DE19700798A1 - Verfahren zur Herstellung wäßriger, niedrigviskoser Betainkonzentrate - Google Patents
Verfahren zur Herstellung wäßriger, niedrigviskoser BetainkonzentrateInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C231/00—Preparation of carboxylic acid amides
- C07C231/12—Preparation of carboxylic acid amides by reactions not involving the formation of carboxamide groups
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von niedrigviskosen, lagerstabilen wäßrigen Betain
konzentraten bei dem man die Betainisierung von Aminen bzw. Amdoaminen in Gegenwart von mehr
wertigen gegebenenfalls hydroxyfunktionalisierten Carbonsäuren als Viskositätsregulatoren durchführt.
Betaine bzw. amphotere Tenside sind ausgesprochen hautverträglich und weisen ausgezeichnete Rei
nigungseigenschaften auf. Sie eignen sich daher in besonderer Weise zur Konfektionierung einer Viel
zahl von oberflächenaktiven Produkten. Zu ihrer Herstellung geht man im einfachsten Fall von tertiären
Aminen aus, die mit Natriumchloracetat zu Alkylbetainen umgesetzt werden. Die Umsetzung von Fett
säureaminoamiden oder Imidazolinen mit Natriumchloracetat führt zur Bildung von amphoteren Tensi
den vom Typ der Glycinate; wird als Alkylierungsmittel Acrylsäureester eingesetzt, bilden sich Amino
propionate. Verbindungen der genannten Art sind in einer Vielzahl von Übersichtsartikeln beschrieben,
von denen an dieser Stelle nur Parf. Cosm. Arom. 70, 67 (1986), HAPPI, 70, (Nov. 1986) und Soap
Cosm. Chem. Spec. 46, (Apr. 1990) genannt sein sollen.
Ein besonderes Anliegen bei der Herstellung der Betaine bzw. amphoteren Tenside besteht darin,
möglichst reine und somit dermatologisch und toxikologisch unbedenkliche Produkte zur Verfügung zu
stellen. Unerwünscht sind beispielsweise Spuren von freien Aminen, Chloressigsäure und insbeson
dere Dichloressigsäure in den Tensiden. Auch Konservierungsstoffe, die die Betaine bzw. amphoteren
Tenside vor mikrobiellem Befall schützen sollen, sind häufig nicht erwünscht, so daß ein weiteres Be
dürfnis nach Produkten besteht, die auch ohne Zusatz von Hilfsstoffen gegenüber Keimbefall stabilisiert
sind. Eine dritte Aufgabe der Erfindung bestand schließlich darin, möglichst hellfarbige, lagerstabile
Produkte mit einem hohen Feststoffgehalt, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 60 sowie einem
Betaingehalt im Bereich von 40 bis 55 Gew.-% zur Verfügung zu stellen.
Aus dem Stand der Technik sind bereits eine Reihe von Druckschriften bekannt, die Teillösungen für
die kumulierte Aufgabenstellung anbieten. So wird beispielsweise in der DE-A1 39 39 264 (Henkel) vor
geschlagen, den Gehalt an Chloressigsäure in amphoteren Tensiden durch eine nachträgliche Behand
lung der wäßrigen Lösungen mit Ammoniak, Aminosäuren oder Oligopeptiden zu verringern. Aus der
DE-OS 29 26 479 (Th. Goldschmidt) ist ein Verfahren bekannt, bei dem man die Quaternierung im pH-
Bereich von 7,5 bis 10,5 durchführt und so den Restgehalt an freiem Alkylierungsmittel minimiert. In die
gleiche Richtung weist die Lehre der DE-A 20 63 424 (Rewo), die die pH-Regulierung für die Alkylierung
von Imidazolinen beschreibt. Ferner wird in der DE-C 37 26 322 (Th. Goldschmidt) ein Verfahren zur
Nachbehandlung von Betainen beschrieben, bei dem man den Stoffen Mineralsäuren in solchen
Mengen zusetzt, daß der pH-Wert der Lösung 1 bis 4,5 beträgt. Auf den Gehalt an Dichloressigsäure
haben diese Verfahren jedoch keinen Einfluß. In der DE-A1 42 05 880 (Th. Goldschmidt) wird zur Mini
mierung von chlorierten Verunreinigungen vorgeschlagen, die Betaine in wäßriger Lösung bei einer
Temperatur im Bereich von 115 bis 180°C und damit unter erhöhtem Druck durchzuführen. Schließlich
sind aus der DE-C1 42 07 386 (Th. Goldschmidt) Betainkonzentrate mit Feststoffgehalten oberhalb von
40 Gew.-% bekannt, die 1 bis 3 Gew.-% freie Fettsäure und 0 bis 4 Gew.-% Glycerin enthalten, einen
Gehalt an freiem Amidoamin von weniger als 1 Gew.-% und einen pH-Wert im Bereich von 5 bis 8 auf
weisen.
Obschon die genannten Verfahren des Stands der Technik durchaus Teillösungen für die oben ge
nannte komplexe Aufgabe enthalten, ist doch mit ihrer Hilfe die Herstellung eines im Markt gewünsch
ten Konzentrates, das einen Feststoffgehalt beispielsweise von etwa 60 Gew.-% und einem Betainge
halt von etwa 45 Gew.-% aufweist, nicht möglich, ohne daß während der Umsetzung oder im Verlauf
der Abkühlung Vergelung eintritt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von niedrigviskosen, wäßrigen Betainkon
zentraten, bei dem man
- (a) Amine und/oder
- (b) Umsetzungsprodukte von Polyaminen mit Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen
mit Halogencarbonsäuren oder deren Alkalisalzen kondensiert, und das sich dadurch auszeichnet, daß
man die Betainisierung in Gegenwart von mehrwertigen, gegebenenfalls hydroxyfunktionalisierten Car
bonsäuren durchführt
Überraschenderweise wurde gefunden, daß der Zusatz von mehrwertigen Carbonsäuren, insbesondere
von Adipinsäure bzw. Citronensäure während der Betainisierung zu einer Absenkung der Viskosität und
einer Vermeidung der Bildung einer Gelphase führt, so daß auf diesem Wege auch Betainpasten her
gestellt werden können, die trotz hohen Feststoffanteils frei fließfähig sind.
Bei den Aminen, die als Reaktionskomponente (a) in Betracht kommen, kann es sich um tertiäre Amine
handeln, die vorzugsweise einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 6 bis 22, insbesondere 8 bis 18 Koh
lenstoffatomen und weitere Alkyl- oder Hydroxyalkylreste mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen aufweisen.
Typische Beispiele sind Lauryldimethylamin, Myristyldimethylamin, Cetyldimethylamin, Oleyldimethyl
amin, Kokosalkyldimethylamin und/oder Kokosdihydroxyethylamin.
Vorzugsweise werden jedoch als Reaktionskomponente (b) Amidierungsprodukte von Polyaminen mit
Fettsäuren eingesetzt, wobei die Polyamine der Formel (I) folgen,
in der R1 und R2 unabhängig voneinander für Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, X für lineare
oder verzweigte Alkylengruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und n für 0 oder Zahlen von 1 bis 5
steht. Typische Beispiele hierfür sind Dimethylaminoethylendiamin und insbesondere Dimethylamino
propylamin. Typische Beispiele für geeignete Fettsäuren sind Capronsäure, Caprylsäure, 2-Ethyl
hexansäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Isotridecansäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmoleinsäure,
Stearinsäure, Isostearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Petroselinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Elaeo
stearinsäure, Arachinsäure, Gadoleinsäure, Behensäure und Erucasäure sowie deren technische
Mischungen, die z. B. bei der Druckspaltung von natürlichen Fetten und Ölen, bei der Reduktion von
Aldehyden aus der Roelen'schen Oxosynthese oder der Dimerisierung von ungesättigten Fettsäuren
anfallen. Bevorzugt sind Umsetzungsprodukte von Dimethylaminoethylendiamin und insbesondere
Dimethylaminopropylamin mit technischen Fettsäuren mit 8 bis 18, insbesondere 12 bis 18 Kohlen
stoffatomen wie beispielsweise Kokos-, Palm-, Palmkern- oder Talgfettsäure.
Im Sinne der Erfindung als Viskositätsregulatoren einzusetzende mehrwertige Carbonsäuren weisen 2
bis 54, vorzugsweise 6 bis 36 und insbesondere 6 bis 12 Kohlenstoffatome und 2 bis 4 Carboxyl
gruppen auf; es können zudem auch eine oder mehrere Hydroxylgruppen im Molekül vorhanden sein.
Vorzugsweise enthalten sie 1 bis 5 Kohlenstoffatome pro Carboxylgruppe. Typische Beispiele sind
Bernsteinsäure, Glutarsäure, Azelainsäure, Weinsäure, Äpfelsäure, Tartronsäure, Citronensäure, Aco
nitsäure oder Zuckersäuren. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Adipinsäure und Citronensäure.
Neben den Säuren können auch deren Ester mit niederen Alkoholen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
eingesetzt werden.
Unter Halogencarbonsäuren sind im allgemeinen Chlor- oder Bromcarbonsäuren mit 2 bis 4 Kohlen
stoffatomen, vorzugsweise Chloressig- oder Chlorpropionsäure zu verstehen. Neben den Säuren kön
nen auch deren Alkalisalze, vorzugsweise die Natriumsalze, eingesetzt werden. Die Durchführung der
Betainisierung erfolgt in an sich bekannter Weise, wobei man die tertiären Stickstoffverbindungen, also
beispielsweise Kokosfettsäureamidoamin, und Natriumchloracetat in Gegenwart des Viskositätsregu
lators unter Einhaltung eines pH-Wertes im Bereich von 7 bis 8 erhitzt und nachdem der Gehalt an
freiem Aminoamid unter 0,5 Gew.-% abgesunken ist, die Reaktionsmischung in einem Druckgefäß über
einen Zeitraum von 1 bis 2 h einer Nachbehandlung bei einer Temperatur von 100 bis 140°C und
einem pH = 10 bis 14 - gemessen in 10 Gew.-%iger Produktlösung - unterwirft. Nach Abschluß der
Nachreaktion empfiehlt es sich, das Konzentrat wieder auf einen neutralen pH-Wert einzustellen.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Betainkonzentrate weisen einen Feststoff
gehalt von mindestens 40, vorzugsweise von 40 bis 60 und insbesondere von 50 bis 58 Gew.-% -
bezogen auf die Konzentrate - auf. Der Aktivsubstanzgehalt, d. h. der Gehalt an Betainen, liegt in der
Regel bei 40 bis 45 Gew.-%. Der Anteil an anorganischen Salzen, beispielsweise Natriumchlorid, kann
5 bis 10 Gew.-% ausmachen. Im Hinblick auf die Lagerstabilität der Produkte hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, die Konzentrate auf einen pH-Wert im Bereich von 5 bis 8 einzustellen. Der Gehalt an freiem
Fettsäureaminoamid und Seife liegt üblicherweise jeweils unter 1,5 und insbesondere unter 0,8 Gew.
%, der Gehalt an Mono- bzw. Dichloressigsäure jeweils unter 10 ppm - bezogen auf die Konzentrate. In
einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann den 0,1 bis 3 Gew.-%
eines Polyols, vorzugsweise Glycerin, Sorbitol oder Butylglucosid zugesetzt werden.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen wäßrigen Betaine sind auch hoch konzentriert
flüssig, lagerstabil und weisen einen minimierten Anteil an unerwünschten Nebenbestandteilen auf. Sie
eignen sich für die Herstellung oberflächenaktiver Mittel, insbesondere von Reinigungsprodukten sowie
Haarbehandlungs- und -pflegemitteln, in denen sie in Mengen von 1 bis 30, vorzugsweise 2 bis 10
Gew.-% - bezogen auf die Mittel - enthalten sein können. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft
daher die Verwendung von mehrwertigen, gegebenenfalls hydroxyfunktionalisierten Carbonsäuren als
Viskositätsregulatoren zur Herstellung von wäßrigen niedrigviskosen Betainkonzentraten mit einem
Betaingehalt im Bereich von 40 bis 55 Gew.-%.
In einem Mehrhals-Glaskolben, versehen mit Rührer, Thermometer, pH-Elektrode, Tropftrichter und
Rückflußkühler wurde eine Lösung aus 67,6 g (0,58 Mol) Natriummonochloracetat und 224,3 g Wasser
auf 40°C vorgewärmt und mit 19,6 g (0,13 Mol) Adipinsäure sowie 109 g (0,36 Mol) Kokosamido
propyldimethylamin versetzt. Die Mischung wurde zügig auf 90°C erwärmt und dabei wie auch im
weiteren Verlauf der Reaktion durch Zusatz von insgesamt 33,2 g 37 Gew.-%iger wäßriger Natrium
hydroxidlösung in einem pH-Wertbereich von 7,5 bis 8,0 gehalten. Nach Erreichen einer Temperatur
von 90°C wurden innerhalb von 15 min weitere 46,7 g (0,155 Mol) des Kokosamidopropyldimethyl
amins hinzugegeben. Nach einer Reaktionszeit von 2 h war der Gehalt an freiem Amidoamin bis auf
0,27 Gew.-% abgesunken, woraufhin die Reaktion abgebrochen wurde. Nach Abkühlen auf Raumtem
peratur lag ein gut fließendes Produkt vor, das nach Stehen über Nacht klar geworden war. Mit 24
Gew.-%iger Salzsäure wurde ein pH-Wert von 7,0 eingestellt. Für das erhaltene Produkt wurden die
Kennzahlen gemäß Tabelle 1 ermittelt:
Beispiel 1 wurde unter Einsatz von 67,6 g (0.58 Mol) Natriummonochloracetat, 220,2 g Wasser, 20,3 g
Citronensäuremonohydrat, 36,2 g Natronlauge, 109,0 g (0,36 Mol, 1. Portion) + 46,6(0,155 Mol, 2. Por
tion) Kokosamidopropyldimethylamin wiederholt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Das nach Beispiel 1 erhaltene Reaktionsprodukt wurde nach Beendigung der Reaktion zur Beseitigung
von Chloressigsäuren analog der Deutschen Patentanmeldung DE-A1 43 07 791 mit einer solchen
Menge 37 Gew.-%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung versetzt, daß bezogen auf eine 10 Gew.-%ige
Produktlösung ein pH-Wert von 12,4 resultierte. Anschließend wurde das Produkt 1 h bei 120°C in
einem Autoklaven unter autogenem Druck nach behandelt und nach Abkühlen durch Zugabe von 24
Gew.-%iger Salzsäure auf einen pH-Wert von 6,8 eingestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1
zusammengefaßt.
Kennzahlen der Reaktionsprodukte (Mengenangaben als Gew.-%)
Kennzahlen der Reaktionsprodukte (Mengenangaben als Gew.-%)
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von niedrigviskosen, wäßrigen Betainkonzentraten, bei dem man
- (a) Amine und/oder
- (b) Umsetzungsprodukte von Polyaminen mit Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Umsetzungsprodukte (b) von
Polyaminen der Formel (I) einsetzt,
in der R1 und R2 unabhängig voneinander für Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, X für lineare oder verzweigte Alkylengruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und n für 0 oder Zahlen von 1 bis 5 steht.
in der R1 und R2 unabhängig voneinander für Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, X für lineare oder verzweigte Alkylengruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und n für 0 oder Zahlen von 1 bis 5 steht.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Umsetzungs
produkte (b) von Fettsäuren mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen einsetzt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Umsetzungs
produkte (b) von Dimethylaminopropylamin mit Kokosfettsäuren einsetzt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als mehrwertige
Carbonsäuren Dicarbonsäuren mit 2 bis 54 Kohlenstoffatomen einsetzt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als mehrwertige
hydroxysubstituierte Carbonsäuren Weinsäure, Äpfelsäure und/oder Citronensäure einsetzt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die mehrwertigen
Carbonsäuren in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-% - bezogen auf den Feststoffgehalt der resul
tierenden Betainkonzentrate - einsetzt.
8. Verwendung von mehrwertigen, gegebenenfalls hydroxysubstituierten Carbonsäuren als Viskosi
tätsregulatoren zur Herstellung von wäßrigen niedrigviskosen Betainkonzentraten mit einem Be
taingehalt im Bereich von 40 bis 55 Gew.-%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997100798 DE19700798A1 (de) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | Verfahren zur Herstellung wäßriger, niedrigviskoser Betainkonzentrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997100798 DE19700798A1 (de) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | Verfahren zur Herstellung wäßriger, niedrigviskoser Betainkonzentrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19700798A1 true DE19700798A1 (de) | 1998-07-16 |
Family
ID=7817208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997100798 Withdrawn DE19700798A1 (de) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | Verfahren zur Herstellung wäßriger, niedrigviskoser Betainkonzentrate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19700798A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7297675B2 (en) | 2004-11-17 | 2007-11-20 | Goldschmidt Gmbh | Process for the preparation of highly concentrated flowable aqueous solutions of betaines |
-
1997
- 1997-01-13 DE DE1997100798 patent/DE19700798A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7297675B2 (en) | 2004-11-17 | 2007-11-20 | Goldschmidt Gmbh | Process for the preparation of highly concentrated flowable aqueous solutions of betaines |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: COGNIS DEUTSCHLAND GMBH, 40589 DUESSELDORF, DE |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: COGNIS DEUTSCHLAND GMBH & CO. KG, 40589 DUESSELDOR |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |