説明

ポリオキシアルキレン系共重合体およびその製造方法

【課題】洗剤用途に用いられた場合に従来より一層改善された界面活性剤の析出抑制能を示し、洗剤組成物に好ましく添加することができるポリアルキレングリコール系共重合体を提供することを目的とする。
【解決手段】
重合時の溶媒の使用量がポリオキシアルキレン系化合物100部に対し10部未満という極めて溶媒の使用量が少ないか或いは実質的に溶媒が存在しない条件下において、特定のポリオキシアルキレン系化合物と特定の疎水性基含有単量体とを重合させて得られた重合体である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリオキシアルキレン系共重合体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、衣料類に用いられる洗剤には、洗剤の洗浄効果を向上させることを目的として、ゼオライト、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレングリコールなどの洗剤ビルダー(洗剤助剤)を配合することが行われている。
また、上記の各種洗剤ビルダーに加えて、近年では、ポリアルキレングリコール系共重合体が洗剤ビルダーとして洗剤組成物に配合されている。
【0003】
例えば、(メタ)アクリル酸系単量体と不飽和ポリアルキレングリコール系単量体との共重合体を洗剤用ビルダーや洗剤組成物に使用することが報告されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、(メタ)アクリル酸系単量体Aとポリアルキレンオキサイドの繰り返し単位が6以上300以下である不飽和ポリアルキレングリコール系単量体Bおよび単量体A、Bに共重合可能なモノエチレン性不飽和単量体Cを共重合した重合体であって、末端に硫黄酸素酸を持ち、S=(ポリマーに含まれるS量)/(全S量)×100で定義される硫黄元素導入量S値が3以上である重合体組成物が開示されている。上記特許文献1に記載される共重合体組成物は、液体洗剤との相溶性や分散能に優れ、色相が良いことが開示されている。
【0004】
さらに、(メタ)アクリル酸系単量体由来の構成単位及び不飽和ポリアルキレングリコール系単量体由来の構成単位に加えて、さらに(メタ)アクリル酸アルキル系単量体やビニル芳香族系単量体由来の比較的疎水性を示す構成単位を特定の割合で導入した共重合体を洗剤用ビルダーや洗剤組成物に使用することが報告されている(特許文献2参照)。特許文献2には、該共重合体が、衣料などの汚れ、特にえりあかや油脂汚れ等の疎水性の汚れを効率よく除去できると同時に、少ない水量で洗濯を行なってもこの汚れを再び洗濯物に付着させず、優れた再汚染防止能を発揮することが開示されている。
【0005】
また、洗剤ビルダーに要求される性能としては、洗剤の洗浄力を向上させる性能は勿論のこと、洗浄力の低下につながる界面活性剤の析出を抑制/防止する性能(以下、単に「析出抑制能」とも称する)もまた、要求されているのが現状である。ここで、界面活性剤の析出の問題は、アニオン界面活性剤である、ドデシルベンゼンスルホン酸(塩)のような直鎖アルキルベンゼンスルホン酸(塩)(LAS)が、水中に存在するカルシウムイオンやマグネシウムイオンと結合することにより生じるため、比較的硬度の高い水を用いて洗浄を行う場合に顕著である(非特許文献1を参照)。
【0006】
析出抑制能を向上させる技術としては、特許文献3が挙げられる。特許文献3では、疎水基部分を有するポリアルキレングリコール系単量体と、カルボン酸(塩)系単量体及び/又はスルホン酸(塩)系単量体からなる共重合体が、良好な析出抑制能を示すことが開示されている。しかし、特許文献3に開示されている重合体は、重合中に系の粘度が増加する為、製造設備上、制限されると言う問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2004−75977号公報
【特許文献2】特開2007−231260号公報
【特許文献3】特表2009−510175号公報
【非特許文献】
【0008】
【非特許文献1】Louis Ho Tan Tai,“Formulating Detergents and Personal Care Products”,AOCS Press,pp.53−54(2000)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上述したように、従来、様々な洗剤組成物が報告されているにもかかわらず、生産性に優れ、洗剤用途に用いられた場合に従来以上に良好な析出抑制能を発現する重合体に対する要望は、依然として強い。
したがって、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、良好な界面活性剤の析出抑制能を示し、洗剤組成物に好ましく添加することができるポリアルキレングリコール系共重合体を提供することを目的とするものである。
本発明の他の目的は、このようなポリアルキレングリコール系共重合体を効率よく製造できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行った。その結果、本発明者らは、重合時の溶媒の使用量がポリオキシアルキレン系化合物100部に対し10部未満という極めて溶媒の使用量が少ないか或いは実質的に溶媒が存在しない条件下において、特定のポリオキシアルキレン系化合物と、特定の疎水基含有単量体とを重合させると、得られた共重合体が良好な界面活性剤の析出抑制能(析出抑制能)を有することを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明にかかる共重合体は、ポリオキシアルキレン系化合物および疎水性基含有単量体を共重合して得られる共重合体であって、前記ポリオキシアルキレン系化合物は、下記一般式(1)若しくは(3)で表される構造を有し、
前記疎水性基含有単量体は、炭素数1以上のアルキル基、炭素数4以上のアルケニル基、炭素数6以上のアリール基から選ばれるいずれか1種以上の基を有する単量体であり、
重合時の溶媒の使用量はポリオキシアルキレン系化合物100部に対し10部未満である、共重合体である。
【0011】
【化1】

【0012】

上記一般式(1)において、Rは水素原子または、メチル基を表し、Rは単結合、CH基、CHCH基を表し、−Xは、下記一般式(2−1)、(2−2)で表される構造を表す。
【0013】
【化2】

【0014】

上記一般式(2−1)、(2−2)において、Zは、炭素数2〜20のオキシアルキレン基を表し、n1〜n3は、オキシアルキレン基の繰り返しの数であり、n1は1〜200の数であり、n2、n3は1〜199の数であり、n2とn3の合計は2〜200であり、R、R、Rは水素原子、炭素数1〜20の有機基である。
【0015】
【化3】

【0016】

上記一般式(3)において、Rは水素原子または、メチル基を表し、Rは単結合、CH基、CHCH基を表し、−X、−Xは、水酸基または下記一般式(4−1)、(4−2)で表される構造を表し、少なくとも−X、−Xのいずれか一方は下記一般式(4−1)、(4−2)のいずれかで表される構造を表わす。
【0017】
【化4】

【0018】

上記一般式(4−1)、(4−2)において、Zは、炭素数2〜20のオキシアルキレン基を表し、n1〜n3は、オキシアルキレン基の繰り返しの数であり、n1は1〜200の数であり、n2、n3は1〜199の数であり、n2とn3の合計は2〜200であり、R、R、Rは水素原子、炭素数1〜20の有機基である。
【発明の効果】
【0019】
本発明のポリアルキレングリコール系共重合体は、優れた生産性を示し、優れた界面活性剤の析出抑制能を示すことから、洗剤ビルダーとして使用した場合に、界面活性剤の析出を抑制することにより、洗剤組成物の洗浄力を向上することができる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の共重合体は、特定の重合条件で、特定のポリオキシアルキレン系化合物および疎水性基含有単量体を共重合して得られる共重合体である。
[ポリオキシアルキレン系化合物]
本発明の共重合体は、下記一般式(1)もしくは(3)で表される構造を有するポリオキシアルキレン系化合物を必須として重合して得られることを特徴としている。すなわち、本発明の共重合体は、下記一般式(1)、下記一般式(3)で表される構造を有するポリオキシアルキレン系化合物から選ばれる1種、または2種以上のポリオキシアルキレン系化合物を必須として重合して得られることを特徴としている。もちろん、下記一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン系化合物と、下記一般式(3)で表されるポリオキシアルキレン系化合物を両方含んで重合して得られる共重合体であっても良い。
【0021】
【化5】

【0022】

上記一般式(1)、(3)において、Rは水素原子またはメチル基である。一般式(1)、(3)において、Rは単結合、CH基(メチレン基)、CHCH基(エチレン基)のいずれかの構造を表す。得られた共重合体の析出抑制能が向上することから、CH基(メチレン基)、CHCH基(エチレン基)であることが好ましい。
上記一般式(1)において、−Xは、下記一般式(2−1)、または(2−2)で表される構造を表す。
【0023】
【化6】

