KR100967583B1 - 고-계면활성제 수성 시스템을 위한 농화제 - Google Patents

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Abstract

최소 18%의 계면활성제 및 콜로이달 무기 점토를 포함하는 수성 조성물이 제공된다. 상기 조성물은 최소 3달동안 40℃에서 상분리에 대하여 안정하며, 점토가 없는 조성물에 대하여 상대적으로 증가된 저-전단 점도를 나타낸다. 상기 조성물은 아크릴산 잔기 및 C2-C4 알킬(메트)아크릴레이트 잔기를 함유하는 최소 하나의 친유성-개질된 공중합체를 포함한다.
계면활성제, 친유성, 농화제, 전단 점도, 점토

Description

고-계면활성제 수성 시스템을 위한 농화제{Thickener for High-Surfactant Aqueous Systems}
본 발명은 높은 계면활성제 수준, 점토 농화제 및 리올로지-개질 중합체를 갖는 수성 시스템에 관한 것이다.
농화제(thickener)는 보다 높은 전단율에서 생성물의 흐름성을 유지하고 이에 따라 생성물을 혼합, 포장 및 분배시키면서, 저전단율에서 점도를 증가시키기 위한 예를 들어, 샴푸를 포함하는 수성 세척 생성물에 사용된다. 비닐 단량체로부터 제조된 다양한 공중합체 농화제는 이러한 목적 뿐만 아니라 점토를 포함하는 무기 농화제에도 사용되었다. 예를 들어, J. Laryea et al., Research Disclosure, June 2000, No. 434, page 1032-1033에서는 샴푸 조성물에 적합한 계면활성제 혼합물, 합성 헥토라이트 점토 및 메타크릴산, 알킬아크릴레이트, 아크릴산 및 베헤닐옥시폴리(에틸렌옥시)25에틸메타크릴레이트의 아크릴 에멀젼 중합체를 포함하는 수 성 조성물이 개시된다. 그러나, 이 참고문헌의 수성 조성물은 총 계면활성제 수준이 단지 14.6%이다. 가정용 및 산업용 세척제에서 일반적으로 보다 높은 계면활성제 수준으로 바람직한 리올로지 특성을 달성하는 것은 제안되지 않았다.
본 발명에 의해 개시되는 문제점은 높은 계면활성제 수준으로 우수한 안정성 및 바람직한 리올로지성을 갖는 리올로지 개질제 시스템이 요구되는 것이다.
본 발명은:
(a)최소 하나의 계면활성제 18~60%;
(b)아크릴산 잔기 2.5~30%, C2-C4 알킬(메트)아크릴레이트 잔기 10~80%, 및 친유성 개질된 (메트)아크릴레이트 잔기 2~25%를 포함하는 최소 하나의 공중합체 0.1~10%; 및
(c)점토 0.08~0.9%
를 포함하는 수성 조성물을 제공한다.
나아가 본 발명은 최소 18% 계면활성제 및 콜로이달 무기 점토를 포함하는 수성 조성물을 제공한다. 이 조성물은 최소 3달동안 40℃에서 상분리에 대하여 안정하며, 점토가 없는 조성물에 대하여 상대적으로 증가된 저-전단 점도를 나타낸다. 상기 조성물은 아크릴산 잔기 및 C2-C4 알킬(메트)아크릴레이트 잔기를 함유하는 최소 하나의 친유성-개질된 공중합체를 포함한다.
