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JP2003261605A - 反応性界面活性剤 - Google Patents

反応性界面活性剤

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JP2003261605A
JP2003261605A JP2002061570A JP2002061570A JP2003261605A JP 2003261605 A JP2003261605 A JP 2003261605A JP 2002061570 A JP2002061570 A JP 2002061570A JP 2002061570 A JP2002061570 A JP 2002061570A JP 2003261605 A JP2003261605 A JP 2003261605A
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mol
polymer
emulsion
polymer emulsion
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JP2002061570A
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Yoshinobu Ishikawa
善信 石川
Naoyuki Ikenaga
尚之 池永
Atsuto Mori
厚人 森
Yasuo Ishii
保夫 石井
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Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 重合中のポリマーエマルションの安定性、あ
るいはポリマー塗膜の物性が良好なポリマーエマルショ
ンを与える反応性界面活性剤、及びこれを用いるポリマ
ーエマルションの製造法並びにこれにより得られるポリ
マーエマルション及びポリマー塗膜の提供。 【解決手段】 式(I)又は式(II)で表される化合物
の少なくとも1種からなる反応性界面活性剤、これを用
いて乳化重合を行うポリマーエマルションの製造法及び
製造された耐水性良好なポリマーエマルション、並びに
これを用いて調製されたポリマー塗膜。 【化1】 [式中、A1は炭素数5〜18のアルキレン基又はアルコキ
シメチルエチレン基(アルコキシ基の炭素数4〜18)、A
2は炭素数2〜4のアルキレン基、nは0〜200の数、Mはカ
チオンを示す。]

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、反応性界面活性
剤、これを用いるポリマーエマルションの製造法、この
製造法により製造されたポリマーエマルション及びこの
ポリマーエマルションを用いて調製されたポリマー塗膜
に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】酢酸ビ
ニル、アクリル酸エステル等のビニル系モノマーの乳化
重合によって得られるポリマーエマルションは、そのま
ま塗料、接着剤、紙加工、繊維加工等の分野に、あるい
は重合体が分離されてプラスチック、ゴムとして広く工
業的に使用されている。乳化重合には、乳化剤として、
アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸
塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル塩、ポリオキ
シエチレンアルキルフェニルエーテル塩等の陰イオン界
面活性剤、及びポリオキシエチレンアルキルエーテル、
ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等の非イ
オン界面活性剤が用いられている。
【0003】乳化重合における乳化剤は、重合の開始反
応、生長反応に影響を及ぼすのみでなく、重合中のポリ
マーエマルションの安定性、さらに生成したポリマーエ
マルションの機械的安定性、化学的安定性、凍結安定
性、貯蔵安定性に影響し、さらにポリマーエマルション
の粒子径、粘度、起泡性等のエマルション物性、さらに
はフィルム化した場合にその耐水性、耐湿性、耐熱性、
接着性、粘着性等のフィルム物性に大きな影響を与え
る。塗料や接着剤等の用途では、ポリマーエマルション
の乾燥でポリマー塗膜が形成されるが、ポリマー塗膜中
に残る乳化剤は、耐水性、接着性、耐候性、耐熱性等を
低下させる原因となることが知られている。例えば、水
性塗料には(メタ)アクリル酸エステルを乳化重合した
ポリマーエマルションが用いられるが、このポリマー塗
