EP0022562B1 - Quaternäre Ammoniumverbindungen, deren Herstellung und deren Verwendung als Wäscheweichspülmittel - Google Patents
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- EP0022562B1 EP0022562B1 EP80103954A EP80103954A EP0022562B1 EP 0022562 B1 EP0022562 B1 EP 0022562B1 EP 80103954 A EP80103954 A EP 80103954A EP 80103954 A EP80103954 A EP 80103954A EP 0022562 B1 EP0022562 B1 EP 0022562B1
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Classifications
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- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
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- C11D1/00—Detergent compositions based essentially on surface-active compounds; Use of these compounds as a detergent
- C11D1/38—Cationic compounds
- C11D1/62—Quaternary ammonium compounds
Definitions
- DE-A-1 935499 already discloses the use of N, N-di-ethanolamides esterified with fatty acids as softeners. Similar structured connections are known from DE-B-2 430140 as finishing agents for textiles, paper and hair. In contrast, novel quaternary ammonium compounds have now been found which are suitable as fabric softeners. From DE-A-2 025 944 quaternary ammonium compounds are already known as fabric softeners which contain a long-chain alkyl radical, usually two low molecular weight alkyl radicals and an acyloxy radical bonded via a hydroxy-1,3-propylene group on the quaternary nitrogen atom. However, these compounds have a lower softening effect than the compounds described below.
- the invention relates to quaternary ammonium compounds of the formula 1 wherein R 1 is alkyl, 2-hydroxyalkyl or alkenyl each having 8 to 30 C atoms, R 2 C 1 ⁇ C 4 alkyl, or benzyl, A is a group of the formulas B has the same meaning as A and additionally a C 1 -C 4 alkylene group, R Cs-C3o-alkyl or Cs-Cso-alkenyl, X and Y are hydrogen or methyl, where X and Y are not methyl at the same time, m 1 or 2, n is a number from 1 to 20 and A e is an anion.
- Preferred compounds of the formula 1 are those in which R 1 is alkyl, 2-hydroxyalkyl or alkenyl each having 14-24 carbon atoms, R 2 is methyl, RC 14 -C 24 alkyl or C 14 -C 24 alkenyl, n is a number from 1 to 5, A e represents a halogen, methosulfate or methophosphate ion and A, B, X, Y and m have the abovementioned meaning.
- R 1 is C 16 -C 18 alkyl or C 16 -C 18 alkenyl
- R 2 is methyl
- a and B a group of the formula and A e represents a chloride or methosulfate ion.
- the reaction in the first stage is preferably carried out with the free fatty acid in the absence of solvents and at temperatures of approximately 130 to 180 ° C., preferably 150 to 170 ° C.
- an acidic catalyst such as p-toluenesulfonic acid.
- the molar ratio of the fatty acid of formula 3 to the aminoxalkylate of formula 2 is 0.7 to 1.1, preferably 0.7 to 0.9 mol of fatty acid per 1 mol of aminoxalkylate.
- the intermediate product of formula 4 thus obtained is then dissolved in an alcohol or dispersed in water and quaternized with a compound of the above formulas in a conventional manner at temperatures below 100 ° C., preferably at 40-80 ° C.
- This reaction can also be carried out in the absence of a solvent.
- concentrates containing about 20 to 35% by weight of the compound of the formula 1 are obtained.
- the compounds of the formula 1 can be obtained in pure form by distilling off the water or solvent. However, the concentrates can be diluted directly also for further use to a level of about 1 to 30, preferably 4 to 10 parts by weight 0 / o.
- the compounds of formula 2 serving as starting products are known as such. They are obtained by oxyalkylating fatty alkyl amines or by reacting fatty amines with 2,3-epoxypropanol.
- suitable fatty alkylamines are dodecyl-, myristyl-, cetyl-, oleyl-, behenyl- or preferably stearylamine or mixtures of such fatty alkylamines which are derived from naturally occurring fats such as coconut oil or tallow.
- the compounds of formula 1 according to the invention are suitable as fabric softeners and are in the form of aqueous dispersions with an active substance content of 1 to 15 wt .-%, usually 4-10 wt 0 / o, of the compounds of formula 1 following the washing of the Put textile material in the last rinsing bath. The textile material is then dried.
- These fabric softeners can also contain other substances and auxiliaries that are commonly used in fabric softeners. These include e.g. B. cationic or nonionic surface-active substances, electrolytes, acidifying agents, organic complexing agents, optical brighteners or solubilizers, and colorants and fragrances.
