CN104204181A - 包含pH可转变的胺表面活性剂的清洁组合物 - Google Patents
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Abstract
清洁组合物可包含pH可转变的起泡体系和清洁体系。所述pH可转变的起泡体系可包含主要起泡剂与pH可转变的辅助表面活性剂的组合。所述pH可转变的辅助表面活性剂选自具有通式R1R2-N-R3-N+(CH3)X的二胺分子,其中R1为直链或支化的C8-C16烃基,R2为直链或支化的C1-C3烃基,R3为直链或支化的C3-C6亚烃基,并且X为抗衡阴离子。所述pH可转变的辅助表面活性剂的叔胺氮具有pKa值。当叔胺氮非质子化时,所述pH可转变的辅助表面活性剂在高于所述pKa的洗涤pH下,可在洗涤溶液中提供促泡效应。当叔胺氮质子化时,所述pH可转变的辅助表面活性剂在低于所述pKa的漂洗pH下,可在漂洗水中提供消泡有益效果。
Description
技术领域
本公开一般涉及清洁组合物,并且更具体地讲涉及包含pH可转变的辅助表面活性剂的清洁组合物,所述辅助表面活性剂基于其中使用所述清洁组合物的含水溶液的pH,改变所述清洁组合物的起泡特性。
背景技术
用于清洁织物如衣服、用于手洗清洁餐具、或用于洗涤身体部分的清洁组合物通常包含起泡成分如表面活性剂或游离脂肪酸。在其中使用者完全参与洗涤过程的衣服和织物、餐具和身体部分的洗涤期间,初始时大体积泡沫是尤其适宜的,因为这向使用者表明,存在足量的表面活性剂,并且正进行所期望的清洁。
虽然清洁期间可能期望大体积泡沫,但是相矛盾的是,通常需要3至6次漂洗来去除泡沫,以实现个人洗涤。这可能使全球增加大量的每日用于漂洗的水—在其中衣物手洗为标准做法的国家如印度和中国,通常每个家庭每年约5至10吨水。由于水通常是有限的资源,尤其是在手洗的国家,使用水来漂洗减少了可供其它可能用途如灌溉、饮用和沐浴的水量。根据地域和地方常规,漂洗如此多次并且用如此多的水漂洗,还可能涉及能量或人工费用增加。
抑泡剂为人们所熟知,例如在自动餐具洗涤剂和用于前加载式洗衣机的衣物洗涤剂中。但是对于习惯于在洗涤期间看到泡沫的消费者,没有泡沫致使消费者相信,清洁组合物的行为没有达到预期。由于典型的抑泡剂不能区分洗涤和漂洗条件,因此它们不能解决在使用期间提供泡沫,同时还减少漂洗需要的问题。
漂洗期间,衣物洗涤剂、手洗餐具洗涤剂和个人条皂的典型使用者通常相信,如果仍存在泡沫,则所洗物仍未“干净”,直至漂洗时看不到泡沫。然而,已发现,较少量冲洗可充分去除起泡成分如表面活性剂。因此,如果消费者可以克服此方面的观念,则可减少用于漂洗的水,对于清洁组合物的典型使用者几乎没有或没有不利的影响。
因此,由于在许多国家,水和其它资源正变得越来越缺乏,需要存在有效的途径,减少用于漂洗织物、餐具和身体部分的水量,而不降低清洁效率和效果。本发明人已发现,经由根据下述实施例的其中存在pH可转变的辅助表面活性剂的清洁组合物,可至少部分满足一些或所有上述需求。
发明内容
在一些实施例中,清洁组合物可包含pH可转变的起泡体系和清洁体系。pH可转变的起泡体系可包含主要起泡剂如起泡表面活性剂和/或游离脂肪酸与pH可转变的辅助表面活性剂的组合。pH可转变的辅助表面活性剂选自符合下文详细描述的结构的二胺分子,包括季铵和叔胺。pH可转变的辅助表面活性剂的叔胺具有pKa值、质子化形式和去质子化形式。在高于pH可转变的辅助表面活性剂pKa的洗涤pH下,去质子化形式的pH可转变的辅助表面活性剂可在洗涤溶液中提供促泡效应。在低于pH可转变的辅助表面活性剂pKa的漂洗pH下,质子化形式的pH可转变的辅助表面活性剂可在漂洗水中提供消泡有益效果。
在其它实施例中,描述了使用所述清洁组合物手洗织物的方法。此类方法可包括例如首先以约1:150至约1:1000的水与清洁组合物的重量比,将根据本文所述实施例的清洁组合物稀释于水中,形成具有一定pH的衣物洗涤液。如上所述,清洁组合物中的pH可转变的辅助表面活性剂具有pKa。所述方法还可包括在所述衣物洗涤液中手洗织物,并且在洗涤期间,使所述衣物洗涤液的pH保持高于pH可转变的辅助表面活性剂的pKa。所述方法还可包括在漂洗浴中漂洗织物,所述漂洗浴具有小于pH可转变的辅助表面活性剂的pKa的pH。
通过参照以下说明和所附权利要求,将会更好地理解本文实施例的这些和其他特征、方面和优点。
具体实施方式
应了解,前述背景技术和下文详细说明描述了各种实施例,并且旨在提供用于了解受权利要求书保护的主题的属性和特征的概述或框架。
现将参照多个清洁组合物实施例,就其中使用所述清洁组合物的含水溶液的pH而言,所述组合物具有起泡有益效果。所述清洁组合物可包含pH可转变的起泡体系和清洁体系。所述pH可转变的起泡体系可包含主要起泡剂和pH可转变的辅助表面活性剂。在一些实施例中,所述主要起泡剂可包含表面活性剂、游离脂肪酸、或二者。pH可转变的辅助表面活性剂可选自下文详述的胺类。所述清洁体系可包含一种或多种用于将pH可转变的起泡体系配制到清洁组合物如衣物洗涤剂、手洗餐具洗涤剂、或条皂中的适宜成分。在一些实施例中,pH可转变的辅助表面活性剂与主要起泡剂的组合可向所述清洁组合物提供有益效果,如在典型洗涤pH下促进起泡、在低于洗涤pH的漂洗pH下减少或消除泡沫、或二者。
根据多个实施例的清洁组合物可包含pH可转变的起泡体系和清洁体系。在非限制性例证性实施例中,所述清洁组合物可包含以所述清洁组合物的总重量计约0.01重量%至约70重量%,或约0.1重量%至约70重量%,或约1重量%至约70重量%,或约5重量%至约70重量%,或约10重量%至约60重量%,或约20重量%至约50重量%,或约30重量%至约50重量%的pH可转变的起泡体系。在非限制性例证性实施例中,所述清洁组合物可包含以所述清洁组合物的总重量计约0.0001重量%至约99.99重量%,或约0.0001重量%至约99重量%,或约0.0001重量%至约95重量%,或约0.0001重量%至约90重量%,或约0.0001重量%至约80重量%,或约0.0001重量%至约70重量%的清洁体系。例如,所述清洁组合物可包含以所述清洁组合物的总重量计约0.01重量%至约70重量%的pH可转变的起泡体系,和约0.0001重量%至约99.99重量%的清洁体系。
pH可转变的起泡体系
根据各种实施例,清洁组合物中的pH可转变的起泡体系可包含主要起泡剂和pH可转变的辅助表面活性剂。在例证性实施例中,pH可转变的起泡体系可包含以所述pH可转变的起泡体系的总重量计约0.05重量%至99.99重量%,或约0.5重量%至99.99重量%,或约1重量%至99.99重量%,或约5重量%至99.99重量%,或约10重量%至99.99重量%,或约25重量%至99.99重量%,约50重量%至99.99重量%,或约75重量%至99.99重量%,或约90重量%至99.99重量%,或约95重量%至99.99重量%,或约99重量%至99.99重量%,或约99.95重量%至99.99重量%的主要起泡剂。在例证性实施例中,pH可转变的起泡体系可包含以所述pH可转变的起泡体系的总重量计约0.01重量%至约15重量%,或约0.5重量%至约15重量%,或约1重量%至约15重量%,或约5重量%至约15重量%,或约10重量%至约15重量%,或约0.01重量%至约10重量%,约0.5重量%至约10重量%,或约1重量%至约10重量%,或约5重量%至约10重量%的pH可转变的辅助表面活性剂。在一些实施例中,清洁组合物中主要起泡剂与pH可转变的辅助表面活性剂的重量比可为约6:1至约50:1,或约10:1至约20:1。
主要起泡剂
清洁组合物的pH可转变的起泡体系中的主要起泡剂优选基于清洁组合物的预期应用或配方来选择。例如,在一些实施例中,所述清洁组合物可用作衣物洗涤剂,而在其它实施例中,所述清洁组合物可用作手洗餐具洗涤剂或条皂。在其中清洁组合物被配制成衣物洗涤剂或手洗餐具洗涤剂的清洁组合物实施例中,主要起泡剂优选可选自起泡表面活性剂如阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂、两性离子表面活性剂、以及它们的组合。在其中清洁组合物被配制成条皂的清洁组合物实施例中,主要起泡剂优选包含游离脂肪酸,并且还可包含一种或多种起泡表面活性剂如阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂、两性离子表面活性剂、以及它们的组合。
用于本文的起泡表面活性剂通常用作清洁组合物的工作表面活性剂,从衣物或餐具上移除污渍和污垢,并且在正常使用期间形成丰富和/或有弹性的泡沫。因此,当通过本文下面的泡沫测试方案测定时,所述起泡表面活性剂通常具有至少约5cm,或约8cm至25cm的起泡特征。由于消费者持续期望在洗涤溶液如衣物洗涤液表面上看见一些泡沫,因此提供起泡表面活性剂是有益的。
在本文一个实施例中,所述起泡表面活性剂包含阴离子部分,或多个阴离子部分。不受理论的限制,据信阴离子部分使起泡表面活性剂能够吸引下述pH可转变的辅助表面活性剂分子,从而将起泡表面活性剂从泡沫中拉出。这继而减少了漂洗中可用于维持泡沫的起泡表面活性剂,并且引发显著快速的泡沫崩解。在本文一个实施例中,所述起泡表面活性剂选自阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、以及它们的组合。在另一个实施例中,所述起泡表面活性剂包含或由阴离子表面活性剂组成。在一个实施例中,所述起泡表面活性剂为洗涤剂中熟知的阴离子表面活性剂,并且具有约6个碳原子(C6)至约22个碳原子(C22),或约C12至约C18的烷基链长。在物理搅拌之后,阴离子表面活性剂在空气-水界面处形成泡沫。泡沫向消费者表明,存在表面活性剂以释出污垢、油等。用于本文所述实施例中的非限制性阴离子表面活性剂包括:
a)直链烷基苯磺酸盐(LAS),或C11-C18LAS;
b)伯、支链和无规的烷基硫酸盐(AS),或C10-C20AS;
c)具有式(I)和(II)的仲(2,3)烷基硫酸盐,或C10-C18仲烷基硫酸盐:
式(I)和(II)中的M为氢或提供电中性的阳离子如钠离子、钾离子、和/或铵离子。上文中,x为约7至约19,或约9至约15;并且y为约8至约18,或约9至约14;
d)烷基烷氧基硫酸盐,和烷基乙氧基硫酸盐(AExS),或C10-C18AExS,其中x为约1至约30,或约2至约10;
e)烷基烷氧基羧酸盐,或C6-C18烷基烷氧基羧酸盐,或具有约1–5个乙氧基(EO)单元的那些;
f)中链支化的烷基硫酸盐,如2000年2月1日授予Cripe等人的美国专利6,020,303和2000年5月9日授予Cripe等人的美国专利6,060,443中所述;
g)中链支化的烷基烷氧基硫酸盐,如1999年12月28日授予Cripe等人的美国专利6,008,181和2000年2月1日授予Cripe等人的美国专利6,020,303中所述;
h)如WO 99/05243、WO 99/05242、WO 99/05244、WO 99/05082、WO 99/05084、WO 99/05241、WO 99/07656、WO 00/23549和WO00/23548中所述的改性烷基苯磺酸盐(MLAS);
h)甲酯磺酸盐(MES);以及
i)伯、支链和无规的烷基或烯基羧酸盐,或具有约6至约18个碳原子的那些。
在本文一个实施例中,所述阴离子表面活性剂可包含阴离子表面活性剂的混合物。所述阴离子表面活性剂可为水溶性盐,或碱金属盐,或钠盐和/或钾盐。
促泡辅助表面活性剂也可在洗涤过程期间用于促泡。许多此类促泡辅助表面活性剂也通常是阴离子表面活性剂,并且包括在以上总的阴离子表面活性剂中。
两性离子表面活性剂的非限制性例子包括:仲胺和叔胺的衍生物、杂环仲胺和叔胺的衍生物、或季铵、季或叔锍化合物的衍生物。对于两性离子表面活性剂的例子,参见1975年12月30日公布的授予Laughlin等人的美国专利3,929,678第19栏第38行至第22栏第48行;甜菜碱,包括烷基二甲基甜菜碱和可可二甲基酰胺丙基甜菜碱、C8-C18(或C12-C18)氧化胺以及磺基和羟基甜菜碱,如N-烷基-N,N-二甲基氨基-1-丙磺酸盐,其中所述烷基可为C8-C18,或C10-C14。
本文两性表面活性剂选自水溶性氧化胺表面活性剂,包括包含一个C10–18烷基部分和2个选自C1–3烷基和C1–3羟烷基的部分的氧化胺;包含一个C10–18烷基部分和2个选自C1–3烷基和C1–3羟烷基的部分的氧化膦;以及包含一个C10–18烷基部分和一个选自C1-3烷基和C1–3羟烷基部分的部分的亚砜。
可用的氧化胺表面活性剂为:
其中R3为C8-22烷基、C8-22羟烷基、或C8-22烷基苯基;每个R4为C2-3亚烷基、或C2-32羟基亚烷基;x为0至约3;并且每个R5为C1-3烷基、C1-3羟烷基、或包含约1至约3个EO的聚环氧乙烷。R5基团可通过例如氧原子或氮原子形成环结构。氧化胺表面活性剂可为C10-18烷基二甲基氧化胺和/或C8-12烷氧基乙基二羟基乙基氧化胺。
可用的丙基氧化胺为:
其中R1为烷基、2-羟基C8-18烷基、3-羟基C8-18烷基、或3-C8-18烷氧基-2-羟丙基;R2和R3各自为甲基、乙基、丙基、异丙基、2-羟乙基、2-羟丙基、或3-羟丙基,并且n为0至10。
还可用的是:
其中R1为C8-18烷基、2-羟基C8-18烷基、3-羟基C8-18烷基、或3-C8-18烷氧基-2-羟丙基;并且R2、R3和n如上定义。
可用于本文的非限制性两性表面活性剂是本领域已知的,并且包括酰氨基丙基甜菜碱和具有直链或支化的脂族部分的脂族或杂环仲胺和叔胺的衍生物,并且其中脂族取代基中的一个是C8-24,并且至少一个脂族取代基包含阴离子水溶性基团。
在优选的实施例中,尤其是其中清洁组合物为衣物洗涤剂或手洗餐具洗涤剂的那些实施例,主要起泡剂包含至少一种阴离子表面活性剂,所述阴离子表面活性剂选自直链烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基烷氧基化硫酸盐、甜菜碱、烷基氧化胺、以及它们的混合物。
尤其是在其中清洁组合物被配制成例如个人条皂的实施例中,所述主要起泡剂可包含皂。在一些实施例中,所述皂可包含至少一种游离脂肪酸,并且任选还可包含至少一种上述起泡表面活性剂。在其它实施例中,所述皂包含上述一种或多种起泡表面活性剂。
在其它实施例中,所述皂可包括典型的皂,即烷烃或烯烃单羧酸的碱金属盐或链烷醇铵盐。钠阳离子、镁阳离子、钾阳离子、钙阳离子、单乙醇铵阳离子、二乙醇铵阳离子和三乙醇铵阳离子、或它们的组合也是适宜的。一般来讲,包含作为本文主要起泡剂的皂可包括钠皂,或钠皂与约1%至约25%铵、钾、镁、钙的组合,或这些皂的混合物。根据例证性实施例,用于本文的皂是熟知的具有约12至22个碳原子,优选约12至约18个碳原子的链烷酸或链烯酸的碱金属盐,或具有约12至22个碳原子的烷烃或烯烃的碱金属羧酸盐。
所述主要起泡剂还可包含皂,所述皂具有可提供广泛分子量范围下限的椰子油脂肪酸分布,或可提供广泛分子量范围上限的花生油或油菜籽油或它们的氢化衍生物的脂肪酸分布。
对于本文的主要起泡剂,可优选使用包含牛油和植物油脂肪酸分布的皂。牛脂可包括脂肪酸混合物,所述脂肪酸混合物通常具有2.5%C14、29%C16、23%C18、2%棕榈油酸、41.5%油酸和3%亚油酸的大致碳链长度分布。牛脂还可包含具有类似分布的其它混合物,如衍生自各种动物脂油和猪油的脂肪酸。根据示例性实施例,所述牛脂还可被硬化(即氢化),以将部分或所有的不饱和脂肪酸部分转变成饱和脂肪酸部分。更优选地,植物油选自棕榈油、椰油、棕榈仁油、棕榈油硬脂精和氢化稻米糠油、或它们的混合物,因为这些存在于更易得的脂肪中。尤其优选棕榈油硬脂精、棕榈仁油、和/或椰油。椰油皂中具有至少12个碳原子的脂肪酸的比例为约85%。当使用椰油和脂肪如牛脂、棕榈油、或非热带坚果油或脂肪的混合物时,该比例将是更大的,其中主链长为C16或更高。
优选的皂为钠皂,所述钠皂具有约50重量%牛油、30重量%棕榈油硬脂精和20重量%棕榈仁油(PKO)或椰油的混合物。所述皂可含有根据商业上可接受的标准的不饱和脂肪酸。通常避免皂中的不饱和度过高。
根据例证性实施例,所述主要起泡剂可包含具有符合商业上可接受标准的不饱和度的皂。例如,在一个实施例中,所述皂可具有约37%至45%皂化材料范围内的不饱和度。在例证性实施例中,包含于抗微生物条皂组合物中的皂可由经典釜沸腾工艺或现代连续皂制造工艺制得,其中使用本领域技术人员熟知的方法,用碱金属氢氧化物皂化天然脂肪和油如牛脂或椰子油或它们的等同物。作为另外一种选择,可通过用碱金属氢氧化物或碳酸盐中和脂肪酸如月桂酸(C12)、肉豆蔻酸(C14)、棕榈酸(C16)、或硬脂酸(C18)来制备皂。
主要起泡剂还可任选包含游离脂肪酸。游离脂肪酸可掺入到清洁组合物中,尤其是当清洁组合物为个人条皂时,以提供增强的皮肤感觉有益效果,如感觉更柔软并且更光滑的皮肤。适宜的游离脂肪酸无限制地包括牛脂脂肪酸、椰油脂肪酸、棕榈脂肪酸和棕榈仁脂肪酸。主要起泡剂中优选的游离脂肪酸为棕榈仁脂肪酸。可使用其它脂肪酸,然而为易于加工,可优选低熔点脂肪酸如月桂酸。当存在时,作为主要起泡剂加入的游离脂肪酸的优选量以所述清洁组合物的总重量计为约0.5重量%至约2重量%,最优选约0.75重量%至约1.5重量%。
在优选的实施例中,尤其是在其中清洁组合物为个人条皂的那些实施例中,所述主要起泡剂包含至少一种游离脂肪酸。优选地,所述至少一种游离脂肪酸选自纯链脂肪酸、甘油单酯、甘油二酯、甘油三酯和含脂肪酸的油。在其它优选的实施例中,尤其是在其中清洁组合物为个人条皂的那些实施例中,主要起泡剂选自酰基羟乙基磺酸盐、酰基肌氨酸盐、烷基甘油基醚磺酸盐、甲基酰基牛磺酸盐、石蜡烃磺酸盐、直链烷基苯磺酸盐、N-酰基谷氨酸盐、烷基磺基琥珀酸盐、α-磺基脂肪酸酯、烷基醚羧酸盐、烷基磷酸酯、乙氧基化烷基磷酸酯、α-烯烃磺酸盐、烷基醚硫酸盐、以及它们的混合物。
pH可转变的辅助表面活性剂
如上所述,所述清洁组合物还包含pH可转变的辅助表面活性剂或pH可转变的辅助表面活性剂混合物,作为起泡体系的组分。一般来讲,清洁组合物中每种pH可转变的辅助表面活性剂选自具有式(I)的化合物:
其中:R1为直链或支化的C8-C16烃基;R2为直链或支化的C1-C3烃基;R3为直链或支化的C3-C6亚烃基;并且X为抗衡阴离子。
如本文所用,术语“烃基”是指从烃分子移除任何一个氢而形成的一价基团,其中“烃分子”是由氢原子和碳原子组成的任何分子。如本文所用,术语“Cx-Cy烃基”(其中x和y为整数)是指具有总计x至y个碳原子以及保持烃基一价的足够数目的氢原子的烃基。
如本文所用,术语“亚烃基”是指从烃移除任何两个氢原子而形成的二价基团。所述两个氢原子可从同一个碳原子或从两个不同的碳原子移除。如本文所用,术语“Cx-Cy亚烃基”(其中x和y为整数)是指具有总计x至y个碳原子以及保持亚烃基二价的足够数目的氢原子的亚烃基。
在具有式(I)的化合物中,基团R1可为如上定义的直链或支化的C8-C16烃基。在一些实施例中,基团R1可为直链或支化的C10-C16烃基,或直链或支化的C10-C14烃基。通常,基团R1为不包含双键的饱和烃基。在优选的实施例中,基团R1可为直链C8-C16烃基、直链C10-C16烃基、或直链C10-C14烃基。在非限制性例证性实施例中,基团R1可选自1-辛基、1-壬基、1-癸基、1-十一烷基、1-十二烷基、1-十三烷基、1-十四烷基、1-十五烷基、和1-十六烷基。优选地,基团R1选自1-辛基、1-癸基、1-十二烷基、和1-十四烷基。更优选地,基团R1为1-十二烷基。
在具有式(I)的化合物中,基团R2可为直链或支化的C1-C3烃基。在例证性实施例中,基团R2可选自甲基、乙基、1-丁基和2-丁基。在优选的实施例中,基团R2为甲基。不受理论的束缚,据信基团R2选为烃基,与氢原子相比,可降低pH可转变的辅助表面活性剂分子之间的分子间氢键形成,从而减少pH可转变的辅助表面活性剂自聚集成疏水性颗粒,即使是在通常出现于含水洗涤溶液中的高pH下。此外,虽然预期基团R2也可为直链或支化的C4烃基如1-丁基或2-丁基(即异丁基),但是在优选的实施例中,基团R2为如上所述的直链或支化的C1-C3烃基。
在具有式(I)的化合物中,基团R3可为直链或支化的C3-C6亚烃基。在一些实施例中,基团R3为直链C3-C6亚烃基,如1,3-丙二基、1,4-丁二基、1,5-戊二基、或1,6-己二基。在优选的实施例中,基团R3选自1,3-丙二基、1,4-丁二基、和1,5-戊二基。最优选地,基团R3为1,3-丙二基。因此,在选自各自具有式(I)的化合物或化合物混合物的pH可转变的辅助表面活性剂中,在例证性实施例中,尤其优选的化合物为包含3-(十二烷基(甲基)氨基)-N,N,N-三甲基丙-1-铵(1+)阳离子的化合物(其中R1为十二烷基,R2为甲基,R3为1,3-丙二基,被如下所述的抗衡阴离子X平衡电荷)。
适用于本文清洁组合物的pH可转变的起泡体系中的pH可转变的辅助表面活性剂阳离子部分的非限制性例证性实施例(当用抗衡阴离子X平衡电荷时)列于下表1中。虽然表1中R2为氢原子(-H)或异丁基(-CH2CH(CH3)2)的化合物不是本文所述pH可转变的辅助表面活性剂的优选例子,并且可能对清洁组合物具有较少的有益效果,但是预期可使用其中R2为氢或异丁基的每种化合物来替代如上所述的其中R2为直链或支化的C1-C3烃基的化合物。
表1
在具有式(I)的化合物中,包括但不限于列于上表1中的那些,抗衡阴离子X可为通常存在于其中可使用清洁组合物的含水洗涤溶液中的任何抗衡阴离子。在此类抗衡阴离子的例证性实施例中,X可选自氯离子、溴离子、碘离子、氢氧根、硝酸根、硫酸根和亚硫酸根。
式(I)的化合物各自包含由连接基团R1、R2和R3中每一个的氮原子组成的叔胺基团。叔胺基团具有pKa,所述pKa确定pH可转变的辅助表面活性剂存在于含水溶液如洗涤液体中时叔胺基团何时最可能质子化或去质子化。根据定义,pH可转变的辅助表面活性剂的pKa衍生自具有pH可转变的辅助表面活性剂pKa的含水溶液的pH值,在所述pH值下,刚好50%的pH可转变的辅助表面活性剂分子质子化,并且刚好50%的pH可转变的辅助表面活性剂分子去质子化。继而,当所述含水溶液具有低于pH可转变的辅助表面活性剂pKa的pH时,叔胺最可能质子化,并且当所述含水溶液具有大于pH可转变的辅助表面活性剂pKa的pH时,叔胺最可能去质子化。通常,洗涤溶液可具有大于9.0或大于10.0的洗涤pH,而对于第一次漂洗,漂洗水可具有小于9.0的pH,所述pH逐渐达到由例如龙头或盆提供的用于漂洗的水的正常6.5或7.0。
本发明人已发现,本文所述的pH可转变的辅助表面活性剂在高于pH可转变的辅助表面活性剂pKa的含水溶液中用作良好的表面活性剂。在此情况下,pH可转变的辅助表面活性剂可能够具有促泡有益效果。另一方面,本文所述pH可转变的辅助表面活性剂在pH高于pH可转变的辅助表面活性剂的pKa的含水溶液中趋于为较差的表面活性剂。在此情况下,pH可转变的辅助表面活性剂可使含水溶液中的泡沫崩解。显然,本发明人已发现,如果选择pH可转变的辅助表面活性剂,使得其pKa介于含水洗涤环境的典型pH与漂洗水的典型pH之间,则可实现双重有益效果。即,参照其pKa选择的pH可转变的辅助表面活性剂可促进洗涤水中的泡沫,并且可减少或消除漂洗水中的泡沫。
不受理论的束缚,据信本文所述pH可转变的辅助表面活性剂的pKa在每种清洁组合物制剂中不相同,而是至少部分取决于主要起泡剂的结构和组成。例如,当仅为清洁组合物中的起泡成分(例如表面活性剂)时,给定的pH可转变的辅助表面活性剂可具有一个pKa,但是当存在附加的起泡成分时,可具有不同的pKa。本发明人已发现,3-(十二烷基(甲基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵(表1中化合物(3)的溴盐)可在水中具有约8.28的pKa,但是在还包含附加起泡剂如阴离子表面活性剂或游离脂肪酸的溶液中可具有更高的pKa值。
例如,3-(十二烷基(甲基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵与月桂酸(脂肪酸)组合可具有约8.5的pKa值,与AE3S(上文定义)组合可具有约8.83的pKa值,与AE1S(上文定义)组合可具有约9.34的pKa值,与AS(上文定义)组合可具有约9.55的pKa值,或与LAS(上文定义)组合可具有约9.60的pKa值。因此,在优选的实施例中,可选择清洁组合物中pH可转变的辅助表面活性剂和主要起泡剂,使得在具体的清洁组合物中,pH可转变的辅助表面活性剂具有介于含水洗涤环境的典型pH与漂洗水的典型pH之间的pKa。一般来讲,这些优选的实施例需要定制选择pH可转变的辅助表面活性剂和主要起泡剂,使得pH可转变的辅助表面活性剂具有约8.0至约10.0,如约8.5至约9.6的pKa。如果选择pH可转变的辅助表面活性剂和主要起泡剂,使得清洁组合物中pH可转变的辅助表面活性剂的pKa大约为含水洗涤溶液洗涤pH与漂洗水漂洗pH之和的一半,则可能是尤其优选的。因此,可使洗涤pH下的促泡有益效果和漂洗pH下的消泡有益效果突显并且最大化。在一些例证性实施例中,pH可转变的辅助表面活性剂与主要起泡剂的组合可获得抑制漂洗泡沫的有益效果,从而根据下文详细描述的测试方法测定,漂洗pH下的漂洗泡沫体积与洗涤pH下的洗涤泡沫体积的比率小于或等于1:15。在其它实施例中,pH可转变的辅助表面活性剂与主要起泡剂的组合获得抑制漂洗泡沫的有益效果,从而对于含水洗涤溶液中单一浓度的清洁组合物,含水洗涤溶液中漂洗pH下泡沫体积与含水洗涤溶液中洗涤pH下泡沫体积的比率小于或等于2:3。
因此,应显而易见的是,本文所述清洁组合物中存在独特的协同作用。所述协同作用是含水溶液相互作用的结果,通过考虑洗涤溶液和漂洗水的典型pH值,选择pH可转变的辅助表面活性剂和主要起泡剂而实现。
清洁体系
除了上述pH可转变的起泡体系以外,根据本文实施例的清洁组合物还包含清洁体系,当与pH可转变的起泡体系组合时,形成适用作例如衣物洗涤剂、手洗餐具洗涤剂、或条皂的清洁组合物。
在一些实施例中,所述清洁组合物为衣物洗涤剂,可包括粉末衣物洗涤剂组合物、液体衣物洗涤剂组合物、或洗衣条组合物。在此类实施例中,所述清洁体系可包含一种或多种衣物洗涤剂助剂成分,如助洗剂、聚合物、增白剂、上蓝剂、螯合剂、酶、香料、和水。在其它实施例中,所述清洁组合物为手洗餐具洗涤剂。在此类实施例中,所述清洁体系可包含一种或多种手洗餐具洗涤剂助剂,如聚合物、螯合剂、酶、香料、和水。在其它实施例中,所述清洁组合物还为个人条皂。在此类实施例中,所述清洁体系可包含一种或多种调理成分,如聚合物、香料、填料、湿润剂、消毒剂、抗微生物剂、染料、保湿剂、着色剂、柔和助剂、防腐剂、粘土和水。无论清洁组合物配制成衣物洗涤剂、手洗餐具洗涤剂、还是个人条皂,在一些实施例中,所述清洁体系可包含pH调节体系。当正常配制清洁组合物以在典型稀释下,于含水洗涤溶液中形成小于10.0的洗涤pH,则pH调节体系是尤其优选的。具体地讲,由于手洗餐具洗涤剂通常形成具有约pH 9的洗涤溶液,当所述清洁组合物为手洗餐具洗涤剂时,所述pH调节体系是尤其优选的。上文列出的成分更详细描述于下文中。
pH调节体系
本文pH调节体系形成缓冲体系,当清洁组合物用于含水洗涤溶液中以洗涤例如衣物、餐具或身体部分时,其保持pH呈碱性。不受理论的束缚,据信含水洗涤溶液的碱性pH,尤其是至少10.0的pH,可显著改善清洁组合物对多种常见污垢如油污和体垢的清洁性能,并且还可致使促进含水清洁溶液中的泡沫形成。在优选的实施例中,所述pH调节体系可掺入到清洁组合物中以使洗涤期间含水衣物洗涤溶液的pH保持高于上述pH可转变的辅助表面活性剂的pKa。任选地,本文pH调节体系可包含酸和碱,以形成pH缓冲体系。在例证性实施例中,所述pH调节体系可包含例如碳酸根、碳酸氢根、柠檬酸根、硅酸根、氢氧根的钠盐和/或钾盐,以及它们的组合,或碳酸钠、硅酸钠、碳酸氢钠、以及氢氧化钠。
然而在漂洗循环中,当清洁组合物中存在pH调节体系以提升例如含水洗涤溶液的pH时,所述pH调节体系由于过度稀释而破坏。从而,在连续漂洗期间,漂洗浴的pH可能回至漂洗水的天然pH或者接近天然pH,因为每次漂洗使pH调节体系越来越稀。通常,漂洗水的天然pH将低于9.0,如6.5至9.0,6.5至8.5,6.5至8.0,6.9至9.0,7.0至9.0,或7.0至8.0。即使如此,将所清洁制品(例如织物、餐具、皮肤)从含水洗涤溶液中移出后的第一漂洗浴将通常具有比连续漂洗浴更高的PH,因为从含水洗涤溶液带入了碱性。然而,pH随每次连续漂洗浴而降低,使得最终漂洗浴的pH接近所用水的天然pH,其应在7附近。
不受理论的束缚,据信漂洗水的pH越低,电荷密度越高,因此漂洗期间泡沫消减越大。具体地讲,据信较低的pH可在漂洗水的pH低于pH可转变的辅助表面活性剂的pKa时,致使pH可转变的辅助表面活性剂分子中的叔胺变为质子化。还据信,符合上式(I)的质子化形式的pH可转变的辅助表面活性剂是不佳的表面活性剂,而去质子化形式是良好或非常好的表面活性剂。因此,据信碱性pH、本文所述主要起泡剂与本文所述pH可转变的辅助表面活性剂的组合可提供意料不到的协同作用。在漂洗浴中,所述pH通常小于约9,或约6.5至约9,或约6.9至约8.6。
在其中清洁组合物被配制成个人条皂的实施例中,在约25℃下使用任何可商购获得的pH计测定,条皂的pH可大于或等于10.7,优选大于或等于11、11.5、12、12.5、13、13.5、或至多14。当以固体形式测定皂时,首先将它溶解在蒸馏水中以形成浓度为10%的含水溶液。然后测试该含水溶液的pH以作为条皂的代表。
因此,配制成条皂的清洁组合物可包含足量的pH调节剂以获得上述pH。可用于本发明清洁组合物的pH调节剂包括碱化剂。适宜的碱化剂包括例如氨溶液、三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸氢二钠、可溶性碳酸盐、氨溶液、三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸氢二钠、可溶性碳酸盐、以及它们的组合。
用于本发明pH调节体系中并且获得必要pH所需的pH调节剂的量可由本领域技术人员根据已知的化学参数如pH调节剂的pKa值计算出来。
在一个例证性实施例中,所述清洁组合物可为条皂,并且除了pH可转变的起泡体系以外,还可包含有效量的可溶性碳酸盐,以获得大于或等于10.7的pH,以降低变色。可溶性碳酸盐可包括在20℃下在水中具有大于或等于0.01g/mL溶解度的那些碳酸盐和碳酸氢盐。此类碳酸盐可选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸铝、碳酸镁、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵、以及它们的组合。因此,所述清洁组合物可包含有效量的可溶性碳酸盐以防止变色。例如,可溶性碳酸盐在所述清洁组合物中的含量以所述清洁组合物的总重量计可在约0.3重量%、0.5重量%、0.8重量%、1重量%或1.5重量%至约2重量%、2.5重量%、5重量%、10重量%或20%范围内。
清洁体系中的其它成分
如上所述,清洁组合物可包含其它助剂组分。这些附加助剂组分的确切性质及其加入量将取决于组合物的物理形式以及其应用的操作性质。适宜的助剂材料包括但不限于絮凝助剂、螯合剂、染料转移抑制剂、酶、酶稳定剂、催化物质、漂白活化剂、过氧化氢、过氧化氢源、预成形过酸、聚合分散剂、粘土污垢移除/抗再沉淀剂、增白剂、抑泡剂、染料、香料、结构增弹剂、织物软化剂、载体、水溶助长剂、加工助剂、和/或颜料。除了下文公开以外,此类其它助剂的适宜例子和用量还可见于美国专利5,576,282、6,306,812B1和6,326,348B1中,所述文献以引用方式并入本文。如下文详述地,可存在此类一种或多种助剂:
助洗剂—清洁组合物中的清洁体系可包含助洗剂或无机助洗剂。无机助洗剂通常选自磷酸盐助洗剂、硅酸盐助洗剂、沸石助洗剂、以及它们的混合物。本文磷酸盐助洗剂包括多磷酸、正磷酸和/或偏磷酸的碱金属盐、铵盐和链烷醇铵盐;或多磷酸、正磷酸和/或偏磷酸的碱金属盐;或多磷酸、正磷酸和/或偏磷酸的钠盐和钾盐;如三聚磷酸钠(STPP)。
所述无机助洗剂可包括碱金属硅酸盐、沸石、以及它们的混合物。片状硅酸盐和无定形硅酸盐均可用于本文,如沸石A、沸石X、沸石P、沸石MAP、以及它们的混合物。本文洗涤剂组合物通常包含约1%至约40%,或约3%至约35%,或约5%至约30%的助洗剂。
所述衣物洗涤剂的余量通常包含约5%至约70%,或约10%至约60%的助剂成分,如漂白剂、聚合物、上蓝剂、增白剂、螯合剂、酶、香料、非阴离子表面活性剂、抑泡剂等,它们在本领域中是熟知的。