膜の耐水性が悪い場合には、建築外壁や浴室壁等の耐水
性が要求される用途に使用することができない。また、
合成ゴム等の製造においては、ポリマーエマルションか
ら塩析等の手段でポリマーを取り出す際に排水中に乳化
剤が含まれ、排水処理の負担が大きくなるという問題が
ある。
【0004】このような欠点を解決するために、分子内
に重合性基としてエチレン性の不飽和結合を持つ、所
謂、反応性界面活性剤を用いる方法が提案されている。
例えば、特開昭61−223011号では重合性基とし
てアリル又はメタリル基を持ったポリオキシアルキレン
のエーテル硫酸エステル塩を用いる方法が開示されてい
る。また、Macromolecules,32巻,5967頁(1999年)に
は、3−メチル−3−ブテニル基を重合性基とするオキ
シアルカンスルホン酸ナトリウム、10−(3−メチル
−3−ブテニルオキシ)デカン−1−スルホン酸ナトリ
ウムを用いて乳化重合を行った結果が記載されている。
【0005】しかしながら、これらの反応性界面活性剤
を乳化重合用乳化剤として単独で使用すると、重合時の
安定性が不十分であることが多く、その場合、従来型の
乳化剤を併用しなければならないという問題がある。ま
た、10−(3−メチル−3−ブテニルオキシ)デカン
−1−スルホン酸ナトリウムの場合には、そのもの自身
の製造が、反応温度、収率などの面から容易ではなく経
済性に劣るという問題がある。
【0006】本発明の課題は、重合中のポリマーエマル
ションの安定性、あるいはポリマー塗膜の物性が良好な
ポリマーエマルションを与える反応性界面活性剤、及び
これを用いるポリマーエマルションの製造法並びにこれ
により得られる耐水性良好なポリマーエマルション、さ
らには、塗料分野、粘着製品等の分野において優れた耐
水性を発揮するポリマー塗膜を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、式(I)又は
式(II)で表される化合物の少なくとも1種からなる反
応性界面活性剤、この反応性界面活性剤を用いて乳化重
合を行うポリマーエマルションの製造法、この反応性界
面活性剤を用いて製造された耐水性良好なポリマーエマ
ルション、及びこのポリマーエマルションを用いて調製
されたポリマー塗膜を提供する。
【0008】
【化5】
【0009】[式中、A1は炭素数5〜18の直鎖又は
分岐鎖アルキレン基、あるいは式(III)
【0010】
【化6】
【0011】(式中、Rは炭素数4〜18の直鎖又は分
岐鎖アルキル基を示す。)で表されるアルコキシメチル
エチレン基、A2は炭素数2〜4の直鎖又は分岐鎖アル
キレン基、nは0〜200の数、Mはカチオンを示
す。] また、本発明は、式(IV)又は式(V)
【0012】
【化7】
【0013】〔式中、R、A2及びnは前記の意味を示
す。〕で表される化合物とアミド硫酸を、アミド化合物
(スルホン酸アミド化合物は除く)又はアミン化合物の
存在下で反応させる、式(I−1)又は式(II−1)で
表される化合物の製造法を提供する。
【0014】
【化8】
【0015】〔式中、R、A2、n及びMは前記の意味
を示す。〕
【0016】
【発明の実施の形態】前記の式(I)又は式(II)にお
いて、A1で示される炭素数5〜18の直鎖又は分岐鎖
アルキレン基としては、ブチルエチレン、オクチルエチ
レン、デシルエチレン、ドデシルエチレン、テトラデシ
ルエチレン、ヘキサデシルエチレン等が挙げられる。式
(III)においてRで示される炭素数4〜18の直鎖又は
分岐鎖アルキル基としては、ブチル基、ペンチル基、ヘ
キシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル
基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシ
ル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等が挙げられ
る。
【0017】これらのA1及びRの中では、A1がアルキ
レン基のときはその総炭素数が、また、A1が式(III)で
表されるアルコキシメチルエチレン基のときはRの炭素
数が、式(VI)を満足する数が特に好ましい。
【0018】8≦(炭素数)≦18 (VI) 前記の式(I)又は式(II)において、A2で示される
炭素数2〜4の直鎖又は分岐鎖アルキレン基としては、
エチレン、プロピレン、エチルエチレン、ジメチルエチ
レン等が挙げられる。また、n個のA2は2種以上の混
合基であってもよいが、そのうち、エチレン基の割合が
70モル%以上のものが好ましく、90モル%以上のも
のがより好ましく、100モル%のものが特に好まし
い。
