DE69925119T2

DE69925119T2 - Stabilisierte quaternäre ammoniumzusammensetzungen

Info

Publication number: DE69925119T2
Application number: DE69925119T
Authority: DE
Inventors: David William Wirral THORNTHWAITE; Christopher Wirral WHALEY
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2019-05-13
Also published as: CA2329959A1; BR9910550B1; CA2329959C; GB9810656D0; CN1301292A; HUP0101902A2; BR9910550A; CN1280389C; EP1080172A1; WO1999060082A1; DE69925119D1; HUP0101902A3; ES2241289T3; AU4604599A; TR200003385T2; EP1080172B1; AR019556A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Stabilität von quaternären Ammoniummaterialien, insbesondere betrifft sie das Halten von stabilen quaternären Ammoniummaterialien, die mindestens eine Estergruppe enthalten, in der Rohstoffform oder als eine Lösung in einem geeigneten Lösungsmittel.
Hintergrund und Stand der Technik
Quaternäre Ammoniummaterialien, sowohl fest als auch flüssig, werden vielfach in Textil weichmachenden Zusammensetzungen verwendet. Typischerweise enthalten solche Zusammensetzungen ein in Wasser unlösliches Textil weichmachendes quaternäres Ammonium-Mittel, dispergiert in Wasser, mit einem Anteil von weichmachendem quaternärem Ammonium-Mittel bis zu 8 Gewichtsprozent, wobei in dem Fall die Zusammensetzungen als verdünnt angesehen werden, oder mit Anteilen von 8 bis 50%, wobei in dem Fall die Zusammensetzungen als Konzentrate angesehen werden.
Ein mit quaternären Ammoniummaterialien, die mindestens eine Estergruppe enthalten, verbundenes Problem ist deren Instabilität bei Lagerung.
Das Problem ist besonders bei der Lagerung dieser Materialien bei variablen Temperaturen über die Zeit auffällig, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise im Bereich von 40-90°C, wie 50-85°C.
Die Instabilität von solchem festen und flüssigen quaternärem Ammoniummaterial zeigt sich durch die Verfärbung von solchem Material während der Lagerung bei verschiedenen Temperaturen.
Der Grad an Verfärbung ist im Allgemeinen ein Hinweis für den Anteil der über die Zeit stattfindenden Zersetzung. Diese Zersetzung ist von größter Bedeutung, wenn quaternäres Ammoniummaterial bei Temperaturen oberhalb seiner Schmelzpunkte gelagert wird.
Instabilität kann sich auch durch das Auftreten von Alkylhalogenid in der Probe zeigen, das die Zersetzung des quaternären Ammoniummaterials anzeigt. Die Instabilität kann als durch Dequaternisierung des quaternären Ammoniummaterials verursacht oder angezeigt bezeichnet werden.
In der letzten Zeit wurde die Stabilität von quaternären Ammoniumverbindungen durch die Lagerung von Verbindungen bei niedrigen Temperaturen verbessert; d.h. Temperaturen, die deutlich unterhalb der Schmelzpunkte der gelagerten Verbindungen liegen. Die Zugabe von Antioxidantien wurde auch verwendet, um der Zersetzung entgegenzuwirken.
EP 299 176 (Kao) offenbart weich-veredelnde Mittel, umfassend ein di-langkettiges quaternäres Ammoniumsalz, das eine einzige Estergruppe und ein Decyldimethylamin enthält.
EP 499 282 (Hoechst) offenbart Zusammensetzungen, umfassend eine quaternäre Ammoniumverbindung und ein aliphatisches Amin.
EP 332 270 (Unilever) offenbart Zusammensetzungen, die ein Textil weichmachendes quaternäres Ammonium-Mittel, ein Amin und ein amphoteres Material umfassen.
DE 2454465 (Hoechst AG) offenbart auf Pulver basierendes Material mit desinfizierenden Komponenten.
US 5543067 (P & G) offenbart weichmachende Zusammensetzungen, umfassend ein Gemisch einer Ester-funktionellen quaternären Ammoniumverbindung und einer Polyhydroxyverbindung.
DE 4307186 (Henkel) offenbart verdünnte wässrige weichmachende Zusammensetzungen.
DE 19629666 (Henkel) offenbart weichmachende Zusammensetzungen, umfassend quaternäre Diesterammoniumverbindungen und Glycerin.
