DE69309058T2

DE69309058T2 - Stabile, biologisch abbaubare gewebeweichmacherzusammensetzungen

Info

Publication number: DE69309058T2
Application number: DE69309058T
Authority: DE
Inventors: Glen Lichtenwalter; Larry Miller; Chiranjeevi Siram; Errol Wahl
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1992-06-10
Filing date: 1993-06-01
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2013-06-02
Also published as: EP0644925B1; ATE150481T1; DE69309058D1; ES2099451T3; JPH08501074A; EP0644925A1; WO1993025648A1; MX9303447A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbindungen für die Textilbehandlung. Insbesondere betrifft sie biologisch abbaubare quaternäre Ammonium-Textilweichmacherverbindungen für die Verwendung in Zusammensetzungen zur Textilbehandlung, welche im Spülzyklus eines Textilwaschverfahrens verwendet werden, um textilweichmachende/statikregulierende Vorteile vorzusehen. Die vorliegenden Verbindungen können auch in Zusammensetzungen zur Haarpflege verwendet werden.

Hintergrund der Erfindung

Zusammensetzungen für die Textilbehandlung, welche zum Vorsehen von textilweichmachenden/statikregulierenden Vorteilen während des Waschens geeignet sind, sind auf dem Fachgebiet gut bekannt und haben in einem großen Maßstab kommerzielle Anwendung gefünden Primär enthalten textilweichmachende Zusammensetzungen, welche während des Spülvorgangs zugegeben werden, als wirksame Weichmacherkomponente im wesentlichen wasserunlösliche kationische Materialien mit zwei langen Alkylketten. Übliche Beispiele solcher Materialien sind Ditalgdimethylammoniumchlorid- und Imidazoliniumverbindungen, welche mit zwei Stearylgruppen substituiert sind. Diese Materialien werden normalerweise in Form einer Dispersion in Wasser hergestellt.
Es wäre wünschenswert, Textilweichmacherverbindungen zur Verfügung zu haben, welche lagefähig und auch biologisch abbaubar sind. Jedoch ist es oft schwierig, Materialien, welche biologisch abbaubar sein können, als stabile flüssige Zusammensetzungen zuzubereiten.
Die Verwendung verschiedener quaternisierter Esteramine als kationische Textilweichmacher ist auf dem Fachgebiet bekannt. Vgl. zum Beispiel das US-Patent Nr. 4,339,391, Hoffmann et al., erteilt am 13. Juli 1982; US-Patent Nr. 5,066,414, Chang, erteilt am 19. November 1991; US-Patent Nr. 4,874,554, Lange et al., erteilt am 17. Oktober 1989; US-Patent Nr. 4,456,554, Walz et al., erteilt am 26. Juni 1984; US-Patent Nr. 4,767,547, Straathof/Konig, erteilt am 30. August 1988; US-Patent Nr. 3,915,867, Kang et al., erteilt am 28. Oktober 1975; und US-Patent Nr. 4,844,823, Jacques et al., erteilt am 4. Juli 1989; sowie EP-0,409,502 und WO-93117085 (54.3-Dokument) für eine Reihe von quaternisierten Esteraminen, welche als Textilweichmacher wirksam sind. Verschiedene quaternisierte Esteramine sind im Handel unter den Warenzeichen SYNPROLAM FS von ICI und REWOQUAT von REWO erhältlich.
Es wird angenommen, daß quaternisierte Esteramine schnell biologisch abbaubar sind, wahrscheinlich weil sie der Hydrolyse stärker unterliegen, als herkömmliche kationische Weichmacher (z.B. Ditalgdimethylammoniumchlorid und Analoge hiervon). Als Ergebnis der Hydrolyse können sie nach längerer Lagerung im Hinblick auf die Hydrolysebeständigkeit Probleme verursachen, wobei die Probleme in bezug auf die Produktstabilität und Viskosität in konzentrierten wäßrigen Dispersionen zunehmend nicht zu handhaben sind. Jedoch sind eine verbesserte biologische Abbaubarkeit und zusätzliche Vorteile trotzdem wünschenswert.
Verschiedene Lösungen des Problems der Herstellung konzentrierter textilweichmachender Zusammensetzungen, welche für den Verbraucher geeignet sind, wurden auf dem Fachgebiet angesprochen. Vgl. zum Beispiel die US-Patente Nrn. 4,426,299, erteilt am 17. Januar 1984, und 4,401,578, erteilt am 30. August 1983, Verbruggen (Paraffin, Fettsäuren und ein Ester als viskositätsregulierende Mittel); das Europäische Patent 0,018,039, Clint et al., erteilt am 7. März 1984 (Kohlenwasserstoffe plus lösliche kationische oder nichtionische Tenside zur Verbesserung der Viskositäts- und Stabilitätseigenschalten); US-Patent Nr. 4,454,049, MacGilp et al., erteilt am 12. Juni 1984 (isotropische Lösungen, umfassend wasserunlösliche, kationische, wahlweise hydroxysubstituierte Di- C&sub1;&sub6;-C&sub2;&sub4;-Alkyl-, Alkaryl- oder Alkenyl-Textilweichmacher, wobei mindestens 70% des Textilweichmachers aus einer oder mehreren Komponenten bestehen, welche zusammen eine Schmelzvervollständigungstemperatur von weniger als 20ºC aufweisen, ein wasserunlösliches nichtionisches Streckmittel, insbesondere C&sub1;&sub0;-C&sub4;&sub0;-Kohlenwasserstoffe oder Ester ein- oder mehrwertiger Alkohole mit C&sub8;-C&sub2;&sub4;-Fettsäuren, und ein wassermischbares organisches Lösungsmittel); US-Patent Nr. 4,439,330, Ooms, erteilt am 27. März 1984 (ethoxylierte Amine); und US-Patent Nr. 4,476,031, Ooms, erteilt am 9. Oktober 1984 (ethoxylierte Amine oder protonierte Derivate hiervon in Verbindung mit Ammonium- und Imidazoliniummaterialien). Es ist allgemein bekannt (zum Beispiel US- Patent Nr. 3,681,241, Rudy, erteilt am 1. August 1972), daß die Gegenwart ionisierbarer Salze in Weichmacherzusammensetzungen dazu beiträgt, die Viskosität zu verringern.
Die EP 0,021,431 offenbart ein Verfahren zur Herstellung quaternärer Ammoniumesterverbindungen mit zwei langen Fettalkoholgruppen.
Die DE 1,903,955 offenbart alkali-stabilisierte Emulsionen, umfassend einen Ester von quaternären Ammoniumverbindungen mit zwei hydrophoben Ketten. Eine hydrophobe Kette ist eine Fettalkylkette, während die andere durch eine Fettalkoholgruppe bereitgestellt wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft flüssige textilweichmachende und antistatische Zusammensetzungen, die bei einem pH von 2,0 bis 5,0 formuliert sind, umfassend
(a) 1 bis 40 Gew.-% einer quaternisierten Esteramin-Weichmacherverbindung der Formel
worin jeder R-Substituent eine kurzkettige C&sub1;-C&sub6;-Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe oder Mischungen hiervon ist; R¹ eine (CH&sub2;)n-O-(O)C-R² oder R²-Gruppe ist; R² eine C&sub1;&sub3;-C&sub2;&sub2;- Hydrocarbylgruppe ist; m 1 oder 2 ist: n 1 bis 4 ist; und X&supmin; ein weichmacherverträgliches Anion ist.
(b) ein Stabilisierungsmittel, gewählt aus einem linearen ethoxylierten Alkohol in einer Menge von 0,1 bis 2 Gew.-%, einem nichtionischen Emulgiermittel in einer Menge von 0,1 bis 2,5 Gew.-% und Mischungen hiervon; und
(c) 60 bis 99 Gew.-% eines flüssigen Trägers.
Die Estergruppen, worin die Acylgruppe an das Stickstoffatom gebunden ist (reverse Ester), sind wahrscheinlich hydrolytisch instabiler als die entsprechenden Estergruppen, worin der Alkohol an das Stickstoffatom gebunden ist. Es wird angenommen, daß diese erhöhte Instabilität eine bessere biologische Abbaubarkeit vorsieht. Jedoch sind solche Verbindungen in wäßrigen Zusammensetzungen schwieriger zu stabilisieren.
Die reversen Estereinheiten verleihen diesen Weichmacherverbindungen eine biologische Abbaubarkeit. Da die in diesen Zusammensetzungen verwendeten Textilweichmacherverbindungen kationisch sind, sehen diese Zusammensetzungen nicht nur die Weichheit von Fasern und Textilien, sondern auch antistatische Vorteile vor.
Die vorliegende Erfindung umfaßt flüssige textilweichmachende und antistatische Zusammensetzungen, umfassend 1 bis 40 Gew.-% einer Textilweichmacherverbindung der vorstehend offenbarten Formel und 0,1 bis 2 Gew.-% eines linearen ethoxylierten Alkohols und/oder 0,1 bis 2.5 Gew.-% eines anderen nichtionischen Emulgiermittels, welches dazu beiträgt, die Stabilität während der Lagerung aufrechtzuerhalten. Die Zusammensetzungen enthalten auch einen flüssigen Träger, z.B. Wasser, vorzugsweise eine Mischung aus einem einwertigen C&sub1;-C&sub4;-Alkohol und Wasser. Solche flüssigen Zusammensetzungen sind vorzugsweise bei einem pH von 2,0 bis 5,0, vorzugsweise 2,5 bis 4, formuliert, um eine gute Lagerfähigkeit vorzusehen. Für die allgemeine Anwendung auf dem Gebiet des Weichmachens von Wäschetextilien durch ein Spülverfahren umfassen solche Zusammensetzungen üblicherweise 2 bis 30 Gew.-% der Textilweichmacherverbindung.
Die hier bevorzugten flüssigen Zusammensetzungen weisen die Weichmacherverbindung in Form von in dem flüssigen Träger dispergierten Teilchen auf. Die Teilchen weisen vorzugsweise eine Größe im submikronischen Bereich und im allgemeinen einen Durchschnittsdurchmesser im Bereich von 0,10-0,50 µm auf. Die Materialien, welche die Zusammensetzungen während der Lagerung stabilisieren, z.B. der lineare alkoxylierte Alkohol, stabilisieren auch die Dispersionen gegen eine Phasentrennung (d.h. Emulsionsverdichtung).
Wichtig ist, daß die vorliegenden flüssigen Zusammensetzungen im wesentlichen frei (weniger als 1%) von freien (d.h. nicht protonierten) Aminen sind, da freie Amine den Abbau der quaternisierten Esteramin-Weichmacherverbindungen bei der Lagerung katalysieren können. Falls geringfügige Mengen von Aminen vorliegen, sollten sie während der Zubereitung der Zusammensetzungen mit Säure protoniert werden. Für diesen Zweck können verhältnismäßig starke Säuren, wie H&sub3;PO&sub4;, Citronensäure und HCl, verwendet werden.
Die von Dispersionen aus Teilchen der vorliegenden Weichmacherverbindungen gezeigten geringen Viskositäten erlauben, daß sie als wasserverdünnbare "hochkonzentrierte" Textilweichmacherzusammensetzungen formuliert werden können, welche 15 bis 40 Gew.-% der Textilweichmacherverbindung enthalten. Solche hochkonzentrierten Zusammensetzungen können in einfacher Weise zum Verdünnen mit Wasser durch den Verbraucher verpackt werden, um Weichmacher "gebrauchsfertiger Stärke" (mit einer Konzentration des Weichmacherwirkstoffs von üblicherweise 3-10%) herzustellen.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum Weichmachen von Fasern (einschließlich Haar) oder Textilien oder zum Verleihen einer antistatischen Ausrüstung, umfassend das Kontaktieren der Fasern oder Textilien mit einer Verbindung des vorstehend offenbarten Typs.
Wenn nicht anders angegeben, sind alle Prozentangaben, Verhältnisse und Anteile auf das Gewicht bezogen.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die erfindungsgemäßen Verbindungen enthalten zwei Esterbindungen, wobei mindestens eine Esterbindung das Carbonylkohlenstoffatom aufweist, welches dem quaternären Ammoniumstickstoffatom näher benachbart ist (reverser Ester), d.h. es wird mindestens eine hydrophobe Gruppe eher durch einen Fettalkohol als eine Fettsäure bereitgestellt.

Quaternisierte Esteramin-Weichmacherverbindung

Die vorliegende Erfindung umfaßt als wesentliche Komponente 1 bis 40%, vorzugsweise 2 bis 30%, einer quaternisierten Ammonium-Weichmacherverbindung der Formel
worin jeder R-Substituent eine kurzkettige (C&sub1;-C&sub6;-, vorzugsweise C&sub1;-C&sub3;&submin;) Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe ist, z.B. eine Methyl- (besonders bevorzugt), Ethyl-, Propyl- oder Hydroxyethylgruppe oder Mischungen hiervon; R¹ eine -(CH&sub2;)n-O-(O)C-R²-Gruppe oder R²-Gruppe bedeutet; jede R²-Gruppe ein langkettiger C&sub1;&sub3;-C&sub2;&sub2;-Hydrocarbylsubstituent vorzugsweise ein C&sub1;&sub3;-C&sub1;&sub7;-Alkyl, darstellt; m 1 oder 2 ist; und n 1 bis 4 ist. Das Gegenion X ist hier nicht entscheidend und kann ein beliebiges weichmacherverträgliches Anion sein, zum Beispiel ein Chlorid-, Bromid-, Methyl- oder Ethylsulfat-, Formiat-, Sulfat-, Nitrat oder ein ähnliches Anion. Es ist selbstverständlich, daß die Substituenten R, R¹ und R² wahlweise mit verschiedenen Gruppen, wie Alkoxyl- oder Hydroxylgruppen, substituiert, gesättigt oder ungesättigt oder geradkettig oder verzweigt sein können. Die Verbindungen können als Diestervariationen von Ditalgdimethylammoniumchlorid (DTDMAC) angesehen werden, welches ein allgemein verwendeter Textilweichmacher ist.
Die bei der Durchführung dieser Erfindung als wirksamer weichmachender und antistatischer Bestandteil verwendeten vorstehenden Verbindungen werden durch die folgenden Verfahren hergestellt. Zum Beispiel wird bei einer üblichen Synthese ein Fettsäuredimethylmonoethanolaminester der Formel R&sub2;NCH&sub2;CH&sub2;O(O)CR² mit einem Chloressigsaureester eines Fettalkohols der Formel R²O(O)CCH&sub2;Cl umgesetzt, um das gewünschte Reaktionsprodukt herzustellen (worin R und R² die in der vorliegenden Anmeldung angegebene Bedeutung haben). Eine andere übliche Synthese umfaßt die schrittweise Umsetzung von Dimethylamin mit 2 Mol des Chloressigsäureesters eines Fettalkohols. Jedoch erkennt der Fachmann auf dem Gebiet der Chemie, daß diese Reaktionsfolge eine breite Auswahl von herzustellenden Verbindungen erlaubt. Als veranschaulichende, aber nicht begrenzende Beispiele können die folgenden quaternären Ammoniumdiesterverbindungen erwähnt werden (worin alle langkettigen Alkylsubstituenten geradkettig sind):
[CH&sub3;]&sub2;N+(CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub6;H&sub3;&sub3;]&sub2; Br&supmin;
[CH&sub3;]&sub2;N+[CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub7;H&sub3;&sub5;]&sub2; Cl&supmin;
[C&sub2;H&sub5;]&sub2;N+[CH&sub2;CH&sub2;O(O)CC&sub1;&sub3;H&sub2;&sub7;][CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub7;H&sub3;&sub5;] Cl&supmin;
[C&sub2;H&sub5;][CH&sub3;][C&sub1;&sub5;H&sub3;&sub1;C(O)OC&sub2;H&sub4;]+NCH&sub2;CH&sub2;OC(O)C&sub1;&sub4;H&sub2;&sub9; CH&sub3;SO&sub4;&supmin;
Bei einer anderen Synthese einer Diestervariation von DTDMAC wird ein Aminpolycarboxylat der Formel RN[CH&sub2;C(O)OH]&sub2; an beiden Säuregruppen mit einem Fettalkohol der Formel R¹OH verestert und anschließend mit einem Alkylhalogenid RX quaternisiert, um das gewünschte Reaktionsprodukt herzustellen (worin R und R¹ die in der vorliegenden Anmeldung angegebene Bedeutung haben). Ein Verfahren für die Synthese einer bevorzugten Diester-Weichmacherverbindung wird nachstehend ausführlicher offengelegt. Jedoch erkennt der Fachmann auf dem Gebiet der Chemie, daß diese Reaktionsfolge eine breite Auswahl von herzustellenden Verbindungen erlaubt. Als veranschaulichende, aber nicht begrenzende Beispiele können die folgenden erwähnt werden (worin alle langkettigen Alkylsubstituenten geradkettig sind):
[HO-CH(CH&sub3;)CH&sub2;][CH&sub3;]+N[CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub6;H&sub3;&sub3;]&sub2; Br&supmin;
[C&sub2;H&sub5;]&sub2;+N[CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;]&sub2; Cl&supmin;
[CH&sub3;][C&sub2;H&sub5;]+N[CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub4;H&sub2;&sub9;]&sub2; I&supmin;
[C&sub3;H&sub7;][C&sub2;H&sub5;]+N[CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub6;H&sub3;&sub3;]&sub2; CH&sub3;SO&sub4;&supmin;
[CH&sub3;]&sub2;+N-[CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub6;H&sub3;&sub3;][CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;] Cl&supmin;
Da die vorstehenden Verbindungen gegen eine Hydrolyse ziemlich unbeständig sind, sollten sie eher vorsichtig verarbeitet werden, wenn sie für die Zubereitung der vorliegenden Zusammensetzungen verwendet werden. Zum Beispiel werden stabile flüssige Zusammensetzungen bei einem pH im Bereich von etwa 2,0 bis 5,0 vorzugsweise etwa pH 3 ± 0,5, formuliert. Der pH kann durch Zugabe einer Broenstedsäure eingestellt werden. Beispiele geeigneter Broenstedsäuren umfassen die anorganischen Mineralsäuren, Carbonsäuren, insbesondere niedermolekulargewichtige (C&sub1;-C&sub5;-)Carbonsäuren, und Alkylsulfonsäuren. Geeignete anorganische Säuren umfassen HCl, H&sub2;SO&sub4;, HNO&sub3; und H&sub3;PO&sub4;. Geeignete organische Säuren umfassen Ameisen-, Citronen-, Essig-, Methylsulfon- und Ethylsulfonsäuren. Bevorzugte Säuren sind Citronen- Chlorwasserstoff- und Phosphorsäuren.

Synthese einer quaternisierten Esteramin-Weichmacherverbindung

Die Synthese einer der biologisch abbaubaren quaternisierten Diesteramin- Weichmacherverbindungen wird durch das folgende zweistufige Verfahren erreicht:

Schritt A: Synthese von (Stearyl)-N,N-dimethylaminoacetat

(CH&sub3;)&sub2;-N-H + ClCH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7; T (CH&sub3;)&sub2;-N-CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;
Die Umsetzung wurde in einem mit Temperaturfühler, mechanischem Rührwerk und Rückflußkühler ausgestatteten Dreihalsrundkolben ausgeführt. Das Chloracetat (343 g, 1,0 Mol) wird eingefüllt, auf 10ºC heruntergekühlt und anschließend wird Dimethylamin (DMA) durch das Acetat gesprudelt. Es wird beobachtet daß sich die Reaktionstemperatur schnell auf 57ºC erhöht und daß das Reaktionsgemisch leicht trüb wird. Die Temperatur erreicht nach dem Durchsprudeln von DMA (161 g, 3,6 Mol) durch das Acetat während 70 Minuten ohne Hitzeeinwirkung einen Wert von 100ºC. Danach wird kein DMA mehr zugegeben und 30 Minuten später wird eine erste Probe entnommen (Reaktionstemperatur 48ºC) und mit den folgenden Ergebnissen analysiert: TAV (Gesamtaminzahl oder Aminzahl): 101; AV (Säurezahl): 122: 3'-Aminzahl: Null. Eine Stunde nach der ersten Probenentnahme fällt die Reaktionstemperatur des Reaktionsgemisches auf 27ºC ab. Das Durchsprudeln mit DMA wird wieder fortgesetzt und nach 15 Minuten werden weitere 161 g (3,6 Mol) DMA durchsprudelt und die Reaktionstemperatur erhöht sich nur auf 45ºC. Im Anschluß daran wird Wärme zugeführt, um die pastenartige Mischung zu verflüssigen. Diese Verflüssigung wird bei 70ºC erreicht und man läßt die Mischung während weiteren 3 Stunden und 45 Minuten bei der gleichen Temperatur reagieren, bevor die Wärmezufuhr abgestellt und das Produkt zur Aufarbeitung entladen wird; Analyse für das fertige Produkt: TAV: 111; AV: 124; und 3'-Aminzahl: Null.
Um das gewünschte Amin in einer annehmbarer Reinheit zu gewinnen, wird das erhaltene Produkt (Aminhydrochlorid) neutralisiert und das DMA entfernt.
Das Aminhydrochlorid wird mit einer gesättigten wäßrigen Natriumcarbonatlösung neutralisiert. Die erforderliche Menge der Natriumcarbonatlösung (proportional zu einem Molverhältnis von 1:1 von Carbonat zu dem Aminsalz) plus 200 ml Wasser werden zu dem geschmolzenen Aminsalz zugegeben und diese Mischung wird während mehreren Minuten bei Raumtemperatur gerührt. Diese Mischung wird dann in einen Scheidetrichter überführt, wo man die Wasserschicht sich abtrennen läßt, dann entwässert und schließlich aus dem Scheidetrichter entfernt.
Die organische Schicht aus dem Scheidetrichter wird mit den folgenden Ergebnissen analysiert: TAV: 143; AV: Null: und Feuchtigkeit: 0,94%. Für den TAV-Wert wird angenommen, daß das Produkt zu etwa 90% rein ist. Es wird angenommen, daß die Verunreinigungen entweder auf das gewünschte quaternäre Aminprodukt oder auf nicht umgesetztes Stearylchloracetat zurückzuführen sind. Um die Identität der Verunreinigung zu bestimmen, läßt man eine Probe des Produkts bei 90ºC während 1 Stunde reagieren und entnimmt im Anschluß daran eine Probe, um den TAV-Wert zu überprüfen. Der TAV- Wert fiel von 143 auf 125, was zur Annahme führt, daß es sich bei der Verunreinigung hauptsächlich um Stearylchloracetat handelt.
Die Reaktionsgleichung, welche diesen zweiten Schritt des Herstellungsverfahrens der gewünschten quaternären Verbindung zusammenfaßt, lautet wie folgt:
ROC(O)CH&sub2;Cl + ROC(O)CH&sub2;N(CH&sub3;)&sub2; T [ROC(O)CH&sub2;]&sub2;N&spplus;(CH&sub3;)&sub2; Cl&supmin;.
Das isolierte N,N-Dimethylaminostearylacetat von Schritt A, welches als zu 90% rein charakterisiert ist, wird mit Stearylchloracetat in einem Molverhältnis von 1:1 (für die geschätzten 10% an Verunreinigungen berichtigt) umgesetzt, wie nachstehend ausführlich beschrieben ist.
204 g (0,47 Mol) N,N-Dimethylaminostearylacetat werden mit 102 g (0,47 Mol) Stearylchloracetat und 122 g denaturiertem Ethanol in einem mit Temperaturfühler, mechanischem Rührwerk und Rückflußkühler ausgestatteten Dreihalsrundkolben vereinigt. Die Mischung läßt man dann bei 83ºC während 14 Stunden reagieren. Das Endprodukt wird entladen und analysiert, wobei die folgenden Werte erhalten wurden:
-Aktivität: 73,2% in Ethanol;
-Freies Amin: 2,7%;
-Gardner-Farbindex: 1+; und
-Aschegehalt: 0,24%.

