CN1440450A - 污垢释放聚合物和含有它们的洗衣洗涤剂组合物 - Google Patents
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Abstract
用作洗涤剂组合物中的去污剂的阴离子、疏水多糖是具有阴离子取代基的多糖与烯键式不饱和单体的接枝共聚物,所述共聚物具有多糖主链和阴离子取代基,所述多糖主链载有得自烯键式不饱和单体的接枝疏水乙烯基聚合基团。所述聚合物表现出从聚酯和棉上提高的释放油性和颗粒污垢的性能。
Description
技术领域
本发明涉及用于洗涤剂制品能够增强从棉或聚酯织物或它们的混合物中的去污性的新型污垢释放聚合物(soil release polymer)及其制备方法。
发明背景
用洗衣洗涤剂洗涤脏织物主要有两个步骤。在第一阶段,洗涤剂必须从织物除去脏颗粒并将它们悬浮于脏溶液中。在第二阶段是在织物从脏溶液或漂洗溶液中取出之前和之后,洗涤剂必须防止脏颗粒和其它不溶物再次沉积到衣服上。已知聚合物对以下两个过程有利-污垢释放聚合物提高了对织物的去污性,同时抗再沉积聚合物防止洗涤过的污垢沉积到织物上。
近年来已努力开发了污垢释放聚合物(SRPs),它们能够加入到洗涤剂制品中,从而提高污垢从织物上的去除性。SRPs吸附在织物表面,改善了织物的性能如其亲水和疏水性及其表面能。因此去污性要大于用传统洗涤剂制品的。
文献中公开的污垢释放聚合物存在的问题是从聚酯对油性或脂性污垢的去除。聚酯是一种疏水织物,从该织物除去疏水油性污垢已是一个长期存在的问题。通过使用组合有疏水和亲水部分的污垢释放聚合物部分地解决了该问题。这些聚合物牢牢地吸附在织物上,它们易于分散或溶于表面活性剂中并能与洗涤剂制品中的组分相容。当将其加入到洗涤剂制品中时,它们有助于去除油性污垢。
为了从聚酯中去除油性污垢,在现有技术中已公开了各种污垢释放聚合物。大多数是已经过亲水改性的聚酯。US 3959230和US 4116885公开了改性聚酯作为洗涤剂制品的去污剂。
GB2322137公开了疏水改性的淀粉(淀粉是亲水部分)及其作为污垢释放聚合物的用途,尤其是用于从聚酯织物去除油性污垢。通过用疏水单体接枝共聚合淀粉进行疏水改性。
US 5227446公开了一种用以下物质改性的多糖:a)烯键式不饱和二羧酸/酸酐/碱金属盐,b)烯键式不饱和羧酸/碱金属盐和c)在分子中含有两个或多个烯键式不饱和、非共轭双键的单体。
还公开了从棉去除油性污垢用的SRPs。US 3948838公开了疏水丙烯酸单体和水溶性单体如丙烯酸的共聚物作为棉织物的油性去污剂的用途。
因此,现有技术中已知从棉或聚酯除去油性污垢用的聚合物。然而,尚没有公开能够有助于从棉和聚酯除去油性和颗粒污垢或其混合物的聚合物。
发明概述
因此根据本发明,提供了为阴离子、疏水接枝共聚物的新型污垢释放聚合物。这些污垢释放聚合物可以加入到洗涤剂制品并且有助于从棉、聚酯或其混合物中除去油性和颗粒污垢。这些聚合物也可以用于漂洗调理剂。还提供了一种制备这些污垢释放聚合物的方法,包括阴离子改性和接枝共聚合的步骤。发明详述
根据本发明的第一方面,提供了一种阴离子、疏水多糖,它是一种具有阴离子取代基的多糖与烯键式不饱和单体的接枝共聚物,所述共聚物具有多糖主链和阴离子取代基,所述主链载有得自烯键式不饱和单体的接枝疏水乙烯基聚合基团,所述阴离子取代基优选具有羧酸或磺酸首基(head group)或其盐的基团。
根据本发明的第二方面,提供了一种制备前面定义的阴离子、疏水多糖的方法,包括多糖的接枝共聚合和阴离子改性的步骤。
根据本发明的第三方面,提供了一种织物处理组合物,它含有织物处理剂和0.01-10wt%的前面定义的阴离子、疏水多糖。
根据本发明的第四方面,提供了一种洗涤剂组合物,含有5-60wt%的洗涤表面活性剂和0.01-10wt%的前面定义的阴离子、疏水多糖。发明详述 阴离子、疏水多糖
优选G是单糖。
在第一优选实施方式中,R′和R″是聚合乙烯基磺酸盐基团例如-(CH2-CHSO3H)n和-(CH2-CHSO3 -M+)n,其中M是碱金属或碱土金属,并且n是5-100。在第二优选实施方式中,R′和R″是通式-R3-COOH和-R3-COO-M+的亚烷基羧酸盐,其中R3是C1-C4亚烷基,特别优选C1,并且M是碱金属或碱土金属。
所述疏水乙烯基聚合物可以通过羟基或者通过糖上的任何碳原子与多糖主链相连。聚合物链可以不规则间隔存在于多糖链上,并且它们以规则间隔存在并不重要。在不赋予去污性能的情况下可以存在高达50%均聚物。阴离子基团可以通过羟基,既可是伯羟基也可是仲羟基,与多糖主链相连。阴离子取代基没有必要都存在于每一糖环上。
没有必要将通过接枝共聚合和阴离子改性多糖获得的最终产品中可能存在的任何未反应的多糖除去。
为分子的亲水部分的多糖优选选自纤维素、瓜尔胶、淀粉和罗望子仁粉,但不限于这些。更优选多糖是淀粉。淀粉可以是任何天然淀粉并包括选自以下的那些:小麦、大米、燕麦、木薯、玉米、马铃薯、高粱、竹芋或其混合物。或者,也可以使用酸或酶降解过的淀粉或氧化淀粉或其混合物或其与天然淀粉的混合物。
当淀粉是优选的多糖时,它可以为天然形式或糊化形式。术语糊化是指在有水的情况下高温破裂淀粉颗粒。
通过接枝到多糖主链上的疏水乙烯基聚合物(式I中的R)提供疏水改性。特别优选乙烯基单体如丙烯酸单体、醋酸乙烯酯、苯乙烯和取代过的苯乙烯的聚合物。每个疏水乙烯基聚合物链的分子量优选为500-5,000,000,更优选2000-500,000,最优选5000-100,000。
疏水乙烯基聚合物的量优选为多糖重量的0.1-10%,更优选为多糖重量的1-5%。
优选将丙烯酸单体用于接枝共聚合。特别适用于本发明的疏水丙烯酸聚合物如下所示具有通式II:其中R1和R1′可以相同或不同并代表-H、-CH3、-C2H5。以及其中R2和R2′可以相同或不同并代表-COOCH3、-COOC2H5、-COOC3H7。
特别优选是聚(丙烯酸甲酯),其中R1=R1′=H并且R2=R2′=-COOCH3。
阴离子基团,可以是具有羧酸或磺酸首基或其盐的基团,其沿多糖主链分布。本发明的化合物可以含有具有羧酸或磺酸首基(或其盐)的基团作为阴离子取代基。
阴离子取代基的量优选是多糖重量的0.1-10%,更优选是多糖重量的0.1-5%。
进行多糖阴离子改性的阴离子试剂的优选实例是卤代羧酸或其盐和乙烯基磺酸或其盐或其混合物。更优选使用卤代羧酸作为阴离子试剂。特别优选氯乙酸。优选改性多糖的实例以下结构式是本发明阴离子、疏水多糖(式I)的代表性实例。在这些图中,R代表
R1=H和R2=-COOCH3以及R′=-CH2COOH。式III图1:淀粉的阴离子疏水接枝共聚物式VI图2:纤维素的阴离子疏水接枝共聚物式V图3:瓜尔胶的阴离子疏水接枝共聚物其中
式VI
图4:罗望子胶的阴离子疏水接枝共聚物阴离子、疏水多糖的制备
本发明的污洉释放聚合物通过将多糖a)接枝共聚合和b)阴离子改性来制备。首先进行哪一步对本发明不是特别重要。优选首先进行多糖的接枝共聚合步骤,然后进行阴离子改性。
多糖的接枝共聚合和阴离子改性都可以通过多糖主链上的伯和/或仲羟基进行。接枝共聚合也可以通过从单糖残基上的H夺取来引发。
接枝共聚合是通过在含水介质中将氧化还原引发剂,例如硫酸亚铁铵和过氧化氢或硝酸高铈铵和稀硝酸,与多糖接触进行的。优选温度范围是20-60℃,更优选是30-40℃。优选加入夹带剂,其一实例是尿素。当使用硫酸亚铁铵和过氧化氢体系作为氧化还原引发剂时,优选还加入抗坏血酸。加入疏水单体,接着进行聚合得到本发明的聚合物。
如此制备的疏水接枝共聚物优选与羧化或磺化试剂反应,这些试剂选自卤代羧酸、卤代羧酸的碱金属或碱土金属盐、乙烯基磺酸或乙烯基磺酸的碱金属或碱土金属盐。优选使用卤代乙酸,更优选氯乙酸,以便在多糖上提供阴离子基团。可以在有溶剂如水/异丙醇混合物的情况下或者作为干法进行阴离子改性方法。
当本发明的污垢释放聚合物是由天然淀粉制备的时,优选在有水的情况下使其经受70-90℃的温度,从而使污垢释放聚合物能溶于水。织物处理和洗涤剂组合物
通过将本发明的污垢释放聚合物加入到洗涤剂组合物、漂洗调理剂或其它织物处理组合物中可以将其用于处理织物。也可以将其简单地以水溶液使用,将该水溶液施加到织物上增强对织物的去污性。
本发明的聚合物适宜地以洗涤剂或织物处理组合物的0.01-10wt%,优选0.5-5wt%的量加入。
可以有益地将所述污垢释放聚合物加入到适用于重垢用途的助洗洗衣洗涤剂组合物中。根据本发明优选的洗涤剂组合物可以含有5-40wt%的去污表面活性剂(洗涤剂活性物质)、5-80wt%的去垢助洗剂和0.01-10wt%,优选0.5-5wt%的本发明污垢释放聚合物。
除了本发明的聚合物之外,洗涤剂制品还含有例如传统制品中的洗涤剂活性物(表面活性剂)和助洗剂和辅助物。辅助物包括螯合剂、染料转移抑制剂、香料、漂白剂、酶、荧光剂(flourescer)、荧光增白剂、杀真菌剂、杀菌剂、水溶助剂等。
洗涤剂组合物可以是任何物理形式,例如粉末、片剂、条、糊剂或液体。
洗涤剂活性物质通常选自阴离子、非离子、阳离子、两性离子洗涤剂活性化合物或其混合物。
可用于本发明组合物的阴离子表面活性剂是皂和非皂洗涤剂化合物。特别适宜的阴离子洗涤剂活性化合物是有机硫反应产物的水溶性盐,在该分子结构中具有8-22个碳原子的烷基残基,并且残基选自磺酸或硫酸酯基及其混合物。
优选的水溶性合成阴离子洗涤剂活性化合物是高级烷基苯磺酸的碱金属(例如钠和钾)和碱土金属(例如钙和镁)盐以及与烯烃磺酸盐和高级烷基硫酸盐、和高级脂肪酸甘油单酯硫酸盐的混合物。最优选的阴离子洗涤剂活性化合物是高级烷基芳磺酸盐例如在直链或支链烷基中含有6-20个碳原子的高级烷基苯磺酸盐,其具体实例是高级烷基苯磺酸或高级烷基甲苯、二甲苯或苯酚磺酸、烷基萘磺酸的钠盐、二戊基萘磺酸铵、和二壬基萘磺酸钠。
适宜的非离子洗涤剂活性化合物可以广义地描述为通过将性质上为亲水的烯化氧基团与性质上可以是脂族或烷基芳族的有机疏水化合物缩合生产的化合物。与任何特定疏水基团缩合的亲水或聚烯化氧残基的长度可以容易地经过调整,从而获得具有亲水和疏水部分之间所需平衡度的水溶性化合物。
