EP0900259A1 - Hochkonzentrierte wässrige esterquat-lösungen - Google Patents

Hochkonzentrierte wässrige esterquat-lösungen

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Publication number
EP0900259A1
EP0900259A1 EP97921691A EP97921691A EP0900259A1 EP 0900259 A1 EP0900259 A1 EP 0900259A1 EP 97921691 A EP97921691 A EP 97921691A EP 97921691 A EP97921691 A EP 97921691A EP 0900259 A1 EP0900259 A1 EP 0900259A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
methyl
formula
rco
weight
radical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97921691A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Eyrisch
Günther Hertel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Clariant Produkte Deutschland GmbH
Original Assignee
Clariant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Clariant GmbH filed Critical Clariant GmbH
Publication of EP0900259A1 publication Critical patent/EP0900259A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents

Definitions

  • the invention relates to highly concentrated aqueous solutions of quaternary carboxylic acid alkanolamine ester salts, a process for the preparation of these solutions and their use.
  • Quaternary carboxylic acid alkanolamine ester salts also referred to as ester quats
  • ester quats are highly effective and versatile cationic surfactants.
  • these surfactants are suitable as detergent softeners, basic cosmetic products, active ingredients relating to soil release and redeposition, antistatic agents, finishing agents, biocides and phase transfer catalysts. Because these esterquats due to their biological
  • Degradability are also ecologically advantageous, they have recently replaced the classic fatty alkyl quats such as distearyldimethylammonium chloride.
  • DE-A-37 10 064 describes quaternary ester amines which are obtained by esterification of alkanolamines with glycerides and quaternization (alkylation) of the esterification product with an alkyl halide or alkyl sulfate as concentrated solutions in isopropanol (see Examples 1 to 5).
  • these solutions have the disadvantage that the esterquat compound is not present as such, but instead contains a more or less large amount of glyceride or partial glyceride, and that, in the case of very high concentrations, the fluidity at room temperature leaves something to be desired.
  • CS-B-246 133 and CS-B-264 073 describe the preparation of pastes of ethanolamine ester sulfates in the presence of water. It is claimed that in contrast to the prior art, that is tetraalkylammonium compounds, no dispersions or gels occur.
  • Aqueous compositions of esterquat compounds have now been found which, even with a very high active ingredient content (at room temperature or, if appropriate, higher temperatures), are not paste-like, but rather liquid and free-flowing.
  • the aqueous solutions according to the invention are characterized by a content of at least 70% by weight, based on the solution, of at least one ester quat compound of the formula (1) below
  • RCO is an aliphatic acyl radical with 6 to
  • R ' is a hydrogen atom or a Cj to C 2 2 ⁇ A l k y 1 - rest -'
  • R 1 is a methyl or ethyl radical
  • R 2 is a C j to C 8 alkyl radical
  • R 3 is a C 3 to C 8 alkyl radical
  • X ⁇ is a halide, methyl or ethyl carbonate, methyl or ethyl phosphate or a methyl or ethyl sulfate.
  • Preferred esterquats corresponding to formula (1) are those where RCO is an aliphatic acyl radical having 8 to 18 carbon atoms, R 'is H or CH 3, H, R preferably 1 CH 3, R 2 is a C j to C 4 -alkyl radical and R 3 a Is C 3 or C 4 alkyl and X ⁇ stands for halide or methyl sulfate (methosulfate), preferably for halide.
  • ester quats of the formula (1) have been found to be those in which RCO is an aliphatic acyl radical having 8 to 18 carbon atoms, R 'H and X ⁇ Cl " or CH3OSO 3 -, preferably Cl ⁇ , and R 1 , R 2 and R 3 represents the following alkyl radicals: R 1 methyl, R 2 methyl, R 3 propyl (Esterquat la), R 1 methyl, R 2 methyl, R 3 butyl (Esterquat lb), R 1 methyl, R 2 propyl, R 3 Propyl (Esterquat lc) and R 1 methyl, R 2 butyl, R 3 butyl (Esterquat ld).
  • RCO is an aliphatic acyl radical having 8 to 18 carbon atoms
  • R 1 , R 2 and R 3 represents the following alkyl radicals: R 1 methyl, R
  • the alkyl radicals mentioned for R ', R 1 , R 2 and R 3 can be straight or branched, with preference being given to this.
  • the aliphatic acyl radical is preferably a fatty acyl radical with the stated number of Carbon atoms. It can be saturated or unsaturated (preferably mono- to tri-unsaturated). Examples include the acyl residues of caprylic, capric, lauric, palmitic, stearic and oleic acids, as well as cocosacyl, tallow acyl, preferably hardened tallow acyl, and the like.
