BR112017022577B1

BR112017022577B1 - Sais de amina de ácidos alquilbenzeno sulfônicos e seu uso em formulações de detergente

Info

Publication number: BR112017022577B1
Application number: BR112017022577-8A
Authority: BR
Inventors: Vikram PRASAD
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2022-03-15
Also published as: BR112017022577A2; AU2016254859A1; JP6445736B2; CN107532114A; EP3289055A1; EP3289055B1; US10351800B2; US20180066209A1; AU2016254859B2; WO2016175931A1; CN107532114B; JP2018510960A

Abstract

SAIS DE AMINA DE ÁCIDOS ALQUILBENZENO SULFÔNICOS E SEU USO EM FORMULAÇÕES DE DETERGENTE. São fornecidos tensoativos aniônicos neutralizados com aminas e seu uso em formulações de detergentes. Os tensoativos aniônicos neutralizados com amina são da fórmula I, como aqui descrito.

Description

Referência cruzada a pedidos relacionados

[001] Esta pedido reivindica a prioridade do pedido provisório US 62/155.044, depositado em 30 de abril de 2015, que é incorporado aqui por referência na sua totalidade. Campo

[002] Esta invenção se refere geralmente a tensoativos de ácido alquilbenzeno sulfônico, mais particularmente tensoativos de ácido alquilbenzeno sulfônico neutralizados com certas aminas de glicol éter e a sua utilização em formulações de detergentes.

Fundamentos

[003] Recentes inovações comerciais no mercado de detergente líquido para lavagem de roupas incluem produtos de "dose unitária", onde componentes de detergente são colocados dentro de uma bolsa de polímero solúvel em água. Estes produtos de dose unitária são caracterizados por alta concentração de ativos e baixo teor de água (tipicamente inferior a 15%). Para criar tais formulações ativas elevadas, são necessárias moléculas de tensoativos que podem existir nesses espaços compactos sem causar efeitos adversos à estabilidade da formulação. Alguns desses efeitos adversos incluem o aumento da viscosidade da formulação e as interações da formulação com o polímero encapsulado (na maioria dos casos álcool polivinílico (PVOH)), resultando em bolhas de gel indesejáveis ou flocos não dispersos.

[004] As formulações atuais geralmente contêm um ou mais tensoativos, tipicamente tensoativos aniônicos e/ou não iônicos ou combinações dos mesmos. Uma classe de tensoativos aniônicos de uso comum são os ácidos alquilbenzeno sulfônicos lineares ("HLAS").

[005] O grupo ácido de HLASs é neutralizado com várias bases para obter tensoativos funcionais (aproximadamente cerca de pH 7 ou próximo a isso). Alguns exemplos comuns de bases que são utilizadas em aplicações de tensoativos comerciais são NaOH (dando LABS - sal de sódio de sulfonato de alquilbenzeno linear). HLASs neutralizados conhecidos, como o LABS, no entanto, estão faltando em várias áreas. Por exemplo, tais compostos podem apresentar as desvantagens indicadas acima, incluindo uma viscosidade indesejável elevada quando formuladas numa composição de detergente e/ou formação de bolhas de gel ou flocos não dispersos resultantes da interação com a película de PVOH.

[006] O problema tratado por esta invenção é a provisão de novos sais de ácido alquilbenzeno sulfônico que tratam de várias deficiências de materiais existentes.

Declaração da Invenção

[007] Verificamos agora que os ácidos alquilbenzeno sulfônicos podem ser neutralizados com certos compostos de amina, como aqui descrito, para proporcionar aos tensoativos propriedades favoráveis. Vantajosamente, em algumas modalidades, os tensoativos da invenção exibem menor viscosidade em comparação com tensoativos convencionais, tais como ácido alquilbenzeno sulfônico linear, sal de sódio ou sal de monoetanolamina. Os tensoativos também interagem com a película de PVOH de forma diferente dos tensoativos convencionais com base em ácido alquilbenzeno sulfônicos e podem permitir um maior teor de água em formulações de detergente em dose unitária. Além disso, vários tensoativos da invenção, quando presentes em formulações de dose unitária, podem mitigar ou diminuir a formação de flocos ao interagir com soluções de PVOH.

[008] Em um aspecto, é proporcionado um tensoativo aniônico neutralizado com amina de fórmula I:

em que R1 é C4-C14 alquil e M é um composto de amina de fórmula II:

em que R2 é H ou CH3; R3 é C1-C6 alquil; e n é 1, 2 ou 3.