【0019】nはA2Oで示されるオキシアルキレン基
の平均付加モル数を示し、0〜200、好ましくは1〜
50、特に好ましくは1〜30の範囲である。Mで示さ
れるカチオンとしては、ナトリウム、カリウム等のアル
カリ金属イオン、カルシウム、マグネシウム等のアルカ
リ土類金属イオン、アンモニウムイオン、炭素数1〜4
のアルキル基で置換されたアンモニウムイオン等が挙げ
られる。
【0020】本発明の反応性界面活性剤は、式(I)で
表される化合物の方が、式(II)で表される化合物より塗
膜の耐水性が特に向上するので好ましい。
【0021】本発明の式(I)又は式(II)で表される
化合物は、公知の方法を用いて製造することができ、例
えば、3−メチル−3−ブテン−1−オールに触媒存在
下、アルキルグリシジルエーテルあるいはα−オレフィ
ンエポキサイドを付加して、1−O−アルキル−3−O
−(3−メチル−3−ブテニル)グリセリン又はオレフ
ィンエポキサイドの3−メチル−3−ブテン−1−オー
ルへの1モル付加体を得、得られた化合物に炭素数2〜
4のアルキレンオキサイドを常法に従って付加するか、
又は3−メチル−3−ブテン−1−オールに炭素数2〜
4のアルキレンオキサイドを付加した後、この付加体1
モルに対し、アルキルグリシジルエーテルあるいはα−
オレフィンエポキサイドを1モル付加するかしてエーテ
ルアルコールを得、これを硫酸化剤により硫酸化し、塩
基性物質で中和することによって得られる。硫酸化剤と
しては、クロロスルホン酸、無水硫酸、アミド硫酸が挙
げられるが、二重結合基への硫酸基の付加反応、二重結
合基の異性化等の副反応を少なくする観点からアミド硫
酸の使用が好ましい。
【0022】上記式(IV)又は式(V)で表される化合
物を硫酸エステル化する際に、アミド化合物(スルホン
酸アミド化合物は除く)、又はアミン化合物の存在下に
おいて、アミド硫酸を温度60〜140℃で反応させる
ことにより、二重結合基は充分に保護され、末端二重結
合基の内部二重結合基への異性化、二重結合基への硫酸
基付加等の副反応をほぼ完全に防止することができ、こ
れにより式(I−1)又は(II−1)で表される高純度の
末端不飽和化合物硫酸エステル塩を製造することができ
る。
【0023】本発明に用いられるアミド化合物として
は、尿素、あるいはメチル尿素、1,1−ジメチル尿
素、エチル尿素、ブチル尿素、アセチル尿素等の尿素誘
導体、あるいはアセトアミド、ホルムアミド、プロピオ
ン酸アミド、ブチルアミド、ジアセトアミド、コハク酸
アミド等の酸アミド化合物を挙げることができる。
【0024】しかし、トルエンスルホン酸アミド等のス
ルホン酸アミド化合物は二重結合基の異性化、スルホン
酸基の二重結合基への付加に対して防止する効果がない
ので本発明では用いることができない。
【0025】本発明に用いられるアミン化合物として
は、モルホリン、トリエチルアミン、トリブチルアミ
ン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン等が挙
げられる。本発明に用いられるアミド化合物、及びアミ
ン化合物は、分子量が小さい場合には少量使用で効果が
あり、分子量としては150以下、好ましくは100以
下である。
【0026】アミド化合物又はアミン化合物の使用量
は、式(IV)又は式(V)で表される化合物に対して1
〜50モル%が好ましく、更に3〜30モル%が好まし
く、特に5〜20モル%が好ましい。
【0027】本発明において使用するアミド硫酸は市販
品を使用することができる。式(IV)又は式(V)で表
される化合物とアミド硫酸の仕込み比(モル比)は特に
限定されないが、硫酸エステル化度を高める観点から
は、1/1〜1/1.3の範囲が好ましく、特に1/1
〜1/1.1の範囲にあることがさらに好ましい。
【0028】アミド硫酸による硫酸エステル化では、原
料中に水分が混入しているとアミド硫酸を分解して硫酸
エステル化度の低下、及び副反応の増加を招くので、式
(IV)又は式(V)で表される化合物中に含まれる水分
は反応に先立って減圧脱水等の方法で完全に除去してお
くことが望ましい。
【0029】アミド硫酸による硫酸エステル化反応は、
酸化防止、着色防止の観点から窒素ガス等の不活性ガス
の雰囲気下で行うことが好ましく、アミド化合物又はア
ミン化合物の存在下、温度60〜140℃、好ましくは
90〜120℃で行う。反応終了後、余剰のアミド硫酸
やアミド化合物等の反応系に溶解していない物質は濾過
により取り除くことができる。
【0030】アミド硫酸による硫酸エステル化物はアン
モニウム塩となっているが、必要に応じて、水酸化ナト
リウム水溶液を添加する等の方法でアンモニウム塩を他
の塩に置換することも可能である。
【0031】本発明のポリマーエマルションの製造法
