NO155881B - Amfotert fettsyrekompleks. - Google Patents

Abstract

Nye amfotere fettsyrekomplekser med den generelle formel:. hvor Rer alkyl eller substituert alkyl med 6-18 karbonatomer eller blandinger av slike grupper, Rer alkyl med 8-18 karbonatomer og blandinger av slike grupper eller alkylamido med formelen:hvor er alkyl med 8-18 karbonatomer, Z er H eller lavere alkyl med 1-4 karbonatomer, mens Y er lavere alkyl med 1-4 karbonatomer, Aog Aer de samme eller forskjellige og valgt fra gruppen av følgende anioniske saltgrupper:. hvor X er et vannopplselig kation og n er 1 eller 2 under den forutsetning at hvis bare én av gruppene Aog Aer valgt fra ovennevnte anioniske saltgrupper,. så kan den andre være lavere alkyl eller lavere hydroksyalkyl med 1-4 karbonatomer, for anvendelse i vaskemiddelblandinger.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår amfotere fettsyrekomplekser. Mer spesielt angår oppfinnelsen amfotere fettsyrekomplekser som har meget gode skumdannende egen-

skaper og liten øyeirriterende virkning.

Ikke-irriterende vaskemiddelblandinger er kjenter,

og har vært i bruk en viss tid. US patentene 3.299.069 og 3.055.836 er bare to representative eksempler som beskriver slike tidligere kjente ikke-irriterende vaskemiddel-sammensetninger. På lignende måte kjenner man til en rekke amfotere forbindelser og deres bruk sammen med andre vaskemiddelforbindelser. US patent 2.528.380 beskriver amfoter ringstrukturforbindelse med en fettsyre som er knyttet til ringnitrogenatomet. Ingen av de nevnte patenter beskriver foreliggende amfotere fettsyrekompleks eller de fordeler som tilveiebringes av disse komplekser.

Det er følgelig en hensikt med foreliggende opp-

finnelse å tilveiebringe nye vaskemiddelforbindelser.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt et amfotert fettsyrekompleks, som er kjenne-

tegnet ved formelen:

hvor er alkyl med 6-18 karbonatomer og blandinger derav; 1*2 er alkyl med 8-18 karbonatomer og blandinger derav eller alkylamido med formelen: hvor R^ er alkyl med 8-18 karbonatomer; Z er H eller alkyl med 1-4 karbonatomer, mens Y er alkylen med 1-4 karbonatomer; og A2 er like eller forskjellige og valgt fra gruppen av følgende anioniske saltgrupper:

I

hvor X er et vannoppløselig kation, og n er 1 eller 2 under den forutsetning at hvis en av gruppene A1 og A2 er valgt fra ovennevnte anioniske saltgrupper, så kan den andre være alkyl eller hydroksyalkyl med 1-4 karbonatomer .

Eksempler på vannoppløselige kationer for gruppen X er Na , K , Ca og Mg

De ikke-zwitterioniske, amfotere forbindelser som kan brukes i kompleksene ifølge foreliggende oppfinnelse, har følgende formel:!

i

hvor 1*2* A^ og A2 har den ovenfor angitte betydning. Disse forbindelser kan fremstilles f.eks. som beskrevet i US patent 2.970.160.

Fettsyreforbindelsené som er nyttige i foreliggende komplekser, har formelen:

hvor R^ har den ovenfor angitte betydning. Disse forbindelser er lett tilgjengelige fra flere kommersielle kilder.

De amfotere fettsyrekompleksene ifølge oppfinnelsen kan fremstilles ved å blande et passende ikke-zwitter-

i

ionisk amfotert materiale og en passende fettsyre under anvendelse av varme, om nødvendig, for å lette blandingen og tilsetning av vann, om dette er nødvendig. Forholdet for fettsyre til amfotert materiale kan være i området fra 0,5:1 til 1,5:1, fortrinnsvis ca. 1:1. pH-verdien for det resulterende kompleks bør være i området 6,5-8,5, for-

i

trinnsvis i området 7,5-7,7, for å minimalisere potensielle irritasjonsproblemer.