[009] Em um outro aspecto, é proporcionado um pacote de detergente que compreende uma formulação de detergente contendo um tensoativo aniônico neutralizado com amina como aqui descrito encapsulado em uma bolsa de álcool polivinílico solúvel em água.

Descrição Detalhada

[0010] Salvo indicação em contrário, intervalos numéricos, por exemplo como em "de 2 a 10" são inclusivos dos números que definem o intervalo (por exemplo, 2 e 10).

[0011] Salvo indicação em contrário, razões, percentagens, partes, e semelhantes são em peso. As percentagens em peso (ou % em peso) nas composições são percentagens em peso seco, isto é, excluindo água que possa estar presente na composição.

[0012] "Alquil", tal como utilizado neste relatório descritivo engloba grupos alifáticos de cadeia linear e ramificada com o número indicado de átomos de carbono. Os grupos alquil preferidos incluem, sem limitação, metil, etil, propil, isopropil, butil, isobutil, sec-butil, terc-butil, pentil e hexil.

[0013] Como indicado acima, em um aspecto, a invenção proporciona um tensoativo aniônico neutralizado com amina de fórmula I:

R1 no composto da fórmula 1 é C4-C14 alquil (linear ou ramificado). Em algumas modalidades, R1 pode ser C4-C14 alquil linear. Em algumas modalidades, R1 pode ser C10-C13 alquil linear. MH na fórmula I é um composto de amina, formando o contraíon do componente de sulfonato de alquilbenzeno neutralizado de o composto de amina, é de fórmula II:

em que R2 é H ou CH3; R3 é C1-C6 alquil; e n é 1, 2 ou 3.

[0014] Em algumas modalidades, R2 na amina de fórmula II é H. Em algumas modalidades, R2 é CH3.

[0015] Em algumas modalidades, n é 1. Em algumas modalidades, n é 2. Em algumas modalidades, n é 3.

[0016] Em algumas modalidades, R3 é C1-C4 alquil. Em algumas modalidades, R3 é metil, alternativamente etil, alternativamente n-propil, ou alternativamente n-butil.

[0017] Os compostos preferidos de fórmula II incluem 2- butoxi-1-aminoetano ("amina EB"), 2-(2-butoxietoxi)-1- aminoetano ("amina DB"), 2-(2-metoxietoxi)-1-aminoetano ("amina DM"), 1-(2-metoxi-1-metiletoxi)-2-aminopropano (amina DPM), 1-metoxi-2-aminopropano (amina PM) e 1-butoxi-2- aminopropano (amina PnB).

[0018] Os compostos de fórmula II estão comercialmente disponíveis e/ou podem ser sintetizados pelos versados na técnica utilizando métodos de literatura ,por exemplo, como descrito em WO2014004193A1.

[0019] Os compostos de fórmula I podem ser prontamente preparados misturando em água e/ou outros solventes um ácido alquilbenzeno sulfônico com o composto de amina de fórmula II. A mistura pode ser conduzida tipicamente a temperatura ambiente utilizando, por exemplo, um agitador mecânico ou magnético. Detalhes adicionais são fornecidos pelos Exemplos.

[0020] Os compostos preferidos de fórmula I incluem:

[0021] Os compostos aniônicos neutralizados com amina de fórmula I são úteis como agentes tensoativos em uma grande variedade de aplicações. De preferência, os compostos são úteis em formulações de detergentes para limpeza, como em detergentes para lavagem de roupas. Mais preferencialmente, eles são usados em doses unitárias ou em formas de detergente de embalagem selada. De preferência, a embalagem selada contendo a formulação de detergente é adicionada a uma máquina de lavar. A quantidade de tensoativo aniônico neutralizado com amina de fórmula I utilizada numa formulação de detergente pode, por exemplo, ser de pelo menos 20% em peso, alternativamente pelo menos 24% em peso, e até 40% em peso, alternativamente até 32% em peso, com base sobre o peso total da formulação de detergente.

[0022] Quando usado em uma formulação de detergente para um pacote de detergente, tal formulação de detergente pode conter vários ingredientes adicionais. Por exemplo, a formulação pode conter um ou mais sais de ácidos graxos (criados por neutralização com ácidos graxos), um ou mais tensoativos adicionais, um ou mais solventes (por exemplo, propileno glicol e glicerol) e água.

[0023] Os ácidos graxos adequados para os sais incluem, sem limitação, ácidos graxos de semente de palma destilados (como PALMERA B1220). A quantidade de ácido graxos na formulação de detergente pode, por exemplo, ser de 4,5 a 5,5 por cento em peso, com base no peso total da formulação de detergente.

[0024] Os tensoativos adicionais podem ser incluídos na formulação de detergente. O(s) tensoativo(s) pode(m) ser tensoativos catiônicos, aniônicos, não iônicos, sal de ácido graxo, zwitteriônicos ou betaína. De preferência, a formulação de detergente compreende pelo menos um tensoativo aniônico, de preferência pelo menos dois. Um ou ambos os tensoativos aniônicos podem ser tensoativos aniônicos neutralizados com amina de fórmula I.

[0025] De preferência, tensoativos não iônicos opcionais têm um grupo alquil tendo pelo menos oito átomos de carbono e pelo menos cinco resíduos de óxido de etileno ou de óxido de propileno polimerizados. De preferência, os tensoativos não iônicos têm pelo menos cinco resíduos de óxido de etileno polimerizados, de preferência pelo menos seis, de preferência pelo menos sete,; de preferência não superior a doze, de preferência não superior a onze, de preferência não superior a dez. De preferência, a composição de detergente compreende pelo menos 5% em peso de etoxilatos de álcool lineares, de preferência pelo menos 6% em peso, de preferência pelo menos 8% em peso; preferencialmente até 22% em peso. De preferência, um etoxilato de álcool linear tem um grupo C8- C18 alquil, de preferência C10-C16, de preferência C12-C15. De preferência, um etoxilato de álcool linear contém de seis a doze unidades polimerizadas de óxido de etileno, de preferência de sete a dez. De preferência, tensoativos aniônicos têm um grupo alquil tendo pelo menos dez átomos de carbono e um grupo aniônico, de preferência selecionado de sulfonatos e sufatos. Os tensoativos aniônicos também podem ter resíduos polimerizados de óxido de etileno e/ou podem ter anéis aromáticos, por exemplo, sulfonatos de alquilbenzeno lineares. Alguns tensoativos aniônicos são sais de ácidos graxos. De preferência, a composição de detergente não compreende mais que 25% em peso, em alternativa, não mais que 15% em peso, alternativamente não mais que 5% em peso, alternativamente não mais que 3% em peso ou, em alternativa, não mais que 1% em peso de sulfonatos de alquilbenzeno lineares (separado da quantidade contribuída pelo tensoativo aniônico neutralizado com amina de fórmula I). De preferência, os sulfonatos de alquilbenzeno, além dos de fórmula I, se presentes, possuem um grupo C10-C14 alquil.

[0026] Preferencialmente, a composição de detergente compreende pelo menos 2% em peso de sulfatos de alquil, de preferência pelo menos 3% em peso, de preferência pelo menos 4% em peso. De preferência, a composição de detergente não compreende mais que 15% em peso de sulfatos de alquil, de preferência não superior a 13% em peso. De preferência, um sulfato de alquil contém de um a cinco unidades de óxido de etileno polimerizadas por molécula.

[0027] A formulação de detergente pode conter um ou mais solventes não aquosos. Os solventes não aquosos adequados incluem, sem limitação, propileno glicol e glicerol. A quantidade de cada solvente não aquoso, tal como propileno glicol e glicerol, pode, por exemplo, ser de 5% em peso a 20% em peso.

[0028] A formulação de detergente pode conter água, embora, tipicamente, a quantidade seja inferior a 20% em peso, alternativamente inferior a 15% em peso, e talvez pelo menos 1% em peso, alternativamente pelo menos 4% em peso.

[0029] De preferência, o pH da formulação de detergente é de 4 a 11, de preferência de 4,5 a 10, de preferência de 4,5 a 9, de preferência de 6 a 8. As bases adequadas para ajustar o pH da formulação, se necessárias, incluem bases minerais, tais como hidróxido de sódio e hidróxido de potássio; hidróxido de amônio; e bases orgânicas, tais como mono-, diou tri-etanolamina; ou 2-dimetilamino-2-metil-1-propanol (DMAMP). Podem ser utilizadas misturas de bases. Os ácidos adequados para ajustar o pH da formulação, se necessários, incluem ácido mineral, tais como ácido clorídrico, ácido fosforoso, e ácido sulfúrico; e ácidos orgânicos, tais como ácido acético. Podem ser utilizadas misturas de ácidos. A formulação pode ser ajustada para um pH mais elevado com base e depois voltar a titular para os títulos descritos acima com ácido.

[0030] Quando usado como embalagens de detergente em dose unitária, a formulação de detergente é geralmente encerrada e selada dentro de uma bolsa de álcool polivinílico (PVOH). Os métodos para formar tais bolsas são conhecidos e são descritos, por exemplo, em WO 2002/060758A1. A quantidade de formulação de detergente em uma bolsa pode variar de acordo com o tamanho da embalagem desejada. A quantidade pode, por exemplo, variar de 3 g a 35 g.

[0031] Algumas modalidades da invenção serão agora descritas em detalhes nos Exemplos seguintes.

Preparação de soluções de tensoativo

[0032] Monoetanolamina (MEA): Em uma garrafa de vidro de 110 mL, adicione 56,7 g de água desionizada. Sob agitação com uma barra de agitação magnética, adicione 3,16 g de MEA até ficar completamente solubilizado. Em seguida, adicione lentamente ácido alquilbenzeno sulfônico linear (alquil é cerca de C10C13 na posição para do anel de fenil) (HLAS) de uma forma gota a gota, durante todo o tempo sob agitação. Continue até a massa de HLAS adicionada ser de 15,08 g. Continue agitando até que todos os componentes (HLAS+MEA) estejam completamente solubilizados e não se observem partículas ou agregados visíveis. A concentração total de tensoativo é calculada para ser (3,16+15,08) * 100/(3,16+15,08+56,7) = 24,3%. O pH da solução é então medido, que neste caso é pH = 8,27

[0033] Soluções de tensoativo: o exemplo acima é usado para estimar como criar soluções de tensoativo com as aminas. Uma solução com 2-(2-metoxietoxi)-1-aminoetano é preparada como se segue. Em uma garrafa de vidro de 110 mL, adicione 53,6 g de água desionizada. Sob agitação, adicione 6,39 g de 2-(2- metoxietoxi)-1-aminoetano até se solubilizar completamente. Em seguida, adicione lentamente 15,01 g de HLAS de forma gota a gota e continue agitando até que não sejam observadas partículas ou agregados visíveis. A concentração total de tensoativo é calculada para ser de 28,6% em peso e o pH da solução é de 8,34.

[0034] O 2-Butoxi-1-aminoetano e os tensoativos à base de 2- (2-butoxietoxi)-1-aminoetano não são solúveis em água sozinhos e requerem a adição de propileno glicol.

Formulações de detergentes:

[0035] Além das soluções de tensoativos como descrito acima, prepara-se formulações de detergente contendo dois solventes (propilenoglicol e glicerol), dois tensoativos (BIOSOFT N25- 7, um etoxilato de álcool linear com 7 mols de EO e STEOL CS270, um sulfato de alquil éter com 2 mols de EO da Stepan) e um ácido graxo (PALMERA B1220 da Croda). Um exemplo típico para a preparação de tal formulação de detergente é o seguinte:

[0036] Em uma garrafa de vidro de 110 mL, adicione 2 g de água desionizada a 7,5 g de propileno glicol e misture com uma barra de agitação magnética. Em seguida, adicione lentamente 7 g de STEOL CS 270, seguido por 9 g de BIOSOFT N 25-7. Continue a misturar até que os dois tensoativos estejam totalmente solúveis e nenhum agregado seja visível. Posteriormente, adicione 2 g de PALMERA B1220 e 2,75 g de glicerol enquanto agita e aguarde até que seja totalmente solubilizado. Para a etapa de neutralização final, misture 2,1 g de MEA em solução. Em seguida, adicione lentamente a HLAS de forma decrescente sob agitação e continue até que a massa de HLAS adicionada seja de 7,5 g. Permita que todos os componentes da solução sejam completamente solúveis e deixe a solução repousar durante a noite. Meça o pH da solução e ajuste adicionando MEA, se necessário.

[0037] Os exemplos seguintes demonstram as vantagens dos tensoativos da invenção em relação aos tensoativos convencionais LAS-Na e HLAS-MEA.

Viscosidade

[0038] As viscosidades das soluções de tensoaitvo (sal de 2- (2-metoxietoxi)-1-aminoetano (DM amina), sal de 1-(2-metoxi- 1-metiletoxi)-2-aminopropano (amina DPM), sal de Na e sal de MEA) preparadas como descrito seção anterior são medidas com um viscosímetro Brookfield, a taxas de cisalhamento entre 6 e 60 s-1. Os dados obtidos são apresentados na Tabela 1 Tabela 1

[0039] Os dados na Tabela 1 indicam que, em uma base molar (isto é, mesmo número de moléculas por unidade de volume), os tensoativos da invenção apresentam uma viscosidade significantemente superior em comparação com os sais de Na ou MEA.

Interações com PVOH

[0040] Neste exemplo, adiciona-se aproximadamente 0,6 g de película de PVOH (M8630, obtida comercialmente da Monosol Inc.) a 6 g de soluções de tensoativo a 20% em peso e agita- se vigorosamente à mão. Com o tensoativo à base de MEA, usado comumente em muitas formulações líquidas comerciais para lavagem de roupas, a película de PVOH interage com a mistura tensoativo/água para formar um "glob", isto é, um complexo não completamente solubilizado. Um comportamento semelhante foi observado para a solução de tensoativo à base de Amina DM.

Interações com água

[0041] Neste exemplo, adiciona-se 1,5 g de formulação de detergente a 1,5 g de água desionizada em um frasco que é vigorosamente agitado à mão. As formulações contendo tensoativos à base de MEA formam agregados viscosos. Em contraste, as formulações contendo 2-(2-butoxietoxi)-1- aminoetano (DB amina), 2-butoxi-1-aminoetano (amina EB), 1- (2-metoxi-1-metiletoxi)-2-aminopropano (amina DPM) ou 1- metoxi-2-aminopropano (amina PM) exibem menor viscosidade e são homogêneas quando a água é adicionada. Interações de formulações complexas com PVOH

[0042] Neste Exemplo, adicionam-se 3 g de formulação de detergente a 0,6 g de uma solução de PVOH a 10% em peso (preparada por dissolução de película de PVOH em água). Este exemplo imita dinamicamente o que acontece quando uma bolsa é dissolvida em água, primeiro a película de PVOH se dissolve na água e, em seguida, o conteúdo da formulação é liberado na lavagem. As interações ocorrem, então, entre os componentes da formulação, água e PVOH dissolvido.

[0043] Flocos não dissolvidos são claramente visíveis em todos os frascos. Os flocos têm uma forma quase regular (elipsoidal), permitindo estimar o tamanho do floco de acordo com suas dimensões. A ordem decrescente da aparência do floco é a seguinte (classificada em relação a MEA com um índice de tamanho de 100): MEA (100),, amina DM (72), amina DB (50), amina EB (40).

[0044] Este teste indica que os tensoativos de amina da invenção podem diminuir o tamanho dos flocos formados com PVOH na presença de água e outros componentes da formulação, em comparação com os tensoativos de MEA.

Claims

1. Tensoativo aniônico, caracterizado pelo fato de ser neutralizado com amina de fórmula I:

em que R1 é C4-C14 alquil e M é um composto amina da fórmula II:

em que R2 é H ou CH3; R3 é C1-C6 alquil; e n é 1, 2 ou 3.

2. Tensoativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de R1 estar na posição 4 do anel de fenil.

3. Tensoativo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de R1 ser (C10C13) alquil linear.

4. Tensoativo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o composto de amina de glicol éter ser 2-butoxi-1-aminoetano (amina EB), 2-(2-butoxietoxi)-1-aminoetano (amina DB), 2-(2- metoxietoxi)-1-aminoetano (amina DM), 1-(2-metoxi-1- metiletoxi)-2-aminopropano (amina DPM), 1-metoxi-2- aminopropano (amina PM) e 1-butoxi-2-aminopropano (amina PnB).

5. Pacote de detergente, caracterizado pelo fato de compreender uma formulação de detergente contendo o tensoativo aniônico neutralizado com amina como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4 encerrado em uma bolsa de álcool polivinílico solúvel em água.

6. Pacote de detergente, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a formulação de detergente compreender ainda sais de ácidos graxos, um ou mais tensoativos adicionais, um ou mais solventes (por exemplo, propileno glicol e glicerol) e água.