【0024】

上記一般式(3)において、−X、−Xは、水酸基または下記一般式(4−1)、または(4−2)で表される構造を表し、少なくとも−X、−Xのいずれか一方は下記一般式(4−1)、または(4−2)で表される構造を表わす。「いずれか一方は」とは、−X、−Xのいずれか一方が下記一般式(4−1)、または(4−2)で表される構造である形態である場合と、−X、−Xの両方が下記一般式(4−1)、または(4−2)で表される構造ある形態である場合を含む。好ましくは−X、−Xのいずれか一方が下記一般式(4−1)、または(4−2)で表される構造である形態である。
【0025】
【化7】

【0026】

上記一般式(2−1)、(2−2)、(4−1)、(4−2)において、Zは、炭素数2〜20のオキシアルキレン基を表し、n1〜n3は、オキシアルキレン基の繰り返しの数であり、n1は1〜200の数であり、n2、n3は1〜199の数であり、n2とn3の合計は2〜200である。
【0027】
上記一般式(2−1)、(2−2)、(4−1)、(4−2)において、Zは、炭素数2〜20のオキシアルキレン基であるが、製造時の重合がスムーズに進行し、かつ、得られた共重合体の水溶性や析出抑制能が向上する等の優れた効果を有することから、炭素数2〜4であることが好ましく、2または3であることがより好ましく、2であることが更に好ましい。
【0028】
上記一般式(2−1)、(2−2)、(4−1)、(4−2)において、Zは、1種類のオキシアルキレン基でも、2種類以上のオキシアルキレン基でも良い。この場合、製造時の重合がスムーズに進行し、かつ、得られた共重合体の水溶性や析出抑制能が向上する等の優れた効果を有することから、Zの少なくとも一部は炭素数2のオキシアルキレン基、すなわちオキシエチレン基であることが好ましく、Zの全量100mol%のうち、50mol%以上がオキシエチレン基であることがより好ましく、90mol%以上がオキシエチレン基であることが更に好ましく、100mol%がオキシエチレン基であることが特に好ましい。
【0029】
上記一般式(2−1)、(2−2)、(4−1)、(4−2)において、R、R、Rは、水素原子、炭素数1〜20の有機基である。
炭素数1〜20の有機基としては、特に限定はないが、メチル基、エチル基、イソプロピル基、オクチル基、ステアリル基等のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、オクトキシ基等のアルコキシ基;メチルエーテル基、エチルエーテル基、オクチルエーテル基等のエーテル基;メチルエステル基、エチルエステル基、オクチルエステル基等のエステル基;メタノイル基、エタノイル基、イソプロパノイル基、オクタノイル基等のアシル基;ブチニル基、ヘキシニル基、オクチニル基等の炭素数4〜20のアルケニル基;フェニル基、ナフチル基、メチルフェニル基、アミノフェニル基等の炭素数6〜20のアリール基;または、これらを置換した有機基が挙げられる。置換基としては、上記有機基全体で炭素数1〜20であればよく、カルボキシル基、スルホン酸基、硫酸エステル基、アミノ基、アミド基、水酸基、ヒドロキシメチレン基、アルキル基、アリール基等が挙げられる。上記有機基の一部が、エーテル結合、エステル結合、アミド結合等に置き換わった炭素数1〜20の有機基が例示される。
【0030】
上記一般式(2−1)、(2−2)、(4−1)、(4−2)で表される構造をポリアルキレングリコール鎖ということがある。
【0031】
上記一般式(2−1)、(2−2)、(4−1)、(4−2)において、「オキシアルキレン基」は、アルキレンオキサイド由来の構造であることが好ましく、「アルキレンオキサイド由来の構造」とは、アルキレンオキサイドが開環したオキシアルキレン構造を示す。例えば、アルキレンオキサイドがエチレンオキサイド(EO)である場合、「アルキレンオキサイド由来の構造」はエチレンオキサイドが開環したオキシアルキレン構造である、−OCHCH−基(オキシエチレン基)である。
【0032】
上記アルキレンオキサイド由来の構造としての、オキシアルキレン基としては、炭素数は、2〜20であり、好ましくは2〜4であり、より好ましくは2または3であり、さらに好ましくは2である。
アルキレンオキサイド由来の構造としては、例えば、エチレンオキサイド(EO)、プロピレンオキサイド(PO)、イソブチレンオキサイド、1−ブテンオキサイド、2−ブテンオキサイド、トリメチルエチレンオキサイド、テトラメチレンオキサイド、テトラメチルエチレンオキサイド、ブタジエンモノオキサイド、オクチレンオキサイド、スチレンオキサイド、1,1−ジフェニルエチレンオキサイド等の化合物由来の基が例示され得る。
中でも、上記アルキレンオキサイド由来の構造(オキシアルキレン基)としては、EOまたはPO由来の基(すなわち、オキシエチレン基またはオキシプロピレン基)であることが好ましく、オキシエチレン基であることがより好ましい。なお、オキシアルキレン基としては、1種のみが単独で存在してもよいし、2種以上が混在していてもよい。
【0033】
上記一般式(2−1)、(2−2)、(4−1)、(4−2)において、n1〜n3は、オキシアルキレン基の繰り返しの数であり、n1は1〜200の数であり、n2、n3は1〜199の数であり、n2とn3の合計は2〜200である。好ましくはn1は、5〜120モルでありより好ましくは10〜60モルである。n2とn3の合計は好ましくは5〜120モルでありより好ましくは10〜60モルである。上記範囲であれば、得られるポリオキシアルキレン系共重合体の析出抑制能が向上する傾向にある。
【0034】
本発明のポリオキシアルキレン系化合物1モルあたりのオキシアルキレン構造単位の含有量(オキシアルキレン基の付加モル数)は5〜120モルであることがより好ましい。すなわち、ポリオキシアルキレン系化合物が1分子内にポリアルキレングリコール鎖を2以上有する場合、1分子内のn1〜n3の合計が5〜120であることが好ましい。ポリオキシアルキレン系化合物1モルあたりのオキシアルキレン構造単位の含有量が上記範囲内であれば、析出抑制能が向上する傾向にある。好ましくは、ポリオキシアルキレン系化合物が、ポリアルキレングリコール鎖を1または2つ有することが好ましく、1つ有することが更に好ましい。
【0035】
(ポリオキシアルキレン系化合物の製造方法)
上記ポリオキシアルキレン化合物の製造方法は限定されない。
上記一般式(1)の構造を有するポリオキシアルキレン系化合物の好ましい製造方法としては、(i)アリルアルコールや、メタリルアルコール、イソプレノール等の炭素‐炭素二重結合を有するアルコールに、アルキレンオキサイドを付加する製造方法、(ii)アリルクロライドや、メタリルクロライド、イソプレニルクロライド、塩化ビニル等の炭素‐炭素二重結合を有するハロゲン化物に、ポリアルキレングリコールを付加する製造方法である。
【0036】
上記(i)の製造方法において、炭素‐炭素二重結合を有するアルコールに、アルキレンオキサイドを付加する手法としては、例えば、1)アルカリ金属の水酸化物、アルコキシド等の強アルカリや、アルキルアミン等を塩基触媒として用いるアニオン重合、2)金属および半金属のハロゲン化物、鉱酸、酢酸等を触媒として用いるカチオン重合、3)アルミニウム、鉄、亜鉛等の金属のアルコキシド、アルカリ土類化合物、ルイス酸等を組み合わせたものを用いる配位重合などの手法を用いて、該アルコールの水酸基に、上述したアルキレンオキサイドを付加する手法が挙げられる。
上記一般式(3)の構造を有するポリオキシアルキレン系化合物の好ましい製造方法としては、(iii)アリルグリシジルエーテル、メタリルグリシジルエーテル、イソプレニルグリシジルエーテル等の炭素‐炭素二重結合を有するエポキシ化合物に、ポリアルキレングリコールを付加する製造方法、iV)アリルオキシプロパンジオール、メタリルオキシプロパンジオールにアルキレンオキサイドを付加する製造方法等である。
【0037】
本発明のポリオキシアルキレン系化合物は、上記一般式(1)または(3)のいずれかで表される構造を有することにより、重合時の安定性が良い為、得られた共重合体の析出抑制能が向上する。また、本発明のポリオキシアルキレン系化合物は、上記一般式(1)または(3)のいずれかで表される構造を有することにより、得られた共重合体の経時安定性が好ましい。また、各種用途に適用する為に、本発明の共重合体(ポリオキシアルキレン系共重合体)を含む製品(組成物)を製造する際に優れた安定性を示すことから、得られた製品の性能が安定するため好ましい。
【0038】
[疎水性基含有単量体]
本発明において、疎水性基含有単量体とは炭素数1以上のアルキル基(シクロアルキル基を含む)、炭素数4以上のアルケニル基、炭素数6以上のアリール基から選ばれる1種以上の基、および炭素炭素二重結合を有する単量体である(但し、上記ポリオキシアルキレン系化合物に該当する単量体を除く)。炭素数は20以下であることが好ましい。炭素数が20を超えると、得られる共重合体の析出抑制能が低下する傾向にあるからである。
【0039】
上記炭素数1以上のアルキル基、炭素数4以上のアルケニル基、炭素数6以上のアリール基には、他の置換基で置換された炭素数1以上のアルキル基、炭素数4以上のアルケニル基、炭素数6以上のアリール基も含まれる。当該他の置換基は、疎水性基含有単量体の疎水性に過度の悪影響を与えない置換基であれば制限が無い。例えば、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン基、疎水基が炭素数4以上のアルキル基の場合における、アルケニル基やアリール基等である。好ましくは、無置換の炭素数1以上のアルキル基、炭素数4以上のアルケニル基、炭素数6以上のアリール基である。
上記炭素数1以上のアルキル基、炭素数4以上のアルケニル基、炭素数6以上のアリール基の炭素数(置換基を有する場合の置換基の炭素数を除く)は、重合性の面から、20以下であることが好ましい。
【0040】
本発明において、疎水性基含有単量体は、共重合体に十分な疎水性部位を付与するという観点から、水100mlに対する溶解度(20℃)が、0〜10gであることが好ましく、0〜7gであることがより好ましい。
【0041】
好ましい疎水性基含有単量体として、下記一般式(H1−1)、(H1−2)で表される単量体が挙げられる。下記一般式(H1−1)は、(メタ)アクリル酸エステル類に、(H1−2)はカルボン酸ビニル類に該当する。
【0042】
【化8】

