BRPI0310134B1

BRPI0310134B1 - composição de amônio quaternário e processo para a preparação da mesma

Info

Publication number: BRPI0310134B1
Application number: BRPI0310134A
Authority: BR
Inventors: Cássio Queiroz Cavalcante; Manlio Gallotti; Patricia Ramos Pereira De Moraes
Original assignee: Clariant Finance Bvi Ltd; Clariant Int Ltd
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2016-06-14
Also published as: ES2596325T3; EP2423180B1; JP2006524262A; JP4768991B2; BR0317022A; WO2004050605A1; US7348303B2; EP1426354B1; EP2423180A1; ES2391263T3; EP1426354A1; MXPA05005941A; US20060135389A1

Abstract

"composição de amônio quaternário". a presente invenção refere-se a uma composição de amônio quaternário que consiste essencialmente em a) um composto catiônico com fórmula geral (i) em que r~ 1~ é c~ 8~-c~ 22~-alquila, c~ 8~-c~ 22~-alquenila, c~ 8~-c~ 22~-alquilamidopropila, c~ 8~-c~ 22~-alquenil-amidopropila, c~ 8~-c~ 22~-alquil/alquenil (poli) alcoxialquila, c~ 8~-c~ 22~-alcanoiletila ou c~ 8~-c~ 22~-alquenoiletila, r~ 2~, r~ 3~ e r~ 4~ são c~ 1~-c~ 22~-alquila, c~ 2~-c~ 22~-alquenila ou um grupo de fórmula -a-(oa)~ n~-oh, a é -c~ 2~h~ 4~- e/ou -c~ 3~h~ 6~-, n é um número de 0 a 20 e x é um ânion, b) água e c) um solvente não iônico de fórmula geral r-o-(ao)~ n~h, em que r é hidrogênio, alquila ou alquenila que contém 8 a 22 átomos de carbono ou fenila, a é c~ 2~h~ 4~- e/ou c~ 3~h~ 6~ e n é um número de 0 a 20, cuja composição é caracterizada pelo fato de que ela contém menos do que 20 % em peso de água.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSIÇÃO DE AMÔNIO QUATERNÁRIO E PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DA MESMA". A presente invenção refere-se aos uso de compostos de amônio quaternário em formulações detergentes que foi amplamente empregado pois melhora as propriedades físicas e químicas da mistura.

Alguns dos mais usados amônio quaternários são os Hidroxietil Quats. Eles podiam ser classificados como um tensoativo catiônico típico cuja solubilidade ou características hidrofílicas são melhoradas pela presença de um grupo hidroxila em sua estrutura. Esta característica torna possível o seu uso em formulação aniônica típica em que é estável e apresenta vantagens particulares de ação sinergética sobre a remoção de manchas difíceis como as oleosas e gordurosas em tecidos ou em outras superfícies, também após envelhecimento.

Eles também apresentam efeito sinergístico quando incorporados com tensoativos aniônicos, anfóteros e/ou não iônicos.

Os Hidroxietil Quats são aceleradores de detergência para uso em todos os detergentes em pó para lavagem de roupas e líquidos para lavagem de tecidos nas áreas doméstica, industrial e institucional. O uso destes compostos em formulações HDP melhora a remoção de sujeira gordurosa e de sujeira de argila, a inibição da formação de cor acinzentada, a eficiência da enzima e os efeitos de alvejamento. Além disso, este reduz a interferência do sistema tensoativo sobre a ação de agentes inibidores de transferência de corante e de fixação de corantes.

Todas estas vantagens estão descritas na US 5.415.812, na WO 97/45513, na WO 97/43367, na WO 97/42292, na WO 97/44419, na WO

97/12018, na WO 98/13448, na WO 98/13449, na WO 98/13451, na WO

98/13452, na WO 98/13453, na WO 98/17751, na WO 98/17754, na WO

98/17755, na WO 98/17758, na WO 98/17759, na WO 98/17766, na WO

98/17767, na WO 98/17768, na WO 98/17769, na WO 98/20092, na WO 98/35004.

