KR101628909B1 - 제미니형 계면활성제, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 섬유 유연제 - Google Patents
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
본 발명은 제미니형 계면활성제, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 섬유 유연제에 관한 것으로, 본 발명의 제미니형 계면활성제는 하기 화학식 1 로 표현되는 것을 특징으로 한다:
<화학식 1>
본 발명의 제미니형 계면활성제는 물에 대한 용해도가 우수하여 투명한 제형을 구현할 수 있으며, 수용액상에서 제형이 안정하다.
<화학식 1>
본 발명의 제미니형 계면활성제는 물에 대한 용해도가 우수하여 투명한 제형을 구현할 수 있으며, 수용액상에서 제형이 안정하다.
Description
본 발명은 제미니형 계면활성제, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 섬유 유연제에 관한 것으로, 구체적으로는, 물에 대한 용해성이 우수하여 투명한 제형을 구현할 수 있으며, 수용액상에서 제형이 안정하고, 친환경적인 제미니형 계면활성제, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 섬유 유연제에 관한 것이다.
최근 환경에 대한 관심이 높아지면서 생체친화적인 계면활성제에 대한 연구가 많아지고 있다. 이에 에스테르나 아미드와 같이 분해가 가능한 기능기를 포함하는 그룹이 분자내에 도입되어 있는 양이온 계면활성제를 개발하는 연구가 많이 진행되었으며, 그 결과로 아미도아민의 4급 암모늄염(JP-1994-345704), 아미도에스터아민의 4급 암모늄염(JP-1994-336466), 이미다졸린 에스터계의 양이온성 계면활성제(JP-3739429, USP-5427697)들이 등장하였다. 이 중에서 섬유 유연용 양이온 계면활성제로 가장 많은 주목을 받은 형태는 알카놀아민에 지방산으로 에스테르를 형성한 뒤 4급화를 한 에스터쿼트(esterquat)이다. 그러나, 에스터쿼트는 에스테르를 포함하지 않는 동일 구조에 비해 섬유 유연 효과가 떨어진다. 이를 보완하기 위한 많은 기술들이 개발되었고, 그 한 가지 방법은 2개 이상의 장쇄의 알킬그룹을 포함하는 구조를 만드는 것이다. 그 예로 GB-602048, USP-4237016, WO-9849132 등에는 트리에탄올아민에 디카르복실산과 지방산을 이용하여 2개 이상의 알킬 장쇄를 도입한 여러 가지 구조의 양이온 계면활성제가 개시되어 있다.
그러나, 상기 알킬 장쇄를 두개 이상 포함하는 구조는 소수성이 높아져서 물에 대한 용해성이 떨어지기 때문에 투명한 제형의 구현이 어려운 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 USP-5399272, USP-6608024, USP-6630441, USP-6686331, USP-6884767, USP-6916781, USP-6943144, USP-6995131, USP-7018974, USP-7037887 등은 농축 시스템을 도입하고 여기에 적당한 용제를 첨가물로 이용하여 투명한 제형을 만드는 다양한 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이 방법은 농축시스템에만 적용될 수 있으며 용제를 많이 써야 하는 단점이 있다.
USP-5282983, JP-1995-059792 에는 알킬 장쇄를 비대칭으로 도입한 새로운 구조의 양이온 계면활성제가 개시되어 있다. 이 구조는 두 개의 알킬 장쇄로 높은 컨디셔닝 효과를 가지면서, 동시에 투명한 제형을 구현할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 알킬 장쇄를 비대칭으로 도입하기 위해 에스테르와 아미드를 동시에 가지는 이 구조는 물이 많은 제형에서는 안정성이 떨어지는 단점이 있다.
KR-2009-0030702에서는 두 개의 친수성기 및 두 개의 소수성기를 포함하고 극성이 큰 연결기가 도입되어 있는 제미니형 계면활성제의 제조 방법을 제공하였으나 구조가 복잡하고 제조가 어려워서 용이하게 제조하기가 어려운 단점이 있다.