  • the fatty acid radical is often a mixture of two or more acyl groups, for example, C 12 and C 14 acyl (C 12/14), C 16 and C 18 acyl (C 16/18) C 12 or C 18 acyl bi ⁇ (C 12 _ 18 ).
  • Preferred solutions according to the invention essentially consist of a) 70 to 98% by weight, preferably 80 to 95% by weight, of at least one compound of the formula (1) and b) water in an amount of 100% by weight,
  • Further preferred solutions according to the invention essentially consist of a) 81 to 98% by weight, preferably 85 to 95% by weight, of at least one compound of the formula (1), where RCO, R 1 , R 1 , R 2 and R 3 have the meanings mentioned and X ⁇ is a methyl or ethyl sulfate, and b) water in the amount to 100 wt .-%, weight percent based on the solution.
  • esterquat solutions according to the invention are prepared by quaternization (alkylation) of carboxylic acid alkanolamine ester compounds of the formula (2) below
  • R- wherein RCO, R ', R 2 - and R 3 have the meanings given, with a quaternizing agent corresponding to the anion X ⁇ in formula (1), preferably with methyl chloride or dimethyl sulfate, in bulk or in the presence of water.
  • the esterification is carried out in a first step and then the esterification product obtained is quaternized.
  • a preferred process according to the invention is therefore characterized in that a) an alkanolamine compound of the formula (3) below
  • RCO has the meaning given, is esterified in bulk to give the carboxylic acid alkanolamine compound and b) the esterification product obtained in step a) is quaternized as described above.
  • Alkanolamines of formula (3) or alkanolamine esters of formula (2) result from the meanings given for formula (1) for R ', R 2 , R 3 and RCO.
  • the conversion of alkanolamine compound and carboxylic acid to the ester compound is carried out in bulk, that is to say in the absence of organic or other solvents.
  • the temperature of the esterification reaction is 100 to 250 ° C, preferably 130 to 200 ° C.
  • the reaction components alkanolamine of the formula (3) and carboxylic acid of the formula (4) are used in a molar ratio of 0.8 to 1.2 mol of carboxylic acid, preferably 1 to 1.05 mol of carboxylic acid, per mol of alkanolamine.
  • Esterification catalysts can be used to accelerate the esterification reaction. Acidic catalysts are preferred, namely hydrohalic acids such as hydrochloric acid; Phosphoric acids such as hypophosphorous acid or orthophosphoric acid; Sulfuric acid and sulfonic acids such as methanesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid or dodecylbenzenesulfonic acid. Phosphoric acids and sulfonic acids are preferred.
  • the amount of acidic catalyst is generally 0.05 to 0.5% by weight, based on the weight of the alkanolamine used. Depending on
  • reaction temperature and type of reaction components the reaction will take place without pressure or under the onset of pressure. It is preferred to maintain an inert gas atmosphere, for example nitrogen atmosphere, during the reaction. It is also preferred to remove the water of reaction from the reaction mixture, for example with the aid of an inert gas stream and / or vacuum.
  • the esterification reaction is expediently carried out by gas chromatographic analysis or determination of the acid number. The reaction time is generally in the range of 5 to 15 hours.
  • the esterification product obtained, which is optionally washed with water, is liquid to waxy at room temperature and consists essentially of the desired carboxylic acid alkanolamine ester compound of the formula (2).
  • the quaternization reaction of the process according to the invention is preferably carried out on the esteramine product obtained with the esterification reaction described above. Esteramine products of the formula (2) obtained or commercially available in other ways can also be used.
  • the quaternization can be carried out without solvent or in the presence of water as the solvent, a temperature of 40 to 150 ° C., preferably 50 to 100 ° C., being advantageous.
  • the water is used in such an amount that after the
  • the alkyl halide as the alkylating agent is used in an amount such that a pressure of at most 10 bar is present, preferably from 2 to 8 bar.
  • the other (liquid) alkylating agents such as dimethyl sulfate are used in an amount of 0.8 to 1 mol, preferably 1 mol, per mol of ester amine. It is appropriate that
  • the reaction time is generally 5 to 15 hours.
  • the method according to the invention can be carried out both in batch operation and continuously.
  • the continuous procedure is preferably carried out in at least two, preferably two to three, cascade-shaped Ruhr tanks. It is advantageous to continuously add esteramine and alkylating agent to the first kettle after conversion of esteramine and alkylating agent of about 10 to 30 mol%, based on esteramine, and to adjust the residence time of the product mass in the Ruhr kettles so that the Product from the last kettle has the desired degree of quaternization.
  • the highly concentrated compositions according to the invention are not paste-like, gel-like or dispersion-like; rather, they often represent liquid products which are liquid, low-viscosity and therefore readily flowable (pourable), even at room temperature.
