CN104364324A - 烷基化的聚乙烯亚胺染料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了包含烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料的组合物。

Description

烷基化的聚乙烯亚胺染料
发明领域
本发明涉及家庭和个人护理用的烷基化的聚乙烯亚胺染料。
背景技术
WO2011/047987公开了一种用于增白织物的洗衣粉配方中的与聚乙烯亚胺聚合物共价键接的反应性染料，非烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料。
US5565145公开了不存在染料的烷氧基化的乙烯亚胺聚合物；该烷氧基化的乙烯亚胺聚合物被公开作为土壤分散剂。
在洗衣粉中，存在着改善与聚乙烯亚胺共价键接的反应性染料的增白性能的需求。
发明简介
我们发现，在洗衣过程中烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料在增白织物中提供了增强的性能。
一方面，本发明提供了一种烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中所述烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料是聚乙烯亚胺，所述聚乙烯亚胺具有与聚乙烯亚胺的氮基团共价键接的：
(i)蓝色或紫色反应性染料；
(ii)环氧烷；以及
(iii)亚烷基链，优选直链C1-C8，最优选C2。
另一方面，本发明提供了一种洗衣处理组合物，包含：
(i)2-70wt％的表面活性剂；以及
(ii)0.01-20.0wt％，优选0.1-4wt％的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料。
又一方面，本发明提供了一种处理织物的家用方法，该方法包含下列步骤：
(i)使用烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料的水溶液处理织物，所述水溶液包含100ppb-5000ppm，优选10-100ppm的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料以及0.0g/L-3g/L，优选0.2g/L-3g/L，最优选0.3g/L-0.6g/L的表面活性剂；以及
(ii)任选地漂洗和干燥织物。
详细说明
在洗衣过程中烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料在增白织物中提供了增强的性能。烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料优选与非烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料一起使用。
可以通过使用少于一摩尔当量的烷基化试剂对PEI进行烷基化随后通过使反应性染料和烷氧基化结合而提供所述混合物。相反地，烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料可以与非烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料混合。
非烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料详细描述于WO2011/047987中。
非烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料与烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料的摩尔比范围优选是10∶1-1∶100，最优选是5∶1-1∶5。
优选PEI具有6-100个氮原子，更优选12-40个，甚至更加优选18-36个。
优选烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺的唯一的N在中央聚乙烯亚胺(PEI)中。
优选在与烷氧基或烷基基团反应前PEI含有至少3个伯胺或仲胺。
烷基化是烷基基团共价键合到聚乙烯亚胺上。优选地，烷基是C1-C8的，支化、直链或环状烷基，最优选是甲基或乙基。烷基基团不具有芳基取代基但可以带有非芳族取代基。烷基化优选通过使用亲电子的烷基化试剂处理PEI的胺(一个或多个)来进行。
优选的常见烷基化试剂包括硫酸二烷基酯(特别是硫酸二甲酯和硫酸二乙酯)，溴代烷烃和碘代烷烃，甲苯磺酸烷基酯，等等。