상기의 문제점을 해결하고자 본 발명의 목적은 물에 대한 용해성이 우수하여 투명한 제형을 구현할 수 있으며, 수용액상에서 제형이 안정하고, 친환경적인 제미니형 계면활성제, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 섬유 유연제를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하고자 본 발명은,
하기 화학식 1 로 표현되는 제미니형 계면활성제를 제공한다:
<화학식 1>
(화학식 1 에서,
R1 은 탄소수 5 내지 30의 알킬 또는 아미도알킬이며,
R2 는 탄소수 5 내지 30의 알케닐이며,
R3, R4 및 R5 는 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1 내지 5 의 알킬이며,
R6 는 상기 R3 와 동일하거나 CH2CHOHCH2OH, CH2CHOHCH2Cl, CH2CH2CN, CH2CH2COOCH3, CH2CH2COOH 또는 CH2CH2OH이며,
X 는 할로겐 원소 또는 CH3SO4 - 이며,
n 은 1 내지 10의 정수이다)
상기 화학식 1 에서, R3 내지 R6 가 모두 -CH3 이고, n 은 1 일 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하고자 본 발명은,
하기 화학식 2 의 에피할로히드린과 하기 화학식 3 의 아민을 반응시켜 제 1 소수기를 도입시키는 제 1 소수기 도입 단계;
상기 제 1 소수기가 도입된 생성물을 알케닐아민과 반응시켜 제 2 소수기를 도입시키는 제 2 소수기 도입 단계; 및
상기 도입된 제 2 소수기의 아민을 4급 아민으로 전환시키는 4급 아민화 단계를 포함하는 제미니형 계면활성제의 제조 방법을 제공한다:
<화학식 2>
(화학식 2 에서,
Y 는 O 또는 S 이며,
X 는 할로겐 원소이며,
p 는 1 내지 10 의 정수이다.)
<화학식 3>
(화학식 3 에서,
R1 은 탄소수 5 내지 30의 알킬 또는 아미도알킬이며,
R3 또는 R4 는 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1 내지 5 의 알킬이다)
상기 알케닐아민은 하기 화학식 4 로 표현될 수 있다:
<화학식 4>
(화학식 4 에서,
R2 는 탄소수 5 내지 30의 알케닐이다)
상기 4급 아민화 단계는 상기 제 1 및 제 2 소수기가 도입된 생성물을 알킬할라이드 및 수산화나트륨과 반응시켜 수행될 수 있다.
상기 4급 아민화 단계는 상기 제 1 및 제 2 소수기가 도입된 생성물을 글리시돌, 에피할로히드린, 아크릴로니트릴, 메틸아크릴레이트, 아크릴산, 비닐알콜, 포름알데히드 및 아세트알데히드로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 혼합물인 3급화제와 반응시켜 3급 아민을 형성한 후에, 디메틸설포네이트 또는 알킬할라이드와 반응시켜 수행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
상기 본 발명의 제미니형 계면활성제를 포함하는 섬유 유연제를 제공한다.
본 발명의 제미니형 계면활성제는 물에 대한 용해도가 증가하여 투명한 제형을 구현할 수 있어 상업적 잇점이 있으며, 수용액상에서 제형이 안정할 뿐 아니라 기존의 제미니형 계면활성제에 비해 제조가 용이하다.
본 발명의 제미니형 계면활성제는 유화력, 분산성, 세정력 및 다른 물질과의 상용성등이 우수하며, 보다 낮은 농도에서 임계 미셀 형성 능력, 표면 장력 저하 능력등을 나타낸다.
본 발명의 제미니형 계면활성제는 유연효과, 저장 안정성, 정전기 방지성 등의 물성이 양호하고 특히 컨디셔닝 효과가 우수하여 섬유 유연제의 용도로 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 보습력도 우수하여 세정제, 보습제등 다양하게 이용될 수 있다.
본 발명의 제미니형 계면활성제는 식물성 오일에서 유래된 성분으로 제조되며, 생분해성을 가지고 있어 친환경적이다.
이하, 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 하기 화학식 1 로 표현되는 제미니형 계면활성제를 제공한다:
<화학식 1>
상기 화학식 1 에서, R1 은 탄소수 5 내지 30의 알킬 또는 아미도알킬이며, R2 는 탄소수 5 내지 30의 알케닐이며, R3, R4 및 R5 는 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1 내지 5 의 알킬이며, R6 는 상기 R3 와 동일하거나 CH2CHOHCH2OH, CH2CHOHCH2Cl, CH2CH2CN, CH2CH2COOCH3, CH2CH2COOH 또는 CH2CH2OH이며, X 는 할로겐 원소 또는 CH3SO4 - 이며, n 은 1 내지 10의 정수일 수 있다. 바람직하게는, 상기 화학식 1 에서, R3 내지 R6 가 모두 -CH3 이고, n 은 1 일 수 있다.