  • esterquat solutions according to the invention with a very high active ingredient content are advantageously suitable wherever cationic surfactants are desired, for example in all the fields of application mentioned at the beginning.
  • Their use according to the invention is preferably in the preparation of detergents and cosmetics.
  • the highly concentrated aqueous esterquat mixtures are also advantageously suitable for the preparation of solid formulations by using them in the usual way
  • Active substance content of 70% by weight, 80% by weight and 90% by weight is prepared by stirring the (melted) esterquat compound according to the invention into the corresponding amount of water at 70 ° C.
  • the three highly concentrated mixtures are at 25 "C and
  • Aqueous solutions of N, N-dibutyl-N-methyl- [1-oxododecyl (tetradecyl) oxyethyl] ammonium chloride with an active substance content of 80% by weight, 90% by weight and 95% by weight are prepared by stirring the ester quat compound according to the invention in the corresponding amount of water at 70 ° C.
  • the three highly concentrated mixtures are visually checked at 25 ° C and 70 "C with regard to their appearance and physical state.
  • An aqueous solution of N, N-diisopropyl-N-methyl- [1-oxododecyl (tetradecyl) oxyethyl] ammonium methosulfate with an active substance content of 90% by weight is prepared by stirring the esterquat compound according to the invention into the corresponding amount of water at 70 ° C. The highly concentrated mixture is visually checked at 70 ° C. with regard to its appearance and physical state.
  • the mixture has a clear appearance and is easy to pour.
  • ester quat compound N N-dipropyl-N-methyl- [1-oxododecyl (tetradecyl) oxyethyl] - ammonium methosulfate used and treated as in Example 4.
  • the mixture has a clear appearance and is easy to pour.
  • Aqueous solutions of N, N-dipropyl-N-methyl- [l-oxododecyl (tetradecyl) oxyethyl] ammonium chloride with an active substance content of 80% by weight and 90% by weight are prepared by stirring the esterquat compound according to the invention into the corresponding amount of water at 70 'C.
  • the two highly concentrated mixtures are visually checked at 25 ° C and 70 ° C with regard to their appearance and physical state.
  • the 90% by weight mixture has a clear appearance at 25 ° C. and 70 ° C. and is easy to pour;
  • Aqueous solutions of N-butyl-N, N-dimethyl- [l-oxododecyl (tetradecyl) oxyethyl] ammonium methosulfate with an active substance content of 80% by weight and 90% by weight are prepared by stirring in the inventive
  • Aqueous solutions of N-butyl-N, N-dimethyl- [l-oxododecyl (tetradecyl) oxyethyl] ammonium chloride with an active substance content of 70% by weight and 80% by weight are prepared by stirring the esterquat compound according to the invention into the corresponding amount of water at 70 "C.
  • the 70% by weight solution is clear and easy to pour at 70 ° C and the 80% by weight solution at 25 and 70 ° C.
  • esterquat compound N N-diethyl-N-methyl- [l-oxododecyl (tetradecyl) oxyethyl] ammonium chloride is used and treated as in Comparative Example 1.

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Abstract

Die beschriebenen Esterquat-Lösungen enthalten mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf die Lösung, von mindestens einer Esterquat-Verbindung der Formel (I), worin RCO ein aliphatischer Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R' H oder ein C1 bis C22-Alkylrest, R1 ein Methyl- oder Ethylrest, R2 ein C¿1? bis C8-Alkylrest, R?3¿ ein C¿3? bis C8-Alkylrest und X?-¿ ein Halogenid, Alkylcarbonat, Alkylphosphat oder ein Alkylsulfat ist, wobei Alkyl Methyl oder Ethyl ist. Sie werden hergestellt durch Quaternisierung von entsprechenden Carbonsäurealkanolaminestern mit vorzugsweise Methylchlorid oder Dimethylsulfat. Die beschriebenen wäßrigen Lösungen eignen sich vorteilhaft zur Bereitung von Wasch- und Kosmetikmitteln.

Description

Beschreibung
Hochkonzentrierte wäßrige Esterquat-Losungen
Die Erfindung betrifft hochkonzentrierte wäßrige Losungen von quartaren Carbonsaurealkanolaminester- Salzen, ein Verfahren zur Herstellung dieser Losungen und ihre Verwendung.
Quartare Carbonsaurealkanolaminester-Salze, auch als Esterquats bezeichnet, stellen hochwirksame und vielseitig verwendbare kationische Tenside dar. So sind diese Tenside zum Beispiel als Wascheweichspuler, Kosmetikgrundstoffe, Wirkstoffe bezuglich Soil-Release und Soil-Redeposition, Antistatikmittel, Avivagemittel, Biozid und Phasentransferkatalysatoren geeignet. Da diese Esterquats aufgrund ihrer biologischen
Abbaubarkeit auch ökologisch vorteilhaft sind, haben sie in letzter Zeit die klassischen Fettalkylquats wie Distearyldimethylammoniumchlorid weitgehend abgelost.
Für mehrere der genannten Verwendungsgebiete und ebenso hinsichtlich Lagerung, Verpackung und Transport sind hochkonzentrierte wäßrige Kompositionen von Esterquats erwünscht. Das setzt solche Esterquat-Verbindungen voraus, die in Wasser sehr gut loslich sind, da auch die hochkonzentrierten Losungen bei Raumtemperatur
(15 bis 35 °C) noch gut fließbar (niedrigviskos) sein sollten. In DE-A-37 10 064 werden quaternare Esteramine beschrieben, die durch Veresterung von Alkanolaminen mit Glyceriden und Quatemisierung (Alkylierung) des Veresterungsproduktes mit einem Alkylhalogenid oder Alkylsulfat als konzentrierte Losungen in Isopropanol erhalten werden (vergleiche Beispiele 1 bis 5) . Diese Losungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß die Esterquat-Verbindung nicht als solche vorliegt, sondern eine mehr oder weniger große Menge an Glycerid oder Partialglycerid enthalt, und daß im Falle sehr hoher Konzentrationen die Fließfahigkeit bei Raumtemperatur zu wünschen übriglaßt.
In CS-B-246 133 und CS-B-264 073 wird die Herstellung von Pasten von Ethanolaminestersulfaten in Gegenwart von Wasser beschrieben. Es wird geltend gemacht, daß im Gegensatz zum Stand der Technik, das sind Tetraalkylammonium-Verbindungen, keine Dispersionen oder Gele auftreten.
Es wurden nun wäßrige Kompositionen von Esterquat-Verbindungen gefunden, die auch mit einem sehr hohen Wirkstoffgehalt (bei Raumtemperatur oder gegebenenfalls höheren Temperaturen) nicht pastenartig, sondern flussig und gut fließbar sind. Die erfindungsgemaßen wäßrigen Losungen sind gekennzeichnet durch einen Gehalt von mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf die Losung, von mindestens einer Esterquat-Verbindung der nachstehenden Formel (1)
R' Rl RCO-OCHCH2N+-R2 X" (1)
R- worin
RCO ein aliphatischer Acylrest mit 6 bis
22 Kohlenstoffatomen, R' ein Wasserstoffatom oder ein Cj bis C22~Alky1-rest-'
R1 ein Methyl- oder Ethylrest,
R2 ein Cj bis C8-Alkylrest,
R3 ein C3 bis C8-Alkylrest und
X~ ein Halogenid, Methyl- oder Ethylcarbonat, Methyl- oder Ethylphosphat oder ein Methyl¬ oder Ethylsulfat ist.
Bevorzugte Esterquats der Formel (1) sind solche, wobei RCO ein aliphatischer Acylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, R' H oder CH3 , vorzugsweise H, R1 CH3 , R2 ein Cj bis C4-Alkylrest und R3 ein C3 oder C4-Alkylrest ist und X~ für Halogenid oder Methylsulfat (Methosulfat) steht, vorzugsweise für Halogenid.
Alε besonders bevorzugte Esterquats der Formel (1) haben sich jene herausgestellt, wobei RCO ein aliphatischer Acylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, R' H und X~ Cl" oder CH3OSO3- ist, vorzugsweise Cl~, und R1, R2 und R3 für die folgenden Alkylreste stehen: R1 Methyl, R2 Methyl, R3 Propyl (Esterquat la) , R1 Methyl, R2 Methyl, R3 Butyl (Esterquat lb) , R1 Methyl, R2 Propyl, R3 Propyl (Esterquat lc) und R1 Methyl, R2 Butyl, R3 Butyl (Esterquat ld) .
Die für R', R1, R2 und R3 genannten Alkylreste können gerade oder verzweigt sein, wobei gerade bevorzugt ist. Der aliphatische Acylrest ist vorzugsweise ein Fettacylrest mit der genannten Anzahl von Kohlenstoffatomen. Er kann gesattigt oder ungesättigt (vorzugsweise ein- bis dreifach ungesättigt) sein. Als Beispiele seien die Acylreste von Capryl-, Caprin-, Laurin-, Palmitin-, Stearin- und olsaure genannt sowie Cocosacyl, Talgacyl, vorzugsweise gehärtetes Talgacyl, und dergleichen. Der Fettsaurerest stellt häufig eine Mischung von zwei oder mehreren Acylgruppen dar, zum Beispiel C12 und C14-Acyl (C12/14), C16 und C18-Acyl (C16/18) oder C12 biΞ C18-Acyl (C12_18) .