PEI可以使用多种多样的烷基化试剂进行烷基化。合适的烷基化试剂包括硫酸二烷基酯，醇类，卤代烷，烯烃，以及羰基化合物。这些反应描述于Ullmann'sEncyclopedia of Industrial Chemistry，Acylation and Alkylation，Michael Eugen Gehrer，Thomas Narbeshuber&Wolfgang Siegel(John Wiley ISBN：9783527306732)以及KIRK-OTHMER ENCYCLOPEDIA OF CHEMICALTECHNOLOGY，卷8，DIAMINES AND HIGHER AMINES，ALIPHATIC(JohnWiley ISBN：9780471238966)。
优选每一摩尔PEI存在一或二摩尔当量的烷基基团。
烷氧基化的PEI是其中一个或许多个胺官能团与烷氧基基团反应形成烷氧基侧链的PEI。烷氧基侧链可以通过PEI与环氧烷，优选环氧乙烷、环氧丙烷或其混合物反应形成。
优选烷氧基侧链通过PEI与预形成的烷氧基链反应添加，该烷氧基链含有与PEI的伯胺或仲胺反应形成共价键的反应性基团。反应性基团的实例选自环氧化物，烯烃，磺基氧基乙基磺酰基反应性基团(-SO2CH2CH2OSO3Na)，杂环反应性基团和离去基团例如甲苯磺酸酯。杂环反应性基团优选是键接卤素或铵基的含氮芳环，其与NH2或NH基团反应形成共价键。优选是卤素。更优选的杂环反应性基团是二氯三嗪基，二氟氯嘧啶，单氟三嗪基，单氟氯三嗪基，二氯喹喔啉，二氟三嗪，单氯三嗪基，以及三氯嘧啶。优选地，烷氧基链含有仅1个反应基团以避免交联反应，并且其它链端被烷基端封。
烷氧基链优选选自乙氧基或丙氧基基团。最优选是乙氧基。优选烷氧基链含有5-50个烷氧基重复单元，更优选10-20个。
烷基化的烷氧基化的PEI是其中PEI的一个或许多个胺官能团与一个或多个含烷基基团反应形成烷基侧链且一个或许多个胺官能团反应形成烷氧基侧链的PEI。
在碱性条件下，优选pH＝10-11，通过与反应性染料混合而将聚合物染色。加热到例如300-350K使反应加速。
在染色后，混合物应当被中和至pH＝7。
PEI可以被烷基化，烷氧基化然后反应性地染色。PEI可以被烷氧基化之后进行烷基化然后反应性地染色。优选，PEI被烷基化之后反应性地染色然后进行烷氧基化。
聚合物在洗涤剂配方中提供了增强的抗再沉积益处，其中(wt％非离子表面活性剂)/(wt％阴离子表面活性剂)的比率大于0.6，优选大于0.95。
反应性染料
反应性染料描述于Industrial Dyes(K.Hunger编著，Wiley VCH，2003)。许多反应性染料列于染料索引(Society of Dyers and Colourists and AmericanAssociation of Textile Chemists and Colorists)中。
反应性染料由共价键接到反应性基团的染料发色团组成。反应性基团与伯和仲胺反应，优选通过取代或加成反应，以形成共价键接。
蓝色和紫色染料发色团优选选自蒽醌、双偶氮、三苯二噁嗪，以及酞菁，更优选的是蒽醌和双偶氮，最优选是双偶氮。
红色和紫色反应性染料可以与蓝色和紫色反应性染料混合以提供校正的色调。反应性红色染料发色团优选选自单和双偶氮染料。
优选的蓝色双偶氮染料是下列形式：
其中，A和B环中的一个或两个被反应性基团取代。令人惊奇地，当键合到PEI聚合物上时，蓝色双偶氮染料提供了令人愉悦的紫色调。
A和B环可进一步被磺酸盐基团(SO3Na)取代。
A和B环可进一步被合适的不带电有机基团，优选分子量低于200的不带电有机基团取代。优选的基团是-CH3，-C2H5，和-OCH3。
优选的蓝色双偶氮染料是活性黑5，活性蓝171，活性蓝154，活性蓝184，活性蓝207，活性蓝214，活性蓝217，活性蓝203，活性蓝225，丽华实海军蓝CA(Levafix Navy CA)，普施安海军蓝H-EXL(Procion Navy H-EXL)，活性蓝176，活性蓝109，活性蓝230，活性蓝225，活性蓝222，活性蓝250以及活性蓝281。
优选的蓝色蒽醌染料是下列形式：
其中C环被反应性基团取代。该染料可进一步被磺酸盐基团(SO3Na)和合适的不带电有机基团，优选分子量低于200的不带电有机基团取代。优选的不带电有机基团是-CH3，-C2H5，和-OCH3。
优选的三苯二噁嗪染料是下列形式：
其中D和E环被反应性基团取代。优选D和E环进一步被磺酸盐基团(SO3Na)取代。
优选的红色偶氮染料是下列形式：
其中F环任选地扩展形成萘基基团，其任选地被选自磺酸盐基团(SO3Na)和反应性基团的基团取代。
G选自反应性基团，H，或烷基基团。反应性基团必须存在于染料上。
除了铜酞菁染料之外，金属络合物染料是不优选的。
反应性基团优选选自杂环反应性基团以及磺基氧基乙基磺酰基反应性基团(-SO2CH2CH2OSO3Na)。