이하 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
달리 명시하지 않는한, 퍼센트는 전체 조성물을 기준으로 한 중량 퍼센트이다. 본 발명에서 사용되는 용어 "(메트)아크릴"은 아크릴 혹은 메타크릴을 의미하며, "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 혹은 메타크릴레이트를 의미한다. 용어 "아크릴 중합체"는 아크릴 단량체 즉, 아크릴산(AA), 메타크릴산(MAA), 및 그 에스테르의 중합체 및 최소 50%의 아크릴 단량체를 포함하는 공중합체를 의미한다. AA 및 MAA의 에스테르는 이에 제한하는 것은 아니나, 메틸 메타크릴레이트(MMA), 에틸 메타크릴레이트(EMA), 부틸 메타크릴레이트(BMA), 하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA), 메틸 아크릴레이트(MA), 에틸 아크릴레이트(EA), 부틸 아크릴레이트(BA), 및 하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 뿐만 아니라, 다음에 개시된 친유성 개질된 단량체를 포함하는 AA 혹은 MAA의 다른 알킬 에스테르를 포함한다. 바람직하게, 아크릴 중합체는 (메트)아크릴산 혹은 (메트)아크릴레이트 단량체로부터 유도된 단량체 잔기를 최소 75%, 보다 바람직하게는 최소 90%, 보다 바람직하게는 최소 95%, 그리고 가장 바람직하게는 최소 98%를 갖는다. 용어 "비닐 단량체"는 첨가 중합에 적합한 단량체를 의미하며, 이는 단일 중합 가능한 탄소-탄소 이중 결합을 함유한다.
본 발명에 따라 사용되는 친유성-개질된 공중합체는 각각이 하나 혹은 다수의 친유성기를 함유할 수 있는 친유성-개질된 (메트)아크릴레이트 잔기를 함유한다. 일 구현에 따라서, 이러한 기는 동일한 공중합체 성분이 적합하며, 예를 들어 폴리옥시에틸렌 사슬과 같은 친수성 사슬에 부착된다. 다른 구현에 따라서, 상기 공중합체는 중합체의 성질을 변경하거나 혹은 증가시키기 위해 다른 비닐-함유체에 중합체를 공중합하도록 사용될 수 있는 비닐기를 함유할 수 있다. 선택적으로, 다른 공중합 시스템이 사용될 수 있다. 중합 가능한 기는 예를 들어, 하나 혹은 그 이상의 최대 60, 바람직하게는 최대 40개의 수-용성 연결기, 예를 들어, -CH[R]CH2O- 혹은 -CH[R]CH2NH-기(단, R은 수소 혹은 메틸이다)에 의해 직접 혹은 간접적으로 친유성기에 부착될 수 있다. 선택적으로, 중합가능한 기는 친수성 예를 들어, 폴리옥시에틸렌 성분과 불포화를 함유하는 우레탄 화합물의 반응에 의해 친유성기에 부착될 수 있다. 친유성-기 혹은 기들의 분자량은 광범위의 시스템에서 만족스러운 수행을 위하여 공중합체에서 요구되는 최소의 친유성 성분을 얻기위해 이러한 기의 수와 관련하여 바람직하게 선택된다.
본 발명에서 유용한 공중합체에서 친유성-개질된 성분의 양은 바람직하게 최소 5%, 보다 바람직하게는 최소 7.5% 그리고 가장 바람직하게는 최소 10%이며; 바람직하게는 25% 이하, 보다 바람직하게는 20% 이하, 보다 바람직하게는 18% 이하, 가장 바람직하게는 15%이하이다.
친유성-개질기 자체는 바람직하게는 직쇄 불포화된 알킬기이나, 최소 6개, 최대 30개의 탄소원자를 갖는 알킬페닐기와 같은 아랄킬 혹은 알킬 카르보고리기일 수 있으나, 분지된 사슬기가 고려될 수 있다. 알킬기는 합성 혹은 자연 발생된 것일 수 있으며, 특히 후자의 경우에는 사슬길이의 범위를 포함할 수 있는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 자연 발생 스테아르산은, 상업적으로 순수한 품질이더라도 단지 약 90%의 스테아르 사슬, 최대 약 7%의 팔미트 사슬 및 다른 사슬 부분을 함유할 수 있으며 저질의 생산물은 실질적으로 보다 적은 스테아르산을 함유할 수 있다. 본 발명에서 이러한 기의 사슬길이는 사슬의 50% 이상, 바람직하게는 75% 이상으로 존재하는 주요 사슬길이인 것으로 의도된다.