【0043】

上記一般式(H1−1)において、Rは、水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数1〜20のアルキル基(シクロアルキル基を含む)、炭素数4〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基を表す。
【0044】
【化9】

【0045】

上記一般式(H1−2)において、Rは、水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数1〜20のアルキル基(シクロアルキル基を含む)、炭素数4〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基を表す。
上記(メタ)アクリル酸エステル類としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル等が挙げられる。
上記カルボン酸ビニル類としては、具体的には、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、カプロン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、シクロヘキサンカルボン酸ビニル、安息香酸ビニル等が挙げられる。
【0046】
その他の好ましい疎水性基含有単量体としては、ヘキセン、オクテン、シクロヘキセン等の4以上のアルキル基またはシクロアルキル基を有するアルケン類;スチレン、p−メチルトルエン、p−エチルトルエン、2−ビニルナフタレン、4−ビニルナフタレン、インデン等の無置換または置換されたビニルアリール類;フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド誘導体;ブチルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類;N,N−ジブチルアクリルアミド等のN−置換アクリルアミド類等があげられる。
【0047】
疎水性基含有単量体の中でも、共重合体の製造の容易さの面及び共重合体の析出抑制能の向上効果が高い面から、(メタ)アクリル酸エステル類、カルボン酸ビニル類が好ましい。
上記一般式(H1−1)、(H1−2)において、Rは炭素数1〜12のアルキル基であることがより好ましく、炭素数1〜8のアルキル基であることが更に好ましく、炭素数1〜4のアルキル基であることが特に好ましい。
本発明の共重合体は、上記疎水性基含有単量体から選ばれる少なくとも1種を必須として重合することにより得られるが、上記疎水性基含有単量体は1種であっても、2種以上であっても良い。
[他の単量体]
なお、本発明の共重合体は、ポリオキシアルキレン系化合物、疎水性基含有単量体に加えて、当該ポリオキシアルキレン系化合物、疎水性基含有単量体と共重合可能な他の単量体を含んで製造しても良い。他の単量体としては、特に制限はないが、例えば、(メタ)アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド等のアミド基含有単量体類;アクリロニトリル等のニトリル基含有単量体;上記疎水性基含有単量体に該当しない疎水性単量体;等が挙げられる。これらの他の単量体についても、1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。
【0048】
[単量体組成]
本発明の共重合体を製造する際の、ポリオキシアルキレン系化合物、疎水性基含有単量体および他の単量体全体に占めるポリオキシアルキレン系化合物の割合は特に制限されないが、本発明の作用効果を十分に発揮させるという観点から、単量体成分の全量に対するポリオキシアルキレン系化合物の割合は、好ましくは60〜99質量%であり、より好ましくは62〜98質量%であり、さらに好ましくは64〜97質量%であり、特に好ましくは66〜96質量%であり、最も好ましくは68〜95質量%である。但し、ポリオキシアルキレン系化合物にも疎水基含有単量体にも該当する単量体は、「単量体成分の全量に対する単量体の割合」の算出に際しては、ポリオキシアルキレン系化合物として計算するものとする。
【0049】
なお、ポリオキシアルキレン系化合物、疎水性基含有単量体および他の単量体全体に占める疎水性基含有単量体の割合は特に制限されないが、本発明の作用効果を十分に発揮させるという観点から、単量体成分の全量に対する疎水性基含有単量体の割合は、好ましくは1〜40質量%であり、より好ましくは2〜38質量%であり、さらに好ましくは3〜36質量%であり、特に好ましくは4〜34質量%であり、最も好ましくは5〜32質量%である。
【0050】
ポリオキシアルキレン系化合物、疎水性基含有単量体および他の単量体全体に占める、任意成分である他の単量体の割合は、本発明の作用効果を十分に発揮させるという観点から、単量体成分の全量に対する他の単量体の割合は、好ましくは0〜20質量%であり、より好ましくは0〜15質量%であり、さらに好ましくは0〜10質量%であり、特に好ましくは0〜3質量%であり、最も好ましくは0質量%である。ここで、他の単量体が中和時に塩を形成する単量体の場合、「単量体成分の全量に対する他の単量体の割合」等の算出に際しては、中和時に塩を形成する単量体は対応する中和されていない単量体換算で計算するものとする。例えば、中和時に塩を形成する単量体が「ビニルアミン塩酸塩」である場合には、「ビニルアミン」として「単量体成分の全量に対する酸基含有不飽和単量体の割合」を算出する。
【0051】
本発明の共重合体は、ポリオキシアルキレン系化合物由来の構造、疎水性基含有単量体由来の構造および他の単量体由来の構造を有することになるが、全単量体由来の構造(ポリオキシアルキレン系化合物由来の構造と疎水性基含有単量体由来の構造と他の単量体由来の構造の合計)に対するポリオキシアルキレン系化合物由来の構造の割合は、全単量体由来の構造100質量%に対して、好ましくは60〜99質量%であり、より好ましくは62〜98質量%であり、さらに好ましくは64〜97質量%であり、特に好ましくは66〜96質量%であり、最も好ましくは68〜95質量%である。
ここで、「ポリオキシアルキレン系化合物由来の構造」とは、ポリオキシアルキレン系化合物がラジカル重合することにより形成される構造単位であり、例えば上記一般式(1)の単量体由来の構造であれば、以下の一般式(P1)で表される。
【0052】
【化10】

【0053】

上記一般式(P1)において、Rは水素原子またはメチル基である。一般式(P1)において、Rは単結合、CH基(メチレン基)、CHCH基(エチレン基)のいずれかの構造を表す。
上記一般式(P1)において、−Xは、下記一般式(2−1)、または(2−2)で表される構造を表す。
【0054】
【化11】

【0055】

上記一般式(2−1)、(2−2)において、Zは、炭素数2〜20のオキシアルキレン基を表し、n1〜n3は、オキシアルキレン基の繰り返しの数であり、n1は1〜200の数であり、n2、n3は1〜199の数であり、n2とn3の合計は2〜200であり、R、R、Rは水素原子、炭素数1〜20の有機基である。
【0056】
全単量体由来の構造(ポリオキシアルキレン系化合物由来の構造と疎水性基含有単量体由来の構造と他の単量体由来の構造の合計)に対する疎水性基含有単量体由来の構造の割合は、全単量体由来の構造100質量%に対して、好ましくは1〜40質量%であり、より好ましくは2〜38質量%であり、さらに好ましくは3〜36質量%であり、特に好ましくは4〜34質量%であり、最も好ましくは5〜32質量%である。
ここで、「疎水性基含有単量体由来の構造」とは、疎水性基含有単量体がラジカル重合することにより形成される構造単位であり、例えば上記一般式(H1−1)、(H1−2)の単量体由来の構造であれば、以下の一般式(P2)、(P3)で表される。
【0057】
【化12】