- the products are used to additionally influence the handle of the goods or other properties of the textiles to be treated or to adjust the viscosity, regulate the pH or increase the cold stability of the solutions.
- the compounds according to the invention give any textile materials, especially those made of natural or regenerated cellulose, wool, cellulose acetate, triacetate, polyamide, polyacrylonitrile, polyester, polypropylene, a pleasant and soft feel.
- Use as a laundry treatment agent for terry towels and underwear is particularly advantageous.
- 171.5 g of the compound of the formula are placed in a 500 ml flask equipped with a stirrer, nitrogen inlet, contact thermometer and descending condenser 104 g of stearic acid, 2 g of hydrazine hydrate and 2 g of p-toluenesulfonic acid are introduced under nitrogen and slowly heated to 150.degree. After an hour, the temperature is raised to 175 ° C and maintained until the acid number is less than 6. The water of reaction released is continuously distilled off. Then allowed to cool to 70 ° C, mixed with about 112 ml of warm water and transferred to the 70 ° C warm mixture in a 1 liter autoclave.
- Example 2 In an apparatus as in Example 1, 184 g of di- (2,3-dihydroxypropyl) stearylamine and 100 g of stearic acid (molar ratio of aminoxalkylate to stearic acid 0.89) are reacted as described in Example 1. After 7 h at 175 ° C., 270 g of monoesters with an acid number of 5 are obtained. About 30% by weight of warm water is added and the 70 ° C warm mixture is transferred to a 1 liter autoclave. After flushing with nitrogen, methyl chloride is pressed in gaseously from a bomb at 70-80 ° C until a constant pressure of 5 bar is reached. The mixture is stirred at 60 ° C for two hours and relaxed carefully. 400 g of a mass which is waxy at room temperature and has a solids content of 75% are obtained.
- Example 2 In an apparatus as in Example 1, 176 g of di-2-hydroxyethyl- (2-hydroxypentadecyl / octadecyl) amine and 117 g of stearic acid (molar ratio of aminoxethylate to stearic acid 1: 0.91) are reacted as described. After 7 h at 175 ° C., 279 g of condensation product with an acid number of 6 are obtained. 30 percent by weight of warm water are added and the 70 ° C. warm mixture is transferred to a 1 liter autoclave. After flushing with nitrogen, methyl chloride is pressed in from a bomb at 70 ⁇ 80 ° C until a constant pressure of 5 bar is reached. The mixture is stirred at 60 ° C for two hours and relaxed carefully. 420 g of a mass which is waxy at room temperature and has a solids content of 72% are obtained.
- Example 2 In an apparatus as in Example 1, 156 g of methyl (2,3-dihydroxypropyl) stearylamine and 91 g of stearic acid (molar ratio of aminoxalkylate to stearic acid 1: 0.88) are reacted as described. After 7 h at 175 ° C. 225 g of ester with an acid number of 6 are obtained. 30% by weight of warm water are stirred in and the 70 ° C. mixture is transferred to a 1 liter autoclave. After flushing with nitrogen, methyl chloride is pressed in gaseously from a bomb at 70-80 ° C until a constant pressure of 5 bar is reached. The mixture is stirred at 60 ° C for two hours and relaxed carefully. 360 g of a mass which is waxy at room temperature and has a solids content of 71% are obtained.
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Description
- Aus der DE-A-1 935499 ist bereits die Verwendung von mit Fettsäuren veresterten N,N-Di-ethanol- amiden als Avivagemittel bekannt. Ähnlich strukturierte Verbindungen sind aus der DE-B-2 430140 als Veredlungsmittel für Textilien, Papier und Haare bekannt. Demgegenüber wurden nun neuartige quaternäre Ammoniumverbindungen gefunden, die sich als Wäscheweichspülmittel eignen. Aus der DE-A-2 025 944 sind bereits quaternäre Ammoniumverbindungen als Wäscheweichspülmittel bekannt, die am quaternären Stickstoffatom einen langkettigen Alkylrest, üblicherweise zwei niedermolekulare Alkylreste und einen über eine Hydroxi-1,3-propylengruppe gebundenen Acyloxirest enthalten. Diese Verbindungen weisen jedoch im Vergleich zu den im folgenden beschriebenen Verbindungen eine geringere weichmachende Wirkung auf.
