CN107438656A - 烷基苯磺酸的氨基醇盐和其在洗涤剂配制物中的用途 - Google Patents

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Abstract

提供胺中和的阴离子表面活性剂和其在洗涤剂配制物中的用途。如本文所描述，所述胺中和的阴离子表面活性剂具有式I。

Description

烷基苯磺酸的氨基醇盐和其在洗涤剂配制物中的用途
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年4月30日提交的美国临时申请序号62/155,042的优先权，所述申请以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及烷基苯磺酸表面活性剂，更确切地说，用某些胺化合物中和的烷基苯磺酸表面活性剂；和其在洗涤剂配制物中的用途。
背景技术
衣用液体洗涤剂市场中最新的商业创新包括“单位剂量”产品，其中洗涤剂组分放置在水溶性聚合物小袋内。这些单位剂量产品的特征是高活性剂浓度和低含水量(通常小于15％)。为了产生这类高活性配制物，需要表面活性剂分子可以存在于这类紧密空间中而不对配制物稳定性产生不利影响。这些不利影响中的一些包括配制物的粘度增加，和配制物与包覆聚合物(在大多数情况下时聚乙烯醇(PVOH))的相互作用增加，产生不当的凝胶斑点或未分散絮凝物。
目前配制物一般含有一种或多种表面活性剂，通常阴离子和/或非离子表面活性剂或其组合。一种常用类别的阴离子表面活性剂是直链烷基苯磺酸(“HLAS”)。
HLAS的酸基团用各种碱中和以获得功能表面活性剂(在约pH 7左右下)。商业表面活性剂应用中所用的碱的一些常见实例是NaOH(得到LABS-直链烷基苯磺酸钠盐)。然而，在许多领域中缺乏已知的中和的HLAS如LABS。举例来说，这类化合物可以展现上文所指示的缺点，包括当配制在洗涤剂组合物中时不当的高粘度，和/或由与PVOH膜的相互作用所造成的凝胶斑点或未分散絮凝物的形成。
通过本发明解决的问题是提供解决现有材料的各种缺点的新烷基苯磺酸盐。
发明内容
我们现在已发现，如本文所描述，烷基苯磺酸可以用某些氨基醇化合物中和，以提供具有有利特性的表面活性剂。有利地，在一些实施例中，本发明的表面活性剂展现与常规表面活性剂如直链烷基苯磺酸、钠盐或单乙醇胺盐相比更低的粘度。与常规直链烷基苯磺酸类表面活性剂不同，所述表面活性剂也与PVOH膜相互作用，并且可以使得单位剂量的洗涤剂配制物有更高的含水量。此外，存在于单位剂量配制物中时，本发明的各种表面活性剂可以在与PVOH溶液相互作用时缓解或降低絮凝物形成。
在一个方面中，提供一种式I的胺中和的阴离子表面活性剂：
其中R1是C4-C14烷基，并且M是式II的氨基醇化合物：
其中R2是C1-C6烷基或CH2OH；R3是H或CH2OH；并且R4是H或C1-C6烷基。
在另一方面中，提供一种洗涤剂封包(detergent packet)，其包含包覆在水溶性聚乙烯醇小袋中的洗涤剂配制物，所述洗涤剂配制物含有如本文所描述的胺中和的阴离子表面活性剂。
具体实施方式
除非另有指示，否则数值范围(例如在“2到10”中)包括界定所述范围的数字(例如2和10)。
除非另有指示，否则比率、百分比、份数等等均按重量计。组合物中的重量百分比(或wt％)是干重的百分比，即排除可存在于组合物中的水。
如本说明书所使用，“烷基”涵盖具有所指示数目个碳原子的直链和分支链脂肪族基团。优选的烷基包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基和己基。
如上文所指示，在一个方面中，本发明提供一种式I的胺中和的阴离子表面活性剂：
式1化合物中的R1是C4-C14烷基(直链或分支链)。在一些实施例中，R1可以是直链C4-C14烷基。在一些实施例中，R1可以是直链C10-C13烷基。
式I中的MH+是氨基醇化合物，形成式I的中和烷基苯磺酸盐组分的相对离子。氨基醇化合物M具有式II：
其中R2是C1-C6烷基或CH2OH；R3是H或CH2OH；并且R4是H或C1-C6烷基。
在一些实施例中，R2是甲基、乙基或正丙基，优选其是乙基。在一些实施例中，R2是CH2OH。
在一些实施例中，R3是H。在一些实施例中，R3是CH2OH。
在一些实施例中，R4是H。在一些实施例中，R4是乙基、正丙基或正丁基，优选正丁基。
优选的式II化合物包括3-氨基-4-辛醇和2-氨基-2-羟甲基-1，3-丙二醇。
式II化合物可商购和/或其可以使用文献方法由所属领域的技术人员合成。
式I化合物可以易于通过在水和/或其它溶剂中将烷基苯磺酸与式II的氨基醇化合物混合来制备。通常可以在室温下使用例如机械或电磁搅拌器进行混合。额外细节由实例提供。
优选的式I化合物包括：
式I的胺中和的阴离子化合物适用作广泛多种应用中的表面活性剂。优选地，所述化合物适用于清洁用的洗涤剂配制物中，如适用于衣物洗涤剂中。更优选地，其以单位剂量或密封包装洗涤剂形式使用。优选地，含有洗涤剂配制物的密封包装添加到洗衣机中。以洗涤剂配制物的总重量计，洗涤剂配制物中所使用的式I的胺中和的阴离子表面活性剂的量可以是例如至少20wt％，或者至少24wt％，并且至多40wt％，或者至多32wt％。
当按洗涤剂封包的洗涤剂配制物使用时，这类洗涤剂配制物可以含有各种额外成分。举例来说，配制物可以含有一种或多种脂肪酸盐(用脂肪酸中和而产生)、一种或多种额外表面活性剂、一种或多种溶剂(例如丙二醇和甘油)和水。
针对盐，合适的脂肪酸包括但不限于蒸馏的棕榈仁脂肪酸(如PALMERA B1220)。以洗涤剂配制物的总重量计，洗涤剂配制物中的脂肪酸的量可以是4.5到5.5重量百分比。
洗涤剂配制物中可以包括额外表面活性剂。表面活性剂可以是阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、脂肪酸盐表面活性剂、两性离子表面活性剂或甜菜碱表面活性剂。优选地，洗涤剂配制物包含至少一种阴离子表面活性剂，优选至少两种。一种或两种阴离子表面活性剂可以是式I的胺中和的阴离子表面活性剂。
优选地，任选的非离子表面活性剂具有一个含至少八个碳原子的烷基和至少五个聚合环氧乙烷或环氧丙烷残基。优选地，非离子表面活性剂具有至少五个聚合环氧乙烷残基，优选至少六个，优选至少七个，；优选不多于十二个，优选不多于十一个，优选不多于十个。优选地，洗涤剂组合物包含至少5wt％的直链醇乙氧基化物，优选至少6wt％，优选至少8wt％；优选至多22wt％。优选地，直链醇乙氧基化物具有C8-C18烷基，优选C10-C16烷基，优选C12-C15烷基。优选地，直链醇乙氧基化物含有六个到十二个环氧乙烷聚合单元，优选七个到十个。优选地，阴离子表面活性剂具有一个含至少十个碳原子的烷基和一个阴离子基团，所述阴离子基团优选选自磺酸根和硫酸根。阴离子表面活性剂也可以具有环氧乙烷的聚合残基和/或可以具有芳香族环，例如直链烷基苯磺酸盐。一些阴离子表面活性剂是脂肪酸盐。优选地，洗涤剂组合物包含不大于25wt％、或者不大于15wt％、或者不大于5wt％、或者不大于3wt％或或者不大于1wt％的直链烷基苯磺酸盐(与由式I的胺中和的阴离子表面活性剂贡献的量不同)。优选地，除了式I的那些物以外，如果存在，那么烷基苯磺酸盐具有C10-C14烷基。