【0058】

上記一般式(P2)において、Rは、水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数1〜20のアルキル基(シクロアルキル基を含む)、炭素数4〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基を表す。
上記一般式(P3)において、Rは、水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数1〜20のアルキル基(シクロアルキル基を含む)、炭素数4〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基を表す。
上記一般式(P2)、(P3)におけるR、Rの好ましい態様は、一般式(H1−1)、(H1−2)におけるものと同様である。
【0059】
全単量体由来の構造(ポリオキシアルキレン系化合物由来の構造、疎水性基含有単量体由来の構造および他の単量体由来の構造の合計)に占める、任意成分である他の単量体由来の構造の割合は、本発明の作用効果を十分に発揮させるという観点から、全単量体由来の構造100質量%に対して、好ましくは0〜20質量%であり、より好ましくは0〜15質量%であり、さらに好ましくは0〜10質量%であり、特に好ましくは0〜3質量%であり、最も好ましくは0質量%である。
ここで、他の単量体由来の構造が中和時に塩を形成する単量体由来の構造の場合、「全単量体由来の構造に対する他の単量体の割合」等の算出に際しては、中和時に塩を形成する単量体由来の構造は対応する中和されていない中和時に塩を形成する単量体由来の構造で計算するものとする。例えば、中和時に塩を形成する単量体が「ビニルアミン塩酸塩」である場合には、「ビニルアミン」由来の構造として「全単量体由来の構造に対する他の単量体の割合」等を算出する。
【0060】
[ポリオキシアルキレン系共重合体]
上述したように、本発明のポリオキシアルキレン系共重合体は、上述したポリオキシアルキレン系化合物(ポリオキシアルキレン系単量体とも言う)と疎水性基含有単量体を重合することにより得られるものである。
また、本発明のポリオキシアルキレン系共重合体は、重合時の溶媒の使用量がポリオキシアルキレン系化合物100部に対し10部未満であることを特徴としている。より好ましくは7質量%以下であり、さらに好ましくは5質量%以下であり、特に好ましくは3質量%以下であり、最も好ましくは実質的に溶媒を含まない。「実質的に溶媒を含まない」とは、重合時に積極的に溶媒を添加しない形態を意味し、不純物程度の溶媒の混入は許容されうることを意味する。該範囲で重合することにより、得られる共重合体の析出抑制能が向上する。好ましくは重合時に使用する溶剤の使用量をなるべく低く設定することが好ましく、可能であれば無溶媒(バルク重合)にすることが更に好ましい。開始剤等の添加物が固形状の場合や高粘度な場合に、無溶媒で添加すると均等に添加できなかったり、添加後の分散状態が低下(均一性が低下)することにより、重合にムラが生じることがあるので、適宜、ポリオキシアルキレン系化合物100部に対し10部未満の溶剤を使用することが好ましい。溶剤を使用する場合の溶剤の使用の形態としては、予め系内に溶剤を仕込む形態、開始剤などを溶解し、重合中に添加する形態が挙げられる。上述の通り、開始剤などの添加物が固形状の場合には、開始剤などを溶解し、重合中に添加する形態が好ましい。
重合時の溶媒の使用量がポリオキシアルキレン系化合物100部に対し10部以上であると、得られる共重合体の析出抑制能が低下する傾向にある。
特に、水を溶剤として使用する場合は、重合時の発泡や増粘が激しくなり、均一な重合が困難になる虞がある為、添加量は極力低く設定することが好ましい。
【0061】
使用可能な溶剤としては、水、或いは公知な有機溶剤が使用可能であるが、単量体成分の溶媒への連鎖移動定数が小さいものや、常圧下で使用可能な沸点70℃以上のもの等が好ましい。このような溶媒としては、例えば、イソブチルアルコール、n−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル等のアルコール類;エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル等のジエーテル類;酢酸、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノアルキルエーテルの酢酸エステル、プロピレングリコールモノアルキルエーテルの酢酸エステル等の酢酸系化合物;等が挙げられる。これらの溶媒は1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。上記アルコール類およびジエーテル類中のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。
【0062】
重合開始剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、過酸化水素;過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;アゾ化合物;有機化酸化物等を使用することができるが、得られる共重合体の析出抑制能が向上する傾向にあることから、アゾ化合物または有機過酸化物を用いることが好ましい。ここで、「アゾ化合物または有機過酸化物」とは、アゾ化合物または有機過酸化物の少なくとも一方を意味する。すなわち、重合開始剤は、アゾ化合物および有機過酸化物のうち、いずれか一方を使用しても両方を使用してもよい。
【0063】
重合開始剤として使用可能なアゾ化合物としては、例えば、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(イソ酪酸)ジメチル、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]n水和物、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二硫酸塩二水和物、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)などが挙げられる。これらのアゾ化合物は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらのアゾ化合物のうち、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)が特に好適である。
【0064】
重合開始剤として使用可能な有機過酸化物としては、ベンゾイルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン、1,1’−ジ−t−ブチルペルオキシ−3,3,5−トリメチレンシクロヘキサン、1,3−ジ−(t−ブチルペルオキシ)−ジイソプロピルベンゼン、ジ−t−ブチルペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシピバレート、t−アミルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−アミルヒドロペルオキシド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、n−ブチル4、4’−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレエートなどが挙げられる。これらの有機過酸化物は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの有機過酸化物のうち、t−ブチルパーオキシベンゾエート(PBZと略す)、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート(PBIと略す)、n−ブチル4、4’−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレエート(PHVと略す)が好適である。
【0065】
重合反応における重合開始剤の使用量は、単量体成分の使用量に応じて適宜調節すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、単量体100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、20質量部以下、より好ましくは0.01質量部以上、15質量部以下、さらに好ましくは1質量部以上、10質量部以下である。重合反応を行う際には、重合開始剤の他に、必要に応じて、任意の連鎖移動剤、pH調節剤、緩衝剤などを用いることができる。
【0066】
その他、本発明のポリオキシアルキレン系共重合体を得る為の好ましい方法としては、[製造方法]で記載する通りである。
本発明のポリオキシアルキレン系共重合体の重量平均分子量は、洗剤ビルダー等としての所望の性能などを考慮して適宜設定されうるため、特に限定されないが、本発明のポリオキシアルキレン系共重合体の重量平均分子量は、具体的には、好ましくは300以上、200000以下であり、より好ましくは500以上、150000以下であり、さらに好ましくは1000以上、100000以下であり、特に好ましくは2000以上、50000以下である。この重量平均分子量の値が大きすぎると、粘度が高くなり、取扱いが煩雑になる虞がある。一方、この重量平均分子量の値が小さすぎると、析出抑制能が低下し、洗剤ビルダーとして十分な性能が発揮されなくなる虞がある。なお、本発明のポリオキシアルキレン系共重合体の重量平均分子量の値としては、後述する実施例に記載の手法により測定される値を採用するものとする。
また、本発明のポリオキシアルキレン系共重合体の数平均分子量は、洗剤ビルダー等としての所望の性能などを考慮して適宜設定されうるため、特に限定されないが、本発明のポリオキシアルキレン系共重合体の数平均分子量は、具体的には、好ましくは300以上、100000以下であり、より好ましくは400以上、75000以下であり、さらに好ましくは500以上、50000以下であり、特に好ましくは1000以上、25000以下である。この数平均分子量の値が大きすぎると、粘度が高くなり、取扱いが煩雑になる虞がある。一方、この数平均分子量の値が小さすぎると、析出抑制能が低下し、洗剤ビルダーとして十分な性能が発揮されなくなる虞がある。なお、本発明のポリオキシアルキレン系共重合体の数平均分子量の値としては、後述する実施例に記載の手法により測定される値を採用するものとする。
【0067】
[重合体組成物]
本発明の重合体組成物中には、本発明のポリオキシアルキレン系共重合体が必須に含まれる。このほか、未反応のポリオキシアルキレン系化合物、未反応の疎水性基含有単量体、未反応の重合開始剤、重合開始剤分解物等が含まれうる。
重合体組成物中に存在する未反応のポリオキシアルキレン系化合物の含有量は、重合体組成物の固形分100質量%に対して30質量%未満が好ましい。より好ましくは20質量%未満であり、さらに好ましくは10質量%未満である。
なお、本願でいう重合体組成物は、特に制限されるものではないが、生産効率性の観点から、好ましくは、不純物除去などの精製工程を経ずに得られる。さらに、重合工程の後に、得られた重合組成物を、取り扱いの便のため、少量の水にて希釈(得られた混合物に対して1〜400質量%程度)したものも本願でいう重合体組成物に含まれる。
【0068】
[製造方法]
本発明のポリオキシアルキレン系共重合体は、[ポリオキシアルキレン系共重合体]の箇所で記載した方法により好ましく製造される。本発明の製造方法に採用し得る、その他の条件に関して、以下詳述する。
本発明の製造方法は、塊状重合(バルク重合)に関する従来公知の知見が適宜参照され、さらに必要に応じて改良されうる。
重合の際には、上述した重合開始剤に加えて、重合開始剤の分解触媒や還元性化合物を反応系に添加してもよい。重合開始剤の分解触媒としては、例えば、塩化リチウム、臭化リチウム等のハロゲン化金属;酸化チタン、二酸化ケイ素等の金属酸化物;塩酸、臭化水素酸、過塩素酸、硫酸、硝酸等の無機酸の金属塩;ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ラク酸、イソラク酸、安息香酸等のカルボン酸、そのエステルおよびその金属塩;ピリジン、インドール、イミダゾール、カルバゾール等の複素環アミンおよびその誘導体等が挙げられる。これらの分解触媒は1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。
【0069】
また、還元性化合物としては、例えば、フェロセン等の有機金属化合物;ナフテン酸鉄、ナフテン酸銅、ナフテン酸ニッケル、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸マンガン等の、鉄、銅、ニッケル、コバルト、マンガン等の金属イオンを発生できる無機化合物;三フッ化ホウ素エーテル付加物、過マンガン酸カリウム、過塩素酸等の無機化合物;二酸化硫黄、亜硫酸塩、硫酸エステル、重亜硫酸塩、チオ硫酸塩、スルホキシ酸塩、ベンゼンスルフィン酸とその置換体、パラトルエンスルフィン酸等の環状スルフィン酸の同族体等の硫黄含有化合物;オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、メルカプトエタノール、α−メルカプトプロピオン酸、チオグリコール酸、チオプロピオン酸、α−チオプロピオン酸ナトリウムスルホプロピルエステル、α−チオプロピオン酸ナトリウムスルホエチルエステル等のメルカプト化合物;ヒドラジン、β−ヒドロキシエチルヒドラジン、ヒドロキシルアミン等の窒素含有化合物;ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、イソバレリアンアルデヒド等のアルデヒド類;アスコルビン酸等が挙げられる。これらの還元性化合物もまた、1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。メルカプト化合物等の還元性化合物は、連鎖移動剤として添加してもよい。
【0070】
重合の際の温度は、開始剤としてアゾ化合物等の、有機過酸化物以外の重合開始剤を使用する場合は、好ましくは40℃以上120℃以下であり、より好ましくは60〜110℃であり、さらに好ましくは80〜100℃である。重合の際の温度は、開始剤として有機過酸化物を使用する場合は、好ましくは100℃以上200℃以下であり、より好ましくは110〜180℃であり、さらに好ましくは120〜150℃、最も好ましくは130〜140℃である。重合時の温度が上記範囲であれば、残存単量体成分が少なくなり、共重合体の析出抑制能が向上する傾向にある。なお、重合時の温度は、重合反応の進行中において、常に一定に保持する必要はなく、例えば、室温から重合を開始し、適当な昇温時間または昇温速度で設定温度まで昇温し、その後、設定温度を保持するようにしてもよいし、単量体成分や開始剤等の滴下方法に応じて、重合反応の進行中に経時的に重合温度を変動(昇温または降温)させてもよい。
重合時間は特に制限されないが、好ましくは10〜420分であり、より好ましくは30〜390分であり、更に好ましくは45〜360分であり、特に好ましくは60〜240分であり、最も好ましくは90〜240分である。なお、本発明において、「重合時間」とは単量体を添加している時間を表す。
反応系内の圧力としては、常圧(大気圧)下、減圧下、加圧下のいずれであってもよいが、得られる共重合体の分子量の点では、常圧下、または、反応系内を密閉し、加圧下で行うことが好ましい。また、加圧装置や減圧装置、耐圧性の反応容器や配管等の設備の点では、常圧(大気圧)下で行うことが好ましい。反応系内の雰囲気としては、空気雰囲気でもよいが、不活性雰囲気とするのが好ましく、例えば、重合開始前に系内を窒素等の不活性ガスで置換することが好ましい。
重合の際には、ポリオキシアルキレン系化合物の一部または全部を反応系に仕込んだ状態で、重合を開始するとよい。例えば、ポリオキシアルキレン系化合物の全量を反応系に仕込み、反応系を昇温させた後、単量体成分および重合開始剤を別々に添加して、重合反応を進行させる形態が例示される。かような形態によれば、得られる共重合体の分子量が容易に調整されうるため、好ましい。なお、重合は、回分式で行われてもよいし、連続式で行われてもよい。
【0071】
疎水性基含有単量体は、重合時に回分式または連続的に添加することが好ましい。例えば一括で仕込んだ場合、疎水性基含有単量体の単独重合体等が、多量に副生するおそれがある。疎水性基含有単量体を添加する場合、10〜420分間にわたりすることが好ましく、30〜390分間がより好ましく、60〜240分間が更に好ましい。
本発明の共重合体、重合体組成物は、水処理剤、繊維処理剤、分散剤、洗剤ビルダー(または洗剤組成物)等として用いられうる。洗剤ビルダーとしては、衣料用、食器用、住居用、毛髪用、身体用、歯磨き用、及び自動車用など、様々な用途の洗剤に添加されて使用されうる。
【0072】
<水処理剤>
本発明の共重合体、重合体組成物は、水処理剤に用いることができる。該水処理剤には、必要に応じて、他の配合剤として、重合リン酸塩、ホスホン酸塩、防食剤、スライムコントロール剤、キレート剤を用いても良い。
【0073】
上記水処理剤は、冷却水循環系、ボイラー水循環系、海水淡水化装置、パルプ蒸解釜、黒液濃縮釜等でのスケール防止に有用である。また、性能、効果に影響しない範囲で、任意の適切な水溶性重合体を含んでもよい。
【0074】
<繊維処理剤>
本発明の共重合体、重合体組成物は、繊維処理剤に用いることができる。該繊維処理剤は、染色剤、過酸化物および界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1つと、本発明の重合体組成物を含む。
【0075】
上記繊維処理剤における本発明の共重合体の含有量は、繊維処理剤全体に対して、好ましくは1〜100重量%であり、より好ましくは5〜100重量%である。また、性能、効果に影響しない範囲で、任意の適切な水溶性重合体を含んでいてもよい。
【0076】
以下に、より実施形態に近い、繊維処理剤の配合例を示す。この繊維処理剤は、繊維処理における精錬、染色、漂白、ソーピングの工程で使用することができる。染色剤、過酸化物および界面活性剤としては繊維処理剤に通常使用されるものが挙げられる。
【0077】
本発明の重合体組成物と、染色剤、過酸化物および界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1つとの配合比率は、例えば、繊維の白色度、色むら、染色けんろう度の向上のためには、繊維処理剤純分換算で、本発明の重合体組成物1重量部に対して、染色剤、過酸化物および界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1つを0.1〜100重量部の割合で配合された組成物を繊維処理剤として用いることが好ましい。
【0078】
上記繊維処理剤を使用できる繊維としては、任意の適切な繊維を採用し得る。例えば、木綿、麻等のセルロース系繊維、ナイロン、ポリエステル等の化学繊維、羊毛、絹糸等の動物性繊維、人絹等の半合成繊維およびこれらの織物および混紡品が挙げられる。
【0079】
上記繊維処理剤を精錬工程に適用する場合は、本発明の共重合体もしくは重合体組成物と、アルカリ剤および界面活性剤とを配合することが好ましい。漂白工程に適用する場合では、本発明の共重合体もしくは重合体組成物と、過酸化物と、アルカリ性漂白剤の分解抑制剤としての珪酸ナトリウム等の珪酸系薬剤とを配合することが好ましい。
【0080】
<無機顔料分散剤>
本発明の共重合体もしくは重合体組成物は、無機顔料分散剤に用いることができる。該無機顔料分散剤には、必要に応じて、他の配合剤として、縮合リン酸およびその塩、ホスホン酸およびその塩、ポリビニルアルコールを用いても良い。
【0081】
