CN102686714B - 可生物降解的清洁组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供可生物降解的清洁组合物，其包括包含乙氧基化2-丙基庚醇的表面活性剂组分、包含甲基甘氨酸二乙酸三钠盐的螯合组分和包含具有式C6H13O(CH2CH2O)H的乙氧基化己醇的乳化剂组分。该乙氧基化2-丙基庚醇具有式C5H11CH(C3H7)CH2O(C2H4O)pH，其中p是3至6的数。该组合物还包括水和酸组分以建立小于2的该组合物的pH。该组合物基本不含溶剂，由此降低挥发性有机化合物的排放和降低潜在环境污染和健康危害。该组合物也在从硬表面，包括金属，乙烯基树脂和玻璃纤维上除去锈、石灰皂和脂肪酸金属盐中是有效的。
Description
技术领域
本发明一般性涉及可生物降解的清洁组合物。该组合物包括包含烷氧基化2-丙基庚醇的表面活性剂组分，螯合组分和乳化剂组分。
背景技术
清洁组合物是本领域中公知的，尤其是用于清洁硬表面的那些。这些清洁组合物可以是碱性或酸性的并通常用于溶解锈、石灰皂和由硬水中存在的钙和镁离子与各种皂的反应产生的脂肪酸钙盐和镁盐。除污垢、油和脂外，锈、石灰皂和盐还常与矿物沉积物结合，由此使得难以从硬表面上除去。许多这些清洁组合物包括有机清洁溶剂、洗涤剂表面活性剂和磨料，因此倾向于排出挥发性有机化合物（VOC）并在使用和弃置时构成污染和环境危害。另外，许多这些清洁组合物在硬表面，如玻璃、金属、乙烯基树脂（vinyl）和玻璃纤维上使用时无效。此外，这些清洁组合物倾向于使硬表面变暗，由此降低消费者满意度和降低适销性。
授予Sherry等人的美国专利No.6,627,590中公开的一种特定的清洁组合物包括烷基硫酸盐表面活性剂、疏水清洁溶剂、羧酸、非离子洗涤剂表面活性剂、亲水聚合物和含水溶剂，还具有2至5的pH。疏水清洁溶剂造成VOC排放并降低该组合物的生物降解能力。另外，该非离子洗涤剂表面活性剂包括具有6至16个碳原子的烷氧基化醇的混合物，其经历化学降解，即该烷氧基化醇具有分解成其它较低效化合物的倾向。这降低该组合物的效率。此外，亲水聚合物包括苯乙烯、吡咯烷酮和吡啶，它们是已知的毒素并可能是环境危害性的。
尽管已知的清洁组合物，如′590专利的组合物被广泛使用，但仍有机会改进硬表面的清洁效和减少使用这些已知清洁组合物时实现的环境影响。也仍有机会形成包括没有分解成其它较低效化合物的倾向的化学稳定组分的清洁组合物。还仍有机会形成在同时可生物降解和基本不含溶剂以便降低VOC排放的同时有效除去锈、石灰皂和脂肪酸金属盐的清洁组合物。
发明内容
发明概述和优点
本发明提供清洁组合物。该组合物包括包含烷氧基化2-丙基庚醇的表面活性剂组分。烷氧基化2-丙基庚醇具有式C5H11CH(C3H7)CH2O(B)r(C2H4O)pH，其中B是具有3至4个碳原子的亚烷基氧基，r是0至6的数且p是1至10的数。该组合物还包括包含至少两个羧基结构部分的螯合组分。另外，该组合物包括包含乙氧基化己醇的乳化剂组分。该乙氧基化己醇具有式C6H13O(CH2CH2O)nH，其中n是1至9的数。
在本发明的一个实施方案中，该清洁组合物的pH小于1且烷氧基化2-丙基庚醇具有式C5H11CH(C3H7)CH2O(C2H4O)pH，其中p是1至10的数。在另一实施方案中，该清洁组合物也具有小于1的pH且烷氧基化2-丙基庚醇包括第一和第二烷氧基化2-丙基庚醇。第一烷氧基化2-丙基庚醇具有式C5H11CH(C3H7)CH2O(C2H4O)3H且第二烷氧基化2-丙基庚醇具有式C5H11CH(C3H7)CH2O(C2H4O)6H。
该组合物在从硬表面上除去锈、石灰皂和脂肪酸金属盐方面是有效的。该组合物也可生物降解，因此是环境友好的并在使用和弃置时具有降低的环境污染危险。螯合组分的所述至少两个羧基结合，即螯合硬表面上的金属离子并除去石灰皂和其它矿物沉积物，抑制晶体生长以使晶体结壳最小化以及分散石灰皂和微粒污垢。通过螯合组分螯合金属离子使水软化并提高该清洁组合物的清洁效力。螯合也将盐的沉淀减至最低，由此进一步提高清洁效力。乳化剂组分是表面活性的并促进疏水污垢和残留物悬浮在该组合物中，由此提高该组合物的清洁效率。
发明详述
本发明提供清洁组合物，下文简称为“组合物”。该组合物优选可生物降解并可有效用于从表面上除去污渍和残留物，如锈、石灰皂和脂肪酸金属盐。该组合物可用于从商业和住宅设施两者中的硬表面上除去污渍和残留物。硬表面的非限制性实例是厨房和浴室中、墙壁和地板上、淋浴房和浴缸中、台面和橱柜上以及大理石、玻璃、金属、乙烯基树脂、玻璃纤维、陶瓷、花岗岩、混凝土、丙烯酸系树脂、 和层压表面上发现的那些。也考虑可以在室外环境中在外表面，如车道、天井、墙板、面板等上施用该组合物。本文所用的术语“可生物降解”是指该组合物通过天然效应物，如土壤细菌、气候、植物和/或动物被化学降解的倾向。该组合物的可生物降解性降低污染和形成环境危害的可能性并取决于该组合物的组分。
该组合物包括三种组分—包括表面活性剂组分、螯合组分和乳化剂组分。表面活性剂组分包括具有下式的烷氧基化2-丙基庚醇：
C5H11CH(C3H7)CH2O(B)r(C2H4O)pH
其中B是具有3至4个碳原子的亚烷基氧基，r是0至6的数且p是1至10的数。该亚烷基氧基可包括，但不限于，亚乙基氧基、亚丙基氧基、亚丁基氧基和它们的组合。亚丁基氧基可包括任何或所有的1,2-环氧丁烷基团、2,3-环氧丁烷基团和1,1-二甲基环氧乙烷基团。亚烷基氧基可以是如本领域技术人员选择的本领域中的任何已知的。在一个实施方案中，r是0且p是3至6的数。在另一实施方案中，烷氧基化2-丙基庚醇具有式C5H11CH(C3H7)CH2O(C2H4O)pH，其中p是1至10的数。
该表面活性剂组分可基本由烷氧基化2-丙基庚醇构成。或者，该表面活性剂组分可以由烷氧基化2-丙基庚醇构成。烷氧基化2-丙基庚醇可包括烷氧基化2-丙基庚醇的共混物，包括本领域中任何已知的那些。在一个实施方案中，烷氧基化2-丙基庚醇包括其中r为0且p为3的第一烷氧基化2-丙基庚醇和其中r为0且p为6的第二烷氧基化2-丙基庚醇。或者，烷氧基化2-丙基庚醇可基本由其中r为0且p为3的第一烷氧基化2-丙基庚醇和其中r为0且p为6的第二烷氧基化2-丙基庚醇组成。此外，烷氧基化2-丙基庚醇可由其中r为0且p为3的第一烷氧基化2-丙基庚醇和其中r为0且p为6的第二烷氧基化2-丙基庚醇组成。在一个实施方案中，第一烷氧基化2-丙基庚醇与第二烷氧基化2-丙基庚醇以1:2的比率存在。
考虑到的是，烷氧基化2-丙基庚醇的亚烷基氧基可分别包括两个或三个单独的以二嵌段和/或三嵌段构型的环氧烷嵌段。亚烷基氧基的二嵌段和/或三嵌段构型可包括亚乙基氧基、亚丙基氧基、亚丁基氧基和它们的组合。在一个实施方案中，二嵌段构型仅包括环氧乙烷。在另一实施方案中，二嵌段构型仅包括环氧丙烷。类似地，三嵌段构型可以仅包括环氧乙烷或仅包括环氧丙烷。
该表面活性剂组分优选包括7至16，更优选7至13，最优选7至12的亲水-亲脂平衡（HLB）。该表面活性剂组分优选以0.3至10，更优选1至5，最优选1至4重量份/100重量份该组合物的量存在于该组合物中。但是，该表面活性剂组分可以取决于该组合物的所需用途以本领域技术人员确定的任何量存在。表面活性剂组分的合适的非限制性实例可购自BASF Corporation。可以通过本领域中已知的任何方法制备烷氧基化2-丙基庚醇。通常，通过使用醇（即2-丙基庚醇）作为引发剂和使环氧烷或环氧烷混合物聚合到该引发剂上以形成烷氧基化2-丙基庚醇来制备烷氧基化2-丙基庚醇。在一个实施方案中，根据经此引用并入本文的美国专利No.5,661,121中所述的方法制备烷氧基化2-丙基庚醇。