优选地，洗涤剂组合物包含至少2wt％的烷基硫酸盐，优选至少3wt％，优选至少4wt％。优选地，洗涤剂组合物包含不大于15wt％的烷基硫酸盐，优选不大于13wt％。优选地，烷基硫酸盐每分子含有一个到五个聚合环氧乙烷单元。
洗涤剂配制物可以含有一种或多种非水性溶剂。合适的非水性溶剂包括但不限于丙二醇和甘油。每一种非水性溶剂如丙二醇和甘油的量可以例如是5wt％到20wt％。
洗涤剂配制物可以含有水，但通常量小于20wt％，或者小于15wt％，并且可以是至少1wt％或者至少4wt％。
优选地，洗涤剂配制物的pH是4到11，优选4.5到10，优选4.5到9，优选6到8。如果需要，那么调节配制物的pH的合适碱包括矿物碱，如氢氧化钠和氢氧化钾；氢氧化铵；和有机碱，如单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺；或2-二甲基氨基-2-甲基-1-丙醇(DMAMP)。可以使用碱的混合物。如果需要，那么调节配制物的pH的合适酸包括矿物酸，盐酸、磷酸和硫酸；和有机酸，如乙酸。可以使用酸的混合物。可以用碱将配制物调节到更高pH并且随后用酸反滴定到上文所描述的范围。
当用作单位剂量洗涤剂包装时，洗涤剂配制物一般包覆并且密封在聚乙烯醇(PVOH)小袋内。用于形成这类小袋的方法是已知的并且描述于例如WO 2002/060758A1中。小袋中的洗涤剂配制物的量可以取决于所期望包装的大小而改变。量可以例如在3g到35g范围内。
本发明的一些实施例现将详细地描述于以下实例中。
制备表面活性剂溶液
单乙醇胺(MEA)：在110mL玻璃瓶中，添加56.7g的去离子水。在使用磁性搅拌棒的搅拌下，添加3.16g MEA直到完全溶解。随后，以逐滴方式在直链烷基苯磺酸(烷基是在苯环的对位中的约C10-C13)(HLAS)中缓慢添加，始终处于搅拌下。继续直到所添加的HLAS的质量是15.08g。继续搅拌直到所有组分(HLAS+MEA)完全溶解并且观测不到可见的颗粒或凝集物。总表面活性剂浓度经过计算是(3.16+15.08)*100/(3.16+15.08+56.7)＝24.3％。随后测量溶液的pH，在这个实例中pH＝8.27
表面活性剂溶液：上文实例用以评估如何产生具有氨基醇的表面活性剂溶液。如下制备具有2-氨基-2-羟甲基-1，3-丙二醇氨基乙烷的溶液。在110mL玻璃瓶中，添加52.5g的去离子水。在搅拌下，添加7.12g的2-氨基-2-羟甲基-1，3-丙二醇直到完全溶解。随后，以逐滴方式缓慢添加15.38g的HLAS，并且继续搅拌直到观测不到可见的颗粒或凝集物。总表面活性剂浓度经过计算是30wt％，并且溶液的pH是7.95。
3-氨基-4-辛醇类表面活性剂本身不可溶于水中，并且需要添加丙二醇。
洗涤剂配制物：
除如上文所描述的表面活性剂溶液以外，洗涤剂配制物经过制备含有两种溶剂(丙二醇和甘油)、两种表面活性剂(BIOSOFT N25-7、具有7摩尔EO和STEOL CS270的直链醇乙氧基化物、具有2摩尔来自Stepan的EO的烷基醚硫酸盐)和脂肪酸(来自Croda的PALMERAB1220)。用于制备这类洗涤剂配制物的典型实例如下：
在110mL玻璃瓶中，添加2g的去离子水到7.5g的丙二醇，并且用磁性搅拌棒混合。随后，缓慢添加7g的STEOL CS 270，随后缓慢添加9g的BIOSOFT N 25-7。继续混合直至两种表面活性剂完全可溶并且见不到凝集物。随后，在搅拌的同时添加2g的PALMERA B1220和2.75g甘油，并且等待直到完全溶解。对于最终的中和步骤，将2.1g的MEA混合于溶液中。随后，在搅拌下以逐滴方式缓慢添加HLAS，并且继续直到所添加的HLAS的质量是7.5g。使得溶液的所有组分能够完全可溶，并且让溶液静置过夜。测量溶液的pH，并且必要时通过添加MEA来调节。