Bevorzugte erfindungsgemaße Losungen bestehen im wesentlichen aus a) 70 bis 98 Gew.-%, vorzugsweise 80 bis 95 Gew.-%, von mindestens einer Verbindung der Formel (1) und b) Wasser in der Menge auf 100 Gew.-%,
Gewichtsprozente bezogen auf die Losung.
Weitere bevorzugte erfindungsgemaße Losungen bestehen im wesentlichen aus a) 81 bis 98 Gew.-%, vorzugsweise 85 bis 95 Gew.-%, von mindestens einer Verbindung der Formel (1) , wobei RCO, R1, R1, R2 und R3 die genannten Bedeutungen haben und X~ ein Methyl- oder Ethylsulfat ist, und b) Wasser in der Menge auf 100 Gew.-%, Gewichtsprozente bezogen auf die Losung.
Die Herstellung der erfindungsgemaßen Esterquat- Losungen erfolgt durch Quatemisierung (Alkylierung) von Carbonsaurealkanolaminester-Verbindungen der nachstehenden Formel (2)
R' RCO-OCHCH2N-R2 (2)
R- worin RCO, R', R2- und R3 die angegebenen Bedeutungen haben, mit einem dem Anion X~ in Formel (1) entsprechenden Quaternisierungsmittel, vorzugsweise mit Methylchlorid oder Dimethylsulfat, in Substanz oder in Gegenwart von Wasser.
Nach einer bevorzugten Verfahrensweise wird in einem ersten Schritt die Veresterung durchgeführt und anschließend das erhaltene Veresterungsprodukt quaternisiert. Ein bevorzugtes erfindungsgemaßes Verfahren ist also dadurch gekennzeichnet, daß man a) eine Alkanolamin-Verbindung der nachstehenden Formel (3)
R»
worin R', R2 und R3 die genannten Bedeutungen haben, mit einer Carbonsaure der nachstehenden Formel (4)
RCO-OH (4)
worin RCO die genannte Bedeutung hat, in Substanz zur Carbonsaurealkanolaminester- Verbindung verestert und b) das im Schritt a) erhaltene Veresterungsprodukt wie oben beschrieben quaternisiert.
Im folgenden wird das erfindungsgemaße Verfahren im einzelnen beschrieben: Die einzusetzenden speziellen 97/41195 PC17EP97/02026
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Alkanolamine der Formel (3) oder Alkanolaminester der Formel (2) ergeben sich aus den bei Formel (1) angegebenen Bedeutungen für R', R2 , R3 und RCO. Das gleiche gilt für die einzusetzende Carbonsaure (Fettsaure) der Formel (4) . Die Umsetzung von Alkanolamin-Verbindung und Carbonsaure zur Esterverbindung wird in Substanz, das heißt in Abwesenheit von organischen oder sonstigen Losungsmitteln, durchgeführt. Die Temperatur der Veresterungsreaktion liegt bei 100 bis 250 °C, vorzugsweise 130 bis 200 °C. Die Reaktionskomponenten Alkanolamin der Formel (3) und Carbonsaure der Formel (4) werden im Molverhaltnis von 0,8 bis 1,2 mol Carbonsaure, vorzugsweise 1 bis 1,05 mol Carbonsaure, pro mol Alkanolamin eingesetzt. Zur Beschleunigung der Veresterungsreaktion können Veresterungskatalysatoren eingesetzt werden. Bevorzugt sind saure Katalysatoren, und zwar Halogenwasserstoffsauren wie Salzsaure; Phosphorsauren wie unterphosphorige Saure oder Orthophosphorsaure; Schwefelsaure und Sulfonsäuren wie Methansulfonsäure, Paratoluolsulfonsäure oder Dodecylbenzolsulfonsäure. Bevorzugt sind Phosphorsauren und Sulfonsauren. Die Menge an saurem Katalysator betragt im allgemeinen 0,05 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Alkanolaminε. Je nach
Reaktionstemperatur und Art der Reaktionskomponenten wird die Umsetzung drucklos oder unter dem einsetzenden Druck ablaufen. Es ist bevorzugt, wahrend der Umsetzung eine Inertgasatmosphare, zum Beispiel Stickstoffatmosphäre, zu halten. Es ferner bevorzugt, das Reaktionswasser aus dem Reaktionsgemisch zu entfernen, zum Beispiel mit Hilfe eines Inertgasstrom.es und/oder Vakuum. Die Veresterungsreaktion wird zweckmaßigerweise durch gaschromatographische Analyse oder Bestimmung der Saurezahl verfolgt. Die Reaktionszeit liegt im allgemein im Bereich von 5 bis 15 Stunden. Das erhaltene Veresterungsprodukt, das gegebenenfalls mit Wasser gewaschen wird, ist bei Raumtemperatur flussig bis wachsartig und besteht im wesentlichen aus der angestrebten Carbonsaurealkanolaminester-Verbindung gemäß Formel (2) .
