KR20170060989A - 양이온성 계면활성제 및 그 제조방법 - Google Patents

양이온성 계면활성제 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 개시(Disclosure)는, 섬유유연제의 기본기능인 대전방지성, 땀 흡수성과 유연성, 그리고 부가기능인 저온 흐름성과 유화안정성을 높인 고성능 양이온성 계면활성제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물을 포함하는 양이온성 계면활성제를 제1 발명으로 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00008

상기 [화학식 1]에서 R1, R2, R3, 및 R4는 - CH3, - CH3CH2OH, - CH2CH2OCOR5 및 - CH2CH(OH)CH2OH로 이루어진 그룹에서 서로 독립적으로 선택된 것이고, R5는, 불포화도가 30 내지 120인 혼합 지방산 또는 불포화도가 20 내지 100인 가지 달린 알킬기(branched alkyl chain)인 이소스테아린산 및 이소올레인산을 포함하는 지방산기이며, X는, 할라이드(halide), 알킬설페이트(alkylsulfate) 및 알킬포스페이트(alkylphosphate)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나이다.

Description

양이온성 계면활성제 및 그 제조방법{CATIONIC SURFACTANT AND METHOD FOR PREPARATION OF THE SAME}
본 개시(Disclosure)는, 섬유유연제의 기본기능인 대전방지성, 땀 흡수성과 유연성, 그리고 부가기능인 저온 흐름성과 유화안정성을 높인 고성능 양이온성 계면활성제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
양이온성 계면활성제는 섬유나 모발에 부드러움을 주거나 또는 산업적으로 유연성과 대전방지 기능을 부여하기 위한 원료로 종래에는 디메틸 디알킬 암모늄 클로라이드(DDAC : dimethyl dialkyl ammonium chloride)가 대표적으로 사용되어 왔으나, 생분해도가 낮아 그 사용량을 서서히 줄여나가는 추세이고, 이미다졸린(Imidazoline)계는 가격이 비싸 사용 용도가 제한적이다.
이에 따라 생분해도와 섬유유연제의 기본기능(대전방지성, 흡수성, 유연성)이 좋은 알킬 에스테르 또는 아미드 형태의 4급 암모늄염의 다양한 유도체를 이용하여 양이온성 계면활성제를 제조하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
먼저, 양이온성 계면활성제의 제조방법 전환에 관한 연구로는 천연 트라이글리세라이드 오일을 가수분해, 분리, 분별증류, 정제 등의 공정에 따라 생산된 지방산(fatty acid)과 하이드록시알킬아민 (hydroxyalkylamine)과 에스터화 반응(esterification)에 의해 제조되는 종래의 에스터쿼츠형 (esterquat type) 양이온성 계면활성제의 제조방법을 전환하고자 하는 것이다.
그 결과, 지방산이 아닌 이들의 전단계 물질인 천연 오일을 직접 하이드록시알킬아민과의 에스터 교환반응(transesterification)에 통해 에스터쿼츠형 양이온성 계면활성제를 얻는 방법이 개발되었다(특허문헌 1 내지 특허문헌6).
다음으로, 제조된 양이온성 계면활성제를 사용하여 제조된 섬유유연제를 의류 등에 처리한 이후, 발생되는 섬유유연제 폐액이 완전 분해되어 환경에 영향을 미치지 못하게 하기 위한 방법들이 연구되고 있다.
그 결과, 섬유유연제의 주성분인 양이온성 계면활성제가 수중에서의 분해 및 생분해에 대한 연구가 속속 발표되고 있다(특허문헌 7 내지 특허문헌 10 및 비특허문헌1).
하지만, 상기 방법들에 의해 제조된 섬유유연제는 공통적으로 섬유유연제 성분에 포함된 미반응 오일류 등의 유화 및 가용화, 또는 동절기 저온안정성을 위한 에틸렌옥사이드 부가형의 유화제 및 첨가제 등을 사용하고 있다.
이들 첨가제는 지방 알코올 또는 지방산에 에틸렌옥사이드를 부가시킨 비이온 계면활성제, 모노에틸렌글리콜, 다이에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등의 글리콜류 용제 등이다.