は、本発明の反応性界面活性剤を乳化剤として用いビニ
ル系モノマーを乳化重合する方法である。本発明のポリ
マーエマルションの製造法では、乳化剤として他の陰イ
オン界面活性剤あるいは非イオン界面活性剤を併用する
こともできるが、本発明に係わる反応性界面活性剤の割
合は乳化剤総量に対し5〜100重量%が好ましく、2
0〜100重量%がより好ましい。本発明に係わる乳化
重合において、乳化剤の使用量は、ビニル系モノマーの
総量に対して0.1〜10重量%が好ましい。
【0032】本発明で用いられるビニル系モノマーとし
ては、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン
等の芳香族ビニルモノマー;(メタ)アクリル酸メチ
ル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2
−エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸;塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビ
ニリデン等のハロゲン化ビニル及びハロゲン化ビニリデ
ン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエス
テル類;(メタ)アクリロニトリル等のニトリル類;ブ
タジエン、イソプレン等の共役ジエン類が挙げられ、こ
れらのモノマーは、単独で重合させても、2種以上を共
重合させても良い。ビニル系モノマーの使用量は、全系
に対して40〜60重量%が好ましい。
【0033】本発明において乳化重合に用いる開始剤と
しては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウ
ム、過酸化水素等の無機過酸化物、t−ブチルパーオキ
サイド、クメンヒドロキシパーオキサイド、パラメンタ
ンパーオキサイド等の有機過酸化物、アゾビスジイソブ
チルニトリル、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロ
パン)ジハイドロクロライド等のアゾ系化合物が挙げら
れるが、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫
酸塩が好ましい。また、重合促進剤として、亜硫酸水素
ナトリウム、硫酸第1鉄アンモニウム等を用いることも
できる。
【0034】モノマーの添加方法は、モノマー滴下法、
モノマー一括仕込み法、あるいはプレエマルション法等
を用いることができるが、重合安定性からプレエマルシ
ョン法が好ましい。滴下時間は1〜8時間、熟成時間は
1〜5時間が好ましい。重合温度は、開始剤の分解温度
により調整されるが、過硫酸塩の場合は70〜80℃が
好ましい。
【0035】上記のような方法で得られた本発明のポリ
マーエマルションの平均粒径は用途によって異なるが、
30〜500nmが好ましく、80〜300nmが更に
好ましい。また、粘度は、50000〜10mPa・s
が好ましく、10000〜50mPa・sが更に好まし
い。ここで、ポリマーエマルションの平均粒径及び粘度
は、下記の実施例に示す方法で測定した値である。
【0036】本発明のポリマーエマルションから調製さ
れたポリマー塗膜は耐水性に優れ、塗料、特に水性塗料
分野や、粘着製品分野に好ましく用いることができる。
【0037】本発明のポリマー塗膜の調製方法は用途に
より異なる。例えば、粘着用途では、本発明の反応性界
面活性剤を用いた乳化重合によって、アクリル酸2−エ
チルヘキシル、アクリル酸n−ブチル等のポリマーTg
の低い本発明のポリマーエマルジョンを製造する。この
本発明のポリマーエマルジョンに必要に応じて増粘剤、
粘着付与剤等を配合したものを紙やフィルム等の基材に
塗工し、熱風乾燥して厚さ20μm程度のポリマー塗膜
を形成させると耐水性、及び粘着性能に優れた粘着製品
を得ることができる。
【0038】また、塗料用途では、本発明の反応性活性
剤を用いた乳化重合によって、アクリル酸n−ブチル/
メタクリル酸メチル共重合体等の本発明のポリマーエマ
ルジョンを製造する。この本発明のポリマーエマルジョ
ンに必要に応じて成膜助剤、顔料等を配合したものを建
築壁材等に乾燥膜厚が100μm程度になるように塗工
し、これを自然乾燥、又は熱風乾燥することにより、耐
水性、耐候性に優れた塗膜を得ることができる。
【0039】
【実施例】例中の%は、特記しない限り重量%である。
【0040】製造例1 攪拌機、温度計、滴下漏斗、還流管を備えた反応容器に
3−メチル−3−ブテン−1−オール2583g(30
モル)、粉末ナトリウムメトキサイド10.8g(0.