Os Hidroxietil Quats também fornecem uma melhoria sinergística sensível nas propriedades físicas e químicas de formulações líquidas para serviço pesado, como descrito na WO 0188073. Nos Agentes de Limpeza para Superfície Dura os Hidroxietil Quats aumentam a detergência quando está na presença de tensoativos aniônicos e nos Agentes de Limpeza Desinfetantes apresentam todas as vantagens pois podem ser comparados com os agentes de limpeza aniônicos porém com um efeito antibacteriano especial, como descrito na WO 01/94511. A tecnologia atualizada disponível para produzir este tipo de ten-soativo está baseada na síntese em meio aquoso, pois o teor ativo é um sal e assim este é altamente solúvel em água. Portanto, este foi comercializado em solução aquosa. No entanto, atualmente o mercado de detergente tende a usa matérias-primas tão concentradas quanto possível, o que significa com a menor quantidade de água possível. Na maioria dos casos, a água precisa ser removida da formulação final. Assim, é uma grande vantagem para o consumidor que adquire o composto catiônico obtido em um meio que é parte do produto final e não precisa ser removido. Além do que, o uso de detergentes que tenham altas concentrações de substâncias detergentes minimizam os custos de transporte, de armazenagem e de embalagem. Este também melhora a manipulação para o consumidor.

Desta maneira, os detergentes que têm grandes quantidades de água constituem uma dificuldade para as indústrias de detergente porque ela diminui o teor de substâncias ativas. A presente invenção é responsável pela composição de amônio quaternário que consiste essencialmente em a) um composto catiônico com fórmula geral: X- em que Ft| é C8-C22-alquila, C8-C22-alquenila, C8-C22-alquilamidopropila, C8-C22-alquenil-amidopropila, C8-C22-alquil/alquenil (poli) alcoxialquila, C8-C22-alcanoiletila ou C8-C22-alquenoiletila, R2, R3 e R4 são Ci-C22-alquila, C2-C22-alquenila ou um grupo de fórmula -A-(OA)n-OH, A é -C2H4- e/ou -C3H6-, n é um número de 0 a 20 e X é um ânion, b) água e c) um solvente não iônico de fórmula geral R-0-(A0)nH, em que R é hidrogênio, alquila ou alquenila que contém 8 a 22 átomos de carbono ou alquil-fenila, A é C2H4- e/ou C3H6 e n é um número de 0 a 20, quando R for alquila ou alquenila e n é um número de 1 a 20 se R for hidrogênio, cuja composição é caracterizada pelo fato de que esta contém menos do que 20 % em peso de água. A composição de amônio quaternário apresenta de preferência 5 a 60 % em peso de um componente catiônico ativo a), menos do que 20 % de água e de preferência 40 a 95 % em peso de um ou mais dos solventes não iônicos. A composição também é caracterizada por ter menos do que 5 % de subprodutos (amina livre mais cloridrato de amina). Também é possível a adição de alguns aditivos para melhorar as características do produto.

As composições como reivindicadas neste caso são preparadas da seguinte maneira de acordo com a natureza de R2, R3 e R4.

Se R4 for um grupo alquila ou alquenila uma amina de fórmula em que R1, R2 e R3 são como definidos acima, é quaternizado por reação do mesmo com um halo alquila ou um halo alquenila de fórmula R4-X em que X é cloro ou bromo. Esta reação é realizada na presença de um solvente não iônico c) como definido acima. O tempo de reação é de desde 3 até 8 horas e a temperatura da reação é de 20 a 100 °C. Esta reação é realizada por diluição da amina de partida com o solvente não iônico e então adição do composto halo alquila ou halo alquenila. É também possível primeiro misturar o composto halo alquila ou halo alquenila com o solvente não iônico e então adicionar a amina.

Se for obtida uma composição que contém um composto quaternário em que R4 é um grupo de fórmula -A-(OA)n-OH, a amina de fórmula R1R2R3N é tratada com um halo ácido inorgânico tal como, por exemplo, á-cido clorídrico. Esta reação é realizada na presença do solvente não iônico como definido acima. A reação normalmente é completada após 0,5 a 2 horas a uma temperatura de 20 até 100 °C. Em uma segunda etapa, o sal de amônio obtido na primeira etapa é reagido com óxido de etileno e/ou com óxido de propileno a 40 até 100 °C.

Normalmente, esta etapa leva 3-8 horas, dependendo da quantidade de material de partida e do equipamento em que é realizada a reação. É importante enfatizar que o componente ou os componentes usados como meio de reação precisam ser inertes, o que significa que eles não podem reagir com o óxido de etileno ou com o óxido de propileno sob estas condições.