以下实例证实了本发明的表面活性剂优于常规LAS-Na和HLAS-MEA表面活性剂的优势。
粘度
用布洛克菲尔德粘度计(Brookfield viscometer)以在6与60s-1之间的剪切速率测量如先前部分中所描述制备的表面活性剂溶液(2-氨基-2-羟甲基-1，3-丙二醇、Na盐和MEA)的粘度。数据显示于表1中
表1
表面活性剂 粘度(cps)
LAS-MEA(比较)24.3wt％ 2920
LAS-Na(比较)24.6wt％ 611
LAS-2-氨基-2-羟甲基-1，3-丙二醇(本发明)30wt％ 549
表1中的数据指示在摩尔基础(即，相同分子数/单位体积)上，本发明的表面活性剂显示与Na或MEA盐相比优异的粘度。
与PVOH的相互作用
在这个实例中，将约0.6g的PVOH膜(M8630，商业上获自Monosol Inc.)添加到6g的20wt％表面活性剂溶液中并且手动剧烈震荡。使用许多商业液体洗衣配制物中通常使用的MEA类表面活性剂，PVOH膜与表面活性剂/水混合物相互作用以形成“一小滴(glob)”，即，未完全溶解的复合物。另一方面，对于2-氨基-2-羟甲基-1，3-丙二醇类表面活性剂溶液，PVOH膜是完全溶解的(就较轻微程度来说，这对于LAS-Na表面活性剂溶液来说也是如此)。对于3-氨基-4-辛醇类表面活性剂，PVOH膜不与表面活性剂溶液相互作用并且在很大程度上是完整的。
与水的相互作用
在这个实例中，在手动剧烈震荡的小瓶中将1.5g的洗涤剂配制物添加到1.5g的去离子水中。含有MEA类和2-氨基-2-羟甲基-1，3-丙二醇类表面活性剂的配制物形成粘稠凝集物。相反，当添加水时，含有3-氨基-4-辛醇的配制物展现更低的粘度并且是均质的。
复合配制物与PVOH的相互作用
在这个实例中，将3g的洗涤剂配制物添加到0.6g的10wt％PVOH溶液(通过将PVOH膜溶解于水中制备)中。本实例动态模拟当小袋溶解于水中时，发生了什么，首先PVOH膜溶解于水中，并且随后配制物内含物释放于洗液中。随后在配制物组分、水和溶解的PVOH之间发生相互作用。
在所有小瓶中未溶解的絮凝物清晰可见。絮凝物具有拟正则形状(椭球形)，允许基于其尺寸估算絮凝物大小。絮凝物外形的递减顺序如下(针对具有100的大小指数的MEA定等级)：2-氨基-2-羟甲基-1，3-丙二醇(104)、MEA(100)、3-氨基-4-辛醇(75)。
这种测试指示与MEA相比，在水和其它配制物组分存在下，3-氨基-4-辛醇可以减小与PVOH形成的絮凝物的大小。

Claims (6)

1.一种式I的胺中和的阴离子表面活性剂：
其中R1是C4-C14烷基，并且M是式II的氨基醇化合物：
其中R2是C1-C6烷基或CH2OH；R3是H或CH2OH；并且R4是H或C1-C6烷基。
2.根据权利要求1所述的表面活性剂，其中R1处于苯环的4位。
3.根据权利要求1到2中任一项所述的表面活性剂，其中R1是直链C10-C13烷基。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的表面活性剂，其中氨基醇化合物是3-氨基-4-辛醇或2-氨基-2-羟甲基-1，3-丙二醇。
5.一种洗涤剂封包(detergent packet)，包含包覆在水溶性聚乙烯醇小袋中的洗涤剂配制物，所述洗涤剂配制物含有根据权利要求1到4中任一项所述的胺中和的阴离子表面活性剂。
6.根据权利要求5所述的洗涤剂封包，其中所述洗涤剂配制物进一步包含脂肪酸盐、一种或多种额外表面活性剂、一种或多种溶剂(例如丙二醇和甘油)和水。
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