杂环反应性基团优选是键接卤素或铵基的含氮芳环，其与聚合物的NH2或NH基团反应形成共价键。优选是卤素。更优选的杂环反应性基团是二氯三嗪基，二氟氯嘧啶，单氟三嗪基，单氟氯三嗪基，二氯喹喔啉，二氟三嗪，单氯三嗪基，以及三氯嘧啶。
反应性基团可以通过烷基间隔基连接到染料发色团上，例如：染料-NH-CH2CH2-反应性基团。
特别优选的杂环反应性基团是：
以及
其中R1选自H或烷基，优选H。
X选自F或Cl。
当X＝Cl时，Z1选自-Cl，-NR2R3，-OR2，-SO3Na。
当X＝F时，Z1选自-NR2R3。
R2和R3独立地选自H，烷基和芳基基团。芳基基团优选是苯基并且优选被-SO3Na或-SO2CH2CH2OSO3Na取代。烷基基团优选是甲基或乙基。
苯基基团可进一步被合适的不带电有机基团，优选分子量低于200的不带电有机基团取代。优选的基团包括-CH3，-C2H5，和-OCH3。
烷基基团可进一步被合适的不带电有机基团，优选分子量低于200的不带电有机基团取代。优选的基团包括-CH3，-C2H5，-OH，-OCH3，-OC2H4OH。
最优选的杂环反应性基团选自：
以及
其中n＝1或2，优选1。
优选反应性染料含有多于一个反应性基团，优选两个或三个。
水解的反应性染料是其中反应性基团与氢氧化物阴离子HO-反应而不是与聚合物反应的反应性染料。优选组合物每10000ppm染料-聚合物含有少于100ppm水解的反应性染料，更优选少于20ppm。最优选地，在组合物中不存在水解的反应性染料。这类染料可以通过渗析或通过小心控制反应条件而除去。
优选，当在水溶液中存在10000ppm染料聚合物时，由合成方法得到的本发明的染料-聚合物具有少于1000ppm的重均分子量低于1500的物质，更优选少于5ppm。低分子量物质可以通过渗析除去或通过小心控制反应条件而避免。
反应性染料的实例是活性蓝2，活性蓝4，活性蓝5，活性蓝7，活性蓝15，活性蓝19，活性蓝27，活性蓝29，活性蓝49，活性蓝50，活性蓝74，活性蓝94，活性蓝171，活性蓝246，活性蓝247，活性蓝247，活性蓝166，活性蓝109，活性蓝187，活性蓝213，活性蓝225，活性蓝238，活性蓝256。
进一步的结构如下所示：
和
实施例
聚合物类型A：(参比)-共价键接到染料的乙氧基化的PEI
1300分子量的PEI核心与甲苯磺酸化的单甲基聚乙二醇反应，得到乙氧化的PEI。PEI∶甲苯磺酸化的单甲基聚乙二醇的摩尔比是1∶1。聚乙二醇具有平均具有13个乙氧基化物基团的链。随后聚合物在PEI上与5wt％的反应性染料反应。所用反应性染料是活性蓝171。
聚合物类型B：共价键接到染料的烷基化的乙氧基化的PEI
1300分子量的PEI核心与硫酸二甲酯以摩尔比10∶1反应。随后重复聚合物A的方法，得到反应性染色的烷基化的、乙氧基化的PEI。
制备下列液体组合物：
LAS是C11-C15烷基苯磺酸钠。
NI(7EO)是R-(OCH2CH2)nOH，其中R是C12-C15的烷基链，并且n为7。
SLES(3EO)是具有3个乙氧基基团的月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠。
所用烷基甜菜碱是Empigen BB(ex Huntsman)。
所有值是wt％。
组合物用来在振荡器瓶(定轨振荡器上，150rpm)中洗涤白色织物的混合物：棉织物，微纤维聚酯，以及针织尼龙-弹性纤维，液体与织物的比率为10∶1。织物具有相同的面积。使用26°法国硬水，并且每次洗涤持续30分钟，然后进行流动漂洗。组合物均在2.3g/L使用。
移除白色织物，干燥，并且颜色使用反射计测量，并且表示为CIE L*a*b*值。染料-聚合物的蓝化(白度)表示为·b值，
·b＝b(对照)-b(染料聚合物)。
棉结果如下所示。
·b
聚合物A(参比) 4.2
聚合物B 4.8
正如较高的·b值所示，聚合物B比聚合物A提供了更多的蓝化(白度)。

Claims (20)

1.一种烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中所述烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料是聚乙烯亚胺，所述聚乙烯亚胺具有与聚乙烯亚胺的氮基团共价键接的：
(i)蓝色或紫色反应性染料；
(ii)环氧烷；以及
(iii)亚烷基链。
2.根据权利要求1所述的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中所述聚乙烯亚胺是具有6-100个氮原子的聚乙烯亚胺。
3.根据权利要求2所述的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中所述聚乙烯亚胺是优选具有12-40个氮原子的聚乙烯亚胺。
4.根据权利要求1-3任一项所述的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中具有携带的烷基基团的亚烷基链通过使聚乙烯亚胺的胺与硫酸二烷基酯，醇类，卤代烷，烯烃，以及羰基化合物反应共价键接到PEI上。