Como tensoativos catiônicos podem ser usados aqueles a seguir, o alquildimetil-hidroxietil-amônio, o alquil-dimetil (poli) alcoxialquil-amônio, o alquiltrimetil-amônio, o dialquildimetil-amônio, o dialquil-metil (poli) alcoxialquil-amônio, o alquil-di (poli)-aloxialquil-metil-amônio, o dialquil-di (poli) alcóxi-amônio, o alquil-tri (poli)-alcóxi-amônio, o alquilamidopropil-trimetil-amônio, o alquilaminopropil-dimetil (poli)-aicoxialquil-amônio, o alco-xietil-trimetil-amônio. Em vez de alquila, estes compostos de amônio também podem ter grupos alquenila ou misturas de ambos. Os grupos alquila assim como alquenila podem conter 8 a 22 átomos de carbono. Eles podem ser lineares ou ramificados. A (poli)-alcoxialquila significa um grupo de fórmula -A-(OA)n-OH em que A é um grupo etileno ou propileno ou uma mistura de ambos e n é um número de 0 a 20. Preferencialmente, n é zero e A é etileno o que significa aqueles compostos preferidos que contêm um grupo hidroxie-tila. Os compostos de amônio mais preferidos são os compostos Cs-C22-alquil- ou alquenil-dimetil-hidroxietil-amônio. Todos os compostos de amônio mencionados podiam conter qualquer tipo de ânion; os preferidos são o cloreto, o brometo, o acetato, o lactato, o sulfato ou o metossulfato.

Como solvente podem ser usados os seguintes, um álcool ou um álcool etoxilado com fórmula geral R-0-(AO)nH, em que R é grupo alquila ou alquenila que contém 8 a 22 átomos de carbono, A é C2H4- e/ou C3H6 e n é um número de 0 a 20, um polímero ou um copolímero em bloco com fórmula geral -A-(OA)n-OH em que A é um grupo etileno e/ou propileno ou uma mistura de ambos e n é um número de 0 a 20, nonilfenol ou noniífenol etoxi-lado com fórmula geral C9-Ci9-fenil--0-(A0)nH, em que A é C2H4- e/ou C3H6 ou uma mistura dos compostos acima.

Exemplo 1: A um frasco de fundo redondo com quatro gargalos de 3 litros equipado com agitador, termômetro, condensador de refluxo e funil de gote-jamento foram carregados 1460 g de C-|2/C14/Ci6 álcool poliglicólico 7 EO e 324 g de dimetil alquil (Ci2/CWCi6) amina. Sob agitação foram adicionados 150 g de ácido clorídrico a 34 % em quinze minutos. Devido à exotermicida-de, a temperatura atinge 70 °C. Durante a adição, a temperatura foi mantida entre 60 e 70 °C. O sistema foi deixado sob agitação e a 70-75 °C durante mais duas horas. Foram obtidos aproximadamente 1930 g de um produto intermediário com as seguintes características: Aparência (25 °C): Líquido claro ligeiramente amarelo Amina livre: 0,19 % Cloridrato de Amina: 19,0 % Água (KF): 56,4 % A um reator a alta pressão de 2 litros equipado com agitador, termômetro, alimentação de nitrogênio e funil de gotejamento pressurizado foram carregados 969 g do intermediário (Cloridrato de Amina). O sistema estava em modo inerte e então aquecido até 65-70 °C. Então foram adicionados 36,7 g (0,75 mol) de óxido de etileno em 4 horas, mantendo-se a temperatura a 75-80 °C e a pressão entre 0,5 e 3,0 Bar. O sistema foi mantido durante mais 1 hora com agitação a 75-80 °C. Foram obtidos 1005 g de produto fina! com as seguintes características: Aparência (25°C): Líquido claro ligeiramente amarelo Amina livre + cloridrato de amina: 0,54% Teor de ativo: 19,5% Água (KF): 4,9% Para diminuir ainda mais a quantidade de água o produto foi destilado sob vácuo e a 70-80°C por 3 horas e obteve-se o produto com as seguintes características: Aparência (25 °C): Líquido claro ligeiramente amarelo Amina livre + cloridrato de amina : 0,55 % Teor de ativo: 19,8 % Água (KF): 1,7 % Mantendo-se a destilação durante mais duas horas às mesmas condições foi obtido o seguinte produto: Aparência (25 °C): Líquido branco turvo Amina livre + cloridrato de amina : 0,60 % Teor de ativo: 20,3 % Água (KF): 0,46 % Resumindo, com este processo foram obtidos três diferentes produtos finais possíveis:________ ________ _______ _____________________________ Exemplo 2: A um frasco de fundo redondo com quatro gargalos de 3 litros equipado com agitador, termômetro, condensador de refluxo e funil de gote-jamento foram carregados 1650 g de C-|2/Ci4/C16 álcool poliglicólico 7 EO e 905 g de dimetil alquil (C-i2/C-i4/C-i6) amina. Sob agitação foram adicionados 419 g de ácido clorídrico a 34 % em quinze minutos. Devido à exotermicida-de a temperatura atinge 70 °C. Durante a adição, a temperatura foi mantida entre 60 e 70 °C. O sistema foi deixado sob agitação e a 70-75 °C durante mais duas horas. Foram obtidos aproximadamente 2974 g de um produto intermediário com as seguintes características: Aparência (25 °C): Líquido ligeiramente turvo e amarelo que a-presenta separação de fase após alguns dias.

