凍結融解にも電解質にも強い！長鎖EO反応性界面活性剤で進化する水系ポリマーディスパージョン

乳化重合法によって製造されるポリマーディスパージョンは、水系材料であることから、環境負荷低減や安全性向上に寄与する材料として注目されており、塗料、コーティング、粘接着剤など、幅広い分野で利用されています。乳化重合において界面活性剤は、モノマーの乳化・可溶化、重合の場となるミセルの形成、さらに重合中および重合後におけるポリマー粒子の凝集・合一を防止することによる分散安定化など、多様な役割を担っています。

一方で、一般的な界面活性剤はポリマー粒子表面に物理吸着しているため、脱離が起こりやすく、ポリマーディスパージョンの泡立ちの原因となる場合があります。また、フィルム形成後には、界面活性剤が基材との界面や空気との表面へ移行することで、耐水性や粘着力が低下することがあります。

これらの課題に対する有効な解決策として、反応性界面活性剤の使用が挙げられます。反応性界面活性剤は分子構造中に重合性基を有し、モノマーと共重合できる点が特長です。ポリマー粒子と化学的に結合することで遊離成分を低減でき、ポリマーディスパージョンの安定性向上や塗膜物性の改善につながります。

反応性界面活性剤の導入により、遊離界面活性剤量の低減や塗膜物性の向上は実現してきました。しかし、用途の高度化や流通環境の多様化が進む中で、ポリマーディスパージョンにはさらに高い安定性が求められるようになっています。特に、寒冷地輸送時における凍結融解安定性や、電解質などの添加剤存在下での分散安定性の確保は、重要な技術課題となっています。

こうした背景から、当社では反応性界面活性剤の分子設計に着目し、親水部であるEO（エチレンオキシド）鎖長を最適化した反応性界面活性剤の開発に取り組んできました。現在、疎水基にスチレン化フェニル基を有するアクアロン®ARシリーズとして、アクアロンAR-05（5モル）、AR-10（10モル）、AR-20（20モル）、AR-30（30モル）を展開しています。また、疎水基がアルキル基であるアクアロンKHシリーズとして、アクアロンKH-05（5モル）、KH-10（10モル）、KH-20（20モル）、KH-30（30モル）をラインアップしています。

※「アクアロン」は、第一工業製薬株式会社の登録商標です。

アクアロンAR-10、AR-20、AR-30およびアクアロンKH-10、KH-20、KH-30を用いた乳化重合で得られたポリマーディスパージョンの評価結果を、それぞれ下表に示します。

化学的安定性については、EO鎖長が長くなるほど、より高濃度の電解質溶液に対する耐性が向上する傾向が確認されました。また、凍結融解安定性においても、EO鎖長が長いアクアロンKH-20およびKH-30では、融解後に元のディスパージョン状態へ回復することが確認されました。

これらの結果は、EO鎖長の増加により、ポリマー粒子外側に形成される水和層が厚くなり、粒子表面の保護効果が高まったことで、ポリマー粒子の安定性が向上したためと考えられます。

現在、反応性界面活性剤は海外市場においても需要が拡大しており、グローバルに展開するお客様の多様なニーズに応えることが求められています。今後も当社は、最適な処方提案を通じて、ポリマーディスパージョンのさらなる高機能化に貢献してまいります。

掲載データは、測定条件等に基づく代表値であり、品質保証値ではありません。