具体实例包括直链或支链结构中具有8-22个碳原子的脂族醇与氧化乙烯的缩合产物,例如每摩尔椰子醇具有2-15摩尔氧化乙烯的椰子油氧化乙烯缩合物;烷基含有6-12个碳原子的烷基苯酚每摩尔与5-25摩尔氧化乙烯的缩合物;乙二胺和氧化丙烯的反应产物与氧化乙烯的缩合物,该缩合物含有40-80wt%的聚氧乙烯残基并具有5,000-11,000的分子量;结构R3NO的叔胺氧化物,其中一个基团R是8-18个碳原子的烷基,其它基团各自是甲基、乙基或羟基乙基,例如氧化二甲基十二烷基胺;结构R3PO的氧化叔膦,其中一个基团R是10-18个碳原子的烷基,其它基团各自是1-3个碳原子的烷基或羟基烷基,例如氧化二甲基十二烷基膦;和结构R2SO的二烷基亚砜,其中基团R是10-18个碳原子的烷基,其它基团是甲基或乙基,例如甲基十四烷基亚砜;脂肪酸链烷醇酰胺类;脂肪酸链烷醇酰胺和烷基硫醇的烯化氧缩合物。
可以任选使用的适宜的两性洗涤剂活性化合物是含有8-18个碳原子的烷基并且脂族基团被阴离子水增溶性基团取代的脂族仲和叔胺的衍生物,例如3-十二烷基氨基-丙酸钠、3-十二烷基氨基丙磺酸钠和N-2-羟基十二烷基-N-甲基牛磺酸钠。适宜的阳离子洗涤剂活性化合物是具有8-18个碳原子的脂族残基的季铵盐,例如溴化十六烷基三甲基铵。
可以任选使用的适宜的两性离子洗涤剂活性化合物是脂族季铵的衍生物、具有8-18个碳原子的脂族残基并且脂族残基被阴离子水增溶性基团取代的锍和鏻化合物,例如3-(N-N-二甲基-N-十六烷基铵)、丙-1-磺酸酯甜菜碱、3-(十二烷基甲基锍)丙-1-磺酸酯甜菜碱和3-(十六烷基甲基鏻)乙磺酸酯甜菜碱。
适宜的洗涤剂活性化合物的其它实例是常用作公知教科书Schwartz和Perry编写的″Surface Active Agents″第I卷和Schwartz、Perry和Berch的″Surface Active Agents andDetergents″第II卷中给出的表面活性剂的化合物。
配方中所用的去污助洗剂优选为无机助洗剂,并且适宜的助洗剂包括碱金属硅铝酸盐(沸石类)、碱金属碳酸盐、三聚磷酸钠(STPP)、焦磷酸四钠(TSPP)、柠檬酸盐、次氮基三乙酸钠(NTA)和这些的组合。助洗剂可以适宜地以5-80wt%,优选10-60wt%的量使用。
本发明的洗涤剂组合物也可以含有任何其它适宜的组分。这些可以选自,但不限于,漂白剂、漂白剂前体、漂白稳定剂(重金属螯合剂)、光漂白剂、酶、其它聚合物、泡沫促进剂、泡沫控制剂、荧光增白剂、填料、助流剂、织物调理剂、香料、着色剂和有色斑饰。
本发明的聚合物也可以用作织物洗涤试剂盒的一部分、用作小袋的一部分或者可以经过微囊包封。
织物洗涤试剂盒可以包括彼此分离的两个外壳。优选一个外壳大,另一个小。大的外壳含有洗涤剂制品,小的外壳含有所述聚合物。说明书包括两种组分的使用指南,包括它们使用的比例和条件。所述试剂盒也可以含有分配装置,从而有助于以所需比例使用这两种组分洗涤。
本发明的优选试剂盒是具有两个单独室的塑料容器。第一个较大的室装有洗涤剂组合物。第二个小的室的容量不大于大室的约10%并且装有本发明的污垢释放聚合物。
所述聚合物/洗涤剂组合物也可以包装在具有一隔室的单剂量袋中,其中两种组分以这样的方式位于其中:当这些内容物从袋中倒出时它们接触。还可以微囊包封所述聚合物并以预混形式提供产品。其它形式的包装也包括在本发明的范围内。
通过以下非限制性实施例进一步描述本发明,其中份和百分比都是以重量计,除非另有说明。
实施例
实施例1
污垢释放聚合物的合成
在配备有搅拌器和温度计的烧瓶中将100g尿素溶于1升蒸馏水中。顺序地加入1kg木薯淀粉、1g磷酸亚铁铵和5g抗坏血酸、50ml丙烯酸甲酯并将混合物搅拌。然后加入10ml过氧化氢(30%w/v),将反应混合物搅拌,然后过滤。反应在30℃下进行。获得的淀粉-接枝-聚(丙烯酸甲酯)用水重复洗涤,然后在100℃下干燥。
在搅拌保持在<20℃的温度下将250g氯乙酸和240g氢氧化钠溶于水中并混合。然后向该混合物中加入40g尿素。将1kg上面的淀粉-接枝-聚(丙烯酸甲酯)取到混合器中,然后在搅拌下将氯乙酸-氢氧化钠混合物喷在其上面。混合物于60℃下放置24小时,然后干燥至11%水分。实施例2 证明聚合物的去污性能
配制没有污垢释放聚合物的标准洗涤剂制品(比较实施例A)。还制备加入有实施例1的聚合物的洗涤剂制品。具体配方示于表1。
表1
组成wt.% | 比较实施例A | 实施例1 |
直链烷基苯磺酸盐 | 20 | 20 |
三聚磷酸钠 | 27 | 27 |
苏打 | 15 | 15 |
碱性硅酸盐 | 10 | 10 |
填料 | 15 | 15 |
污垢释放聚合物 | - | 2 |
水 | 至100 | 至100 |
通过去垢性的提高确定去污性。
将100%棉和100%聚酯织物用于该研究。将织物切割成尺寸为5″×5″的样品。用a)油性污垢和b)颗粒污垢(炭黑)将这些样品弄脏。油性污垢可以是实验室制备的皮脂或车用润滑油。将浓度为0.025%的红色染料加入到油中,从而清楚地确定对织物的去油性。
也可以使用商购获得的用油性和颗粒污垢的混合物预染污的织物(WFK 30D是预染污过的聚酯以及WFK 10D是预染污的棉)。
将0.2g污垢以及浓度为0.025%的油红色染料加载到每一试验样品上并在2 4小时内使污渍至芯。在Milton Roy Color Scan II上于520nm下进行最初反射比测定。520nm是红色染料吸收的波长,因此将其用于监控去污性。
就颗粒污垢加载而言,将炭黑沉积到布片上得到反射比为55。该反射比是在460nm下测定的。
上述的织物用比较实施例A和实施例1的洗涤剂组合物洗涤,每种重复10次。然后制备浓度为5g/l的洗涤液。
在振荡式涤垢仪中将试验样品于洗涤液中洗涤15分钟。于520nm(对油性污垢而言)或460nm(对颗粒污垢和WFK 10D和30D而言)下进行反射比测定。注意污渍织物在洗涤之前和之后的反射比之差并以ΔR520*或ΔR460*表示。
如下确定对油性污垢的去污性的提高:
油性污垢去除性的提高(ΔΔR520*)=ΔR520*(实施例1的)-ΔR520*(比较实施例A的)。
如下确定对颗粒去污性以及油性和颗粒混合物的去污性的提高:
去污性的提高(ΔΔR460*)=ΔR460*(实施例1的)-ΔR460*(比较实施例A的)
按照上面的洗涤试验步骤从聚酯除去污垢的振荡式涤垢仪洗涤结果示于表2。棉的试验结果示于表3。表2-聚酯
表3-棉
颗粒污垢 | ΔΔR460* | 2.4 |
人造皮脂 | ΔΔR520* | 1.6 |
车用润滑油 | ΔΔR520* | 2.5 |
油性和颗粒污垢的混合物 | ΔΔR460* | 2.0 |
颗粒污垢 | ΔΔR460* | 3.0 |
人造皮脂 | ΔΔR520* | 0.5 |
车用润滑油 | ΔΔR520* | 0.5 |
油性和颗粒污垢的混合物 | ΔΔR460* | 2.0 |
上面的反射比测定说明了淀粉的阴离子、疏水接枝共聚物用于除去聚酯和棉织物上的油性和颗粒污垢或其混合物的好处。
Claims (27)
1、阴离子、疏水多糖,特征在于它是一种具有阴离子取代基的多糖与烯键式不饱和单体的接枝共聚物,所述共聚物具有多糖主链和阴离子取代基,所述多糖主链载有得自烯键式不饱和单体的接枝疏水乙烯基聚合基团。
2、如权利要求1的阴离子、疏水多糖,特征在于所述阴离子取代基选自具有羧酸盐或磺酸盐首基的基团。
4、如权利要求3的阴离子、疏水多糖,特征在于R′和R″可以相同或者不同,是选自-(CH2-CHSO3H)n和-(CH2-CHSO3 -M+)n的聚合乙烯基磺酸盐基团,其中M是碱金属或碱土金属,并且n是5-100。
5、如权利要求3的阴离子、疏水多糖,特征在于R′和R″可以相同或不同,选自-R3-COOH和-R3-COO-M+,其中R3是C1-C4亚烷基,M是碱金属或碱土金属。
6、如权利要求5的阴离子、疏水多糖,特征在于R′=R″=-CH2-COOH或其金属盐。
7、如前面权利要求任一项的阴离子、疏水多糖,特征在于所述疏水乙烯基聚合物的量是多糖重量的0.1-10%。
8、如权利要求7的阴离子、疏水多糖,特征在于所述疏水乙烯基聚合物的量是多糖重量的1-5%。
9、如前面权利要求任一项的阴离子、疏水多糖,特征在于所述阴离子取代基的量是多糖重量的0.1-10%。
10、如权利要求9的阴离子、疏水多糖,特征在于所述阴离子取代基的量是多糖重量的0.1-5%。
11、如前面权利要求任一项的阴离子、疏水多糖,特征在于所述疏水乙烯基聚合物具有500-5,000,000的分子量。
12、如权利要求11的阴离子、疏水多糖,特征在于所述疏水乙烯基聚合物具有2000-500,000的分子量。
13、如权利要求12的阴离子、疏水多糖,特征在于所述疏水乙烯基聚合物具有5000-100,000的分子量。
14、如权利要求3-13任一项的阴离子、疏水多糖,特征在于R是丙烯酸聚合物,具有通式II:其中R1和R1′可以相同或不同并代表-H、-CH3、-C2H5,并且其中R2和R2′可以相同或不同并代表-COOCH3、-COOC2H5、-COOC3H7。
15、如权利要求14的阴离子、疏水多糖,特征在于R1=R1′=H并且R2=R2′=-COOCH3。
16、如前面权利要求任一项的阴离子、疏水多糖,特征在于所述多糖选自淀粉、改性淀粉、纤维素、瓜尔胶和罗望子胶。
17、如权利要求16的阴离子、疏水多糖,特征在于所述多糖是淀粉。
18、一种如权利要求1-17任一项的阴离子、疏水多糖的制备方法,特征在于它包括多糖的接枝共聚合和阴离子改性。
19、如权利要求18方法,特征在于它包括使用氧化还原引发剂对所述多糖或所述阴离子改性过的多糖接枝共聚合。
20、如权利要求19的方法,特征在于它包括使用硫酸亚铁铵和过氧化氢作为氧化还原引发剂对所述多糖或所述阴离子改性过的多糖接枝共聚合。
21、如权利要求18-20任一项的方法,特征在于它包括使用卤代羧酸或其盐或其混合物对所述多糖或所述接枝共聚合的多糖进行阴离子改性。
22、如权利要求21的方法,特征在于所述卤代羧酸是氯乙酸。
23、如权利要求18-20任一项的方法,特征在于它包括使用乙烯基磺酸或其盐或其混合物对所述多糖或所述接枝共聚合过的多糖进行阴离子改性。
24、一种织物处理组合物,含有织物处理剂,特征在于它还含有0.01-10wt%的权利要求1-17任一项的阴离子、疏水多糖。
25、一种洗涤剂组合物,含有5-60wt%的洗涤表面活性剂,特征在于它还含有0.01-10wt%的权利要求1-17任一项的阴离子、疏水多糖。
26、如权利要求25的洗涤剂组合物,特征在于它是助洗洗衣洗涤剂组合物,其含有5-40wt%的洗涤表面活性剂和5-80wt%的助洗剂。
27如权利要求25或26的洗涤剂组合物,特征在于它含有0.5-5wt%的权利要求1-17任一项的阴离子、疏水多糖。
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