DE19738634A1 - Niedrigviskose wäßrige Konzentrate von Alkylbetainen - Google Patents
Niedrigviskose wäßrige Konzentrate von AlkylbetainenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft niedrigviskose wäßrige Konzentrate von Alkylbetainen mit einem Gehalt an aus
gewählten Polyolverbindungen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Alkylbetaine stellen ausgesprochen hautverträgliche Tenside dar und weisen ausgezeichnete Reini
gungseigenschaften auf. Sie eignen sich daher in besonderer Weise zur Konfektionierung einer Viel
zahl von oberflächenaktiven Produkten. Zu ihrer Herstellung geht man von tertiären Aminen aus, die
mit Natriumchloracetat zu Alkylbetainen umgesetzt werden. Verbindungen der genannten Art sind in ei
ner 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 Alkylbetaine besteht darin, möglichst reine und somit
dermatologisch und toxikologisch unbedenkliche Produkte zur Verfügung zu stellen. Unerwünscht sind
beispielsweise Spuren von freien Aminen, Chloressigsäure und insbesondere Dichloressigsäure in den
Tensiden. Auch Konservierungsstoffe, die die Alkylbetaine vor mikrobiellem Befall schützen sollen, sind
häufig nicht erwünscht, so daß ein weiteres Bedürfnis nach Produkten besteht, die auch ohne Zusatz
von Hilfsstoffen gegenüber Keimbefall stabilisiert sind. Eine dritte Aufgabe der Erfindung besteht
schließlich darin, möglichst hellfarbige Produkte mit einem hohen Feststoffgehalt, vorzugsweise im
Bereich von 40 bis 50 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 Be
handlung 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 Alky
lierung 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°CC und damit unter erhöhtem Druck durchzuführen. Schließ
lich 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 aufweisen. In der US 4,246,131 (Inolex) werden Tensidzusammensetzungen auf Basis von Betainen
und Fettalkoholsulfaten bzw. Fettalkoholsulfonaten offenbart, die gemäß Beispiel 2 geringe Mengen
Propylenglycol enthalten können. Schließlich beschäftigt sich die DE-C1 43 40 423 (Henkel) mit der
Herstellung von konzentrierten Zubereitungen auf Basis von Fettsäureamidobetainen unter Verwen
dung von Polyolen als Verflüssigungsmittel.
Die Aufgabe der Erfindung hat somit darin bestanden, neue wäßrige Alkylbetaine zur Verfügung zu
stellen, die fließ- und pumpfähig sind, auch bei längerer Lagerung nicht vergelen, einen Feststoffgehalt
von mindestens 40 Gew.-% und einen minimierten Gehalt an unerwünschten Nebenbestandteilen,
insbesondere chlorierten Stoffen und freien Aminen aufweisen.
Gegenstand der Erfindung sind niedrigviskose wäßrige Konzentrate von Alkylbetainen der Formel (I),
in der R1 für einen aliphatischen Alkylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R2 und R3 unabhängig
voneinander für einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und n für Zahlen im
Bereich von 1 bis 3 steht, erhältlich durch Kondensation von tertiären Fettaminen mit Halogencarbon
säuresalzen in Gegenwart von Verflüssigungsmitteln sowie anschließender Drucknachbehandlung bei
einer Temperatur von 110 bis 130°C und einem pH-Wert von 10 bis 14, die sich dadurch auszeichnen,
daß sie als Verflüssigungsmittel einen Gehalt an Polyolverbindungen aufweisen, die ausgewählt sind
aus der Gruppe, die von Alkylenglycolen, Oligoglyceringemischen, Methylolverbindungen, Niedrigalkyl
glucosiden, Zuckeralkoholen, Zuckern und Aminozuckern gebildet wird.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß der Zusatz der genannten Polyolverbindungen die
Viskosität der Konzentrate so weit herabsetzt, daß nunmehr fließ- und pumpfähige Produkte mit einem
Feststoffgehalt im Bereich von 40 bis 55 Gew.-% zur Verfügung gestellt werden können, die auch bei
längerer Lagerung keine Tendenz zur Vergelung zeigen. Die erfindungsgemäßen Konzentrate sind zu
dem hellfarbig und weisen einen minimierten Gehalt an chlorierten Verbindungen auf. Zur Sicher
stellung einer ausreichend niedrigen Viskosität werden weder bestimmte Gehalte an freier Fettsäure
noch an freiem tert. Amin benötigt. Zudem sind die Konzentrate auch ohne Zusatz von Konservie
rungsmitteln gegen antimikrobiellen Befall ausreichend geschützt.
