CS238947B1

CS238947B1 - Cation active tenzide

Info

Publication number: CS238947B1
Application number: CS842218A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Raif; Jaroslav Vacha; Ludvik Bechtold; Frantisek Krsnak
Original assignee: Zdenek Raif; Jaroslav Vacha; Ludvik Bechtold; Frantisek Krsnak
Priority date: 1984-03-28
Filing date: 1984-03-28
Publication date: 1985-12-16
Also published as: CS221884A1

Abstract

Kationaktlvní tenzld, určený převážně pro přípravu prostředků se změkčující, antistatickou a antimikrobiální účinností. Kationaktivní tenzid, připravený na bázi alifatického alkoholu, epichlorhydrlnu a terciárního alifatického aminu, je tvořen hmotnostně 20 až 60 % kvarterní amoniové soli obecného vzorce R, 11 ROCHjCHCHjN-Rj OX R, Cl , kde R značí alkyl se 4 až 22 atomy uhlíku v řetězci, X je ze 60 až 95 % vodík a z 5 až 40 % skupina /CH2-CH-O/mH, kde m značí Íh2ci 1 až 3, Rj, 2 3 je alkyl s počtem uhlíku 1 až 4 a nebo hydroxyalkyl se 2 až 4 atomy uhlíku a 40 až 80 % vody. Kationaktivní 'tenzid ve formě 20 až 60% vodných roztoků tvoří vodojasné až světle žluté roztoky, neomezeně stálé.

Description

Vynález se týká kationaktivnlho tenzidu, určeného převážně pro přípravu prostředků se změkčující, antistatickou a antlmikrobiální účinností, připraveného na bázi alifatického alkoholu, epichlórhydrínu a terciárního alifatického aminu.

Kvarterní amoniové sloučeniny jsou ionogenní, kationaktivně disociující tenžidy a jsou velmi důležitou skupinou látek. Jejich hydrofobní část molekuly je součástí kationu, jenž je prakticky vždy amoniový, většinou kvarterní, výjimečně jiný oniový iont.

Lze je znázornit obecným vzorcem:

kde R je hydrofobní část, která musí být výšemolekulární, minimálně s 8 atomy uhlíku v přímém řetězci. Tento alkyl vgak může být připojen i k aromatickému jádru, případně aralkylové skupiny. R, , , je alkyl, aryl, respektive H, x” je hydrofllní část, přičemž anión může být následující povahy:

Cl©, Bx©, β, CHjOSof' ^C2«5^OSO3 ' ^OlK

Použití těchto sloučenin je značně rozšířené a rozmanité. Kationaktivní tenzidy snižují účinně povrchové napětí a vykazují smáčecí, emulgační a dispergační vlastnosti. Používají se například v textilním průmyslu jako egallzační prostředky, změkčovadla, dispergační činidla, při zušlechťování textilu.

Některé typy těchto látek vykazují výrazné antlmikrobní vlastnosti, takže se používají jako antiseptika, bakterlcidy, funkgicidy a desodoranty v koncentracích 0,03 až 1 i.

Hlavními surovinami pro výrobu kationaktivních tenzidů jsou mastné aminy, etoxylované mastné aminy, petrochemické alkylaminy, C₁₂ až C^g alkylhalogenidy, mastné kyseliny, alkanolarainy, nízkomolekulární aminy, pyridin, etylendíamin, polyalkylenaminy, akrylonitril, benzylchlorld, xy^ylchlorid.

Převážná část kationaktivních tenzidů se dosud vyrábí ž mastných aminů, které se připravují z mastných kyselin živočišných a rostlinných tuků, hlavně loje a kokosového oleje. Výroba aminu touto cestou je vysoce náročná na zařízení. Z mastné kyseliny se nejprve musí reakcí se čpavkem za tlaku a vysoké teploty při použití dehydratačního katalyzátoru připravit nitril, který se dále v autoklávu katalytickou hydrogenací vodíkem převede na příslušný primární amin, který se metylací převede na terciární amin a potom se musí přečistit vakuovou destilací.

Čistý terciární amin lze teprve kvarternizovat vhodným kvarternizačním činidlem, například benzylchlorldem. Jedním z nejvíce ve světě rozšířených a vyráběných kationaktivních tenzidů je distearyl-dimetyl-aminoumchlorid, který se používá jako změkčující a antistatický přípravek pro textilní materiály.