그러나 종래에 이들 물질은 인체, 환경에 문제가 있어 향후 사용을 지양해야 하는 화합물들로 보고되고 있다(“Profile for Ethylene Oxide”EDF, http://www.scorecard.org)의 보고서 및 New Jersey Department of Hearth and Seanior의 “Chemicals Desk Reference”보고서).
이에, 섬유유연제의 기본기능인 대전방지성, 유연성 및 흡수성과 부가기능인 저온 흐름성과 유화안정성을 동시에 개선하고자 하는 연구가 필요한 상황이다.
이와 관련하여, 본 발명자들은, 기존의 4급화제는 대부분 DMS를 사용하고 있으며, 이때 4급화율을 높이기 위해 DMS를 증량하면 색상이 나빠지고, 미반응 DMS 증량과 pH가 낮아져 피부에 자극을 주고, 반대로 DMS량을 줄이면 4급화율이 낮아지므로 섬유에 흡착량이 줄어 대전방지성, 유연성이 떨어지고, 또한 미반응 아민량이 늘어 상안정성이 나빠짐을 확인하였다.
미국 등록특허 제5,869,716호 미국 등록특허 제6,906,025호 미국 등록특허 제7,001,879호 대한민국 등록특허 제10-0854099호 대한민국 등록특허 제10-0968174호 대한민국 등록특허 제10-1049476호 일본 공개특허 평06-345704호 일본 공개특허 평06-336466호 일본 공개특허 평04-257372호 국제 공개특허 제93/23510호
R. Puchta. , et al. , Tenside Surfactant Detergent 30,(1993) 186.
본 개시는, 기본기능인 대전방지성, 유연성 및 흡수성과 부가기능인 저온 흐름성과 유화안정성을 동시에 개선된 양이온성 계면활성제 및 그 제조방법의 제공을 일 목적으로 한다.
본 개시는, 직쇄 혹은 가지달린 지방산의 불포화도가 20내지 100이고, 4급화에 사용되는 DMS 베이스에 글리시돌 혹은 에피클로로히드린을 사용함으로써 기본기능(대전방지성, 유연성, 흡수성)과 부가기능(저온 흐름성, 유화안정성)이 우수한 고성능 양이온성 계면활성제 및 그 제조방법의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 개시는, 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물을 포함하는 양이온성 계면활성제를 제1 발명으로 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 [화학식 1]에서 R1, R2, R3, 및 R4는 - CH3, - CH3CH2OH, - CH2CH2OCOR5 및 - CH2CH(OH)CH2OH로 이루어진 그룹에서 서로 독립적으로 선택된 것이고, R5는, 불포화도가 30 내지 120인 혼합 지방산 또는 불포화도가 20 내지 100인 가지 달린 알킬기(branched alkyl chain)인 이소스테아린산 및 이소올레인산을 포함하는 지방산기이며, X는, 할라이드(halide), 알킬설페이트(alkylsulfate) 및 알킬포스페이트(alkylphosphate)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나이다.
본 개시는, 하기 [화학식 2]로 표시되는 지방산 하이드록시알킬아민 에스터를 제조하는 제1 단계; 및 상기 제1 단계에서 제조된 지방산 하이드록시알킬아민 에스터를 저분자 알코올 용매 하에서 알킬설페이트와 알킬에폭사이드로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 4급화제와 반응시켜 상기 [화학식 1]로 표시되는 양이온성 계면활성제를 제조하는 제2 단계;를 포함하는 양이온성 계면활성제의 제조방법을 제2 발명으로 제공한다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 [화학식 2]에서 R1, R2 및 R3는 - CH3, - CH3CH2OH 및 - CH2CH2OCOR5로 이루어진 그룹에서 서로 독립적으로 선택된 것이고, R5는, 불포화도가 30 내지 120인 혼합 지방산 또는 불포화도가 20 내지 100인 가지 달린 알킬기(branched alkyl chain)인 이소스테아린산 및 이소올레인산을 포함하는 지방산기이다.
본 개시에 따르면, 섬유에 흡착량이 증가하여 서로 상반관계인 대전방지성과 유연성 동시에 상승시킬 수 있고, 아울러 색상이 좋고, pH도 적당하여 피부자극이 줄어드는 이점을 가진다.