上記無機顔料分散剤中における、本発明の共重合体の含有量は、無機顔料分散剤全体に対して、好ましくは5〜100重量%である。また性能、効果に影響しない範囲で、任意の適切な水溶性重合体を含んでいてもよい。
【0082】
上記無機顔料分散剤は、紙コーティングに用いられる重質ないしは軽質炭酸カルシウム、クレイの無機顔料の分散剤として良好な性能を発揮し得る。例えば、無機顔料分散剤を無機顔料に少量添加して水中に分散することにより、低粘度でしかも高流動性を有し、かつ、それらの性能の経日安定性が良好な、高濃度炭酸カルシウムスラリーのような高濃度無機顔料スラリーを製造することができる。
【0083】
上記無機顔料分散剤を無機顔料の分散剤として用いる場合、該無機顔料分散剤の使用量は、無機顔料100重量部に対して、0.05〜2.0重量部が好ましい。該無機顔料分散剤の使用量が上記範囲内にあることによって、十分な分散効果を得ることが可能となり、添加量に見合った効果を得ることが可能となり、経済的にも有利となり得る。
【0084】
<洗剤ビルダー>
本発明の共重合体もしくは重合体組成物は、洗剤ビルダーとして用いられうる。洗剤ビルダーとしては、衣料用、食器用、住居用、毛髪用、身体用、歯磨き用、及び自動車用など、様々な用途の洗剤に添加されて使用されうる。
【0085】
<洗剤組成物>
本発明の共重合体もしくは重合体組成物は、洗剤組成物にも添加しうる。
洗剤組成物における本発明のポリオキシアルキレン系共重合体の含有量は特に制限されない。ただし、優れたビルダー性能を発揮しうるという観点からは、本発明のポリオキシアルキレン系系共重合体の含有量は、洗剤組成物の全量に対して、好ましくは0.1〜15質量%であり、より好ましくは0.3〜10質量%であり、さらに好ましくは0.5〜5質量%である。
洗剤用途で用いられる洗剤組成物には、通常、洗剤に用いられる界面活性剤や添加剤が含まれる。これらの界面活性剤や添加剤の具体的な形態は特に制限されず、洗剤分野において従来公知の知見が適宜参照されうる。また、上記洗剤組成物は、粉末洗剤組成物であってもよいし、液体洗剤組成物であってもよい。
界面活性剤は、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性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1種または2種以上である。2種以上が併用される場合、アニオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤との合計量は、界面活性剤の全量に対して50質量%以上であることが好ましく、より好ましくは60質量%以上であり、さらに好ましくは70質量%以上であり、特に好ましくは80質量%以上である。
アニオン性界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、アルケニルエーテル硫酸塩、アルキル硫酸塩、アルケニル硫酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、α−スルホ脂肪酸またはエステル塩、アルカンスルホン酸塩、飽和脂肪酸塩、不飽和脂肪酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩、アルケニルエーテルカルボン酸塩、アミノ酸型界面活性剤、N−アシルアミノ酸型界面活性剤、アルキルリン酸エステルまたはその塩、アルケニルリン酸エステルまたはその塩等が好適である。これらのアニオン性界面活性剤におけるアルキル基、アルケニル基には、メチル基等のアルキル基が分岐していてもよい。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、高級脂肪酸アルカノールアミドまたはそのアルキレンオキサイド付加物、ショ糖脂肪酸エステル、アルキルグリコキシド、脂肪酸グリセリンモノエステル、アルキルアミンオキサイド等が好適である。これらのノニオン性界面活性剤におけるアルキル基、アルケニル基には、メチル基等のアルキル基が分岐していてもよい。
カチオン性界面活性剤としては、第4級アンモニウム塩等が好適である。また、両性界面活性剤としては、カルボキシル型両性界面活性剤、スルホベタイン型両性界面活性剤等が好適である。これらのカチオン性界面活性剤、両性界面活性剤におけるアルキル基、アルケニル基は、メチル基等のアルキル基が分岐していてもよい。
上記界面活性剤の配合割合は、通常、洗剤組成物の全量に対して10〜60質量%であり、好ましくは15〜50質量%であり、さらに好ましくは20〜45質量%であり、特に好ましくは25〜40質量%である。界面活性剤の配合割合が少なすぎると、十分な洗浄力を発揮できなくなる虞があり、界面活性剤の配合割合が多すぎると、経済性が低下する虞がある。
添加剤としては、アルカリビルダー、キレートビルダー、カルボキシメチルセルロースナトリウム等の汚染物質の再沈着を防止するための再付着防止剤、ベンゾトリアゾールやエチレン−チオ尿素等の汚れ抑制剤、ソイルリリース剤、色移り防止剤、柔軟剤、pH調節のためのアルカリ性物質、香料、可溶化剤、蛍光剤、着色剤、起泡剤、泡安定剤、つや出し剤、殺菌剤、漂白剤、漂白助剤、酵素、染料、溶媒等が好適である。また、粉末洗剤組成物の場合にはゼオライトを配合することが好ましい。
上記洗剤組成物は、本発明の共重合体もしくは重合体組成物に加えて、他の洗剤ビルダーを含んでもよい。他の洗剤ビルダーとしては、特に制限されないが、例えば、炭酸塩、炭酸水素塩、珪酸塩などのアルカリビルダーや、トリポリリン酸塩、ピロリン酸塩、ボウ硝、ニトリロトリ酢酸塩、エチレンジアミンテトラ酢酸塩、クエン酸塩、(メタ)アクリル酸の共重合体塩、アクリル酸−マレイン酸共重合体、フマル酸塩、ゼオライト等のキレートビルダー、カルボキシメチルセルロース等の多糖類のカルボキシル誘導体等が挙げられる。上記ビルダーに用いられる対塩としては、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、アンモニウム、アミン等が挙げられる。
上記添加剤と他の洗剤用ビルダーの合計の配合割合は、通常、洗浄剤組成物100質量%に対して0.1〜50質量%が好ましい。より好ましくは0.2〜40質量%であり、さらに好ましくは0.3〜35質量%であり、特に好ましくは0.4〜30質量%であり、最も好ましくは0.5〜20質量%以下である。添加剤/他の洗剤ビルダーの配合割合が0.1質量%未満であると、十分な洗剤性能を発揮できなくなる虞があり、50質量%を超えると経済性が低下する虞がある。
なお、上記洗剤組成物の概念には、家庭用洗剤の合成洗剤、繊維工業その他の工業用洗剤、硬質表面洗浄剤のほか、その成分の1つの働きを高めた漂白洗剤等の特定の用途にのみ用いられる洗剤も含まれる。
上記洗剤組成物が液体洗剤組成物である場合、液体洗剤組成物に含まれる水分量は、通常、液体洗剤組成物の全量に対して0.1〜75質量%であることが好ましく、より好ましくは0.2〜70質量%であり、さらに好ましくは0.5〜65質量%であり、さらにより好ましくは0.7〜60質量%であり、特に好ましくは1〜55質量%であり、最も好ましくは1.5〜50質量%である。
上記洗剤組成物が液体洗剤組成物である場合、当該洗剤組成物は、カオリン濁度が200mg/L以下であることが好ましく、より好ましくは150mg/L以下であり、さらに好ましくは120mg/L以下であり、特に好ましくは100mg/L以下であり、最も好ましくは50mg/L以下である。
また、本発明の共重合体もしくは重合体組成物を洗剤ビルダーとして液体洗剤組成物に添加する場合としない場合とでのカオリン濁度の変化(差)は、500mg/L以下であることが好ましく、より好ましくは400mg/L以下であり、さらに好ましくは300mg/L以下であり、特に好ましくは200mg/L以下であり、最も好ましくは100mg/L以下である。カオリン濁度の値としては、以下の手法により測定される値を採用するものとする。
【0086】
<カオリン濁度の測定方法>
厚さ10mmの50mm角セルに均一に攪拌した試料(液体洗剤)を仕込み、気泡を除いた後、日本電色株式会社製NDH2000(商品名、濁度計)を用いて25℃でのTubidity(カオリン濁度:mg/L)を測定する。
上記洗浄剤組成物に配合することができる酵素としては、プロテアーゼ、リパーゼ、セルラーゼ等が好適である。中でも、アルカリ洗浄液中で活性が高いプロテアーゼ、アルカリリパーゼ及びアルカリセルラーゼが好ましい。
上記酵素の添加量は、洗浄剤組成物100質量%に対して5質量%以下であることが好ましい。5質量%を超えると、洗浄力の向上が見られなくなり、経済性が低下するおそれがある。
上記洗剤組成物は、カルシウムイオンやマグネシウムイオンの濃度が高い硬水(例えば、100mg/L以上)の地域中で使用しても、塩の析出が少なく、優れた洗浄効果を有する。この効果は、洗剤組成物が、LASのようなアニオン界面活性剤を含む場合に特に顕著である。
【実施例】
【0087】
以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。
また、本発明のポリオキシアルキレン系共重合体の重量平均分子量、数平均分子量、析出抑制能、未反応ポリオキシアルキレン化合物の定量ならびに重合体組成物および重合体水溶液の固形分量は、下記の方法に従って測定した。
【0088】
<重量平均分子量および数平均分子量の測定条件(GPC)>
装置:株式会社日立製作所製 L−7000シリーズ
検出器:RI
カラム:昭和電工株式会社製 SHODEX Asahipak GF−310−HQ,GF−710−HQ,GF−1G 7B
カラム温度:40℃
流速:0.5mL/min
検量線:創和科学株式会社製 POLYETHYLENGLYCOL STANDARD
溶離液:0.1N酢酸ナトリウム/アセトニトリル=3/1(質量比)。
【0089】
<未反応ポリオキシアルキレン化合物の定量方法>
重合体組成物中の未反応のポリオキシアルキレン化合物の定量は、以下の条件の高速クロマトグラフィーで行った。
高速液体クロマトグラフィー