Amina livre: 0,13 % Cloridrato de Amina: 34,6 % Água: 10,8 % A um reator a alta pressão de 2 litros equipado com agitador, termômetro, alimentação de nitrogênio e funil de gotejamento pressurizado foram carregados 1120 g do intermediário (Cloridrato de Amina). O sistema estava em modo inerte e então aquecido até 65-70 °C. Então foram adicionados 73,7 g (1,68 mol) de óxido de etileno em 4 horas, mantendo-se a temperatura a 75-80 °C e a pressão entre 0,5 e 3,0 Bar. O sistema foi mantido durante mais 1 hora com agitação a 75-80 °C. Foram obtidos 1005 g de produto final com as seguintes características: Aparência (25 °C): Líquido ligeiramente turvo e amarelo que a-presenta separação de fase após alguns dias. O produto pode ser facilmente homogeneizado por agitação a uma temperatura entre 25 e 50 °C.

Amina livre + cloridrato de amina : 0,42 % Teor de ativo: 37,2 % Água (KF): 9,6 % Para diminuir ainda mais a quantidade de água, o produto foi destilado sob vácuo e a 70-80 °C durante 3 horas e foi obtido um produto com as seguintes características: Aparência (25 °C): Líquido ligeiramente turvo e amarelo que a-presenta separação de fase após alguns dias. O produto pode ser facilmente homogeneizado por agitação a uma temperatura entre 25 e 50 °C.

Amina livre + cloridrato de amina : 0,4 % Teor de ativo: 39,7 % Água (KF): 4,6 % Exemplo 3: A um frasco de fundo redondo com quatro gargalos de 3 litros equipado com agitador, termômetro, condensador de refluxo e funil de gotejamento foram carregados 1320 g de C12/CWC16 álcool poliglicólico 7 EO e 456 g de dimetil alquil (C12/C14/C16) amina. Sob agitação foram adicionados 211 g de ácido clorídrico a 34 % em quinze minutos. Devido à exotermicida- de a temperatura atinge 70 °C. Durante a adição, a temperatura foi mantida entre 60 e 70 °C. O sistema foi deixado sob agitação e a 70-75 °C durante mais duas horas. Foram obtidos aproximadamente 1930 g de um produto intermediário com as seguintes características: Aparência (25 °C): Líquido ligeiramente turvo e amarelo que a-presenta separação de fase após alguns dias.

Amina livre: 0,10 % Cloridrato de Amina: 26,4 % Água: 8,6 % A um reator a alta pressão de 2 litros equipado com agitador, termômetro, alimentação de nitrogênio e funil de gotejamento pressurizado foram carregados 987 g do intermediário (Cloridrato de Amina). O sistema estava em modo inerte e então aquecido até 65-70 °C. Então foram adicionados 50,3 g (1,14 mol) de óxido de etileno em 4 horas, mantendo-se a temperatura a 75-80 °C e a pressão entre 0,5 e 3,0 Bar. O sistema foi mantido durante mais 1 hora com agitação a 75-80 °C. Foram obtidos 1005 g de produto final com as seguintes características: Aparência (25 °C): Líquido ligeiramente turvo e amarelo que a-presenta separação de fase após alguns dias. O produto pode ser facilmente homogeneizado por agitação a uma temperatura entre 25 e 50 °C.

Amina livre + cloridrato de amina : 0,37 % Teor de ativo: 28,4 % Água (KF): 7,5 % Para diminuir ainda mais a quantidade de água, o produto foi destilado sob vácuo e a 70-80 °C durante 3 horas e foi obtido um produto com as seguintes características: Aparência (25 °C): Líquido ligeiramente turvo e amarelo que a-presenta separação de fase após alguns dias. O produto pode ser facilmente homogeneizado por agitação a uma temperatura entre 25 e 50 °C.