또한, 본 개시에 따르면, 기본기능인 대전방지성, 흡수성 및 유연성이 좋아지면 소비자 만족도가 상승하여 판매가 증가하고, 부가기능인 저온흐름성과 유화안정성을 상승시키면 추운 겨울을 제외하고는 가열공정 없이 원료를 계량할 수 있으며, 또한 유화제 사용량이 줄어 친환경적인 양이온성 계면활성제를 제조할 수 있다.
이하, 본 개시에 따른 양이온성 계면활성제 및 그 제조방법을 구현한 다양한 실시형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.
다만, 본 개시의 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 개시의 사상을 이해하는 통상의 기술자는 본 개시와 동일한 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다양한 실시 형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 포함됨을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 개시의 기술적 내용을 파악함에 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 개시의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
본 개시는, 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물을 포함하는 양이온성 계면활성제를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00003
상기 [화학식 1]에서 R1, R2, R3, 및 R4는 - CH3, - CH3CH2OH, - CH2CH2OCOR5 및 - CH2CH(OH)CH2OH로 이루어진 그룹에서 서로 독립적으로 선택된 것이고, R5는, 불포화도가 30 내지 120인 혼합 지방산 또는 불포화도가 20 내지 100인 가지 달린 알킬기(branched alkyl chain)인 이소스테아린산 및 이소올레인산을 포함하는 지방산기이며, X는, 할라이드(halide), 알킬설페이트(alkylsulfate) 및 알킬포스페이트(alkylphosphate)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나이다.
또한, 본 개시는, 하기 [화학식 2]로 표시되는 지방산 하이드록시알킬아민 에스터를 제조하는 제1 단계; 및 상기 제1 단계에서 제조된 지방산 하이드록시알킬아민 에스터를 저분자 알코올 용매 하에서 알킬설페이트와 알킬에폭사이드로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 4급화제와 반응시켜 상기 [화학식 1]로 표시되는 양이온성 계면활성제를 제조하는 제2 단계;를 포함하는 양이온성 계면활성제의 제조방법을 제공한다.
[화학식 2]
Figure pat00004
상기 [화학식 2]에서 R1, R2 및 R3는 - CH3, - CH3CH2OH 및 - CH2CH2OCOR5로 이루어진 그룹에서 서로 독립적으로 선택된 것이고, R5는, 불포화도가 30 내지 120인 혼합 지방산 또는 불포화도가 20 내지 100인 가지 달린 알킬기(branched alkyl chain)인 이소스테아린산 및 이소올레인산을 포함하는 지방산기이다.
본 개시에 따른 양이온성 계면활성제의 제조방법에서, 상기 지방산 하이드록시알킬아민 에스터는, 30 내지 120의 불포화도를 갖는 식물성 또는 동물성 오일에 포함되어 있는 지방산, 또는 불포화도가 20 내지 100인 가지 달린 알킬기(branched alkyl chain)인 이소스테아린산과 이소올레인산이 혼합된 지방산과 3급 하이드록시알킬아민을 에스터 교환반응시켜 제조된다.
또한, 상기 지방산은, 40 내지 90의 불포화도를 갖는 식물성 또는 동물성 오일에 포함되어 있는 지방산과, 모노머산이 오메가-6 (w-6) 내지 오메가-12 (w-12) 의 탄소 위치에 메틸기가 가지로 달려 있는 이소스테아린산과 상기 모노머산 총량을 기준으로 20내지 60중량%로 함유되는 이소올레인산이 혼합된 지방산으로 구비되며, 이들 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물이 사용된다.
또한, 상기 지방산과 상기 3급 하이드록시알킬아민을 1.5 내지 2.0:1의 몰비율로 에스터 교환반응시켜 상기 지방산 하이드록시알킬아민 에스터를 제조하는 것이 바람직하다.
한편, 본 개시에 따른 양이온성 계면활성제의 제조방법은, 상기 단계 1에서 제조된 지방산 하이드록시알킬아민 에스터를 저분자 알코올 용매 하에서 4급화제인 알킬설페이트와 알킬 에폭사이드로 반응시켜 하기 [화학식 1]로 표시되는 양이온성 계면활성제를 제조하는 단계(제2 단계)를 포함한다.