測定装置:東ソー株式会社製 8020シリーズ
カラム:株式会社資生堂製 CAPCELL PAK C1 UG120
温度:40.0℃
溶離液:10mmol/Lリン酸水素二ナトリウム・12水和物水溶液
(リン酸でpH7に調整)/アセトニトリル=45/55(体積比)
流速:1.0ml/min
検出器:RI、UV(検出波長215nm)。
【0090】
<重合体組成物等の固形分測定方法>
窒素雰囲気下、130℃に加熱したオーブンで重合体組成物(重合体組成物1.0g+水3.0g)を1時間放置して乾燥処理した。乾燥前後の重量変化から、固形分(%)と、揮発成分(%)を算出した。
【0091】
<重合体組成物中の疎水性基含有単量体量の測定>
上記未反応ポリオキシアルキレン化合物と同様の方法で分析可能なものを除き、ガスクロマトグラフィーで分析した。
【0092】
<界面活性剤の析出抑制能(析出抑制能、LAS−Ca塩析出抑制能)の評価方法>
(1)グリシン9.3793g、塩化ナトリウム9.6452g、水酸化ナトリウム5.1975gに純水を加えて1000.0gとし、グリシン緩衝液を作製した。
(2)15%(w/w)ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(LAS)水溶液1.50g、硫酸ナトリウム0.80g、(1)で調製したグリシン緩衝液11.25gに純水を加えて、500.0gとした。
(3)0.1%(w/w)サンプル重合体水溶液を調製した。
(4)1M塩化カルシウム2水和物水溶液を調製した。
(5)100mLビーカーに(3)で調製した0.1%サンプル重合体水溶液1.80g、純水8.20g、(2)を80.00g加えて、試験液とした。
(6)試験液に、(4)で調製した1M塩化カルシウム2水和物水溶液を滴下、攪拌し、濁度変化を測定した。測定には、平沼産業製自動滴定装置(本体:COM−550、光度速度ユニット;M−500)を用いた。濁度変化は、波長650nmにおける透過率変化で測定した。
(7)1M塩化カルシウム2水和物水溶液の添加量が0.270mlの時点における透過率の値を析出抑制能とした。なお、値が高いほど、析出抑制能に優れることを意味する。
【0093】
<実施例1>
還流冷却器、攪拌機、および、窒素導入管を備えた容量0.5リットルのガラス製セパラブルフラスコに、イソプレノールのエチレンオキサイド50モル付加物(以下、IPN50と略す。)99.0gを仕込み、攪拌しながら、135℃まで昇温させた。
次に、135℃に保持された重合反応系中に、攪拌しながら、n−ブチルアクリレート(以下、BAと略す。)11.0g、および、パーブチルZ(日本油脂製。以下、PBZと略す。)0.55gを、別々のノズルより、それぞれ滴下した。それぞれの滴下時間は、BAについては210分間、PBZについてはBA滴下開始20分前から210分間とした。滴下は連続的に行い、滴下を通じて、各成分の滴下速度は一定とした。
滴下終了後、さらに、60分間、重合反応液を135℃で熟成して、重合を完結させた。その後、重合反応液を放冷し、純水110.6gを、攪拌しながら重合反応液に徐々に滴下し、重合反応液を水溶液とした。このようにして、本発明の共重合体(重合体(1))の水溶液(重合体組成物(1))を得た。
【0094】
<実施例2>
還流冷却器、攪拌機、および、窒素導入管を備えた容量0.5リットルのガラス製セパラブルフラスコに、IPN50を62.3g仕込み、攪拌しながら、135℃まで昇温させた。
次に、135℃に保持された重合反応系中に、攪拌しながら、BA11.0g、および、PBZ0.55gを、別々のノズルより、それぞれ滴下した。それぞれの滴下時間は、BAについては210分間、PBZについてはBA滴下開始20分前から210分間とした。滴下は連続的に行い、滴下を通じて、各成分の滴下速度は一定とした。
滴下終了後、さらに、60分間、重合反応液を135℃で熟成して、重合を完結させた。その後、重合反応液を放冷し、純水73.9gを、攪拌しながら重合反応液に徐々に滴下し、重合反応液を水溶液とした。このようにして、本発明の共重合体(重合体(2))の水溶液(重合体組成物(2))を得た。
【0095】
<実施例3>
還流冷却器、攪拌機、および、窒素導入管を備えた容量0.5リットルのガラス製セパラブルフラスコに、IPN50を88.7g仕込み、攪拌しながら、90℃まで昇温させた。
次に、90℃に保持された重合反応系中に、攪拌しながら、BA9.9g、および、重合開始剤としてジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(以下、「V601」とも称する。)の60%イソプロパノール溶液1.64gを、別々のノズルより、それぞれ滴下した。それぞれの滴下時間は、BAについては210分間、V601についてはBA滴下開始5分前から220分間とした。滴下は連続的に行い、滴下を通じて、各成分の滴下速度は一定とした。
滴下終了後、さらに、30分間、重合反応液を90℃で熟成して、重合を完結させた。その後、重合反応液を放冷し、純水98.8gを、攪拌しながら重合反応液に徐々に滴下し、重合反応液を水溶液とした。このようにして、本発明の共重合体(重合体(3))の水溶液(重合体組成物(3))を得た。
【0096】
<実施例4>
還流冷却器、攪拌機、および、窒素導入管を備えた容量0.5リットルのガラス製セパラブルフラスコに、IPN50を88.7g仕込み、攪拌しながら、70℃まで昇温させた。
次に、70℃に保持された重合反応系中に、攪拌しながら、メチルアクリレート(以下、MAと略す。)9.9g、および、V601の60%イソプロパノール溶液3.28gを、別々のノズルより、それぞれ滴下した。それぞれの滴下時間は、MAについては210分間、V601についてはMA滴下開始5分前から220分間とした。滴下は連続的に行い、滴下を通じて、各成分の滴下速度は一定とした。
滴下終了後、さらに、30分間、重合反応液を70℃で熟成して、重合を完結させた。その後、重合反応液を放冷し、純水99.2gを、攪拌しながら重合反応液に徐々に滴下し、重合反応液を水溶液とした。このようにして、本発明の共重合体(重合体(4))の水溶液(重合体組成物(4))を得た。
【0097】
<実施例5>
還流冷却器、攪拌機、および、窒素導入管を備えた容量0.5リットルのガラス製セパラブルフラスコに、IPN50を88.7g仕込み、攪拌しながら、70℃まで昇温させた。
次に、70℃に保持された重合反応系中に、攪拌しながら、酢酸ビニル(以下、VAと略す。)9.9g、および、V601の60%イソプロパノール溶液3.28gを、別々のノズルより、それぞれ滴下した。それぞれの滴下時間は、VAについては210分間、V601についてはMA滴下開始5分前から220分間とした。滴下は連続的に行い、滴下を通じて、各成分の滴下速度は一定とした。
滴下終了後、さらに、30分間、重合反応液を70℃で熟成して、重合を完結させた。その後、重合反応液を放冷し、純水99.2gを、攪拌しながら重合反応液に徐々に滴下し、重合反応液を水溶液とした。このようにして、本発明の共重合体(重合体(5))の水溶液(重合体組成物(5))を得た。
【0098】
<実施例6>
還流冷却器、攪拌機、および、窒素導入管を備えた容量0.5リットルのガラス製セパラブルフラスコに、IPN50を88.7g仕込み、攪拌しながら、70℃まで昇温させた。
次に、70℃に保持された重合反応系中に、攪拌しながら、プロピオン酸酸ビニル(以下、PAと略す。)9.9g、および、V601の60%イソプロパノール溶液3.28gを、別々のノズルより、それぞれ滴下した。それぞれの滴下時間は、PAについては210分間、V601についてはMA滴下開始5分前から220分間とした。滴下は連続的に行い、滴下を通じて、各成分の滴下速度は一定とした。
滴下終了後、さらに、30分間、重合反応液を70℃で熟成して、重合を完結させた。その後、重合反応液を放冷し、純水99.2gを、攪拌しながら重合反応液に徐々に滴下し、重合反応液を水溶液とした。このようにして、本発明の共重合体(重合体(6))の水溶液(重合体組成物(6))を得た。
【0099】
<実施例7>
還流冷却器、攪拌機、および、窒素導入管を備えた容量0.5リットルのガラス製セパラブルフラスコに、イソプレノールのエチレンオキサイド25モル付加物(以下、IPN25と略す。)70.0gを仕込み、攪拌しながら、135℃まで昇温させた。
次に、135℃に保持された重合反応系中に、攪拌しながら、BA30.0g、および、PBZ1.50gを、別々のノズルより、それぞれ滴下した。それぞれの滴下時間は、BAについては210分間、PBZについてはBA滴下開始20分前から210分間とした。滴下は連続的に行い、滴下を通じて、各成分の滴下速度は一定とした。
滴下終了後、さらに、60分間、重合反応液を135℃で熟成して、重合を完結させた。その後、重合反応液を放冷し、純水101.5gを、攪拌しながら重合反応液に徐々に滴下し、重合反応液を水溶液とした。このようにして、本発明の共重合体(重合体(7))の水溶液(重合体組成物(7))を得た。
【0100】
<比較例1>
還流冷却器、攪拌機を備えた容量1リットルのガラス製セパラブルフラスコに、純水108.2g、および、IPN5099.0gを仕込み、攪拌しながら、90℃まで昇温させた。
次に、90℃に保持された重合反応系中に、攪拌しながら、BA11.0g、15%NaPS2.6gを、別々のノズルより、それぞれ滴下した。それぞれの滴下時間は、BAについては180分間、15%NaPSについては190分間とした。滴下は連続的に行い、滴下を通じて、各成分の滴下速度は一定とした。
滴下終了後、さらに、30分間、重合反応液を90℃で熟成して、重合を完結させた。白色浮遊物が発生し、多量の未反応のIPN50を含む、比較重合体(1)の水溶液を得た。
【0101】
<実施例8>
重合体(1)〜(7)、比較重合体(1)の析出抑制能を上記評価方法に従って評価した。結果は以下の表1の通りである。なお、比較重合体(1)は1%水溶液とする際に不溶解分があったが、そのまま使用した。
【0102】
【表1】