Alkylbetaine stellen bekannte Stoffe dar. Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf wäßrige
Konzentrate von Alkylbetainen, die der Formel (I) folgen, in der R1 für einen Alkylrest mit 8 bis 18
Kohlenstoffatomen, R2 und R3 für jeweils eine Methylgruppe und n für 1 oder 2 steht.
Als verflüssigende Polyolverbindungen kommen in Betracht:
- - Alkylenglycole, wie beispielsweise Ethylenglycol, Diethylenglycol, Propylenglycol;
- - technische Oligoglyceringemische mit einem Eigenkondensationsgrad von 1,5 bis 10, wie etwa technische Diglyceringemische mit einem Diglyceringehalt von 40 bis 50 Gew.-%;
- - Methylolverbindungen, wie insbesondere Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Trimethylolbutan, Pentaerythrit und Dipentaerythrit;
- - Niedrigalkylglucoside, insbesondere solche, mit 1 bis 8 Kohlenstoffen im Alkylrest wie beispiels weise Methyl- und Butylglucosid;
- - Zuckeralkohole mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Sorbit oder Mannit,
- - Zucker mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Glucose oder Saccharose;
- - Aminozucker, wie beispielsweise Glucamin.
Üblicherweise werden die Polyolverbindungen in Mengen von 1 bis 10, vorzugsweise 1,5 bis 3,0
Gew.-% - bezogen auf die Konzentrate - eingesetzt. Obschon die verflüssigenden Polyolverbindungen den
Konzentraten auch nachträglich zugesetzt werden können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die
Stoffe schon während der Kondensationsreaktion zuzusetzen.
Die erfindungsgemäßen Alkylbetainkonzentrate weisen einen Feststoffgehalt von mindestens 40,
vorzugsweise von 40 bis 55 und insbesondere von 42 bis 48 Gew.-% - bezogen auf die Konzentrate - auf.
Der Aktivsubstanzgehalt, d. h. der Gehalt an Betainen, liegt in der Regel 8 bis 12 Gew.-% niedriger.
Im Hinblick auf die Lagerstabilität der Produkte hat es sich als vorteilhaft erweisen, die Konzentrate auf
einen pH-Wert im Bereich von 5 bis 8 einzustellen. Der Gehalt an freiem tert. Amin liegt üblicherweise
unter 1 und insbesondere unter 0,5 Gew.-%, der Gehalt an Mono- bzw. Dichloracetat jeweils unter 5
ppm - bezogen auf die Konzentrate. Die Konzentrate sind vorzugsweise frei von Glycerin.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung niedrigviskoser wäßriger
Konzentrate von Betaintensiden, bei dem man tertiäre Fettamine der Formel (II),
in der R1 für einen aliphatischen Alkylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und R2 und R3 unabhängig
voneinander für Alkyl- oder Hydroxyalkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen, mit Halogencar
bonsäuren bzw. deren Salzen der Formel (III) kondensiert,
X-(CH2)nCOOY (III)
in der X für ein Halogen, Y für Wasserstoff oder ein Alkalimetall und m für Zahlen im Bereich von 1 bis
3 steht und anschließend einer Drucknachbehandlung bei Temperaturen im Bereich von 100 bis 130°C
und einem pH-Wert von 10 bis 14 unterwirft, welches sich dadurch auszeichnet, daß man die
Kondensationsreaktion in Gegenwart von Polyolverbindungen als Verflüssigungsmittel durchführt, die
ausgewählt sind aus der Gruppe, die gebildet wird von Alkylenglycolen, Oligoglyceringemischen,
Methylolverbindungen, Niedrigalkylglucosiden, Zuckeralkoholen, Zuckern und Aminozuckern.
Die Durchführung der Kondensationsreaktion erfolgt in an sich bekannter Weise, wobei man die
tertiären Fettamine, vorzugsweise mit einem langen und zwei kurzen Alkylreste, wie z. B. Kokosdime
thylamin und die Halogencarbonsäuren bzw. deren Salze, vorzugsweise Natriumchloracetat, unter Ein
haltung eines pH-Wertes im Bereich von 7 bis 9 erhitzt und nachdem der Gehalt an freiem tert. Amin
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 130°C und einem pH: 10 bis 14
unterwirft. Nach Abschluß der Nachreaktion empfiehlt es sich, das Konzentrat wieder auf einen neu
tralen pH-Wert einzustellen.
Die erfindungsgemäßen wäßrigen Alkylbetaine sind auch hochkonzentriert flüssig, lagerstabil und
weisen einen minimierten Anteil an unerwünschten Nebenbestandteilen auf. Sie eignen sich für die
Herstellung oberflächenaktiver Mittel, insbesondere von Reinigungsprodukten sowie Haarbehand
lungs- und -pflegemitteln, in denen sie in Mengen von 1 bis 30, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-% - bezogen auf
die Mittel - enthalten sein können.
130,7 g (1,1 mol) Natriumchloracetat wurden zusammen mit 1,8 bis 2,5
Gew.-% - bezogen auf die resultierenden Konzentrate - eines Polyols in ca. 450 ml Wasser gelöst.
Anschließend wurden bei 40°C 163 g (0,7 mol) Kokosdimethylamin (Genamin® CS 302 D, Hoechst)
eingerührt. Nach Erwärmen des Gemisches auf 90°C und Bildung einer klaren, dünnflüssigen Lösung
wurden weitere 70 g (0,3 mol) des tert. Fettamins zugegeben. Unter Einhaltung eines pH-Wertes
zwischen 7,5 und 8,0 (Verbrauch an 37 gew.-%iger Natronlauge: 10,7 g) wurde die Reaktion fortge
setzt, bis nach ca. 2 h der Gehalt an freien Aminfunktionen unter 0,5 mmol/100 g, d. h. <0,2% Fettamin
(ermittelt durch HPLC-Analyse) abgesunken war. Dem Ansatz wurden nun entsprechend einem
pH-Wert von 12,5 in 10 gew.-%iger Produktlösung 43,2 g 37 gew.-%ige Natronlauge zugesetzt und das
Produkt in einer Druckapparatur 1 h bei 120°C gerührt. Nach der Abkühlung wurde der Produkt-pH-Wert
mit 53,8 g 24 gew.-%iger Salzsäure auf 7,0 eingestellt. Die bei Raumtemperatur klaren, dünn
flüssigen Lösungen wiesen die Kenndaten gemäß Tabelle 1 auf:
Die Betainkonzentrate der erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 9 wiesen einen Feststoffgehalt oberhalb
von 40 Gew.-% auf und lagen als niedrigviskose, leicht gießbare und pumpfähige klare Flüssigkeiten
mit ausgezeichneter Lagerstabilität vor. Bei Verwendung von Glycerin als Verflüssiger (Vergleichsbei
spiel V1) wurde zwar ebenfalls ein Produkt mit einem Feststoffgehalt oberhalb von 40 Gew.-% erhalten,
das jedoch bei der Drucknachbehandlung vergelte und danach weder fließ- noch pumpfähig war.
Ohne Zusatz der erfindungsgemäß einzusetzenden Polyole vergelten alle Produkte schon zu Beginn
der Kondensationsreaktion, spätestens jedoch während der Drucknachbehandlung. Es konnten nur
Betaine mit einem Feststoffgehalt von ca. 35 Gew.-% erhalten werden.
Claims (10)
1. Niedrigviskose wäßrige Konzentrate von Alkylbetainen der Formel (I),
in der R1 für einen aliphatischen Alkylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R2 und R3 unabhängig voneinander für einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und n für Zahlen im Bereich von 1 bis 3 steht, erhältlich durch Kondensation von tertiären Fettaminen mit Halogen carbonsäuresalzen in Gegenwart von Verflüssigungsmitteln sowie anschließender Drucknachbe handlung bei einer Temperatur von 110 bis 130°C und einem pH-Wert von 10 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, daß sie als Verflüssigungsmittel einen Gehalt an Polyolverbindungen aufweisen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die von Alkylenglycolen, Oligoglyceringemischen, Methylol verbindungen, Niedrigalkylglucosiden, Zuckeralkoholen, Zuckern und Aminozuckern gebildet wird.
in der R1 für einen aliphatischen Alkylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R2 und R3 unabhängig voneinander für einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und n für Zahlen im Bereich von 1 bis 3 steht, erhältlich durch Kondensation von tertiären Fettaminen mit Halogen carbonsäuresalzen in Gegenwart von Verflüssigungsmitteln sowie anschließender Drucknachbe handlung bei einer Temperatur von 110 bis 130°C und einem pH-Wert von 10 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, daß sie als Verflüssigungsmittel einen Gehalt an Polyolverbindungen aufweisen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die von Alkylenglycolen, Oligoglyceringemischen, Methylol verbindungen, Niedrigalkylglucosiden, Zuckeralkoholen, Zuckern und Aminozuckern gebildet wird.
2. Konzentrate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkylbetaine der Formel (I) fol
gen, in der R1 für einen Alkylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, R2 und R3 für jeweils eine Me
thylgruppe und n für 1 oder 2 steht.
3. Konzentrate nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Polyolverbin
dung Sorbit enthalten.
4. Konzentrate nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Polyol
verbindungen im Bereich von 1 bis 10 Gew.-% - bezogen auf die Konzentrate - liegt.