구체적으로, 본 발명의 단계 1)에서는, 불포화도가 40내지 90인 직쇄알킬사슬(straight alkyl chain)이나 측쇄알킬사슬(branched alkyl chain)을 메틸디에탄올아민 또는 트리에탄올아민을 이용하여 에스테르 교환반응 시킬 수 있다.
유연성을 유지하면서 흡수성, 대전방지성, 저온 흐름성 및 유화성을 가지기 위해서는 두가지가 중요한데, 첫째는 오일과 모노머산을 포함한 지방산의 불포화도가 중요하고 둘째는 4급화율과 4급화시 친수기 도입이 중요하다.
먼저, 지방산의 불포화도는 40 내지 120이며, 바람직하게는 40 내지 90이 좋다. 불포화도란 지방산 100g당 요오드량의 g으로 표시한 것을 말하며, 요오드가라고도 한다. 불포화도가 40 미만인 경우, 양이온성 계면활성제를 30℃의 저온에서 유화하여 장기 보관 시, 유화물의 상분리 및 침전이 발생하는 문제가 있으며, 불포화도가 120 초과하는 경우, 과도한 불포화도로 인해 섬유유연제로 제조 시 이취를 발생시키고, 제품 고유의 색상이 변색되는 등의 문제가 있다.
상기 에스테르 교환반응은 오일과 모노머산을 포함한 지방산과 메틸디에탄올아민 또는 트리에탄올 아민을 저급 알콜(
Figure pat00005
) 존재하에 160내지 200℃의 반응온도에서, 2 내지 8시간의 반응시간 동안 수행될 수 있다. 상기 지방산은 메틸디에탄올아민 또는 트리에탄올아민을 기준으로 1.5 내지 2.2 당량으로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 지방산의 사용량이 1.5 당량 미만이면 모노에스테르의 함량이 많아지고, 2.2 당량을 초과하면 트리 에스테르의 함량이 많아져 물성과 성능이 저하될 수 있다.
본 개시에 따른 양이온성 계면활성제의 제조방법의 제2 단계에서는 상기 제1 단계에서 에스테르 교환반응이 끝난 후 수득한 생성물을 반응 용매 중에서 디메틸설페이트, 메틸클로라이드, 글리시돌, 에피클로로히드린으로 이루어진 군으로부터 선택된 4급화제로 하나 이상을 사용하여 4급화함으로써 상기 [화학식 1]의 화합물을 제조할 수 있다.
4급화 반응은 기존의 통상적으로 수행하던 방법을 이용할 수 있으나, 4급화제는 DMS를 기반으로 해서 글리시돌이나 에피클로로히드린을 혼용사용 할 수 있다.
상기 4급화 반응은 반응 용매로서 에탄올(ethyl alcohol), 프로필알콜(propyl alcohol), 헥실렌글리콜(hexylene glycol), 부틸알콜(butyl alcohol), 이소프로필(isopropyl alcohol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 글리세린(glycerine), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene gylcol) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1급, 2급, 3급 또는 다가 알코올류를 1종 또는 2종 이상 혼합한 용매를 사용할 수 있으며, 이외 사용량은 반응물 충량의 5 내지 40중량% 이하가 바람직하다.
상기 4급화 반응에 이용되는 4급화제는 상기 단계 1)의 메틸디에탄올아민 또는 트리에탄올아민을 기준으로 0.6 내지 1.0 당량을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 4급화 반응의 반응온도는 40℃ 내지 70℃이며, 반응시간은 3 내지 7시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.
실시예 1
기계식 교반기, 질소 공급 장치, 물 제거용 냉각기, 반응기의 온도를 자동제어 할 수 있는 가열장치가 구비되어 있는 1L, 4구 플라스크에 질소 분위기하에서 대두유 유래 모노머산 455.4g과 트리에탄올아민 149.19g을 투입하고 160℃에서 1시간 반응 후 190℃로 승온하면서 반응 중 생성되는 물을 제거하면서 8시간 동안 반응을 진행하였다. 반응이 끝난 후 산가는 3 이하였다. 반응 생성물을 냉각시킨 후, 여기에 에탄올과 이소프로필알콜 혼합용매(w/w=1:1) 79.79g을 반응 용매로서 투입하고, 50~55℃를 유지하면서 디메틸설페이트 113.52g을 서서히 적가가 끝난 후 글리시돌 3.7g을 투입 후 55℃ 5시간동안 반응을 진행시킨 후 반응을 종결하여 반응 생성물을 얻었다.