上蓝剂—上蓝剂通常为略带蓝色的染料和/或颜料,其附着于织物,从而有助于遮盖织物上微黄色的色调和色彩,以使织物显得更白。适用于本文的上蓝剂包括:由Ciba-Geigy S.A.,Basel,Switzerland所售的极性亮蓝GAW 180%(类似于C.I.[“染料索引”]61135-酸性蓝127);FD&C蓝1号(C.I.42090)、Rhodamine BM(C.I.45170);滂酰浅黄36(类似于C.I.18820);酸性黄23;Pigmasol蓝;酸性蓝3;极性亮蓝RAW(C.I.61585-酸性蓝80);酞菁蓝(C.I.74160);酞菁绿(C.I.74260);以及群青蓝(C.I.77007-颜料蓝29)。其它适宜的上蓝剂例子描述于1976年1月6日公布的授予Hall的美国专利3,931,037和1997年2月25日公布的授予Iliff等人的美国专利5,605,883中。在本文的一个实施例中,所述上蓝剂是群青蓝,其可购自全世界的多个供应商。
增白剂—增白剂将不可见光转变成可见光,从而使织物和衣物显得更光亮、更白和/或其颜色更鲜亮。用于本文的增白剂的非限制性例子包括增白剂15、增白剂49、由Ciba Geigy、Paramount、Shanghai Yulong等生产的增白剂。上蓝剂和增白剂通常以约0.005%至约3%的含量存在。
螯合剂—可用于本文的螯合剂选自以任何适宜量或形式与金属离子结合以控制含水浴中重金属污染或水硬度(例如钙离子和镁离子)的不利影响的所有化合物。任何多齿配体适用作螯合剂。例如,适宜的螯合剂可包括但不限于羧酸盐、磷酸盐、膦酸盐、多官能取代的芳香族化合物、多胺、碱金属盐、铵盐或取代的铵盐、或这些螯合剂的配合物、以及它们的混合物。
香料—本文香料在衣物洗涤期间或之后向织物提供美学效果。香料得自例如Givaudan,International Flavors & Fragrances等,并且含量通常为约0.001%至约5%,或约0.01%至约3%,或约0.1%至约2.5%。
絮凝助剂—所述清洁体系还可包含絮凝助剂。通常,所述组合物包含按所述组合物的重量计至少0.3%的絮凝助剂。所述组合物也可基本上不含絮凝助剂。通常,絮凝助剂为聚合物。通常,所述絮凝助剂为包含单体单元的聚合物,所述单体单元选自环氧乙烷、丙烯酰胺、丙烯酸、以及它们的混合物。通常,所述絮凝助剂为聚环氧乙烷。通常,所述絮凝助剂具有至少100,000Da,具体地150,000Da至5,000,000Da,或甚至200,000Da至700,000Da的分子量。
漂白剂—所述清洁体系可包含一种或多种漂白剂。一般来讲,当使用漂白剂时,本发明的组合物可包含按本主题发明的洗涤剂组合物的重量计约0.1至约50%,或甚至约0.1至约25%的漂白剂。当存在时,适宜的漂白剂包括漂白催化剂、光漂白剂例如维生素K3和酞菁磺酸锌或酞菁磺酸铝;漂白活化剂,例如四乙酰基乙二胺(TAED)和壬酰氧基苯磺酸盐(NOBS);过氧化氢;预成形过酸;过氧化氢源如无机过氧化氢合物盐,包括碱金属盐,如任选被涂覆的过硼酸钠盐(通常为一水合物或四水合物)、过碳酸钠盐、过硫酸钠盐、过磷酸钠盐、过硅酸钠盐、以及它们的混合物,合适的涂料包括无机盐如碱金属盐;以及它们的混合物。可选择过氧化氢源与过酸或漂白活化剂的量,使得可用氧(来自过氧化物源)与过酸的摩尔比为1:1至35:1,或者甚至2:1至10:1。
荧光增白剂—所述清洁体系可包含可使所清洁制品着色的组分,如荧光增白剂。当存在时,适用于洗涤剂组合物中的任何荧光增白剂可用于本文所述清洁组合物中。最常用的荧光增白剂为属于以下类别的那些:二氨基芪-磺酸衍生物、二芳基吡唑啉衍生物和联苯基二苯乙烯基衍生物。典型的荧光增白剂为由Paramount Minerals and Chemicals(Mumbai,India)供应的Parawhite KX;DMS和CBS,购自Ciba-Geigy AG,Basel,Switzerland。DMS是4,4′-二-(2-吗啉基-4-苯氨基-s-三嗪-6-基氨基)二苯乙烯二磺酸二钠盐。CBS是2,2′-二-(苯基苯乙烯基)二磺酸二钠盐。
织物调色剂—荧光增白剂发射至少部分可见光。相比之下,织物调色剂改变表面的色调,因为它们吸收至少一部分可见光谱。适宜的织物调色剂包括染料和染料-粘土缀合物,并且还可包括颜料。合适的染料包括小分子染料和聚合物染料。合适的小分子染料包括选自以下的小分子染料:属于直接蓝、直接红、直接紫、酸性蓝、酸性红、酸性紫、碱性蓝、碱性紫和碱性红、或它们的混合的颜色索引(C.I.)类别的染料。
聚合物分散剂—所述清洁体系可包含附加的聚合物分散剂。如果包含的话,这些聚合物分散剂的含量通常为至多约5%,典型约0.2%至约2.5%,更典型约0.5%至约1.5%。适宜的聚合物分散剂包括聚合的聚羧酸酯、取代(包括季铵化和氧化)的多胺聚合物、和聚乙二醇,如:具有约2,000至约10,000的平均分子量的基于丙烯酸的聚合物;具有约2,000至约100,000的平均分子量和丙烯酸酯与马来酸酯片段约30:1至约1:1比率的基于丙烯酸/马来酸的共聚物;马来酸/丙烯酸/乙烯醇三元共聚物;具有约500至约100,000,通常约1,000至约50,000,更典型约1,500至约10,000分子量的聚乙二醇(PEG);和水溶性或水可分散性烷氧基化聚亚烷基胺材料。
聚合物去垢剂—所述清洁体系还可包含聚合物去垢剂。聚合物去垢剂或“SRA”具有亲水性链段以使疏水性纤维例如聚酯和尼龙的表面亲水化,并且具有疏水性链段以沉积在疏水性纤维上,并且保持与其粘附,直至洗涤和漂洗循环完成,从而用作亲水性链段的锚定剂。这可使用SRA处理后出现的污渍更易于在稍后的洗涤过程中被清除。优选的SRA包括低聚对苯二甲酸酯;基本上直链的酯低聚物的磺化产物,所述产物由具有对酞酰和氧亚烷基氧重复单元构成的低聚酯主链和共价连接在主链上的烯丙基衍生的磺化端基部分构成;非离子端基封端的1,2-丙烯/聚氧乙烯对苯二甲酸聚酯;具有经验式(CAP)2(EG/PG)5(T)5(SIP)1的低聚物,其包含对酞酰(T)、磺基异酞酰(SIP)、氧亚乙基氧和氧-1,2-丙烯(EG/PG)单元,并且通常被末端端基(CAP)(通常为改性的羟乙基磺酸盐)封端,如低聚物中包含一个磺基异酞酰单元,5个对酞酰单元,指定比率(通常约0.5:1至约10:1)的氧亚乙基氧和氧-1,2-丙烯氧基单元,以及两个衍生自2-(2-羟基乙氧基)-乙磺酸钠的末端端基单元;低聚酯,所述低聚酯包含:(1)主链,所述主链包含(a)至少一个选自以下的单元:二羟基磺酸根、多羟基磺酸根盐、其中形成酯连接键致使低聚物主链支化的至少三官能化的单元、以及它们的组合;(b)至少一个为对酞酰部分的单元;和(c)至少一个为1,2-氧亚烷基氧部分的未磺化单元;和(2)一个或多个选自下列的封端单元:非离子封端单元、阴离子封端单元如烷氧基化(通常乙氧基化)羟乙基磺酸盐、烷氧基化丙磺酸盐、烷氧基化丙二磺酸盐、烷氧基化苯酚磺酸盐、磺基芳酰基衍生物、以及它们的混合物。优选的酯具有经验式((CAP)a(EG/PG)b(DEG)cPEG)d(T)e(SIP)f(SEG)g(B)h),其中CAP、EG/PG、PEG、T和SIP如上文所定义,DEG代表二(氧乙烯)氧基单元,SEG代表衍生自甘油磺乙基醚的单元和相关部分单元,B代表其中形成酯连接键致使低聚物主链支化的至少三官能化的支化单元,a为约1至约12,b为约0.5至约25,c为0至约12,d为0至约10,b+c+d共计约0.5至约25,e为约1.5至约25,f为0至约12;e+f共计约1.5至约25,g为约0.05至约12;h为约0.01至约10,并且a、b、c、d、e、f、g和h代表每摩尔酯相应单元的平均摩尔数;并且所述酯具有约500至约5,000范围内的分子量;以及纤维质衍生物,如以商品名得自Dow的羟基醚纤维质聚合物;C1-C4烷基纤维素和C4羟烷基纤维素,参见1976年12月28日公布的授予Nicol等人的美国专利4,000,093,以及每个葡糖酐单元具有约1.6至约2.3平均取代度(甲基)和20℃下以2%含水溶液形式测定的约80至约120厘泊溶液粘度的甲基纤维素醚。此类物质以商品名METOLOSE和METOLOSE获得,其为由Shinetsu KagakuKogyo KK生产的甲基纤维素醚的商品名。
酶—所述清洁体系还可包含酶。当存在于清洁体系中时,所述酶的酶蛋白质含量按所述清洁组合物的重量计为约0.00001%至约2%,约0.0001%至约1%,或甚至约0.001%至约0.5%或0.02%。合适酶的例子包括但不限于半纤维素酶、过氧化物酶、蛋白酶、纤维素酶、木聚糖酶、脂肪酶、磷脂酶、酯酶、角质酶、果胶酶、甘露聚糖酶、果胶裂解酶、角蛋白酶、还原酶、氧化酶、酚氧化酶、脂氧合酶、木素酶、支化淀粉酶、鞣酸酶、戊聚糖酶、麦拉宁酶、β-葡聚糖酶、阿拉伯糖酶、透明质酸酶、软骨素酶、漆酶和淀粉酶、或它们的混合物。
酶稳定剂—可用多种技术来稳定用于清洁体系中的酶。本文采用的酶可由成品组合物中存在的钙和/或镁离子的水溶性源来稳定,成品组合物向酶提供此类离子。在包含蛋白酶的含水组合物的情况下,可加入可逆蛋白酶抑制剂如硼化合物以进一步改善稳定性。
催化金属配合物—所述清洁体系可包含催化金属配合物。当存在时,一种类型的包含金属的漂白催化剂为包含限定漂白催化活性的过渡金属阳离子(如铜、铁、钛、钌、钨、钼或锰阳离子)、具有很低或没有漂白催化活性的辅助金属阳离子(如锌或铝阳离子)、和对于催化和辅助金属阳离子具有限定稳定性常数的螯合剂(尤其是乙二胺四乙酸、乙二胺四(亚甲基膦酸)以及它们的水溶性盐)的催化剂体系。此类催化剂公开于美国专利4,430,243中。
如果需要,本文清洁组合物可经由锰化合物催化。这些化合物和用量是本领域熟知的,并且包括例如公开于美国专利5,576,282中的锰基催化剂。
可用于本文的钴漂白催化剂是已知的,并且描述于例如美国专利5,597,936;美国专利5,595,967中。此类钴催化剂易于通过已知的程序制备,例如美国专利5,597,936和美国专利5,595,967中所提出的。
本文的清洁组合物还可适宜地包含配体的过渡金属配合物,所述配体例如戊二酮(WO 05/042532 A1)和/或大多环刚性配体—简写为“MRL”。作为实际问题,而非作为限制,可调节本文的组合物和方法,以在含水洗涤介质中提供大约至少一亿分之一的活性MRL物质,并且在洗涤液体中将通常提供约0.005ppm至约25ppm,约0.05ppm至约10ppm,或甚至约0.1ppm至约5ppm的MRL。
本发明过渡金属漂白催化剂中合适的过渡金属包括例如锰、铁和铬。合适的MRL包括5,12-二乙基-1,5,8,12-四氮杂双环[6.6.2]十六烷。
通过已知方法易于制备适宜的过渡金属MRL,例如在WO 00/32601和美国专利6,225,464中所提出的。
软化体系—所述清洁体系可包含软化剂,如通过洗涤软化的粘土。所述组合物可附加地包含带电的聚合物织物软化促进组分。
着色剂—所述清洁体系可包含着色剂,通常为染料或颜料。尤其优选的染料为衣物洗涤循环期间通过氧化而被破坏的那些。为确保染料在储存期间不分解,优选在至多40℃温度下稳定的染料。通过确保组合物的水含量尽可能低,可增加染料在所述组合物中的稳定性。如果可能的话,染料或颜料不应与纺织物纤维结合或反应。如果着色剂确实与纺织物纤维反应,则赋予纺织物的颜色应可通过与衣物洗涤液体中存在的氧化剂反应而被消除。这是为了避免纺织物着色,尤其是经历多次洗涤后。尤其优选的染料包括但不限于得自BASF的Green 970和得自Albion的单星蓝。