친유성-개질 기의 사슬길이는 최소화되어야하며, 알킬 사슬길이 혹은 주요 사슬길이는 바람직하게 25개 이하, 보다 바람직하게는 8~22개, 그리고 가장 바람직하게는 10~18개의 탄소원자인 것으로 이는 본 발명의 중요한 보조적인 특징이다. 친유성-개질된 공중합체의 친수성 성분은 적합하게 최소 2, 바람직하게는 최소 5, 보다 바람직하게는 최소 10, 그리고 최대 60, 바람직하게 최대 40, 보다 바람직하게는 최대 30개의 에틸렌 옥사이드 유니트 중 최소 하나의 사슬을 바람직하게 포함하는 폴리옥시에틸렌 성분일 수 있다. 일반적으로 이러한 성분은 사슬 길이의 혼합으로 제조된다.
바람직하게, 본 발명에서 사용되는 공중합체에서 C2-C4 알킬(메트)아크릴레이트 잔기는 C2-C3 알킬(메트)아크릴레이트 잔기이며, 가장 바람직하게는 EA이다. 바람직하게, C2-C4 알킬(메트)아크릴레이트 잔기의 양은 최소 20%, 보다 바람직하게는 최소 30%, 보다 바람직하게는 최소 40%, 그리고 가장 바람직하게는 최소 50%이다. 바람직하게, C2-C4 알킬(메트)아크릴레이트 잔기의 양은 75% 이하, 보다 바람직하게는 70% 이하, 그리고 가장 바람직하게는 65%이다. 바람직하게, 본 발명에서 사용되는 공중합체에서 아크릴산 잔기의 양은 최소 5%, 보다 바람직하게는 최소 7.5%, 보다 바람직하게는 최소 10%, 그리고 가장 바람직하게는 최소 15%이다. 바람직하게, 아크릴산 잔기의 양은 27.5%이하, 보다 바람직하게는 25% 이하, 그리고 가장 바람직하게는 22%이하이다. 아크릴산 잔기는 공중합체의 제조에 사용되는 단량체 혼합물에서 중합가능한 비닐기를 갖는 아크릴산 혹은 아크릴산 올리고머의 포함물에 의해 공중합체에 주입된다. 바람직하게, 상기 공중합체는 총 아크릴산에 더하여 최소 15%, 보다 바람직하게는 최소 17.5%, 그리고 가장 바람직하게는 최소 20%의 메타크릴산 함량을 제공하는 양으로 메타크릴산으로부터 유도되는 잔기를 함유한다. 바람직하게, 공중합체의 총 아크릴산 + 메타크릴산 함량은 65% 이하, 보다 바람직하게는 50% 이하, 가장 바람직하게는 40%이하이다.
임의로, 또한, 공중합체는 바람직하게 하이드록실, 카르복시산 혹은 술폰산 작용기를 갖는 친수성 공단량체를 2~25%, 바람직하게는 5~20% 함유한다. 친수성 공단량체의 예로는 2-하이드록시에틸(메트)아크릴레이트(HEMA 혹은 HEA), 이타콘산 및 아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산을 포함한다.
본 발명의 수성 조성물은 최소 하나의 공중합체를 0.1~10% 함유하며, 즉, 공중합체의 총량은 이 범위내에 있다. 바람직하게, 상기 수성 조성물에서 공중합체의 양은 최소 0.3%, 보다 바람직하게는 최소 0.5%, 보다 바람직하게는 최소 0.7%, 그리고 가장 바람직하게는 최소 1%이다. 바람직하게, 상기 수성 조성물에서 공중합체의 양은 7% 이하, 보다 바람직하게는 5% 이하, 가장 바람직하게는 3% 이하이다. 바람직하게, 상기 공중합체는 아크릴 중합체이다. 수성 분산물 혹은 건조 형태에서 공중합체는 농화되도록 수성 시스템에서 혼합하고, pH-반응성 농화제의 경우에는 필요에 따라 산성 혹은 염기성 물질을 적합하게 첨가할 수 있다. 상기된 공중합 pH-반응성 농화제의 경우에, 농화되도록 하는 시스템의 pH는 최소 5, 바람직하게는 최소 6, 보다 바람직하게는 최소 7로 조정되며; 바람직하게 상기 pH는 13이하로 조절된다. 바람직하게, 중화제는 아민염기 혹은 알칼리 금속 혹은 암모늄 하이드록사이드, 가장 바람직하게는 소디움 하이드록사이드, 암모늄 하이드록사이드 혹은 트리에탄올아민(TEA)과 같은 염기가 바람직하다. 선택적으로, 상기 공중합체는 먼저 수성 분산물에서 중화된 다음 혼합될 수 있다. 바람직하게 계면활성제는 중화전에 공중합체와는 독립적으로 수성 조성물에서 혼합된다.