Die Quaternisierungsreaktion des erfindungsgemaßen Verfahrens wird bevorzugt an dem mit der oben beschriebenen Veresterungsreaktion erhaltenen Esteramin-Produkt durchgeführt. Es können auch auf anderen Wegen erhaltene oder im Handel erhaltliche Esteramin-Produkte der Formel (2) eingesetzt werden. Die Quatemisierung kann losemittelfrei oder in Gegenwart von Wasser als Losungsmittel durchgeführt werden, wobei eine Temperatur von 40 bis 150 °C, vorzugsweise 50 bis 100 °C, vorteilhaft ist. Das Wasser wird in einer solchen Menge eingesetzt, daß nach der
Quatemisierung die oben angegebenen hochkonzentrierten wäßrigen Losungen vorliegen. Bei der losemittelfreien Variante wird die entsprechende Wassermenge am Ende der Reaktion zugesetzt. Das Alkylhalogenid als Alkylierungsmittel wird in einer solchen Menge eingesetzt, daß ein Druck von maximal 10 bar vorliegt, vorzugsweise von 2 bis 8 bar. Die anderen (flussigen) Alkylierungsmittel wie Dimethylsulfat werden in einer Menge von 0,8 bis 1 mol, vorzugsweise 1 mol, pro mol Esteramin eingesetzt. Es ist zweckmäßig, die
Quaternisierungsreaktion durch laufende Ermittlung des Quaternisierungsgrades zu verfolgen. Die Reaktionszeit liegt im allgemeinen bei 5 bis 15 Stunden. Das erfindungsgemaße Verfahren kann sowohl im Chargenbetrieb als auch kontinuierlich durchgeführt werden. Die kontinuierliche Verfahrensweise wird bevorzugt in mindestens zwei, vorzugsweise zwei bis drei, kaskadenformig angeordneten Ruhrkesseln durchgeführt. Dabei ist es vorteilhaft, dem ersten Kessel, nachdem ein Umsatz von Esteramin und Alkylierungsmittel von etwa 10 bis 30 Mol-%, bezogen auf Esteramin, erreicht ist, kontinuierlich Esteramin und Alkylierungsmittel zuzuführen und die Verweilzeit der Produktmasse in den Ruhrkesseln so einzustellen, daß das Produkt aus dem letzten Kessel den gewünschten Quaternisierungsgrad aufweist. Die erfindungsgemaßen hochkonzentrierten Kompositionen sind nicht pasten-, gel- oder dispersionsartig, sie stellen vielmehr häufig auch schon bei Raumtemperatur flussige, niedrigviskose und daher gut fließbare (gießbare) klare Produkte dar.
Die erfindungsgemaßen Esterquat-Losungen mit sehr hohem Wirkstoffgehalt eignen sich vorteilhaft überall dort, wo kationische Tenside erwünscht sind, zum Beispiel in allen eingangs genannten Anwendungsbereichen. Ihre erfindungsgemaße Verwendung liegt vorzugsweise in der Bereitung von Waschmitteln und Kosmetikmitteln. Die hochkonzentrierten wäßrigen Esterquat-Mischungen eignen sich vorteilhaft auch zur Bereitung von festen Formulierungen, indem man sie üblichen
Konfektionierungsverfahren zur Überführung in Festform wie Pulver, Pellets, Granulat und dergleichen unterwirft. Solche Verfahren sind zum Beispiel Agglomerierung oder Sprühtrocknung. Zur Konfektionierung können gegebenenfalls Hilfsstoffe eingesetzt werden. Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen noch naher erläutert.
Beispiel 1
Es werden wäßrige Losungen von N,N-Dioctyl-N-methyl- [1-oxododecyl (tetradecyl) oxyethyl] -ammoniumchlorid [der Ausdruck "oxododecyl (tetradecyl) " steht für ein Gemisch aus C12 und C14-Acylresten] mit einem
Wirkstoffgehalt von 70 Gew.-%, 80 Gew.-% und 90 Gew.-% (Gewichtsprozente bezogen auf die Losung) bereitet durch Einruhren der (aufgeschmolzenen) erfindungsgemaßen Esterquat-Verbindung in die entsprechende Wassermenge bei 70 °C. Die drei hochkonzentrierten Mischungen werden bei 25 "C und
70 °C bezuglich ihres Aussehens und Aggregatzustandes visuell geprüft.
