TW200824564A - Controlled foam aqueous quaternary ammonium and phosphonium compositions - Google Patents

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TW200824564A TW096140004A TW96140004A TW200824564A TW 200824564 A TW200824564 A TW 200824564A TW 096140004 A TW096140004 A TW 096140004A TW 96140004 A TW96140004 A TW 96140004A TW 200824564 A TW200824564 A TW 200824564A
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Description

200824564 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於在含有殺生物之四級銨及/或四級鱗化合 物（“四級化合物【qUats】”）的水性系統中控制泡沫形成的 方法。本發明亦關於低泡沫的水性調配物，其包括四級銨 及/或四級鱗化合物，以及該調配化合物在殺死或抑制微生 物、藻類和真菌生長之方法中的用途。 【先前技術】
數個四級銨和四級鱗化合物（“四級化合物，，）顯現出明 顯的殺生物活性，所以已經用來作為在消毒劑、防腐劑或 其他用以殺死或控制微生物，如細菌或病毒，還有藻類和 真菌生長之組成物中的活性成分許多年了。然而，因為這 些四級化合物中許多也具有表面活性劑特性，故其在水性 系統中的使用，經常在低四級化合物濃度下，在ppm範圍 中’受到劇烈起泡事件的損冑，在與大氣壓接觸的同時攪 動該水性系統的應用上’是特別不㈣，如游泳池或水療 (spa)用水，或在冷卻塔中的水。 【發明内容】 猎著本發明提供在含有至少一個殺生物之四級化合物 的水性系統中’抑制起泡的方法，而解決該問題。 根據本發明，已經藉著申請專利範圍第1項之方法解 決該問題。中請者已經發現在含有至少—種殺生物四級録 及/或四級鱗化合物的水性系統中，以相當於從〇顧到 〇.2(即〇胤·！到0.2:1)，較佳的W到⑽的陰離 200824564 子表面活性劑對四級銨及/或四級鎸化合物之莫耳比例的 量，添加至少一種陰離子表面活性劑，在使用該水性系統 的期間，實質上減少了泡沫形成的體積和壽命。 【實施方式】 因為已知陰離子表面活性劑會降低四級銨化合物的殺 生物效力，藉著以比莫耳當量低很多的量添加陰離子表面
活性劑，達成所觀察的泡沫減少，對四級化合物之性能展 望疋很重要的。因為只需要少量的，例如〇丨或〇〇2莫耳 當篁的陰離子表面活性劑，故該組成物仍分別保留其大約 90或98%的活性四級化合物濃度。 长文仏的具體良、樣中’ I罢離子表面活性劑對四級敍及/ 或四級鱗化合物的莫耳比例是從〇 〇〇1到〇 〇5。 車又k的疋，至少一個四級銨及/或四級鱗化合物係選自 ⑴具有式[QR1R2R3R4]+XXI)之化合物，其中Q是氮或 磷，R1和R2分別為未經取代或經羥基取代之直線或分支 ΛΑ K4 燒基；-(cH2CH20)mCH2CH20H 或- (CH2C：H(C：H3)C))niCH2CH(CH3)〇H，其巾❿在每個分子中分 別為從1到10之整數； R為可視需要經取代的苄基、乙苄基、萘曱基或直線 或分支的ha烷基基團； ^為可視需要經取代料基、乙#基、甲萘基或直線 或分支的 Γ β 元基基團’或_R5(0)n(C6H4)R6，其中η為〇 R為經取代或未經取代的 C1-8 亞烧基（alkanediyl)或- 6 200824564 (CH2)p_0_(CI12)cr，其中p和q分別為從1到8之整數； R為氫或經取代或未經取代之直線或分支的Cl_12烷基 基圏；且X·為單價或一當量的多價陰離子； 卜(ii)具有式R19R20R21R22Q+x-(n)之化合物，其中q為 =或磷，R19、R2❻、R21和R22分別為直線、分支、環狀或 〃任何組合的飽和或不飽和烴基基團，X·為單價或一當量 2夕彳貝陰離子，且R!9、R2〇、R21和R22之碳原子數的總和 範圍是從10至50 ;
(III) 聚合的四級銨或四級鳞殺生物藥劑；以及 (IV) 任何⑴至（Hi)之二或多個四級化合物的混合物。 更乜的是，关有式[QRm”*fX-( j)的四級銨及/或 、及鉍化合物，其中Q如上文之定義，R1和R2兩者皆為 C、1-4浼基，R3為直線或分支的C6-22烷基，R4為苄基或直線 或分支的Cl_22烷基，且X·為氯。 再更佳的是具有式[QRiRHHX J )的四級銨及/或 四級鱗化合物，其中Q如上文之定義，R1和R2兩者皆為 八土，R為直線或分支的Cm烷基，R4為苄基或直線或 分支的（：6·22烷基，且χ-為氯。 最佳的是，Q為氮。 ^知*彳土的疋諸如烷基二甲苄基氯化銨或三丁基·十四烷基 氣化辑之類的錢和鱗化合物。 在另一較佳的具體態樣中，在式（I)及/或（II)中的X-選自由此〇32、HC〇3-和0Η·所組成之群組。 在另更佳的具體態樣中，至少一個陰離子表面活性 200824564 劑是續酸鹽。 在另一較佳的具體態樣中，5小 μ a ,ΙΘ 至）一個陰離子表面活性 劑是二酯。 在特佳的具體態樣中，至少一個， U離子表面活性劑選 自由磺基琥珀酸二戊酯、磺基琥珀酸二 廿 自買基琥珀酸 二辛I曰、磧基恤二(十三燒基)醋、任何前述之鉀、鈉 和鈣鹽，以及任何前述之磺基琥珀酸酯和鹽類的任何混 物所組成之群組。 w 口 、…在-最佳的具體態樣中’至少—個陰離子表面活性劑 逛自由磺基琥珀酸二己酯及其鉀、鈉和鈣鹽所組成之群 組0 在另-最佳的具體態樣中，至少一個陰離子表面活性 劑選自由續基琥㈣二辛醋及其鉀、納㈣鹽所組成 組。 ▲在另-最佳的具體⑽中，i少一個陰離子表面活性 劑選自由磺基琥珀酸二戊酯及其鉀、鈉和鈣鹽所組成之 組。 Τ 上述的磺基琥珀酸鹽中，特佳的是鈉鹽。 已經觀察上述的磺酸酯，實質上減少了起泡，同時仍 維持高程度的四級化合物活性。 較佳的是，該水性系統含有從〇1到i⑽ppm，更佳的 是從0.5到5〇Ppm的殺生物之四級銨及/或四級鱗化合物。 本發明的另一目標是低泡沫調配物，包括至少一個殺 生物的四級銨及/或四級鱗化合物，以及至少一個陰離子表 8 200824564 面活性劑，其中陰離子表面活性劑（們）對四級錢及/或四級 鱗化合物（們）的莫耳比例是從0.001到〇2,較佳的是從 0.001到0.09，而更佳的是從0 001到〇 〇5。 較佳的是，低泡沫調配物包括以100重量％總調配物 為基礎，佔5到80重量％，更佳的是1〇到5〇重量％的至 少一個殺生物之四級銨及/或四級鱗化合物。 本發明之低泡沫調配物是穩定的單相澄清溶液。 較佳的是，該低泡沫調配物含有至少一個效能添加 Φ 物，如染料或香料。 本發明的另一目標是殺死或抑制微生物、浮游生物、 /木六員及，4具_生長的々法，包括將上述調配物施加在水性 — 系統或多孔或硬質表面。 在較佳的具體態樣中，該多孔或硬質表面是木材、金 - 屬或塑膠。 在另一較佳的具體態樣中，使用該調配物作為木材防 腐劑。 另一較佳的具體態樣中，使用該調配物作為硬質表 面的消毒劑或消毒洗滌劑。 在另一較佳的具體態樣中，該水性系統選自由冷卻 ^ 在油田為了注入、測試或回收用的水、娛樂用 水池或水療用水、壓艙水和紙漿或造紙紙漿所組成之群 組。 取隹的是，該水性系統是冷卻水、壓艙水或娛樂用水 池或水療用水。 9 200824564 特佳的是在水池或水療用水中作為殺藻劑的應用。 較k的疋’该水性系統含有從〇· 1到1⑻ppm，較佳的 疋從0.5到50ppm的殺生物之四級銨及/或四級鱗化合物。 藉著下列非-限制性的實施例，進一步解釋本發明。 實施例 方法： 在20 C的自來水（pH=7-8，總硬度=i60-300ppm，因為 CaC03，且總驗度=i5〇-250ppm，因為CaC03)中，從選出 • 的四級銨化合物和選出的陰離子表面活性劑，製備受試溶 液。將每種受試溶液各15〇毫升，加至25()毫升以塞子塞 住的有刻度混合量筒中，藉著倒轉量筒十次攪動該溶液， •並在攪動之後立刻測量泡沫的體積，並在3 0秒的沉降時間 之後再度測量。亦測量泡沫的總扁塌時間（“到沒有泡沫的 時間”）。除非另行陳述，所有按ppm或百分比計的四級化 合物，均以重量為基礎，並意指活性成分的實際内含量。 實施例1 (參考實施例） • 選擇燒基（67%C12，25%C14，7〇/oCl6，1%c8，i〇，i8)二甲 基节基氯化銨（ADBAC;巴奎特（Barquat)㊣5〇-65B，Lonza
Inc·，Allendalem NJ)，作為泡沫評估的代表性四級銨化合 物。如同在表1中所示，ADBAC產生大量的泡沫，產生25 毫升的最初泡沫體積，並在30秒之後維持ι〇毫升的泡沫。 作為比較，亦測試聚合的四級化合物聚[氧亞乙基（二甲基 亞胺基）亞乙基（二甲基亞胺基）亞乙基二氯化物](wscp ;
Buckman Laboratories International，Inc，Memphis，TN)的 200824564 泡沫表現。 實施例2 按照上述判定陰離子表面活性劑磺基號轴酸二辛_鈉 (NaDOSS)對ADBAC起泡的影響。在下文表1中出示結果。 相對於活性四級化合物，僅添加〇· 1莫耳當量的NaD〇sS 便使最初泡沫體積減少了 85%，從25毫升降至4毫升。甚 至僅施加0_02莫耳當量的NaDOSS，結果只有6毫升的最 初泡沫體積，且泡沫在10秒内完全消失。 實施例3 使用實施例2的方法，以2ppm的四級化合物濃度， 測試NaDOSS對控制低濃度四級銨化合物起泡的能力，因 為低濃度四級錢化合物經常被用在水處理應用上，如游泳 池殺藻劑。為了比較，不加NaDOSS進行一項測試。在下 文表1中出示結果，已經發現像〇.〇5ppm那樣低的NaDOSS 濃度，便可在2ppm之四級化合物濃度下控制起泡。 貫施例4 亦使用實施例2的方法，測試作為泡沫減少劑的另類 陰離子表面活性劑磺基琥珀酸二己酯鈉（NaDHSS)和磺基琥 ί白酸二（十三烷基）醋鈉（NaDTSS)。在下文表1中出示結果。 已經發現像l.lppm那樣低的NaDHSS濃度，控制l〇ppm 四級化合物（相當於〇·1〇的陰離子表面活性劑對四級化合 物之莫耳比例）的起泡，而像〇.2ppm那樣低的濃度，仍顯 不少許影響。已經分別利用濃度1·7ρρηι(相當於〇1〇的陰 離子表面活性劑對四級化合物之莫耳比例）和〇·4ρρηι的 11 200824564
NaDTSS，獲得類似的結果。較佳的是NaDHSS，因為它在 所有的受試濃度下產生澄清的溶液。 表1 實施例 編號 四級化合物 石黃酸西旨 磺酸酯/四級化 合物莫耳比例 泡沫體積 [毫升] 到沒有泡沫的時間 [秒] 類型 量 [ppm] 類型 量 [PPm] 最初 30秒 1 50-65B 10 - - 0 25 10 >30 1 WSCP 10 - - 0 0 0 <1 2 50-65B 10 NaDOSS 1.3 0.1 4 0 5 2 50-65B 10 NaDOSS 0.26 0.02 6 0 10 3 50-65B 2 - - 0 20 0 20 3 50-65B 2 NaDOSS 0.05 0.02 10 0 5 4 50-65B 10 NaDHSS u 0.1 10 0 8 4 50-65B 10 NaDHSS 0.2 0.02 20 4 >30 4 50-65B 10 NaDTSS 1.7 0.1 10 0 4 4 50-65B 10 NaDTSS 0.4 0.02 20 2 >30
實施例5 如同在先前實施例中所示，NaDOSS可分別施加在含 有四級化合物的溶液中，達到想要的泡沫減少。然而，為 了實行上的理由，特別是容易施用，想要提供含有最佳莫 耳比例之四級化合物和陰離子表面活性劑的單一調配物（濃 縮物）。因此，測試含有巴奎特®5 0-65B和NaDOSS之兩種 調配物的相穩定性。在下文表2中出示結果。 12 200824564 表2 NaDOSS/四級化合物 四級化合物含量 NaDOSS含量 外觀 莫耳比例 [%1 [%1 0.02 49.2 1.2 單相，澄清的 0.10 46.1 5.8 單相，澄清的 已經發現可製備含有按0.02和0.10之莫耳比例的 NaDOSS和ADBAC的澄清相-穩定調配物。從這些調配物 中製備帶有1 Oppm四級化合物的受試溶液，且基本上顯示 與實施例2的那些相同的起泡表現。 實施例6 在設計成模仿冷卻應用的動態再循環泡沫測試中，測 試磺基琥珀酸二辛酯鈉（NaDOSS)和磺基琥珀酸二己酯鈉 (NaDHSS)。動態泡沫測試包括使1.5公升水試樣，以5·7 公升/分鐘（1.5GPM)之流速通過大型有刻度量筒。水的條件 為：總硬度（因為 CaCO3)280ppm，總鹼度（因為 CaC03)164ppm，溫度22°C，且ρΗ=7·3。將受試調配物的 主溶液按需要加入，達到報告的濃度。將結果編輯在下文 表3中。 表3 試樣 在5分鐘後穩定的泡沫高度(公分） LF 7.25-8.0 LF+0.02 莫耳濃度 NaDOSS 4.0 LF+0.02 莫耳濃度 NaDHSS 6.0 13 200824564 兩種受試化合物均明顯減少了 90ppm有活性之二辛基 二甲基氯化銨（巴戴克（Bardac)® LF 18，Lonxa Inc.)的起泡 特性。如同在表3中所示，以0.02之莫耳比例（磺基琥珀 酸酯/巴戴克®LF18)加入NaDOSS，提供了 50%的泡沫減 少，從8公分到4公分，而以相同莫耳比例添加NaDHSS， 提供了 25%的泡沫減少。 實施例7 測試兩種含有巴戴克®LF 1 8和NaDOSS之調配物的相 穩定性。如同在下文表4中所示，以0.02和0.05之莫耳 比例含有NaDOSS的調配物是可相容的，提供澄清、單相 日V浴狀0 表4
NaDOSS/四級化合物 四級化合物含量 NaDOSS含量 外觀 莫耳比例 [%1 ί%1 0.02 51.0 1.5 單相，澄清的 0.05 50.0 3.6 單相，澄清的
【圖式簡單說明】 無 【主要元件符號說明】 無 14

Claims (1)

  1. 200824564 十、申請專利範園： 1 ·種在包括至少一種殺生物的四級銨及/或四級鱗化 合物之水性系統中控制泡沫形成的方法，該方法包括以從 0.001到〇·2，較佳的是0·001到0·09之陰離子表面活性劑 對四級銨及/或四級鐫化合物的莫耳比例，將至少一種陰離 子表面活性劑加至該水性系統中。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中該陰離子表面 活性劑對四級銨及/或四級鱗化合物的莫耳比例是從Q〇〇i • 到 0.05 。 3.如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該至少一 個四級銨及/或四級鱗化合物係選自 (i)具有式[QWWrx-U)之化合物，其中q是氮 或磷’較佳的是氮； ' R1和R2分別為未經取代或經羥基取代之直線或分支 的 Ci·4 烷基；_(CH2CH20)mCH2CH20H 或-(CH2CH(CH3)0)mCH2CH(CH3)0H，其中 m 在每個分子中分 _別為從1到1 〇之整數； 為可視需要經取代的苄基、乙苄基、萘甲基或直線 或分支的c6_22烷基； 11為可視需要經取代的苄基、乙苄基、甲萘基或直線 或分支的烧基，或_R5(0)n(C6H4)R6，其中n為〇或i ; R5為經取代或未經取代的Cw亞烷基（alkanediyl)或一 (CH2)p-0^CH2)q_，其中p和q分別為從1到8之整數； R6為氫或經取代或未經取代之直線或分支的ci i2烷 15 200824564 基；且χ-為單價或-當量的多價陰離子； (U)具有式Rl9R2〇R2lR2Vx-(n)之化合物，其中9如 上文之定義， R R 、R21和R22分別為直線、分支、環狀或其任 何組合的飽和或不飽和烴基基團， X-為單價或一當量的多價陰離子， 且 Rl9、p2 0、p21 !> 2 2 丄 ^ R之碳原子數的總和範圍是從工〇 至50 ; (iii)聚合的四級銨或四級鱗殺生物藥劑；以及 ()任何（1)至（m)之二或多個四級化合物的混合物。 申請專利範圍第3項之方法，其t該四級化合物 :=式[QR R R3R4]+X·，Q如在中請專利範圍帛3項中之 A — 和R兩者皆為C"烷基，R3為直線或分支的c6_ 22烷基，R4為苄基或直線或分支的烷基，且χ-為氣。 i 5·如申請專利範圍第3或4項之方法，其中χ-係選自 由/2CCV、HC〇3-和〇圧所組成之群組。 > 6’如申請專利範圍帛1至5項中任一項之方法，其中 σ亥至 > 一個陰離子表面活性劑是磺酸鹽。 7·如申請專利範圍第1纟6項中任一項之方法，苴中 該至少—缝離+表心性誠二3旨。 ，、中 8_如申請專利範圍第6 # 7項之方法，其中該至少一 個陰離子表面活性劑 珀 ]係&自由碩基琥珀酸二戊酯、磺基琥 r、夂㈣I、續基號箱酸二辛酯、續基琥賴二（十三燒基） ^述之鉀、納㈣鹽，以及任何前述之績基破站 16 200824564 酉文酯和鹽類的任何混合物所組成之群組。 ★ 9·如申請專利範圍帛8項之方法，其中該至少一個陴 離子表面活性劑係選自由石黃基琥㈣二己酯及其鉀 鈣鹽所組成之群組。 ϋ ίο.如申請專利範圍第8項之方法，其中該至少—· 離子表面活性劑係選自由續基琥㈣二辛醋及其鉀、納： 鈣鹽所組成之群組。 σ η·如中請專利範圍第1 i 1G項中任-項之方法，其 中該水性系統含有從0·1至，HOOppm，更佳的是從05到 5〇ppm的殺生物之四級銨及/或四級鱗化合物。 12. —種單相液體低泡沫調配物，其包括至少一個殺生 物的四級銨化合物，以及至少一個陰離子表面活性劑，其 中該陰離子表面活性劑（們）對該四級銨化合物（們）的莫耳^匕 例疋攸0.001到0.2，較佳的是從〇 〇〇1到〇 〇9 是從0·，到0.05。 的 13. 如申請專利範圍第12項之調配物，其包括以ι〇〇 •重量%總調配物為基礎，们到8〇重量％，更佳的是1〇 到50重里/。的至少—個殺生物之四級銨及/或四級鱗化合 物。 14. 如申請專利範圍第12或13項之調配物，其含有染 料或香料或其他的效能添加物。 15. —種殺死或抑制微生物、藻類及/或真菌生長的方 法，該方法包括將如申請專利範圍第12至14項中任一項 之調配物施用在水性系統或多孔或硬質表面上。 17 200824564 1 6 .如申請專利範園 管> ^丄 闺弟15項之方法，其中該多孔或硬 貝表面為木材、金屬或塑膠。 17·如申請專利範圍 物你*丄 闺弟16項之方法，其中使用該調配 物作為木材防腐劑。 18·如申請專利範圚繁 铷& & W弟15項之方法，其中使用該調配 -、硬質表面的消毒劑或消毒洗滌劑。 19·如申請專利範圍第15項之方法，其中該水性系統
    的選自由~部水、廢水、在油田為了注入、㈣試或回收用 勺水、媒樂用水池或水療（―）用水、壓艙水和、紙漿或造紙 、、、氏邊所組成之群組。 •如甲清哥利範圍第19項之方法，其中該水性系統 為令部水、壓艙水或娛樂用水池或水療用水。 ^ 21 ·如申請專利範圍第19或20項之方法，其中該水性 系统含有從0」到10〇Ppm，較佳的是從0·5到50ppm的殺 生物之四級銨及/或四級鱗化合物。 鲁
    圓式： 無 18
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