DE2853136A1

DE2853136A1 - Waessriges, oberflaechenaktives mittel

Info

Publication number: DE2853136A1
Application number: DE19782853136
Authority: DE
Inventors: Douglas Edward Mather; Edward Turnstell Messenger; Brinley Morris Phillips; Cumberland Whitehaven
Original assignee: Albright and Wilson Ltd
Current assignee: Solvay Solutions UK Ltd
Priority date: 1977-12-09
Filing date: 1978-12-08
Publication date: 1979-07-05
Anticipated expiration: 1998-12-09
Also published as: FR2411233B1; DE2853136C3; IT7869823A0; DE2853136C2; AU4237878A; IT1160961B; JPS54115683A; JPS604875B2; AU528990B2; FR2411233A1

Description

Dipl. Ing. ίΙιη"-Γ".Γτοΐι F""er Dr. rer. ii:it. 'ϊ'·:.χ.::.χ, Lcr^iidt

Dr.-Ing. Hund Leyli MPD

L»dle-Grahn-Siruße 38 Π 8 Münrfien 80 Dr/

Albright & Wilson Limited, Oldbury,.Warley, West Midlands (Großbritanien)

Wäßriges, oberflächenaktives Mittel

Beschreibung

Die Erfindung betrifft neue konzentrierte wäßrige oberflächenaktive Kittel, die aus Gemischen unterschiedlicher oberflächenaktiver Mittel bestehen.

Gemische von oberflächenaktiven Mitteln werden für viele industrielle Anwendungen und für Haushaltszwecke hergestellt und verkauft. Sie werden häufig in flüssiger Form benötigt, wobei es erwünscht ist, daß sie möglichst viel aktives Material enthalten sollten.

Wenn das Gemisch einen Schmelzpunkt unterhalb oder nur wenig oberhalb der Umgebungstemperatur hat, ist es manchmal möglich, die Zubereitung in der Form eines wasserfreien Gemisches oder eines Gemisches, das bis zu etwa 5 % Wasser enthält, zu liefern.Im letztgenannten Fall erscheint die Spur Wasser als Mittel zur Senkung des Schmelzpunktes zu wirken.

Im Fall von Gemischen aus oberflächenaktiven Mitteln, die bei Temperaturen oberhalb etwa. 25°C fest sind, war es jedoch häufig nicht möglich, flüssige Zubereitungen bei Konzentrationen oberhalb etwa 30 bis 50 Gew.-% an aktiven Bestandteilen herzustellen, je nach der Art des Gemisches.Kleine Mengen Wasser bis zu etwa 10 % senken nicht den Schmelzpunkt ausreichend, während

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größere Mengen, die ausreichen, um eine Phasenänderung hervorzurufen, die Bildung eines steifen Gels und keine flüssige Lösung ergeben. Es wurde allgemein gefunden, daß dann, wenn die Gesamtkonzentration oberflächenaktiver Bestandteile in einer verdünnten Lösung einem kritischen Stand sich nähert, welcher gewöhnlich etwa 30 Gew.-% beträgt, aber im Fall einiger Mischungen auch höher liegen kann, z.B. bis zu etwa 55 Gew.-%, die Viskosität der Lösung der anzusteigen beginnt, wodurch Schwierigkeiten bei der Herstellung und Handhabung der Lösung verursacht werden. An der kritischen Grenze setzt sich die Lösung und bildet ein immobiles Gel oder es tritt eine Phasentrennung auf.

Es ist manchmal möglich, die Konzentration der aktiven Bestandteile durch Zugabe von Modifiziermitteln oder Gο-LösungsmitteIn für die Viskosität zu erhöhen, wie durch Alkohole, die als Verdünnungmittel wirken und sowohl die Viskosität der Lösung senken als auch die Bildung von Gelen inhibieren, so daß höhere Konzentrationen erreicht werden können.Solche Co-Lösungsmittel sind gewöhnlich nur dadurch wirksam, daß sie erhebliche Anstiege der erzielbaren Konzentration hervorbringen, wenn sie in relativ großen Mengen vorhanden sind. Einige Lösungsmittel stellen bei diesen Konzentrationen .feuergefährliche Stoffe dar und beeinträchtigen in stärkstem Ausmaß die Eigenschaften des Produkts für viele der erwünschten Endverbrauchszwecke und/oder erhöhen die Kosten des Produkts .

Der im folgenden gebrauchte Ausdruck "Konzentration der aktiven Bestandteile" bezeichnet die Gesamtkonzentration

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von"aktiven" (d.h.. oberflächenaktiven) Bestandteilen in der Lösung. Es wurde berichtet, (vgl. z.B. "Advances in Colloid Interface Science" Bd. T (1967) Seiten 79-110, insbesondere Seiten 82-83) daß einige oberflächenaktive Verbindungen in der Lage sind, Iiochviskose, nicht pumpfähige flüssige Kristallphasen zu bilden. Einige dieser Verbindungen bilden eine Phase mit relativ geringer Viskosität, verglichen mit den anderen Flüssigkristallphasen, wobei diese Phase gewöhnlich als "G-Phase" oder lameHare Phase bezeichnet wird und die sich, nur innerhalb eines bestimmten Bereichs der Konzentration der aktiven Stoffe bildet. In den meisten "Fällen einschließlich und praktisch, all derjenigen Verbindungen, die von industriellem Interesse sind, bei denen das Vorhandensein einer "G-Phase" berichtet worden ist, kann diese Phase jedoch nur bei erhöhter Temperatur gebildet werden. So wurde beispielsweise berichtet, daß Natriumlaurylsulfat eine "G-Phase" bei etwa 7^⁰C bildet, die gießfähig ist. Bei der benötigten erhöhten Temperatur wurden diese Beobachtungen jedoch lediglich als von reinem akademischen Interesse angesehen. Es wurde dieses Phänomen nicht für gewerbliche Zwecke angewendet. Außerdem wurde niemals berichtet, daß Gemische verschiedener Arten oberflächenaktiver Mittel in der lage sind, eine "G-Phase" zu bilden.

