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(脂肪アルコール)-界面活性剤の主要構成要素の一つ

  1. 何が脂肪アルコール

脂肪醇

脂肪アルコールは、炭素原子が8個から22個からなる炭素鎖を持つ脂肪族アルコールである。脂肪アルコールは通常、偶数個の炭素原子を持ち、炭素鎖の末端にヒドロキシル基が結合している。

これらは洗剤に使用される界面活性剤の原料の一つであり、一般式はROHで表される。洗剤グレードのアルコールの場合、Rは一般的にC12~C18の炭化水素基である。このような高炭素脂肪アルコールは本来両親媒性であり、分子内に炭化水素鎖などの疎水性基とヒドロキシル基などの親水性基の両方を含んでいる。しかし、水への溶解度が非常に低いため、親水性基を付加するか、ヒドロキシル基を硫酸基に変換する必要がある。親水性-親油性バランスの値が要求されるレベルに達し、脂肪アルコール誘導体が水に溶解して凝集体(ミセル)を形成するのに十分な親水性基を獲得して初めて、脂肪アルコール誘導体は界面活性剤として機能する。例えば、ドデカノールは水に不溶性であるが、ドデシル硫酸ナトリウムに変換すると、硫酸基(-SO)の導入により水溶性が向上する。₃⁻脂肪族アルコールは、水中でミセルを形成する性質を持ち、特定の濃度では優れた界面活性を示す。この性質を利用して、脂肪族アルコールを原料として、優れた性能を持つ様々な界面活性剤が開発されてきた。

2.脂肪族アルコールの開発プロセス

脂肪醇2

脂肪アルコールは当初、鯨蝋から製造されていました。得られた混合脂肪アルコールは、スルホン化と中和を経て硫酸塩となり、初期の陰イオン界面活性剤の一つとなりました。その後、比較的豊富に入手できるココナッツオイル、パーム油、牛脂が原料として開発され、使用されるようになりました。加水分解によって得られた脂肪酸は、その後アルコールに還元され、総称して天然脂肪アルコールと呼ばれています。石油化学産業の発展に伴い、石油製品を原料として製造された脂肪アルコールは合成脂肪アルコールとして知られるようになりました。脂肪アルコールを製造する比較的重要な方法としては、高圧水素化、ジーグラー法、オキソ合成法などがあります。ヘアマスクに不飽和脂肪アルコールが含まれていると、髪を修復して栄養を与えることができます。リップグロスに脂肪アルコールを加えると、塗布時の製品の滑らかさが向上します。

3.脂肪アルコールの製造方法

3.1高圧水素化法

脂肪アルコールは、動物油や植物油を原料として高圧水素化反応を行うことで得られる。工業的には、原料油はまず前処理され、アルコール分解(すなわちエステル交換反応)によって脂肪酸に変換されてから水素化される。脂肪アルコールは、脂肪酸を直接水素化する方法、あるいはエステル化後に水素化する方法でも製造できる。脂肪酸を直接水素化して脂肪アルコールを製造する方法は、設備に高い材料要件が課される。

脂肪酸から脂肪アルコールへの水素化反応の化学反応式:

RCOOH + 2H₂ → RCH₂OH + H₂O

脂肪酸エステルの脂肪アルコールへの水素化反応の化学反応式:

RCOOR′ + 2H₂ → RCH₂OH + R′OH

高圧水素化法には固定床法と懸濁床法があるが、基本的な技術プロセスは同じである。

3.2. ジーグラー法

エチレンを原料としてトリアルキルアルミニウムと反応させることで、鎖成長と酸化を経てアルミニウムアルコキシド化合物が生成され、その後、加水分解、中和、分留を経て脂肪族アルコールが得られる。

1954年にK.ジーグラーによって発明されたこの方法は、1962年にアメリカのコンチネンタル石油会社によって初めて商業的に応用され、直鎖偶数炭素アルコールの製造に用いられた。この製造方法の主な反応は以下の通りである。

トリエチルアルミニウムの調製(水素化および付加反応):

Al + H₂ + 2Al(C₂H₅)₃ → 3Al(C₂H₅)₂H

3Al(C₂H₅)₂H + 3C₂H₄ → 3Al(C₂H₅)₃

アルキルアルミニウムの調製(連鎖成長反応):

Al(C₂H₅)₃ + 3nC₂H₄ → R₃Al

アルミニウムアルコキシドの調製(酸化反応):

R₃Al + O₂ → Al(OR)₃

脂肪族アルコールの調製(加水分解反応):

Al(OR)₃ + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3ROH

or

Al(OR)₃ + H₂O → Al₂O₃ + 3ROH

3.3. オキソ合成法

オレフィン、一酸化炭素、水素は、触媒と加圧条件下でアルデヒドに合成される。アルデヒドは、原料のオレフィンよりも炭素原子が1つ多い。脂肪族アルコールは、アルデヒドを水素化することによって得られる。

このオレフィンヒドロホルミル化反応(OXO反応)は、1938年にドイツの化学者O・ローレンによって発見された。

OXO反応は以下のとおりです。

ヒドロホルミル化反応

4. 脂肪アルコール製品の用途と市場開発

天然由来の高品質脂肪アルコールは、洗剤、界面活性剤、プラスチック可塑剤などのファインケミカル製品の基本原料として用いられます。これらから数千種類ものファインケミカル製品が製造され、化学工業、石油、冶金、繊維、機械、鉱業、建設、プラスチック、ゴム、皮革、製紙、輸送、食品、医薬品・健康、日用化学品、農業など、幅広い分野で利用されています。

脂肪アルコールは、数多くの誘導体の製造に利用できます。アルコール系界面活性剤は、1980年代以降、あらゆる種類の界面活性剤の中で最も急速に成長しているカテゴリーです。洗剤の有効成分として、強力な洗浄力、良好な相溶性、低発泡性、容易な生分解性、硬水耐性、低温水での優れた洗浄性能など、優れた特性を備えています。これらは、徐々に直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(LAS)やドデシルベンゼンスルホン酸に取って代わり、第三世代の洗剤原料となっています。代表的な製品としては、脂肪アルコールと酸化エチレンから合成されるAEO3~AEO9があり、これらはさらにスルホン化されてAESとなります。これらのアルコール系界面活性剤は、幅広い用途と大きな市場需要を持ち、日常生活や生活の質の向上に密接に関係しており、広範な既存市場と潜在市場を誇っています。したがって、脂肪アルコール、特に天然脂肪アルコールの製造には、比較的大きな発展の余地があります。

プラスチック添加剤はプラスチック産業の補助原料であり、添加剤産業はプラスチック産業と並行して発展してきた。中国のプラスチック産業の急速な発展はよく知られている。1985年には、世界の各種プラスチック添加剤の消費量が1300万トンに達し、可塑剤は最も広く使用されているプラ​​スチック添加剤の一つである。現在、可塑剤の海外生産能力は450万トンを超え、中国の生産能力は50万トンを超えている。可塑剤の中でも、フタル酸ジブチル(DBP)とフタル酸ジオクチル(DOP)が生産量の大部分を占めている。フタル酸無水物のほか、ブタノールとオクタノールもこれらの生産における重要な原料である。現在、中国はこれら2種類の可塑剤を生産するために、年間30万トン以上のブタノールとオクタノールを消費している。しかしながら、ブタノールとオクタノールは炭素鎖が比較的短いため、これらから製造される可塑剤は、耐熱性、耐候性、電気絶縁性といった点で、プラスチック加工業界の発展ニーズを満たすことができなくなってきています。現在、C10、C12、C14、C16、C18などの長鎖脂肪族アルコールが、ブタノールとオクタノールの代替として試験されており、優れた耐熱性、耐候性、電気絶縁性を備えたプラスチック製品を製造できるため、プラスチックの用途が拡大しています。したがって、プラスチック可塑剤業界における長鎖脂肪族アルコールの応用見通しは非常に有望です。

天然脂肪アルコールは、日常的な化学用途において合成アルコールよりも多くの利点を持っています。物理的・化学的品質指標が同じであっても、消費者は依然として天然アルコールを好みます。これは、環境に配慮した「グリーン」なトレンドとして広く受け入れられています。そのため、天然脂肪アルコールは、液体石鹸や軟膏石鹸、歯磨き粉、化粧品用乳剤などの製品製造において、化粧品業界で理想的な原料となっています。


投稿日時:2026年4月2日