바람직하게, 본 발명에서 사용되는 점토는 콜로이달 범위의 입자 크기범위를 갖는 점토이다. 일반적으로, 점토가 수화되고 박리된 경우에 점토 입자는 빛산란되지 않기 때문에 점토가 수화된 경우에는 투명한 용액이 제공된다. 적합한 점토로는 예를 들어, 콜로이드 입자 범위로 플레이트렛의 완전한 박리(exfoliation)을 제공 하도록 처리된 합성 헥토라이트 점토 및 천연 헥토라이트 혹은 벤토나이트를 포함한다. 다른 대량 혹은 적게 박락된 점토는 본 발명에 개시된 저전단 점도 빌드(build)를 제공하는 것으로 예상되지만, 수성 조성물은 투명도가 결여될 것이다. 바람직하게, 점토는 수성 조성물에 최소 0.2%, 보다 바람직하게는 최소 0.3%의 양으로 존재한다. 바람직하게, 점토는 수성 조성물에서 0.7% 이하, 보다 바람직하게는 0.6% 이하, 그리고 가장 바람직하게는 0.5% 이하의 양으로 존재한다.
본 발명의 수성 조성물은 최소 하나의 계면활성제를 15~60% 함유하며, 즉, 계면활성제의 총량이 이 범위내에 있다. 바람직하게, 본 발명의 수성 조성물은 최소 하나의 계면활성제를 최소 20%, 보다 바람직하게는 최소 21%, 그리고 가장 바람직하게는 최소 22% 함유한다. 바람직하게, 수성 조성물은 최소 하나의 계면활성제를 50% 이하, 보다 바람직하게는 45% 이하, 보다 바람직하게는 35% 이하, 보다 바람직하게는 30%, 그리고 가장 바람직하게는 25%이하를 함유한다. 바람직하게, 계면활성제는 카르복실레이트, 술포네이트, 술페이트 혹은 포스페이트 안정화기로 특징화된 음이온성 계면활성제 및 아미드 혹은 하이드록시기 혹은 에틸렌 옥사이드 사슬로 특징화된 비이온성 계면활성제의 그룹으로부터 선택된다. 양이온성, 양쪽성 혹은 즈비터이온성 계면활성제는 이들이 본 발명에서 요구되는 양으로 수성 시스템의 농화 공중합체 및 다른 성분과 혼화되는 경우에 선택적으로 사용될 수 있다. 아민 혹은 암모늄 가용성기로 특징화된 양이온성 계면활성제 및/혹은 음이온성 및 양이온성 가용화기의 혼합으로 특징화된 양쪽성 계면활성제가 선택될 수 있다. 특히 바람직한 조성물은 바람직하게 각각 2.5:1~1.5:1의 비율로 음이온성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제를 함유한다.
본 발명의 실시에 유용한 바람직한 계면활성제는 C8~C18 지방산 혹은 그 수용성 염, C8~C18 알콜의 수용성 술페이트, 예를 들어, 도데실벤젠 술포네이트와 같은 술폰화된 알킬아릴 화합물, 예를 들어, C7~C18 알킬기 및 9~40 혹은 그 이상의 옥시에틸렌 유니트를 갖는 알킬페녹시 폴리에톡시 에탄올, 예를 들어, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산 혹은 올레산인 긴사슬 카르복시산의 에틸렌 옥사이드 유도체, 예를 들어, 라우릴 혹은 세틸알콜인 긴사슬 알콜의 에틸렌 옥사이드 유도체, 알칸올아미드 및 예를 들어, 알킬폴리글로코시드인 폴리글루코시드로부터 선택될 수 있다. 적합한 양이온성 계면활성제는 예를 들어, 라우릴 피리디늄 클로라이드, 옥틸벤질트리메틸-암모늄 클로라이드, 도데실 트리메틸암모늄 클로라이드 및 일차 지방산 아민의 에틸렌 옥사이드 축합물일 수 있다.
본 발명의 조성물은 임의로, 다른 성분, 예를 들어, 분산제, 살생물제 염료등을 포함할 수 있다. 분산제는 알려진 응집특성에 대하여 점토를 보다 안정화시키기 위해 첨가될 수 있으며, 이는 중간 전단율에서 점도를 바람직하지 않게 증가시킬 것이다. 이러한 분산제는 이에 제한하는 것은 아니나, 저-분자-량 폴리아크릴산 및 폴리말레산을 포함하는 점토 입자의 안정화에 적합한 표면 활성을 가질것이다.
공중합체는 pH-반응성 농화제일 수 있다. 상기 pH-반응성 공중합체 농화제 시스템은 알려진 산성 pH에서 수성 혹은 역 에멀젼 방법 혹은 침전 혹은 용액 중합방법 및 이 기술분야에 알려진 다른 적합한 첨가제 예를 들어, 과산소(peroxygen) 화합물과 같은 자유-라디칼 개시제 및 임의로 사슬전달제를 사용하여 단량체를 공중합하여 제조될 수 있다. 적합한 과산소 화합물은 퍼옥사이드, 하이드로퍼옥사이드, 퍼술페이트 혹은 유기 퍼옥사이드일 수 있으며, 적합한 개시제의 양은 공중합체의 성분의 0.01~3중량%일 수 있다. 공중합 온도는 약 60~90℃가 적합할 수 있다. 공중합체 에멀젼은 여과에 의해 회수될 수 있으며, 필요에 따라 공중합체를 분무, 드럼 혹은 다른 건조에 의해 건조된 형태로 제공될 수 있다. 미국 특허 제 4,384,096, 4,663,385, 4,429,097 및 4,514,552에서는 적합한 공중합 및 회수 기술의 일반적이고 상세한 설명 및 적합한 단량체 및 첨가제가 논의될 수 있다. 가교되지 않은 친유성-개질된 공중합체의 분자량 범위는 약 100,000~1백만이다.
본 발명의 일 구현에 있어서, 공중합체는 가교되며, 즉, 둘 혹은 그 이상의 에틸렌계 불포화기를 갖는 단량체와 같은 가교제가 중합 도중에 공중합체 성분에 포함된다. 이러한 단량체의 예로는 디알릴 프탈레이트, 디비닐벤젠, 알릴 메타크릴레이트, 디아크릴로부틸렌 혹은 에틸린 글리콜 디메타크릴레이트를 포함한다. 사용되는 경우, 일반적으로 가교제의 양은 공중합체 성분의 중량을 기준으로 0.01~2%, 바람직하게는 0.1~1%, 그리고 보다 바람직하게는 0.2~0.8%이다.
본 발명의 일구현에 있어서, 가교제가 사용되는 경우, 공중합체는 사슬전달제의 존재하에서 제조된다. 적합한 사슬 전달제의 예로는 사염화탄소, 브로모포름, 브로모트리클로로에탄, 및 예를 들어, 긴사슬 알킬 메르캅탄 및 도데실-, 옥틸-, 테트라데실-, 혹은 헥사데실 메르캅탄 혹은 부틸-, 이소옥틸- 혹은 도데실-티오글리콜레이트와 같은 티오에스테르와 같은 메르캅토기를 갖는 화합물이다. 사용되는 경우, 사슬전달제의 양은 일반적으로 공중합체 성분의 중량을 기준으로 0.01~5%, 바람직하게, 0.1~1%이다. 가교제가 사슬전달제와 함께 사용되는 경우, 이는 중합 목적을 위해 모순되는 조작이기는 하나, 예외적인 효율성이 관찰될 뿐만 아니라, 증가된 생성물 투명도에 의해 명백한 바와 같이 친수성 계면활성제와의 혼화성이 높다.