Es wurde kürzlich gefunden, daß bestimmte oberflächenaktive Mittel, mit wirtschaftlichem Wert, einschließlich einiger Ainmoniumalkylsulfate und einiger Olefinsulfonate eine "G-Phase" bei Umgebungstemperatur bilden. Als Folge dieses Befunds ist man nun in der Lage, diese oberflächenaktiven Mittel in flüssiger Form in viel höherer

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Konzentration der aktiven Bestandteile herzustellen, als die, die vorher erreicht werden konnte.

Es wurde nun gefunden, daß bestimmte Gemische von oberflächenaktiven Mitteln eine flüssige lameljare sog. "G-Phase" innerhalb eines engen Konzentrationsbereichs bilden, wobei dieser Bereich oberhalb der Konzentration liegt, bei welcher sich eine immobile Phase bildet. Dieser Bereich liegt häufig oberhalb einer Konzentration von 60 % aktive Bestandteile und kann so hoch wie 80 % aktive Bestandteile liegen.

Die Gemische neigen zur Bildung flüssiger "G-Phasen" bei relativ niedrigen Temperaturen, verglichen mit den typischen Minimaltemperaturen, bei welchen wäßrige Lösungen der meisten oberflächenaktiven Einzelverbindungen, die in der Lage sind, "G-Phasen" zu bilden, in einer derartigen Phase existieren zu können. Gewöhnlich können die Gemische als flüssige "G-Phase" bei Umgebungstemperaturen oder bei leichtem Erwärmen erhalten werden.

Bei der Herstellung von Lösungen solcher Gemische bei der bestimmten Konzentration, die der Bildung der "G-Phase" entspricht, wurde gefunden, daß man in der Lage ist, pumpfähige Gemische von oberflächenaktiven Mitteln bei Konzentrationen der aktiven Bestandteile zu erhalten, die in manchen Fällen mehr als das doppelte der Maxianalkonzentration betrugen, die bisher erzielbar .waren. Dies führt zu wesentlichen Ersparnissen bezüglich des Aufwands, die Produkte zu transportieren und zu lagern.

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Es wurde auch gefunden, daß die stärker aktiven Zubereitungen gemäß der Erfindung bakteriostatische Eigenschaften aufweisen.

Die Mittel bzw. Zubereitungen sind im allgemeinen überraschend leicht auf übliche Konzentrationen durch Verdünnung zu bringen, verglichen mit oberflächenaktiven Mitteln aus einzelnen Komponenten, und sie zeigen in vielen Fällen wenig oder keine Neigung, eine Zwischen-.Gel-Phase bei Zugabe von genügend Wasser zur. Bewirkung der Verdünnung zu bilden.

Durch die Erfindung wird ein wäßriges oberflächenaktives Mittel geschaffen, das wenigstens 20 Gew.-% und nicht mehr als 50 Gew.-% Wasser sowie ein Gemisch aus aktiven Bestandteilen enthält, das dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens 5 Gew.-% jedes der oberflächenaktiven Produkte ausgewählt ist aus wenigstens zwei der im folgenden genannten Stoffgruppen, nämlich: Alkylsulfate, Alkyläthersulfate, Olefinsulfonate, Alkylbenzolsulfonate, AlkylsulfoEuccinate, Alkyläthersulfosuccinate, Alkanolamidsulfoneuccinate, Alkanolamidäthersulfosuccinate, Alkylsulfosuccinamate, Paraffinsulfonate, Fettsäurecarboxylate, Alkyläthercarboxylate, Alkylphosphate, Alkylätherphosphate, Alkylphenolsulfate, Alkylphenyläthersulfate, AlkyIphenyläthersulfonate, Fettsäureestersulfonate, Fettsäuresulfonate, Acylsarcosinate, und

Alkenyl-Acyltaurine, wobei in jedem Fall Alkyl-,/Oder Acylgruppen vorhanden sind,-die im Durchschnitt insgesamt 8 bis 22 Kohlenstoffatome aufweisen und jede Äthergruppe Glycerylgruppen und/oder Polyoxyaikylengruppen aufweist,

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die aus der Reaktion des Alkanols oder Alkylphenols als Ausgangsmaterial mit 1 bis 20 Mol Äthylenoxid und/oder Propylenoxid stammen,. wobei das Gemisch in Gegenwart von Wasser eine "G-Phase" bei einer Temperatur von unterhalb 23 C zeigt und die Konzentration der aktiven Bestandteile des Gemisches derjenigen entspricht, bei welcher das Mittel wenigstens überwiegend in der "G-Phase" existieren kann.

Der Ausdruck "Äther" ist im üblichen Sinn einer Handelssubstanz zur Bezeichnung von Glyceryläthern oder PoIyoxyalkylenprodukten gebraucht, die gewöhnlich durch Reaktion eines Alkanols oder Alkylphenols mit Alkylenoxid unter Bildung alkoxylierter Zwischenprodukte hergestellt werden, welche dann in das fertige anionische Endprodukt übergeführt werden. Z.B. umfasst der Ausdruck "Alkyläthersulfat" das Produkt, das gewöhnlich durch alkoxylieren eines Fettalkohols mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen mit 1 bis 20 Mol Äthylen- oder Propylenoxid und Reaktion des erhaltenen Zwischenprodukts mit einem Sulfatierungsmittel und Neutralisation der gebildeten Alkylätherschwefelsäure hergestellt wird. Der Ausdruck "Olefinsulfonat" ist in ähnlicher Weise in der üblichen Bezeichnungsweise für Handelsprodukte gebraucht, um das Produkt zu bezeichnen, das durch Sulfonieren eines Olefins und Neutralisieren des erhaltenen Sulfonierungsprodukts gebildet wird.

Die "G-Phase" ist eine pumpfähige Phase, die über einen engen Konzentrationsbereich gebildet ist, wobei dieser Bereich gewöhnlich oberhalb 4-5 % und unterhalb 80 Gew.-%, bezogen auf die aktiven Bestandteile liegt und durch eine

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lameHare Struktur gekennzeichnet ist, bei welcher die Moleküle des oberflächenaktiven Mittels derart assoziert sind, daß sie Platten undefinierbarer Größe bilden, die durch Ebenen von Wassermolekülen getrennt sind.

In typischer Weise wird dann, wenn ein Gemisch aus oberflächenaktiven Mitteln mit einer Zusammensetzung entsprechend den aktiven Bestandteilen gemäß der Erfindung in wäßrigen Lösungen ansteigender Konzentration aktiver Bestandteile hergestellt wird, gefunden, daß die Moleküle zunächst zu sphärischen Zusammenballungen (Micellen) assozieren, die mit ansteigender Konzentration an aktiven Bestandteilen stäbchenartig werden. Bei höheren Konzentrationen aktiver Bestandteile drängen sich die Micellen enger zusammen und verursachen einen Anstieg der Viskosität der Lösung und verlängern sich gegebenenfalls in der großen Majorität der Fälle unter Bildung einer regulären hexagonalen Anordnung zylindrischer Micellen des oberflächenaktiven Mittels in einem wäßrigen Medium (die ötarre Flüssigkristallphase "M 1")· Wenn die Konzentration eines oberflächenaktiven Mittels in der "M 1-Phase" fortschreitend ansteigt, tritt eine Phasenänderung auf und ergibt entweder eine hydratisierte feste Phase oder im Falle von Mischungen von oberflächenaktiven Mitteln gemäß der Erfindung wird die "M 1-Phase" fortschreitend in eine flüssige "G-Phase" überführt, bis ein Viskositätsminimum erreicht wird. Ein weiterer Anstieg der Konzentration der aktiven Bestandteile in der "G-Phase" führt dazu, daß die Viskosität ansteigt, bis ein weiterer Phasenwechsel auftritt. Dies kann zur Bildung entweder einer hydratisierten festen Substanz oder einer zweiten immobilen Flüssigkristallphase (der "M 2-Phase") führen, die der

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"M 1-Phase" in der Struktur ähnlich ist, aber invers ist, d.h. eine Phase bildet, wobei das Wasser die innere oder diskontinuierliche Phase und das oberflächenaktive Mittel die kontinuierliche Phase "bildet.

Die vorherige Beschreibung ist in gewissem Ausmaß vereinfacht. Der Ausdruck "hydratisierte feste Phase" wurde in diesem Zusammenhang in breitem Sinne verwendet, um solche Systeme zu umfassen, die Suspensionen einer festen oder immobilen Gel-Phase umfassen, die innerhalb einer oder mehrerer ν iskossr Phasen oder Gel-Phasen liegen, um ein mehr oder weniger starres Material zu schaffen, das gewöhnlich ein körniges Aussehen unter einem Polarisationsmikroskop aufweist. Es wurde kein einziges oberflächenaktives Mittel gefunden, das alle verschiedenen Flüssigkristallphasen bildet. Überraschenderweise bilden jedoch alle Gemische in den genannten Gruppen oberflächenaktiver Mittel, die geprüft wurden, eine flüssige "G-Phase", selbst in denjenigen Fällen, in denen die Einzelkomponenten keine "G-Phasen" bilden oder diese nur unter Schwierigkeiten bilden, zum Beispiel bei hohen Temperaturen.

Im allgemeinen wurde gefunden, daß in guter Annäherung die Menge des Gemisches aktiver Bestandteile, die benötigt wird, um eine "G-Phase" zu bilden, durch die Formel

^C1 ⁺ °2 ⁺ ^Cn ⁼ ^Λ

S₂

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bestimmt werden kann, wobei in dieser Formel ^Ο1·····°η

die Konzentrationen der einzelnen aktiven Komponenten

sind und
gx] · · · · Sq

die Konzentrationen sind, bei welchen gede Komponente getrennt eine "G-Phase" einer minimalen Viskosität bildet.Diese Formel ermöglicht die Abschätzung der Konzentration des Gemisches entsprechend der Mindestviskosität in der "G-Phase" in einer Vielzahl der Fälle. Wenn g nicht bekannt ist oder eine Komponente keine "G-Phase" bildet oder die obige Formel nicht anwendbar ist, kann jede "G-Phase" sehr schnell und leicht bestimmt werden unter Verwendung von üblichen Laboratoriumseinrichtungen, in dem eine Test-Zubereitung hergestellt wird, die eine aktive Konzentration von z.B. 75 Gew.-% (oder gegebenenfalls eine andere, auf der Basis der genannten Formel geschätzte Konzentration) aufweist und eine Probe auf einem Objektträger auf dem Block eines Mikroskop mit heizbarem Tisch aufbringt. Die Prüfung zwischen gekreuzten Polarisierkristallen läßt erkennen, in welcher Phase sich die Probe befindet. Die verschiedenen Phasen haben ne-

sich weils ein charakteristisches Aussehen, das leicht durch Vergleich z.B. mit den Fotografien typischer Flüssigkristallphasen in der klassischen Veröffentlichung von Eosevear, J.Am.Chem. Soc. Bd. 31", "S. 628 (1954) oder in J. Colloid und Interfacial Science Bd. 30 Uo. 4-, Seite 500 identifizieren läßt.

Wenn das Gemisch in einer M 1-Phase vorliegt, kann man Wasser von den Kanten der Probe unter dem Deckglas verdampfen lassen, wobei jede Phasenänderung beobachtet werden kann.

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Wenn eine "M 2-Phase" oder eine hydratisierte feste Substanz vorliegt, kann Wasser an der Kante der Deckscheibe zugefügt werden und in die Zubereitung eindifundieren gelassen werden. Wenn in dieser Weise keine "G-Phase" festgestellt werden kann, können die Proben fortsctreitend auf dem Block erhitzt werden und die Operation kann wiederholt werden.

Gewöhnlich ist die Zubereitung bei Konzentrationen innerhalb eines Bereichs von ±10 %, vorzugsweise + 5 % z.B. + 2,5 % der Konzentration mit einer minimalen Viskosität pumpfähig. Dieser Bereich wird bei höheren Temperaturen breiter. Es können Zubereitungen erhalten werden an den Grenzen des Bereichs, in welchen die eine oder mehrere feste Gel-Phasen in einer kontinuierlichen "G-Phase" suspendiert vorliegt. Solche Zubereitungen sind häufig nützlich wegen ihres Aussehens und stellen einen bevorzugten Aspekt der Erfindung dar.

Typisch enthalten die erfindungsmaßen Mittel 2,3 oder M-unterschiedliche oberflächenaktive Mittel, jeweils in einer Konzentration von mehr als 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zubereitung.

Die erfindungsgemäßen Mittel können kleinere Mengen nicht-oberflächenaktiver organischer Lösungsmittel enthalten wie Glycole oder Fettalkohole -. , sowie von Elektrolyten, wie Natriumchlorid oder -sulfat. Solche Einschlüsse sind häufig als Verunreinigungen in den oberflächenaktiven Mitteln oder der Sulfonsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure oder Carbonsäure vorhanden, die als Ausgangsmaterial bei der Herstellung vorliegen. Es wird jedoch bevorzugt, keine merklichen Mengen Lösungsmittel den erfindungsgemäßen Mitteln bzw. Zubereitungen

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zuzufügen. Es ist bevorzugt, sofern möglich, die Menge nicht-oberflächenaktiver organischer Lösungsmittel unter 5 Gew.-% des Ge,.misehes der aktiven Stoffe zu -halten und vorzugsweise unter 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Zubereitung. Am meisten bevorzugt ist, daß diese Menge weniger als 2 Gew.-% der gesamten Zubereitung, z.B. weniger als 1 Gew.-% beträgt. Die Gegenwart anorganischer Salze und ähnlicher nicht-kolloidaler Elektrolyten hat allgemein nicht die gleichen wesentlichen Nachteile wie die Gegenwart organischer Lösungsmittel, ist jedoch trotzdem im allgemeinen unerwünscht, weil die Neigung besteht, dap die Viskosität der flüssigen "G-Phase" bei einer vorgegebenen Konzentration aktiver Bestandteile erhöht wird. Es wird deshalb im allgemeinen bevorzugt, daß die Menge der nicht-kolloidalen Elektrolyten innerhalb der gleichen Grenzen gehalten wird, wie dies für die Relation bezüglich organischer Lösungsmittel genannt wurde. Es gibt jedoch gewisse Umstände, bei welchen die Gegenwart einiger Elektrolyten nützlich sein kann, z.B. wenn der Schmelzpunkt der "G-Phase" leicht oberhalb der Umgebungstemperatur liegt und ein Anstieg des Gehalts an Elektrolyten den Schmelzpunkt ausreichend senken kann, daß eine pumpfähige "G-Phase" ohne Erhitzen erhalten wird. In solchen Umständen kann es manchmal erwünscht sein, daß absichtlich bis zu etwa 6 Gew.-% Elektrolyt zugefügt werden, gewöhnlich Natriumchlorid oder Natriumsulfat .

Die erfindungsgemäße Zubereitung kann gegebenenfalls kleine Mengen, z.B. bis zu 5 Gew.-% , bezogen auf das Gemisch der aktiven Stoffe, andergoberflächenaktive

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Mittel enthalten, wie nicht-ionische oder amphot^ere oberflächenaktive Mittel, sind jedoch vorzugsweise praktisch frei von kationischen oberflächenaktiven Mitteln.

Die anionischen oberflächenaktiven Mittel gemäß der Erfindung sind allgemein die wasserlöslichen Produkte, die durch Neutralisieren bestimmter Sulfosäuren, Schwefelsäuren, Phosphorsäuren oder Carbonsäuren mit einer Base erhalten werden. Die Base kann in jedem Fall zweckmäßig ein Hydroxid oder Carbonat des Natriums, Kaliums, Lithiums oder Ammoniums sein oder sie kann ein Amin sein, wie Methylamin, Dimethylamin, Äthylamin, Diäthylamin, Trimethylamin, Äthylendiamin, Propylamin, Äthanolamin, Diäthanolamin oder Triäthanolamin. Gemische der genannten Basen können verwendet werden.

Die Säure, die neutralisiert wird, kann z.B. eine Alkylschwefelsäure, eine Alky!phosphorsäure oder ein sulfoniertes Olefin, Alkylbenol, Paraffin, Carbonsäure oder Carbonsäureester oder ein acyliertes Taurin oder Sarcosin oder Carbonsäure sein.

Das oberflächenaktive Mittel kann alternativ ein Sulfosuccinat oder Sulfosuccinamat sein.

In jedem Fall hat das oberflächenaktive Mittel wenigstens eine langkettige Alkylgruppe, wobei die Alkylgruppe oder -gruppen durchschnittlich 8 bis 22 Kohlenstoffatome insgesamt und vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatome aufweisen.

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Die oberflächenaktiven Mittel können auch Ithergruppen enthalten^ Z.B. wie bei den Alkylglycerylsulfaten, Alkylpolyoxyäthylensulfaten, den Alkylphenylpolyoxyäthylensulfaten, den Alkylpolyoxyäthylenphasphaten und den Alkanolamidpolyoxyäthylensulfosuccinaten. In jedem Fall ist die Polyoxyalkylengruppe vorzugsweise entweder eine Polyoxyäthylengruppe oder eine gemischte Oxyäthylenoxypropylengruppe mit jeweils durchschnittlich Λ bis 20, vorzugsweise 2 bis 10 Einheiten.

Ein typisches Beispiel ist ein Gemisch von Alkyläthersulfat mit Alkylbenzolsulfonat.

Die erfindungsgemäßen Mittel können durch Vermischen der einzelnen oberflächenaktiven Stoffe in Gegenwart der richtigen Menge Wasser hergestellt werden, um das Produkt in der "G-Phase" zu erhalten. Wenn alle aktiven Bestandteile eine "G-Phase" bilden, ist es häufig zweckmäßig, jede aktive Komponente getrennt in der "G-Phase" herzustellen, z.B. durch Neutralisieren der entsprechenden Säure in Gegenwart der berechneten Menge Wasser, und dann die Komponenten miteinander zu mischen. Wenn nur eine Komponente eine "G-Phase" bei erhöhter Temperatur bildet, kann diese Komponente hergestellt und mit der anderen Komponente bei entsprechend erhöhter Temperatur gemischt werden um sicherzustellen, daß beide Komponenten sich in einem pumpfähigen Zustand befinden. Wenn eine Komponente keine "G-Phase" bildet oder diese nur unter Schwierigkeiten bildet und die andere Komponente eine "G-Pkase" leichter bildet, ist es häufig zweckmäßig, daß die zweite Komponente in der "G-Phase" herzustellen und

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den sauren Vorläufer der ersten Komponente in Gegenwart der zweiten Komponente zu neutralisieren, V/asser in einer Msnge zuzugeben, die ausreicht, das gesamte Gemisch in der "G-Phase" zu halten. Eine andere Methode, die zweckmäßig sein kann, wenn keine der einzelnen Komponenten eine "G-Phase" ausreichend leicht bilde , besteht darin,

das Gemisch durch Neutralisieren eines Gemisches der sauren Vorläufer der einzelnen oberflächenaktiven Mittel in Gegenwart ausreichend Wasser herzustellen, um das Produkt in der "G-Phase" zu halten. Es ist auch möglich,

das Gemisch der aktiven Bestandteile in einer anderen Form als der "G-Phase" herzustellen und den Wassergehalt durch Verdampfen aus dem Gemisch oder Difusion in das Gemisch einzustellen. Das letztgenannte Verfahren ist jedoch gewöhnlich nicht in technischem Ausmaß durchführbar.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

In allen genannten Fällen waren die Produkte der Beispiele mobile "G-Phasen" bei 20 C und durch Vermischen der Komponenten hergestellt worden.

Alle Prozentsätze sind auf das Gewicht bezogen.

Die folgenden Stoffe werden in den Beispielen genannt (wobei der physikalische Zustand derjenige ist, der bei 23⁰C vorliegt) :

ESB70: Na-SaIz von sulfoniertem NC-Alkohol (G-Phase) Aktive Substanzen (MW = 384) = 68,9 % Nichtionische Tenside = 1,6 %

Sulfat ionen = 0,8 %

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HC: Gemisch geradkettiger primärer Alkohole, überwiegend Gy, ρ una Gy.j, mit einem mittleren Molekulargewicht von 194.

LX6.5: Na-SaIz eines sulfatierten NC-Alkohols (Feststoff-Paste)

Aktive Substanz (MW = 296) = 65,4 % Freie Fettsäuresubstanz = 1,6 % SuIf at ionen =1,1%

LX50: wie LX65

(viskose Paste)

Aktive Substanz (MU = 296) = 49,5 % Freie Fettsäuresubstanz = 1,2 % Sulfationen = 0,9 %

LQ77: Monoäthanolaminsalz von sulfatiertem ("G-Phase") FC-Alkohol

Aktive Substanz (M¥ = 355) = 79,3 % Freie Fettsäuresubstanz = 4,1 % Sulfationen = 1,2 %

("G-Phase") Fa-SaIz von einem sulfonierten geradekettigen <* -Olefin, Gemisch von C^ und

^C16
Aktive Substanz (MW = 314) = 71,3 %

Freies Öl = 3,7 %

Sulfationen = 1,3%

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KSN70: Wa-SaIz von sulfatiertem gerad.-kettigen, ("G-Phase") primären, überwiegend C^^, C^, C^g und

C^g (Gemisch) Alkohol mit 3 Mol Äthoxylat Aktive Substanz (MW = 440) = 70,5 % nicht-ionische Tenside = 2,0 % Sulfationen = 0,9 %

SS60 Fa-SaIz von sulfoniertem linearem Alkyl-

(viskose· Paste) benzol, überwiegend C^-Al-ky¹·

Aktive Substanz QW = 34-8) = 61,5 % Freies Öl = 1,2 %

Sulfationen = 1,1%

(bewegliche Flüssigkeit)

Diäthanolamid von Kokosnuß-Fettsäure mit ca.

90 % Reinheit, liest freies Amin, freier Ester

und Glycerin.

(viskosePaste) wie LX65.

Aktive Substanz (IW = 296) = 41,9 %

Freie Fettsäuresubstanz = 1,0%

Sulfationen = 0,7 %

(Feststoff) Na-SaIz eines 50:50 Gemisches von Mono- und

Diphosphatestern eines Addukts von Oleylal-

kohol mit 3 Mol Äthoxylat

Aktive Substanz = 81,6 %

nicht-ionische Tenside =« 5,0 %

Phosphationen = 0,8 %

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SAS60: :
(Gemisch von M 1- und
G-Phasen )

Na-SaIz von Alkansulfonaten, überwiegend G^₁,, Cvic, CUc- und C^,n-Gemisch.· Aktive Substanz. (MW = 328) = 60,0 % nicht-ionische Tenside = 0,7 % Bulfationen = 1,9 %

LZ90:
(Feststoff)

Na-SaIz von sulfatiertem L1 Alkohol. Aktive Substanz (MW = 308) = 90,4 % Freie Fettsäuresubstanz = 1,5 % SuIfationen = 6,6 %

(Flüssigkeit) Na-dioctylsulfosuccinat ·

Aktive Substanz (MW = 444) = 49,3 % Gesamtfests toffe = 57,2 %

Anorganische Stoffe = 1,6 %

SDD:
(Flüssigkeit)

Dinatriumalkyläthoxysulfonsuccinat auf Basis NC-Alkohol + 3 Mol Ithylenoxid Aktive Substanz (MW = 566) = 33,9 % Gesamtfeststoffe = 40,5 %

Anorganische Stoffe = 1,5%

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MKK: Feststoff-Paste)

Dinatriumalkylsulfo~ succinamat auf Basis TaIlO l-Alkon-ol

Aktive Substanz (MW = 503) = 30,2 %

Gesamtfeststoffe = 35,8 %

Anorganische Stoffe = 0,2 %

SGG: (flüssig)

SGG/C:

(viskose^aste) Dinatriumkokosnuß-monoäthanolamidäthoxysulfosuccinat auf Basis Kokosnuß-Fettsäure - monoäthanolamid + 3 Mol Äthoxylat

Aktive Substanz (MW = 576) = 28,8 % Gesamtfeststoffe = 34-,3 %

Anorganische Stoffe = 2,0 %

wie . SGG.

Aktive Substanz (MW = 576) Gesamtstoffe
Anorganische Stoffe

37,6 %

44,8 %

2,6 %

(weiße Paste) Natrium-dodecylbenzolsulfonat

= 60

SLES (G-Phase) Natriumlaurylalkoholtriäthylenoxysulfat = 70 %

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Beispiele

Gemisch Wirkstoffkonzen-

% tr.ationen %

Gesamtwirkstoffe, bei welchen eine M1-Phase durch Verdünnen mit Wasser gebildet wird (%)

62,2.LX65
37,8,ESB7O

40,7 26,0 66,7

79,O.ESB7O
21,0.LX50

10,4 64,8 62

5O,O.LQ77
5O,O.ESB7O

39,7 34,4 74,1 66

66,7 KSN70
33,3 AOS

47,0 23,7 70,7 - 26 -

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Kr.

Gemisch. %

Wirkstoff konzentration %

58,8.KSN7O 29,4 SS6O 11,8,AOS

48,5.LQ77 48,5-ESB70 3,1 CDS

51,5 SPE 48,5

66,6.SAS60 26,7 AOS 6,7 LZ90

90,9,SDOS 9,1-LZ90

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Gemisch:
%

Wirkstoffkonzen trat ion %

Gesamtwirkstoffe, bei welchen eine M1-Phase durch Verdünnen mit Wasser gebildet wird

83,3 KSN70
16,7 SDD

58,7

5,7

64,4

83	,3	ESB70	57,4
16	,7	.MKK	-= 5,0
			62,4
75	,0	ESB70	51,7
25	,0	SGG	7,2

59

58,9 53

66,5 SGG/C
33,5.ESB7O

25,0

23,1 48,1 42

60,0 DBS
40,0 SLES

36,0 28,0 64,0 44

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15 55,0-DBS 45,0 SLES

47

16 65,0,DBS 35,0 SLES

41

17 70,0 DBS 25,0.SLES

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Die folgenden Beispiele beziehen sich auf Gemische, die nicht leicht durch Mischen hergestellt werden können. Sie wurden durch Neutralisieren eines Sulfonsäure-Vorläufers einer der Komponenten in Gegenwart der anderen Komponente hergestellt.

In allen Fällen wurde eine Neutralisationsschleife unter Rückführung des Materials einer Gesamtkapazität von 205 cm^ für die Herstellung verwendet, wobei die Schleife aus einem kontinuierlichen Kreislauf bestand, in welchem eine Umlaufpumpe eingeschaltet war, die mit 2,2 Liter/Min, arbeitete, ein Wärmeaustauscher, ein Überströmgefäß für das Produkt und ein Mischer außerdem eingeschaltet waren, in welch letzteren getrennt das zweite oberflächen-

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aktive Mittel und die Vorläufer für das erste oberfläehenaktive Mittel zugegeben wurden. Das Produkt wurde entnommen, wenn das Material, das der Einspeisung entsprach, aus der Neutralisationsschleife überfloß. In allen folgenden Beispielen sind die genannten Prozentsätze auf das Gewicht bezogen.

Die folgenden zusätzlichen Stoffe wurden in den folgenden Beispielen verwendet:

LX28: Wäßrige L1-Phase des Na-Salzes von sulfatiertem NC, 29 % Konzentration des Wirkstoffs , enthaltend 0,7 % freie Fettsubstanz und 0,7 % Natriumsulfat.

KB2: Äthoxylate von NC mit 2 Mol Äthylenoxid CDE: Diäthanoiamid der Kokosnußfettsäure, etwa

90 % Konzentration, Rest freies Amin, freier Ester, Glycerin als Verunreinigungen

DDBr- Basierend auf einem geradekettigen Alkylbenzol mit Sulfon-einem mittleren Molekulargewicht von 246. Die saure; gulfansäure hat etwa 96 % Konzentration und enthält nicht-ionische Tenside, Schwefelsäure und Wasser als Verunreinigungen.

KSN70: Wäßriges Na-SaIz eines sulfatierten und mit 3 Mol Äthylenoxid äthoxylierten Gemisches geradkettiger primärer Alkohole, überwiegend C^₂? ^G1Z|.' ^ci6 ^Un<i C₁O, mittleres Molekulargewicht 206. Es enthält 70 % Wirkstoff mit2£nicht-ionischen Tensiden und 1% Natriumsulfat.

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Beispiel 18

In die Neutralisationsschleife, die anfangs mit ESB70 gefüllt war, wurden 8,67 g/min. EBS70, 10,0 g/min. NC-Säuresulfat und eine 31,5 %ige wäßrige Lösung Natriumhydroxid (4,82 g/min) eingespeist. Es wurde ein p_H-w~ert von 7*5 ± 0*5 durch kleine Einstellungen an der Natriumhydroxideinspeisung aufrecht erhalten und die Temperatur wurde auf 44°C gehalten.