湿润剂—在其中所述清洁组合物被配制成个人条皂的实施例中,所述清洁体系可包含一种或多种湿润剂。可包含于所述清洁体系中的湿润剂一般选自多羟基醇、水溶性烷氧基化非离子聚合物、以及它们的混合物,并且用量按所述组合物的重量计优选为约0.1%至约20%,更优选约0.5%至约15%,还更优选约1%至约10%。
湿润剂如甘油可由于皂生产而包含于所述清洁体系中。例如,甘油可为清洁组合物皂化后的副产物。甘油或其至少一部分可保留于清洁组合物中。清洁组合物中湿润剂的量按所述清洁组合物的重量计通常不超过约1%。
在一个实施例中,故意将附加的湿润剂如甘油加入到所述组合物中,可能是有利的。附加的湿润剂可加入到本发明组合物制备所用的皂条中。附加的湿润剂可在包含约30%水的纯皂的干燥工艺之前或在干燥工艺之后加入(到例如混合机中)。在这种情况下,湿润剂的总含量按所述组合物的重量计将通常为至少约1%,优选至少约2%,更优选至少约3%。将附加的湿润剂掺入到本文抗微生物条皂组合物中,可获得多种有益效果,如改善清洁组合物硬度,降低清洁组合物水活度,以及降低清洁组合物随时间推移因水蒸发而致的重量损失的速率。
可用于本文的湿润剂包括甘油、山梨醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、乙氧基化葡萄糖、1,2-己二醇、己三醇、二丙二醇、赤藓醇、淀粉、海藻糖、二甘油、木糖醇、麦芽糖醇、麦芽糖、葡萄糖、果糖、硫酸软骨素钠、透明质酸钠、腺苷磷酸钠、乳酸钠、吡咯烷酮碳酸盐、葡糖胺、环糊精、盐如氯化物、硫酸盐、碳酸盐、以及它们的混合物。可用于本文抗微生物条皂组合物中的水溶性烷氧基化非离子聚合物包括具有至多约1000分子量的聚乙二醇和聚丙二醇,如CTFA名称为PEG-200、PEG-400、PEG-600、PEG-1000、以及它们混合物的那些。
无机盐—在其中所述清洁组合物被配制成个人条皂的实施例中,所述清洁体系可包含无机盐。所述无机物可有助于保持个人条皂特定的含水量或含水度(例如水活度)并且改善条皂的硬度。所述无机盐还有助于将水结合于抗微生物条皂组合物中,从而防止水通过蒸发或其它途径而损失。所述清洁体系可任选包含按所述清洁组合物的重量计约0.01%至约15%,优选约1%至约12%,还更优选约2.5%至约10.5%的无机盐。较高含量的无机盐一般是优选的。可包含于抗微生物条皂组合物中的适宜无机盐包括硝酸镁、磷酸三镁、氯化钙、碳酸钠、硫酸铝钠、磷酸二钠、聚偏磷酸钠、琥珀酸镁钠、三聚磷酸钠、硫酸铝、氯化铝、水合氯化铝、水合三氯化铝锆、水合三氯化铝锆甘氨酸配合物、硫酸锌、氯化铵、磷酸铵、乙酸钙、硝酸钙、磷酸钙、硫酸钙、硫酸铁、氯化镁、硫酸镁等。在优选的实施例中,可包含于清洁体系中的无机盐包括三聚磷酸钠、镁盐(如硫酸镁)、和/或焦磷酸四钠。当用作包含皂的清洁组合物中的成分时,镁盐趋于在成品中转变成镁皂。在清洁体系中优选三聚磷酸钠、镁盐(从而镁皂)和/或焦磷酸四钠。三聚磷酸钠也是优选的,因为当消费者使用清洁组合物来清洁皮肤时,它可趋于促进泡沫的产生。
抗菌剂—在其中清洁组合物被配制成个人条皂的实施例中,所述清洁体系可包含一种或多种抗菌剂,所述抗菌剂可用于增强清洁组合物的抗微生物效果。当抗菌剂存在时,清洁组合物抗微生物条皂组合物可包含按所述清洁组合物的重量计约0.001%至约2%,优选约0.01%至约1.5%,更优选约0.1%至约1%的抗菌剂。可用的抗菌剂的例子为N-碳酰苯胺例如三氯卡班(还称为三氯碳酰苯胺)、三氯生、以DP-300得自Ciba-Geigy的卤代二苯醚、六氯酚、3,4,5-三溴水杨酰苯胺、以及2-吡啶硫醇-1-氧化物、水杨酸和其它有机酸的盐。其它适宜的抗菌剂详细描述于US 6,488,943中(称为抗微生物活性物质)。
增白剂—在其中所述清洁组合物被配制成个人条皂的实施例中,所述清洁体系可包含增白剂,其量按所述清洁组合物的重量计为约0.001%至约1%,优选约0.005%至约0.5%,还更优选约0.01%至约0.1%。个人清洁组合物中适宜增白剂的例子包括4,4′-二-(2-磺基苯乙烯基)-联苯二钠(可以商品名Brightener-49从Ciba Specialty Chemicals商购获得);4,4′-二-[(4,6-二苯氨基-s-三嗪-2-基)-氨基]-2,2′-二苯乙烯二磺酸二钠(可以商品名Brightener 36从Ciba Specialty Chemicals商购获得);4,4′-二-[(4-苯氨基-6-吗啉代-s-三嗪-2-基)-氨基]-2,2′-二苯乙烯二磺酸盐(可以商品名Brightener15从Ciba Specialty Chemicals商购获得);和4,4′-二-[(4-苯氨基-6-二-2(2-羟乙基)-氨基-s-三嗪-2-基)-氨基]-2,2′-二苯乙烯二磺酸盐(可以商品名Brightener 3从Ciba Specialty Chemicals商购获得);以及它们的混合物。
二氧化硅—在其中所述清洁组合物被配制成个人条皂的实施例中,所述清洁体系可包含硅石或二氧化硅,其量按所述清洁组合物的重量计为约0.1%至约15%,优选约1%至约10%,还更优选约3%至约7%。二氧化硅可以多种不同的形式获得,包括结晶二氧化硅、非晶态二氧化硅、热解法二氧化硅、沉淀二氧化硅、凝胶状二氧化硅和胶态二氧化硅。本文优选的形式是热解法二氧化硅和/或沉淀二氧化硅。
与标准研磨二氧化硅相比,增稠二氧化硅通常具有较小的粒度并且在本文中是优选的。增稠二氧化硅的平均粒度优选为约9μm至约13μm,与平均粒度为约20μm至约50μm的标准研磨二氧化硅形成对比。由于优选的增稠二氧化硅表面具有较大量的硅烷醇基团,因此它可结合水并且构成适用于本发明条皂组合物的结构。硅烷醇基团趋于形成氢键,其中构成三维网络结构,在皂相中起到类似弹簧的作用,以递送良好的起泡性和良好的结构。增稠二氧化硅优选具有高吸油值(DBP),其通常指示多孔性和大表面积,并且优选大于约250(g/100g),更优选大于约300(g/100g)。
适宜增稠二氧化硅的非限制性例子包括:可从Degussa商购获得的SIDENT 22S;可从J.M.Huber Corp.商购获得的ZEODENT 165;可从Ineos Silicas商购获得的SORBOSIL TC15;可从Rhodia商购获得的TIXOSIL 43;以及可从W.R.Grace Davidson商购获得的SYLOX 15X。
结构剂—在其中所述清洁组合物被配制成个人条皂的实施例中,所述清洁体系可包含结构剂如生淀粉(例如玉米、稻米、马铃薯、小麦等)、预胶凝化淀粉、羧甲基纤维素、以商品名Stabylene购自BF Goodrich和以商品名Carbopol购自3V Corporation的聚丙烯酸酯聚合物,角叉菜胶、黄原胶、聚乙二醇、聚环氧乙烷等。优选的结构剂包括生淀粉和/或预胶凝化淀粉。
保湿剂/润肤剂—在其中所述清洁组合物被配制成个人条皂的实施例中,所述清洁体系可包含保湿剂以提供皮肤调理有益效果并且改善清洁组合物的温和性。选择待掺入到清洁组合物中的保湿剂的量和类型,而不会不利地影响产品的稳定性或其应用特性,从而递送良好的保湿作用和泡沫。吸留和非吸留型保湿剂均适用于本发明。保湿剂的一些例子是长链脂肪酸、液体水溶性多元醇、甘油、丙二醇、山梨醇、聚乙二醇、甲基葡萄糖的乙氧基化/丙氧基化醚(例如甲基葡糖醇聚醚-20)和羊毛脂醇(例如Solulan-75)。
当保湿剂用于清洁体系中时,它们的用量按所述清洁组合物的重量计为约2%至约20%。保湿剂的优选含量和更优选含量分别为4%至15%,和8%至12%。优选的保湿剂为椰油脂肪酸和牛脂脂肪酸。一些其它优选的保湿剂是非吸留型液体水溶性多元醇(例如甘油)以及天然存在于皮肤中的必需氨基酸化合物。
其它优选的非吸留型保湿剂是发现天然存在于皮肤角质层中的化合物,如吡咯烷酮羧酸钠、乳酸、尿素、L-脯氨酸、胍和吡咯烷酮。其它非吸留型保湿剂的例子包括己二酸、乳酸、油酸、硬脂酸、异硬脂酸、肉豆蔻酸或亚油酸的十六烷基酯、十四烷基酯、异癸酯或异丙酯,以及它们许多对应的醇酯(异硬脂酰-2-乳酸钠、癸酰乳酸钠)、水解蛋白质和其它胶原衍生的蛋白、芦荟凝胶和乙酰胺MEA(乙酰胺单乙醇酰胺)。
清洁组合物形式和制备方法:
当形成衣物洗涤剂时,清洁组合物可以通过附聚和/或喷雾干燥形成的水溶性颗粒形式制得。此类颗粒状衣物洗涤剂通常由重均粒度(直径)为约50μm至约3mm,或约100μm至约1mm的颗粒组成。在本文一个实施例中,所述衣物洗涤剂为液体或凝胶形式,其可以是结构化的或未结构化的。此类衣物洗涤剂的制备工艺可以是间隙或连续的,并且是本领域所熟知的。
根据其它实施例,所述清洁组合物可为任何液体或固体形式,为凝胶、糊剂、分散体形式,优选胶态分散体,或它们的任何组合。所述清洁组合物优选为固体形式或糊剂形式。所述清洁组合物可为颗粒形式,例如自由流动的颗粒形式。固体形式的组合物可为附聚物、颗粒、薄片、挤出物、条、片剂或它们的任何组合的形式。所述清洁组合物可在衣物洗涤过程期间能够清洁和/或软化织物,或可为餐具护理组合物。
当清洁组合物为例如颗粒形式时,它通常为自由流动的颗粒形式,尽管所述组合物可为任何液体或固体形式。固体形式的组合物可为附聚物、颗粒、薄片、挤出物、条、片剂或它们的任何组合的形式。固体组合物可通过诸如干混、附聚、压制、喷雾干燥、圆盘制粒、滚圆或它们的任何组合的方法制成。固体组合物通常具有300g/L至1,500g/L,通常500g/L至1,000g/L的堆密度。
本文所述清洁组合物可用作各种清洁消费品,包括粉末、液体、颗粒、凝胶、糊剂、片剂、小袋、条、以双隔室容器递送的类型、喷雾或泡沫洗涤剂以及其它均质或多相清洁消费品形式。它们可通过手使用或施用,和/或可以单元或自由可变的制剂形式施用,或通过自动分配装置,或可用于器具如洗衣机或洗碗机,或可用于公共清洁环境中,包括如用于公共设施中的个人清洁、用于洗瓶、用于外科设备清洁或用于清洁电子元件。
在消费品中递送表面活性剂的其中一种优选的方法是制备表面活性剂附聚物颗粒,其可采用薄片、小珠、粒、条粒、带的形式,但是优选采用颗粒形式。加工所述颗粒的优选方法是通过附聚粉末(例如硅铝酸盐、碳酸盐)与高活性表面活性剂糊剂并控制所得附聚物的粒度在指定范围内。此类方法涉及在一个或更多个凝聚器中混合有效量的粉末与高活性表面活性剂糊剂,所述凝聚器如盘式凝聚器、Z-叶片混合器、或者更优选在线混合器,例如由Schugi(Holland)BV(29 Chroomstraat 8211 AS,Lelystad,Netherlands)以及GebruderMaschinenbau GmbH(D-4790 Paderbom1,Elsenerstrasse 7-9,Postfach 2050,Germany)制造的那些。最优选地,使用高剪切混合器如CB(商品名)。
通常使用包含50重量%至95重量%,优选70重量%至85重量%表面活性剂的高活性表面活性剂糊剂。可在高至足以保持可泵抽粘度、但是低至足以避免使用的阴离子表面活性剂降解的温度下将糊剂泵入凝聚器中。糊剂的操作温度典型为50℃至80℃。
所述清洁组合物可用于条皂中,包括个人清洁条皂以及俗称的洗衣条(参见例如WO 96/35772A);包括合成洗涤剂类型和皂基类型以及具有软化剂的类型(参见美国专利5,500,137或WO 96/01889A);此类组合物可包括通过常见皂制备技术制备的那些,所述制备技术如模压和/或更加非常规的技术,如浇铸、将表面活性剂吸收到多孔载体中等。还包括其它条皂(参见例如BR 9502668;WO 96/04361 A;WO 96/04360 A;美国专利5,540,852)。其它手洗洗涤剂包括描述于例如GB 2,292,155 A和WO96/01306 A中的那些。
条皂可经由本领域已知的多种不同方法制备。优选地,本发明组合物经由轧制工艺制得,获得轧制条皂组合物。制备条皂组合物的典型轧制工艺包括:(a)搅和步骤,其中制得皂,(b)真空干燥步骤,其中将皂制成皂条,(c)混和步骤,其中将皂条与条皂组合物的其它成分混和,(d)轧制步骤,其中获得较均匀的混合物,(e)压制步骤,其中将皂混合物挤压成皂段,然后切成皂块,以及(f)压印步骤,其中压印皂块,以获得成品条皂组合物。
另外,可通过经典的锅煮方法或现代连续皂制备方法来制备皂,其中使用本领域技术人员熟知的方法,用碱金属氢氧化物皂化天然脂肪和油如牛油或椰油或它们的等价物。作为另外一种选择,可通过用碱金属氢氧化物或碳酸盐中和脂肪酸如月桂酸(C12)、肉豆蔻酸(C14)、棕榈酸(C16)、或硬脂酸(C18)。
使用方法
在优选的实施例中,可将本文清洁组合物掺入到旨在用于手洗衣物而不是机洗的衣物洗涤剂中。在例如使用本文所述清洁组合物手洗材料如织物的方法中,手洗方法可包括(A)将根据本文所述实施例的清洁组合物以水与清洁组合物的约1:150至约1:1000的重量比稀释于水中以形成具有一定pH的衣物洗涤液,其中清洁组合物中的pH可转变的辅助表面活性剂各自具有pKa;(B)在衣物洗涤液中手洗织物;(C)在洗涤期间使衣物洗涤液的pH保持高于pH可转变的辅助表面活性剂的pKa;以及(D)在漂洗浴中漂洗织物,所述漂洗浴具有小于pH可转变的辅助表面活性剂的pKa的pH。当实施这些方法步骤时,pH可转变的辅助表面活性剂可随后在漂洗期间与主要起泡剂形成离子对。在优选的实施例中,衣物洗涤液的pH为约10至约13,并且漂洗浴的pH小于9或小于8。同样,清洁组合物中pH可转变的辅助表面活性剂的pKa可优选为衣物洗涤液pH和漂洗浴pH之和的约一半。手洗织物的方法一般适于作为省水方法的一部分,与例如水紧缺地区作为省水策略一部分的其它表观步骤相结合。
本文清洁组合物尤其适用于手洗环境和硬水条件,其中硬水离子如Ca2+、Mg2+等或如Ca2+和/或Mg2+的水硬度介于约10ppm至约600ppm之间;或约15ppm至约340ppm;或约17ppm至约300ppm,或约20ppm至约230ppm。对于手洗,衣物洗涤剂通常以按重量计约1:150至约1:1000,或约1:200至约1:500的因子稀释,将所述衣物洗涤剂与洗涤水一起放置于容器,形成衣物洗涤液。所述容器通常为方形、矩形、椭圆形或圆形,并且宽度大于深度。用于形成衣物洗涤液的洗涤水通常是任何易于获得的水,如自来水、河水、井水等。洗涤水的温度可在约2℃至约50℃,或约5℃至约40℃,或10℃至40℃范围内,虽然更高的温度也可用于浸泡和/或预处理。
通常将衣物洗涤剂和洗涤水搅拌以均匀分散和/或部分或完全溶解洗涤剂,从而形成衣物洗涤液。此类搅拌形成泡沫,通常是体积大的和乳脂状的泡沫。将脏污的衣物加入到衣物洗涤液中,并且任选浸泡一段时间。在衣物洗涤液中的此类浸泡可以是过夜的,或者浸泡约1分钟至约12小时,或约5分钟至约6小时,或约10分钟至约2小时。在本文的一个变型中,将衣物在洗涤水之前或之后加入到容器中,然后将衣物洗涤剂在洗涤水之前或之后加入到容器中。
本文的方法任选包括预处理步骤,其中使用者用衣物洗涤剂预处理衣物以形成预处理过的衣物。在此类预处理步骤中,可将衣物洗涤剂直接添加到衣物上以形成预处理过的衣物,然后在加入到洗涤水和/或衣物洗涤液中之前,可任选将其擦洗,例如用刷子对表面摩擦,或者自身摩擦。在将预处理过的衣物加入到水中情况下,接着在来自预处理过的衣物的衣物洗涤剂与洗涤水混合形成衣物洗涤液时,可进行稀释步骤。
然后由使用者将衣物手洗,使用者通常紧靠着容器跪着、紧靠着容器坐着或者依靠着容器。在衣物被手洗后,接着可将衣物拧干并且放在旁边,同时将衣物洗涤液用于其它衣物、倒掉等。可使用相同容器来手洗衣物和漂洗衣物。因此,通常可将衣物洗涤液从容器中倒掉,以便可加入漂洗水(通常来自与洗涤水同样的来源);或者可使用单独的漂洗容器或区域。在使用漂洗容器的情况下,衣物和漂洗水可相继添加或者同时添加以形成漂洗浴,然后习惯做法是搅拌衣物以除去表面活性剂残余物。不受理论的约束,据信pH可转变的辅助表面活性剂还可减少此类搅拌期间新泡沫的形成。
可将衣物浸泡在漂洗水中,然后可将衣物拧干并且放在一旁。通常弃去使用过的漂洗水,并且准备新的漂洗水。重复该漂洗步骤,直至使用者主观判断衣物是干净的–这通常是指“直至再也没有泡沫存在于漂洗水中”。已发现,用典型的手洗液体衣物洗涤剂,使用者将漂洗共计约3至约6次。然而,已发现,漂洗水中的泡沫不一定是表面活性剂实际从衣物上除去时的正确量度,因为可见的泡沫可能是由容器中残余的衣物洗涤液、物理粘附在织物上的泡沫等造成的。
用本文的衣物洗涤剂时,所述pH可转变的辅助表面活性剂可通过减少漂洗循环期间存在的泡沫而减少所感觉到的多次漂洗的需要。因此,应当减少了使用本文液体衣物洗涤剂的实际漂洗数,从而可更正确地符合除去可接受量的表面活性剂残余物所需的实际数目。这继而减少了所需的漂洗,并且节省了大量的水、工作量和资源。事实上,已令人惊奇地发现,使用本发明时,漂洗平均数可以是使用缺少含硅氧烷的抑泡体系的类似产品时漂洗数的一半或三分之一。当使用本文液体衣物洗涤剂时,漂洗数通常为约1至约3,或约1至约2。在本文一个实施例中,如果需要,使用者可向一次或多次漂洗中添加织物调理剂、织物软化剂、中和酸剂等等。
当本文清洁组合物配制成旨在用于机洗应用的衣物洗涤剂时,也可使用典型的机洗衣物方法。本文的机洗方法一般包括在其中具有溶解或分散的根据本发明的有效量机洗衣物洗涤剂组合物的洗衣机中,用含水洗涤溶液处理脏污的衣物。本文有效量的洗涤剂组合物是指溶解或分散在体积为5至65升的洗涤溶液中的40g至300g产品,这是通常用于常规机洗方法中的典型产品剂量和洗涤溶液体积。
如所述,本文表面活性剂与pH可转变的辅助表面活性剂结合使用,其用量可有效地实现清洗性能的至少直接改善。就织物洗涤组合物而言,此类“用量”可广泛变化,不仅取决于污垢和污渍的类型和严重程度,还取决于洗涤水温度、洗涤水体积和洗衣机类型。
在优选的应用方面,在洗涤方法中可使用分配装置。分配装置可装有清洁组合物,并且可用于在洗涤循环开始前将清洁组合物直接引入到洗涤机转筒中。其体积容量应使得能够包含常用于洗涤方法中的足量的洗涤剂产品。
在洗涤机装载衣物后,将包含洗涤剂产品的分配装置放入到转筒中。在洗衣机洗涤循环开始时,将水引入到转筒中,并且转筒周期性旋转。分配装置的设计应使得它允许包含干燥的洗涤剂产品,但是之后在洗涤循环期间,出于在转筒转动时对其搅拌的反应,并且也作为其与洗涤水接触的结果,容许该产品释放。
作为另外一种选择,分配装置可为柔性容器如袋子或小袋。袋子可以是用水不可渗透的保护材料包覆的纤维构造以保持内容物,如欧洲公布的专利申请0018678中所公开的。作为另外一种选择,它可以用水不溶性合成聚合材料形成,设有设计用于在含水介质中破裂的封边或闭合件,如欧洲公布的专利申请0011500、0011501、0011502和0011968中所公开的。适宜形式的水脆性闭合件包括水溶性粘合剂,其沿着由水不可渗透性聚合膜例如聚乙烯或聚丙烯形成的小袋的一个边缘使用并且密封。
除非另外指明,所有被用于本说明书和权利要求中表示成分量、性能如分子量、反应条件等的数字应被理解为在所有情况下均被用术语“约”修饰。因此,除非另外指明,在说明书和权利要求中示出的数值数字性能是近似值,其可根据本发明实施例寻求获得的所期望性质而改变。尽管本发明广泛列举的数值范围和参数是近似的,但在具体例子中列举的数值是尽可能地精确报道的。本领域的普通技术人员将会理解,任何数值均固有地包含某些误差,所述误差可归因于用来查明这些值的测量技术。
实例
下列实例仅以举例说明方式提供,并且不旨在限制所附权利要求的范畴。
测试方法:
pH测定—使用标准pH计测量pH。据信pH测试方法和装置是标准化的,使得本领域的技术人员将懂得如何可靠地测定给定溶液的pH。通常在使用前根据制造商的说明将pH计校正至所期望的pH范围(例如pH 6至pH 10)。
一般应在如洗涤剂制造商所推荐的实际使用稀释度下测定pH。然而,由于此类稀释变化很大,本文标准稀释为,洗涤剂与水的比率按重量计为1:350。在20℃下获得pH。除非另外具体指明,所述pH以纯态测定。
泡沬测试方案:泡沫体积和泡沫里程通过Teclis I.T.-Concept(Longessaigne,France)制造的FOAMSCAN仪器测量。实验在25.0℃(±0.5℃)下进行。在pH 10或pH 8和各种水硬度条件(去离子(DI)水,4gpg、8gpg、12gpg、16gpg)下配制待测清洁溶液(100mL,对应浓度,以ppm为单位)。清洁溶液包含25ppm的技术体垢(“TBS”;由以下组成:15重量%椰子油、15重量%油酸、15重量%石蜡油、15重量%橄榄油、15重量%棉籽油、5重量%角鲨烯、5重量%胆固醇、5重量%肉豆蔻酸、5重量%棕榈酸、和5重量%硬脂酸)。将清洁溶液混合并且在60℃下老化一小时,并且置于FOAMSCAN样品室中(1000mL圆柱形透明塑性单元)。将溶液搅拌五分钟,并且经由两个CCD摄像机连续监测十分钟以测量泡沫高度的时间进程。将搅拌结束时记录的泡沫体积定义为生成的泡沫体积。泡沫里程通过10分钟内泡沫高度的时间进程测量。报导10分钟结束时的最终泡沫体积。
胶束寿命(τ2)测量:由停流电导分析法测定表面活性剂体系的胶束稳定性。实验在25.0℃(±0.5℃)下进行。在pH 10或pH 8下,在具有50ppm TBS(描述于上文泡沫测试方法中)的DI水中,制备包含待测表面活性剂体系(浓度600ppm)的组合物(1)。在相同pH下制备包含具有8gpg或16gpg硬度的DI水的组合物(2)。使用由Bio-Logic SAS Company(CLAIX,France)提供的SFM-20停流流体混合设备的注射器,将组合物1和2泵送并且以1:1体积比混合在一起(FC-20比色杯;50μL,混合时间2ms)。由得自Bio-Logic SAS的MCS-200阻抗光度计监测溶液的电导率。τ2值定义为达到新平衡所需的时间,由得自Bio-Logic SAS公司的曲线拟合软件BKMCS(版本#1)测定。
硬度溶液的配制:硬度通过计算指示,其中钙值和镁值以mg/L(ppm)为单位报导,其中2.5[Ca]+4.12[Mg]等于硬度,以mg/L为单位。单位“每加仑的格令重”(gpg)定义为每美国加仑(3.79L)1格令重(64.8mg)的碳酸钙,或17.118ppm。因此,1gpg等于17.118ppm的钙与镁摩尔比为3:1的钙和镁的溶液。
临界胶束形成浓度(CMC)的测定:根据“Surfactant:A PracticalHandbook”(K.Robert Lange编辑,Hanser Publishers,Munich,1999)第16–17页,通过测定作为表面活性剂浓度函数的表面张力量度,实施CMC测量。配制5000ppm原液,用于在Kruss K100张力计(Kruss USA,Charlotte,NC)上分析。使用具有人造硬度的对应原液和NaOH溶液,调节硬度水平和pH。用计算机控制的Dosimat自动生成浓度系列,使得仅需配制表面活性剂原液。在十二个表面活性剂浓度下,实施空气–水界面处的表面张力测量。在pH 8和pH 10下分析硬度值为4gpg和8gpg的样品,所有测量均在25.0℃(±0.5℃)下进行。通过采用得自Kruss的Lab Desk软件中的“CMC Add-In”,将表面张力增加对稀释度作图,分析CMC数据。CMC定义为滴定曲线断裂点处的表面活性剂浓度。
马拉高尼效应(E′/E″)测量:马拉高尼效应将泡沫膜稳定性的来源量化。在配备振荡滴模块(ODM)的DSA100(Kruss USA,Charlotte,NC)仪器上测定动态界面流变特性。测量基于用CCD摄像机监测振荡悬滴形状。记录相同时间内悬滴因振荡而致的表面积和界面张力(空气–液体界面)的动态变化。动态界面张力变化相对于动态表面区域变化的延迟以相角Φ表示,所述相角以时间(秒)为单位。根据所测相角,计算弹性模量(E′)和粘性模量(E″)。马拉高尼效应E′/E″由关系E′/E″=cotΦ计算出来。在不同表面活性剂含量下,在pH 10和4gpg硬度下,在300ppm LAS(仅洗涤剂测定)或2000ppm脂肪酸(仅条皂测定);2300ppm Na2SO4和25ppm TBS(上述)基质中实施测定。将pH可转变的辅助表面活性剂添加在基质表面以评定它们对泡沫膜稳定性的影响。在2秒时间和0.1或0.5摆动幅度下实施ODM操作。
由pH滴定测定pKa:为测定pKa值,使用TitroLine pH滴定仪(SCHOTT Instruments,Mainz,Germany)实施pH滴定。每次滴定前,将pH计在pH 4、pH 7和pH 10处校准,同时在校准期间,保持滴定期间所用的相同磁铁旋转速率。配制50mL测试溶液,其包含30000ppm的附加表面活性剂(如LAS、月桂酸、或另一种起泡表面活性剂)和2500ppm的pH可转变的表面活性剂。用0.1M含水HCl滴定溶液,以将溶液酸化至pH低于3,确保表面活性剂完全质子化。用0.1M NaOH滴定溶液,直至pH达到11或更高。记录每个滴定点处的pH和NaOH溶液体积。根据pH可转变的表面活性剂胺基的质子化平衡,pKa等于由滴定测得的半等当点处的pH。
实例1
pH可转变的辅助表面活性剂的一般合成
室温下在15分子内向3-溴-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵(119g,0.455mol,1.0当量)的乙醇(1.2L)溶液中,加入N-甲基十二烷-1-胺(100g,0.501mol,1.5当量)的100mL乙醇溶液。将所得溶液回流18h,然后冷却至室温。加入固体氢氧化钠(18.2g,0.455mol,1.0当量),并且将反应在室温下搅拌2小时。真空过滤形成的沉淀,并且将母液浓缩以提供白色固体。将固体溶于水(300mL)中,并且用Et2O/EtOAc混合物(1:1混合物,3×300mL)萃取3次。分层,并且收集含水层,冷冻(-20℃冷冻机)并且真空冻干(48h)。收集所得3-(十二烷基(甲基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵物质,为白色蓬松固体(166g)。
根据上文方法并且替换适当的胺和/或烷基化剂,制备下列化合物:
3-(辛基氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵;
3-(甲基(辛基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵;
4-(甲基(辛基)氨基)-N,N,N-三甲基丁基-1-溴化铵;
6-(甲基(辛基)氨基)-N,N,N-三甲基己基-1-溴化铵;
3-(癸基(甲基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵;
3-(癸基氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵;
4-(癸基(甲基)氨基)-N,N,N-三甲基丁基-1-溴化铵;
6-(癸基(甲基)氨基)-N,N,N-三甲基己基-1-溴化铵;
3-(十二烷基氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵;
3-(十二烷基(甲基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵;
4-(十二烷基(甲基)氨基)-N,N,N-三甲基丁基-1-溴化铵;
6-(十二烷基(甲基)氨基)-N,N,N-三甲基己基-1-溴化铵;
3-(甲基(十四烷基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵;
3-(十四烷基氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵;
4-(甲基(十四烷基)氨基)-N,N,N-三甲基丁基-1-溴化铵;
6-(甲基(十四烷基)氨基)-N,N,N-三甲基己基-1-溴化铵;
3-(十二烷基(丙基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵;
4-(十二烷基(丙基)氨基-N,N,N-三甲基丁基-1-溴化铵;
5-(十二烷基(丙基)氨基)-N,N,N-三甲基戊基-1-溴化铵;
3-(十二烷基(异丁基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵;
4-(十二烷基(异丁基)氨基)-N,N,N-三甲基丁基-1-溴化铵;
5-(十二烷基(异丁基)氨基)-N,N,N-三甲基戊基-1-溴化铵;和
3-(十二烷基(丙基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵。
实例2
pH可转变的辅助表面活性剂的改良合成
0℃下在20分钟内向丙胺(5.5mL,0.067mol)的EtOH(100mL)溶液中,分批加入3-溴-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵(5.0g,0.0191mol)。将溶液温热至室温,然后回流4小时。将溶液冷却至室温,并且经由旋转蒸发器移除溶剂,提供二溴粗盐(5.69g,0.0179mol)。将所述盐溶于MeOH(200mL)中,并且室温下在30分钟内分批加入NaOH(0.717g,0.0179mol)的MeOH(50mL)溶液。加入完成后,将溶液在室温下再搅拌2小时,然后经由旋转蒸发器移除溶剂。将残留物与CH3CN(150mL)一起搅拌30分钟,并且过滤出固体。经由旋转蒸发浓缩滤液,并且将残留物真空泵抽24h,提供3-(丙氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵(4.07g,0.017mol),其无需进一步纯化即可使用。将3-(丙基氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵(4.07g,0.017mol)溶于EtOH(100mL)中,并且在15分钟内滴加1-溴十二烷(4.55mL,0.019mol)。将反应回流24小时,冷却至室温,并且加入固体NaOH(0.68g,0.017mol)。使反应在室温下搅拌2小时,然后滤出固体。将滤液浓缩获得白色固体。将固体溶于水(200mL)中,并且用EtOAc(3×150mL)萃取。将有机层合并并且弃去,并且将含水层冷冻并且真空冻干48小时,获得3-(十二烷基(丙基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵,为白色固体(5.29g,0.013mol)。
采用上文方法和适当的胺以及溴烷基三甲基铵盐,制备以下化合物:
4-(十二烷基(丙基)氨基-N,N,N-三甲基丁基-1-溴化铵;
5-(十二烷基(丙基)氨基)-N,N,N-三甲基戊基-1-溴化铵;
3-(十二烷基(异丁基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵;
4-(十二烷基(异丁基)氨基)-N,N,N-三甲基丁基-1-溴化铵;和
5-(十二烷基(异丁基)氨基)-N,N,N-三甲基戊基-1-溴化铵。
实例3
pH可转变的辅助表面活性剂的其它合成方法
向N-(1-十二烷基)-1,3-丙二胺(CAS#5538-95-4)(100g,0.413mol)的MeOH(1.5L)溶液中加入甲醛(3.5当量,1.45mol),并且将溶液回流2小时。将溶液冷却至室温,并且加入5%Pd/C催化剂(2.0克)。用N2吹扫溶液并且排空。然后引入氢气(1atm,760托),并且将反应在室温下搅拌过夜。排出过量的氢气,并且将反应过滤通过硅藻土545以移除催化剂。将滤液浓缩以获得N′-(1-十二烷基)-N′,N″,N″-三甲基丙基-1,3-二胺,其直接用于下一步中。将三甲基二胺溶于丙酮(1.2L)中并且冷却至0℃。在1小时内滴加氯甲烷(20.65g,1.0当量,0.413mol),并且将反应温热至室温并且搅拌24小时。经由旋转蒸发器移除溶剂,并且用己烷粉化产物并且过滤,获得3-(十二烷基(甲基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-氯化铵,为白色固体。
实例4
3-(十二烷基(甲基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵(“二胺”)pH
可转变的辅助表面活性剂的表征
