説明

ノニオン型界面活性剤

【課題】起泡性、乳化分散性等の界面活性能に優れ、また低刺激性で、生分解性に優れる分子構造であり、洗浄剤等の用途に有用な、2鎖2親水基含有ノニオン型界面活性剤を提供する。
【解決手段】炭素数10〜26不飽和脂肪酸のアルキルエステルの二重結合の位置に、2つの親水基が導入された下式で示されるノニオン型界面活性剤。


式中、R3は炭素数1〜20のアルキル基、AOはオキシアルキレン基、n、mは同一又は異なるそれぞれ0〜100の数で、n+m=1〜200となる数を示す。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はノニオン型界面活性剤に関する。
【背景技術】
【0002】
ジェミニ型(対称型)と呼ばれている界面活性剤、例えば1鎖1親水基や1鎖2親水基含有界面活性剤2分子を共有結合によって連結させた構造を有する2鎖2親水基や2鎖4親水基含有界面活性剤は、従来の1鎖1親水基や1鎖2親水基含有界面活性剤に比べ界面活性能に優れ低濃度の添加で済むため環境への負荷が軽減化されるとともに、安全性に優れ(非特許文献1、非特許文献2)、皮膚刺激もほとんどないなどの特徴を有していることから化粧料等として開発も進められている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第3426493号公報
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】Kazuyuki Tsuboneら著、ジャーナル オブ サーファクタント アンド ディタージェント(Journal of Surfactant & Detergent,第6巻、1号、39−46頁、2003年)
【非特許文献2】Kazuyuki Tsuboneら著、ジャーナル オブ サーファクタント アンド ディタージェント(Journal of Surfactant & Detergent,第7巻、1号、47−52頁、2004年)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、工業的実施を前提にしてこのジェミニ型である2鎖の疎水基及び2つの末端親水基を含有する界面活性剤の分子設計を考えるとき、2分子の連結や、疎水基、親水基の導入が必ずしも容易ではなく、分子設計が限定されたものにならざるを得ず、しかもその中で比較的高価な原材料の使用を余儀なくされることが多いために、その優れた性能にもかかわらず、いまだ実用に至っているものはほとんどないというのが実情である。また非特許文献2記載のものは、従来の2鎖2親水基含有界面活性剤に比べて合成反応は容易になるものの、製品のコストに問題を残し、根本的な解決には至っていない。かかる背景にあって本発明は、非対称ではあるものの安価な原材料のみを用いて容易に生産でき、2鎖2親水基を含有するノニオン型界面活性剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
即ち本発明は、下記一般式(1)で示される炭素数10〜26の不飽和脂肪酸のアルキルエステルの二重結合の位置に、2つの親水基が導入された下記一般式(2)で示されるノニオン型界面活性剤。
【0007】
【化1】

【0008】
【化2】

【0009】
但し、一般式(1)中の、R1−CH=CH−R2は炭素数9〜25のアルケニル基、R3は炭素数1〜20のアルキル基、一般式(2)中、AOは炭素数2〜3のアルキレンオキシドより誘導されるオキシアルキレン基、n、mは、同一又は異なるそれぞれ0〜100の数で、n+m=1〜200となる数を示す。
【発明の効果】
【0010】
本発明のノニオン型界面活性剤は、起泡性、乳化分散性等の界面活性能に優れ、従来の界面活性剤よりも低濃度の配合で済むため環境への負荷が低減化される。また低刺激性で、生分解性に優れる分子構造であり、洗浄剤、乳化剤、分散剤、可溶化剤、加脂剤、帯電防止剤、防塵剤、湿潤・浸透剤等のさまざまな用途に有用である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
一般式(2)で示される本発明のノニオン型界面活性剤は、二重結合を一個有する不飽和脂肪酸と、脂肪族アルコールとのエステルである一般式(1)で示される不飽和脂肪酸アルキルエステルの二重結合を酸化して水酸基を導入して得られる下記一般式(3)で示されるジヒドロキシ脂肪酸アルキルエステルの水酸基に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加重合させて得ることができる。一般式(1)で示される不飽和脂肪酸アルキルエステルの二重結合部分に水酸基を導入したジヒドロキシ脂肪酸アルキルエステルは、不飽和脂肪酸アルキルエステルに、例えば過酸化水素とギ酸等の有機酸とから得られる有機過酸化物を反応させて二重結合を酸化して水酸基を導入することにより得ることができる。
【0012】
【化3】

【0013】
一般式(1)で示される不飽和脂肪酸アルキルエステルは、炭素数10〜26の不飽和脂肪酸と炭素数1〜20の脂肪族アルコールとのエステル化反応、あるいは炭素数10〜26の不飽和脂肪酸の低級アルキルエステルと、炭素数1〜20の脂肪族アルコールとのエステル交換反応によって得ることができる。炭素数10〜26の不飽和脂肪酸としては、例えば、カプロレイン酸等のデセン酸(C’10)、ウンデセン酸(C’11)、ラウロレイン酸等のドデセン酸(C’12)、トリデセン酸(C’13)、ミリストレイン酸等のテトラデセン酸(C’14)、ペンタデセン酸(C’15)、パルミトレイン酸等のヘキサデセン酸(C’16)、ヘプタデセン酸(C’17)、オレイン酸、エライジン酸等のオクタデセン酸(C’18)、ノナデセン酸(C’19)、ゴンドイン酸等のエイコセン酸(C’20)、ヘンエイコセン酸(C’21)、エルカ酸等のドコセン酸(C’22)、トリコセン酸(C’23)、セラコレイン酸等のテトラコセン酸(C’24)、ペンタコセン酸(C’25)、ヘキサコセン酸(C’26)等が挙げられるが、パルミトレイン酸等のヘキサデセン酸(C’16)、オレイン酸、エライジン酸等のオクタデセン酸(C’18)、ゴンドイン酸等のエイコセン酸(C’20)、エルカ酸等のドコセン酸(C’22)、セラコレイン酸等のテトラコセン酸(C’24)等が好ましい。また炭素数1〜20の脂肪族アルコールとしては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、ドデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、オクタデシルアルコール、エイコシルアルコール等の飽和脂肪族アルコールが挙げられるが、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、ドデシルアルコール、オクタデシルアルコールが好ましい。
【0014】
一般式(3)で示されるジヒドロキシ脂肪酸アルキルエステルの各水酸基に、三フッ化ホウ素等の酸触媒、水酸化カリウム等のアルカリ触媒の存在下で、50〜200℃でアルキレンオキシドを付加させることにより一般式(2)で示すノニオン型界面活性剤が得られる。アルキレンオキシドとしてはエチレンオキシド、プロピレンオキシドが用いられ、これらは併用することができ、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとを併用した場合、ポリオキシアルキレン鎖はエチレンオキシドとプロピレンオキシドとがランダムに付加重合したものであっても、ブロック状に付加重合したものであっても良い。ジヒドロキシ脂肪酸アルキルエステルの水酸基1個当たりのアルキレンオキシドの付加重合モル数は、100モル以下であるが、50モル以下が好ましく、2つの水酸基へのアルキレンオキシドの付加重合の合計モル数は、1〜200モルであるが、1〜100モルが好ましい。各水酸基にアルキレンオキシドを付加重合させて形成されるポリオキシアルキレン鎖は、アルキレンオキシド付加モル数が同モル数であっても異なるモル数であっても良く、異なるアルキレンオキシドが付加重合して構成されていても良いが、ともにエチレンオキシドが付加重合して構成されたものが好ましい。また、アルキレンオキシドの付加により、HLBを用途に応じて調整することができる。例えば、乳化剤としての用途では、O/W型乳化用にはHLB8〜18、W/O型乳化用にはHLB3.5〜6とすることが好ましく、洗浄剤としては、HLB13〜15、可溶化剤としては、15〜18となるよう付加モル数を調整することにより、種々の分野において使用できる。
【実施例】
【0015】
次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
【0016】
実施例1
9−オクタデセン酸デシルエステル(100g、0.24モル)とギ酸(273g、7.1モル)を反応容器に入れ攪拌を行い、40℃にて、30%過酸化水素(28.2g、0.25モル)を滴下した。滴下終了後、24時間攪拌を行った。その後水洗を行った後、炭酸カリウム(16g、0.12モル)、エタノール640ミリリットルを加え、25℃、24時間攪拌を行い、エタノールを除去し、ヘキサンにより再結晶化を行い、9,10−ジヒドロキシオクタデカン酸デシルエステル(98g、0.22モル)を得た。次に、1Lオートクレーブに、9,10−ジヒドロキシオクタデカン酸デシルエステル(50g、0.11モル)、触媒として0.12gの三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体を投入し、系内を窒素置換したのち、80℃、減圧下で10分脱水を行なった。脱水終了後、9,10−ジヒドロキシオクタデカン酸デシルエステル1モルに対してエチレンオキシド10モル当量を反応温度100℃、内圧5kg/cmの条件でオートクレーブに導入した。圧力が低下して一定になるまで同温度で30分熟成し、冷却後に反応物を得た。酸吸着剤(キョーワード500:協和化学製)を反応物に対して1%使用し、窒素雰囲気下、80℃、1時間吸着処理後、保留粒子径4μmの濾紙を使用して加圧ろ過し、試料1を得た。
【0017】
実施例2
13−ドコセン酸エチルエステル(100g、0.27モル)とギ酸(315g、8.2モル)を反応容器に入れ攪拌を行い、40℃にて、30%過酸化水素(32.5g、0.29モル)を滴下した。滴下終了後、24時間攪拌を行った。その後水洗を行った後、炭酸カリウム(18.9g、0.14モル)、エタノール740ミリリットルを加え、25℃、24時間攪拌を行い、エタノールを除去し、ヘキサンにより再結晶化を行い、13,14−ジヒドロキシドコサン酸エチルエステル(102g、0.25モル)を得た。次に、1Lオートクレーブに、13,14−ジヒドロキシドコサン酸エチルエステル(50g、0.12モル)、触媒として0.12gの三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体を投入し、系内を窒素置換したのち、80℃、減圧下で10分脱水を行なった。脱水終了後、13,14−ジヒドロキシドコサン酸エチルエステル1モルに対してエチレンオキシド20モル当量を反応温度100℃、内圧5kg/cmの条件でオートクレーブに導入した。圧力が低下して一定になるまで同温度で30分熟成し、冷却後に反応物を得た。酸吸着剤(キョーワード500:協和化学製)を反応物に対して1%使用し、窒素雰囲気下、80℃、1時間吸着処理後、保留粒子径4μmの濾紙を使用して加圧ろ過し、試料2を得た。
【0018】
実施例3
2−ドデセン酸ヘキシルエステル(100g、0.35モル)とギ酸(409g、10.6モル)を反応容器に入れ攪拌を行い、40℃にて、30%過酸化水素(42.1g、0.37モル)を滴下した。滴下終了後、24時間攪拌を行った。その後水洗を行った後、炭酸カリウム(24.6g、0.18モル)、エタノール960ミリリットルを加え、25℃、24時間攪拌を行い、エタノールを除去し、ヘキサンにより再結晶化を行い、2,3−ジヒドロキシドデカン酸ヘキシルエステル(102g、0.32モル)を得た。次に、1Lオートクレーブに、2,3−ジヒドロキシドデカン酸ヘキシルエステル(50g、0.16モル)、触媒として0.12gの三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体を投入し、系内を窒素置換したのち、80℃、減圧下で10分脱水を行なった。脱水終了後、2,3−ジヒドロキシドデカン酸ヘキシルエステル1モルに対してエチレンオキシド30モル当量を反応温度100℃、内圧5kg/cmの条件でオートクレーブに導入した。圧力が低下して一定になるまで同温度で30分熟成し、冷却後に反応物を得た。酸吸着剤(キョーワード500:協和化学製)を反応物に対して1%使用し、窒素雰囲気下、80℃、1時間吸着処理後、保留粒子径4μmの濾紙を使用して加圧ろ過し、試料3を得た。
【0019】
比較例1
1Lオートクレーブに、ドデシルアルコール(50g、0.27モル)、触媒として0.05gの水酸化カリウムを投入し、系内を窒素置換したのち、120℃、減圧下で5分脱水を行なった。脱水終了後、ドデシルアルコール1モルに対してエチレンオキシド30モル当量を反応温度180℃、内圧5kg/cmの条件でオートクレーブに導入した。圧力が低下して一定になるまで同温度で30分熟成し、冷却後、水酸化カリウムと当量の酢酸で中和して試料4を得た。
【0020】
比較例2
1Lオートクレーブに、オクタデシルアルコール(50g、0.18モル)、触媒として0.05gの水酸化カリウムを投入し、系内を窒素置換したのち、120℃、減圧下で5分脱水を行なった。脱水終了後、オクタデシルアルコール1モルに対してエチレンオキシド15モル当量を反応温度180℃、内圧5kg/cmの条件でオートクレーブに導入した。圧力が低下して一定になるまで同温度で30分熟成し、冷却後、水酸化カリウムと当量の酢酸で中和して試料5を得た。
【0021】
実施例1〜3で得られた本発明の2鎖2親水基含有ノニオン型界面活性剤と、比較例1〜2の1鎖1親水基含有ノニオン界面活性剤について界面活性能の試験を行った。結果を表1に示す。
【0022】
【表1】

【0023】
※1表面張力
種々の濃度の界面活性剤水溶液(精製水を使用)を調製し、25℃における表面張力をウィルヘルミー型表面張力計にて白金プレート法により求め、表面張力/濃度・関係図を作成し、その屈曲点より臨界ミセル濃度(cmc)と、臨界ミセル形成濃度における表面張力(γcmc)を求めた。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(1)で示される炭素数10〜26の不飽和脂肪酸のアルキルエステルの二重結合の位置に、2つの親水基が導入された下記一般式(2)で示されるノニオン型界面活性剤。
【化1】


【化2】

但し、一般式(1)中の、R1−CH=CH−R2は炭素数9〜25のアルケニル基、R3は炭素数1〜20のアルキル基、一般式(2)中、AOは炭素数2〜3のアルキレンオキシドより誘導されるオキシアルキレン基、n、mは同一又は異なるそれぞれ0〜100の数で、n+m=1〜200となる数を示す。

【公開番号】特開2010−229223(P2010−229223A)
【公開日】平成22年10月14日(2010.10.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−76233(P2009−76233)
【出願日】平成21年3月26日(2009.3.26)
【出願人】(000114318)ミヨシ油脂株式会社 (120)
【Fターム(参考)】