Vyrábí se z distearylaminu metylací a následnou kvarternizací metylchloridem. V poslední době nabyla na významu příprava kationaktivních tenzidů z petrochemických surovin, to je z petrochemických aminů.

Při výrobě petrochemických alkylaminů se nejčastěji vychází z olefinu, které se převedou na alkylhalogenidy, které reakcí se čpavkem nebo sekundárními krátkými alifatickými átyiny poskytnou příslušné alkylaminy nebo di-alkylaminy.

Velkým nedostatkem všech výše uvedených příprav kvarterních amonlových solí je jejich složitá, většinou vícestupňová a technologicky náročná příprava. Výše uvedené nevýhody odstraňuje kationaktivní tenzid podle tohoto vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že je tvořen 20 až 60 %, s výhodou 25 až 40 % kvarterní amoniové soli typu I «1 + _

ROCH₂<j;HCH₂N-R₂ Cl /1/,

OX r₃ kde R značí alkyl se 4 až 22 atomy uhlíku v řetězci, s výhodou 10 až 18 atomy uhlíku v řetězci, přičemž alkyl může být rozvětvený i do postranního řetězce, X je z 60 až 95 % vodík a z 5 až 40 i skupina -/CH₂CH 0-/_mH, m = 1 až 3, Rp Rp R_g značí alkyl s počtem uhlíku ch₂ci až 4 a nebo hydroxyalkyl se 2 až 4 atomy uhlíku a 40 až 80 % vody.

Příklad 1

Podle dosud známého způsobu přípravy chlorhydrinéterů byl za katalysy BF_g v dietyléteru nasazen ve 100% přebytku alifatický alkohol C₁₂ až C_lg o průměrné molekulové hmotnosti 210, ke kterému byl přikapán epichlorhydrin, za vzniku monoohlorhydrin éteru, který po vyisolování byl podroben kvarternizaci dimetylaminoetanolem ve vodném prostředí za vzniku kvarterní amoniové soli I, kde X je prakticky ze 100 % vodík, s obsahem 10 % účinné látky /produkt označen A/.

Obdobně byl na bázi alifatického alkoholu C₁₂ až C_lg a 100% přebytku epichlorhydrinu připraven dichlorhydrinéter s menším obsahem trichlorhydrinéteru, z kterého byla připravena kvarternizaci dimetylaminoetanolem ve vodném prostředí kvarterní amoniová sůl I, kde X je prakticky ze 100 % skupina /CH₂-CH-0/-H s obsahem 30 % účinné látky /produkt označen B/.

CH₂C1

Z takto připravených produktů byla připravena smíšením 85 % produktu A a 15 % produktu B kvarterní amoniová sůl I s obsahem 30 % účinných látek, odpovídající směsi kvarterníoh amoniových solí podle našeho vynálezu.

S takto uměle připravenou směsí kvarterníoh amoniových solí byla provedena impregnace na materiálové vzorky materiálů z polyamidu /PAD/, polyesteru /PES/, polyakrylonitrilu /PAN/

O o rozměrech 30krát 11 cm o koncentraci 0,4 g a 1,5 g účinné látky na 1 dm aplikační lázně při teplotě 30 °c, odmačknuto na Foulardu s přítlakem 45 kg/cm², rychlostí posunu 3 m za minutu a fixováno na fixačním rámu při teplotě 120 °C po dobu 3 minut.

Z váhového přírůstku byl stanoven v procentech obsah účinné látky, zachycené na vlákně, který by se měl pohybovat v rozmezí 0,1 až 0,2 %. Po 24 hodinách klimatizace /60% relativní vlhkost, 25 °C/ se změřil Terraohmetrem BM 283 ve spojení s měřicí sondou, povrchový odpor tkanin, udávaný v Ohmech.

Po změření antistatické účinnosti byla stanovena omakem změkčující účinnost přípravku ve srovnání s neupraveným materiálem. Hodnocení změkčující účinnosti bylo provedeno 10 pracovníky, kteří měli praktické zkušenosti se stanovením stupně změkčení do následujících 5 stupňů hodnocení:

1	2	3	4	5
vynikající	velice dobrá	dobrá	vyhovuj ící	nevyhovuj ící
změkčuj ící	změkčující	změkčuj ící	změkčující	změkčující
účinnost	účinnost	účinnost	účinnost	účinnost

/neupravený materiál/

Za výše popsaných podmínek impregnace byl aplikován dosud používaný distearyldimetylamonium chlorid v koncentraci 0,4 g a 1,5 g účinné látky na 1 dm³ aplikační lázně.