为展示本文所述pH可转变的辅助表面活性剂的效果,配制测试溶液,并且采用上述测定方案,对测试溶液测定泡沫体积和胶束寿命。作为对照物,配制包含300ppm LAS和25ppm TBS(上述)的LAS(直链烷基苯磺酸盐)的水溶液,所述水具有4gpg的硬度。作为比较的另一个基准,配制包含300ppm LAS、25ppm TBS和25ppm KDB辅助表面活性剂的第二水溶液,所述水具有4gpg的硬度。KDB辅助表面活性剂为季铵,十二烷基-(2-羟乙基)-二甲基溴化铵。作为比较的另一个基准,配制包含300ppmLAS、25ppm TBS和25ppm 3-(十二烷基氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵(“QUAT”)(上表1中列为分子(21),其中基团R2为氢原子)的第三水溶液,所述水具有4gpg的硬度。在具有4gpg硬度的水中配制本发明测试实例,其包含300ppm LAS,25ppm TBS和25ppm 3-(十二烷基(甲基)氨基)-N,N,N-三甲基丙基-1-溴化铵(“二胺”)(表1中列为分子(3),并且根据上文实例1或2中所述的方法配制。在假设的10.0洗涤pH和假设的8.0漂洗pH下测得的泡沫体积、在LAS存在下测得的二胺表面活性剂的pKa示于表2中,相同pH值下的胶束寿命示于表3中,马拉高尼力值示于表4中,并且临界胶束浓度(CMC)示于表5中。
表2
表3
表4
表5
根据上文测试溶液可看出,与任何比较例相比,本发明的pH可转变的辅助表面活性剂在漂洗pH下提供与洗涤pH下的泡沫体积相比显著更大的泡沫体积缩减。
通过比较个人条皂中的成分,进一步展示根据本文实施例的pH可转变的辅助表面活性剂的有益效果。将本发明2.5重量%二胺与月桂酸(2000ppm)的组合的泡沫特征与仅包含月桂酸的相同溶液进行比较。结果示于表6中。
表6
表6中的结果示出本发明pH可转变的辅助表面活性剂在洗涤pH下显著的促泡效应,以及漂洗pH下显著的抑泡有益效果。
pH可转变的辅助表面活性剂的特征还随水硬度而变化,如表7中所示。
表7
表7中的结果示出,pH可转变的辅助表面活性剂在洗涤pH下提供高度的泡沫,即使洗涤水极硬。在漂洗模拟高硬度条件下,漂洗pH下的泡沫显著少于洗涤pH下的泡沫。
在表8中,相对于包含2000ppm皂条(20重量%棕榈仁油(PKO)、80重量%牛脂)的溶液中的二胺量,比较泡沫体积。将50ppm至200ppm的二胺量与不包含二胺的测试溶液进行比较。
表8
表8中的结果展示,在具有8gpg硬度的测试溶液中,漂洗泡沫完全消失。
实例5–12
粉末衣物洗涤剂组合物
在表9和10中,提供了根据本文所述实施例,包含pH可转变的辅助表面活性剂并且配制成粉末衣物洗涤剂组合物的示例性清洁组合物。在示例性组合物中,“二胺”是指根据实例1–3中所述合成方法制得的pH可转变的辅助表面活性剂。
表9
表10
实例13–23
液体衣物洗涤剂组合物
在表11和12中,提供了根据本文所述实施例,包含pH可转变的辅助表面活性剂并且配制成液体衣物洗涤剂组合物的示例性清洁组合物。在示例性组合物中,“二胺”是指根据实例1–3中所述合成方法制得的pH可转变的辅助表面活性剂。配制实例13–23中的组合物,各自具有约9.5至约10.5的洗涤pH。
表11
表12
实例24–29
液体餐具洗涤组合物
在表13中,提供了根据本文所述实施例,包含pH可转变的辅助表面活性剂并且配制成液体餐具洗涤组合物的示例性清洁组合物。在示例性组合物中,“二胺”是指根据实例1–3中所述合成方法制得的pH可转变的辅助表面活性剂。
表13
实例30–39
个人条皂组合物
在表14和15中,提供了根据本文所述实施例,包含pH可转变的辅助表面活性剂并且配制成个人条皂组合物的示例性清洁组合物。在示例性组合物中,“二胺”是指根据实例1–3中所述合成方法制得的pH可转变的辅助表面活性剂。为测定固体形式的皂组合物的pH,首先将皂组合物溶于蒸馏水中,以形成10%浓度的含水溶液。然后认定该含水溶液的pH(25℃)是条皂的代表。
表14
120重量%棕榈仁油,80重量%牛脂
表15
120重量%棕榈仁油,80重量%牛脂
实例40–43
皂条织物清洁组合物
在表16中,提供了根据本文所述实施例,包含pH可转变的辅助表面活性剂并且配制成洗衣条组合物的示例性清洁组合物。在示例性组合物中,“二胺”是指根据实例1–3中所述合成方法制得的pH可转变的辅助表面活性剂。为测定固体形式的洗衣条组合物的pH,首先将洗衣条组合物溶于蒸馏水中,以形成10%浓度的含水溶液。然后认定该含水溶液的pH(25℃)是条皂的代表。
表16
1可选自常见材料如CaCO3、滑石、粘土、硅酸盐等。
除非另外限定,本文所用的所有科技术语均与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的术语具有相同的含义。本说明书中所用的术语仅用于描述特定实施例,并且不旨在成为限制性的。如说明书和所附权利要求中所用,除非上下文另外清楚地指明,单数形式“一个”、“一种”,和“所述”旨在也包括复数形式。
本文所公开的量纲和值不可理解为严格限于所引用的精确值。相反,除非另外指明,每个这样的量纲旨在表示所述的值以及围绕该值功能上等同的范围。例如,公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。
除非另外指明,所有的百分比、份数和比率均基于组合物的总重量。除非另外指明,有关所列成分的所有重量均基于活性物质的含量,因此它们不包括可能包括在市售材料中的溶剂或副产物。本文中,术语“重量百分比”可表示为“重量%”。
除非明确排除或换句话讲有所限制,本文中引用的每一个文件,包括任何交叉引用或相关专利或专利申请,均据此以引用方式全文并入本文。对任何文献的引用均不是承认其为本文公开的或受权利要求书保护的任何发明的现有技术、或承认其独立地或以与任何其它一个或多个参考文献的任何组合的方式提出、建议或公开任何此类发明。此外,如果此文献中术语的任何含义或定义与任何以引用方式并入本文的文献中相同术语的任何含义或定义相冲突,将以此文献中赋予那个术语的含义或定义为准。
尽管已说明和描述了具体实施例,但对于本领域的技术人员来讲显而易见的是,在不脱离所附权利要求的实质和保护范围的情况下,可作出各种其他的变化和修改。因此,所附权利要求中旨在包括所有这些变化和变型。
Claims (18)
1.一种清洁组合物,包含:
以所述清洁组合物的总重量计0.01重量%至70重量%的pH可转变的起泡体系;和
以所述清洁组合物的总重量计0.0001重量%至99.99重量%的清洁体系,
其中所述pH可转变的起泡体系包含:
以所述pH可转变的起泡体系的总重量计0.05重量%至99.99重量%的主要起泡剂;和
以所述pH可转变的起泡体系的总重量计0.01重量%至15重量%,优选1重量%至10重量%的pH可转变的辅助表面活性剂或pH可转变的辅助表面活性剂的混合物,每个pH可转变的辅助表面活性剂选自具有式(I)的化合物:
其中:
R1为直链或支化的C8-C16烃基,
R2为直链或支化的C1-C3烃基,
R3为直链或支化的C3-C6亚烃基,并且
X为抗衡阴离子。
2.根据权利要求1所述的清洁组合物,其中所述主要起泡剂选自阴离子表面活性剂、游离脂肪酸、非离子表面活性剂、两性表面活性剂、两性离子表面活性剂、以及它们的组合。
3.根据权利要求1所述的清洁组合物,其中选择所述pH可转变的辅助表面活性剂和所述主要起泡剂,使得所述pH可转变的辅助表面活性剂具有8.0至10.0的pKa,从而所述pH可转变的辅助表面活性剂在大于所述pKa的洗涤pH下促进含水洗涤溶液中的泡沫形成。
4.根据权利要求3所述的清洁组合物,其中所述清洁体系包含pH调节体系,从而在含水洗涤溶液中稀释期间和洗涤期间,所述pH调节体系保持所述含水洗涤溶液的pH大于所述pH可转变的辅助表面活性剂的pKa。
5.根据权利要求1所述的清洁组合物,其中选择所述pH可转变的辅助表面活性剂和所述主要起泡剂,使得所述pH可转变的辅助表面活性剂具有8.0至10.0的pKa,从而所述pH可转变的辅助表面活性剂在小于所述pKa的漂洗pH下抑制所述含水洗涤溶液中的泡沫。
6.根据权利要求1所述的清洁组合物,其中:
R1选自癸基、十二烷基和十四烷基,优选地,R1为十二烷基;
R2选自甲基、乙基和正丙基,优选地,R2为甲基;并且
R3选自1,3-丙二基、1,4-丁二基和1,5-戊二基,优选地,R3为1,3-丙二基。
7.根据权利要求1所述的清洁组合物,其中所述清洁组合物中所述主要起泡剂与所述pH可转变的辅助表面活性剂的重量比为6:1至50:1,优选10:1至20:1。
8.根据权利要求1所述的清洁组合物,其中所述清洁组合物为固体或液体衣物洗涤剂、洗衣条或液体手洗餐具洗涤剂。
9.根据权利要求8所述的清洁组合物,其中所述主要起泡剂为起泡表面活性剂,所述起泡表面活性剂选自阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂、两性离子表面活性剂、以及它们的组合,优选地,所述主要起泡剂包含至少一种表面活性剂,所述表面活性剂选自直链烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基烷氧基化硫酸盐、甜菜碱、烷基氧化胺、以及它们的混合物。
10.根据权利要求8所述的清洁组合物,其中所述pH可转变的起泡体系包含:
5重量%至99重量%的主要起泡剂;和
1%至10%的pH可转变的表面活性剂,
其中所述主要起泡剂选自直链烷基苯硫酸盐、直链烷基苯磺酸盐、醇醚硫酸盐、醇醚磺酸盐、以及它们的混合物。
11.根据权利要求8所述的清洁组合物,其中所述清洁体系包含至少一种洗涤剂助剂,所述洗涤剂助剂选自助洗剂、聚合物、增白剂、上蓝剂、螯合剂、酶、香料和水。
12.根据权利要求1所述的清洁组合物,其中所述清洁组合物为个人条皂。
13.根据权利要求12所述的清洁组合物,其中所述主要起泡剂包含至少一种游离脂肪酸,优选地,所述至少一种游离脂肪酸选自纯链脂肪酸、甘油单酯、甘油二酯、甘油三酯和含脂肪酸的油。
14.根据权利要求12所述的清洁组合物,其中所述主要起泡剂包含至少一种游离脂肪酸和至少一种起泡表面活性剂,所述起泡表面活性剂选自阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂、两性离子表面活性剂、以及它们的组合。
15.根据权利要求12所述的清洁组合物,其中所述主要起泡剂选自酰基羟乙基磺酸盐、酰基肌氨酸盐、烷基甘油基醚磺酸盐、甲基酰基牛磺酸盐、石蜡烃磺酸盐、直链烷基苯磺酸盐、N-酰基谷氨酸盐、烷基磺基琥珀酸盐、α-磺基脂肪酸酯、烷基醚羧酸盐、烷基磷酸酯、乙氧基化烷基磷酸酯、α-烯烃磺酸盐、烷基醚硫酸盐、以及它们的混合物。
16.根据权利要求12所述的清洁组合物,其中所述清洁体系包含至少一种调理成分,所述调理成分选自聚合物、香料、填料、湿润剂、消毒剂、抗微生物剂、染料、保湿剂、着色剂、柔和助剂、防腐剂、粘土和水。
17.一种手洗织物的方法,所述方法包括:
A.将根据权利要求1所述的清洁组合物以水与所述清洁组合物1:150至1:1000的重量比稀释于水中以形成具有一定pH的衣物洗涤液,其中所述清洁组合物的pH可转变的辅助表面活性剂具有pKa;
B.在所述衣物洗涤液中手洗织物;
C.在所述洗涤期间使所述衣物洗涤液的pH保持高于所述pH可转变的辅助表面活性剂的pKa;以及
D.在漂洗浴中漂洗所述织物,所述漂洗浴具有小于所述pH可转变的辅助表面活性剂的pKa的pH。
18.一种省水的方法,所述方法包括根据权利要求17所述的方法手洗织物。
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