DE2430140C3

DE2430140C3 - Kationaktive Bis-(2-Acyloxypropyl)ammonium-Salze, Verfahren zu deren Herstellung und Mittel auf deren Basis

Info

Publication number: DE2430140C3
Application number: DE19742430140
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Chem. Dr. 6490 Schluechtern Bloch; Ronald Peter Dr. 6497 Steinau Inglis; Adolf Dipl.- Chem. Dr. St. Bees Cumberland Koebner (Grossbritannien)
Original assignee: Rewo Chemische Werke GmbH
Current assignee: Rewo Chemische Werke GmbH
Priority date: 1974-06-24
Filing date: 1974-06-24
Publication date: 1979-10-04
Also published as: DE2430140B2; DE2430140A1

Description

N X (D

R⁴ CH₁-CH-CH^

I
O - C — R²

in der

R¹ und R² unabhängig voneinander Alkyl- oder Alkylenreste mit 15 bis 21 Kohlenstoffatomen sind, wobei sich diese Reste von einem Gemisch aus gesättigten und ungesättigten Fettsäuren ableiten,
R³ ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder ein Benzylrest der Struktur

CH,

in dem a und b unabhängig voneinander Wasserstoff oder Halogen bedeutet, ist,

R⁴ unabhängig von R³ die gleiche Bedeutung wie R^! hat, oder einen Rest

( IWlM)II.

(H, (H (II,

OH

oder Wasserstoff bedeutet, und X ein Anion ist.

2. Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R¹ und R² sich von Rübölfettsäuren ableiten, R³ und R⁴ unabhängig voneinander Methyl- oder Äthylreste sind und X ein Choridion oder ein Ion der Formel R⁵OSOi ist, wobei R^ ein Methyl- oder Äthylrest ist.

3. Verfahren zur Herstellung der kationenaktiven Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen tertiären Aminoesterder Formel

O (

(II. ( H

cn, cn

ο c

( H₁

cn, W-

men ist, wobei sich diese Reste von einem Gemisch von gesättigten und ungesättigten Fettsäuren ableiten, nach an sich bekannten Verfahren alkyliert 4. Veredlungsmittel für Textilien, Papier oder Haare, gekennzeichnet durch einen Gehalt an mindestens einer der Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 und 2 und mindestens ein übliches Verdünnungsmittel.

in der R¹ und R² unabhängig voneinander ein Alkyl- oder ein Alkenylrest mit 15 bis 21 Kohlenstoffato-Die Erfindung betrifft kationaktive Verbindungen, die insbesondere als Avivagemittel geeignet sind. Außerdem richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung dieser kationaktiven Verbindungen und auf Veredlungsmittel, die eine dieser kationaktivi α Verbindungen enthalten.

Kationaktive Verbindungen werden in großen Mengen hergestellt und zur Veredelung von Wäsche, zur Ausrüstung von Papieren und von Textilien und auf zahlreichen anderen Gebieten verwendet.

Zahlreiche dieser kationaktiven Verbindungen besitzen eine derartig geringe Kältebeständigkeit, daß sie in ihren üblichen Handelsformen bei erhöhten Temperaturen transportiert und gelagert werden müssen, um nicht auszukristallisieren oder eine dicke Paste zu bilden. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, kationaktive Verbindungen zur Verfugung zu stellen, die neben guten kationaktiven Eigenschaften auch eine gute Kältebeständigkeit besitzen.

Der Erfindung liegen somit die in den Ansprüchen definierten Gegenstände zugrunde.

Die erfindungsgemäßen kationaktiven Verbindungen sind sowohl als 100%ige Substanzen als auch in Mischungen mit den üblichen Verdünnungsmitteln, wie Isopropanol oder Wasser, flüssige klare Produkte.

Man kann die Verbindungen nach der Erfindung, bei denen es sich somit um Esterderivate handelt, herstellen, indem man entsprechende Amine unter Verwendung von bekannten Verfahren alkyliert. Bei Herstellung von quaternären Ammoniumverbindungen geht man dabei von entsprechenden tertiären Aminen aus. Wegen Einzelheiten wird verwiesen auf Ilouben— Weyl — Müller, Methoden der organischen Chemie (4. Auflage). Bd. 11/2. Seite 591 - 640.

Die in den Verbindungen nach der Erfindung enthaltenen Fettsaurereste stammen von bestimmten natürlich vorkommenden pflanzliche!, oder tierischen Fettstoffen, aus denen die Säuren durch Verseifung b/w. Spaltung und fraktionierte Destillation gewonnen werden. Als Ansgangsmaierialicn für diese Fettsäuren eignet sich vorzugsweise Rübö!. ferner andere pflanzliche oder tierische öle. wie Talg . Raps . F.rdnuß- oder Tallöl. Der Anteil der verschiedenen Fettsäuren, bezogen auf den (iesamtfettsäuregehalt der kationakti· ven Verbindungen nach Formel (I). sollte bevorzugt im folgenden Bereich liegen.

Cih(gesättigt und ungesättigl)

~5-36Gew.-%
Ci«(gesättigt und Ungesättigt)

28-74Gew.-%

C₂Ii+ C22(gesättigt und ungesättigt)
2-62Gcw.-%

(Die Kohlenstoffatome der Carbonsäure sind hier unter Berücksichtigung des Kohlenstoffatoms der Carboxylgruppe angegeben)

Der Anteil der gesättigten Säuren sollte vorzugsweise zwischen 6 und 53 Gew.-% und derjenige der ungesättigten Säuren zwischen 94 und 47 Gew.-°/o liegen. Die Fettsäuremischung kann gegebenenfalls auch bis zu 7 Gew.-% gesättigte Fettsäuren der Kettenlänge Cn und Ch enthalten.

Kationaktive Verbindungen mit R¹- und R^Resten, die von derartigen Fettsäuregemischen stammen, zeichnen sich durch eine besonders hervorragende Kältebeständigkeit aus. Sie sind außerdem, verglichen mit bekannten Produkten, relativ niedrigviskos und lassen sich daher z. B. bei der Konditionierung leicht verarbeiten und schnell dispergieren. Sie sind zudem biologisch abbaufähig. Wie die nachfolgenden Vergleichsversuche zeigen, sind die erfindungsgemäßen Mittel überdies in der weichmachenden Wirkung auf Textilien einschlägigen Produkten überlegen.

Vergleichsversuche

Die Vergleichsversuche wurden mit folgenden quaternären Weichmachern ausgeführt:

A. Steinaquat M 5040/H (handelsübliches Produkt)

B. Erfindungsgemäßes Produkt mit folgender Struktur

I)

C W

CII₁ CII, (Il (II,

N H₁C O SO,

U⁴ CII. (Il (II,

C R-O

C. Produkt 442 = Distearyldimcthylammoniumchlorid (handelsübliches Produkt.

2,3, Nach der Vorschrift APM 002 wurde die Testbeurteilung durchgeführt (Steigende Ziffern beinhalten ungünstigere Benotung.)

3. Ergebnisse

3.1 Lagertests:

a) Lagerung 20 Tage bei 20° C:
Steinaquat M 5040/H — Produkt ist

halbfest

Erfindungsgemäßes

Produkt — flüssig und klar

Produkt 442 — Weiche Paste

b) Lagerung 20 Tage bei 40° C:

¹' Steinaquaut M 5040/H — flüssig, wolken

artig abgesetzt
Erfindungsgemäßes

Produkt — Flüssig und klar

Produkt 442 - zur Hälfte auf-

geschmolzen, wolken-

artig abgesetzt

3.2 Viskosität der 6%igen Dispersion
M5040/h - 110 cp

_>-, Erfindungsgemäßes

Produkt — 150 cp

Produkt 442 — 650 cp

3 J. Griffbeurteilung der Handtücher:

l'erson Nr.	M 5040/H 1	2	,5	442	2	.37
	irfindungsgem.	I			2
	Produkt	1,5
2	2	1.5
3	2	1.12
4	2
5	2,5
„ »	2,5
	1.93
8
0		,5

	,5

Der crfindungsgema'ße Weichmacher ^eigt nicht nur den Vorteil, daß er 100%ig in den erforderlichen Temperaturbereichen flüssig und klar ist, sondern auch in der wcichniachenden Wirkung gegenüber Produkt 442 und besonders deutlich gegenüber dem Produkt Stcinaciuat M 5040/H verbessert isl

I. Aufgabe

Folgende Tests sollten durchgeführt werden:
Lagertest,

Viskosität der 6%igen Dispersion,
Testbeurteilung an weichgespülten Baumwollhandtüchern.

2. Versuchsdurchführung

Wl

2.1 Die Lagerung erfolgte jeweils bei 20 und bei 40⁰C. Das Aussehen nach 20 Tagen wurde visuell beurteilt. b^r>

2.2 Die Herstellung der 6%igcn Dispersion erfolgte nach Vorschrift APM 002. Die Messung der Viskositäten erfolgte nach A I'M 001.

Als Beispiel einer hydroxyl-substituierten Fettsäure, die die Reste R¹ und R² bereitstellen kann, sei Hydroxystearinsäure genannt.

Bei den bevorzugten Verbindungen nach der Erfindung ist der Rest R¹ ein Alkylrest mil I bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere ein Methyl- oder Äthylrest. Der Rest R⁴ ist bevorzugt Methyl oder Äthyl.

Als Anionen kommen zahlreiche anorganische oder gemischt anorganische-organische Anionen in Betracht. Ein besonders bevorzugtes Anion entspricht der Formel R⁵OSOj-, wobei R⁵ Wasserstoff bzw. ein Alkylrest mit I bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere ein Methyl- oder ein Äthylrest ist. Als Anionen sind ferner Halogenanionen, insbesondere Chlorid und Bromid, ferner auch Iodid und Fluorid geeignet. Ein anderes gut brauchbares Anion entspricht der Formel R⁶COO-, wobei R^h

Wasserstoff, ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffqtomen oder ein aromatischer Rest der Struktur

ί>

Formel zugetropft:

It

0 — C — R¹
I
CH₂ - CH — CH,

CHj — N

10

ist, in dem a und b Wasserstoff, Halogen, Alkoxy oder Nitro sein kann. Weitere Beispiele von geeigneten Anionen sind Phospbatreste der Strukturen

H₂PO₄- und 1/2 HPO₄ ² " -

Bei den bevorzugten Verbindungen nach der Erfindung haben infolgedessen die allgemeinen Symbole in Formel I folgende Bedeutung:

R³ und R⁴ sind unabhängig voneinander Methyl- bzw. Äthylreste und X- ist R⁵OSO₃ . wobei R⁵ ein Methyloder ein Äthylrest ist, oder ein Chloridion. Ak Beispiel von besonders bevorzugten Einzelverbindungen seien kationische Verbindungen genannt, deren R¹- und R²-Reste sich von Rübfettsäuren ableiten und bei denen die anderen allgemeinen Symbole der Formel 1 die genannte Bedeutung haben.

Die Erfindung umfaßt auch Veredlungsmittel für Textilien, Papier oder Haare und ähnliche Materialien, die eine kationaktive Verbindung der Formel I und übliche Verdünnungsmittel, wie niedere Alkohole, z. B. Isopropanol, oder Wasser, und gegebenenfalls andere übliche Zusatzstoffe enthalten. In solchen Veredlungsmitteln liegt der Gehalt an kationaktiven Verbindungen nach der Erfindung in der Regel bei 1 bis 95 Gew.-°/o. bevorzugt bei 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Veredlungsmittels.

Diese Veredlungsmittel nach der Erfindung sind besonders als Textilavivagemittel geeignet. Gewebe, die mit diesen Verbindungen behandelt worden sind, zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

Angenehmer flauschiger Griff, antistatisches Verhalten, keine Vergilbung, keine Erniedrigung der Saugfähigkeit durch eine zu starke Hydrophobierung, selbst nicht bei mehrfacher Anwendung; Verkürzung der Trockenzeit Verminderung der Faltenbildung und Erleichterung des Bügeins nach der Wäsche. Die Verbindungen werden in der Regel in Form von 3 - 20%igen wäßrigen Dispersion als Haushaltswäscheweichmacher eingesetzt

Eine weitere Verwendungsmöglichkeit finden die erfindungsgemäßen Veredlungsmittel in der Papierausrüstung. Zum Weichmachen von Papieren werden in der Regel 0,5 bis 3%, berechnet auf das Gewicht des Papiers, der kationaktiven Verbindungen verwendet.

Ferner eignen sich diese Veredlungsmittel auch als Haarnachspülmittel in der Haarkosmetik. Bei einer derartigen Behandlung zeigen die Haare einen hervorragenden Glanz, fliegen nicht und lassen sich gut frisieren.

Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert. Alle Angaben über Mengen sind Gewichtsangaben, falls nicht anders angegeben.

CH-, — CH — CH₃
i
0 - C — R²

R¹ und R² haben unter Mitberijcksichtigung der Carboxylgruppen die folgende Kettenverteilung:

Cf,:3-5Gew.-%
C_s:50-50Gev/.-%
Cio:30-40Gew.-%
C,₂:l-5Gew.-%

Es wird anschließend weitere 4 Stunden bei 75° C gc-iührt Die Reaktion ist beendet sobald der Gehalt an quaternärer Ammoniumverbindung nicht mehr steigt.

Man erhält in hoher Ausbeute eine kationaktive quaternäre Ammoniumverbindimg der Formel

Il

O--C R¹

CH, CH₂ — CH CH,

"V/

N C₂H₅OSO.,

C₂H₅ CH₂ CH-CH,

I
O--C-R²

Beispiel 1

1 Mol Diäthylsuliat wird langsam innerhalb von etwa 30 Minuten zu 1 Mol des tertiären Amins der folgenden

Beispiel 2

Ein MoI Dimethylsulfat wird innerhalb von etwa 30 Minuten zu einem Mol eines tertiären Amins gemäß der Formel von Beispiel 1 zugetropft, wobei aber die Reste R¹ und R² unter Mitrechnung der Carboxylgruppen ■30 folgende Kettenverteilung haben:

Ci₂:1 Gew.-%
C₁₄:-

Ci₆:6Gew.-%
Cig:41 Gew.-%
" C₂₀ - C₂₂:52 Gew.%

Der Gehalt an gesättigten Fettsäuren liegt bei 10 Gew.-% und derjenige der ungesättigten Fettsäure.-i bei 90 Gew.-%. us wird anschließend weitere 4 Stunden bei ₆q 75° C gerührt Die Reaktion ist beendet, sobald der Gehalt an quaternärer Ammoniumverbindung nicht mehr steigt

Es hat sich die entsprechende quaternäre Ammont· umverbindung in hoher Ausbeute gebildet.

Beispiel 3

Ein Mol des tertiären Amins von Beispiel 2 und 1 Mol n-Butyljodid werden in 250 ecm Methyläthvlketon 18

Stunden unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Anschließend wird das Lösungsmittel unter Vakuum abdestilliert.

Es hat sich die entsprechende quaternäre Ammoniumverbindung in hoher Ausbeute gebildet.

Beispiel 4

0,1 Mol des tertiären Amins von Beispiel 2 und 0,1 Mol Meihylchlorid werden in Gegenwart von 20 ecm Methyläthylketon 12 bis 16 Stunden im Autoklav bei 100⁰C gehalten. Nach der Beendigung der Reaktion destilliert man das Lösungsmittel ab.

Beispiel 5

Ein Mol des tertiären Amins von Beispiel 2 wird mit 1 Mol 2-Chloräthanol gemischt und dann im Rohr 24 Stunden erhitzt. Dabei entsteht in hoher Ausbeute die entsprechende quaternäre Ammoniumverbindung.

B e i s ρ i e 1 6 ,₀

7 Teile der quaternären Ammoniumverbindung von Beispiel 2 werden in 93 Teilen V/asser bei Raumtemperatur dispergiert. Die Mischung kann parfümiert und gefärbt werden.

60 bis 120 g dieser Dispersion werden in das letzte Spülwasser eines normalen Waschganges für Haushaltswäsche gegeben.

Die gewaschenen Textilien haben nach dem Trock^ nen einen angenehmen flauschigen Griff.

Beispiel 7

Die quaternäre Ammoniumverbindung von Beispiel 2 wird zu folgendem Haarnachspülmittel formuliert:

2 Teile quaternäre Ammoniumverbindung von

Beispiel 2

1,5 Teile Cetylalkohol
0,5 Teile äthoxylierte Lanolinfraktion
1 Teil Fettalkohol-PolyglycoN

äthef

0,3 Teile kaliumbromid
94,7 Teile Wasser

Nach der Haarwäsche wird das Haar mit dieser Mischung behandelt. Das behandelte Haar glänzt, fliegt nicht und läßt sich leicht frisieren.

Claims

Patentansprüche;

1. Bis-(2-Acyloxypropyl)-ammonium-Salze der allgemeinen Formel I

Ii

O —C —R¹
i
R^J CH₂ — CH — CH,