【0103】

表1に示す結果から、本発明の重合体は、容易に製造可能であり(良好な生産性)、従来の重合体と比較して、優れた析出抑制能を有していることが示される。
従って、本発明の重合体組成物を洗剤ビルダーとして用いると、界面活性剤の析出を抑制する為、洗浄力の向上が可能となる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリオキシアルキレン系化合物および疎水性基含有単量体を共重合して得られる重合体であって、前記ポリオキシアルキレン系化合物は、下記一般式(1)若しくは(3)で表される構造を有し、
前記疎水性基含有単量体は、炭素数1以上のアルキル基、炭素数4以上のアルケニル基、炭素数6以上のアリール基から選ばれるいずれか1種以上の基を有する単量体であり、
重合時の溶媒の使用量はポリオキシアルキレン系化合物100部に対し10部未満である、ポリオキシアルキレン系共重合体。
【化1】


上記一般式(1)において、Rは水素原子または、メチル基を表し、Rは単結合、CH基、CHCH基を表し、−Xは、下記一般式(2−1)、(2−2)で表される構造を表す。
【化2】


上記一般式(2−1)、(2−2)において、Zは、炭素数2〜20のオキシアルキレン基を表し、n1〜n3は、オキシアルキレン基の繰り返しの数であり、n1は1〜200の数であり、n2、n3は1〜199の数であり、n2とn3の合計は2〜200であり、R、R、Rは水素原子、炭素数1〜20の有機基である。
【化3】


上記一般式(3)において、Rは水素原子または、メチル基を表し、Rは単結合、CH基、CHCH基を表し、−X、−Xは、水酸基または下記一般式(4−1)、(4−2)で表される構造を表し、少なくとも−X、−Xのいずれか一方は下記一般式(4)で表される構造を表わす。
【化4】


上記一般式(4−1)、(4−2)において、Zは、炭素数2〜20のオキシアルキレン基を表し、n1〜n3は、オキシアルキレン基の繰り返しの数であり、n1は1〜200の数であり、n2、n3は1〜199の数であり、n2とn3の合計は2〜200であり、R、R、Rは水素原子、炭素数1〜20の有機基である。
【請求項2】
ポリオキシアルキレン系化合物と疎水性基含有単量体を共重合する重合体の製造方法であって、前記ポリオキシアルキレン系化合物は、下記一般式(1)もしくは(3)で表される構造を有し、
前記疎水性基含有単量体は、炭素数1以上のアルキル基、炭素数4以上のアルケニル基、炭素数6以上のアリール基から選ばれるいずれか1種以上の基を有する単量体であり、
重合時の溶媒の使用量はポリオキシアルキレン系化合物100部に対し10部未満である、ポリオキシアルキレン系共重合体の製造方法。
【化5】


上記一般式(1)において、Rは水素原子または、メチル基を表し、Rは単結合、CH基、CHCH基を表し、−Xは、下記一般式(2−1)、(2−2)で表される構造を表す。
【化6】


上記一般式(2−1)、(2−2)において、Zは、炭素数2〜20のオキシアルキレン基を表し、n1〜n3は、オキシアルキレン基の繰り返しの数であり、n1は1〜200の数であり、n2、n3は1〜199の数であり、n2とn3の合計は2〜200であり、R、R、Rは水素原子、炭素数1〜20の有機基である。
【化7】


上記一般式(3)において、Rは水素原子または、メチル基を表し、Rは単結合、CH基、CHCH基を表し、−X、−Xは、水酸基または下記一般式(4−1)、(4−2)で表される構造を表し、少なくとも−X、−Xのいずれか一方は下記一般式(4)で表される構造を表わす。
【化8】


上記一般式(4−1)、(4−2)において、Zは、炭素数2〜20のオキシアルキレン基を表し、n1〜n3は、オキシアルキレン基の繰り返しの数であり、n1は1〜200の数であり、n2、n3は1〜199の数であり、n2とn3の合計は2〜200であり、R、R、Rは水素原子、炭素数1〜20の有機基である。
【請求項3】
請求項1に記載のポリオキシアルキレン系共重合体を含む洗剤ビルダー。

【公開番号】特開2011−74096(P2011−74096A)
【公開日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−223593(P2009−223593)
【出願日】平成21年9月29日(2009.9.29)
【出願人】(000004628)株式会社日本触媒 (2,292)
【Fターム(参考)】