Synthese einer anderen quaternisierten Diesteramin-Weichmacherverbindung

Eine andere erfindungsgemäß verwendete, biologisch abbaubare, quaternisierte Diesteramin-Textilweichmacherverbindung kann unter Anwendung des folgenden zweistufigen Verfahrens synthetisiert werden: Schritt A: Synthese des Amins
0,6 Mol Dimethylethanolamin werden in einen mit einem Rückflußkühler, einer Argon- (oder Stickstoff-)Einlaßöffnung und zwei zusätzlichen Trichtern ausgestatteten 3 Liter-Dreihalsrundkolben eingebracht. In einen zusätzlichen Trichter werden 0,8 Mol Triethylamin eingebracht und in den zweiten zusätzlichen Trichter werden 0,6 Mol Palmitoylchloridlösung in einer 1:1-Lösung mit Methylenchlorid eingefüllt. Methylenchlorid (750 ml) wird zu dem das Amin enthaltenden Reaktionskolben zugegeben und die Mischung wird auf 35ºC erwärmt (Wasserbad). Das Triethylamin wird zugetropft und die Temperatur wird unter Rühren über eine halbe Stunde auf 40-45ºC erhöht. Die Palmitoylchlorid/Methylenchloridlösung wird zugetropft und man läßt die Mischung sich unter einer inerten Atmosphäre über Nacht (12-16 Stunden) auf 40-45ºC erwärmen.
Das Reaktionsgemisch wird auf Raumtemperatur gekühlt und mit Chloroform (1500 ml) verdünnt. Die Chloroformlösung des Produkts wird in einen Scheidetrichter (4 Liter) eingefüllt und mit gesättigtem NaCl, verdünntem Ca(OH)&sub2;, 50%igem K&sub2;CO&sub3; (dreimal) und schließlich mit gesättigtem NaCl gewaschen. Die organische Schicht wird gewonnen, über MgSO&sub4; getrocknet und gefiltert. Die Lösungsmittel werden durch Rotationsverdampfen entfernt. Der letzte Trocknungsschritt wird unter Hochvakuum (0,25 mm Hg) durchgeführt.
* Anmerkung: die 50%ige K&sub2;CO&sub3;-Schicht liegt unter der Chloroformschicht. Schritt B: Quaternisierung
0,5 Mol des Dimethylethanolpalmitatamins aus Schritt A werden wie bei der vorhergehenden Reaktion umgesetzt, um ein quaternäres Ammoniumsalz vorzusehen.

Linearer ethoxylierter Alkohol und andere nichtionische Tenside

Die vorliegende Erfindung umfaßt 0,1 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 1 Gew.-%, eines linearen ethoxylierten Alkohols oder 0,1 bis 2,5 Gew.-% eines nichtionischen Emulgiermittels oder Mischungen hiervon. Der lineare ethoxylierte Alkohol verbessert die Stabilität der textilweichmachenden Zusammensetzung, indem er die teilchenförmigen Dispersionen der Weichmacherverbindungen gegen eine Phasentrennung stabilisiert.
Erfindungsgemäß nützliche lineare ethoxylierte Alkohole sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kondensationsprodukten von linearen C&sub8;-C&sub2;&sub0;-, vorzugsweise C&sub1;&sub0;-C&sub1;&sub8;-, Fettalkoholen mit 3 bis 100 Molen, vorzugsweise 8 bis 50 Molen, Ethylenoxid.
Beispiele linearer ethoxylierter Fettalkohole dieses Typs umfassen Neodol 23-7 (das Kondensationsprodukt eines linearen C&sub1;&sub2;-C&sub3;-Alkohols mit 7 Molen Ethylenoxid), Neodol 91-2,5 (das Kondensationsprodukt eines linearen C&sub9;-C&sub1;&sub1;-Alkohols mit 2,5 Molen Ethylenoxid), Neodol 45-9 (das Kondensationsprodukt eines linearen C&sub1;&sub4;-C&sub1;&sub5;-Alkohols mit 9 Molen Ethylenoxid), Neodol 45-7 (das Kondensationsprodukt eines linearen C&sub1;&sub4;- C&sub1;&sub5;-Alkohols mit 7 Molen Ethylenoxid); ), und Neodol 45-4 (das Kondensationsprodukt eines linearen C&sub1;&sub4;-C&sub1;&sub5;-Alkohols mit 4 Molen Ethylenoxid), welche alle von der Shell Chemical Company vertrieben werden; Genapol T-110 (das Kondensationsprodukt eines Talgfettalkohols mit 11 Molen Ethylenoxid), Brij-76 (das Kondensationsprodukt eines Talgfettalkohols mit 10 Molen Ethylenoxid), und Kyro EOB (das Kondensationsprodukt eines linearen C&sub1;&sub3;-C&sub1;&sub5;-Alkohols mit 9 Molen Ethylenoxid), vertrieben von The Procter & Gamble Company. Bevorzugt werden die Kondensationsprodukte von linearen C&sub1;&sub6;-C&sub1;&sub8;- Alkoholen mit 8 bis 50 Molen Ethylenoxid, insbesondere für konzentrierte Zusammensetzungen.
Das Leistungsvermögen und üblicherweise die Stabilität der Weichmacherzusammensetzungen nehmen ab, wenn der ethoxylierte Alkohol weniger als 8 Ethoxygruppen enthält. Deshalb weisen die bevorzugten ethoxylierten Tenside einen HLB-Wert (Hydrophil-Lipophil-Balance) von 7 bis 20, vorzugsweise 8 bis 15, auf. Natürlich wird der HLB-Wert des Tensids im allgemeinen durch die Festlegung der Länge der hydrophoben Kette und der Anzahl der Ethoxylatgruppen bestimmt. Jedoch muß angemerkt werden, daß die nichtionischen ethoxylierten Tenside, welche hier für konzentrierte flüssige Zusammensetzungen nützlich sind, relativ langkettige R²-Gruppen enthalten und verhältnismäßig stark ethoxyliert sind. Während Tenside mit kürzeren Alkylketten mit kurzen ethoxylierten Gruppen den erforderlichen HLB-Wert aufweisen können, sind sie hier nicht so wirksam.
Die Deca-, Undeca-, Dodeca-, Tetradeca- und Pentadecaethoxylate von n-Hexadecanol und n-Octadecanol mit einem HLB-Wert innerhalb des hier angeführten Bereichs sind im Zusammenhang mit dieser Erfindung nützliche die Viskosität/Dispergierbarkeit modifizierende Mittel. Exemplarische ethoxylierte primäre Alkohole, welche hier als die Viskosität/Dispergierbarkeit modifizierende Mittel der Zusammensetzungen nützlich sind sind n-C&sub1;&sub8;EO(10) und n-C&sub1;&sub0;EO(11). Die Ethoxylate gemischter natürlicher oder synthetischer Alkohole mit Kettenlängen im Bereich von "Talg" sind hier ebenfalls nützlich. Spezifische Beispiele solcher Materialien umfassen Talgalkohol-EO(11), Talgalkohol-EO(18) und Talgalkohol-EO(25).
Die Verwendung nichtionischer Emulgiermittel kann die Zusammensetzungen gegen eine Phasentrennung stabilisieren. Solche nichtionischen Verbindungen und ihre Anwendungskonzentrationen werden offenbart im US-Patent Nr. 4,454,049 von MacGilp et al., erteilt am 12. Juni 1984.
Spezifische Beispiele nichtionischer Emulgiermittel, welche zur Anwendung in den vorliegenden Zusammensetzungen geeignet sind, umfassen Fettsäureester von Glycerin (vorzugsweise Glycerinmonostearat) und Fettalkoholen (z.B. Stearylalkohol). Die nichtionischen Standard-Emulgiermittel werden falls verwendet, in Mengen von 0,1 bis 2,5 Gew.-% der Zusammensetzung verwendet. Mischungen von Glycerinmonostearat mit einem linearen ethoxylierten Alkohol werden besonders bevorzugt.

Flüssiger Träger

Die vorliegenden Zusammensetzungen umfassen einen flüssigen Träger, z.B. Wasser. Die Zusammensetzungen können auch eine kleine Menge eines einwertigen C&sub1;- C&sub4;-Alkohols enthalten (z.B. Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol und Mischungen hiervon), wobei Ethanol bevorzugt wird. Diese Zusammensetzungen umfassen 60 bis 99%, vorzugsweise 70 bis 95%, des flüssigen Trägers. Vorzugsweise beträgt die Menge des einwertigen C&sub1;-C&sub4;-Alkohols in dem flüssigen Träger bis zu 20%, vorzugsweise weniger als 10%, bezogen auf das Gewicht der quaternisierten Esteramin-Weichmacherverbindung, wobei der Rest des flüssigen Trägers Wasser ist.
Die in dieser Erfindung verwendeten Weichmacherverbindungen sind in solchen wasserhaltigen Trägern unlöslich und liegen folglich darin in Form einer Dispersion feiner Teilchen vor. Diese Teilchen weisen Größen im submikronischen Bereich auf und werden in einfacher Weise hergestellt durch Hochschermischen, wodurch die Verbindungen als feine Teilchen dispergiert werden. Ein Verfahren zur Herstellung einer bevorzugten Dispersion wird nachstehend in den Beispielen I-IV ausführlich offenbart. Da die Weichmacherverbindungen hydrolytisch unbeständig sind, sollte wieder darauf geachtet werden, die Gegenwart einer Base zu vermeiden und die Verarbeitungstemperaturen und den pH Wert innerhalb der nachstehend spezifizierten Bereiche zu halten.
Vollständig zubereitete textilweichmachende Zusammensetzungen können zusätzlich zu den biologisch schnell abbaubaren quaternären Esteramin-Verbindungen der vorliegenden Formel einen linearen alkoxylierten Fettalkohol und einen flüssigen Träger sowie einen oder mehrere der folgenden zusätzlichen wahlweisen Bestandteile enthalten.

Herkömmliche quaternäre Ammonium-Weichmacher

Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können ferner einen herkömmlichen quaternären Di-(höheres Alkyl)-Ammonium-Weichmacher enthalten. Die vorliegenden Zusammensetzungen können bis zu 25% (vorzugsweise 0,1 bis 10%) des herkömmlichen quaternären Di-(höheres Alkyl)-Ammonium-Weichmachers enthalten.
Der im Zusammenhang mit den vorliegenden quaternären Ammoniumsalzen verwendete Begriff "höheres Alkyl" bezieht sich auf Alkylgruppen mit 8 bis 30, vorzugsweise 11 bis 22, Kohlenstoffatomen. Beispiele solcher herkömmlichen quaternären Ammoniumsalze umfassen:
(i) acyclische quaternäre Ammoniumsalze der Formel:
worin R&sub2; eine acyclische aliphatische C&sub1;&sub5;-C&sub2;&sub2;-Kohlenwasserstoffgruppe ist, R&sub3; eine gesättigte Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe bedeutet, R&sub4; aus R&sub2; und R&sub3; ausgewählt ist, und A ein Anion ist;
(ii) quaternäre Diamido-Ammoniumsalze der Formel:
worin R&sub1; eine acyclische aliphatische C&sub1;&sub5;-C&sub2;&sub2;-Kohlenwasserstoffgruppe ist, R&sub2; eine zweiwertige Alkylengruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen darstellt, R&sub5; und R&sub8; gesättigte C&sub1;-C&sub4;-Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppen sind, und A ein Anion ist;
(iii) alkoxylierte quaternäre Diamido-Ammoniumsalze der Formel:
worin n gleich etwa 1 bis etwa 5 ist, und R&sub1;, R&sub2;, R&sub5; und A die für Verbindung (ii) angegebene Bedeutung haben; und
(iv) quaternäre Imidazoliniumverbindungen der Formel:
worin R&sub1; ein gesättigte C&sub1;&sub5;-C&sub1;&sub7;-Alkylgruppe ist, R&sub2; eine gesättigte C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe oder H bedeutet, Z NH oder O ist, und A ein Anion ist.
Beispiele für Komponente (i) sind die gut bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze, wie Ditalgdimethylammoniumchlorid, Ditalgdimethylammoniummethylsulfat, Di-(hydrierter Talg)dimethylammoniumchlorid und Dibehenyldimethylammoniumchlorid.
Beispiele der Komponenten (ii) und (iii) umfassen Methylbis(talgamidoethyl)(2-hydroxyethyl)ammoniummethylsulfat und Methylbis(hydriertes Talgamidoethyl)-(2- hydroxyethyl)ammoniummethylsulfat, worin R&sub1; eine acyclische aliphatische C&sub1;&sub5;-C&sub1;&sub7;-Kohlenwasserstoffgruppe ist, R&sub2; eine Ethylengruppe darstellt, R&sub5; eine Methylgruppe ist, R&sub8; eine Hydroxyalkylgruppe bedeutet und A ein Methylsulfatanion ist; diese Materialien sind von der Sherex Chemical Company unter den Warenzeichen Varisoft 222 bzw. Varisoft 110 erhältlich.
Beispiele für Komponente (iv) sind 1-Methyl-1-talgamino-ethyl-2-talgimidazoliniummethylsulfat und 1-Methyl-1-(hydriertes Talgamidoethyl)methylsulfat.

Freie Amine

Die vorliegenden flüssigen Zusammensetzungen sollten im wesentlichen frei (im allgemeinen weniger als 1%) von freien (d.h. nicht protonierten) Aminen sein. Es sollte darauf geachtet werden, daß falls geringfügige Mengen dieser Amine zur Verbesserung der Dispersionsstabilität der Zusammensetzungen verwendet werden, sie während der Zubereitung mit Säure protoniert werden. sonst können die freien Amine den Abbau der biologisch abbaubaren quaternären Ammoniumverbindungen während der Lagerung katalysieren.
Geringfügige Mengen protonierter Amine, üblicherweise 0,05 bis 0,1%, nämlich primäre, sekundäre oder tertiäre Amine mit mindestens einer geradkettigen organischen Gruppe mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen, können in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zur Verbesserung der Dispersionsstabilität verwendet werden. Bevorzugte Amine dieser Klasse sind Ethoxyamine, wie Monotalgdipolyethoxyamin mit insgesamt 2 bis 30 Ethoxygruppen pro Molekül. Ebenfalls geeignet sind Diamine wie Talg-N,N',N'-tris(2-hydroxyethyl)-1,3-propylendiamin oder C&sub1;&sub6;-C&sub1;&sub8;-Alkyl-N-bis(2-hydroxyethyl)amine.
Beispiele der vorstehenden Verbindungen umfassen jene unter den Warenzeichen GENAMIN C, S, O und T von Hoechst vertriebenen.

Cyclisches Di-(höheres Alkyl)amin

Die vorliegenden Zusammensetzungen umfassen wahlweise bis zu 25% (vorzugsweise 0,1 bis 10%), bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, eines cyclischen Di-(höheres Alkyl)amin-Textilweichmachers der Formel
worin n den Wert 2 oder 3 und vorzugsweise 2 hat; R&sub1; und R&sub2; unabhängig voneinander eine C&sub8;-C&sub3;&sub0;-Alkyl- oder -Alkenylgruppe, vorzugsweise eine C&sub1;&sub1;-C&sub2;&sub2;-Alkylgruppe, stärker bevorzugt eine C&sub1;&sub5;-C&sub1;&sub8;-Alkylgruppe, oder Mischungen solcher Alkylreste sind. Beispiele solcher Mischungen umfassen die Alkylreste, welche aus Kokosnußöl, "weichem" (nicht gehärtetem) Talg und gehärtetem Talg erhalten werden. Q bedeutet CH oder N, vorzugsweise N. X stellt den Rest R&sub4;-T-C-(O)- dar, worin T O oder NR&sub5; ist, R&sub5; H oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe und vorzugsweise H bedeutet, und R&sub4; eine zweiwertige C&sub1;-C&sub3;- Alkylengruppe oder (C&sub2;H&sub4;O)m ist, worin m den Wert 1 bis 8 hat.

Silikonkomponente

Die vorliegenden textilweichmachenden Zusammensetzungen enthalten wahlweise eine waßrige Emulsion eines überwiegend linearen Polydialkyl- oder Alkylarylsiloxans, worin die Alkylgruppen 1 bis 5 Kohlenstoffatome aufweisen können und vollständig oder teilweise fluoriert sein können. Diese Siloxane verhalten sich so, daß sie verbesserte Extinktionsvorteile vorsehen. Geeignete Silikone sind Polydimethylsiloxane mit einer Viskosität bei 25ºC von 1 bis 100.000 Centistokes und vorzugsweise 1.000 bis 12.000 Centistokes. Für einige Anwendungen werden Silikone mit einer geringen Viskosität ( 1 cst) bevorzugt.
Die vorliegenden textilweichmachenden Zusammensetzungen können bis zu 15%, vorzugsweise 0,1 bis 10%, der Silikonkomponente enthalten.

Verdickungsmittel

Wahlweise können die vorliegenden Zusammensetzungen bis zu 3%, vorzugsweise 0,01 bis 2%, eines Verdickungsmittels enthalten. Beispiele geeigneter Verdickungsmittel umfassen: Cellulosederivate, synthetische hochmolekulargewichtige Polymere (z.B. ein Carboxyvinylpolymer oder ein Polyvinylalkohol) und kationische Guar-Gummen.
Die Cellulosederivate, welche hier als Verdickungsmittel wirksam sind, können als bestimmte Hydroxyether von Cellulose charakterisiert werden, wie MethocelK, vertrieben von Dow Chemicals, Inc.; und auch als bestimmte kationische Celluloseetherderivate, wie Polymer JR-125 , JR-400 und JR-30M , vertrieben von Union Carbide.
Andere wirksame Verdickungsmittel sind kationische Guar-Gummen, wie Jaguar Plus , vertrieben von Stein Hall, und Gendrive 458 , vertrieben von General Mills.
Hier bevorzugte Verdickungsmittel sind gewählt aus der aus Methylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose oder Hydroxybutylmethylcellulose bestehenden Gruppe, wobei das Cellulosepolymer in einer 2%igen Lösung bei 20ºC eine Viskosität von 15 bis 75.000 Centipoise aufweist.

Schmutzabweisemittel

Wahlweise enthalten die vorliegenden Zusammensetzungen 0 bis 10%, vorzugsweise 0,2 bis 5%, eines Schmutzabweisemittels. Vorzugsweise ist ein solches Schmutzabweisemittel ein Polymer. Erfindungsgemäß - nützliche polymere Schmutzabweisemittel umfassen Copolymer-Blöcke von Terephtalat und Polyethylenoxid oder Polypropylenoxid.
Ein bevorzugtes Schmutzabweisemittel ist ein Copolymer mit Blöcken von Terephtalat und Polyethylenoxid. Diese Polymere sind insbesondere aus wiederkehrenden Einheiten von Ethylenterephtalat und Polyethylenoxidterephtalat in einem Molverhältnis von Ethylenterephtalateinheiten zu Polyethylenoxidterephtalateinheiten von 25:75 bis 35:65 aufgebaut, wobei das Polyethylenoxidterephtalat Polyethylenoxid-Blöcke mit Molekulargewichten von 300 bis 2.000 enthält. Das Molekulargewicht dieses polymeren Schmutzabweisemittels liegt im Bereich von 5.000 bis 55.000.
Ein anderes bevorzugtes polymeres Schmutzabweisemittel ist ein kristallisierbarer Polyester mit wiederkehrenden Einheiten von Ethylenterephtalat, welches 10 bis 15 Gew.-% Ethylenterephtalateinheiten zusammen mit 10 bis 50 Gew.-% Polyoxyethylenterephtalateinheiten enthält, die von einem Polyoxyethylenglykol mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von 300 bis 6.000 abgeleitet sind, und das Molverhältnis von Ethylenterephtalateinheiten zu Polyoxyethylenterephtalateinheiten in der kristallisierbaren polymeren Verbindung zwischen 2:1 und 6:1 liegt. Beispiele dieses Polymers umfassen die im Handel erhältlichen Materialien Zelcon 4780 (von DuPont) und Milease T (von ICI).
Besonders bevorzugte Schmutzabweisemittel sind Polymere der allgemeinen Formel
X-(OCH&sub2;CH&sub2;)n(O- -R¹- -OR&sub2;)u(O- -R¹- -O) (CH&sub2;CH&sub2;O-)n-X
worin X eine beliebige geeignete Schutzgruppe ist, wobei jede Gruppe X aus der aus H und Alkyl- oder Acylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bestehenden Gruppe gewählt ist; n so gewählt ist, daß eine Löslichkeit in Wasser vorgesehen wird, und n im allgemeinen den Wert 6 bis 113, vorzugsweise 20 bis 50, hat. u ist für die Zubereitung in einer flüssigen Zusammensetzung mit einem relativ hohen Ionenstärke entscheidend. Es sollte nur eine sehr geringen Menge eines Materials vorliegen, worin u größer als 10 ist. Ferner sollten mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 40%, eines Materials vorliegen, worin u einen Wert im Bereich von 3 bis 5 hat.
Die R¹-Einheiten umfassen im wesentlichen 1,4-Phenyleneinheiten. Der hier verwendete Begriff "die R¹-Einheiten umfassen im wesentlichen 1,4-Phenyleneinheiten" bezieht sich auf Verbindungen, worin die R¹-Einheiten völlig aus 1,4-Phenyleneinheiten bestehen oder teilweise mit anderen Arylen- oder Alkaryleneinheiten, Alkyleneinheiten, Alkenyleneinheiten oder Mischungen hiervon substituiert sind. Arylen- und Alkaryleneinheiten, welche teilweise durch 1,4-Phenyleneinheiten substituiert sein können, umfassen 1,3-Phenylen, 1,2-Phenylen, 1,8-Napthylen, 1,4-Naphthylen, 2,2-Biphenylen, 4,4-Biphenylen und Mischungen hiervon. Alkylen- und Alkenyleneinheiten, welche teilweise substituiert sein können, umfassen Ethylen, 1,2-Propylen, 1,4-Butylen, 4,5-Pentylen, 1,6-Hexamethylen, 1,7-Heptamethylen, 1,8-Octamethylen, 1,4-Cyclohexylen und Mischungen hiervon.
Für die R¹-Einheiten sollte der Teilsubstitutionsgrad mit anderen Einheiten als 1,4-Phenylen so gewählt sein, daß die Schmutzabweiseeigenschaften der Verbindung nicht zu einem größeren Ausmaß ungünstig beeinflußt werden. Im allgemeinen hängt der tolerierbare Teilsubstitutionsgrad von der Gerüstlänge der Verbindung ab, d.h. längere Gerüste können eine größere Teilsubstitution für 1,4-Phenyleneinheiten aufweisen. Üblicherweise weisen Verbindungen, worin die R¹-Einheit zu 50 bis 100% aus 1,4- Phenyleneinheiten (0 bis 50% andere Einheiten als 1,4-Phenylen) besteht, eine hinreichende Schmutzabweiseeaktivität auf. Beispielsweise besitzen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Polyester mit einem Molverhältnis von 40:60 von Isophthalsäure (1,3- Phenylen) zu Terephtalsäure (1,4-Phenylen) eine hinreichende Schmutzabweiseaktivität. Da jedoch die meisten bei der Faserherstellung verwendeten Polyester Ethylenterephtalateinheiten umfassen, wird üblicherweise bevorzugt, den Teilsubstitutionsgrad mit anderen Einheiten als 1,4-Phenylen für eine bestmögliche Schmutzabweiseaktivität auf ein Minimum zu verringern. Vorzugsweise bestehen die R¹- Einheiten völlig (d.h. zu 100%) aus 1,4-Phenyleneinheiten, d.h. jede R¹-Einheit ist eine 1,4- Phenyleneinheit.
Für die R²-Einheiten umfassen geeignete Ethylen- oder substituierte Ethyleneinheiten Ethylen, 1,2-Propylen, 1,2-Butylen, 1,2-Hexylen, 3-Methoxy-1,2-propylen und Mischungen hiervon. Vorzugsweise umfassen die R²-Einheiten im wesentlichen Ethyleneinheiten, 1,2-Propyleneinheiten oder Mischungen hiervon. Die Einbeziehung eines größeren Prozentsatzes von Ethyleneinheiten hat die Verbesserung der Schmutzabweiseaktivität der Verbindungen zur Folge. Überraschenderweise hat die Einbeziehung eines größeren Prozentsatzes von 1,2-Propyleneinheiten die Verbesserung der Wasserlöslichkeit der Verbindungen zur Folge.
Deshalb wird die Verwendung von 1,2-Propyleneinheiten oder eines ähnlichen verzweigten Äquivalents als wesentlicher Teil der Schmutzabweisekomponente für die Einbeziehung in den flüssigen textilweichmachenden Zusammensetzungen bevorzugt.
Vorzugsweise sind 75 bis 100%, stärker bevorzugt 90 bis 100%, der R²-Einheiten 1,2- Propyleneinheiten.
Der Wert für jedes n ist mindestens 6 und vorzugsweise mindestens 10. Der Wert für jedes n liegt üblicherweise im Bereich von 12 bis 113. Ublicherweise liegt der Wert für jedes n im Bereich von 12 bis 43.
Eine vollständigere Offenlegung dieser besonders bevorzugten Schmutzabweisemittel ist in der Europäischen Patentanmeldung 185,427 von Gosselink, veröffentlicht am 25. Juni 1986, enthalten.

Viskositätsregulierende Mittel

In den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen (vorzugsweise in konzentrierten Zusammensetzungen) können viskositätsregulierende Mittel verwendet werden. Beispiele für organische viskositätsmodifizierende Mittel sind Fettsäuren und Ester, Fettalkohole und wassermischbare Lösungsmittel, wie kurzkettige Alkohole. Beispiele anorganischer viskositätsregulierender Mittel umfassen wasserlösliche ionisierbare Salze. Es kann eine große Vielzahl ionisierbarer Salze verwendet werden. Beispiele geeigneter Salze umfassen die Halogenide der Gruppe IA- und IIA-Metalle des Periodensystem, z.B. Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Natriumchlorid, Kaliumbromid und Lithiumchlorid. Calciumchlorid wird bevorzugt. Die ionisierbaren Salze sind während des Mischens der Bestandteile zur Herstellung der vorliegenden Zusammensetzungen und später zur Erzielung der gewünschten Viskosität besonders nützlich. Die Menge der verwendeten ionisierbaren Salze hängt von der in den Zusammensetzungen verwendeten Menge der Wirkstoffe ab und kann entsprechend den Wünschen des Herstellers eingestellt werden. Übliche Mengen der zur Regulierung der Viskosität der Zusammensetzung verwendeten Salze liegen im Bereich von 20 bis 5.000 Teilen pro Million (ppm), vorzugsweise 1.000 bis 3.000, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.

Bakterizide

Beispiele von in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendeten Bakteriziden umfassen Glutaraldehyd, Formaldehyd, 2-Brom-2-nitropropan-1,3-diol, welches von Inolex Chemicals unter dem Warenzeichen Bronopol verkauft wird, und eine Mischung von 5-Chlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on und 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on, welche von der Rohm und Haas Company unter dem Warenzeichen Kathon CG/ICP verkauft wird. Übliche Mengen der in den vorliegenden Zusammensetzungen verwendeten Bakterizide liegen im Bereich von 1 bis 1.000 ppm, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.

Andere wahlweise Bestandteile

Die vorliegende Erfindung kann andere wahlweise Komponenten einschließen, welche üblicherweise in Zusammensetzungen zur Textilbehandlung verwendet werden, zum Beispiel Farbstoffe, Duftstoffe, Konservierungsmittel, optische Aufheller, Trübungsmittel, Textilpflegemittel, Tenside, Stabilisatoren, wie Guar Gummi und Polyethylenglykol, einlauffestmachende Mittel, faltenhemmende Mittel, Textilstärkemittel, Fleckenmittel, Entkeimungsmittel, Fungizide, Antioxidationsmittel, wie butyliertes Hydroxytoluol, und Korrosionsschutzmittel.
Gemäß dem methodischen Gesichtspunkt der Erfindung werden Textilien oder Fasern mit einer wirksamen Menge, im allgemeinen 20 ml bis 200 ml (pro 3,5 kg zu behandelnder Fasern oder Textilien), der vorliegenden Zusammensetzungen in einem Wasserbad in Berührung gebracht. Die verwendeten Menge beruht natürlich abhängig von der Konzentration der Zusammensetzung, dem Faser- oder Textiltyp und der gewünschten Weichheit auf der Einschätzung des Verbrauchers. Üblicherweise werden 90 ml einer 5%igen Dispersion der Weichmacherverbindungen in einem Wäschespülbad mit einem Volumen von 95 l (25 Gallonen) verwendet, um eine Menge von 3,5 kg gemischter Textilien weichzumachen und um dafür antistatische Vorteile vorzusehen. Vorzugsweise enthält das Spülbad 25 ppm bis 100 ppm der vorliegenden textilweichmachenden Zusammensetzungen. Beispiel I
Eine lagerfähige, biologisch abbaubare, textilweichmachende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird wie folgt hergestellt:
20 g der biologisch abbaubaren Diesteramin-Weichmacherverbindung und 5 g Isopropanol werden zur Herstellung einer fluidifizierten "Schmelze" gemischt und auf 80ºC erwärmt. Anschließend werden 4,8 g GMS und 2 g Neodol 23-3 zu der Schmelze zugegeben, um eine homogen geschmolzene Mischung herzustellen. Die geschmolzene Mischung wird dann unter Hochschermischen in eine 400 g Wasserauflage gegossen. Das Wasser ist auf 70ºC vorgewärmt und zu dem Wasser werden vor dem Mischen 20 ppm eines blauen Farbstoffs und 100 ppm Bronopol zugegeben. Etwa 1 g Isopropanol wird aus der geschmolzenen Mischung abgedampft, bevor sie in das Wasser gegossen wird. Die Dispersion wird während 25 Minuten bei 7000 Upm (Tekmar -Hochschermischgerat) gemischt. Während des Mischens wird die Temperatur der Dispersion mit einem Kühlwasserbad im Bereich von 70-75ºC gehalten. Der pH wird durch Zugabe von 1 ml 0,1 N HCl eingestellt.

Beispiel II

Eine lagerfähige, biologisch abbaubare, textilweichmachende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird wie folgt hergestellt:
20 g der biologisch abbaubaren Diesteramin-Weichmacherverbindung und 5 g Isopropanol werden zur Herstellung einer fluidifizierten "Schmelze" gemischt und auf 75ºC erwärmt. Anschließend werden 4 g GMS und 4 g Neodol 23-3 zu der Schmelze zugegeben, um eine homogen geschmolzene Mischung herzustellen. Die geschmolzene Mischung wird dann unter Hochschermischen in eine 365 g Wasserauflage gegossen. Das Wasser ist auf 70ºC vorgewärmt. 0,6 g Isopropanol werden aus der geschmolzenen Mischung abgedampft, bevor sie in das Wasser gegossen wird. Die Dispersion wird während 20 Minuten bei 7200 Upm (Tekmar -Hochschermischgerät) gemischt. Der pH wird durch Zugabe von 1 ml 0,1 N HCl eingestellt.

Beispiel III

Eine lagerfähige, biologisch abbaubare, textilweichmachende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird wie folgt hergestellt:
18 g der biologisch abbaubaren Diesteramin-Weichmacherverbindung und 2,4 g Isopropanol werden zur Herstellung einer fluidifizierten "Schmelze" gemischt und auf 75ºC erwärmt. Anschließend werden 4,8 g GMS und 1,2 g Neodol 23-3 zu der Schmelze zugegeben, um eine homogen geschmolzene Mischung herzustellen. Die geschmolzene Mischung wird dann unter Hochschermischen in eine 375 g Wasserauflage gegossen. Das Wasser ist auf 70ºC vorgewärmt. Die Dispersion wird während 15 Minuten bei 7000 Upm (Tekmar -Hochschermischgerät) gemischt. Nachdem die Dispersion auf etwa 30ºC abgekühlt ist, werden 0,4 g PDMS zu der Dispersion unter scherungsarmen Mischen (3000 Upm während 3 Minuten) zugegeben. Der pH wird durch Zugabe von 1 ml 0,1 N HCl eingestellt.

Beispiel IV

Eine lagerfähige, biologisch abbaubare, textilweichmachende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird wie folgt hergestellt:
30 g der biologisch abbaubaren Diesteramin-Weichmacherverbindung und 5 g Isopropanol werden zur Herstellung einer fluidifizierten "Schmelze" gemischt und auf 75ºC erwärmt. Anschließend werden 2 g GMS und 1 g Neodol 23-3 zu der Schmelze zugegeben, um eine homogen geschmolzene Mischung herzustellen. Die Schmelze wird dann unter Hochschermischen in eine 165 g Wasserauflage gegossen. Das Wasser ist auf 60ºC vorgewärmt. Die Dispersion wird während 15 Minuten bei 7000 Upm (Tekmar - Hochschermischgerät) gemischt. Während des Mischens werden 6 ml einer wäßrigen 2%igen CaCl&sub2;-Lösung zu der Dispersion zugegeben, um zu verhindern, daß die Dispersion geliert. Während des Mischens wird die Temperatur der Dispersion bei etwa 60ºC gehalten. Der pH wird durch Zugabe von 0,5 ml 0,1 N HCl eingestellt.
In zweckmäßiger Weise wird diese konzentrierte Zusammensetzung in einen einfachen Kunststoffbeutel verpackt, welcher geöffnet und vor Gebrauch in die vierfache Wassermenge seines Volumens gegossen wird, um eine "gebrauchsfertige" Weichmacherzusammensetzung herzustellen, wodurch Verpackungs- und Transportkosten sowie Lagerraum eingespart werden.
Üblicherweise werden die flüssigen textilweichmachenden Zusammensetzungen gemäß den vorstehenden Beispielen dem Spülzyklus herkömmlicher Waschmaschinen zugegeben. Bei mehreren Spülschritten wird die textilweichmachende Zusammensetzung vorzugsweise dem letzten Spülgang zugegeben. Die dem Spülzyklus zugegebene Menge beträgt im allgemeinen etwa 20 ml bis etwa 200 ml (pro 3,5 kg zu behandelnder Textilien) der Zusammensetzungen der Beispiele I-III (und der verdünnten Ausführungsform von Beispiel IV).
Bei allen vorstehenden Beispielen erhält man im wesentlichen ähnliche Ergebnisse, wenn Neodol 23-3 vollständig oder teilweise durch Neodol 45-9 (das Kondensationsprodukt eines linearen C&sub1;&sub4;-C&sub1;&sub5;-Alkohols mlt 9 Molen Ethylenoxid), Neodol 45-7 (das Kondensationsprodukt eines linearen C&sub1;&sub4;-C&sub1;&sub5;-Alkohols mlt 7 Molen Ethylenoxid), Neodol 91-2,5 (das Kondensationsprodukt eines linearen C&sub9;-C&sub1;&sub1;-Alkohols mlt 2,5 Molen Ethylenoxid), Neodol 45-4 (das Kondensationsprodukt eines linearen C&sub1;&sub4;-C&sub1;&sub5;-Alkohols mit 4 Molen Ethylenoxid), Genapol T-110, Brij-76 und Kyro EOB (das Kondensationsprodukt eines linearen C&sub1;&sub3;-C&sub1;&sub5;-Alkohols mit 9 Molen Ethylenoxid) ersetzt wird.
In den Beispielen I-IV erhält man ähnliche Ergebnisse wenn die biologisch abbaubare quaternäre Diesteramin-Weichmacherverbindung vollständig oder teilweise durch eine beliebige der folgenden biologisch abbaubaren quaternären Diesteramin-Weichmacherverbindungen ersetzt wird:
[CH&sub3;]&sub2;N&spplus;(CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub6;H&sub3;&sub3;]&sub2; Br&supmin;
[CH&sub3;]&sub2;N&spplus;(CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub7;H&sub3;&sub5;]&sub2; Cl&supmin;
[C&sub2;H&sub5;]&sub2;N&spplus;[CH&sub2;CH&sub2;O(O)CC&sub1;&sub3;H&sub2;&sub7;][CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub7;H&sub3;&sub5;] Cl&supmin;
[C&sub2;H&sub5;][CH&sub3;][C&sub1;&sub5;H&sub3;&sub1;C(O)OC&sub2;H&sub4;]&spplus;NCH&sub2;CH&sub2;OC(O)C&sub1;&sub4;H&sub2;&sub9; CH&sub3;SO&sub4;&supmin;
[HO-CH(CH&sub3;)CH&sub2;][CH&sub3;]&spplus;N[CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub6;H&sub3;&sub3;]&sub2; Br&supmin;
[C&sub2;H&sub5;]&sub2;&spplus;N[CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;]&sub2; Cl&supmin;
[CH&sub3;[C&sub2;H&sub5;]&spplus;N(CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub4;H&sub2;&sub9;]&sub2; I&supmin;
[C&sub3;H&sub7;][C&sub2;H&sub5;]&spplus;N[CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub6;H&sub3;&sub3;]&sub2; CH&sub3;SO&sub4;&supmin;
[CH&sub3;]&sub2;&spplus;N-[CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub6;H&sub3;&sub3;][CH&sub2;C(O)OC&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;] Cl&supmin;
Ähnliche Ergebnisse erhält man auch, wenn Isopropanol in den vorstehenden Beispielen vollständig oder teilweise durch Ethanol, Propanol, Butanol oder Mischungen hiervon ersetzt wird. oder wenn HCl vollständig oder teilweise durch H&sub3;PO&sub4; und/oder Citronensäure ersetzt wird.
Bedeutsam ist daß die vorstehenden biologisch abbaubaren Zusammensetzungen sowohl bei natürlichen als auch bei synthetischen Textilien ausgezeichnete weichmachende Eigenschaften zeigen, sowohl bei normalen als auch bei erhöhten Temperaturen eine geringe Viskosität aufweisen und eine gute Produktstabilität und Dispergierbarkeit zeigen, verglichen mit Verbindungen, welche keinen linearen ethoxylierten Alkohol enthalten.

Claims

1. Flüssige textilweichmachende und antistatische Zusammensetzung, die bei einem pH von 2,0 bis 5,0 formuliert ist und

(a) 1 - 40 Gew. -% einer quaternisierten Esteramin-Weichmacherverbindung der Formel

(R)&sub2;-N&spplus;-[(R¹(2-m)][(CH&sub2;) n-C(O)-O-R²]mX&supmin;

worin jeder R-Substituent eine kurzkettige C&sub1;-C&sub6;-Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe oder Mischungen hiervon ist;

R¹ eine -(CH&sub2;)n-O-(O) C-R²- oder R²-Gruppe ist;

R² eine C&sub1;&sub3;-C&sub2;&sub2;-Hydrocarbylgruppe ist; wobei R, R¹, R² wahlweise mit verschiedenen Gruppen, wie Alkoxy, Hydroxyl, substituiert, gesättigt oder ungesättigt oder geradkettig oder verzweigt sein können;

m 1 oder 2 ist;

n 1 bis 4 ist; und

X ein weichmacherverträgliches Anion ist;

(b) ein Stabilisierungsmittel, gewählt aus einem linearen ethoxylierten Alkohol in einer Menge von 0,1 bis 2 Gew.-%, einem nichtionischen Emulgiermittel in einer Menge von 0,1 bis 2.5 Gew.-% und Mischungen hiervon;

(c) 60 bis 99 Gew.-% eines flüssigen Trägers umfaßt.

2. Flüssige textilweichmachende und antistatische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei m 2 ist.

3. Flüssige textilweichmachende und antistatische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei m 1 ist und R¹ die Bedeutung -(CH&sub2;)n-O-(O)C-R² hat.

4. Flüssige textilweichmachende und antistatische Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 3, wobei die Weichmacherverbindung in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-% vorliegt.

5. Flüssige textilweichmachende und antistatische Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 4, wobei der flüssige Träger eine Mischung aus einem einwertigen C&sub1;-C&sub4;-Alkohol, zusammen mit Wasser umfaßt, wobei die Menge des einwertigen Alkohols bis zu 20 Gew. -% der Weichmacherverbindung beträgt, und wobei der Rest des flüssigen Trägers Wasser ist.

6. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 5, wobei die Weichmacherverbindung in Form von in dem Träger dispergierten Teilchen vorliegt.

7. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 6, wobei die Teilchen einen Durchschnittsdurchmesser im Bereich von 0,1 - 0,5 µm aufweisen.

8. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 7, welche im wesentlichen frei (weniger als 1 %) an freien Aminen ist.

9. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 8 in konzentrierter Form, welche 11 bis 25 % der Weichmacherverbindung enthält.

10. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 9, welche weiterhin 20 - 3000 ppm eines Salzes enthält, gewählt aus der Calciumchlorid, Magnesiumchlorid. Natriumchlorid, Kaliumbromid, Lithiumchlorid und Mischungen hiervon umfassenden Gruppe, vorzugsweise Calciumchlorid.

11. Verfahren zum Weichmachen oder Vorsehen einer antistatischen Ausrüstung bei Fasern oder Textilien durch Kontaktieren der Fasern oder Textilien mit einer wirksamen Menge der Zusammensetzung gemäß Anspruch 1.