KR960001013B1 - 강알칼리제와 비이온 계면활성제의 수용액 조성물 - Google Patents

강알칼리제와 비이온 계면활성제의 수용액 조성물 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

강알칼리제와 비이온 계면활성제의 수용액 조성물
본 발명은 강알칼리제와 비이온 계면활성제의 수용액, 더 상세히는 강알칼리제와 HLB 3~18의 비이온 계면활성제를 안정하게 함유하는 고농도 수용액 조성물에 관한 것이다.
강알칼리, 예를 들면, 수산화나트륨, 수산화카륨, 요르토규산나트륨 및 메타규산나트륨은 산의 중화, 유지류(트리글리세라이드)의 비누화 반응에 사용된다. 또한 이들 알칼리는 양호한 전기전도성을 갖기 때문에 여러가지 공업적 용도에 유용하다. 또한 비이온 계면활성제는 유화성, 분산성, 기포성 및 침투성을 갖기 때문에 여러종류의 세정제 조성물의 유효성분 또는 세정향상제로서 매우 유용하다. 또한 이들은 유리, 섬유, 금속, 도기 등의 표면의 습윤성 향상제로서 유효하다. 이러한 특성 때문에, 비이온 계면활성제는 공업적 및 화장품 관계에 널리 사용되어 오고 있다.
그러므로 강알칼리제와 비이온 계면활성제와의 조합은 유화성, 분산성, 기포성 및 침투성이 우수한 강알칼리제로서 고도의 기능을 갖을 유익한 조성물을 제조하는 것이 기대되어 왔다.
그러나, 강알칼리제와 비이온 계면활성제를 고농도로 함유하는 수용액을 제조하는 것은 지극히 곤란하였기 때문에 강알칼리와 비이온 계면활성제를 함께 사용할 필요가 있는 경우에는 강알칼리와 비이온 계면활성제를 함유하는 분말 또는 플레이크상 조성물 등의 고체품으로서 사용하든가 또는 강알칼리와 비이온 계면활성제를 각각 액체로서 공급한 다음 사용시 2가지의 액체를 혼합하는 것이 필요하였다.
그러나, 분말 또는 플레이크상의 강알칼리를 취급하는 것은 실제 조업상 대단히 곤란하다. 예를 들면, 공기중에서 강알칼리의 연기를 발생하거나 튀는 위험이 있다. 이러한 연기의 발생 또는 튀김은 인체의 안정성 및 위생의 면에서 문제로 되고 있다. 예컨대, 이들은 피부에 접촉할 때 심각한 상태를 입힌다. 강알칼리와 비이온 계면활성제를 혼합하는 것은 그 자체가 귀찮은 일이다. 또한 각 성분의 농도 조절은 복잡한 조절을 요한다.
이러한 상황때문에, 강알칼리와 비이온 계면활성제를 고농도로 함유하는 수용액의 개발이 강력하게 요청되어 왔다.
일반적으로 강알칼리제와 비이온 계면활성제의 고농도 수용액을 얻기 곤란한 것은 무기 강알칼리제의 전리 이온에 의해 비이온 계면활성제가 용해하기 때문에 필요한 수화수가 빼앗기는 것, 즉 염석효과의 일종의 작용에 의한 것이라고 생각되어 왔다.
본 발명자는 이와 같은 작용이 발생하는 것을 극복하기 위해 광범위하게 연구한 결과, 특정의 카르복실산 또는 그의 염을 가용화제로 사용함으로서 소기의 목적을 달성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 (a) 강알칼리, (b) HLB 3~18의 비이온 계면활성제 및 (c) 다음 일반식(I) :
R1COOM1[식중, R1의 탄소수 4~18의 직쇄지방족 탄화수소기, 탄소수 4∼18의 측쇄지방족 탄화수소기 또는 탄소수 5~18의 방향족 탄화수소기를 나타내며, M1은 알칼리금속, 탄소수 1~4의 지방족아민, 암모니아 또는 알칸올아민을 나타낸다.]로 표시되는 카르복실산의 1종 ; 또는 일반식(I)의 카르복실산과 다음의 일반식(Ⅱ) :
R2-X-(CH2)mlCOOM2(Ⅱ)
[식중, R2는 탄소수 4~18의 포화 또는 불포화 직쇄 또는 측쇄의 지방족 탄화수소기 또는 탄소수 5~18의 방향족 탄화수소기를 나타내고, X는 기 〉 NH, aN(CH2)nlCOOM2,또는 〉CHCOOM를 나타내며, M2는 수소원자, 알칼리금속, 탄소수 1~4의 지방족 아민, 암모니아 또는 알칸올아민을 나타내며, ml 및 nl은 각각 1~3의 정수를 나타낸다]로 나타내어지는 2종의 카르복실산을 함유하는 가용화제를 함유하는 것을 특징으로 하는 비이온 계면활성제의 강알칼리 슈용액을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적, 태양, 잇점은 후술하는 바에 의해 더 명백해 질 것이다.
본 발명에서 사용되는 (a) 성분의 강알칼리제로서는 수용성의 강알칼리이면 어느것이든 사용될 수 있으며, 구체예로서는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 오르토규산나트륨 및 메타규산나트륨과 같은 규산나트륨류, 트리폴리인산나트륨, 오르토인산나트륨 및 메타규산나트륨과 같은 인산나트륨류, 암모니아수, 에틸렌디아민, 탄수소 2~10의 알칸올아민 등을 들 수 있다. (a) 성분의 조성물에 대한 배합량은 3~50중량%(이하, 단순히 “%”라 한다.), 특히 5~30%가 바람직하다. 이때 조성물의 pH가 10이상 되도록 배합하는 것이 요구된다.
(b) 성분의 비이온 계면활성제로서는 HLB 3~18의 것이면 어느 것이든 사용될 수 있으면, 예컨대, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알칼아릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아미노에테르, 소프비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산에테르, 글리세롤지방산모노 또는 디에스테르 등을 들 수 있다. 특별히 바람직한 비이온 계면활성제는 다음식 (Ⅲ) :
R3-O-(CH2CH2O)n2(CH2CH2CH2O)m2H (Ⅲ)
[식중, R3는 수소, 탄수소 1~18의 직쇄지방족 탄화수소기, 탄소수 1~12의 측쇄지방족 탄화수소기를 나타내며, n2와 m2는 각각 0~60이며, 다만 n2+m2가 1보다 큰수를 나타낸다.]
비이온 계면활성제의 구체예로서는 예컨대, 폴리옥시에틸렌헥실에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸에테르, 폴리옥시에틸렌데실에테르, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌팔미틸에테르, 폴리옥시에틸렌미리스틸에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌톨릴에테르, 폴리옥시에틸렌크실레닐에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌데실페닐에테르, 폴리옥시에틸렌도데실페닐에테르, 폴리옥시프로필렌, 폴리옥시에틸렌 - 폴리옥시프로필렌코폴리며, 폴리옥시에틸렌, -폴리옥시프로필렌옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌데실페닐에테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌도데실페닐에테르, 폴리옥시프로필렌옥틸페닐에테르, 폴리옥시프로필렌노닐페닐에테르, 폴리옥시프로필렌데실페닐에테르, 폴리옥시프로필렌도데실페닐에테르, 폴리옥시프로필렌부틸에테르, 폴리옥시프로필렌헥실에테르, 폴리옥시프로필렌옥틸에테르, 폴리옥시프로필렌도데실페닐에테르,폴리옥시프로필렌라우릴에테르 등을 들 수 있다.
비이온 계면활성제가 HLB 3~18의 범위내이어야 함으로 상기 화합물중 이 기준에 맞는 옥시에틸렌 또는 옥시프로필렌은 부가 몰수를 갖는 것이 본 발명의 목적에 사용될 수 있다. 예컨대 HLB가 18.6인 당해 부가 몰수 50의 폴리옥시에틸렌(50) 라우릴에테르 등은 본 발명의 범위에서 제외된다.
본 발명의 수용액 조성물의 (b) 성분인 이들 비이온 계면활성제는 조성물중 0.01~10%, 특히 0.1~30%되도록 배합하는 것이 바람직하다.
일반식(I)로 나타내어지는 카르복실산 또는 이들의 염은 본 발명 조성물중(c)성분인 가용화제로 사용된다. 또한 카르복실산 또는 이들의 염은 일반식(II)로 나타내어지는 카르복실산 또는 이들의 염과 배합하여 사용될 수 있다. 일반식(I)로 표시되는 카르복실산의 예로서는 카프론산, 에난트산, 카프린산, 펠라르곤산, 카프린산, 운데칸산, 라우린산, 미리스틴산, 팔미틴산, 마가린산, 스테아린산, 젖산, 발레르산 등과 같은 직쇄 포화 지방산 ; 2-부틸-5-메틸펜탄산, 2-이소부틸-5-메틸펜탄산, 4,6-디메틸옥탄산, 4,7-디메틸옥탄산, 2,3-디메틸옥탄산, 2,3-디메틸로노난산, 4,8-디메틸로노난산, 2-부틸-5-메틸헥산산, 2-메틸운데칸산, 10-메틸운데칸산, 4,4-디메틸도데칸산, 2-에틸-3-메틸노난산, 2,2-디메틸-4-에틸옥탄산, 2-메틸도코산산, 3-메틸도코산산, (+)-3D-메틸도코산산, 2-프로필-3-메틸노난산, 12-메틸트리데칸산, 2,2-디메틸도데칸산, 2,3-디메틸도데칸산, 4,10-디메틸도데칸산, 2-부틸-3-메틸노난산 등과 같은 측쇄포화지방산 ; 카프로레인산, 올레인산, 9-운데실렌산, 에라이딘산, 10-운데실렌산, 2-라우로레인산, 파페닌산, 린데르산, 오브투실린산, 5-라우로레인산, 11-라우로레인산, 2-팔미틴산, 7-팔미토레인산, 시스-9-팔미토레인산, 주마린산(zoomaric acid), 트랜스-9-팔미토레인산, 쯔주인산(tsuzuic acid), 5-미리스트레인산, 미리스트레인산, 페트로셀리닌산, 페트로세닐레이딘산 등과 같은 직쇄불포화지방산 ; 트랜스-2-메틸-2-펜텐산, 트랜스-4-메틸-3-펜텐산, 시스-2-메틸-2-헥센산, 트랜스-2-메틸-2-헥센산, 2-메틸헥센산, 3,4-디메틸-3-펜텐산, 트랜스-2-메틸-2-헵텐산, 3-메틸-2-노넨산, 2-메틸-2-노넨산, 5-메틸-2-운데센산, 2-메틸-2-도데센산, (-)-5-메틸-2-트리데센산, L(+)-2,4-디메틸-2-도데센산, L(+)-2.5-디메틸-2-트리데센산 등과 같은 측쇄불포화 지방산을 들 수 있다. 또한 방향족기를 갖는 카르복실산도 일반식(I) 카르복실산에 포함된다. 이들의 예로서는 페닐아세트산, β-페닐프로피온산, γ-페닐아세트산, δ-페닐바레르산, ε-페닐카프론산, ζ-페닐에나톤산, η-페닐카프릴산, θ-페닐펠라르곤산, ι-페닐카프린산, 나프텐산, 톨루인산 등을 들 수 있다.
일반식(II)의 카르복실산의 예로서는 예컨대 다음과 같은 것을 들 수 있다.
n-C12H25-NH(CH2)2COOM2
n-C16H37-NH(CH2)2COOM2
Figure kpo00001
Figure kpo00002
[식중, M2는 전술한 바와 같다. k
일반식(I)및 (II)에서 M1및 M2의 구체예로서는 메틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 암모니아, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 탄소수 2~10개를 갖는 다른 알칸올아민류, 나트륨 및 칼륨을 들 수 있다.
본 발명의 조성물에 대한 배합되는 이들 가용화제의 바람직한 양은 0.01~30%, 더욱 바람직하기로는 0.1~20%이다.
이들 가용화제가 조합하여 사용될 때, 배합되는 일반식(I)과 (II)의 가용화제의 비율에 대해 특별한 제한은 없으나, 일반식(I)/일반식(II)의 비율은 바람직하기로는 9/1~1/9이며, 특히 바람직하기로는 7/3~3/7의 범위이다.
황산나트륨, 염화나트륨, 하이드로설파이트, 하이포(티오황산나트륨)등과 같은 중성염의 수용액은 비이온 계면활성제에 염석효과를 나타내므로 이들 화합물의 일액성(一液性)수용액은 종종 얻기 곤란하다. 그러나, 가용화제의 사용은 이와 같은 일액성 수용액을 제조하는 것을 가능하게 한다. 전술한 강알칼리-비이온 계면활성제의 작용 또는 기구는 이들 중성염 용액의 생성에 적용된다.
본 발명에서는 세정효과 및 기타의 특성은 한층 향상시키기 위하여 유기 킬레이트형 빌더를 배합하는 것이 효과적이다. 이러한 유기 킬레이트형 빌더의 예로서는 글리신, 니트릴로트리아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 디에틸렌트리아민펜타아세트산, 에틸렌디아민디아세트산, 아미노디아세트산, 트리에틸렌테트라아민헥사아세트산, 메타페닐렌디아민트리아세테트산, 노르로이신아미노부티르산 등의 알칼리 금속염 또는 저급아민염 등의 아미노 카르복실산류 ; 말산, 시트르산, 글루콘산, 글루코헵톤산, 점액산(mucic acid)등의 알칼리금속염 또는 저급아민염 등의 옥시카르복실산형 킬레이트 빌더를 들 수 있다.
본 발명에 따르면, 강알칼리와 비이온 계면활성제는 일액성 고농도 수용액으로 공급할 수가 있으므로 조작이 간편하고 안전하며 양성분의 농도 조절도 용이하다.
특히, 본 발명의 조성물은 일액성의 고농도 조성물이기 때문에 그의 취급은 펌프에 의해 이송되는 유체를 밸브조작만으로 수행할 수 있으며, 위험한 작업이 없고, 또한 노동작업 환경을 개선하게 된다.
이하에 본 발명을 실시예에 의해 더 상세히 설명하나 본 발명은 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
다음 일반식(I)화합물을 가용화제로서 시험하기 위해 준비하였다.
(a) 카프론산
(b) 카프릴산
(c) 카프린산
(d) 라우린산
(e) 미리스틴산
(f) 2-에틸 헥산산
(g) 이소스테아린산
노닐페놀에틸렌옥사이드(9몰) 부가물 2% 및 에틸렌디아민테트라아세트산 2%를 수산화나트륨(95% 시약1급) 20% 수용액에 가용화 할 수 있는 각 가용화제의 성능을 측정하였다. 각 가용화에 대해 가용화제의 첨가량을 0.1%씩 변화시킨 조성물군을 조제하였다. 각 조성물을 30분간 30~40℃에서 교반하고, 탁도 및 침전의 생성을 억제하는데 필요한 가용화제의 최저량을 결정하기 위하여 탁도 및 침전의 존재 여부를 관찰, 확인하였다 그 결과를 표 1에 나타냈다.
[표 1]
Figure kpo00003
*비교예 조성물에는 가용화제를 첨가하지 않음.
상기 표 1에 나타난 양 이상의 가용화제를 사용하면 균일, 투명한 액체 조성물이 얻어진다.
이 결과로부터 명백한 바와 같이 가용화제 (a)~(g)는 매우 소량으로 강알칼리 수용액중 비이온 계면활성제의 가용화가 확실하다. 이에 비해 가용화제를 첨가하지 않은 경우에는 알칼리제와 비이온 계면활성제가용액을 생성하지 않고 분리 침전된다.
실시예 2
노닐페놀에틸렌옥사이드(9몰) 부가물 2% 및 에틸렌디아민테트라아세트산 2%를 오르토규산나트륨(90% 시약 1급)의 20% 수용액에 가용화 하는데 요구되는 각 가용화제의 최저량을 표 2에 나타냈으며, 이들 값은 표 1에서 가용화제의 (a)~(g)의 값과 유사한 값을 나타냈다.
[표 2]
Figure kpo00004
* 비교예에는 가용화제를 첨가하지 않음.
표 2의 값은 가용화제 (a)~(b)의 극소량을 첨가하여도 비이온 계면활성제와 오르토규산나트륨의 균일 수용액을 생성함을 나타낸다.
실시예 3
다음 화합물을 가용화제로서 시험하기 위해 준비했다.
(h) N - 라우릴 - β - 알라닌 나트륨 [일반식(II) 화합물]
(i) N - 라우릴 - β - 디알라닌 나트륨 [일반식(II) 화합물]
(j) 카프론산
(k) 카르릴산
(l) 카프린산
(m) 라우린산
(n) 미리스틴산
(o) 2-에틸렌 헥산산
(p) 이소스테아린산
(q) γ - 페닐 부티르산
폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르(20몰) 부가물 2% 및 에틸렌디아민테트라아세트산 2%을 수산화나트륨(95%, 시약 1급) 30% 수용액에 용해시킬 수 있는 각 가용화제의 성능을 측정하였다. 가용화제의 양을 0.1%씩 변화시켜 얻어진 조성물군을 각 가용화제를 위해 조제하였다. 각 조성물을 30분간 50℃에서 교반한후, 탁도 및 침정의 생성을 억제하는데 필요한 가용화제의 최저량을 결정하기 위하여 탁도 및 침전의 존재 여부를 관찰, 확인하였다. 그 결과를 표 3에 나타냈다.
[표 3]
Figure kpo00005
Figure kpo00006
* 표중 “ O”는 균일 투명액을 나타내고, “ X”는 용액이 분리되는 것을 나타낸다.
실시예 4
폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르(20몰) 부가물 2%와 에틸렌디아민테트라아세트산 2%가 오르토규산나트륨(90%, 시약 1급) 30% 수용액에 가용화하는데 요하는 가용화제의 최저량을 실시예3에서 사용한 각 가용화제에 대해 실시예3과 동일한 방법에 따라 측정하였다. 그 결과를 표 4에 나타냈다.
[표 4]
Figure kpo00007
* 표중 “ O”는 균일 투명액을 나타내고, “ X”는 용액이 분리되는 것을 나타낸다.
상기 기재에 비추어 볼 때 본 발명의 수많은 변형 및 변용이 가능함은 자명하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 이해될 수 있으며, 본 발명은 여기에 상술된 기재이외에도 실시될 수 있다.

Claims (2)

  1. (a) 수산화나트륨, 수산화칼륨, 규산나트륨류, 인산나트륨류, 암모니아수, 에틸렌디아민 또는 탄소수 2~10의 알카놀아민류에서 선택된 1종의 강알칼리제 3~50중량%, (b)HLB 3~18의 비이온활성제 0.01~30중량% 및 (c) 가용화제로서 다음 일반식(I) :
    R1COOM1(I)
    [식중, R1은 탄소수 4~18의 직쇄지방족 탄화수소기, 탄소수 4~18의 측쇄지방족 탄화수소기 또는 탄소수 5~18의 방향족 탄화수소기를 나타내며, M2는 수소원자, 알칼리금속, 탄소수 1~4의 지방족아민, 암모니아 또는 알칸올아민을 나타냄]으로 표시되는 1종의 카르복실산의 또는 일반식(I)의 카르복실산과 다음 일반식 (II) :
    R2-X-(CH2)mlCOOM2(II)
    [식중, R2은 탄소수 4~18의 직쇄지방족 탄화수소기, 탄소수 4~18의 측쇄지방족 탄화수소기, 또는 탄소수 5~18의 방향족 탄화수소기를 나타내며, X는 기 〉NH, 〉N(CH2)nlCOOM2또는 〉CHCOOM2를 나타내며, M1는 수소원자, 알칼리금속, 탄소수 1~4의 지방족 아민, 암모니아 또는 알칸올 아민을 나타내며, ml 및 nl은 각각 1~3의 정수를 나타냄]으로 구성된 카르복실산으로부터 선택된 1종 이상 0.01~30%으로 이루어진 강알칼리제와 비이온 계면활성제의 수용액 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수용액 조성물의 pH가 10 이상인 강알칼리제와 비이온 계면활성제의 수용액 조성물.
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