CN105934236B - 含水表面活性剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含水表面活性剂组合物，其包含：●一种或多种通式(I)的α‑磺基脂肪酸二盐(A)，R1CH(SO3M1)COOM2(I)，其中基团R1为具有6‑16个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，且基团M1和M2彼此独立地选自H、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、铵和链烷醇胺，●一种或多种通式(II)的烷基糖苷(B)，R2O‑[G]p(I)，其中R2为具有8‑18个碳原子的烷基和/或链烯基，G为具有5或6个碳原子的糖基团且p为1‑10的数，和●水，其中满足特定的边界条件。所述组合物的特征在于优异的起泡能力且适用于化妆品试剂中。

Description

含水表面活性剂组合物
发明领域
本发明涉及具有一定含量的α-磺基脂肪酸二盐和特定烷基或链烯基低聚糖苷的含水表面活性剂组合物。
现有技术
阴离子表面活性剂是一些最广泛分布的界面活性化合物，其除用于洗涤剂和清洁剂之外，还用于化妆品领域中的各种目的。尤其用于化妆品中的常规阴离子表面活性剂为烷基醚硫酸盐(烷基聚醚硫酸盐、脂肪醇聚甘油醚硫酸盐，也简称为醚硫酸盐)。其特征在于强起泡能力、高清洁能力、低硬度和油脂敏感性，且广泛用于生产化妆产品如洗发香波、泡沫或淋浴液，而且还用于手动洗碗洗涤剂中。
对目前许多应用而言，除良好的界面活性效果之外，还对阴离子表面活性剂提出了其他要求。在化妆品中，尤其要求高皮肤病学相容性。此外，通常希望在水中的足够溶解度、与化妆品中所用的尽可能多的活性成分和助剂的良好相容性、良好起泡能力和良好增稠性。此外，需要可至少部分由生物来源，特别是还由可再生原料制备的阴离子表面活性剂。此外，还需要不具有烷氧基化基团且因此使得尤其是氧化乙烯的使用对其制备而言变得多余的表面活性剂。
DE-A-38,27,778描述了糊状洗涤剂和清洁剂。此处，使用包含烷基葡糖苷和α-磺基脂肪酸二盐的含水糊。此处，优选C12/14烷基葡糖苷与基于C16/18脂肪酸(牛油脂肪酸)的α-磺基脂肪酸二盐的组合，参见例如第3栏第12-19行和实施例1。作为预期的用途，该文献在第5栏第16-22行明确指出了洗涤剂和清洁剂，这表明其涉及具有硬质表面的物体，例如碟子的手动清洁，以及织物的手洗或在洗衣机中洗涤。
发明描述
本发明的目的是提供具有一定含量的烷基或链烯基低聚糖苷的含水表面活性剂组合物，其特征在于优异的起泡能力，特别是初始起泡行为。初始起泡行为对所谓的用后需冲洗干净的产品起着非常重要的作用，用后需冲洗干净的产品应理解为意指在清洁或梳理期间与皮肤接触，但此后再次洗净的产品(例如淋浴凝胶、淋浴配制剂、香波、液体皂等)。在该领域中，希望尽可能大的泡沫体积。
此外，所述含水表面活性剂组合物应在酸性和碱性pH范围内具有水解稳定性，且尽可能不含具有氧化乙烯或氧化丙烯结构单元或硫酸酯基团的成分。
此外，所述含水表面活性剂组合物应能容易地被增稠至足够高的粘度或者本身已具有足够高的粘度。就本发明而言，足够高的粘度应理解为意指1000mPas或更高的值，特别是2000-8000mPas的值(使用Brookfield RV实验室流变仪在20℃，12rpm，转子设定为RV 02至07(转子选择取决于粘度范围)下测定。正如所已知的那样，“mPas”意指毫帕斯卡·秒。
所述含水表面活性剂组合物还应在室温(23℃)下具有超过至少8周的储存稳定性，而不发生任何类型的可见变化(例如发混、相分离等)且不发生粘度变化或化学组成变化。
本发明首先提供了含水表面活性剂组合物，其包含：
·一种或多种通式(I)的α-磺基脂肪酸二盐(A)：
R1CH(SO3M1)COOM2 (I)
其中基团R1为具有6-16个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，且基团M1和M2彼此独立地选自H、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、铵和链烷醇胺，
·一种或多种通式(II)的烷基糖苷(B)：
R2O-[G]p (II)
其中R2为具有8-18个碳原子的烷基和/或链烯基，G为具有5或6个碳原子的糖基团且p为1-10的数，
·水，
其中适用如下条件：
·就化合物(A)而言，存在如下情况：其中基团R1为具有14个或更多碳原子的烷基或链烯基的化合物(A)的比例基于所述含水表面活性剂组合物中化合物(A)的总量为20重量％或更小；
·就化合物(B)而言，存在如下情况：其中基团R2为具有15个或更多碳原子的烷基或链烯基的化合物(B)的比例基于所述含水表面活性剂组合物中化合物(B)的总量为5重量％或更小；
·如果所述含水表面活性剂组合物包含一种或多种通式(V)的磺酸酯(E)：
R5CH(SO3M5)COOR6 (V)
其中基团R5为具有6-18个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，且基团R6为具有1-20个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，其中基团R6逻辑上仅在3个碳原子以上时才可为链烯基或支化的，且基团M5选自Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、铵和链烷醇胺，
则存在如下情况：化合物(A)基于化合物(A)和(E)的总和必须以50重量％
或更高，或者更特别地以90重量％或更高的量存在；
·所述含水表面活性剂组合物中的化合物(A):(B)的重量比为0.6:1-1:0.6。化合物(A)
就本发明而言称为α-磺基脂肪酸二盐的化合物(A)是本发明含水表面活性剂组合物所必不可少的。其具有上式(I)：
R1CH(SO3M1)COOM2 (I)
其中基团R1为具有6-16个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，且基团M1和M2彼此独立地选自H、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、铵和链烷醇胺。就化合物(A)而言，还适用如下条件：其中基团R1为具有14个或更多碳原子的烷基或链烯基的化合物(A)的比例基于所述含水表面活性剂组合物中化合物(A)的总量为20重量％或更小。
在一个实施方案中，适用如下条件：在所述含水表面活性剂组合物中，其中基团R1为链烯基的化合物(A)的比例基于化合物(A)的总量为3重量％或更小。
在优选实施方案中，式(I)中的基团R1意指具有10-16个碳原子的饱和直链基团，其中就化合物(A)而言，存在如下情况下：其中基团R1为癸基和/或十二烷基的化合物(A)的比例基于化合物(A)的总量为90重量％或更大。
优选地，式(I)中的基团M1和M2为Na。
化合物(A)可通过本领域技术人员已知合适的所有方法制备。此处，特别优选的制备方法是将相应羧酸硫酸化。此处，使相应的羧酸，特别是相应的脂肪酸与气态三氧化硫反应，其中三氧化硫优选以使得SO3:脂肪酸的摩尔比为1.0:1-1.1:1的量使用。然后，将以此方式获得的作为酸性硫酸化产物的粗产物部分或完全中和，优选用NaOH水溶液完全中和。希望的话，还可实施纯化步骤和/或漂白(用于调节产物的所需白色)。
在特别优选的实施方案中，化合物(A)以工业等级形式使用。这意味着用气态三氧化硫硫酸化相应的羧酸，特别是天然脂肪酸，其结果是在部分或完全中和所得的酸性硫酸化产物之后获得化合物(A)、(C)和(D)的混合物。由于相应调节反应参数(尤其是羧酸与三氧化硫的摩尔比以及反应温度)，可控制化合物(A)、(C)和(D)的比例。化合物(C)和(D)描述在下文的章节“优选实施方案”中。
就本发明而言，优选具有如下组成的α-磺基脂肪酸二盐的那些工业级混合物：
·(A)的含量为60-100重量％，
·(C)的含量为0-20重量％，
·(D)的含量为0-20重量％，
条件是该混合物中的组分(A)、(C)和(D)之和为100重量％。
非常特别优选具有如下组成的那些工业级混合物：
·(A)的含量为70-80重量％，
·(C)的含量为10-15重量％，
·(D)的含量为10-15重量％，
条件是该混合物中的组分(A)、(C)和(D)之和为100重量％。
化合物(B)
就本发明而言称为烷基糖苷的化合物(B)是本发明的含水表面活性剂组合物所必不可少的。其具有上式(II)：
R2O-[G]p (II)
其中R2为具有8-18个碳原子的烷基和/或链烯基，G为具有5或6个碳原子的糖基团且p为1-10的数。就化合物(B)而言，还适用如下条件：其中基团R2为具有15个或更多碳原子的烷基或链烯基的化合物(B)的比例基于所述含水表面活性剂组合物中化合物(B)的总量为5重量％或更小。
可清楚说明的是，化合物(B)的命名，烷基糖苷—下文也称为APG—仅仅用于语言上简略称呼化合物(B)，不应理解为从结构上限制；因此，在根据化合物(B)的式的定义中，需要澄清的是基团R2可意指烷基或链烯基，且还如指数p所示的那样，其可为烷基或链烯基低聚糖苷。
本文所述形式的APG可通过有机化学的相关制备方法获得。APG可衍生自具有5或6个碳原子的醛糖或酮糖。优选地，APG衍生自葡萄糖。
通式(I)中的指数p表示低聚度(DP度＝聚合度)。APG的低聚度为1-10，优选为1-6。单个APG分子的p必须总是为整数且此处特别设定1-6的值，而对作为不同APG分子混合物的APG而言，值p—不同于其单独的p值—为分析确定的计算参数，其在多数情况下为分数。优选地，使用具有1.1-3.0的平均低聚度p的APG。就此而言，特别优选平均低聚度小于2，优选1.1-1.8，特别是1.2-1.7的那些APG。
此处，平均低聚度应理解为论文K.Hill，W.von Rybinski，G.Stoll，“AlkylPolyglycosides.Technology,Properties and Applications”(VCH-Verlagsgesellschft，1996)在“Degree of polymerization”部分(参见该书第11-12页)所定义的含义：其记载“将与醇基团连接的糖单元平均数量描述为(平均)聚合度(DP)”。在解释性的图2中，其描述了DP为1.3的AOPG的十二烷基糖苷低聚物的典型分布，平均DP度还由相应的数学公式描述。
基团R2优选衍生自具有4-11个碳原子，优选8-10个碳原子的伯醇。合适基团R2的典型实例为丁基、己基、辛基、癸基、十一烷基、十二烷基和肉豆蔻基。其衍生自饱和脂肪醇1-丁醇、己醇(1-己醇)、辛醇(1-辛醇)、癸醇(1-癸醇)、十一烷醇、月桂醇(1-十二烷醇)和肉豆蔻醇(1-十四烷醇)，所述醇例如在工业级脂肪酸甲酯的氢化中获得或者在Roelen羰基合成期间的醛氢化过程中获得。
优选衍生自葡萄糖且其中基团R2为具有8-12个碳原子的饱和烷基且具有1.1-3，特别是1.2-1.8，特别优选1.2-1.7的平均低聚度的APG。这些APG可例如通过使糖，特别是葡萄糖在酸催化下与脂肪醇混合物反应而制备，其中所用的脂肪酸混合物优选在主要包含1-辛醇和1-癸醇以及少量1-十二烷醇的工业级C8-18椰油脂肪醇的蒸馏分离期间初馏制备。
优选实施方案
在一个实施方案中，本发明的含水表面活性剂组合物除化合物(A)、(B)和水之外额外包含一种或多种通式(III)的化合物(C)：
R4COOM3 (III)
在式(III)中，基团R4为具有7-19个碳原子的直链或支化烷基或链烯基且基团M3选自H、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、铵和链烷醇胺。
在一个实施方案中，本发明的含水表面活性剂组合物除化合物(A)、(B)和水之外额外包含一种或多种通式(IV)的硫酸无机盐：
(M4)2SO4 (IV)
其中M4选自Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、铵和链烷醇胺。
化合物(A)的基团M1和M2、化合物(C)的基团M3和化合物(D)的基团M4可为链烷醇胺。就此而言，特别优选单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和单异丙醇胺。
在优选实施方案中，本发明的含水表面活性剂组合物包含化合物(A)、(B)、(C)和(D)。此处，特别优选化合物(A)的M1和M2、化合物(C)的基团M3和化合物(D)的基团M4具有含义Na(钠)。
在一个实施方案中，所述组合物中的化合物(A)和(B)的含量为至少1重量％，基于全部组合物。优选地，所述组合物中的化合物(A)和(B)的含量为5-50重量％，特别为5-20重量％，特别优选为8-12重量％，基于全部组合物。
如上所述，所述含水表面活性剂组合物中的化合物(A):(B)重量比为0.6:1-1:0.6。优选地，所述含水表面活性剂组合物中的化合物(A):(B)重量比为0.7:1-1:0.7，尤其为0.8:1-1:0.8。非常特别优选0.9:1-1:0.9的范围。
在一个实施方案中，所述组合物的pH为4.3-5.8。
所述含水表面活性剂组合物的粘度优选为1000mPas或更高，使用Brookfield RV实验室流变仪在20℃，12rpm，转子设定为RV 02至07(转子选择取决于粘度范围)下测定。
希望的话，本发明的含水表面活性剂组合物可额外包含一种或多种其他表面活性剂，其就结构而言不属于上述化合物(A)、(B)、(D)或(E)。这些表面活性剂可为阴离子、阳离子、非离子或两性表面活性剂。
组合物的用途
本发明的另一主题为上述组合物用于化妆产品的用途。
就化妆产品而言，此处特别优选尤其是以洗发香波、淋浴凝胶、肥皂、合成洗涤剂、洗涤膏、洗涤乳、摩擦制剂、泡沫浴液、油浴液、淋浴液、剃须泡沫、剃须乳、剃须霜和牙齿护理产品(例如牙膏、嗽口水等)形式存在的那些。
实施例
所用的物质
SFA-I：基于天然C12/14脂肪酸的工业级α-磺基脂肪酸二盐；组成：74重量％2-磺基月桂酸二钠、13重量％月桂酸钠、11重量％硫酸钠、2重量％水。此处，术语“月桂酸盐”意指所含天然脂肪酸的混合物的C12/14重量比为70:30。基于二盐的活性物质含量为74重量％。
APG-I：标准市售C12-C16脂肪醇糖苷，活性物质含量：50-53重量％，水比例：47-50重量％，pH：约11.5-12.5(Planatacare 1200UP，BASF BPCN)。
测量和测试方法
测定初始起泡行为：
为了测试初始起泡行为(转子起泡方法)，使用标准市售测量仪器(Sita FoamTester R 2000)。为此，如下所述首先制备表面活性剂水溶液：将1g各待测试样品(所用样品为SFA-I或APG-I或这些物质的混合物，参见下文；在SFA-I的情况下，活性物质含量应理解为意指二盐含量(如上文所述))的活性物质在20℃下溶于1升具有15°德国硬度(对应于2.673mmol CaCO3)的硬度的水中。使用HCl将溶液的pH调节至5.5。将以此方式制备的溶液加热至30℃。
测量：将250ml加热的储水器转移至测量仪器中并在1300转/分钟的速率下起泡10秒钟，然后确定所存在的泡沫体积(以ml计)，然后再起泡10分钟，然后确定所存在的泡沫体积(以ml计)，等等，即在起泡期间每隔10秒钟测定泡沫水平。在80秒钟的起泡时间后，终止测量。对每个样品重复测量3次，在每种情况下使用来自相同批料的新鲜溶液，在40、60和80秒后的测量结果以这三次测量的平均值给出(参见表)。
实施例
实施例1：
使用SFA-I和AGP-I的混合物，其中将相应活性物质SFA-I和AGP-I的重量比调节至1:1的值。如上文在“测定初始起泡行为”下所述的那样实施实验程序。实验数据可参见表1。
对比实施例1：
仅使用SFA-I。如上文在“测定初始起泡行为”下所述的那样实施实验程序。实验数据可参见表1。
对比实施例2：
仅使用APG-I。如上文在“测定初始起泡行为”下所述的那样实施实验程序。实验数据可参见表1。
对比实施例3：
使用SFA-I和AGP-I的混合物，其中将相应活性物质SFA-I和AGP-I的重量比调节至3:1的值。如上文在“测定初始起泡行为”下所述的那样实施实验程序。实验数据可参见表1。
对比实施例4：
使用SFA-I和AGP-I的混合物，其中将相应活性物质SFA-I和AGP-I的重量比调节至1:3的值。如上文在“测定初始起泡行为”下所述的那样实施实验程序。实验数据可参见表1。
表1：测定初始起泡行为
Figure GDA0002005371120000081
Figure GDA0002005371120000091
从该表清楚看出，本发明的混合物(由实施例1证实)可用于获得非常优异的起泡行为。与其中在每种情况下仅使用单一表面活性剂，即仅SFA-I或仅APG-I的对比实施例1和2的对比表明，令人惊讶地存在起泡行为的协同增效效果。对比实施例3和4显示，当超出本发明的范围时，表面活性剂SFA-I和SFA-II的混合物显示出差的起泡行为。

Claims (8)

1.一种含水表面活性剂组合物，其包含：
·一种或多种通式(I)的α-磺基脂肪酸二盐(A)：
R1CH(SO3M1)COOM2 (I)
其中基团R1为具有6-16个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，且基团M1和M2彼此独立地选自H、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、铵和链烷醇胺，
·一种或多种通式(II)的烷基糖苷(B)：
R2O-[G]p (II)
其中R2为具有8-18个碳原子的烷基和/或链烯基，G为具有5或6个碳原子的糖基团且p为1-10的数，
·水，
其中适用如下条件：
·就化合物(A)而言，存在如下情况：其中基团R1为具有14个或更多碳原子的烷基或链烯基的化合物(A)的比例基于所述含水表面活性剂组合物中化合物(A)的总量为20重量％或更小；
·就化合物(B)而言，存在如下情况：其中基团R2为具有15个或更多碳原子的烷基或链烯基的化合物(B)的比例基于所述含水表面活性剂组合物中化合物(B)的总量为5重量％或更小；
·如果所述含水表面活性剂组合物包含一种或多种通式(V)的磺酸酯(E)：
R5CH(SO3M5)COOR6 (V)
其中基团R5为具有6-18个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，且基团R6为具有1-20个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，其中基团R6逻辑上仅在3个碳原子以上时才可为链烯基或支化的，且基团M5选自Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、铵和链烷醇胺，
则存在如下情况：化合物(A)基于化合物(A)和(E)的总和必须以50重量％或更高的量存在；
·所述含水表面活性剂组合物中的化合物(A):(B)的重量比为0.7:1-1:0.7。
2.根据权利要求1的组合物，其中基团M1和M2为Na。
3.根据权利要求1的组合物，其中所述组合物额外包含一种或多种通式(III)的化合物(C)：
R4COOM3 (III)
其中基团R4为具有7-19个碳原子的直链或支化烷基或链烯基且基团M3选自H、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、铵和链烷醇胺。
4.根据权利要求2的组合物，其中所述组合物额外包含一种或多种通式(III)的化合物(C)：
R4COOM3 (III)
其中基团R4为具有7-19个碳原子的直链或支化烷基或链烯基且基团M3选自H、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、铵和链烷醇胺。
5.根据权利要求1-4中任一项的组合物，其中所述组合物额外包含一种或多种通式(IV)的硫酸无机盐(D)：
(M4)2SO4 (IV)
其中M4选自Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、铵和链烷醇胺。
6.根据权利要求1-4中任一项的组合物，其中所述组合物的pH为4.3-5.8。
7.根据权利要求1-6中任一项的组合物的用途，用于化妆产品。
8.根据权利要求7的组合物的用途，其用于呈洗发香波、淋浴凝胶、肥皂、合成洗涤剂、洗涤膏、洗涤乳、摩擦制剂、泡沫浴液、油浴液、淋浴液、剃须泡沫、剃须乳和剃须霜形式的化妆产品。
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