现在提到上文最先介绍的螯合组分，该螯合组分具有至少两个羧基结构部分（C=O）。这两个羧基结构部分据信螯合金属离子如钙和镁离子（即氧原子同时通过多于一个给电子原子键合到金属离子上），由此提高该组合物的清洁能力。具体而言，据信，包括羧基结构部分的螯合组分充当路易斯碱，以在该羧基结构部分的氧原子和充当路易斯酸的金属离子之间形成配位键。通过形成配位键，羧基结构部分据信螯合硬表面上的金属离子并除去石灰皂和其它矿物沉积物，抑制晶体生长以使晶体结壳最小化以及分散石灰皂和微粒污垢。通过螯合组分螯合金属离子据信使水软化并提高该组合物的清洁效力。螯合也据信将盐的沉淀减至最低，由此进一步提高清洁效力。
该螯合组分可包括乙酸。更具体地，乙酸可包括甲基甘氨酸二乙酸。或者，螯合组分可包括乙酸盐或可基本由该乙酸盐组成。也考虑的是，螯合组分可以由乙酸盐组成。在一个实施方案中，螯合组分包括第一乙酸盐和与第一盐不同的第二乙酸盐。乙酸盐可包括可以以商品名M购自BASF Corporation的甲基甘氨酸二乙酸的二-和/或三-钠盐。仅为描述性目的，下面显示甲基甘氨酸二乙酸的化学结构：
甲基甘氨酸二乙酸
优选，该螯合组分具有100至600，更优选190至505，最优选270至275g/mol的重均分子量。
此外，该螯合组分优选以1至10，更优选1至5，最优选2至4重量份/100重量份该组合物的量存在。
该组合物还包括如上文最先介绍的乳化剂组分。该乳化剂组分包括具有下式的乙氧基化己醇：
C6H13O(CH2CH2O)nH
其中n是1至9的数。在一个实施方案中，n是1。在另一实施方案中，n是4至5。该乳化剂组分可基本由乙氧基化己醇组成或可由乙氧基化己醇组成。或者，乙氧基化己醇可包括第一乙氧基化己醇和与第一乙氧基化己醇不同的第二乙氧基化己醇。该乳化剂组分优选以1至10，更优选2至4，最优选2至3重量份/100重量份该组合物的量存在。考虑到的是，乙氧基化己醇可以以与烷氧基化2-丙基庚醇类似的方式制备，只是己醇会充当引发剂。乙氧基化己醇的合适的非限制性实例可购自BASF Corporation。
除包括上述组分外，该组合物还优选具有小于2的pH。在一个实施方案中，该组合物的pH小于1。考虑到的是，该组合物可具有0的pH或可具有负pH。但是，该组合物不受pH限制，并且，如果需要，可具有大于2的pH，如本领域技术人员所确定的那样。
该组合物中酸和水的存在直接影响该组合物的pH。因此，该组合物可包括酸组分。该酸组分可包括选自硝酸、盐酸、硫酸、高氯酸、氢溴酸、氢碘酸、甲磺酸、羟基乙酸、脲、磷酸及其组合的酸。但是，该酸可以是本领域中已知的任何酸。该酸组分优选以实现该组合物的所需pH的量存在于该组合物中。
如上文最先介绍的那样，该组合物还可包括水。水优选以80至90，更优选80至86重量份/100重量份该组合物的量存在。在一个实施方案中，该组合物是浓缩的并包括小于80重量份/100重量份该组合物的量的水。在另一实施方案中，该组合物是稀释的并包括大于90重量份/100重量份该组合物的量的水。本领域技术人员可根据该组合物的所需用途调节水量。
该组合物优选基本不含溶剂，如有机溶剂，包括但不限于，丙酮、苯、甲苯、醚、乙酸酯、挥发性有机溶剂和它们的组合。该组合物优选基本不含溶剂以降低挥发性有机化合物的蒸发和降低潜在环境污染。术语“基本不含”是指该组合物中存在的溶剂量小于1重量份/100重量份该组合物。在一个实施方案中，该组合物完全不含溶剂。
具体实施方式
实施例
根据本发明形成一系列组合物（组合物1-4）。具体而言，将一定量的表面活性剂组分、螯合组分和乳化剂组分添加到容器中并混合。另外，也将一定量的酸组分和水添加到该容器中并混合以形成各自具有可变pH的组合物1-4。在混合后，将组合物1-4中每种的样品施加到污染的瓷砖上以根据ASTM D-4488测定石灰皂清除程度，其以0-5的标度测量，其中5代表最有效的石灰皂清除程度。另外，也通过相同方法测量对比组合物1的石灰皂清除程度。对比组合物1不是根据本发明形成的，而是可购得的酸性清洁化合物。各组分和水的量列在下表1中，其中除非另行指明，所有量按重量百分比计。