Amina livre + cloridrato de amina : 0,29 % Teor de ativo: 30,1 % Água (KF): 4,3 %

Claims

1. Composição de amônio quaternário, caracterizada pelo fato de que consiste essencialmente em a) um composto catiônico com fórmula geral: x- em que Ri é Ca-C22-alquila, Ca-C22-alquenila, Ce-C22-alquilamidopropila, Ce-C22-alquenil-amidopropila, Ca-C 22-a lq u i l/a I q u en i I (poli) alcoxialquila, C8-C22-alcanoiletila ou Gs-Caa-alquenoiletíIa, R2 e R3 são Cr-Caa-alquila, C2-C22-alquenila e R4 é um grupo de fórmula -A-(OA)„-OH, A é -C2H4- e/ou -CaHe-, n é um número de 0 a 20 e X é um ânion, b) menos do que 20% em peso de água, baseado na referida composição, e c) um solvente não iônico selecionado do grupo que consiste em um álcool ou um álcool etoxilado com a fórmula geral R-0-{A0)nH, em que R é grupo alquila ou alquenila que contém 8 a 22 átomos de carbono, A é C2H4 ou C3H13 e misturas dos mesmos, e n é um número de 0 a 20, nonilfenol ou nonilfenol etoxilado com fórmula geral C9Hig-fenil-0-(A0)nH, em que A e n são como definidos acima, e misturas dos mesmos.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que contém 5 a 60 % em peso do composto catiônico a).

3. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o composto catiônico a) é um Ca-C22-alquil- ou C8-C22-alquenil-dimetil-hidroxietil-amônio.

4. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que tem 40 a 95% em peso do solvente não iônico c).

5. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que tem menos do que 5% de subprodutos.

6. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o solvente não iônico é selecionado a partir do grupo consistindo de um álcool graxo etoxilado, um álcool graxo, um polietíleno glicol, um polipropileno glicol, um copolímero em bloco de etileno e propileno, um nonilfenol, um nonilfenol etoxilado, e uma mistura dos mesmos.

7. Processo para a preparação de uma composição de amônio quaternário consistindo essencialmente em a) um composto catiônico com fórmula geral: x- em que Ri é Cs-C^-alquila, Ca-Css-alquenila, Cs-Cas-alquilamídopropila, CB-Cz^-alquenil-amidopropila, Cs-C2z-alquil/alquenil (poli) alooxialquila, Cs-C22-alcanoiletila ou Ce-C22-alquenoiletíla, R2 e R3 são Ci-C22-alquila, C2-C22-alqueníla e R4 é um grupo de fórmula -A-(OA)n-OH, A é -C2H4- e/ou -C3He-, n é um número de 0 a 20 e X é um ânion, b) menos do que 20% em peso de água, baseado na referida composição, e c) um solvente não iônico selecionado do grupo que consiste em um álcool ou um álcool etoxilado com a fórmula geral R-0-{A0)nH, em que R é grupo alquila ou alquenila que contém 8 a 22 átomos de carbono, A é C2H4 ou C3H8 e misturas dos mesmos, e n é um número de 0 a 20, nonilfenol ou nonilfenol etoxilado com fórmula geral C9H19-fenil-0'(A0)nH, em que A e n são como definidos acima, e misturas dos mesmos, o referido processo sendo caracterizado pelo fato de que compreende reagir uma amina de fórmula em que Ri é C8-C22-alquila, C8-C22-alquenila, C8-C22-alquilamidopropila, Ce-C22-alquenil-amidopropila, C8-C22-alquil/alquenil (poli) alcoxialquila, C8-C22-alcanoiletila ou C8-C22-alquenoiletila, R2 e R3 são Ci-C22-alquila, C2-C22-alquenila ou um grupo de fórmula -A-(OA)n-OH, A é -C2H4- ou -C3H6- ou uma mistura dos mesmos, e n é um número de 0 a 20, com um monohalo ácido inorgânico, e então reagir o sal de amônio assim obtido com oxido de etileno e/ou com oxido de propileno, para fornecer a referida composição de amônio quaternário.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a amina é C8-C22-alquila ou C8-C22-alquenil-dimetil amina.

9. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o monohalo ácido é o ácido clorídrico aquoso.

10. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o sal de amônio é reagido com oxido de etileno.

11. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o solvente não iônico é Cocconut PEG 7.

12. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a primeira etapa é processada a uma temperatura entre 20 e 100°C.

13. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a primeira etapa é processada a uma temperatura entre 40 e 100°C.