블록형 히드록시에틸셀룰로스, 이의 유도체, 이의 제조방법 및 이의 용도 document_id A220623053553

히드록시에틸셀룰로스 (HEC)는 알칼리 셀룰로스를 에틸렌 옥시드 (EO)와 반응시킴으로써 일반적으로 제조되는 셀룰로스 에테르이다. 일반적으로, EO 대 셀룰로스의 무수 글루코스 단위의 몰비는 셀룰로스 골격에 적합한 수-용해도를 제공하도록 1.5를 초과한다. HEC는 기능성 시스템, 예컨대 개인 관리 및 가사 제품, 페인트, 건설 재료 제품, 종이 코팅, 유전 매질, 에멀션, 라텍스 성분 등의 수성 매질을 점성화시키기 위해 일반적으로 사용되는 수용성/수-팽윤성 중합체이다. 또한, 고분자량 HEC는 제어 방출 용도에서 팽윤성 확산 배리어(barrier)를 제공하는 부형제로서 제약 산업에서 사용된다. 셀룰로스의 단일 단계 에톡시화에 의해 제조되는 시판되는 HEC에서, 히드록시에틸렌 치환체는 중합체의 무수 글루코스 절편들 사이에 거의 무작위로 분포된다. HEC의 제조가 개시된 종래 기술의 예는 미국 특허 2,572,039, 2,682,535, 2,744,894, 및 3,131,177이다. 또다른 시판되는 HEC 제품은 에틸렌 옥시드가 2단계로 반응됨으로써 치환되지 않은 무수 글루코스 단위의 양이 감소된, 더욱 고도로 치환된 HEC이다. 그 결과, 효소 분해에 대해 덜 감수성인, 즉 생분해에 대한 저항성이 증강된 셀룰로스 유도체가 형성된다. 이러한 유형의 HEC의 제조가 개시된 종래 기술의 예는 미국 특허 3,131,176, 캐나다 특허 1014289, 및 미국 특허 출원 2005/0139130 A1이다. 이러한 유형의 EO 치환 패턴이 있는 HEC의 용액 점도는 일반적으로 셀룰로스 골격의 분자량에 따라 좌우된다. 또한, HEC는 기능성이 개선되도록 추가의 치환체로 개질될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 4,228,277에는 10 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 장쇄 알킬 개질제의 용도가 개시되어 있다. 개질된 HEC의 또다른 예가 수계(water-based) 보호 코팅 조성물에서 증점제 및 보호 콜로이드로서 사용되는, 카르복시메틸로 소수성이도록 개질된 히드록시에틸 셀룰로스 에테르 유도체 (CMHMHEC)가 기술된 미국 특허 4,826,970에 개시되어 있다. 미국 특허 4,904,772에는 6 내지 20개의 탄소를 갖는 소수성 라디칼을 2개 이상 가짐으로써 소수성 라디칼들 중 1개의 탄소 사슬 길이가 다른 소수성 라디칼의 길이보다 탄소 원자 2개 이상 더 긴 혼합된 소수성 물질을 갖는 수용성 HEC 유도체가 개시되어 있다. 미국 특허 4,663,159에는 수용성의 양이온성 히드록시에틸 셀룰로스가 개시되어 있다. 시판되는 HEC 제품들은 다수의 산업에서 선택되는 증점제인데, 이들이 원하는 유동학 및 증점 효능을 제공하기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 수성 시스템을 증점시키는데 더욱 효율적이고, 시스템 내의 성분들 및/또는 시스템 자체와 더욱 강력하게 상호작용하여, 추가의 원하는 유동학적 성질이 달성될 수 있는 HEC-기재 유동학 개질제가 여전히 요구된다. 발명의 개요 본 발명은 순수 용액 및 기능성 시스템에서 독특한 증점 효율이 있는 "블록형" HEC 제품에 관한 것이다. 바꿔 말하면, 본 발명의 HEC는 시판되는 HEC 제품에서는 알려지지 않은 회합성 성질을 나타낸다. 이러한 제품의 장점은 유사한 농도 및 분자량에서 일반적인 시판되는 HEC보다 훨씬 더 높은 용액 점도를 제공한다는 것이다. 따라서, 더 적은 양의 본 발명의 HEC로 비슷한 분자량의 유사한 시판되는 HEC에 비해 필적하는 또는 더욱 양호한 점도가 생성될 수 있다. 본 발명의 HEC 및 HEC 유도체는 강력하게 회합성인 중합체 네트워크의 특성인 높은 탄성뿐만 아니라 독특한 흡착 특성 및 매질 성분과의 상호작용이 있는 용액을 형성한다. 본 발명의 젤화 성질 및 현탁화 성질은 종래 기술의 유사한 HEC 제품보다 양호하다. 본 발명은 셀룰로스 골격 상에 균일하지 않게 분포된 히드록시에틸 기가 있고, 치환되지 않은 무수 글루코스 삼량체 대 가장 빈번하게 발생하는 치환된 무수 글루코스 삼량체의 비율 (U3R)이 0.21을 초과하고, 히드록시에틸 몰 치환이 약 1.3 초과, 약 5.0 미만인 HEC에 관한 것이다. 또한 본 발명은 하기의 단계들을 포함하는, 상기 언급된 HEC 조성물을 제조하기 위한 슬러리 방법에 관한 것이다: A) 셀룰로스, 물 및 염기 시약을 유기 용매 내에서 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 혼합하여 반응시킴으로써 제1 염기 시약 셀룰로스 혼합물을 형성시키며, 이때 물 대 무수 글루코스 (AGU) 몰비는 약 5 내지 35의 범위이고, (a) 염기 시약 대 AGU 몰비가 약 1.6을 초과하거나 (b) 염기 시약 대 AGU 몰비가 약 0.4 미만인 단계; B) (i) 단계 A에서 (a)가 사용되는 경우, 염기 시약 농도를 약 0.6 이상의 염기 시약 대 AGU 몰비로 감소시키기 위해 충분한 산을 첨가하여, 제2 염기 시약 셀룰로스 혼합물을 형성시키는 단계, 또는 (ii) 단계 A에서 (b)가 사용되는 경우, 충분한 에틸렌 옥시드를 첨가하고, 충분한 온도에서 충분한 시간 동안 반응시켜, 히드록시에틸 몰 치환이 1.3 미만인 HEC 생성물을 형성시킨 후, 염기 시약 대 AGU 몰비를 약 1.0 초과로 조정하기 위해 추가의 염기 시약을 첨가하여, 염기 시약 HEC 혼합물을 형성시키는 단계; 및 C) B(i)로부터의 제2 염기 시약 셀룰로스 혼합물 또는 B(ii)로부터의 염기 시약 HEC 셀룰로스 혼합물에 충분한 양의 에틸렌 옥시드를 첨가하고, 충분한 온도에서 충분한 시간 동안 반응시켜 최종 HEC 조성물을 형성시키는 단계. 상기 언급된 방법에 의해 제조된 HEC 제품을 임의로 1가지 이상의 다른 유도체화 시약과 추가로 반응시켜 개질된 HEC 제품을 형성시킬 수 있다. 마찬가지로, HEC 또는 개질된 HEC 제품을 임의로 점도 감소제와 추가로 반응시킬 수 있다. 또한 본 발명은 균일하게 치환되지 않은 HEC 조성물 또는 이의 유도체를 포함하는 기능성 시스템 조성물에 관한 것이다.