5. Konzentrate nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffanteil im
Bereich von 40 bis 55 Gew.-% - bezogen auf die Konzentrate - liegt.
6. Konzentrate nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert während
der Kondensationsreaktion im Bereich von 7 bis 9 liegt.
7. Konzentrate nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an freiem
tert. Amin unter 1 Gew.-% - bezogen auf die Konzentrate - liegt.
8. Konzentrate nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Mono- bzw.
Dichloracetat jeweils unter 5 ppm - bezogen auf die Konzentrate - liegt.
9. Konzentrate nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Produkte frei von
Glycerin sind.
10. Verfahren zur Herstellung niedrigviskoser wäßriger Konzentrate von Alkylbetainen, bei dem man
tertiäre Fettamine der Formel (II),
in der R1 für einen aliphatischen Alkylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und R2 und R3 unabhängig voneinander für Alkyl- oder Hydroxyalkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen, mit Halogencarbonsäuren bzw. deren Salzen der Formel (III) kondensiert,
X-(CH2)nCOOY (III)
in der X für ein Halogen, Y für Wasserstoff oder ein Alkalimetall und m für Zahlen im Bereich von 1 bis 3 steht und anschließend einer Drucknachbehandlung bei Temperaturen im Bereich von 100 bis 130°C und einem pH-Wert von 10 bis 14 unterwirft, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kondensationsreaktion in Gegenwart von Polyolverbindungen als Verflüssigungsmittel durchführt, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die gebildet wird von Alkylenglycolen, Oligoglyceringe mischen, Methylolverbindungen, Niedrigalkylglucosiden, Zuckeralkoholen, Zuckern und Aminozu ckern.
in der R1 für einen aliphatischen Alkylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und R2 und R3 unabhängig voneinander für Alkyl- oder Hydroxyalkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen, mit Halogencarbonsäuren bzw. deren Salzen der Formel (III) kondensiert,
X-(CH2)nCOOY (III)
in der X für ein Halogen, Y für Wasserstoff oder ein Alkalimetall und m für Zahlen im Bereich von 1 bis 3 steht und anschließend einer Drucknachbehandlung bei Temperaturen im Bereich von 100 bis 130°C und einem pH-Wert von 10 bis 14 unterwirft, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kondensationsreaktion in Gegenwart von Polyolverbindungen als Verflüssigungsmittel durchführt, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die gebildet wird von Alkylenglycolen, Oligoglyceringe mischen, Methylolverbindungen, Niedrigalkylglucosiden, Zuckeralkoholen, Zuckern und Aminozu ckern.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19738634A DE19738634A1 (de) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | Niedrigviskose wäßrige Konzentrate von Alkylbetainen |
| FR9811020A FR2769017B1 (fr) | 1997-09-04 | 1998-09-03 | Concentres aqueux d'alkyl-betaine basse viscosite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19738634A DE19738634A1 (de) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | Niedrigviskose wäßrige Konzentrate von Alkylbetainen |
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| DE19738634A1 true DE19738634A1 (de) | 1999-03-11 |
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ID=7841154
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19738634A Ceased DE19738634A1 (de) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | Niedrigviskose wäßrige Konzentrate von Alkylbetainen |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19738634A1 (de) |
| FR (1) | FR2769017B1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1338644A1 (de) * | 2002-02-23 | 2003-08-27 | Clariant GmbH | Hochkonzentrierte wässrige Lösungen von Betainen oder Aminoxiden |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2129264A (en) * | 1935-03-29 | 1938-09-06 | Du Pont | Nitrogen-containing organic compounds |
| CH540295A (fr) * | 1972-01-05 | 1973-08-15 | Maggi Ag | Procédé de séparation de la bétaïne d'une solution aqueuse contenant des impuretés |
| DE4408228C2 (de) * | 1994-03-11 | 1997-02-20 | Henkel Kgaa | Verfahren zur Herstellung niedrigviskoser wäßriger Betaintensidkonzentrate |
-
1997
- 1997-09-04 DE DE19738634A patent/DE19738634A1/de not_active Ceased
-
1998
- 1998-09-03 FR FR9811020A patent/FR2769017B1/fr not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1338644A1 (de) * | 2002-02-23 | 2003-08-27 | Clariant GmbH | Hochkonzentrierte wässrige Lösungen von Betainen oder Aminoxiden |
| US7033989B2 (en) | 2002-02-23 | 2006-04-25 | Goldschmidt Gmbh | High-concentration aqueous solutions of betaines or amine oxides |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2769017B1 (fr) | 2002-01-18 |
| FR2769017A1 (fr) | 1999-04-02 |
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