- Gegenstand der Erfindung sind quaternäre Ammoniumverbindungen der Formel 1
- Bevorzugt sind solche Verbindungen der Formel 1, worin R1 Alkyl, 2-Hydroxialkyl oder Alkenyl mit jeweils 14-24 C-Atomen, R2 Methyl, R C14-C24-Alkyl oder C14-C24-Alkenyl, n eine Zahl von 1 bis 5, Ae ein Halogen-, Methosulfat- oder Methophosphat-Ion bedeutet und A, B, X, Y und m die obengenannte Bedeutung haben.
-
- Diese Verbindungen werden hergestellt, indem man eine Verbindung der Formel 2
- Die Umsetzung in der ersten Stufe erfolgt vorzugsweise mit der freien Fettsäure in Abwesenheit von Lösungsmitteln und bei Temperaturen von ca. 130 bis 180°C, vorzugsweise 150 bis 170°C. Zur Beschleunigung der Reaktion setzt man vorteilhaft geringe Mengen eines sauren Katalysators zu, wie etwa p-Toluolsulfonsäure. Das Molverhältnis der Fettsäure der Formel 3 zu dem Aminoxalkylat der Formel 2 beträgt 0,7 bis 1,1, vorzugsweise 0,7 bis 0,9 Mol Fettsäure auf 1 Mol Aminoxalkylat. Das so erhaltene Zwischenprodukt der Formel 4 wird dann in einem Alkohol gelöst oder in Wasser dispergiert und mit einer Verbindung der obigen Formeln in üblicher Weise quaterniert bei Temperaturen unterhalb 100° C, vorzugsweise bei 40-80° C. Man kann diese Reaktion auch in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchführen. Beim Arbeiten in einem Lösungs- oder Verdünnungsmittel erhält man Konzentrate mit einem Gehalt von ca. 20 bis 35 Gew.-% der Verbindung der Formel 1. Durch Abdestillieren des Wassers bzw. Lösungsmittels lassen sich die Verbindungen der Formel 1 in reiner Form gewinnen. Die Konzentrate können aber auch zum weiteren Gebrauch direkt verdünnt werden auf einen Gehalt von ca. 1 bis 30, vorzugsweise 4 bis 10 Gew.-0/o.
- Die als Ausgangsprodukte dienenden Verbindungen der Formel 2 sind als solche bekannt. Sie werden erhalten durch Oxalkylierung von Fettalkylaminen oder durch Reaktion von Fettaminen mit 2,3-Epoxypropanol. Als Fettalkylamine kommen beispielsweise Dodecyl-, Myristyl-, Cetyl-, Oleyl-, Behenyl- oder bevorzugt Stearylamin in Frage oder Gemische solcher Fettalkylamine, die sich von natürlich vorkommenden Fetten wie etwa Cocosöl oderTalg ableiten.
- Die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel 1 eignen sich als Wäscheweichspülmittel und werden in Form wäßriger Dispersionen mit einem Wirksubstanzgehalt von 1 bis 15 Gew.-%, meist 4-10 Gew.-0/o, der Verbindungen der Formel 1 im Anschluß an die Wäsche des Textilmaterials in das letzte Spülbad gegeben. Danach wird das Textilmaterial getrocknet. Diese Wäscheweichspülmittel können außerdem noch weitere Substanzen und Hilfsmittel enthalten, wie sie üblicherweise in Wäscheweichspülmitteln mitverwendet werden. Hierzu gehören z. B. kationische oder nichtionische oberflächenaktive Substanzen, Elektrolyte, Absäuerungsmittel, organische Komplexbildner, optische Aufhellungsmittel oder Lösungsvermittler sowie Farb- und Duftstoffe. Die Produkte dienen zur zusätzlichen Beeinflussung des Warengriffs oder sonstiger Eigenschaften der zu behandelnden Textilien oder zur Viskositätseinstellung, der pH-Regulierung oder zur Erhöhung der Kältestabilität der Lösungen.
- Die Verbindungen gemäß der Erfindung verleihen beliebigen Textilmaterialien, besonders solchen aus natürlicher oder regenerierter Cellulose, Wolle, Celluloseacetat, Triacetat, Polyamid, Polyacrylnitril, Polyester, Polypropylen einen angenehmen und weichen Griff. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz als Wäschenachbehandlungsmittel für Frottee- und Leibwäsche.
- Die Herstellung der neuen quartären Ammoniumverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung wird in folgenden Beispielen weiter erläutert. Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich alle Prozentangaben auf das Gewicht.