Spesifikke eksempler på de nye amfotere fettsyrekompleksene ifølge oppfinnelsen er:

hvor R± er en C-^H^ - C18H37-blanding. hvor FL er en 80%/20% kokosblanding. hvor Rx er talg og R2 er en C^H^-C^H^-blanding. hvor R^ er en 70%/30% blanding av laurin og myristinsyrer. hvor R-^ er talg. 1

hvor R1 er en CgH13 <-><C>18<H>37<->blanding.

i

De amfotere fettsyrekomplekser ifølge foreliggende oppfinnelse har utmerkede overflateaktive egenskaper. Spesielt har disse komplekser meget gode skumdannende egenskaper og lav øyeirriterende evne. De gode skumdannende egenskaper er uventede fordi fettsyrer normalt ikke har slike egenskaper. Man har videre funnet at innen pH-området 7,0-7,2 så gir de

i

amfotere fettsyrekomplekser en uventet skumsynergisme.

Disse komplekser kan således brukes i vaskemiddelblandinger enten alene eller i kombinasjon med andre overflateaktive midler i mengder på 1,0-50 vekt-% av den totale sammensetning.

Amfotere overflateaktive forbindelser innbefatter betainer, sultainer, fosfobetainer, fosfitainer, n-alkylaminopropionater, n-alkyliminpdipropionater og imidazoliner. Betain- og sultainoverflateaktive midler som kan brukes i foreliggende oppfinnelse/er beskrevet i US patent 3.950.417.

i

Fosfobetainer og fosfitainer som kan brukes i foreliggende oppfinnelse, er beskrevet i US patent nr. 4.215.06 4 og US patent 4.261.911. Nevnte n-alkylaminopropionater og n-alkyliminodipropionater selges under varebetegnelsen "Deriphats". Imidazoliner som kan brukes i vaskemiddelblandinger, er beskrevet i US patent 2.970.160.

De foretrukne amfotere overflateaktive midler innbefatter alkylbetainer såsom kokodimetylkarboksy-metylbetain, lauryldimetylakrboksymetylbetain, lauryldimetyl-karboksyetylbetain, cetyldimetylkarboksymetylbetain, lauryl-bis-(2-hydroksyetyl)-karboksymetylbetain, oleyldimetyl-gamma-karboksypropylbetain, lauryl-bis-(2-hydroksypropyl)-karboksy-etylbetain og lignende, sultainer såsom kokodimetylpropyl-sultain, stearyldimetylpropylsultain, lauryl-bis-(2-hydroksy-etyl) -propyl sul tain og lignende, og amidosultainer såsom kokoamidodimetylpropylsultain, stearylamidodimetylpropylsul-tain, laurylamido-bis-(2-hydroksyetyl)-propylsultain og lignende .

De foretrukne fosfobetainer innbefatter laurin-myristin-amido-3-hydroksypropylfosfobetain, kokoamidodi-natrium-3-hydroksypropylfosfobetain, laurin-myristinamido-dinatrium-3-hydroksypropylfosfobetain, laurin-myristinamido-glyceryl-fosfobetain, laurin-myristinamidokarboksy-dinatrium-3-hydroksypropylfosfobetain og lignende. De foretrukne fosfitainer innbefatter kokoamidopropylmononatriumsfofitain, laurin-myristinamidopropylmononatrium-fosfitain og lignende.

De foretrukne n-alkylaminopropionater og n-alkyliminodipropionater innbefatter de med følgende strukturer:

hvor R er en gruppe med 8-22 karbonatomer og blandinger av slike.

De amfotere vaskemiddelforbindelser kan utgjøre 2-10 vekt-% av den totale blanding.

I

Ethvert anionisk overflateaktivt middel kan brukes

i vaskemiddelblandinger, f.eks. et alkylsulfat med formelen R-CH2~OS03X, et alkyletersulfat med formelen R(OCH2CH2)p-OSOX, et alkylmonoglyceryletersulfonat med formelen:

et alkylmonoglyceridsulfat med formelen

i

et alkylmonoglyceridsulfonat med formelen

i

i et alkylsulfonat med formelen !

og et alkylarylsulfonat med formelen

I

hvor R er en alkylgruppe med 7-17 karbonatomer, X

er valgt fra gruppen bestående'av alkalimetallioner, jordalkali-metallioner, ammoniumioner og åmmoniumioner substituert med 1-3 lavere alkylgrupper, og hvor p er et helt tall fra 1 til 6.

Det anioniske vaskemiddel kan være til stede i en mengde på 2-10 vekt-% av den totale blanding.

Ikke-ioniske vaskemiddeltorbindelser som kan brukes,

i

innbefatter alkylenoksydetere av fenoler, fettalkoholer og alkylmerkaptaner, alkylenoksydesterene av fettsyreamider, kon-

i

i

densasjonsprodukter av etylenoksyd med delvis forestrede fettsyrer og blandinger av slike. Polyoksyalkylenkjeden i slike forbindelser kan inneholde 5-100 alkylenoksydenheter hvor hver alkylenhet har 2-3 karbonatomer.

De ikke-ioniske overflateaktive midler kan ut-gjøre 1-30 vekt-% av den totale blanding.

Kationiske overflateaktive midler som kan brukes

i vaskemiddelblandinger, innbefatter mono- og bis-kvaternære ammoniumhalogenider, såsom stearyldimetylbenzylammonium-klorid, cetyltrimetylammoniumklorid, N,N-dioktadecyl-N,N,N',N'-tetrametyl-1,5-(3-oksapentylen)di-ammoniumbromid, tertiære aminsalter såsom kokoamidopropyldimetylamin-hydroklorid, stearylamidopropyldimetylamincitrat, kationiske polymerer såsom hydroksyetylcellulose reagert med epiklorhydrin og så kvaternisert med trimetylamin (polymerer av denne type selges under varebetegnelsen "Polymer JR"), og visse spesifikke tri-estere av fosforsyre. De spesifikke triesterene av fosforsyre er beskrevet i kanadisk patent 1.26.750. De kationiske overflateaktive midler kan utgjøre 0,5-3,0 vekt-% av den totale blanding.

Den totale mengde av de overflateaktive bestand-deler bør ikke overstige 50 vekt-% av sammensetningen for å unngå øyeirritasjonsproblemer, fortrinnsvis 5-20 vekt-%

av den totale blanding under den forutsetning at den totale mengden av anionisk overflateaktivt middel og amfotert overflateaktivt middel ikke bør overstige 20 vekt-% av den totale blanding. I tillegg til dette kan man bruke andre ingredienser som tilsettes overflateaktive sammensetninger for personlig bruk såsom fargestoffer, konserveringsmidler, parfymer, for-tykningsmidler, hvitningsmidler, forskjellige kondisjonerings-midler, buffere o.l. i mindre mengder. Ingredienser såsom fargestoffer, konserveringsmidler og parfymer bør tilsammen utgjøre mindre enn 2 vekt-% av den totale blanding, og for-tykningsmidler kan tilsettes til blandingen i mengder på

1-3 vekt-% av den totale vekt.

Vaskemiddelblandinger bør ha en pH i området 6,5-8,5, fortrinnsvis 7,0-7,5.

Flytende vaskemiddelblandinger hvor man bruker komplekser, kan fremstilles !ved at man blander det amfotere fettsyrekompleks med andre overflateaktive midler ved rom-temperatur eller svakt forhøyet temperatur (ca. 50°C), og deretter tilsetter deionisert vann til at vekten blir ca.

3/4 av den påtenkte vekt. Andre ingredienser såsom for-tynningsmidler, fyllstoffer,: bærestoffer, parfymer, konserveringsmidler, geldanningsmidler o.l. tilsettes, hvor-

etter man tilsetter resten av vannet. pH blir—s-å-justert:-til-det ønskede området ved å tilsette en sterk syre, f.eks. HC1 eller en sterk base NaOH etter behov.

Vaskemiddelblandinger i form av såpestykker o.l.

hvor man bruker komplekser ifølge foreliggende oppfinnelse,

i

kan fremstilles ved at man blander det amfotere-fet-t-syrekompleks med de andre overflateaktive midler i en roterende blander utstyrt med varmekappe i temperaturområdet 60-80°C. Fyllstoffer, hvitningsmidlen og bearbeidende oljer kan så tilsettes til den varme suspensjonen etter behov. Etter tilstrekkelig blanding til å sikre homogeni-tet_og--f4ikti.gl1e.ts-balanse, kan produktet avkjøles og valses eller trommel-

tørkes til flak. Farger og parfymer kan tilsettes flakene i en standardblander sammen med ytterligere vann slik at

i

man får et passende preparat for fremstilling av faste stykker. Etter passende blanding blir flakene malt og presset til staver som så skjæres til stykker som deretter presses inn i en såpeform.

Vaskemiddelblandinger kan prøves for øyeirriterende evne ved den følgende modifiserte Draize-prøve (J. H. Draize et al., Toilet Goods Assn. nr. 17, ma i 1952, nr. 1, Proe.

Sei. Sect.).

I

En 0,1 ml porsjon av et nøytralt preparat som skal prøves, dryppes inn i ett øye på en albinokanin, mens det annet øye tjener som en kontroll. Det brukes 6 kaniner for hvert preparat. Det gjøres observas joner etter 1, 24, 48,

72 og 96 timer og 7 døgn etter den første inndrypningen,

mens annen og tredje inndrypning gjøres etter 2 4 og 48

timer. Resultatene kan variere vesentlig fra ingen forandring til bare svak irritasjon slik dette kommer til syne i kaninens øyne etter 7 døgn til sterk irritasjon og/eller

fullstendig ugjennomskinnelig cornea. Skader bedømmes for cornia, iris og bindevev hvor et høyt antall indikerer en sterk øyeirritasjon, hvoretter alle avlesninger legges sammen for hver tidsavlesning for de 6 kaninene, og et middel regnes ut. Dette middel er en indikasjon på blandingens irritasjonsevne. Basert på nevnte midlere avlesning kan man gjøre en beskrivelse av irritasjonen, f.eks. ingen, svak, moderat og sterk, alt etter tilfellet.

Vaskemiddelblandingene gir høyt volum og har dess-uten meget god skumstabilitet slik dette kan måles ved en tilpasning av det velkjente Ross-Miles skumprøveprinsipp "Oil and Soap" 18.9 - 102 (1941).

I denne prøven blir lanolin vannfri, av kosmetisk kvalitet, blandet med dioksan (teknisk kvalitet) i et mengde-forhold på 2,5 g lanolin og 100 g dioksan. Lanolinen blir først blandet med 25 cm 3 dioksan. Denne blandingen blir oppvarmet på et dampbad til 4 5°C for å oppløse lanolinen i dioksan. Man tilsetter deretter resten av dioksanen og blander. Denne lanolin-dioksanoppløsningen som lagres i en mørk flaske, må fremstilles på nytt den dagen prøvene skal utføres.

Den blanding som skal prøves, fortynnes ved å tilsette 376 cm 3 destillert vann til 4 g av sammensetningen, hvoretter man tilsetter 2 0 cm 3 av den ovenfor nevnte lanolin-dioksanoppløsningen og blander det hele. Man får frembragt en viss varme når lanolin-dioksanoppløsningen tilsettes oppløsningen av sammensetningen i vann, og man må nøyaktig justere temperaturen på denne oppløsningen til 24-25°C.

Begge de intermediære oppløsninger bør derfor justeres til 23°C før blanding. Avkjølingen av lanolin-dioksanoppløsningen må være gradvis for å unngå en utfelling av lanolinen.

Dette vil gi en endelig løsning med temperatur på 24-25°C.

Den endelige oppløsningen av blandingen som skal prøves, vann, dioksan og lanolin, føres inn i en modifisert Ross-Miles skumkolonne på vanlig måte. Alle prøver ut-

føres i parallell, og man tar middelet av de to avlesnings-resultatene. Skumstabilitet bestemmes ved å måle fallet i skumhøyde etter 2 minutter, uttrykt som en prosent av den

opprinnelige høyde.

Spesifikke utførelser av oppfinnelsen er illustrert ved hjelp av de følgende representative eksempler.

Eksempel I

320,2 g (0,19 g/mol) av en 24% aktiv oppløsning av en amfoter forbindelse med følgende formel:

I

ble blandet med 47 g (0,24 g,/mol) av en forsmeltet kokosfett-syre med følgende kjedelengdeprosentfordeling: Cg - 0,3,

Cg - 7,3, C10 - 6,5, C12 - 5,0,7, C14 - 18,9, Clg - 8,6 og C18 7'7'

Det resulterende produkt er en ugjennomskinnelig viskøs suspensjon inneholdende 34% faste stoffer med en pH på 7,1 og et amfotert fettsyrekompleks med den struktur som er vist som forbindelse G i foreliggende beskrivelse. Komplekset gir kraftig skumdannelse både med bløtt og hardt vann og gir en svak øyeirritasjon.

Eksempel II

Den suspensjonen hvis fremstilling er beskrevet i eksempel I, ble frysetørket på kjent måte, hvorved man fikk et produkt med 95% faste stoffer. Dette produkt ble malt til et noe klebrig pulver som deretter kan brukes for fremstilling av såpe, og denne såpen viser en svakt til moderat øyeirritasjon. i

E ksempel III

Ved å bruke fremgangsmåten fra eksempel I ble den amfotere forbindelse fra eksempel I blandet med destillerte hydrogenerte kokosfettsyrer med følgende kjedelengdeprosentfordeling: Cg - 1, C1Q| - 1, C12 - 56, c14 - 24,

<C>16~ l2/5 og Clg - 5, hvorved man fikk et amfotert fett-

i

i

syrekompleks slik dette er vist som forbindelse A i denne beskrivelsen. Man fant at det resulterende tørkede pulver ga en svak øyeirritasjon.

Eksempel IV

Ved å bruke den fremgangsmåte som er beskrevet i eksempel I ble 227 g (0,15 g/mol) av en 22% aktiv oppløsning av tetradecyliminodikarboksylat oppløst i 4 50 g deionisert vann ved 50 - 60°C. 30 g (0,15 g/mol) av koprafettsyren fra eksempel I ble tilsatt, hvorved man fikk et amfotert fettsyrekompleks som er moderat irriterende og har følgende struktur:

hvor er en C^-H^ - C^gH^-blanding.

Eksempel V

300 g (0,07 g/mol) av en 11,1% aktiv oppløsning av en amfoter forbindelse med formelen:

ble blandet med 14,1 g (0,07 g/mol) av forsmeltet kokosfett-syre med den alkylkjedelengdefordeling som er angitt i eksempel I. Det resulterende produkt er en uklar oppløsning inneholdende 15% faste stoffer og med en pH på 7,3, og med et amfotert fettsyrekompleks med følgende formel:

I

Eksempel VI

360 g (0,19 g/mol) av en 19,1% aktiv oppløsning av en amfoter forbindelse med følgende formel:

i

i

hvor R.^ har en alkylkjedelengdeprosentfordeling på følgende måte: C1Q - 2, C 2 <-><53,> C^ 24, Clg - 11, Clg - 10, ble blandet med 40 g (0,19 g/mol) iav forsmeltet kokosfettsyrer ed den alkylkjedelengdefordeling som er angitt i eksempel I.

i

Det resulterende produkt er en tynn ugjennomskinnelig suspensjon inneholdende 27% faste stoffer og med en pH på 7,5, og inneholdende et amfotert fettsyrekompleks med følgende

i

formel:

I

Eksempel VII

Et klart gellignende hårprodukt ble fremstilt på følgende måte: 200 g deionisert vann ble tilsatt et kar utstyrt med rører og varmekappe. 50 g av en fosfatester-hydrotrop ble tilsatt, og pH justert til 7,0. 150 g av forbindelse A ble tilsatt, og oppløsningen ble blandet inntil den var klar. 20 g polyetylenglykol 6000-distearat ble tilsatt, og det hele oppvarmet til 70°C og holdt på denne temperatur i 20 minutter. Oppløsningen ble avkjølt til 25 - 30°C, og man tilsatte 1,0 g konserveringsmiddel, 2,0 g parfyme og tilstrekkelig deionisert vann til at vekten ble 1.000 g.

Det resulterende produkt hadde følgende sammensetning:

Eksempel VIII

Det ble fremstilt en ugjennomskinnelig flytende såpe med følgende sammensetning:

I

pH på det ovennevnte preparat ble justert til 6,5 med sitronsyre. 1

Eksempel IX

Det ble fremstilt et klart, flytende hårpreparat med følgende sammensetning: j

pH i ovennevnte preparat ble justert til 7,1 med 15% HC1 og det hadde en viskositet på 413 eps ved 25°C og ga en svak øyeirritasjon. Preparatet har også gode skumdannende egenskaper.

Eksempel X I

En fast vaskemiddeisammensetning for fremstilling

1

av såpe ble fremstilt på følgende måte: 50 deler av forbindelse A ble blandet med 20 deler "Deriphat" i en blander utstyrt med varmekappe og ved en temperatur på 70°C. Etter

1

at suspensjonen ble homogen b^e det tilsatt 10 deler poly-oksyetylen (80)-sorbitanmonopalmitat og deretter 10 deler av både talkum og dekstrin. Det1 hele ble blandet i 20 minutter, avkjølt, malt til bånd og pre1sse<t> til såpestykker.

De resulterende stykkende hadde følgende sammensetning:

I

Det hadde en pH på 7,0. Produktet er moderat irriterende og har utmerkede skumdannende egenskaper.

Eksempel XI

For å vise synergismen i det amfotere fettsyrekompleks ifølge foreliggende oppfinnelse med hensyn til skumdanningsegenskaper, ble forbindelsene A og B, dvs. fett-syrekompleksenes amfoteriske del, og deres kokosfettsyredel individuelt prøvet ved hjelp av den foran beskrevne modifiserte Ross-Miles skumprøven.

Resultatene er vist i tabell I.

Claims (4)

1. Amfotert syrekompleks, karakteri- sert ved formelen:<!> hvor R., er alkyl med 6-18 karbonatomer og blandinger derav; R2 er alkyl med 8-18 karbonatomer og blandinger derav eller alkylamido méd formelen: hvor R^ er alkyl med 8-18 karbonatomer; Z er H eller alkyl med 1-4 karbonatomer; mens Y er alkylen med 1-4 i karbonatomer; A^ og A2 er like eller forskjellige og valgt fra gruppen av følgende anioniske saltgrupper: i i hvor X er et vannoppløselig kation, og n er 1 eller 2 under den forutsetning aV| hvis en av gruppene A^ og A2 er valgt fra ovennevnte anioniske saltgrupper, så kan den andre være alkyl eller hydroksyalkyl med 1-4 karbon- i atomer.

2. Kompleks ifølge! krav 1, karakteri- i sert ved at R, er i en kokosfettsyreblanding. i

3. Kompleks ifølge|krav 1, karakteri- sert ved formelen: I hvor R1 er en C1;jE23 <-><C>18<H>37<->blanding.

4. Kompleks ifølge krav 1, karakterisert ved formelen: