説明

ポリエーテルモノオールの製造方法

【課題】炭化水素系モノオールに比較的高い均一性をもってエチレンオキシドを付加することができるポリエーテルモノオールの製造方法を提供する。
【解決手段】炭化水素系モノオールを開始剤として用い、複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で、前記開始剤1分子当りエチレンオキシドを平均で2〜300付加重合させることにより、Mw/Mnが1.09以下であり、且つゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおいてポリエチレングリコール副生成物に基づくピーク面積が全ピーク面積の0.2%以下であるポリエーテルモノオールを得る。開始剤である炭化水素系モノオールは、炭素数8〜24であること、常圧における沸点が150℃以上であることが好ましい。本発明の製造方法により得られたポリエーテルモノオールはノニオン界面活性剤として優れている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ノニオン界面活性剤として用いることのできるポリエーテルモノオールの製造技術に関する。
【背景技術】
【0002】
プロピレンオキシドの重合体であるポリエーテルポリオール製造用の触媒として、従来から水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどの塩基性触媒が用いられてきたが、これらの触媒を用いた場合には、プロピレンオキシドから誘導されるアリルアルコールを開始剤としてプロピレンオキシドが付加重合した重合体が副生する。この副生成物の存在は、これを含む最終製品の性能低下をもたらす場合があった。この問題を解決するために、亜鉛とコバルトの2種類の金属の錯体からなる複合金属シアン化物錯体触媒を用いて副生成物の低減と、さらにはプロピレンオキシド重合体の狭分子量分布化が検討されている。
【0003】
また、重合モノマーとして、プロピレンオキシド以外にエチレンオキシドを用いて開始剤への重合反応を行っている例もある。但し、この場合は、分子量分布Mw/Mnが1.6と広くなり、重合体分子量を狭くできるという複合金属シアン化物錯体触媒の特徴を生かしきれていない(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
一方、界面活性剤の一種であるノニオン界面活性剤は、洗浄剤などの主成分として従来はアルキルフェノール、特にノニルフェノールのエチレンオキシド付加物が用いられてきた。しかし、近年、ノニルフェノールなどのアルキルフェノールが内分泌撹乱物質であることが疑われ、これらの化合物の脂肪族アルコールへの代替が行われてきている。
【0005】
脂肪族アルコールにエチレンオキシドを付加するために用いる触媒としては、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどの塩基性触媒が用いられている。さらに、開始剤としてアルキルフェノールを用いた場合には、エチレンオキシドが比較的均一に開始剤に付加するが、脂肪族アルコールを開始剤として用いた場合には、エチレンオキシドが開始剤に均一に付加せずに、エチレンオキシドの高モル付加体から低モル付加体までが生成する傾向がある。その結果、脂肪族アルコール開始剤に目標量のエチレンオキシド付加を行って得られたポリエーテルモノオールを用いて界面活性剤を製造しても、狙い通りの界面活性剤性能が得られない場合がしばしばあった。
【0006】
そこで、金属酸化物触媒(例えば、特許文献2参照。)または強酸塩触媒(例えば、特許文献3参照。)を用いて開始剤にエチレンオキシドを均一に付加させる方法が提案されている。しかし、開始剤へのエチレンオキシド高モル付加体を製造することの困難性、高分子量ポリエチレングリコール副生成物の発生の問題、および反応後の触媒残渣の問題、具体的には触媒残渣の沈殿による製品安定性への影響などが存在した。
【特許文献1】特表2003−504468号公報
【特許文献2】特許第1892572号明細書
【特許文献3】特開2002−308811号公報
【特許文献4】特許第3312883号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、特定のモノオールに比較的高い均一性をもってエチレンオキシドを付加することができるポリエーテルモノオールの製造方法を提供し、さらにそのポリエーテルモノオールを用いて得られるノニオン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】
【0008】
本発明は、炭化水素系モノオールを開始剤として用い、複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で、前記開始剤1分子当りエチレンオキシドを平均で2〜300付加重合させることにより、Mw/Mnが1.09以下であり、且つゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおいてポリエチレングリコール副生成物に基づくピーク面積が全ピーク面積の0.2%以下であるポリエーテルモノオールを得る、ポリエーテルモノオールの製造方法に関する。
【0009】
上記開始剤としては、常圧(101325Pa)における沸点が150℃以上である炭化水素系モノオールを用いることが好ましい。
【0010】
さらに上記開始剤としては、炭素数8〜24の、アルキルアルコール、シクロアルキルアルコール、アルケニルアルコール、アルキニルアルコール、アリールアルコール、アリールアルキルアルコール、およびアラルキルアルコールからなる群から選択されるモノオールを用いることが好ましい。
【0011】
本発明はさらに、上記製造方法によって製造されたポリエーテルモノオールを含むノニオン界面活性剤に関する。
【0012】
本発明はさらに、上記ノニオン界面活性剤を含む、洗浄剤、精練浸透剤、乳化剤、潤滑剤、分散剤、消泡剤、保湿剤、帯電防止剤、防曇剤、起泡剤、吸水剤、またはハイドロトロープ剤にも関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明は、炭化水素系モノオール開始剤に、複合金属シアン化物錯体触媒存在下でエチレンオキシドを付加重合反応させることによって、Mw/Mnが1.09以下という狭分子量分布を有し、かつ副生成物であるポリエーテルグリコールの含有量が極めて少ないポリエーテルモノオールを製造できること、さらには本方法によって得られるポリエーテルモノオールがノニオン系界面活性剤として用いる化合物として極めて適していることを見いだして完成したものである。従来、複合金属シアン化物錯体を触媒として用いて、ポリオール開始剤にエチレンオキシドを単独で付加重合させた場合には、通常はポリエチレンオキシドが開始剤に均一に付加せずに、得られる生成物が白濁するなどの欠点がみられる。これに対して、本発明においては、予期せぬことに炭化水素系モノオール開始剤に対しては極めて均一にエチレンオキシドを付加することができ、界面活性剤として優れた性質を有するポリエーテルモノオールを製造することができる。