US 5282983 (Kao) offenbart wässrige Textilweichmacher-Zusammensetzungen, umfassend ein Weichmachermaterial, das durch Neutralisieren einer tertiären Aminverbindung vom Di-Langketten-Typ erhalten wurde.
EP 0547723 (Colgate-Palmolive) offenbart frei fließende, sprühgetrocknete, teilchenförmige Textil weichmachende Zusammensetzungen, umfassend 45 bis 85 Gewichtsprozent Harnstoff.
US 4851138 (Akzo) offenbart ein Waschmittel, das mit granulärer Textil weichmachender Zusammensetzung, umfassend eine in Wasser lösliche, quaternäre Ammoniumverbindung und ein Amid, kompatibel ist.
Überraschenderweise haben wir gefunden, dass Niedrig- und Hochtemperaturstabilität der vorstehend erwähnten, festen oder flüssigen quaternären Ammoniumverbindungen durch die Zugabe von mindestens einem stabilisierenden Mittel, ausgewählt aus der speziellen Gruppe von Verbindungen, die die Stabilität der Zusammensetzung verbessern, verbessert werden kann.
Definition der Erfindung
Somit werden gemäß einem Aspekt der Erfindung stabile Zusammensetzungen bereitgestellt, umfassend ein quaternäres Ammoniummaterial der Formel
worin jede Gruppe R¹ Methyl darstellt und jede Gruppe R² Talgyl darstellt; X^– Chlorid darstellt, T
der
arstellt; und n 2 ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin ein oder mehrere stabilisierende Mittel umfassen, ausgewählt aus;

a) Harnstoff
b) Harnstoffderivaten
c) einer oder mehreren organischen Verbindungen mit mindestens einem freien einsamen Elektronenpaar, ausgewählt aus;
i) primären Aminen RNH₂, worin R ein C_3-17-Alkyl, Alkenyl, Hydroxyalkyl oder substituiertes Derivat davon darstellt,
ii) sekundären Aminen und/oder
iii) tertiären Aminen NR¹R²R³, worin R¹R²R³ unabhängig C₁-C₂₂-Alkyl-, Alkenyl- oder Hydroxyalkylgruppen oder substituierte Derivate davon darstellen, und worin, wenn sowohl R¹ als auch R² -CH₂CH₂OH darstellen oder sowohl R¹ als auch R² -CH₂CH₂OCOR⁴ darstellen, R⁴CO C_16-18 darstellt, dann R³ keine Methylgruppe darstellt, d) Glycerin, mit der Maßgabe, dass die Zusammensetzung in einer flüssigen, geschmolzenen oder halbfesten Form vorliegt, enthaltend 10% oder weniger Wasser, und worin das stabilisierende Mittel mit Anteilen von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent des Gewichts des quaternären Ammoniummaterials, vorzugsweise 0,5 bis 8,5%, bevorzugter 0,75 bis 5%, vorliegt.

Solche Zusammensetzungen zeigen verbesserte Stabilität bei schwankenden Temperaturen.
In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Stabilisieren des vorstehend erwähnten, quaternären Ammoniummaterials durch die Zugabe von einem oder mehreren stabilisierenden Mitteln, wie vorstehend definiert, mit wie vorstehend definierten Anteilen bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein fester Spülkonditionierer, umfassend eine Zusammensetzung, wie vorstehend definiert, bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein flüssiger Spülkonditionierer, hergestellt durch Verdünnung einer wie vorstehend definierten Zusammensetzung mit Wasser, bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Vermindern der Alkylhalogenidanteile in dem vorstehend erwähnten, quaternären Ammoniummaterial über die Zeit, durch den Zusatz eines stabilisierenden Mittels, wie hierin definiert, bei wie hierin definierten Anteilen, bereitgestellt.
Beschreibung der Erfindung im Einzelnen
Die erfindungsgemäßen quaternären Ammoniummaterialien enthalten vorzugsweise keine wesentlichen Mengen von Nicht-Ester-enthaltendem Material. Vorzugsweise wird das Esterenthaltende, quaternäre Ammoniummaterial in Abwesenheit von Nicht-Ester-Gruppen-, quaternärem Ammonium-enthaltendem Material verwendet. Wenn notwendig, können jedoch kleine Mengen, beispielsweise weniger als 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge von quaternärem Ammoniummaterial, vorzugsweise weniger als 10%, vorliegen.
Es wurde gefunden, dass die vorstehend ausgewiesenen Probleme insbesondere mit quaternären Ammoniummaterialien mit zwei oder drei Elektronen-anbziehenden Gruppen, die an das quaternäre Stickstoffatom durch eine Kohlenwasserstoff(alkyl)kette von einem oder zwei Kohlenstoffatomen gebunden sind, und eine oder zwei kurze Alkylketten (insbesondere Methyl) auch direkt an das Stickstoffatom gebunden sind, verbunden sind. Diese Anordnung wird nachstehend in Formel (A) gezeigt. Verbindungen vom Typ A mit zwei Methylgruppen und zwei Elektronen-anziehenden Gruppen, die an das quaternäre Stickstoffatom durch eine Alkylkette von zwei Kohlenstoffatomen gebunden sind, sind in der vorliegenden Erfindung von besonderer Anwendung. Solche Verbindungen mit einem Chloridgegenion erwiesen sich in der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft.
Es wird angenommen, dass die vorstehend ausgewiesenen Probleme am üblichsten in quaternären Ammoniummaterialien mit einer Esterbindungsgruppe und ein oder zwei Methylgruppen, die direkt an das quaternäre Stickstoffatom gebunden sind, ein Chlorid-Gegenion und zwei Elektronen-anziehenden Gruppen, getrennt gebunden an das quaternäre Stickstoffatom, sind. Die Verbindungen der allgemeinen Formel A können besonders die vorstehend ausgewiesenen Probleme aufweisen und sind gemäß der Erfindung besonders bevorzugt.
Das Ester-gebundene quaternäre Ammoniummaterial zur Verwendung in der Erfindung wird wiedergegeben durch die Formel:
worin jede Gruppe R¹ Methyl darstellt und jede Gruppe R² Talgyl darstellt; X^– Chlorid darstellt, T
der
arstellt; und n 2 ist.
Di(talgyloxyethyl)dimethylammoniumchlorid, erhältlich von Hoechst, ist besonders bevorzugt; auch Di(gehärtetes Talgyloxyethyl)dimethylammoniumchlorid, von Hoechst).
Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die in der vorliegenden Erfindung verwendete quaternäre Ammoniumverbindung im Wesentlichen wasserfrei ist, was bedeutet, dass sie weniger als 10% Wasser im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung enthält.
Das quaternäre Ammoniummaterial kann gegebenenfalls zusätzliche Komponenten, wie auf dem Fachgebiet bekannt, insbesondere nieder-molekulargewichtige Lösungsmittel, beispielsweise Isopropanol und/oder Ethanol, und Co-Aktivstoffe, wie nichtionische Weichmacher, beispielsweise Fettsäure oder Sorbitanester, enthalten.
Beliebige der vorstehend erwähnten stabilisierenden Mittel können gemäß der Erfindung verwendet werden.
Das stabilisierende Mittel wird zu der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit Anteilen von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent des Gewichts des quaternären Ammoniummaterials, vorzugsweise 0,5 bis 8,5%, auch bevorzugter 0,75 bis 7,5%, beispielsweise 1 bis 5%, zugesetzt.
In den tertiäres Amin stabilisierenden Mitteln schließen die Substituenten R¹R²R³ Substituenten OCOR⁴ ein, worin R⁴ eine C₁₂-C₂₂-Alkyl- oder Alkenylkette darstellt.
Eine Kombination von Glycerin und einer quaternären Ammoniumverbindung der allgemeinen Formel (A), insbesondere DEQ, wurde als vorteilhaft gefunden.
Die besonders bevorzugten stabilisierenden Mittel sind Harnstoff und tertiäre Amine, worin R¹ und R² C₁-C₂-Alkylgruppen darstellen und R³ eine C₂-C₄-Hydroxyalkylgruppe, beispielsweise N,N-Dimethylethanolamin (DMEA), darstellt.
Das stabilisierende Mittel kann zu dem quaternären Ammoniummaterial bei jeder Stufe während seiner Herstellung oder nach Herstellung, beispielsweise bei der Lagerung, eingeführt werden. Das stabilisierende Mittel kann in jeder Form, als ein Pulver direkt zu dem geschmolzenen quaternären Ammoniummaterial oder als eine Lösung in einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Isopropanol, zugegeben werden.
Die Zugabe des stabilisierenden Mittels kann während der Synthese des quaternären Ammoniummaterials, vorzugsweise nach dem Quaternisierungsschritt, stattfinden. Die Zugabe kann alternativ oder zusätzlich während der Lagerung des quaternären Ammoniummaterials erfolgen.
Das stabilisierende Mittel erfolgt am wirksamsten bei jeder Stufe nach dem Quaternisierungsschritt der Synthese des quaternären Ammoniummaterials.
Die Zusammensetzung liegt in einer flüssigen, geschmolzenen oder halbfesten Form vor, die weniger als 10 Ge wichtsprozent Wasser enthält. Diese Zusammensetzungen können in einen festen Spülbehälter eingeführt werden, der vorzugsweise in gepulverter oder granulärer Form vorliegt. Die Zusammensetzungen können auch mit Wasser verdünnt werden, um einen flüssigen Spülkonditionierer herzustellen.
Beispiele
Die Erfindung wird nun durch die nachstehenden Beispiele erläutert. Weitere Beispiele innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann geläufig sein.
Beispiel 1
Harnstoff wird zu dem quaternären Ammoniummaterial als Pulver gegeben und auf 82°C erhitzt. Das kombinierte Material wurde drei Tage gelagert.
Das Reflexionsvermögen wurde auf einem Spectraflash SF600 plus-Reflektometer von Datacolor International nach 3 Tagen Lagerung bei 82°C gemessen.
DEQ ist Di(2-[gehärtetes Talg]oxyloxyethyl)dimethylammoniumchlorid von Hoechst. Es schließt ungefähr 10% Monoester und geringe Mengen unquaternisiertes Amin/Aminsalz sowie ungefähr 2% Fettsäure und 14% Isopropanol ein.
Diese Ergebnisse zeigen, dass der Zusatz von Harnstoff zu Zusammensetzungen, die eine quaternäre Ammoniumverbindung umfassen, der Zersetzung bei besonders hohen Temperaturen entgegenwirkt. Dies wird durch die stark erhöhten R540 Reflexionsvermögenswerte, die für Proben von quaternärer Ammoniumverbindung, die in Anmischung mit Harnstoff gelagert wurde, gefunden wurden, angezeigt.
Die nachstehenden Beispiele zeigen die Verminderung der Zersetzung des quaternären Ammoniummaterials durch die Verminderung der Freisetzung von Alkylhalogenid nach der Einarbeitung eines stabilisierenden Mittels gemäß der vorliegenden Erfindung.
Alkylhalogenid wird durch die nachstehende Zersetzungsreaktion hergestellt: R₂Me₂N⁺Cl^– → R₂NMe⁺MeCl R¹Me₃N⁺Cl^– → R¹NMe₂ ⁺MeCl worin R eine C₈-C₂₂-Kohlenwasserstoffgruppe, gegebenenfalls unterbrochen durch funktionelle Gruppen, beispielsweise Ester [O-CO., CO.O], Amid, Ether, Amin, Carbonat, gegebenenfalls verzweigt, gegebenenfalls ungesättigt, darstellt und R¹ eine C₈-C₄₀-Kohlenwasserstoffgruppe, die ähnlich definiert ist, darstellt.
Beispiel 2
Harnstoff wurde mit DEQ vor dem Erhitzen auf 82°C vermischt.
Die Chlormethananteile wurden durch Kapillar-Gaschromatographie bestimmt.
DEQ ist Di(2-[gehärtetes Talg]oxyloxyethyl)dimethylammoniumchlorid von Hoechst. Es schließt ungefähr 10% Monoester und geringe Mengen unquaternisiertes Amin/Aminsalz sowie ungefähr 2% Fettsäure und 14% Isopropanol ein.
Beispiel 3
DMEA wurde zu dem DEQ nach Lagerung des DEQ über Nacht bei 82°C gegeben. Chlormethan wurde durch Gaschromatographie nach einem weiteren Tag bei 82°C bestimmt.
DMEA ist N,N-Dimethylethanolamin (99% von Aldrich).
Alle vorstehenden Beispiele zeigen, dass die Zugabe von DMEA den Anteil der Methylchloriderzeugung über die Zeit in quaternärem Ammoniummaterial, das bei hohen Temperaturen gelagert wurde, vermindert. Der Anteil der Zersetzung wird vermindert, was somit stabileres quaternäres Ammoniummaterial ergibt. Weiterhin zeigt das Ergebnis nach 30 Minuten für die Zugabe von DMEA die schnelle und ausgezeichnete Wirkung davon auf den Anteil von Methylchlorid.