Baktericidní účinnost obou přípravků byla testována standardní suspenzní metodou. Jako testovací metody byly použity Staphylococcus aureus. Escherichia coli. Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans.

Z výsledků uvedených v přiložené tabulce jednoznačně vyplývá, že kvarterní amoniová sůl podle našeho vynálezu je srovnatelná s dosud používanými přípravky co do změkčující účinnosti, v antistatické a antimikrobiální účinnosti je kationaktivním přípravkům tohoto druhu nadřazena.

V tabulce I c značí koncentraci aktivní látky, y značí hmotnostní podíl účinné látky na tkanině v %,

R značí povrchový odpor tkanin,

U značí změkčující účinnost, stanovenou výše uvedeným způsobem.

V tabulce II je uveden počet přežívajících jedinců. Počet jedinců je vyjádřen standard-

ním způsobem počtem	křížků. V našem případě je	důležitá skutečnost,	že již jeden křížek
značí vysoký počet	přežívajících	jedinců a tedy nízkou baktericidní	účinnost.
Tabulka I
Kvarterní amoniová			Materiál
sůl I		PAD	PES		PAN
_ o c/g.dm	0,4	1,5	0,4	1,5	0,4	1,5
y	0,08	0,10	0,08	0,10	0,10	0,12
R/Ohm	1,3.10⁹	1,1.10®	2,3.10®	3,2.10⁷	6,4J10®	6,1.10⁷
U	2	1-2	2-3	2-3	3	3
distearyldlmetyl		PAD	PES		PAN
amoniumchlorid
w 3 c/q.dm	0,4	1,5	0,4	1.5	0,4	1.5
v	0,08	0,10	0,08	0,10	0,11	0,12
R/Ohm	3,0. 10	¹² 2,0.10¹¹	5,0.10¹¹	8,5.10¹⁰	8,2.10¹¹	1,3.10¹¹
u	1-2	1	2	1-2	3	2-3
neupravený
materiál		PAD	PES		PAN
R/Ohm		13 1,0.10	6,5.	10¹²	8,8.	io¹²
U		5	5		5

Ze vzájemného srovnání aplikačních výsledků vyplývá, že kvarterní amoniová sůl I vykazuje poněkud nižší změkčovací účinek, což je však na druhé straně vyvážen», jejím vynikajícím antistatickým účinkem již při nejnižší zkoušené koncentraci.

Hodnocení antimikrobní účinnosti obou přípravků při koncentraci 0,4 g účinné látky v 1 dm a době expozice 5 minut.

Zkoušený přípravek

Tabulka II

Staphylococcus aureus

Testovaný mikrob

PseudomoEscherichia coli nas aureginosa

Candida albicans

Kvarterní amoniová sůl i o 0 10

Distearyldimetylamonlum chlorid +++ ++++ +++++ +++

Kontrolní vzorek +++++ +++++ +++++ +++++

Při použití kvarterní amoniové soli I o koncentraci 0,4 g účinné látky v 1 dm jsou po 5 minutové expozicí prakticky všechny testované mikroby usmrceny.

U přípravku distearyldimetylamonium chloridu nebyla za stejných podmínek baktericidní účinnost prokázána.

Claims

PŘEDMĚT

VYNÁLEZU

Kationaktivní tenzid, určený převážně pro přípravu prostředků se změkčující, antistatickou a antimikrobiální účinností, připravený na bázi alifatického alkoholu, epichlorhydrinu a terciárního alifatického aminu, vyznačený tím, že je tvořen hmotnostně 20 až 60 %, s výhodou 25 až 40 % směsi kvarterních amoniových solí obecného vzorce I

ROCH-CHCH.N-R. 2| 2, 2

OX R,

Cl /1/, kde R značí alkyl se 4 až 22, s výhodou 10 až 18 atomy uhlíku v řetězci, X je z 60 až 95 % vodík a z 5 až 40 % skupina /CH₂-CH-O/_mH m = l až 3, Rj, Rj, Ej značí alkyl s počtem uhlíku

Íh₂ci

1 až 4 anebo hydroxyalkyl se 2 až 4 atomy uhlíku a 40 až 80 % vody.