以下に、本発明の製造方法に用いる各構成成分と具体的製造方法について説明する。
【0014】
(炭化水素系モノオール開始剤)
本発明で用いる炭化水素系モノオール開始剤は、複合金属シアン化物錯体触媒を用いてエチレンオキシドを付加重合させたときに、目的とする性質を有する重合体が得られる限り、特に限定されるものではなく、任意に選択した炭化水素系モノオールを用いることができる。「炭化水素系モノオール」とは、化合物1分子当たり1個の水酸基を有する炭化水素系化合物をいう。
【0015】
本発明で用いる炭化水素系モノオールとして特に適した化合物は、常圧(101325Pa)における沸点が150℃以上のアルキルアルコール、シクロアルキルアルコール、アルケニルアルコール、アルキニルアルコール、アリールアルコール、アリールアルキルアルコール、およびアラルキルアルコールからなる群から選択されるモノアルコールである。常圧(101325Pa)における沸点が150℃以下の炭化水素系モノオールを用いることにより、エチレンオキシドを反応させる際に炭化水素系モノオールが反応器内で一部気化することによって反応性が低下することを防止でき、かつ、炭化水素系モノオールへのエチレンオキシドの付加重合反応開始前に、炭化水素系モノオールの減圧脱水が容易であり、これによって炭化水素系モノオールの含有水分量を低く抑えることによって、ポリエチレングリコールが副生成物として生成することを防止しやすい。
すなわち、開始剤である炭化水素系モノオール中の水分量は、エチレンオキシド付加重合反応開始前に可能な範囲で低く抑えることが好ましく、特に水分量は300ppm以下、さらに好ましくは100ppm以下に抑えることが好ましい。
【0016】
本発明に用いる炭化水素系モノオールは、それへのエチレンオキシドの付加が各開始剤分子に対して均一に進むという点と、生成物をノニオン界面活性剤として用いるという点の両方から、炭素数が8〜24であることが好ましく、8〜18であることがより好ましく、8〜14であることが特に好ましい。炭化水素系モノオールは、天然由来モノオールでも合成モノオールでもよい。本発明の製造方法によって得られるエチレンオキシド付加体を界面活性剤として用いる観点からみれば、炭素数が8〜24の炭化水素系モノオールを開始剤として用いることにより、エチレンオキシド付加体の親油性部分の大きさを、ノニオン界面活性剤として好ましい洗浄性能を有することができるように調節できる。
【0017】
上記炭化水素系モノオールは、具体的には、オクチルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ドデシルアルコール、トリデシルアルコール、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、ノナデシルアルコールなどの飽和脂肪族モノオール;オクテニルアルコール、デセニルアルコール、ドデセニルアルコール、トリデセニルアルコール、ペンタデセニルアルコール、オレイルアルコール、ガドレイルアルコール、リノレイルアルコールなどの不飽和脂肪族モノオール;および、エチルシクロヘキシルアルコール、プロピルシクロヘキシルアルコール、オクチルシクロヘキシルアルコール、ノニルシクロヘキシルアルコール、アダマンチルアルコールなどの環状脂肪族モノオールが挙げられるが、これらに限定されない。これらの炭化水素系モノオールは1級または2級アルコールが好ましく、さらに1級アルコールが特に好ましい。また、炭化水素基部分は直鎖状でも分岐状でもよい。特に好ましい炭化水素系モノオールは、オクチルアルコール、デシルアルコール、ドデシルアルコール、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコールである。
【0018】
(複合金属シアン化物錯体触媒)
上記炭化水素系モノオールを開始剤として用い、これにエチレンオキシドの付加重合を行うために用いる触媒としては、有機配位子を有する亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体などの複合金属シアン化物錯体触媒が好ましい。複合金属シアン化物錯体自体は、アルキレンオキシド重合のための触媒として公知である(例えば上記特許文献1参照)。本発明に用いる複合金属シアン化物錯体は、有機配位子を有するものが好ましく、有機配位子としては水溶性のものが好ましい。有機配位子の具体例としては、tert−ブチルアルコール、n−ブチルアルコール、iso−ブチルアルコール、tert−ペンチルアルコール、iso−ペンチルアルコール、N,N−ジメチルアセトアミド、エチレングリコールジメチルエーテル(グライム)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグライム)、トリグライム(トリエチレングリコールジメチルエーテル)、エチレングリコールモノ−tert−ブチルエーテル、iso−プロピルアルコール、1,4−ジオキサンおよび1,3−ジオキサンなどの化合物が挙げられ、これらの1種以上を用いることが好ましい。より好ましい有機配位子は、tert−ブチルアルコール、tert−ペンチルアルコール、エチレングリコールジメチルエーテル、およびエチレングリコールモノ−tert−ブチルエーテルからなる群から選択される1種以上であり、tert−ブチルアルコールが特に好ましい。これらの有機配位子は1種類で使用してもよいし、2種類以上併用してもよい。
【0019】
(ポリエーテルモノオール)
本発明の製造方法によって上記炭化水素系モノオールにエチレンオキシド(CO)を付加して得られるポリエーテルモノオールは下記一般式(1)で表される。
R−(CHCHO)−H (1)
(式1中、Rは、上記の炭化水素系モノオールの炭化水素基を示す。)
上記ポリエーテルモノオールにおいて、炭化水素系モノオール開始剤1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加数nは2〜300である。特に、ノニオン界面活性剤用途として用いるためには、nは2〜100が好ましく、2〜30がさらに好ましく、3〜20が特に好ましい。炭化水素系モノオール1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加数を2以上にすることによって、得られるポリエーテルモノオールの親水性を界面活性剤として用いるために適する程度に大きくできる。また、炭化水素系モノオール1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加モル数を300以下にすることによって、界面活性剤として用いるためには親水性が過度に大きくなりすぎることを防止できる。
【0020】
また一般式(1)のポリエーテルモノオールは、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比である分子量分布Mw/Mnが、1.09以下であり、さらに1.07以下であることがより好ましい。特に、式(1)でn≧10の場合、ポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.04以下であることが最も好ましい。重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用い、市販の分子量既知の標準オキシエチレングリコール試料を用いて作成した検量線に基づいて測定した、ポリオキシエチレングリコール換算分子量であり、本測定方法は当分野で公知である。ポリエーテルモノオールのMw/Mnが1.09以下であることにより、開始剤1分子当たりに付加するエチレンオキシド数が均一性の高いものとなり、得られるポリエーテルモノオールは、界面活性剤として優れた性能のものとなる。
【0021】
上記ポリエーテルモノオールは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを測定した場合に、ポリエチレングリコール副生成物に基づくピーク面積が全ピーク面積の0.2%以下である。ポリエーテルモノオール中のポリエチレングリコール量を低く抑えることによって、透明性に優れ、均一性の高い界面活性剤を調製できる。一方、ポリエチレングリコール副生成物が存在する場合には、ポリエーテルモノオール中に、結晶性の高いポリエチレングリコール副生成物を含むことになり、白い濁りが生じる。また、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを測定した場合には、ポリエーテルモノオールに相当するピーク以外に、ポリエチレングリコール副生成物に相当する、ポリエーテルモノオールよりも高分子量のポリマーに基づくピークが存在する。
【0022】
本発明のポリエーテルモノオールの製造方法においては、開始剤として炭化水素系モノオールを用いること、およびエチレンオキシドの重合触媒として複合金属シアン化物錯体を用いることにより、所望するMw/Mnを有するポリエーテルモノオールを製造できる。本発明の製造方法によれば、通常はポリエチレングリコール副生物の量が低く抑えられる。しかし、開始剤中に含まれる水分量が著しく多い場合は、水が開始剤となってポリエチレングリコールが生成する。したがって、ポリエーテルモノオール中に含まれるポリエチレングリコールをGPCの面積で0.2%以下に抑えるためには、場合によっては、開始剤中に含まれる水分を加熱減圧により脱水して、エチレンオキシドの開環付加反応開始前に開始剤中の水分量を低減しておくことが好ましい。
【0023】
ポリエーテルモノオールは、撹拌機と冷却ジャケットを備えた反応器に開始剤として用いる炭化水素系モノオールを入れ、必要に応じて、例えば加熱下で減圧することによる開始剤の脱水操作を行い、窒素などの不活性ガス雰囲気下でこれに複合金属シアン化物錯体触媒を添加し、次に撹拌下で反応容器内にエチレンオキシドを供給して開環付加重合させることによって容易に得ることができる。開始剤中の水分量は上述のとおり、300ppm以下に抑えることが好ましい。本反応のその他の条件、たとえば、撹拌強度、反応温度、およびエチレンオキシドの供給速度などは、それぞれの事案に応じて当業者が好ましい条件を容易に定めることができ、特に限定されないが、一般には、反応温度は100〜160℃が好ましく、110〜150℃がより好ましい。100℃以上で反応させることによって充分に速いエチレンオキシドの反応速度が得られ、150℃以上で反応を行うことにより複合金属シアン化物錯体触媒が失活することを防止しやすい。反応混合物の撹拌は、できるだけ良好な撹拌状態を保つことができるように行うことが好ましい。反応器としては、反応混合物を冷却可能な反応器を用いることが好ましく、さらにエチレンオキシドの開環付加重合反応が発熱反応であるため、反応器内へのエチレンオキシドの供給速度は、反応器内の反応混合物を所望する反応温度に保つことができる供給速度で行うことが好ましい。
【0024】
ポリエーテルモノオールを製造するために用いる複合金属シアン化物錯体触媒の量は、エチレンオキシドの反応速度を高めることができ、しかも生成物中に残る触媒残渣を少なくできる点から、生成物であるポリエーテルモノオールに対して0.0001〜0.1質量%となる量が好ましく、0.003〜0.03質量%となる量がより好ましい。
【0025】
炭化水素系モノオールにエチレンオキシドを付加重合させてポリエーテルモノオールを製造した後、ポリエーテルモノオールからの複合金属シアン化物錯体触媒除去については、残存する触媒残滓がポリエーテルモノオールの安定性に悪影響を及ぼさないので特に行なわなくてもよいが、所望によってはアンモニアや有機アミンなどのアルカリ中和により触媒を失活させた後、ケイ酸マグネシウムやケイ酸アルミニウム等の無機質吸着剤により触媒除去操作を行うこともできる。また、フィルターを用いた濾過によって触媒を除去してもよい。
【0026】
上記一般式(1)で表され、本発明の方法を用いて製造したポリエーテルモノオールは、ノニオン系界面活性剤として用いるために適している。上記ポリエーテルモノオールをノニオン界面活性剤として各種用途に適用する際には、他のノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、および両性界面活性剤からなる群から選択される別の界面活性剤と併用してもよい。
【0027】
上記ポリエーテルモノオールと併用できるノニオン界面活性剤としては、本発明の製造方法で製造したもの以外の脂肪族系モノオール(炭素数8〜24)アルキレンオキシド(炭素数2〜8)付加物(重合度=1〜100)(重合度とは開始剤1分子当たりに付加したアルキレンオキシドの平均数をいう、以下同様である。)、ポリオキシアルキレン(炭素数2〜8、重合度=1〜100)高級脂肪酸(炭素数8〜24)エステル[例えば、モノステアリン酸ポリエチレングリコール(重合度=20)、およびジステアリン酸ポリエチレングリコール(重合度=30)など]、多価(2価〜10価またはそれ以上)アルコール脂肪酸(炭素数8〜24)エステル[例えば、モノステアリン酸グリセリン、モノステアリン酸エチレングリコール、およびモノラウリン酸ソルビタンなど]、ポリオキシアルキレン(炭素数2〜8,重合度=1〜100)多価(2価〜10価またはそれ以上)アルコール高級脂肪酸(炭素数8〜24)エステル[例えば、モノラウリン酸ポリオキシエチレン(重合度=10)ソルビタン、およびポリオキシエチレン(重合度=50)ジオレイン酸メチルグルコシドなど]、ポリオキシアルキレン(炭素数2〜8、重合度=1〜100)アルキル(炭素数1〜22)フェニルエーテル、ポリオキシアルキレン(炭素数2〜8、重合度=1〜100)アルキル(炭素数8〜24)アミノエーテルおよび1:1型ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド、ならびにアルキル(炭素数8〜24)ジアルキル(炭素数1〜6)アミンオキシド[例えば、ラウリルジメチルアミンオキシドなど]等が挙げられる。
【0028】
上記ポリエーテルモノオールと併用できるアニオン界面活性剤としては、炭素数8〜24の炭化水素系カルボン酸またはその塩[例えば、ポリオキシエチレン(重合度=1〜100)ラウリルエーテル酢酸ナトリウム、およびポリオキシエチレン(重合度=1〜100)ラウリルスルホコハク酸2ナトリウムなど]、炭素数8〜24の炭化水素系硫酸エステル塩[例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレン(重合度=1〜100)ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレン(重合度=1〜100)ラウリル硫酸トリエタノールアミン、およびポリオキシエチレン(重合度=1〜100)ヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド硫酸ナトリウムなど]、炭素数8〜24の炭化水素系スルホン酸塩[例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなど]及び炭素数8〜24の炭化水素系リン酸エステル塩[例えば、ラウリルリン酸ナトリウムなど]、ならびにその他[例えば、スルホコハク酸ポリオキシエチレン(重合度=1〜100)ラウロイルエタノールアミド2ナトリウム、ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム、ヤシ油脂肪酸サルコシンナトリウム、ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン、N−ヤシ油脂肪酸アシル−L−グルタミン酸トリエタノールアミン、N−ヤシ油脂肪酸アシル−L−グルタミン酸ナトリウム、およびラウロイルメチル−β−アラニンナトリウムなど]等が挙げられる。
【0029】
上記ポリエーテルモノオールと併用できるカチオン界面活性剤としては、第4級アンモニウム塩型[例えば、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム、およびエチル硫酸ラノリン脂肪酸アミノプロピルエチルジメチルアンモニウムなど]、ならびにアミン塩型[例えば、ステアリン酸ジエチルアミノエチルアミド乳酸塩、ジラウリルアミン塩酸塩、およびオレイルアミン乳酸塩など]等が挙げられる。
【0030】
上記ポリエーテルモノオールと併用できる両性界面活性剤としては、ベタイン型両性界面活性剤[例えば、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ラウリルヒドロキシスルホベタイン、およびラウロイルアミドエチルヒドロキシエチルカルボキシメチルベタインヒドロキシプロピルなど]、ならびにアミノ酸型両性界面活性剤[例えば、β−ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウムなど]が挙げられる。
【0031】
上記ポリエーテルモノオールは1種のみ用いることも2種以上を併用することもできる。さらに、上記ポリエーテルモノオールと併用するノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、および両性界面活性剤も1種のみ用いることも2種以上併用することもできる。
【0032】
一般式(1)で表されるポリエーテルモノオールは、各種用途にノニオン界面活性剤として用いることができる。具体的な用途は特に限定されないが、例えば、衣料用洗剤、皿洗い用洗剤などの家庭用洗剤、機械金属用洗剤などの工業用洗剤としての洗浄剤;工業用繊維加工分野での精練浸透剤;湿潤剤;金属加工用乳化剤、農薬乳剤用乳化剤、化粧品用乳化剤、水系塗料用乳化剤、乳化重合用乳化剤などの乳化剤;製紙分野、繊維加工分野、および金属加工分野で用いられる消泡剤:紙用薬剤の分散剤;化粧品や医薬品の保湿剤;製紙や樹脂、繊維などの帯電防止剤;窓ガラスなどの防曇剤;および、香料用などのハイドロトロープ剤などを挙げることができる。
【0033】
本発明の製造方法を用いて製造したポリエーテルモノオールを界面活性剤として用いる場合は、所望する場合は界面活性剤技術分野で公知の添加剤をさらに添加することができる。さらに所望する場合は溶媒、例えば水、などと混合して界面活性剤組成物として用いることができる。
【0034】
〔実施例〕
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、実施例および比較例で得られたポリエーテルモノオール1分子当たりのエチレンオキシド平均付加数の分布と副生成物であるポリエチレングリコール量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(以下GPCと略記する。)HLC−8220(東ソー株式会社製)により測定し、ポリエーテルモノオールのMw/Mnと、副生物であるポリエチレングリコールのピーク面積の割合を計算した。
【0035】
<<GPCの測定条件>>
使用機種 :HLC−8220GPC(東ソー株式会社製);
データ処理装置:SC−8020(東ソー株式会社製);
使用カラム:TSG gel HZ2000(東ソー株式会社製);
カラム温度:40℃、検出器:RI、溶媒:テトラヒドロフラン、流速:0.6ml/分、試料濃度:0.25%、注入量:10μl;
検量線作成用標準サンプル:ポリオキシエチレングリコール(東ソー株式会社製;TSK STANDARDPOLYETHYLENE OXIDE)。
【0036】
また、炭化水素系モノオール1分子当たりに付加重合したエチレンオキシド数は、得られたポリエーテルモノオールの水酸基価をJIS K1557に準拠して測定し、その値から水酸基1個あたりの平均分子量を求め、開始剤の分子量を引いた値をエチレンオキシドの分子量で割って計算した。
また、以下に示す炭化水素系モノオールの沸点は常圧における温度である。
【0037】
〔実施例1〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。ラウリルアルコール(新日本理化製、製品名コノール20P、沸点:260℃)を558g(3.0モル)、および触媒としてtert−ブチルアルコールを配位子として有する亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体(以下、DMC触媒という)0.4gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で110℃迄昇温した。初めにエチレンオキシド66g(1.5モル)を反応容器内に投入して初期反応を行い、続いてエチレンオキシド858g(19.5モル)を反応容器内に5時間程かけて投入して反応させた。エチレンオキシド投入後、110℃でさらに1時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオールにおいて開始剤1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加数は7.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.06であり、GPCスペクトルにおいてポリエチレングリコールのピークは観測されなかった。
【0038】
〔実施例2〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。ステアリルアルコール(新日本理化製、製品名コノール30S、沸点:210℃)を810g(3.0モル)、および触媒としてDMC触媒0.4gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で140℃迄昇温した。初めにエチレンオキシド132g(3モル)を反応容器内に投入して初期反応を行い、続いてエチレンオキシド1056g(24モル)を反応容器内に5時間程かけて投入して反応させた。エチレンオキシド投入後、140℃でさらに1時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオールにおいて開始剤1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加数は9.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.04であり、GPCスペクトルにおいてポリエチレングリコールのピークは観測されなかった。
【0039】
〔実施例3〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。2−エチルヘキシルアルコール(新日本理化製、製品名コノール10WS、沸点:183℃)を520g(4.0モル)、および触媒としてDMC触媒0.4gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で120℃迄昇温した。初めにエチレンオキシド70.4g(1.6モル)を反応容器内に投入して初期反応を行い、続いてエチレンオキシド457.6g(10.4モル)を反応容器内に5時間程かけて投入した。エチレンオキシド投入後、120℃でさらに1時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオールにおいて開始剤1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加数は3.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.07であり、GPCスペクトルにおいてポリエチレングリコールのピークは観測されなかった。
【0040】
〔実施例4〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。デシルアルコール(新日本理化製、製品名コノール10N、沸点:231℃)を632g(4.0モル)、および触媒としてDMC触媒0.4gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で130℃迄昇温した。初めにエチレンオキシド70.4g(1.6モル)を反応容器内に投入して初期反応を行い、続いてエチレンオキシド809.4g(18.4モル)を反応容器内に5時間程かけて投入した。エチレンオキシド投入後、130℃でさらに1時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオールにおいて開始剤1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加数は5.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.07であり、GPCスペクトルにおいてポリエチレングリコールのピークは観測されなかった。
【0041】
〔実施例5〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。ラウリルアルコール(新日本理化製、製品名コノール20P、沸点:260℃)を558g(3.0モル)、および触媒としてDMC触媒0.4gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で150℃迄昇温した。初めにエチレンオキシド66g(1.5モル)を反応容器内に投入して初期反応を行い、続いてエチレンオキシド2574g(58.5モル)を反応容器内に5時間程かけて投入した。エチレンオキシド投入後、150℃でさらに1時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオールにおいて開始剤1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加数は20.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.02であり、GPCスペクトルにおいてポリエチレングリコールのピークは観測されなかった。
【0042】
〔実施例6〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。デシルアルコール(新日本理化製、製品名コノール10N、沸点:231℃)を632g(4.0モル)、および触媒としてDMC触媒0.4gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で120℃迄昇温した。初めにエチレンオキシド70.4g(1.6モル)を反応容器内に投入して初期反応を行い、続いてエチレンオキシド2041.6g(46.4モル)を反応容器内に5時間程かけて投入した。エチレンオキシド投入後、120℃でさらに1時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオール1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加数は12.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.03であり、GPCスペクトルにおいてポリエチレングリコールのピークは観測されなかった。
【0043】
〔実施例7〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。テトラデシルアルコール(新日本理化製、製品名コノール1495、沸点:289℃)を642g(3.0モル)、および触媒としてDMC触媒0.4gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で110℃迄昇温した。初めにエチレンオキシド66g(1.5モル)を反応容器内に投入して初期反応を行い、続いてエチレンオキシド1914g(43.5モル)を反応容器内に5時間程かけて投入した。エチレンオキシド投入後、110℃でさらに1時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオール1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加数は15.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.02であり、GPCスペクトルにおいてポリエチレングリコールのピークは観測されなかった。
【0044】
〔実施例8〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。デシルアルコール(新日本理化製、製品名コノール10N、沸点:231℃)を632g(4.0モル)、および触媒としてDMC触媒0.06gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で120℃迄昇温した。初めにエチレンオキシド70.4g(1.6モル)を反応容器内に投入して初期反応を行い、続いてエチレンオキシド457.4g(10.4モル)を反応容器内に5時間程かけて投入した。エチレンオキシド投入後、120℃でさらに1時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオール1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加数は3.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.07であり、GPCスペクトルにおいてポリエチレングリコールのピークは観測されなかった。
【0045】
〔比較例1〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。ラウリルアルコール(新日本理化製、製品名コノール20P、沸点:260℃)を558g(3.0モル)、および触媒として2.5MgO・Al・mHOの組成式で表される水酸化アルミニウム・マグネシウムを500℃で3時間焼成したものを2.2g反応容器内に仕込み、窒素気流下で160℃迄昇温した。そしてエチレンオキシド924g(21モル)を反応容器内に5時間程かけて投入した。エチレンオキシド投入後、180℃でさらに3時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオール1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加数は7.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.08であり、GPCスペクトルにおいて観測されるピーク全体の面積の0.6%にあたるポリエチレングリコールのピークが観測された。
【0046】
〔比較例2〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。ステアリルアルコール(新日本理化製、製品名コノール30S、沸点:210℃)を810g(3.0モル)、および触媒として水酸化カリウム1.2gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で170℃迄昇温した。そしてエチレンオキシド1188g(27モル)を反応容器内に5時間程かけて投入した。エチレンオキシド投入後、170℃でさらに1時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオール1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加数は9.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.13であり、GPCスペクトルにおいてポリエチレングリコールのピークは確認されなかった。
【0047】
〔比較例3〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。2−エチルヘキシルアルコール(新日本理化製、製品名コノール10WS、沸点:183℃)を520g(4.0モル)、および触媒として水酸化カリウム1.2gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で120℃迄昇温した。そしてエチレンオキシド528g(12モル)を反応容器内に5時間程かけて投入した。エチレンオキシド投入後、120℃でさらに3時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオールの1分子当たりの平均エチレンオキシド付加モル数は3.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.18であり、GPCスペクトルにおいてポリエチレングリコールのピークは確認されなかった。
【0048】
〔比較例4〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。デシルアルコール(新日本理化製、製品名コノール10N、沸点:231℃)を632g(4.0モル)、および触媒として水酸化カリウム1.2gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で130℃迄昇温した。そしてエチレンオキシド880g(20モル)を反応容器内に5時間程かけて投入した。エチレンオキシド投入後、130℃でさらに3時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオールの1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加数は5.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.16であり、GPCスペクトルにおいてポリエチレングリコールのピークは確認されなかった。
【0049】
〔比較例5〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。ラウリルアルコール(新日本理化製、製品名コノール20P、沸点:260℃)を558g(3.0モル)、および水酸化カリウム0.4gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で150℃迄昇温した。そしてエチレンオキシド2640g(60モル)を反応容器内に4時間程かけて投入した。エチレンオキシド投入後、150℃でさらに1時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオールの1分子当たりのエチレンオキシドの平均付加数は20.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.11であり、GPCスペクトルにおいてポリエチレングリコールのピークは確認されなかった。
【0050】
〔比較例6〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。デシルアルコール(新日本理化製、製品名コノール10N、沸点:231℃)を632g(4.0モル)、および触媒として水酸化カリウム1.2gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で120℃迄昇温した。そしてエチレンオキシド2112g(48モル)を反応容器内に5時間程かけて投入した。エチレンオキシド投入後、120℃でさらに3時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオール1分子当たりのエチレンオキシド平均付加数は12.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.12であり、GPCスペクトルにおいてポリエチレングリコールのピークは確認されなかった。
【0051】
〔比較例7〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。テトラデシルアルコール(新日本理化製、製品名コノール1495、沸点:289℃)を642g(3.0モル)、および触媒としてMg、Al、Mnの複合酸化物触媒(Mg:Al:Mn(原子比)=0.56:0.26:0.18)2.0gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で150℃迄昇温した。続いてエチレンオキシド1980g(45モル)を反応容器内に5時間程かけて投入した。エチレンオキシド投入後、150℃でさらに3時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオール1分子当たりのエチレンオキシド平均付加数は15.0であり、GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.07であり、GPCスペクトルにおいて観測されるピーク全体の面積の0.7%にあたるポリエチレングリコールのピークが観測された。
【0052】
〔比較例8〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。デシルアルコール(新日本理化製、製品名コノール10N、沸点:231℃)を632g(4.0モル)、および触媒として水酸化カリウム0.5gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で180℃迄昇温した。そしてエチレンオキシド528g(12モル)を反応容器内に5時間程かけて投入した。エチレンオキシド投入後、180℃でさらに1時間反応させ、エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオール1分子当たりのエチレンオキシド平均付加数は3.0であり、GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.16であり、GPCスペクトルにおいてポリエチレングリコールのピークは確認されなかった。
【0053】
〔比較例9〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。アリルアルコールを284.37g(4.9モル、沸点:95℃)および触媒としてtert−ブチルアルコールを配位子として有する亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体6.0gを反応容器内に仕込み、窒素気流下で90℃迄昇温した。エチレンオキシド135g(3.07モル)を添加した。30分後、さらに50g(1.14モル)のエチレンオキシドを添加した。約90分後、さらに50g(1.14モル)のエチレンオキシドを添加した。その約2時間後に残り1615g(25.1モル)のエチレンオキシドを1g/分から4g/分の速度で投入した。得られたポリエーテルモノオール1分子当たりのエチレンオキシド平均付加数は4.9であった。GPCを測定結果より、Mw/Mnは1.06であり、また、副生成物として、GPCスペクトルにおいて観測されるピーク全体の3.4%の面積にあたるポリエチレングリコールのピークが観測された。
【0054】
〔比較例10〕
5リットルの高圧用オートクレーブを反応容器として用いた。以下の反応は全て撹拌下で行った。ラウリルアルコール(新日本理化製、製品名コノール20P、沸点:260℃)を558g(3.0モル)、過塩素酸マグネシウム0.12g、硫酸マグネシウム・7水塩0.03gを投入し、混合系内を窒素で置換した後、脱水処理を行った。エチレンオキシド264g(6.0モル)を150℃にて反応器内に投入して付加反応を行った。その後、水酸化カリウム0.9gを追加し、さらにエチレンオキシド660g(15.0モル)を反応器に投入して150℃にて付加反応を行った。エチレンオキシドが反応容器に残存しないことを反応容器内圧の低下が止まったことによって確認した後、反応容器から生成物を抜き出し、目的とするポリエーテルモノオールを得た。得られたポリエーテルモノオール1分子当たりのエチレンオキシド平均付加数は7.0であった。GPC測定結果よりポリエーテルモノオールのMw/Mnは1.045であり、またGPCスペクトルにおいて観測されるピーク全体の0.7%の面積にあたるポリエチレングリコールのピークが観測された。
【0055】
〔ポリエーテルモノオールの界面活性剤としての評価〕
次に、上記各実施例もしくは比較例で合成したポリエーテルモノオールおよび開始剤の構造ならびに特性を表1に示した。またこれらポリエーテルモノオールの界面活性剤としての特性を調べるため、洗浄性、浸透性、乳化性、および水溶性についての性能評価を行った。
【0056】
[洗浄性評価]
洗浄性は以下の方法で評価した。
ステンレスビーカー中で、実施例もしくは比較例で合成したポリエーテルモノオール1g/L,ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.3g/L、水酸化ナトリウム2g/Lの精練浴100mLに綿メリヤスの生地(布)5gをいれ、95℃,30分間精練した。その後、湯洗を2回,水洗2回行い、脱水,乾燥した処理布からシクロヘキサン/エタノール=2/1(体積比)の溶媒を用いて、布に残留する油分を抽出した。残留油分が少ないほど、洗浄性が優れているといえる。
【0057】
[乳化性評価]
乳化性は以下の方法で評価した。
比色管に実施例もしくは比較例で合成したポリエーテルモノオール2g、流動パラフィン8g、蒸留水90gを入れた後、上下に30回激しく震とうさせる。その後1時間静置した後の液の状態を目視にて観察することにより評価した。評価基準は以下のとおりである。均一になっている:○、一部分離している:△、完全に二層に分離している:×
【0058】
[浸透性評価]
浸透性は以下の方法で評価した。
ガラスビーカーに実施例もしくは比較例で合成したポリエーテルモノオール0.5質量%水溶液を入れ、液表面に1cm×1cmの大きさに調整したウールフェルト片を置く。置いてからウールフェルト片がビーカーの底に沈むまでの時間を測定した。この時間が短いほど、ポリエーテルポリオールの浸透性が優れるといえる。
【0059】
[水溶性評価]
水溶性は以下の方法で評価した。
蓋付きの三角フラスコに実施例もしくは比較例で合成したポリエーテルモノオール1gと25℃の蒸留水99gを入れ、攪拌混合し静置後、外観を目視で評価した。評価基準は以下のとおりである。均一透明:○、白濁している:△、 分離が見られる:×
【0060】
以上の評価試験によって、ポリエーテルポリオールの界面活性剤としての特性を調べた。得られた結果を表2〜5に示した。
【0061】
【表1】

【0062】
【表2】

【0063】
【表3】

【0064】
【表4】

【0065】
【表5】

【0066】
表2〜5に示した結果から、本発明の製造方法によって製造したポリエーテルモノオールは、洗浄性、乳化性、浸透性、および水溶性のいずれにおいても優れており、ノニオン界面活性剤として優れた性質を有することがわかる。これらの特性が優れていることから、本発明によるポリエーテルモノオールをノニオン界面活性剤として用いる場合の用途としては、洗浄剤、精練浸透剤、乳化剤、潤滑剤、分散剤、消泡剤、保湿剤、帯電防止剤、防曇剤 起泡剤、吸水剤、およびハイドロトロープ剤等の用途が挙げられ、これらに用いた場合に本発明によるポリエーテルポリオールはノニオン界面活性剤としての優れた特性を生かすことができる。
【産業上の利用可能性】
【0067】
本発明によるポリエーテルポリオールはノニオン界面活性剤として優れ、洗浄剤、精練浸透剤、乳化剤、潤滑剤、分散剤、消泡剤、保湿剤、帯電防止剤、防曇剤 起泡剤、吸水剤、およびハイドロトロープ剤などの用途において特に有用である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭化水素系モノオールを開始剤として用い、複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で、前記開始剤1分子当りエチレンオキシドを平均で2〜300付加重合させることにより、Mw/Mnが1.09以下であり、且つゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおいてポリエチレングリコール副生成物に基づくピーク面積が全ピーク面積の0.2%以下であるポリエーテルモノオールを得る、ポリエーテルモノオールの製造方法。
【請求項2】
前記開始剤として、常圧(101325Pa)における沸点が150℃以上である炭化水素系モノオールを用いる、請求項1記載のポリエーテルモノオールの製造方法。
【請求項3】
炭素数8〜24の、アルキルアルコール、シクロアルキルアルコール、アルケニルアルコール、アルキニルアルコール、アリールアルコール、アリールアルキルアルコール、およびアラルキルアルコールからなる群から選択されるモノオールを前記開始剤として用いる、請求項1または2に記載の製造方法。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法によって製造されたポリエーテルモノオールを含むノニオン界面活性剤。
【請求項5】
請求項4記載のノニオン界面活性剤を含む、洗浄剤、精練浸透剤、乳化剤、潤滑剤、分散剤、消泡剤、保湿剤、帯電防止剤、防曇剤、起泡剤、吸水剤、またはハイドロトロープ剤。

【公開番号】特開2007−284586(P2007−284586A)
【公開日】平成19年11月1日(2007.11.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−114334(P2006−114334)
【出願日】平成18年4月18日(2006.4.18)
【出願人】(000000044)旭硝子株式会社 (2,665)
【Fターム(参考)】