2モル)を仕込み、窒素雰囲気下85℃でn−ブチルグ
リシジルエーテル390g(3モル)を2時間かけて滴
下し、この温度で8時間熟成した。この反応物にリン酸
を加えてナトリウムメトキサイドを中和した後、減圧下
で未反応の3−メチル−3−ブテン−1−オールを除去
し、反応物中に含まれるリン酸ナトリウム塩を濾過によ
り除去した。この反応物を減圧蒸留精製して1−O−n
−ブチル−3−O−(3−メチル−3−ブテニル)グリ
セリン460gを得た。この蒸留精製品432.2g
(2モル)とKOH 3.4gをオートクレーブに仕込
み、120℃、0.3MPaの条件でエチレンオキサイ
ド881g(20モル)を付加した。次に、このエチレ
ンオキサイド付加物328.3g(0.5モル)、アミ
ド硫酸51.5g(0.53モル)、尿素3gを攪拌
機、温度計を備えた反応容器に仕込み、窒素雰囲気下1
10℃で4時間反応させて硫酸化を行った後、未反応の
アミド硫酸を加圧濾過により除去し、下記式で表される
反応性界面活性剤[A−1]を得た。得られた反応性界
面活性剤[A−1]の1H−NMRスペクトルを図1に
示す。
【0041】
【化9】
【0042】製造例2 製造例1と同様の反応容器に3−メチル−3−ブテン−
1−オール1937g(22.5モル)、粉末ナトリウ
ムメトキサイド8.1g(0.15モル)を仕込み、窒
素雰囲気下85℃で2−エチルヘキシルグリシジルエー
テル279.4g(1.5モル)を2時間かけて滴下
し、この温度で8時間熟成した。この反応物にリン酸を
加えてナトリウムメトキサイドを中和した後、減圧下で
未反応の3−メチル−3−ブテン−1−オールを除去
し、反応物中に含まれるリン酸ナトリウム塩を濾過によ
り除去した。この反応物を減圧蒸留精製して1−O−
(2−エチルヘキシル)−3−O−(3−メチル−3−
ブテニル)グリセリン304gを得た。この蒸留精製品
299.6g(1.1モル)とKOH 1.85gをオ
ートクレーブに仕込み、120℃、0.3MPaの条件
でエチレンオキサイド484.5g(11モル)を付加
した。次に、このエチレンオキサイド付加物200g
(0.28モル)、アミド硫酸32.7g(0.336
モル)、尿素1.68gを攪拌機、温度計を備えた反応
容器に仕込み、窒素雰囲気下110℃で4時間反応させ
て硫酸化を行った後、未反応のアミド硫酸を加圧濾過に
より除去し、下記式で表される反応性界面活性剤[A−
2]を得た。
【0043】
【化10】
【0044】製造例3 n−ブチルグリシジルエーテルの代わりに、n−オクチ
ルグリシジルエーテルとn−デシルグリシジルエーテル
の混合体398g(2モル)を用いる以外は製造例1と
同様にして、1−O−n−オクチル−3−O−(3−メ
チル−3−ブテニル)グリセリンと1−O−n−デシル
−3−O−(3−メチル−3−ブテニル)グリセリンの
混合体(50.2wt%/47.8wt%)517gを
得た。この蒸留精製品465.6g(1.6モル)とK
OH 2.69gをオートクレーブに仕込み、120
℃、0.3MPaの条件でエチレンオキサイド704.
8g(16モル)を付加した。次に、このエチレンオキ
サイド付加物200g(0.273モル)、アミド硫酸
29.2g(0.3モル)、尿素1.69gを攪拌機、
温度計を備えた反応容器に仕込み、窒素雰囲気下105
℃で3時間反応させて硫酸化を行った後、未反応のアミ
ド硫酸を加圧濾過により除去し、下記式で表される反応
性界面活性剤[A−3]を得た。
【0045】
【化11】
【0046】製造例4 エチレンオキサイドを1057g(24モル)付加した
以外は製造例3と同様の方法で、1−O−n−オクチル
−3−O−(3−メチル−3−ブテニル)グリセリンと
1−O−n−デシル−3−O−(3−メチル−3−ブテ
ニル)グリセリンの混合体(50.2wt%/47.8
wt%)のエチレンオキサイド15モル付加物を得た。
次に、このエチレンオキサイド付加物200g(0.2
101モル)、アミド硫酸22.5g(0.231モ
ル)、尿素1.26gを攪拌機、温度計を備えた反応容
器に仕込み、窒素雰囲気下105℃で3時間反応させて
硫酸化を行った後、未反応のアミド硫酸を加圧濾過によ
り除去し、下記式で表される反応性界面活性剤[A−
4]を得た。
【0047】
【化12】
【0048】製造例5 製造例1と同様の反応容器に3−メチル−3−ブテン−
1−オール861g(10モル)、粉末ナトリウムメト
キサイド3.11g(0.0576モル)を仕込み、窒
素雰囲気下130℃で炭素数12、14のα−オレフィ
ンエポキサイド(AOE X24、ダイセル化学工業
(株)製)236.7g(1.15モル)を4時間かけ
て滴下し、この温度で12時間熟成した。この反応物に
リン酸を加えてナトリウムメトキサイドを中和した後、
減圧下で未反応の3−メチル−3−ブテン−1−オール
を除去し、反応物中に含まれるリン酸ナトリウム塩を濾
過により除去した。この反応物を減圧蒸留精製し、下記
式(VII)で表されるのオレフィンエポキサイドの3−メ
チル−3−ブテン−1−オール付加体265gを得た。
【0049】
【化13】
【0050】上記のオレフィンエポキサイドの3−メチ
ル−3−ブテン−1−オール付加体(VII)250g
(0.856モル)、KOH 1.44gをオートクレ
ーブに仕込み、130℃、0.3MPaの条件でエチレ
ンオキサイド565.6g(12.84モル)を付加し
た。次に、得られた反応混合物の一部200g(0.2
1モル)、アミド硫酸22.45g(0.231モ
ル)、尿素1.26gを攪拌機、温度計を備えた反応容
器に仕込み、窒素雰囲気下115℃で4時間反応させて
硫酸化を行った後、未反応のアミド硫酸を加圧濾過によ
り除去し、下記式で表される反応性界面活性剤[A−
5]を得た。
【0051】
【化14】
【0052】製造例6 n−ブチルグリシジルエーテルの代わりに、n−ドデシ
ルグリシジルエーテル726g(3モル)を用いる以外
は製造例1と同様にして1−O−n−ドデシル−3−O
−(3−メチル−3−ブテニル)グリセリン697gを
得た。この蒸留精製品656.2g(2モル)に、製造
例1と同様にしてエチレンオキサイド881g(20モ
ル)を付加し、次に、このエチレンオキサイド付加物3
84.3g(0.5モル)を同様に硫酸化し、下記式で
表される反応性界面活性剤[A−6]を得た。
【0053】
【化15】
【0054】製造例7 n−ブチルグリシジルエーテルの代わりに、n−テトラ
デシルグリシジルエーテル810g(3モル)を用いる
以外は製造例1と同様にして、1−O−n−テトラデシ
ル−3−O−(3−メチル−3−ブテニル)グリセリン
735gを得た。この蒸留精製品712.2g(2モ
ル)に、製造例1と同様にしてエチレンオキサイド88
1g(20モル)を付加し、次に、このエチレンオキサ
イド付加物398.3g(0.5モル)を同様に硫酸化
し、下記式で表される反応性界面活性剤[A−7]を得
た。
【0055】
【化16】
【0056】製造例8 製造例1と同様の反応容器に3−メチル−3−ブテン−
1−オール2583g(30モル)、粉末ナトリウムメ
トキサイド8.1g(0.15モル)を仕込み、窒素雰
囲気下85℃でn−オクタデシルグリシジルエーテル6
52.0g(2モル)を2時間かけて滴下し、この温度
で8時間熟成した。この反応物にリン酸を加えてナトリ
ウムメトキサイドを中和した後、減圧下で未反応の3−
メチル−3−ブテン−1−オールを除去し、反応物中に
含まれるリン酸ナトリウム塩を濾過により除去した。こ
の反応物を減圧蒸留精製して1−O−n−オクタデシル
−3−O−(3−メチル−3−ブテニル)グリセリン5
26gを得た。この蒸留精製品412.1g(1モル)
とKOH 1.7gをオートクレーブに仕込み、120
℃、0.3MPaの条件でエチレンオキサイド440.
5g(10モル)を付加した。次に、このエチレンオキ
サイド付加物341.0g(0.4モル)、アミド硫酸
42.8g(0.44モル)、尿素2.4gを攪拌機、
温度計を備えた反応容器に仕込み、窒素雰囲気下110
℃で4時間反応させて硫酸化を行った後、未反応のアミ
ド硫酸を加圧濾過により除去し、下記式で表される反応
性界面活性剤[A−8]を得た。
【0057】
【化17】
【0058】製造例9 オートクレーブに3−メチル−3−ブテン−1−オール
344.4g(4モル)にKOH 6.73g(0.1
2モル)を仕込み、120℃、0.3MPaの条件でエ
チレンオキサイド881g(20モル)を付加した。攪
拌機、温度計、滴下漏斗、還流管を備えた反応容器に、
このエチレンオキサイド付加物612.7g(2モル)
を仕込み、窒素雰囲気下85℃でn−ドデシルグリシジ
ルエーテル242g(1モル)を2時間かけて滴下し同
温度で8時間熟成した。この反応物をリン酸で中和した
後、スミス式分子蒸留機を用いて蒸留精製し、下記式(V
III)で表される化合物を得た。
【0059】
【化18】
【0060】次に、この化合物(VIII)137.1g
(0.25モル)、アミド硫酸26.2g(0.27モ
ル)、尿素1.5gを攪拌機、温度計を備えた反応容器
に仕込み、窒素雰囲気下115℃で4時間反応させて硫
酸化を行った後、未反応のアミド硫酸を加圧濾過により
除去し、下記式で表される反応性界面活性剤[A−9]
を得た。
【0061】
【化19】
【0062】実施例1〜12及び比較例1〜3 製造例1〜9で得られた本発明の反応性界面活性剤、及
び表1に示す従来型陰イオン界面活性剤を乳化剤として
用い、下記の方法で乳化重合を行い、下記方法で性能を
評価した。結果を表1に示す。
【0063】<乳化重合法>ビーカーに秤取ったイオン
交換水104.1gに、乳化剤5.83g、過硫酸カリ
ウム0.39gを溶解し、アクリル酸2.4g、アクリ
ル酸ブチル120.3g及びメタクリル酸メチル12
0.3gを加え、ホモミキサーにて5000r/min
×10分間乳化し、モノマー乳化物を得た。セパラブル
フラスコにイオン交換水178.6g、乳化剤1.35
g、過硫酸カリウム0.09g、及び上記モノマー乳化
物16.4gを仕込み、窒素気流中で15分間撹拌し
た。次に、窒素気流中で撹拌しながら、水浴でフラスコ
の内温が、80℃になるまで昇温し、30分間重合反応
した後、上記モノマー乳化物310.8gを滴下漏斗か
ら3時間かけて滴下し、1時間熟成後、室温まで冷却し
てポリマーエマルションを得た。滴下及び熟成の間、フ
ラスコ内の温度は80±2℃に保った。また、滴下する
モノマー乳化物が滴下漏斗内で分離する場合には、小型
の攪拌機を滴下漏斗内に挿入し均一性を維持した。
【0064】<性能評価法> (1)重合安定性 ポリマーエマルションを200メッシュのステンレス製
金網で濾過し、重合後の反応器壁や撹拌羽根等に付着し
た凝集物も集めて同様に濾過し、水洗後26.6kP
a、105℃で2時間乾燥・秤量して、凝集物量を求め
た。使用したモノマーの総量に対する凝集物の重量%
で、重合安定性を表した。重合安定性はこの数値が小さ
いほど良く、0.15%以下の場合に特に良好であると
判断される。
【0065】(2)機械的安定性 25%アンモニア水で中和したポリマーエマルション5
0gをマロン安定試験器にて10kgf、1000r/
minの条件で5分間回転させ、生成した凝集物を20
0メッシュのステンレス製金網で濾過し、濾過残渣を水
洗後に26.6kPa、105℃で乾燥・秤量して、ポ
リマーに対する重量%で表示した。重合安定性はこの数
値が小さいほど良く、0.35%以下、特に0.15%
以下の場合に良好であると判断される。
【0066】(3)平均粒径 ベックマン・コールター社製の動的光散乱法粒径測定装
置コールターN4 Plusを使用して、25%アンモニア水
で中和したポリマーエマルション粒子の平均粒径を測定
した。