실시예 2
기계식 교반기, 질소 공급 장치, 물 제거용 냉각기, 반응기의 온도를 자동제어 할 수 있는 가열장치가 구비되어 있는 1L, 4구 플라스크에 질소 분위기하에서 대두유 유래 모노머산 455.4g과 트리에탄올아민 149.19g을 투입하고 160℃에서 1시간 반응 후 190℃로 승온하면서 반응 중 생성되는 물을 제거하면서 8시간 동안 반응을 진행하였다. 반응이 끝난 후 산가는 3 이하였다. 반응 생성물을 냉각시킨 후, 여기에 에탄올과 이소프로필알콜 혼합용매(w/w=1:1) 79.79g을 반응 용매로서 투입하고, 50~55℃를 유지하면서 디메틸설페이트 113.52g을 서서히 적가가 끝난 후 글리시돌 7.4g을 투입 후 55℃ 5시간동안 반응을 진행시킨 후 반응을 종결하여 반응 생성물을 얻었다.
실시예 3
기계식 교반기, 질소 공급 장치, 물 제거용 냉각기, 반응기의 온도를 자동제어 할 수 있는 가열장치가 구비되어 있는 1L, 4구 플라스크에 질소 분위기하에서 대두유 유래 모노머산 455.4g과 트리에탄올아민 149.19g을 투입하고 160℃에서 1시간 반응 후 190℃로 승온하면서 반응 중 생성되는 물을 제거하면서 8시간 동안 반응을 진행하였다. 반응이 끝난 후 산가는 3 이하였다. 반응 생성물을 냉각시킨 후, 여기에 에탄올과 이소프로필알콜 혼합용매(w/w=1:1) 79.79g을 반응 용매로서 투입하고, 50~55℃를 유지하면서 디메틸설페이트 118.56g을 서서히 적가가 끝난 후 글리시돌 3.7g을 투입 후 55℃ 5시간동안 반응을 진행시킨 후 반응을 종결하여 반응 생성물을 얻었다.
실시예 4
기계식 교반기, 질소 공급 장치, 물 제거용 냉각기, 반응기의 온도를 자동제어 할 수 있는 가열장치가 구비되어 있는 1L, 4구 플라스크에 질소 분위기하에서 대두유 유래 모노머산 455.4g과 트리에탄올아민 149.19g을 투입하고 160℃에서 1시간 반응 후 190℃로 승온하면서 반응 중 생성되는 물을 제거하면서 8시간 동안 반응을 진행하였다. 반응이 끝난 후 산가는 3 이하였다. 반응 생성물을 냉각시킨 후, 여기에 에탄올과 이소프로필알콜 혼합용매(w/w=1:1) 79.79g을 반응 용매로서 투입하고, 50~55℃를 유지하면서 디메틸설페이트 118.56g을 서서히 적가가 끝난 후 글리시돌 7.4g을 투입 후 55℃ 5시간동안 반응을 진행시킨 후 반응을 종결하여 반응 생성물을 얻었다.
실시예 5
기계식 교반기, 질소 공급 장치, 물 제거용 냉각기, 반응기의 온도를 자동제어 할 수 있는 가열장치가 구비되어 있는 1L, 4구 플라스크에 질소 분위기하에서 대두유 유래 모노머산 489.56g과 트리에탄올아민 149.19g을 투입하고 160℃에서 1시간 반응 후 190℃로 승온하면서 반응 중 생성되는 물을 제거하면서 8시간 동안 반응을 진행하였다. 반응이 끝난 후 산가는 3 이하였다. 반응 생성물을 냉각시킨 후, 여기에 에탄올과 이소프로필알콜 혼합용매(w/w=1:1) 84g을 반응 용매로서 투입하고, 50~55℃를 유지하면서 디메틸설페이트 113.52g을 서서히 적가가 끝난 후 글리시돌 3.7g을 투입 후 55℃ 5시간동안 반응을 진행시킨 후 반응을 종결하여 반응 생성물을 얻었다.
실시예 6
기계식 교반기, 질소 공급 장치, 물 제거용 냉각기, 반응기의 온도를 자동제어 할 수 있는 가열장치가 구비되어 있는 1L, 4구 플라스크에 질소 분위기하에서 대두유 유래 모노머산 489.56g과 트리에탄올아민 149.19g을 투입하고 160℃에서 1시간 반응 후 190℃로 승온하면서 반응 중 생성되는 물을 제거하면서 8시간 동안 반응을 진행하였다. 반응이 끝난 후 산가는 3 이하였다. 반응 생성물을 냉각시킨 후, 여기에 에탄올과 이소프로필알콜 혼합용매(w/w=1:1) 84g을 반응 용매로서 투입하고, 50~55℃를 유지하면서 디메틸설페이트 113.52g을 서서히 적가가 끝난 후 글리시돌 7.4g을 투입 후 55℃ 5시간동안 반응을 진행시킨 후 반응을 종결하여 반응 생성물을 얻었다.
실시예 7
기계식 교반기, 질소 공급 장치, 물 제거용 냉각기, 반응기의 온도를 자동제어 할 수 있는 가열장치가 구비되어 있는 1L, 4구 플라스크에 질소 분위기하에서 대두유 유래 모노머산 489.56g과 트리에탄올아민 149.19g을 투입하고 160℃에서 1시간 반응 후 190℃로 승온하면서 반응 중 생성되는 물을 제거하면서 8시간 동안 반응을 진행하였다. 반응이 끝난 후 산가는 3 이하였다. 반응 생성물을 냉각시킨 후, 여기에 에탄올과 이소프로필알콜 혼합용매(w/w=1:1) 84g을 반응 용매로서 투입하고, 50~55℃를 유지하면서 디메틸설페이트 118.56g을 서서히 적가가 끝난 후 글리시돌 3.7g을 투입 후 55℃ 5시간동안 반응을 진행시킨 후 반응을 종결하여 반응 생성물을 얻었다.
실시예 8
기계식 교반기, 질소 공급 장치, 물 제거용 냉각기, 반응기의 온도를 자동제어 할 수 있는 가열장치가 구비되어 있는 1L, 4구 플라스크에 질소 분위기하에서 대두유 유래 모노머산 489.56g과 트리에탄올아민 149.19g을 투입하고 160℃에서 1시간 반응 후 190℃로 승온하면서 반응 중 생성되는 물을 제거하면서 8시간 동안 반응을 진행하였다. 반응이 끝난 후 산가는 3 이하였다. 반응 생성물을 냉각시킨 후, 여기에 에탄올과 이소프로필알콜 혼합용매(w/w=1:1) 84g을 반응 용매로서 투입하고, 50~55℃를 유지하면서 디메틸설페이트 118.56g을 서서히 적가가 끝난 후 글리시돌 7.4g을 투입 후 55℃ 5시간동안 반응을 진행시킨 후 반응을 종결하여 반응 생성물을 얻었다.
실시예 9
기계식 교반기, 질소 공급 장치, 물 제거용 냉각기, 반응기의 온도를 자동제어 할 수 있는 가열장치가 구비되어 있는 1L, 4구 플라스크에 질소 분위기하에서 대두유 유래 모노머산 489.56g과 트리에탄올아민 149.19g을 투입하고 160℃에서 1시간 반응 후 190℃로 승온하면서 반응 중 생성되는 물을 제거하면서 8시간 동안 반응을 진행하였다. 반응이 끝난 후 산가는 3 이하였다. 반응 생성물을 냉각시킨 후, 여기에 에탄올과 이소프로필알콜 혼합용매(w/w=1:1) 84g을 반응 용매로서 투입하고, 50~55℃를 유지하면서 디메틸설페이트 113.52g을 서서히 적가가 끝난 후 글리시돌 9.26g을 투입 후 55℃ 5시간동안 반응을 진행시킨 후 반응을 종결하여 반응 생성물을 얻었다.
비교예 1
기계식 교반기, 질소 공급 장치, 물 제거용 냉각기, 반응기의 온도를 자동제어 할 수 있는 가열장치가 구비되어 있는 1L, 4구 플라스크에 질소 분위기하에서 스테아린산 235.52g, 올레인산 232g과 트리에탄올아민 149.19g을 투입하고 160℃에서 1시간 반응 후 190℃로 승온하면서 반응 중 생성되는 물을 제거하면서 8시간 동안 반응을 진행하였다. 반응이 끝난 후 산가는 3 이하였다. 반응 생성물을 냉각시킨 후, 여기에 에탄올과 이소프로필알콜 혼합용매(w/w=1:1) 84g을 반응 용매로서 투입하고, 50~55℃를 유지하면서 디메틸설페이트 116.03g을 서서히 적가가 끝난 후 온도가 50~55℃에서 5시간동안 반응을 진행시킨 후 반응을 종결하여 반응 생성물을 얻었다.
비교예 2
기계식 교반기, 질소 공급 장치, 물 제거용 냉각기, 반응기의 온도를 자동제어 할 수 있는 가열장치가 구비되어 있는 1L, 4구 플라스크에 질소 분위기하에서 대두유 유래 모노머산 489.56g과 트리에탄올아민 149.19g을 투입하고 160℃에서 1시간 반응 후 190℃로 승온하면서 반응 중 생성되는 물을 제거하면서 8시간 동안 반응을 진행하였다. 반응이 끝난 후 산가는 3 이하였다. 반응 생성물을 냉각시킨 후, 여기에 에탄올과 이소프로필알콜 혼합용매(w/w=1:1) 84.16g을 반응 용매로서 투입하고, 50~55℃를 유지하면서 디메틸설페이트 116.04g을 서서히 적가가 끝난 후 50~55℃를 유지하면서 5시간동안 반응을 진행시킨 후 반응을 종결하여 반응 생성물을 얻었다.
실험예 1
상기 실시예와 비교예의 품질을 비교하기 위하여 대전방지성인 마찰대전압은 KS K 0555:2010 기준으로 시험하였고, 유연성은 KS K 0815,6.21:2008E 드레이프계수를 측정하였으며, 흡수성은 KS K 0815 6.27.1:2008의 면에 대한 흡수율(mm)로 시험하였다. 흐름성은 25℃ 항온조에 24시간 이상 보관한 후 거꾸로 놓고 10초 후에 80% 이상이 낙하되면 흐름성이 있는 것으로 판단했고, 유화안정성은 섬유유연제를 제조해서 상분리 되는 시간을 측정하였다. 섬유유연제 제조는 40℃의 물이 담겨진 비이커에 유화제 LA-7(polyoxyethylene(7) lauryl ether) 0.25%, 향 0.3%, 양이온성 계면활성제 샘플 5%를 투입하고 상온에서 1000rpm으로 20분간 교반 한 후 실온에 보관 한 후 1주일에 2회 육안 관찰하였다.
대전방지성
(마찰대전압)		 유연성
(드레이프 계수)		 흡수성
(mm)		 흐름성
(25℃)		 유화안정성
(상분리 시간)
실시예 1 ○ △ ◎ ◎ ◎
실시예 2 ◎ △ ◎ ◎ ◎
실시예 3 ○ △ ◎ ○ ◎
실시예 4 ◎ △ ◎ ○ ◎
실시예 5 ○ ○ ○ ◎ ◎
실시예 6 ○ ○ ○ ◎ ◎
실시예 7 ◎ ○ ◎ ○ ◎
실시예 8 ◎ ○ ◎ ○ ◎
실시예 9 ○ ○ ○ ○ ○
비교예 1 △ △ △ △ △
비교예 2 ○ X ○ ○ ○
[표 1]은 시중에 많이 사용되는 비교예 1을 기준으로 하였으며, 대전방지성, 유연성, 흡수성, 흐름성 및 유화안정성 평가는 아래 기호에 준해 평가하였다.