表1
表1（续）
表面活性剂组分1是具有式C5H11CH(C3H7)CH2O(C2H4O)3H的乙氧基化2-丙基庚醇并可购自BASF Corporation。
表面活性剂组分2是具有式C5H11CH(C3H7)CH2O(C2H4O)6H的乙氧基化2-丙基庚醇并可购自BASF Corporation。
螯合组分是甲基甘氨酸二乙酸三钠盐并可购自BASFCorporation。
乳化剂组分是具有式C6H13O(CH2CH2O)1H的乙氧基化己醇并可购自BASF Corporation。
酸1是盐酸。
酸2是甲基磺酸。
酸3是羟基乙酸。
酸4是脲。
如上文最先介绍，根据ASTM D-4488测量组合物1至4和对比组合物1的石灰皂清除程度。根据ASTM D-4488，在清洁之前，配制重构污物并用于污染瓷砖。重构污物包括4.5重量%母体污物、9.00重量%的包括大约20,000ppm的2:1比率的二水合氯化钙和六水合氯化镁的硬水、0.77重量%的HCl和85.73重量%的丙酮。
具体而言，通过在烧杯中合并象牙皂、香波、粘土、皮脂和硬水以形成混合物，形成母体污物。用三叶螺旋桨混合器搅拌该混合物并加热至大约45℃-50℃直至获得平滑悬浮液。该悬浮液经由配有Whatman #1滤纸的布氏（Buchner）漏斗过滤。然后使用用于制造母体污物的相同体积水将得自该过滤过程的滤液污物再悬浮在去离子水中。也得自该过滤过程的滤饼在加热至大约45℃的烘箱中干燥过夜。然后将干燥的滤饼粉碎并存放在远离环境湿度的封闭容器中，然后用于重构污物用配方中。通过将干燥滤饼，即母体污物，与硬水、盐酸和丙酮混合，形成重构污物。
在由母体污物形成重构污物后，根据ASTM D-4488，将该重构污物施加到瓷砖上，并如本领域中已知的那样，使用Gardener Scrubber在施加组合物1至4和对比组合物1的情况下至少部分洗掉。以0至5级测量石灰皂清除程度，其中5指示目测从瓷砖上完全除去重构污物。
石灰皂清除程度的评价结果表明，组合物1至4在从瓷砖上除去重构污物方面比对比组合物1更有效。无意受制于任何特定理论，据信，表面活性剂组分、螯合组分和乳化剂组分中每种的协同相互作用有助于组合物1至4的效率。这些结果还表明组合物1至4在包括硬表面的许多应用中，如在住宅和商业设施中的有用性。
明显地，可以根据上文的教导作出本发明的许多修改和变动。可以在所附权利要求书范围内的与具体描述的那些不同的方式实践本发明。
Claims (33)
1.清洁组合物，其具有小于2的pH并且包含：
A.表面活性剂组分，其包含具有下式的烷氧基化2-丙基庚醇：
C5H11CH(C3H7)CH2O(B)r(C2H4O)pH
其中B是具有3至4个碳原子的亚烷基氧基，r是0至6的数且p是1至10的数；
B.包含至少两个羧基结构部分的螯合组分；和
C.乳化剂组分，其包含具有下式的乙氧基化己醇：
C6H13O(CH2CH2O)nH
其中n是1至9的数。
2.如权利要求1所述的组合物，其中r为0且p为3至6的数。
3.如权利要求1所述的组合物，其中所述烷氧基化2-丙基庚醇包含其中r为0且p为3的第一烷氧基化2-丙基庚醇和其中r为0且p为6的第二烷氧基化2-丙基庚醇。
4.如权利要求1所述的组合物，其中所述烷氧基化2-丙基庚醇基本由其中r为0且p为3的第一烷氧基化2-丙基庚醇和其中r为0且p为6的第二烷氧基化2-丙基庚醇组成。
5.如权利要求1－3中任一项所述的组合物，其中所述表面活性剂组分以0.3至10重量份/100重量份所述组合物的量存在。
6.如权利要求1－3中任一项所述的组合物，其中n是1。
7.如权利要求1－3中任一项所述的组合物，其中n是4至5的数。
8.如权利要求1－3中任一项所述的组合物，其中所述乳化剂组分以2至4重量份/100重量份所述组合物的量存在。
9.如权利要求1－3中任一项所述的组合物，其中所述螯合组分包含乙酸盐。
10.如权利要求9所述的组合物，其中所述盐包含甲基甘氨酸二乙酸钠盐。
11.如权利要求1－3中任一项所述的组合物，其中所述螯合组分基本由乙酸盐组成。
12.如权利要求1－3中任一项所述的组合物，其中所述螯合组分以1至5重量份/100重量份所述组合物的量存在。
13.如权利要求1－3中任一项所述的组合物，进一步包含酸组分。
14.如权利要求1－3中任一项所述的组合物，进一步包含以80至86重量份/100重量份所述组合物的量存在的水。
15.如权利要求1－3中任一项所述的组合物，具有小于1的pH。
16.如权利要求1－3中任一项所述的组合物，其基本不含溶剂。
17.如权利要求1所述的组合物，具有小于1的pH并基本不含溶剂，其中所述烷氧基化2-丙基庚醇基本由其中r为0且p为3的第一烷氧基化2-丙基庚醇和其中r为0且p为6的第二烷氧基化2-丙基庚醇组成，并以1至4重量份/100重量份所述组合物的量存在，其中所述螯合剂包含甲基甘氨酸二乙酸三钠盐并以2至4重量份/100重量份所述组合物的量存在，且其中所述乳化剂组分基本由所述乙氧基化己醇组成并以2至3重量份/100重量份所述组合物的量存在。
18.清洁组合物，其具有小于1的pH并包含：
A.表面活性剂组分，其包含具有下式的烷氧基化2-丙基庚醇：
C5H11CH(C3H7)CH2O(C2H4O)pH
其中p是1至10的数；
B.包含至少两个羧基结构部分的螯合组分；和
C.乳化剂组分，其包含具有下式的乙氧基化己醇：
C6H13O(CH2CH2O)nH
其中n是1至9的数。
19.如权利要求18所述的组合物，其中所述烷氧基化2-丙基庚醇基本由其中p为3的第一烷氧基化2-丙基庚醇和其中p为6的第二烷氧基化2-丙基庚醇组成。
20.如权利要求18或19所述的组合物，其中所述螯合组分包含乙酸盐。
21.如权利要求20所述的组合物，其中所述盐包含甲基甘氨酸二乙酸钠盐。
22.如权利要求18或19所述的组合物，其中n是4至5的数。
23.如权利要求18或19所述的组合物，其中所述表面活性剂组分以0.3至10重量份/100重量份所述组合物的量存在。
24.如权利要求23所述的组合物，其中所述乳化剂组分以2至4重量份/100重量份所述组合物的量存在。
25.如权利要求24所述的组合物，其中所述螯合组分以1至5重量份/100重量份所述组合物的量存在。
26.如权利要求18或19所述的组合物，其基本不含溶剂。
27.清洁组合物，其基本不含溶剂并具有小于1的pH，所述组合物包含：
A.表面活性剂组分，其包含烷氧基化2-丙基庚醇，包含：
(i)具有下式的第一烷氧基化2-丙基庚醇
C5H11CH(C3H7)CH2O(C2H4O)3H
和
(ii)具有下式的第二烷氧基化2-丙基庚醇
C5H11CH(C3H7)CH2O(C2H4O)6H
B.包含至少两个羧基结构部分的螯合组分；和
C.乳化剂组分，其包含具有下式的乙氧基化己醇：
C6H13O(CH2CH2O)nH
其中n是4至5的数。
28.如权利要求27所述的组合物，其中所述烷氧基化2-丙基庚醇基本由所述第一和第二烷氧基化2-丙基庚醇组成。
29.如权利要求27或28所述的组合物，其中所述螯合组分包含乙酸盐。
30.如权利要求29所述的组合物，其中所述盐包含甲基甘氨酸二乙酸钠盐。
31.如权利要求27或28所述的组合物，其中所述表面活性剂组分以0.3至10重量份/100重量份所述组合物的量存在。
32.如权利要求31所述的组合物，其中所述乳化剂组分以2至4重量份/100重量份所述组合物的量存在。
33.如权利要求32所述的组合物，其中所述螯合组分以1至5重量份/100重量份所述组合物的量存在。
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