Ergebnis: Alle Mischungen haben ein klares Aussehen und sind gut gießbar.
Beispiel 2
Es wird die erfindungsgemaße Esterquat-Verbindung
N,N-Dibutyl-N-methyl-[1-oxododecyl (tetradecyl)oxyethyl]- ammoniummethosulfat eingesetzt und wie in Beispiel 1 behandelt.
Ergebnis: Alle Mischungen haben ein klares Aussehen und sind gut gießbar. Beispiel 3
Es werden wäßrige Losungen von N,N-Dibutyl-N-methyl- [1-oxododecyl (tetradecyl) oxyethyl]-ammoniumchlorid mit einem Wirkstoffgehalt von 80 Gew.-%, 90 Gew.-% und 95 Gew.-% bereitet durch Einruhren der erfindungsgemaßen Esterquat-Verbindung in die entsprechende Wassermenge bei 70 °C. Die drei hochkonzentrierten Mischungen werden bei 25 °C und 70 "C bezuglich ihres Aussehens und Aggregatzustandes visuell geprüft.
Ergebnis: Alle Mischungen haben ein klares Aussehen und sind gut gießbar.
Beispiel 4
Es wird eine wäßrige Losung von N,N-Diisopropyl-N-methyl- [ 1-oxododecyl (tetradecyl) oxyethyl]-ammoniummethosulfat mit einem Wirkstoffgehalt von 90 Gew.-% bereitet durch Einruhren der erfindungsgemaßen Esterquat-Verbindung in die entsprechende Wassermenge bei 70 °C. Die hochkonzentrierte Mischung wird bei 70 °C bezuglich ihres Aussehens und Aggregatzustandeε visuell geprüft.
Ergebnis: Die Mischung hat ein klares Aussehen und ist gut gießbar.
Beispiel 5
Es wird die erfindungsgemaße Esterquat-Verbindung N,N-Dipropyl-N-methyl-[ 1-oxododecyl (tetradecyl) oxyethyl]- ammoniummethoεulfat eingesetzt und wie in Beispiel 4 behandelt.
Ergebnis: Die Mischung hat ein klares Aussehen und ist gut gießbar.
Beispiel 6
Es werden wäßrige Losungen von N,N-Dipropyl-N-methyl- [l-oxododecyl (tetradecyl) oxyethyl]-ammoniumchlorid mit einem Wirkεtoffgehalt von 80 Gew.-% und 90 Gew.-% bereitet durch Einruhren der erfindungsgemaßen Esterquat-Verbindung in die entsprechende Wassermenge bei 70 'C. Die zwei hochkonzentrierten Mischungen werden bei 25 'C und 70 °C bezuglich ihres Aussehens und Aggregatzustandes visuell geprüft.
Ergebnis: Die 90gew.%ige Mischung hat bei 25 'C und 70 °C ein klares Aussehen und ist gut gießbar; die
80gew.%ige Mischung hat bei 70 °C ein klares Aussehen und ist gut gießbar.
Beispiel 7
Es werden wäßrige Losungen von N-Butyl-N,N-dimethyl- [l-oxododecyl (tetradecyl)oxyethyl]-ammoniummethosulfat mit einem Wirkstoffgehalt von 80 Gew.-% und 90 Gew.-% bereitet durch Einruhren der erfindungsgemaßen
Esterquat-Verbindung in die entsprechende Wassermenge bei 70 °C. Die zwei hochkonzentrierten Mischungen werden bei 70 *C bezuglich ihres Aussehens und Aggregatzustandes visuell geprüft: Sie haben ein klares Aussehen und sind gut gießbar. Beiεpiel 8
Es werden wäßrige Losungen von N-Butyl-N,N-dimethyl- [ l-oxododecyl (tetradecyl)oxyethyl]-ammoniumchlorid mit einem Wirkstoffgehalt von 70 Gew.-% und 80 Gew.-% bereitet durch Einruhren der erfindungsgemaßen Esterquat-Verbindung in die entsprechende Wassermenge bei 70 "C. Die 70gew.%ige Losung ist bei 70 °C klar und gut gießbar und die 80gew.%ige Losung bei 25 und 70 °C.
Vergleichsbeispiel 1
Es werden wäßrige Losungen von N,N,N-Trimethyl- [ l-oxododecyl (tetradecyl)oxyethyl] -ammoniumchlorid mit einem Wirkstoffgehalt von 70 Gew.-%, 80 Gew.-% und 90 Gew.-% (Gewichtsprozente bezogen auf die Losung) bereitet durch Einruhren der Esterquat-Verbindung in die entsprechende Wassermenge bei 70 °C. Die drei hochkonzentrierten Mischungen werden bei 25 °C und
70 °C bezuglich ihres Aussehens und Aggregatzustandeε visuell geprüft.
Ergebnis: Alle Mischungen sind fest (nicht gießbar)
Vergleichsbeispiel 2
Es wird die Esterquat-Verbindung N,N-Diethyl-N-methyl- [ l-oxododecyl (tetradecyl) oxyethyl]-ammoniumchlorid eingesetzt und wie in Vergleichsbeispiel 1 behandelt.
Ergebnis: Alle Mischungen sind fest (nicht gießbar) .

Claims

- Ansprüche
Hochkonzentrierte wäßrige Lösungen, gekennzeichnet durch einen Gehalt von mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf die Lösung, von mindestens einer Esterquat-Verbindung der nachstehenden Formel (1)
R1 R1 RCO-OCHCH2N+-R2 X~ (1)
R3
worin
RCO ein aliphatischer Acylrest mit 6 bis
22 Kohlenstoffatomen, R' ein Wasserstoffatom oder ein Ci bis C22-Alkylrest, R1 ein Methyl- oder Ethylrest,
R2 ein Cχ bis C8-Alkylrest, R3 ein C3 bis C8-Alkylrest und X~ ein Halogenid, Methyl- oder Ethylcarbonat, Methyl- oder Ethylphosphat oder ein Methyl- oder Ethylsulfat ist.
2. Lösungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Formel (1) RCO ein aliphatischer Acylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen ist, R' H oder CH3 , R1 CH3, R2 ein C1 bis C4-Alkylrest, R3 ein
C3 oder C4-Alkylrest und X~ ein Halogenid oder Methylsulfat ist.
3. Lösungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Formel (1) RCO ein aliphatischer Acylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, R' H, X~ Cl~ oder CH3OS03~ ist und R1, R2 und R3 für die folgenden Alkylreste stehen: R1 Methyl, R2 Methyl, R3 Propyl, R1 Methyl, R2 Methyl, R3 Butyl,
R1 Methyl, R2 Propyl, R3 Propyl oder R1 Methyl, R2 Butyl, R3 Butyl.
4. Losungen nach Anspruch 1, bestehend im wesentlichen aus a) 70 bis 98 Gew.-% von mindestens einer Verbindung der Formel (1) gemäß Anspruch 1 und b) Wasser in der Menge auf 100 Gew.-%, Gewichtsprozente bezogen auf die Losung.
5. Losungen nach Anspruch 2, bestehend im wesentlichen aus a) 70 bis 98 Gew.-% von mindestens einer Verbindung der Formel (1) gemäß Anspruch 2 und b) Wasser in der Menge auf 100 Gew.-%,
Gewichtsprozente bezogen auf die Losung.
6. Losungen nach Anspruch 3, bestehend im wesentlichen aus a) 70 bis 98 Gew.-% von mindestens einer Verbindung der Formel (1) gemäß Anspruch 3 und b) Wasser in der Menge auf 100 Gew.-%, Gewichtsprozente bezogen auf die Losung.
7. Losungen nach Anspruch 1, bestehend im wesentlichen aus a) 81 bis 98 Gew.-I von mindestens einer Verbindung der Formel (1) , wobei RCO, R' , R1, R2 und R3 die genannten Bedeutungen haben und X- ein Methyl- oder Ethylsulfat ist, und b) Wasser in der Menge auf 100 Gew.-%, Gewichtsprozente bezogen auf die Losung.
8. Losungen nach Anspruch 1, bestehend im wesentlichen aus a) 81 bis 98 Gew.-% von mindestens einer Verbindung der Formel (1) , wobei RCO ein aliphatischer Acylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen ist,
R' H oder CH3 , R1 CH3 , R2 ein C1 bis C4-Alkylreεt, R3 ein C3 oder C4-Alkylreεt und X~ ein Methylsulfat ist, und b) Wasser in der Menge auf 100 Gew.-%, Gewichtsprozente bezogen auf die Losung.
9. Verfahren zur Herstellung der Losungen nach
Anspruch 1, gekennzeichnet durch Quatemisierung von Carbonsaurealkanolaminester-Verbindungen der nachstehenden Formel (2)
R»
RCO-OCHCH2N-R2 (2)
R-
worin RCO, R*, R2 und R3 die angegebenen
Bedeutungen haben, mit einem dem Anion X~ in Formel (1) entsprechenden Quaternisierungsmittel in Substanz oder in Gegenwart von Wasser.
10. Verwendung der Losungen nach Anspruch 1 zur
Bereitung von Waschmitteln und Kosmetikmitteln.
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