◎: 우수, ○: 양호, △: 비교예 1과 유사, X: 불량
상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 시중에 양이온성 계면활성제로 판매되는 처방의 기준이 되는 비교예 1에 비해서 지방산 불포화도가 40~90이고, 4급화시 DMS 베이스에 글리시돌이나 에피클로로히드린 같은 하이드록실기를 도입하여 제조한 처방(실시예 1~실시예 9)이 기본품질인 대전방지성, 흡수성 및 유연성도 좋고, 부가기능인 저온 흐름성과 유화안정성도 뛰어나다.

Claims (8)

  1. 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물을 포함하는 양이온성 계면활성제.
    [화학식 1]
    Figure pat00006

    상기 [화학식 1]에서 R1, R2, R3, 및 R4는 - CH3, - CH3CH2OH, - CH2CH2OCOR5 및 - CH2CH(OH)CH2OH로 이루어진 그룹에서 서로 독립적으로 선택된 것이고,
    R5는, 불포화도가 30 내지 120인 혼합 지방산 또는 불포화도가 20 내지 100인 가지 달린 알킬기(branched alkyl chain)인 이소스테아린산 및 이소올레인산을 포함하는 지방산기이며,
    X는, 할라이드(halide), 알킬설페이트(alkylsulfate) 및 알킬포스페이트(alkylphosphate)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나이다.
  2. 청구항 1의 양이온성 계면활성제를 제조하는 방법으로서,
    하기 [화학식 2]로 표시되는 지방산 하이드록시알킬아민 에스터를 제조하는 제1 단계; 및
    상기 제1 단계에서 제조된 지방산 하이드록시알킬아민 에스터를 저분자 알코올 용매 하에서 알킬설페이트와 알킬에폭사이드로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 4급화제와 반응시켜 상기 [화학식 1]로 표시되는 양이온성 계면활성제를 제조하는 제2 단계;를 포함하는 양이온성 계면활성제의 제조방법.
    [화학식 2]
    Figure pat00007

    상기 [화학식 2]에서 R1, R2 및 R3는 - CH3, - CH3CH2OH 및 - CH2CH2OCOR5로 이루어진 그룹에서 서로 독립적으로 선택된 것이고,
    R5는, 불포화도가 30 내지 120인 혼합 지방산 또는 불포화도가 20 내지 100인 가지 달린 알킬기(branched alkyl chain)인 이소스테아린산 및 이소올레인산을 포함하는 지방산기이다.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 지방산 하이드록시알킬아민 에스터는, 30 내지 120의 불포화도를 갖는 식물성 또는 동물성 오일에 포함되어 있는 지방산, 또는 불포화도가 20 내지 100인 가지 달린 알킬기(branched alkyl chain)인 이소스테아린산과 이소올레인산이 혼합된 지방산과 3급 하이드록시알킬아민을 에스터 교환반응시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 양이온성 계면활성제의 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 지방산은, 40 내지 90의 불포화도를 갖는 식물성 또는 동물성 오일에 포함되어 있는 지방산과, 모노머산이 오메가-6 (w-6) 내지 오메가-12 (w-12) 의 탄소 위치에 메틸기가 가지로 달려 있는 이소스테아린산과 상기 모노머산 총량을 기준으로 20내지 60중량%로 함유되는 이소올레인산이 혼합된 지방산으로 구비되며, 이들 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물이 사용되는 것을 특징으로 하는 양이온성 계면활성제의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 지방산과 상기 3급 하이드록시알킬아민을 1.5 내지 2.0:1의 몰비율로 에스터 교환반응시켜 상기 지방산 하이드록시알킬아민 에스터를 제조하는 것을 특징으로 하는 양이온성 계면활성제의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 4급화제는, DMS(dimethylsulfate), DES(diethylsulfate), ECH (epichloro hydrin) 및 글리시돌로 정의되는 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 양이온성 계면활성제의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 4급화제의 4급화율은, 아민 기준으로 0.6 내지 1.0인 것을 특징으로 하는 양이온성 계면활성제의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 4급화제는, DMS와, ECH 및 글리시돌 중 선택된 적어도 하나의 혼합물을 포함하며,
    상기 4급화제의 4급화율은, 아민 기준으로 0.8 내지 0.95이고, DMS의 당량은 0.7 이상이며, ECH 또는 글리시돌의 당량은 0.3 이하인 것을 특징으로 하는 양이온성 계면활성제의 제조방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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