Beispiel 4
Glycerin wurde mit einem Anteil von 7,5 Gewichtsprozent zu einer Probe von DEQ gegeben, um Beispiel 4A herzustellen. Eine Kontrollprobe von DEQ, die kein Glycerin enthielt (Vergleichsbeispiel 4B) und Beispiel 4A wurden in gesonderten Gas-Chromatographen-(GC)-Fläschchen verschlossen und wurden bei 80,5°C gelagert. Am Ende des Lagerungszeitraums wurde der Anteil von „Gesamt"-Methylchlorid in jeder Probe gemessen. Die Ergebnisse werden nachstehend angegeben.
Die vorstehenden Ergebnisse zeigen die Fähigkeit des stabilisierenden Mittels, hier Glycerin, den Anteil von McCl in einem quaternären Ammoniummaterial bei verschlossener Hochtemperaturlagerung zu vermindern. Der Anteil von McCl, der hier gemessen wird, ist der „Gesamt"anteil in einem verschlossenen System.

Claims

Stabile Zusammensetzungen, umfassend ein quaternäres Ammoniummaterial der Formel
worin jede Gruppe R¹ Methyl darstellt und jede Gruppe R² Talgyl darstellt; X^– Chlorid darstellt, T
der
arstellt; und n 2 ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin ein oder mehrere stabilisierende Mittel umfassen, ausgewählt aus; a) Harnstoff b) Harnstoffderivaten c) einer oder mehreren organischen Verbindungen mit mindestens einem freien einsamen Elektronenpaar, ausgewählt aus; i) primären Aminen RNH₂, worin R ein C_3-17-Alkyl, Alkenyl, Hydroxyalkyl oder substituiertes Derivat davon darstellt, ii) sekundären Aminen und/oder iii) tertiären Aminen NR¹R²R³, worin R¹R²R³ unabhängig C₁-C₂₂-Alkyl-, Alkenyl- oder Hydroxyalkylgruppen oder substituierte Derivate davon darstellen, und worin, wenn sowohl R¹ als auch R² -CH₂CH₂OH darstellen oder sowohl R¹ als auch R² -CH₂CH₂OCOR⁴ darstellen, R⁴CO C_16-18 darstellt, dann R³ keine Methylgruppe darstellt, d) Glycerin, mit der Maßgabe, dass die Zusammensetzung in einer flüssigen, geschmolzenen oder halbfesten Form vorliegt, enthaltend 10% oder weniger Wasser, worin das stabilisierende Mittel mit Anteilen von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent des Gewichts des quaternären Ammoniummaterials, vorzugsweise 0,5 bis 8,5%, auch bevorzugter 0,75 bis 5%, vorliegt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das stabilisierende Mittel Harnstoff oder ein tertiäres Amin darstellt, worin R¹ und R² C₁-C₂-Alkylgruppen darstellen und R³ ein C₂-C₄-Hydroxyalkyl, vorzugsweise N,N-Dimethylethanolamin, darstellt.
Verfahren zum Stabilisieren eines quaternären Ammoniummaterials nach Anspruch 1 über die Schritte des Zusetzens von mindestens einem stabilisierenden Mittel nach Anspruch 1 zu dem quaternären Ammoniummaterial, wobei das stabilisierende Mittel mit Anteilen von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent des quaternären Ammoniummaterials, vorzugsweise 0,5 bis 8,5%, auch bevorzugter 0,75 bis 5%, vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Zugabe des stabilisierenden Mittels während der Herstellung des quaternären Ammoniummaterials, vorzugsweise nach dem Quaternisierungsschritt bei der Synthese des quaternären Ammoniummaterials, stattfindet.
Verfahren nach entweder Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die Zugabe des stabilisierenden Mittels nach der Herstellung des quaternären Ammoniummaterials, vorzugsweise während der Lagerung davon, stattfindet.
Fester Spülkonditionierer, umfassend eine Zusammensetzung wie in Anspruch 1 oder Anspruch 2 definiert, vorzugsweise in granulärer oder gepulverter Form.
Flüssiger Spülkonditionierer, hergestellt durch Verdünnung einer Zusammensetzung, wie in Anspruch 1 oder Anspruch 2 definiert, mit Wasser.
Verfahren zum Vermindern der Alkylhalogenidanteile in dem quaternären Ammoniummaterial von der Gruppe von Anspruch 1 über die Zeit durch die Zugabe eines stabilisierenden Mittels, wie in Anspruch 1 definiert, wobei das stabilisierende Mittel mit Anteilen von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent des quaternären Ammoniummaterials, vorzugsweise 0,5 bis 8,5%, auch bevorzugter 0,75 bis 5%, vorliegt.