실시예
시험 샘플의 제조: 몇몇 다른 계면활성제 및 계면활성제 혼합물을 시험 샘플의 염기(base)로서 사용하며, 22.3% 고형분의 총 계면활성제 농도를 갖는 음이온성:비이온성 계면활성제 혼합물을 2:1로 혼합하는 것이 바람직하다. 샘플 제조의 일반적인 첨가 순서는: 농축된 계면활성제 염기에 예비-희석된 중합체 라텍스를 첨가한 후, 점토 성분을 첨가한 다음, 첨가된 중합체 량에 좌우되는 양으로 중합체를 중화하기 위해 중화 염기를 첨가한다. 대조 샘플을 상기 개시된 바와 같이 제조하나, 중합체 혹은 점토성분이 없이(단지 계면활성제) 혹은 점토없이(중합체 + 계면활성제만) 제조하였다. 또한, 점토만의 대조군(점토 및 계면활성제)이 제조되지만 중합체의 첨가없이는 안정하지 않았다(상분리). 시험 샘플을 시험하기 전에 최소 24시간동안 상온에 방치하였다.
단계 1. Stepan PolystepTMA-16-22(소디움 도데실벤젠술포네이트) 90.91g 및 Shell NeodolTM25-9(알콜 에톡실레이트) 10g을 혼합하여 2:1의 음이온성:양이온성 비율로 29.7%의 총 계면활성제 고형분의 모액을 제조하였다. 혼합은 오버헤드 혼합 혹은 기계롤러로 행할 수 있다.
단계 2. 오버헤드 혼합과 함께, LaponiteTMRD 분말(합성 적층된 실리케이트 헥토라이트 점토, 100% 활성 고형분) 3g을 탈이온(DI)수 97g에 첨가하고 균일하게 분산될 때까지 교반하였다.
단계 3. 단계 1의 스톡 계면활성제 용액 75g을 4oz 병에서 측정하였다.
단계 4. 공중합체 라텍스(30% 활성 고형분) 5g을 30ml 바이알에서 측정하고 DI수 9.47g으로 희석하였다.
단계 5. 오버헤드 혼합과 함께, 단계 4의 희석된 중합체 라텍스를 균일하게 분산될 때까지 단계 3의 계면활성제 용액에 천천히 첨가하였다.
단계 6. 계속적인 혼합과 함께, 단계 2의 LaponiteTMRD 용액 10g을 단계 5의 계면활성제 + 중합체 용액에 첨가하였다. 균질하게 될때까지 혼합하였다.
단계 7. 계속적인 혼합과 함께, 트리에탄올아민 0.53g을 단계 6의 용액에 첨가하고, 균질하게 될때까지 혼합하였다(약, 5분)
결과 샘플은 22.3% 계면활성제, 1.5% 공중합체, 0.3% 점토 및 0.5% 트리에탄올아민을 함유하며, 나머지는 물이었다.
다음 시험방법은 샘플의 평가를 위해 사용되었다:
점도 대 전단 응력 흐름 곡선을 발생하기 위하여 제어된 전단 응력 리올로지 시험(25℃)을 수행하였다. 이 측정으로 광범위한 전단율에 대한 점도를 분석하였다. 현수성과 같은 용액 특성은 저 전단응력/속도 지역(region)에서 점도에 의해 표시된다. 그러나, 유출성(pourability)은 보다 중간 응력/속도에서의 점도와 관련된다.
현수성(suspendability): 스토크스 (Stokes) 법칙을 통하여, 입자 밀도/직경 조합이 부유될 수 있는지를 계산하는 저전단 점도를 사용할 수 있다. 그러나 실제적인 시험으로서, 증가된 온도하에서 소량의 AmberliteTMXAD1180 이온교환수지 비드를 계면활성제 용액에 편입시키고, 분산시킨 다음, 1온스(30ml) 바이알을 40℃ 오븐에 위치시켜 시험하였다. 이러한 비드는 상당한 변화와 함께 밀도가 1.03~1.08, 직경이 ~0.5mm이다. 주기적으로 샘플을 체크하여 남아있는 비드가 부유되었는지를 결정하였다. 성공적인 시스템은 부유된 비드가 침전의 징후없이 최소 3달동안 유지되었다.
용액 투명도: 샘플을 취하고 용액의 혼탁도를 Nephelometric Turbidity Unit(NTUs)로 측정하였다. 또한, 이온 교환수지 비드가 샘플을 함유하는 바이알을 통해 관찰가능한지를 기준으로 정성 측정하였다.
전체 결과: 초기 실험은 선택된 공중합체 1.5% 고형분과 LaponiteTMRD점토를 0.04%, 혹은 0.08%로 하여 사용하였다. 후속적으로 우수한 수행 중합체의 서브셋(subset)은 보다 광범위한 점토 농도(0.005~0.5%)로 배합하였다. 선두의 서브셋은 점토의 첨가로 저-전단 점도가 몇퍼센트 증가되는 것을 보이는 다른 중합체와 함께 동시에 실행하였다. 가열-경화된 부유물과 결합된 리올로지 수행성은 상승효과 즉, 측정된 가장 낮은 응력에서의 곡선 기울기의 설명에 사용될 수 있는 제 2기준을 제시하였다. 이 기울기는 기계 제한 이하의 저응력으로 외삽 가능성의 표시를 고려할 수 있다. 저 전단 점도에서의 % 변화를 기준으로 몇몇 상승을 보이나 비 드 서스펜션 시험에서 실패할 수 있는 생성물은 저 전단 지역형(즉, Newtonian 특성)에서 거의 0에 가까운 기울기를 보이는 것으로 명시되었다. 성공적인 샘플은 저 전단 점도에서 % 변화의 상승을 보이며, 나아가 저 전단 지역에서 상당한 마이너스 기울기를 보였다. 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다. 공중합체 조성은 다른 단량체의 총 퍼센트로 계산된 DAP 및 nDDM양과 함께 각 단량체의 중량%이다. 점도를 포이스(poise)로 한다. 전단 응력은 dyne/cm2("d/cm2")이다. 본 발명에 개시된 모든 중합체는 상온에서 그리고 40℃에서 최소 3달동안 견디며 어떠한 가시적인 상분리를 보이지 않는 안정한 조성물을 제공하였다. 상분리를 보이는 제조 샘플은 샘플의 하부에서 백색/불투명 갤화된 상을 갖는 것으로 관찰되었다.
[표 1]
Figure 112003036589019-pat00001

a. Lipo 1은 20 옥시에틸렌 잔기를 통해 메타크릴로일기에 연결된 선형 포화된 C18 알킬기를 갖는 친유성 개질된 단량체이다.
b. Lipo 2는 23 옥시에틸렌 잔기를 통해 메타크릴로일기에 연결된 선형 포화된 C12 알킬기를 갖는 친유성 개질된 단량체이다.
c. DAP는 디알릴 프탈레이트이다.
d. nDDM은 n-도데실 메르캅탄이다.
e. Lipo 3는 25 옥시에틸렌 잔기를 통해 메타크릴로일기에 연결된 선형 포화된 C22 알킬기를 갖는 친유성 개질된 단량체이다.
[표 2]
Figure 112003036589019-pat00002

a. Lipo 1은 20 옥시에틸렌 잔기를 통해 메타크릴로일기에 연결된 선형 포화된 C18 알킬기를 갖는 친유성 개질된 단량체이다.
b. Lipo 2는 23 옥시에틸렌 잔기를 통해 메타크릴로일기에 연결된 선형 포화된 C12-알킬기를 갖는 친유성 개질된 단량체이다.
c. DAP는 디알릴프탈레이트이다.
d. nDDM은 n-도데실 메르캅탄이다.
e. PEM은 포스포에틸메타크릴레이트이다.
일반적으로, 본 발명의 조성물은 중간-전단(유출) 점토에서 적은 효과를 가지며, 저전단(예를 들어, 부유 혹은 안정화) 점도를 상당히 상승적으로 증가시킨다. 첨가된 점토(중합체 + 점토) 대 점토-없는 아날로그(단지 중합체만)를 갖는 샘플의 경우에 저전단에서의 효과는 가장 낮은 적용 전단응력(0.6 dyne/cm2)에서 측정된 점토에서의 % 변화를 계산하여 부분적으로 표시할 수 있다.
표 1은 조성물에 0.08% LaponiteTM 점토를 첨가하여 점도에 영향을 비교한 데이타를 포함한다. 점도에서의 % 변화는 0.6dyne/cm2의 전단 응력에서 4열에서 그리고 약 1000dyne/cm2의 전단 응력의 경우에 7열에서 나타낸다. 8열은 NTU로된 현택성의 측정을 포함한다. 아크릴산과 혼합된 실질적인 양의 메틸아크릴레이트(마지막 3열)를 갖는 공중합체는 점토의 첨가에 대해 바람직하지 않은 점도 변화 및 높은 현탁도를 나타낸다. 처음 3열은 아크릴산과 에틸아크릴레이트를 혼합한 공중합체에 대해 훨씬 후수한 결과를 보인다. 5% 아크릴산(제 2열)의 수준에서 조차도, 아크릴산 함유 공중합체는 첨가된 점토로 바람직한 점도 변화를 부여한다.
표 2는 0.5% LaponiteTM 점토를 조성물에 첨가한 점도에 대한 효과를 설명한다. 표 2에서 마지막 두개의 엔트리는 공중합체에서 아크릴산 잔기의 중요성을 설명한다. 본 발명에 개시된 높은 계면활성제 수준에서, 여러가지 상업적으로 이용가능한 리올로지 개질제, 특히 합성 관련 농화체는 높은 전단율에서 빌딩 점도의 증가없이 저-전단 점도를 증가시킬 수 있는 그 능력을 손실한다. 반대로, 표 2에서 마지막 2개의 샘플에서, 전단의 함수로서 점도는 저전단 범위에서 훨신 큰 마이너스 기울기를 가지며, 이에 따라, 점도계의 해상도 제한 이하에서 응력에 계속되는 모조 플라스틱 특성을 나타낸다. 이러한 샘플은 부유 비드에 저-전단에서 충분히 높은 점도를 가지나, 조성물을 혼합 및 유출시키면서, 높은-전단에서는 상대적으로 낮은 점도를 유지한다.
본 발명에 의한 수성 조성물은 높은 계면활성제 수준으로 우수한 안정성 및 바람직한 리올로지성을 갖는 리올로지 개질제 시스템으로서 상대적으로 증가된 저-전단 점도를 나타낸다.

Claims (10)

  1. (a) 최소 하나의 계면활성제 18~60 중량%;
    (b)아크릴산 잔기 2.5~30 중량%, C2~C4 알킬(메트)아크릴레이트 잔기 10~80 중량%, 및 친유성 개질된 (메트)아크릴레이트 잔기 2~25 중량%를 포함하는 최소 하나의 공중합체 0.1~10 중량%; 및
    (c)점토 0.08~0.9 중량%
    를 포함하는 수성 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 최소 하나의 계면활성제를 20~45 중량% 가짐을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 최소 하나의 공중합체를 0.3~5 중량% 및 점토를 0.2~0.7 중량% 가짐을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 최소 하나의 공중합체는 아크릴산 잔기를 5~25 중량% 가짐을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 최소 하나의 공중합체는 5~15 중량%의 친유성 개질된 (메트)아크릴레이트 잔기를 가짐을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 최소 하나의 공중합체는 나아가 메타크릴산 잔기를 포함하며, 상기 아크릴산 + 상기 메타크릴산 잔기는 공중합체의 15~50 중량%임을 특징으로 하는 조성물.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서, 상기 점토는 합성 헥토라이트 점토 물질임을 특징으로 하는 조성물.
  9. 아크릴산 잔기 및 C2-C4 알킬(메트)아크릴레이트 잔기를 함유하는 최소 하나의 친유성-개질된 공중합체; 콜로이달 무기 점토; 및 최소 18 중량%의 계면활성제를 포함하고,
    최소 3달동안 40℃에서 상분리에 대하여 안정하며,
    점토가 없는 조성물에 비하여 상대적으로 증가된 점도를 나타내는,
    수성 조성물.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 C2-C4 알킬(메트)아크릴레이트 잔기는 에틸아크릴레이트 잔기이며, 상기 최소 하나의 공중합체는 최소 5 중량%의 아크릴산을 함유함을 특징으로 하는 조성물.
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