화학식 4]
    Figure 112013008632030-pat00013

    (식 중, R1 및 R2 는 각각 C4~C8 직쇄 알킬렌기를 나타내고, R3 및 R4 는 C4~C8의 직쇄 알킬기를 나타내고, R 은 C2~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기를 나타낸다.)
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 알킬렌 옥사이드로서 하기 화학식 5의 화합물을 다이머산 알킬렌디올 에스테르 1몰 대비 1~60 몰의 양으로 투입하는 것을 특징으로 하는 비이온성 계면활성제의 제조방법:
    [화학식 5]
    Figure 112013008632030-pat00014

    (식 중, R5는 H 또는 C1~C4 직쇄 알킬기를 나타낸다.)
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 다이머산 알킬렌디올 에스테르의 알킬렌 옥사이드와의 부가 반응은 황산, 인산 및 루이스산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 산촉매, 또는 수산화칼슘, 수산화나트륨, 3급 아민촉매, 수산화암모늄, 수산화바륨, 탄산칼륨 및 탄산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 알칼리 촉매의 존재 하에 수행되는 것을 특징으로 하는 비이온성 계면활성제의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 다이머산 알킬렌디올 에스테르와 알킬렌 옥사이드와의 부가 반응에 첨가되는 산촉매 또는 알칼리 촉매는 다이머산 알킬렌디올 에스테르 1몰에 대해 0.1~5 몰%의 양으로 사용되는 것을 특징으로 하는 비이온성 계면활성제의 제조방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 비이온성 계면활성제.
  10. 제 9 항에 있어서, HLB 4~12 값을 가지는 것을 특징으로 하는 비이온성 계면활성제.
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