상기 화학식 1 로 표현되는 제미니형 계면활성제는 소수성기로 알킬기를 가지는 아민과 소수성기로 알케닐기를 가지는 아민이 히드록시기를 포함하는 연결기로 연결된 구조이다. 상기 제미니형 계면활성제는 2 개의 소수성기를 포함하여 컨디셔닝 효과가 우수하다. 또한, 소수성기인 R1 과 R2 는 각각 장쇄 알킬기와 장쇄 알케닐기로서 서로 다른 구조인 바, 이로 인해 높은 비대칭성을 가져 상기 제미니형 계면활성제는 투명한 제형의 구현이 용이하며, 상기 R1 과 R2 는 식물성 오일에서 유래된 작용기로 친환경적이라 할 수 있다.
본 발명은 또한, 제 1 소수기 도입 단계; 제 2 소수기 도입 단계; 및 4급 아민화 단계를 포함하는 제미니형 계면활성제의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법에 의해 서로 다른 2 개의 소수성기를 포함하는 아민을 연결시켜 물에 대한 용해성 및 컨디셔닝 효과가 우수한 계면활성제를 제조할 수 있다. 또한, 제조 방법이 단순하여 공정이 단순하고 제조가 용이하다.
상기 제 1 소수기 도입 단계는 하기 화학식 2 의 에피할로히드린과 하기 화학식 3 의 아민을 반응시켜 제 1 소수기를 도입시키는 단계이다:
<화학식 2>
상기 화학식 2 에서, Y 는 O 또는 S 이며, X 는 할로겐 원소이며, p 는 1 내지 10 의 정수이다.
<화학식 3>
상기 화학식 3 에서, R1 은 탄소수 5 내지 30의 알킬 또는 아미도알킬이며, R3 또는 R4 는 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1 내지 5 의 알킬이다.
상기 화학식 2 의 에피할로히드린은 제 1 소수기를 포함하는 아민과 제 2 소수기를 포함하는 아민을 연결하는 연결기의 역할을 한다. 상기 화학식 2 의 에피할로히드린과 상기 화학식 3 의 아민이 반응하여 결합되는 반응은 하기 반응식 1 과 같으며, 이의 구체적인 예는 하기 반응식 2 내지 4 에 나타내었다:
<반응식 1>
<반응식 2>
<반응식 3>
<반응식 4>
상기 반응식 1 에 나타난 바와 같이, 제 1 소수기 도입 단계에서 상기 화학식 2 로 표현되는 에피할로히드린의 할로겐 원자는 상기 화학식 3 의 제 1 소수기를 포함하는 아민으로 치환된다. 상기 화학식 2 의 아민은 지방산에서 유래된 알킬기로 치환된 아민으로서, 구체적으로 상기 반응식 2 는 라우릴산에서 유래된 알킬기로 치환된 아민과 에피할로히드린의 반응을 나타낸 것이며, 상기 반응식 3 은 스테아린산에서 유래된 알킬기로 치환된 아민과 에피할로히드린과의 반응을 나타낸 것이다.
상기 반응식 1 의 반응은 구체적으로, 교반기와 항온조가 장착된 플라스크에 에피할로히드린을 가한 뒤, 여기에 상기 화학식 3 의 아민을 가하고 온도를 유지하면서 1 내지 10 시간 교반하면서 수행될 수 있다. 반응온도는 -10 내지 40 ℃일 수 있으며, 바람직하게는 0 내지 10 ℃일 수 있다. 반응온도가 -10 ℃ 미만인 경우 반응속도가 매우 느리며 결합이 제대로 일어나지 않을 수 있으며, 반응온도가 40 ℃를 초과하는 경우 부반응이 일어날 수 있으며, 아민은 알킬할라이드뿐 아니라 에폭사이드 링과도 반응하여 생성물의 분석이 불가능할 정도로 복잡한 구조가 형성될 수 있다.
상기 제 2 소수기 도입 단계는 상기 제 1 소수기가 도입된 생성물을 알케닐아민과 반응시켜 제 2 소수기를 도입시키는 단계이다.