- In einem 500-ml-Kolben, versehen mit Rührer, Stickstoffeinlaß, Kontaktthermometer und absteigendem Kühler, werden 171,5 g der Verbindung der Formel
- In einer Apparatur wie bei Beispiel 1 werden 231 g der Ausgangsverbindung aus Beispiel 1 und 109,5 g Stearinsäure (Molverhältnis Aminoxethylat zu Stearinsäure 1 : 0,7) umgesetzt, wie in Beispiel 1 beschrieben. Nach 7 h bei 175° C werden 323 g Monoester mit einer Säurezahl von 4,5 erhalten. Es werden 30 Gewichtsprozent warmes Wasser hinzugesetzt und die 70°C warme Mischung in einen 1-Liter-Autoklaven überführt. Nach Spülung mit Stickstoff wird aus einer Bombe bei 70-80° C so lange gasförmiges Methylchlorid aufgedrückt, bis ein konstanter Druck von 5 bar erreicht wird. Man rührt zwei Stunden bei 60°C nach und entspannt vorsichtig. Man erhält 440 g einer bei Raumtemperatur wachsartigen Masse mit einem Feststoffgehalt von 74%.
- In einer Apparatur wie in Beispiel 1 erwähnt werden 120 g der Verbindung der Formel
- In einer Apparatur wie bei Beispiel 1 werden 184 g Di-(2,3-dihydroxypropyl)stearylamin und 100 g Stearinsäure (Molverhältnis Aminoxalkylat zu Stearinsäure 1 0,89) wie in Beispiel 1 beschrieben umgesetzt. Nach 7 h bei 175° C werden 270 g Monoester mit einer Säurezahl von 5 erhalten. Es werden ca. 30 Gewichtsprozent warmes Wasser hinzugesetzt und die 70° C warme Mischung in einen 1-Liter-Auoklaven überführt. Nach Spülung mit Stickstoff wird aus einer Bombe bei 70-80°C so lange Methylchlorid gasförmig aufgedrückt, bis ein konstanter Druck von 5 bar erreicht wird. Man rührt zwei Stunden bei 60° C nach und entspannt vorsichtig. Man erhält 400 g einer bei Raumtemperatur wachsartigen Masse mit einem Feststoffgehalt von 75%.
- In einer Apparatur wie bei Beispiel 1 werden 176 g Di-2-hydroxyethyl-(2-hydroxypentadecyl/octade- cyl)amin und 117 g Stearinsäure (Molverhältnis Aminoxethylat zu Stearinsäure 1 : 0,91) wie beschrieben umgesetzt. Nach 7 h bei 175°C werden 279 g Kondensationsprodukt mit einer Säurezahl von 6 erhalten. Es werden 30 Gewichtsprozent warmes Wasser hinzugesetzt und die 70° C warme Mischung in einen 1-Liter-Autoklaven überführt. Nach Spülung mit Stickstoff wird aus einer Bombe bei 70―80°C so lange Methylchlorid aufgedrückt, bis ein konstanter Druck von 5 bar erreicht ist. Man rührt zwei Stunden bei 60° C nach und entspannt vorsichtig. Man erhält 420 g einer bei Raumtemperatur wachsartigen Masse mit einem Feststoffgehalt von 72%.
- In einer Apparatur wie bei Beispiel 1 werden 156 g Methyl-(2,3-dihydroxypropyl)-stearylamin und 91 g Stearinsäure (Molverhältnis Aminoxalkylat zu Stearinsäure 1 : 0,88) wie beschrieben umgesetzt. Nach 7 h bei 175° C werden 225 g Ester mit einer Säurezahl von 6 erhalten. Es werden 30 Gewichtsprozent warmes Wasser eingerührt und die 70° C warme Mischung in einen 1-Liter-Autoklaven überführt. Nach Spülung mit Stickstoff wird aus einer Bombe bei 70-80°C so lange Methylchlorid gasförmig aufgedrückt, bis ein konstanter Druck von 5 bar erreicht wird. Man rührt zwei Stunden bei 60°C nach und entspannt vorsichtig. Man erhält 360 g einer bei Raumtemperatur wachsartigen Masse mit einem Feststoffgehalt von 71%.
- Die Konstitution der nach den Beispielen 1 bis 6 erhaltenen Verbindungen der Formel 1 ist aus der folgenden Tabelle ersichtlich:
- Beispiel 1:
- Beispiel 2: gleiches Endprodukt wie Beispiel 1
- Beispiel 3:
- R1 = Talgfettalkyl
- R = Talgfettacyl
- Beispiel 4:
- A = Gemisch der Gruppen
- Beispiel 5:
- R1 = Gemisch aus 2-Hydroxipentadecyl und Octadecyl
- Beispiel 6:
- A = Gemisch der Gruppen
- A = Gemisch der Gruppen
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