【0067】(4)粘度 B型粘度計を使用して、25%アンモニア水で中和した
ポリマーエマルションの粘度を温度25℃、回転数12
r/minで測定した。
【0068】(5)ポリマーフィルムの耐水性 25%アンモニア水で中和したポリマーエマルション
を、透明アクリル板上にアプリケーターを使用して、乾
燥膜厚が150μmとなるよう塗工し、熱風乾燥機で1
00℃、10分間乾燥した。このアクリル板を60℃の
温水に16時間浸漬した後、ヘイズメーターを使用し
て、ポリマーフィルムのヘイズ値を測定した。耐水性は
ヘイズ値が小さい程良く、ヘイズ値が15%以下の場合
には特に良好と判断される。
【0069】
【表1】
【0070】
【化20】
【0071】
【発明の効果】本発明の反応性界面活性剤を乳化重合用
の乳化剤として用いると、重合安定性、機械的安定性に
優れたポリマーエマルションが製造できる。また、この
ポリマーエマルションから調製されたポリマー塗膜は耐
水性に優れ、塗料分野、粘着分野で優れた効果を発揮す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 反応性界面活性剤[A−1]の1H−NMR
スペクトルである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08F 20/38 C08F 20/38 4J100 C09D 5/02 C09D 5/02 7/12 7/12 201/00 201/00 C09J 201/00 C09J 201/00 (72)発明者 森 厚人 和歌山県和歌山市湊1334 花王株式会社研 究所内 (72)発明者 石井 保夫 和歌山県和歌山市湊1334 花王株式会社研 究所内 Fターム(参考) 4D077 AB15 AC01 BA01 CA03 DC08Z DC12Z DC19Z DD29X DE29X 4H006 AA02 AB48 AB68 4J011 AA05 KA04 KA06 KA07 4J038 CE052 GA13 KA09 4J040 DJ042 KA38 4J100 AB02P AB03P AB08P AC03P AC04P AC11P AG02P AG04P AJ02P AL03P AL08Q AM02P AS02P AS03P BA07Q BA08Q BA56Q CA04 FA02 FA20 JA01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(I)又は式(II)で表される化合物
    の少なくとも1種からなる反応性界面活性剤。 【化1】 [式中、A1は炭素数5〜18の直鎖又は分岐鎖アルキ
    レン基、あるいは式(III) 【化2】 (式中、Rは炭素数4〜18の直鎖又は分岐鎖アルキル
    基を示す。)で表されるアルコキシメチルエチレン基、
    2は炭素数2〜4の直鎖又は分岐鎖アルキレン基、n
    は0〜200の数、Mはカチオンを示す。]
  2. 【請求項2】 請求項1記載の反応性界面活性剤を用い
    て乳化重合を行うポリマーエマルションの製造法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の反応性界面活性剤を用い
    て製造されたポリマーエマルション。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のポリマーエマルションを
    用いて調製されたポリマー塗膜。
  5. 【請求項5】 式(IV)又は式(V) 【化3】 〔式中、R、A2及びnは前記の意味を示す。〕で表さ
    れる化合物とアミド硫酸を、アミド化合物(スルホン酸
    アミド化合物は除く)又はアミン化合物の存在下で反応
    させる、式(I−1)又は式(II−1)で表される化合
    物の製造法。 【化4】 〔式中、R、A2、n及びMは前記の意味を示す。〕
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