상기 알케닐아민은 하기 화학식 4 로 표현될 수 있다:
<화학식 4>
상기 화학식 4 에서, R2 는 탄소수 5 내지 30의 알케닐이다.
상기 제 1 소수기가 도입된 생성물을 알케닐아민과 반응시켜 제 2 소수기를 도입시키는 일반적인 반응은 하기 반응식 5 로 나타낼 수 있으며, 상기 반응식 2 내지 4 에서 생성된 생성물을 올레일아민과 반응시켜 제 2 소수기를 도입하는 구체적인 반응은 하기 반응식 6 내지 8 과 같다:
<반응식 5>
<반응식 6>
<반응식 7>
<반응식 8>
상기 반응식 5 에 의하면, 상기 제 1 소수기 도입 단계에서 생성된 생성물을 알케닐아민과 반응시키면 제 1 소수기가 연결되어 있는 에피할로히드린의 에폭사이드 고리가 열리면서 제 2 소수기를 포함하는 아민과 결합되게 되고 이 과정에서 히드록시기가 생성된다.
상기 반응식 5 의 반응은 용매의 존재하에 또는 용매가 없는 상태에서 진행될 수 있다. 구체적으로는, 상기 제 1 소수기 도입 단계에서 생성된 생성물을 반응기에 가하거나, 용매내에 분산시킨 뒤, 알케닐아민을 가하고 교반을 하여 상기 반응식 5 의 반응을 수행할 수 있다. 반응 온도는 20 내지 100 ℃일 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 60 ℃일 수 있다. 반응 온도가 20 ℃ 미만인 경우 반응 속도가 느려질 수 있으며, 100 ℃를 초과하는 경우 부반응으로 수율이 낮아질 수 있으며, 반응물 또는 생성물의 분해가 일어날 수 있을 뿐 아니라 생성물인 3급 아민이 추가로 반응을 진행하여 4급화가 된 물질이 생성될 수 있다. 반응 시간은 4 내지 24 시간일 수 있으며, 바람직하게는 7 내지 10 시간일 수 있다. 반응 시간이 4 시간 미만인 경우 반응이 제대로 진행되지 않을 수 있으며, 24 시간을 초과하는 경우 반응이 지연되어 부반응이 일어나서 수득율이 낮아질 수 있으며, 장시간의 반응에 의해 생성물인 3급 아민의 추가적인 반응이 진행될 수 있다. 상기 반응에 사용하는 용매는 당업계에 공지된 것이 제한없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 끓는점이 낮아 제거가 용이한 물, 알코올, 에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 4급 아민화 단계는 상기 제 2 소수기 도입 단계에서 도입된 제 2 소수기의 아민을 4급 아민으로 전환시키는 단계이다.
제 2 소수기의 아민을 4급 아민으로 전환시키는 방법은 3급 아민을 거치지 않고 4급 아민으로 직접 전환시키는 방법 또는 3급 아민을 거쳐 4급 아민으로 전환시키는 방법이 있다.
상기 제 2 소수기의 아민을 4급 아민으로 직접 전환시키는 방법은 상기 제 1 및 제 2 소수기가 도입된 생성물을 알킬할라이드 및 수산화나트륨과 반응시키는 방법이다. 상기 제 1 및 제 2 소수기가 도입된 생성물을 수산화나트륨의 존재하에 반응시켜 제 2 소수기의 아민이 직접적으로 4급 아민으로 전환될 수 있다.
상기 알킬할라이드는 하기 화학식 5 로 표현될 수 있다:
<화학식 5>
상기 화학식 5 에서, R5 는 치환되거나 비치환된 탄소수 1 내지 5 의 알킬이며, 상기 X 는 할로겐 원소이다.
아민과 알킬할라이드를 수산화나트륨의 부재하에 반응시키는 경우 일반적으로 하기 반응식 9 와 같은 반응이 일어나게 된다:
<반응식 9>
상기 반응식 9 에 의하면, 아민과 알킬할라이드의 반응에 의해 4급 아민이 생성되면서 잉여로 HX가 생성되게 된다. 이 때 생성된 HX는 미만응 아민과 염을 생성하기 때문에 반응이 진행되기 어려워진다. 따라서, 본 발명에서는 수산화나트륨의 존재하에 반응시켜 잉여로 생성된 HX를 소듐염화시켜 반응의 진행을 원활히 하였다.
수산화나트륨의 존재하에서 상기 제 1 및 제 2 소수기가 도입된 생성물과 상기 화학식 5 의 알킬할라이드의 반응은 하기 반응식 10 과 같다:
<반응식 10>
상기 반응식 10 에 의하면, 수산화나트륨의 존재하에 제 1 및 제 2 소수기가 도입된 생성물과 알킬할라이드가 반응하여 제 2 소수기의 아민이 4급 아민으로 전환되고, 잉여로 생성되는 HX는 수산화나트륨에 의해 염화된다. 또한, 상기 반응식 10 에 의해 생성되는 4 급 아민은 화학식 1 에서 R5 와 R6 가 동일하게 된다.
상기 제 2 소수기의 아민을 3급 아민을 거쳐 4급 아민으로 전환시키는 방법은 상기 제 1 및 제 2 소수기가 도입된 생성물을 3급화제와 반응시켜 3급 아민을 형성한 후에, 이를 디메틸설포네이트 또는 알킬할라이드와 반응시키는 방법이다.
상기 3 급화제는 글리시돌, 에피할로히드린, 아크릴로니트릴, 메틸 아크릴레이트, 아크릴산, 비닐알콜, 포름알데히드 및 아세트알데히드로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 소수기가 도입된 생성물과 상기 3급화제로 에피할로히드린이 반응하여 제 2 소수기의 아민이 3급 아민으로 전환되는 반응은 하기 반응식 11 과 같으며, 3급화제로 포름알데히드를 사용한 반응은 하기 반응식 12 와 같다:
<반응식 11>
<반응식 12>
상기 반응식 11 및 12 에 나타난 바와 같이, 제 1 및 제 2 소수기가 도입된 생성물을 3급화제와 반응시키면, 제 2 소수기의 아민이 3급 아민으로 전환되고, 이를 디메틸설포네이트 또는 알킬할라이드와 반응시키면 3급 아민이 4급 아민으로 전환된다. 이의 반응은 하기 반응식 13 및 14 와 같다.
<반응식 13>
<반응식 14>
상기 본 발명의 제미니형 계면활성제는 화장품, 세제, 목욕용품, 두발용품 등 계면활성제가 사용되는 조성물이라면 그 제형에 관계없이 다양한 조성물에 사용될 수 있다. 본 발명의 제미니형 계면활성제는 물에 대한 용해성이 우수하고 수용액상에서도 안정하므로 조성물을 다양한 형태로 제형화하는데 어려움이 없다. 또한, 본 발명의 제미니형 계면활성제는 세정력, 유화안정력 및 보습력도 우수하므로 상기와 같이 다양한 조성물에 포함될 수 있다.
구체적으로는, 본 발명의 계면활성제는 섬유 유연제에 사용될 수 있다. 본 발명의 계면활성제를 포함하는 섬유 유연제는 섬유 유연효과가 우수할 뿐만 아니라 투명한 제형을 구현할 수 있으며, 상안정성도 우수하다.
본 발명의 계면활성제는 상기 섬유 유연제 100 중량부에 대하여 3 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 3 중량부 미만으로 포함되는 경우 섬유 유연효과가 미미할 수 있으며, 30 중량부를 초과하여 포함되는 경우 투명성이 저하될 수 있다.
상기 섬유유연제는 상기 계면활성제 외에 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위내에서 당업계에 공지된 성분을 더 포함할 수 있다. 구체적인 성분 및 그 함량은 당업자가 임의로 조절할 수 있다. 구체적으로 최종 조성물의 상안정성을 위해 안정화제, BHT(Butylated Hydroxytoluene), BHA(Butylated Hydroxyanisole), 아스코르빈산등의 항산화제를 사용할 수 있으며, 킬레이팅제로 EDTA(에틸렌디아민테트라아세테이트), NTA(나이트릴로트리아세테이트), 구연산 등 유기산들이 사용될 수 있다. 여기서, 다가 유기산들은 경시변화에 대한 pH의 완충작용도 할 수 있다. 또한, 향, 색소, 항균제, 이염방지제, 재오염방지제, 소포제, 공정제, 방부제, 주름방지제등을 포함할 수 있다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 이는 본 발명의 설명을 위한 것일 뿐, 이로 인해 본 발명의 범위가 제한되지 않는다.
<
실시예
1>
제미니형
계면활성제의 제조
1-1.
에피클로로히드린과
디메틸라우릴아민과의
반응
기계식 교반기, 항온조, 냉각기, 온도계 및 증류장치가 장착된 4구 플라스크에 9.3g (1당량)을 가한 뒤, 항온조의 온도를 10 ℃로 유지하면서 10분간 안정화하고, 여기에 21.3g(1당량)의 디메틸라우릴아민을 가해 주면서 교반을 시작하였다. 디메틸라우릴아민의 첨가 후, 반응기의 온도를 10 ℃로 유지하면서 5시간에 걸쳐 교반하였다. 이 후, 노란빛의 점도 있는 생성물을 얻었다. NMR 분석을 통하여 디메틸라우릴아민이 선택적으로 에피클로로히드린의 클로라이드 부분만을 치환하였음을 확인하였다. (1H-NMR(CDCl3) δ= 0.89(s,3H), 1.23-1.32(m,18H), 1.41-1.48(m,2H), 2.19 -2.24(m,8H), 2.67-2.88(2m,2H), 3.21-3.25(m,1H), 3.56(s,2H))
1-2.
올레일
아민 결합 반응
상기 실시예 1-1의 반응기의 항온조의 온도를 상온으로 조절하고, 30 g의 에틸렌글리콜 과 26.7g의 올레일 아민을 가한 후, 온도를 40 ℃로 유지하면서 5시간 동안 교반을 하여 맑은 노란빛의 점도 높은 생성물을 얻었다. 반응이 종결된 후, 아민값은 101.3%, 3급 아민값은 8.7%, 산값은 3.1% 이었다. 반응물의 분석은 A.O.C.S. 분석법 (Official Method Te 2a-64, 1987)으로 아민가와 산가를 측정하였다.
1-3.
4급화
(
3급화
경유)
실시예 1-2 의 반응기에 20 g의 에틸렌글리콜을 가하고 에피클로로히드린 10g을 서서히 적가해 주면서 3시간 동안 반응을 진행하여서 실시예 2에 비해 조금 진해진 맑은 노란 빛의 생성물을 얻었다. 생성물의 총 아민값은 73.2% 이었으며, 이에 해당하는 디메틸설페이트 9.5 g을 반응기에 첨가한 뒤 항온조의 온도를 60~70 ℃로 조절해 주면서 4시간 동안 교반해 주면서 반응을 진행 시킨 후 4급화하여 반응을 종결하였다.
<
실시예
2>
3급화를
경유하지 않고 직접
4급화하여
제미니형
계면활성제의 제조
실시예 1-2 의 반응기에 디메틸설페이트 19 g을 첨가한 뒤 항온조의 온도를 60~70 ℃로 조절해 주면서 6시간 동안 교반해 주면서 반응을 진행시킨 후 4급화하여 반응을 종결하여 제미니형 계면활성제를 제조하였다.
<
실시예
3 내지 7> 섬유
유연제의
제조
상기 실시예 1의 계면활성제를 이용하여 하기 표 1 의 조성으로 당업계에 공지된 통상적인 방법으로 섬유 유연제를 제조하였다.
| 실시예 3 |
실시예 4 |
실시예 5 | 실시예 6 | 실시예 7 | |
| 실시예 1의 제미니형 계면활성제 | 15 | 13 | 10 | 10 | 10 |
| 디알킬에스테르형 4차 암모늄염 | - | 2 | 5 | - | 2 |
| 소듐자일렌설포네이트 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 구연산 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 향 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 기타 | 적량 | 적량 | 적량 | 적량 | 적량 |
| 정제수 | 잔량 | 잔량 | 잔량 | 잔량 | 잔량 |
<
비교예
1 내지 3>
상기 실시예 3 내지 7 과 동일한 방법으로 하기 표 2 의 조성으로 섬유 유연제를 제조하였다.
| 성분 | 비교예 1 |
비교예 2 |
비교예 3 |
| N,N-디(올레일에스터에틸),N-메틸,N-히드록시에틸암모늄메틸설페이트 | 18 | 13 | 10 |
| 디알킬에스테르아마이드 4급염 | 5 | 7 | |
| 소듐자일렌설포네이트 | 1 | 1 | 1 |
| 구연산 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 향 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 기타 | 적량 | 적량 | 적량 |
| 정제수 | 잔량 | 잔량 | 잔량 |
<
실험예
1> 탁도 평가
상기 실시예 및 비교예의 섬유 유연제 조성물의 초기 및 온도조건별 경시변화에 의한 투명도를 탁도계(Turbidimeter 2100AN)를 이용하여 탁도(NTU값)를 측정한 후 투명 액상 제형에 대한 경시 물성 안정성을 다음 평가기준에 따라 판정하여 그 결과를 하기 표 3 에 나타내었다.
10NTU미만: 완전투명 ◎
10NTU이상 ~ 30NTU미만: 미현탁 투명 ○
30NTU이상 ~ 80NTU미만: 미현탁 반투명 △
80NTU이상: 현탁, 불투명 X
<
실험예
2>
상안정성
평가
상기 실시예 및 비교예의 섬유유연제 조성물을 온도에 따른 경시변화 후 상분리 여부에 따라 상안정성을 평가하여 그 결과를 하기 표 3 에 나타내었다.
상분리 없음: X
상분리 발생: ○
<
실험예
3>
유연력
평가
세탁과정에서 다음과 같은 조건 및 방법으로 상기 실시예 및 비교예 섬유 유연제 조성물을 사용한 후, 유연력을 평가하여 그 결과를 하기 표 3 에 나타내었다.
세탁기: 자동세탁기(Pulsator 방식)
세척온도: 25 ℃
욕비: 200 g 타올 20장 / 60 ℓ세척수
시험포: 타올(200 g, 면 100 %)
유연제 농도: 0.67 g/ℓ
유연력의 평가: 처리된 타올을 20인의 패널들이 만져보고 그 촉감에 대하여 부드러움에 따라 점수를 주게하여 다음의 척도로 평가하였다. (1점: 매우 거칠다. 5점: 매우 부드럽다.)
4.0 이상: ◎
3.0 이상 4.0 미만: ○
2.0 이상 3.0 미만: △
2.0 미만: ×
| 항 목 |
경시조건 | 실시예 3 |
실시예 4 |
실시예 5 |
실시예 6 |
실시예 7 |
비교예 1 |
비교예 2 |
비교예 3 |
|
| 온도(℃) | 기간(주) | |||||||||
| 탁도 |
20 | 4 | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ○ | ○ | △ | X |
| 5 | 4 | ◎ | ○ | △ | ◎ | ○ | △ | X | X | |
| 40 | 4 | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ○ | ○ | △ | |
| 상안정성 |
20 | 4 | ○ | ○ | △ | ○ | ○ | △ | △ | X |
| 5 | 4 | ○ | ○ | X | ○ | ○ | X | X | X | |
| 40 | 4 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | △ | △ | |
| 유연력 | ○ | ○ | ◎ | △ | ○ | X | △ | ○ | ||
상기 표 3 에 의하면, 본 발명의 제미니형 계면활성제를 포함한 섬유 유연제는 시간 및 온도의 변화에 따라 투명도가 우수하게 유지되어 투명한 제형의 구현이 가능함을 알 수 있었으며, 시간이 지나도 상분리가 일어나지 않아 상안정성도 우수하였다. 또한, 섬유 유연효과도 저하되지 않았다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제미니형 계면활성제는 물에 대한 용해성이 우수하여 투명한 제형의 구현에 유용하게 이용될 수 있으며, 상 안정성도 우수하다. 따라서, 섬유 유연제를 비롯한 계면활성제가 사용되는 제형에 제형의 구애없이 다양하게 적용가능하다.
Claims (9)
- 하기 화학식 1 로 표현되는 것을 특징으로 하는 제미니형 계면활성제:
<화학식 1>
(화학식 1 에서,
R1 은 탄소수 5 내지 30의 알킬 또는 아미도알킬이며,
R2 는 탄소수 5 내지 30의 알케닐이며,
R3, R4 및 R5 는 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1 내지 5 의 알킬이며,
R6 는 상기 R3 와 동일하거나 CH2CHOHCH2OH, CH2CHOHCH2Cl, CH2CH2CN, CH2CH2COOCH3, CH2CH2COOH 또는 CH2CH2OH이며,
X 는 할로겐 원소 또는 CH3SO4 - 이며,
n 은 1 내지 10의 정수이다) - 제1항에 있어서,
상기 화학식 1 에서, R3 내지 R6 가 모두 -CH3 이고, n 이 1 인 것을 특징으로 하는 제미니형 계면활성제. - 하기 화학식 2 의 에피할로히드린과 하기 화학식 3 의 아민을 반응시켜 제 1 소수기를 도입시키는 제 1 소수기 도입 단계;
상기 제 1 소수기가 도입된 생성물을 알케닐아민과 반응시켜 제 2 소수기를 도입시키는 제 2 소수기 도입 단계; 및
상기 도입된 제 2 소수기의 아민을 4급 아민으로 전환시키는 4급 아민화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제미니형 계면활성제의 제조 방법:
<화학식 2>
(화학식 2 에서,
Y 는 O 또는 S 이며,
X 는 할로겐 원소이며,
p 는 1 내지 10 의 정수이다.)
<화학식 3>
(화학식 3 에서,
R1 은 탄소수 5 내지 30의 알킬 또는 아미도알킬이며,
R3 또는 R4 는 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1 내지 5 의 알킬이다) - 제3항에 있어서,
상기 알케닐아민이 하기 화학식 4 로 표현되는 것을 특징으로 하는 제미니형 계면활성제의 제조 방법:
<화학식 4>
(화학식 4 에서,
R2 는 탄소수 5 내지 30의 알케닐이다) - 제3항에 있어서,
상기 4급 아민화 단계가 상기 제 1 및 제 2 소수기가 도입된 생성물을 알킬할라이드 및 수산화나트륨과 반응시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 제미니형 계면활성제의 제조 방법. - 제3항에 있어서,
상기 4급 아민화 단계가 상기 제 1 및 제 2 소수기가 도입된 생성물을 글리시돌, 에피할로히드린, 아크릴로니트릴, 메틸아크릴레이트, 아크릴산, 비닐알콜, 포름알데히드 및 아세트알데히드로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 3급화제와 반응시켜 3급 아민을 형성한 후에, 이를 디메틸설포네이트 또는 알킬할라이드와 반응시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 제미니형 계면활성제의 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 알킬할라이드가 하기 화학식 5 로 표현되는 것을 특징으로 하는 제미니형 계면활성제의 제조 방법:
<화학식 5>
(화학식 5 에서,
R5 는 치환되거나 비치환된 탄소수 1 내지 5 의 알킬이며,
X 는 할로겐 원소이다) - 제1항 또는 제2항의 제미니형 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 유연제.
- 제8항에 있어서,
상기 제미니형 계면활성제가 섬유 유연제 100 중량부에 대하여 3 내지 30 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 섬유 유연제.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100019353A KR101628909B1 (ko) | 2010-03-04 | 2010-03-04 | 제미니형 계면활성제, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 섬유 유연제 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100019353A KR101628909B1 (ko) | 2010-03-04 | 2010-03-04 | 제미니형 계면활성제, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 섬유 유연제 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110100399A KR20110100399A (ko) | 2011-09-14 |
| KR101628909B1 true KR101628909B1 (ko) | 2016-06-09 |
Family
ID=44952833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100019353A KR101628909B1 (ko) | 2010-03-04 | 2010-03-04 | 제미니형 계면활성제, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 섬유 유연제 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101628909B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4764306A (en) | 1984-12-03 | 1988-08-16 | Ppg Industries, Inc. | Process for the manufacture of bis-quaternary ammonium compounds |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070006340A (ko) * | 2005-07-08 | 2007-01-11 | 주식회사 엘지생활건강 | 섬유용 정전기 방지제 조성물 |
| KR20090069078A (ko) * | 2007-12-24 | 2009-06-29 | (주)수양켐텍 | 에피할로하이드린을 이용한 제미니형 4급화 양이온 화합물제조 방법 |
-
2010
- 2010-03-04 KR KR1020100019353A patent/KR101628909B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4764306A (en) | 1984-12-03 | 1988-08-16 | Ppg Industries, Inc. | Process for the manufacture of bis-quaternary ammonium compounds |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20110100399A (ko) | 2011-09-14 |
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