5.根据权利要求1-4任一项所述的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中所述反应性染料的蓝色和紫色染料发色团选自蒽醌，双偶氮，三苯二噁嗪；以及酞菁。
6.根据权利要求5所述的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中所述反应性染料的蓝色和紫色染料发色团是双偶氮。
7.根据前述权利要求任一项所述的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中所述反应性染料具有选自下组的反应性基团：二氯三嗪基，二氟氯嘧啶，单氟三嗪基，二氯喹喔啉，乙烯基砜，二氟三嗪，单氯三嗪基，溴代丙烯酰胺，以及三氯嘧啶。
8.根据权利要求6所述的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中所述蓝色或紫色反应性染料选自：活性黑5，活性蓝171，活性蓝154，活性蓝184，活性蓝207，活性蓝214，活性蓝203，活性蓝217，活性蓝225，丽华实海军蓝CA，普施安海军蓝H-EXL，活性蓝176，活性蓝109，活性蓝230，活性蓝225，活性蓝222，活性蓝250，活性蓝281，以及
9.根据前述权利要求任一项所述的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中所述环氧烷是聚环氧烷。
10.根据权利要求9所述的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中所述环氧烷的烷氧基链选自乙氧基和丙氧基基团。
11.根据权利要求10所述的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中所述烷氧基链含有5-50个烷氧基重复单元。
12.根据权利要求11所述的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中所述烷氧基链含有10-20个重复单元。
13.根据前述权利要求任一项所述的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中所述聚乙烯亚胺仅有一个或两个氮原子是烷氧基化的。
14.根据前述权利要求任一项所述的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中仅有一个反应性染料共价键接到聚乙烯亚胺上。
15.一种洗衣处理组合物，包含：
(i)2-70wt％的表面活性剂；以及
(ii)0.01-20.0wt％的如权利要求1-14任一项所定义的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料。
16.根据权利要求15所述的洗衣处理组合物，包含：
(iii)一种非烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中非烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料与烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料的摩尔比范围是10∶1-1∶100。
17.一种处理织物的家用方法，该方法包含下列步骤：
(i)使用如权利要求1-14任一项所定义的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料的水溶液处理织物，所述水溶液包含100ppb-5000ppm的烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料以及0.0g/L-3g/L的表面活性剂；以及
(ii)任选地漂洗和干燥织物。
18.根据权利要求17所述的洗衣处理组合物，包含：
(iii)一种非烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料，其中非烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料与烷基化的烷氧基化的聚乙烯亚胺染料的摩尔比范围是10∶1-1∶100。
19.根据权利要求17或18所述的处理织物的家用方法，其中所述水溶液包含0.2g/L-3g/L的表面活性剂。
20.根据权利要求18或19所述的处理织物的家用方法，其中所述水溶液包含0.0001g/L-0.1g/L的荧光增白剂。
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