Das Produkt war bei der Umgebungstemperatur des Laboratoriums eine bewegliche "G-Phase" und zeigte folgende Analysenwerte:

Gesamte oberflächenaktive Substanzen, bei berechnetem mittleren Molekulargewicht --3,W₁S 66,5 % nicht-ionische Tenside 4,9 % Natriumsulfat 2,4 %

(das Verhältnis der Komponenten der gesamten oberflächenaktiven Substanzen LX: ESB wurde zu 61,4 : 38,6 berechnet.)

Beim Verdünnen mit Wasser wurde das Produkt in die M1-Phase (GEL-PHASE) bei einem Gehalt von 60 % gesamter oberflächenaktiver Substanz überführt.

In diesem Fall würde wahrscheinlich die gemeinsame Sulfatierung des gemischten Alkohols und des Alkoholäthoxylats

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als Äusgangsmaterial eine geeignete Herstellungsmethode darstellen.

Beispiel 19

In die Neutralisationsschleife, die anfangs mit ESB7O gefüllt war, wurden 6,67 g/min LX28, 10,0 g/Std. KB2-Säuresulfat und eine 48 %ige wäßrige Lösung von Natriumhydroxid (2,23 g/min) eingespeist. Durch kleine Änderungen der Einspeisung von Natriumhydroxid wurde ein ρττ-Wert von 7,5 ± 0?5 aufrecht erhalten und die Temperatur wurde auf 4-5⁰C gehalten.

Das Produkt war bei Umgebungstemperaturen des Laboratoriums eine bewegliche "G-Phase" und zeigte folgende Analysenwerte :

Gesamte oberflächenaktive Substanzen 65,0 % (bei berechnetem mittlerem Molekulargewicht von 367)

Nichtionische Tenside 1,9%

Natriumsulfat 0,4 %

(das Verhältnis der Komponenten der gesamten oberflächenaktiven Substanzen LX:ESB betrug nach Berechnung 15,8:84,2).

Beim Verdünnen mit Wasser wurde das Produkt bei einer Konzentration von 62 % aktiven Substanzen in die M1-Phase überführt.

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Auch hier würde die Sulfatierung eines gemischten Ausgangs materials wahrscheinlich eine brauchbare Herstellungsmethode darstellen.

Beispiel 20

In die Neutralisationsschleife, die anfangs mit ESB70 gefüllt war, wurden 6,23 g/min CDE , 5,83 g/min KB2-Säuresulfat und eine 11,8 %ige wäßrige Lösung von Natriumh'ydroxid (5,50 g/min) eingespeist. Der Ρττ-Wert wurde durch kleine Änderungen der Einspeisung von Natriumhydroxid auf

7.5 ± 0,5 gehalten und die Temperatur wurde auf 4-2 c gehalten.

Das Produkt stellte eine "bewegliche "G-Phase" bei Umgebungstemperatur en des Laboratoriums dar und zeigte folgende Analysenwerte:

Anionische oberflächenaktive Substanzen 34-,O % (MV = 384)

Fichtionische Tenside 36,5 %

Natriumsulfat 0,3 %

(durch Berechnung wurde gefunden, daß sich die anionischen oberflächenaktiven Substanz zu 32,0 % aus aktiven CDE

3.6 % nichtionischen Verunreinigungen aus dem CDE und 0,9 Verunreinigungen aus dem KB2-Säuresulfat zusammensetzt).

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Beim Verdünnen zeigte sich, daß bei einer Konzentration von 18 % anionischen Wirkstoffen ain Viskositätspeak durchschritten wurde, bei welchem das Produkt als unbewegliches Gemisch der I/l-, M1- und G-Phasen vorlag.

Das Produkt dieses Beispiels könnte auch durch Vermischung von ESB7O und flüssigem CDE und anschließende Verdünnung mit Wasser hergestellt werden.

Beispiel 21

In die Neutralisationsschleife, die anfangs mit KSN7O gefüllt war, wurden 7, 33 g/min KSN7O, 4,6^ g/min DDB-SuIfonsäure und eine 29,6 %ige wäßrige Nat riumhydroxidlb* sung (2,05 g/min) eingespeist. Der p^-Wert wurde durch kleine Änderungen der Einspeisung von Natriumhydroxid auf 7,5 + 0,5 gehalten und die Temperatur wurde auf 4O⁰C gehalten.

Das Produkt war bei Umgebungstemperaturen des Laboratoriums eine bewegliche "G-Phase" und zeigte folgende Analysenwerte:

Oberflächenaktive Sulfonate

(MW = 348) 34,0 %

Oberflächenaktive Sulfate-

(MW = 440) 36,7 %

Nichtionische Tenside 1,9 %

Natriumsulfat . 1,4%

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Beim Verdünnen mit Wasser bildete das Material eine M1-Phase von einem Gesamtgehalt an oberflächenaktiver Substanz von 55 %·

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Claims

Patentansr>riiche

1* Wäßriges oberflächenaktives Mittel, bestehend aus wenigstens 20 und nicht mehr als 50 Gew.-% Wasser und einem Gemisch oberflächenaktiver Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus wenigstens jeweils 5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zubereitung, verschiedener oberflächenaktiver Stoffe besteht, die aus wenigstens 2 Vertretern folgender Verbindungen ausgewählt sind:

Alkylsulfate, Alkyläthersulfate, Olefinsulfonate, Alkylbenzolsulf onat.e , Alkylsulfonsuccinate , Alkanolamidsulfonsuccinate, Paraffinsulfonate, Fettsäurecarboxylate, Alkyl« äthercarboxylate, Alkylphosphate, Alkylätherphosphate, Alkylphenolsulfate, AJkylpheno lather sulf ate, JJkylphenoläthersulfonate, Pettsaureestersulfonate, Fettsäuresulfonate, Acylsarcosinate und Acyltaurine, wobei in jedem Fall Alkyl-, Alkenyl- oder Acylgruppen mit durchschnittlich insgesamt 8 bis 22 Kohlenstoffatomen vorhanden sind und etwa vorhandene Äthergruppen

, Glycerylgruppen und/oder Polyoxyalkylengruppen darstellen und die Polyoxyalkylengruppen 1 .bis 20 Äthylenoxid-und/oder Propylenoxid-Einheiten aufweisen, wobei das Gemisch in Gegenwart des Wassers eine "G"-Phase bei einer Temperatur von unterhalb 2J⁰C aufweist und die Konzentration der aktiven Stoffe des Gemisches derjenigen entspricht, bei welcher die Zubereitung wenigstens überwiegend in der "G"-Phase existieren kann.

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Oberflächenaktives Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gemisch η aktive Komponenten vorhanden sind, wobei η eine ganze Zahl größer als Λ ist und wobei die aktiven Bestandteile jeweils in der Lage sind, eine "G"-Phase mit Wasser bei Konzentrationen von g^ g zu bilden und in dem Gemisch jeweils in Konzen-

I · m * · Ii

trat ionen von ο._Λ c vorhanden sind, derart , daß die

I · · · · Il

Beziehung gilt:

^C1 ^{+ C}2 ^+C =

2 ⁺ ^Cn

^Cn =

^ε1 ^g2 ^gn

3. Oberflächenaktives Mittel nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der grafischen Darstellung .v.obei Viskosität gegen die Konzentration des Gemisches der aktiven Bestandteile in Wasser aufgetragen ist, ein Minimalwert auftritt, der der Bildung der "G-Phase" entspricht und wobei der Mengenanteil des Gemisches der aktiven Stoffe, die in dem gesamten Mittel vorhanden sind, innerhalb + Ί0 % derjenigen Konzentration liegt, die dem Minimalwert entspricht.

4. Oberflächenaktives Mittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Gemisches der aktiven Stoffe innerhalb + 5 % der Konzentration liegt, die dem Minimalwert entspricht.

5· Oberflächenaktives Mittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Gemisches der aktiven Stoffe innerhalb + 2,5 % derjenigen Konzentration liegt, die dem Minimalwert entspricht.

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6. Oberflächenaktives Mittel nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 2 verschiedene Komponenten jeweils in Mengen vorhanden sind, die mehr als 10 Gew.-% der Zubereitung betragen.

7. Oberflächenaktives Mittel nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß es weniger als 5 Gew.-% eines nicht-oberflächenaktiven organischen Materials enthält, bezogen auf das Gewicht des Gemisches der aktiven Bestandteile.

8. Oberflächenaktives Mittel nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, daß es weniger als 2 Gew.-% nicht-oberflächenaktives organisches Material enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung.

9. Oberflächenaktives Mittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es praktisch frei von einem nichtoberflächenaktiven organischen Lösungsmittel ist.

10. Oberflächenaktives Mittel nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß es weniger als 5 % nicht-kolloidaler Elektrolyte enthalt, bezogen auf das Gewicht des Gemisches der aktiven Bestandteile.

11. Oberflächenaktives Mittel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es weniger als 2 Gew-% nicht-kolloidaler Elektrolyte enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung.-

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12. Oberflächenaktives Mittel nach, den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß es bis zu 5 Gew.-% des Gemisches . aktive . nicht-ionischem und/oder amphothere oberflächenaktive Mittel, enthält.

13· .Oberflächenaktives Mittel nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch der aktiven Bestandteile wenigstens 10 Gew.-% eines Alkyläthersulfats und wenigstens 10 Gew.-% eines Alkylbenzolsulfonats enthält.

14. Oberflächenaktives Mittel nach jedem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch der aktiven Stoffe wenigstens 10 Gew.-% eines Alkyläthersulfats und wenigstens 10 Gew.-% eines Alkylsulfats enthält.

15· Oberflächenaktives Mittel nach jedem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch der aktiven Stoffe mindestens 10 Gew.-% eines Alkyläthersulfats und wenigstens 10 Gew.-% eines Olefinsulfonats enthält.

16. Oberflächenaktives Mittel nach den Ansprüchen 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Alkyläthersulfats wenigstens 30 Gew.-% des Gemisches der aktiven Bestandteile beträgt.

17. Oberflächenaktives Mittel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Alkyläthersulfat wenigstens 50 Gew.-% des Gemisches der aktiven Bestandteile beträgt .

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18. Oberflächenaktives Mittel nach jedem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus aktiven Bestandteilen wenigstens 10 Gew.-% eines Alkylsulfοsuccinats und wenigstens 10- Gew.-% eines Alkylsulfats enthält.

19· Oberflächenaktives Mittel nach ,jedem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus aktiven Bestandteilen wenigstens 10 Gew.-% eines Alkyläthersulfosuccinats und wenigstens 10 Gew.-% eines Alkyläthersulfats enthält.

20. Oberflächenaktives Mittel nach jedem der Ansprüche

1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus aktiven Bestandteilen wenigstens 10 Gew.-% eines Alkyläthersulfats und wenigstens 10 Gew.-% eines Alkylsulfosuccinamats enthält.

21. Oberflächenaktives Mittel nach jedem der Ansprüche

1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus aktiven Bestandteilen wenigstens 10 Gew.-% eines Alkanolamidoäthersulfosuccinats und a«& wenigstens 10 Gew.-% eines Alkyläthersulfats enthält«

22. Verfahren zur Herstellung eines oberflächenaktiven Mittels nach jedem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß man oberflächenaktive Mittel einsetzt, die jeweils durch Neutralisieren eines sauren Vorläufers bzw. der entsprechenden Säure mit Alkali hergestellt worden sind und wobei das Mittel dadurch hergestellt worden ist, daß ein Gemisch der sauren Vorläufer in Gegenwart der entsprechenden Menge Wasser neutralisiert-worden ist.

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