WO1998034906A1 - Procede pour la realisation de compositions adoucissantes a base de sel d'ammonium quaternaire et d'alcool gras - Google Patents
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- C11D3/0005—Other compounding ingredients characterised by their effect
- C11D3/001—Softening compositions
Definitions
- the present invention relates to the preparation of masterbatches based on quaternary alkylammonium salts intended for making fabric softening compositions for textiles, in particular based on quaternary ammonium salts derived from triethanolamine fatty esters and heavy alcohol.
- compositions are made by mixing their constituents and using quaternary ammonium salts themselves obtained by quaternization of corresponding tertiary, generally by dimethyl sulfate, in solution in isopropanol and accessible in their original form of production, namely solutions at 75-90% in isopropyl alcohol.
- the choice of isopropanol as the quaternization solvent has been recognized because it is a suitable plasticizer, both as regards the conduct of the quaternization reaction and the ease of handling of the quaternary ammonium salt.
- the formulators estimate that the isopropyl alcohol introduced into the softening formulation is in minor quantity, without much influence on the quality of the finished product.
- the present invention solves these problems by preparing the active material consisting of the quaternary ammonium salt and the fatty alcohol by direct quaternization of the tertiary amine ester in said fatty alcohol.
- the quaternary ammonium salts taken into account in the present invention are compounds which result from the quaternization of the condensation derivatives of triethanolamine with fatty acids with 10 - 22 carbon atoms by a quaternizing agent from the group consisting of chloride methyl or dimethyl sulfate. These are compounds appreciated for their ease of ultimate biodegradability. But it is obvious that the process also applies to other quaternary ammonium salts which by their constitution are also excellent fabric softeners.
- the alcohols qualified as heavy within the meaning of the present invention are alcohols of natural or synthetic origin, linear, saturated or unsaturated, with 10 - 20 carbon atoms, well represented by the alcohols C ⁇ Q ⁇ t C ⁇ Q ⁇ i their mixtures industrial.
- the triethanolamine esters used in the present invention are prepared according to procedures known to a person skilled in the art, by esterification of triethanolamine with fatty acids having from 10 to 22 carbon atoms, preferably tallow or fatty acids. hydrogenated tallow, partially hydrogenated palm acids, or cuts of oleic acid, or by transesterification with the corresponding methyl esters.
- the quaternization is carried out in a conventional manner under temperature and pressure conditions compatible with the quaternization agents commonly used, benzyl halides (Cl, Br, I), methyl halides, dialkyisulfate, dimethylsulfate being preferred.
- the reaction is carried out in a reaction medium in which the weight ratios between the triethanolamine ester and the heavy alcohol are 1: 1 and 4.0: 1, preferably 1.8, 8: 1 and 2.2: 1.
- the process according to the invention delivers active compositions which are generally in the form of pasty products, this character depending on the amino-ester / fatty alcohol ratio and on the nature of the fatty alcohol, the flash points of which are greater than 61 ° C and which constitute intermediate products which can be easily used by processors because they are very easily dispersible in water at common dosages of 3 to 20%.
- These compositions also have the advantage of only developing a neutral odor which in no way interferes with the perfumes which are used in commercial compositions for treating textiles.
- their cost price is not burdened by the cost of a light solvent, functionally useless in the final formulations, preserved or recycled, or even lost, during manufacturing.
- EXAMPLE 1 600.7 kg of an ester-amine resulting from the esterification of two equivalents of triethanolamine are mixed with 1.1 equivalent of a mixture of tallow fatty acid / hydrogenated tallow fatty acid (75/25) and 280 kg of linear saturated alcohol C- j e- Ci8 (Hydrenol S3 from Sidobre-Sinnova). It is heated to 60 ° C. 119.3 kg of dimethyl sulfate are then introduced (ie a molar stoichiometry relative to the ester-amine of 0.92) in 1 to 2 hours, maintaining the temperature between 60 and 65 ° C.
- the product has a neutral odor.
- Flash point 68-69 ° C product has a neutral odor.
Abstract
On réalise la quaternisation de l'esteramine sur chaîne suif ou suif hydrogéné correspondante directement en solution dans l'alcool gras C16-C18. La composition ainsi obtenue a un point éclair supérieur à 61 °C et est pratiquement dépourvue d'odeur.
Description
PROCEDE POUR LA REALISATION DE COMPOSITIONS ADOUCISSANTES A BASE DE SEL D'AMMONIUM QUATERNAIRE ET D'ALCOOL GRAS.
DOMAINE TECHNIQUE La présente invention a trait à la préparation de mélanges-maîtres à base de sels d'alkylammonium quaternaire destinés à la confection de compositions assouplissantes pour les textiles, en particulier à base de sels d'ammonium quaternaire dérivés d'esters gras de triéthanolamine et d'alcool lourd.
Les mélanges de sel d'ammonium quaternaire et d'alcool lourd exploitent une synergie reconnue dans la fonction assouplissante entre les sels d'ammonium quaternaire et les alcools gras de Cs à C20> les alcools gras participant en outre à l'amélioration de la fluidité de la composition (voir par exemple US 4,213,867 ou
FR 2.576.614 (Colgate-Palmolive).
ART ANTERIEUR
Traditionnellement, les compositions de ce genre se font par mélange de leurs constituants et mettent en oeuvre des sels d'ammonium quaternaire eux-mêmes obtenus par quaternisation des
tertiaires correspondantes, généralement par le sulfate de diméthyle, en solution dans l'isopropanol et accessibles sous leur forme originelle d'obtention, à savoir des solutions à 75-90% dans l'alcool isopropylique. Le choix de l'isopropanol comme solvant de quaternisation a été consacré parce qu'il est un fluidifiant convenable, tant pour ce qui est de la conduite de la réaction de quaternisation que de la facilité de manipulation du sel d'ammonium quaternaire. Les formulateurs estiment que l'alcool isopropylique introduit dans la formulation assouplissante est en quantité mineure, sans grande influence sur la qualité du produit fini. Néanmoins cet alcool isopropylique se retrouve dans les compositions adoucissantes finales, aux propriétés physiques ou aux propriétés d'emploi desquelles il ne participe pas, mais auxquelles en revanche, il apporte son bas point éclair de 12°C. (On rappelle à ce propos que seul les produits dont le point éclair, selon ASTM D 93, est supérieur à 61 °C sont considérés par la réglementation comme ininflammables et sont véhiculables ordinairement par la voie terrestre, maritime ou aérienne.) C'est la raison pour laquelle certains chercheurs ont réalisé la quaternisation des esters- quats dans solvants alcoxylés, par exemple les huiles ou graisses alcoxylées décrites dans le brevet US 5,482,636.
EXPOSE DE L'INVENTION
La présente invention résout ces problèmes en préparant la matière active constituée par le sel d'ammonium quaternaire et l'alcool gras par quaternisation directe de l'ester-amine tertiaire dans ledit alcool gras. Les sels d'ammonium quaternaire pris en compte dans la présente invention sont des composés qui résultent de la quaternisation des dérivés de condensation de la triéthanolamine avec des acides gras à 10 - 22 atomes de carbone par un agent de quaternisation du groupe constitué par le chlorure de méthyle ou le sulfate de diméthyle. Ce sont des composés appréciés pour leur facilité de biodégradabilité ultime. Mais il est évident que le procédé s'applique également aux autres sels d'ammonium quaternaire qui par leur constitution sont également d'excellents adoucissants textiles.
Les alcools qualifiés de lourds au sens de la présente invention sont des alcools d'origine naturelle ou synthétique, linéaires, saturés ou insaturés, à 10 - 20 atomes de carbone, bien représentés par les alcools C^Q βt C^Q βi leurs mélanges industriels.
Les esters de triéthanolamine utilisés dans la présente invention sont préparés selon des modes opératoires connus de l'homme du métier, par estérification de la triéthanolamine avec des acides gras ayant de 10 à 22 atomes de carbone, de préférence les acides gras de suif ou de suif hydrogéné, les acides de palme partiellement hydrogénés, ou encore des coupes d'acide oléique, ou par trans-estérification avec les esters méthyliques correspondants. La quaternisation est réalisée de manière classique dans des conditions de température et de pression compatibles avec les agents de quaternisation couramment utilisés, halogénures (Cl, Br, I) de benzyle, halogénures de méthyle, dialkyisulfate, le diméthylsulfate étant préféré. On procède dans un milieu réactionnel dans lequel les rapports pondéraux entre l'ester de triéthanolamine et l'alcool lourd sont de 1 :1 et 4,0:1 , de préférence de 1 ,8:1 et 2,2:1.
Le procédé selon l'invention délivre des compositions actives qui se présentent généralement sous l'aspect de produits pâteux, ce caractère dépendant du rapport amino-ester / alcool gras et de la nature de l'alcool gras, dont les points éclairs sont supérieurs à 61 °C et qui constituent des produits intermédiaires aisément utilisables par les transformateurs parce que très facilement dispersibles dans l'eau aux dosages communs de 3 à 20 %. Ces compositions ont en outre l'avantage de ne développer qu'une odeur neutre qui n'interfère nullement avec les parfums qui entrent dans les compositions commerciales pour traitement des textiles. En outre leur prix de revient n'est pas grevé par le coût d'un solvant léger, fonctionnellement inutile dans les formulations finales, conservé ou recyclé, voire
perdu, au cours de la fabrication.
Les exemples non restrictifs suivants feront mieux comprendre l'invention.
EXEMPLE 1 On mélange 600,7 Kg d'une ester-amine résultant de l'estérification de deux équivalents de triéthanolamine par 1 ,1 équivalent d'un mélange d'acide gras de suif/acide gras de suif hydrogéné (75/25) et 280 Kg d'alcool linéaire saturé C-je- Ci8 (Hydrenol S3 de Sidobre-Sinnova). On chauffe à 60°C. On introduit alors 119,3 Kg de sulfate de diméthyle (soit une stoechiométrie molaire par rapport à l'ester-amine de 0,92) en 1 à 2 heures, en maintenant la température entre 60 et 65°C
On maintient encore 1 à 2 heures entre 60 et 65°C (jusqu'à alcalinité résiduelle stable). On obtient un produit présentant les caractéristiques suivantes :
Indice d'acide résiduel 8,05 mg KOH/g
Alcalinité résiduelle 0,08 méq/g
Coloration Gardner 1 ,7
Coloration Lovibond R/J 1 ,9 / 8,4 Viscosité à 70°C 240 mPa.s pH (solution à 5% dans l'eau) 3,51
Point de solidification 49°C
Point éclair 68 - 69°C
Le produit a une odeur neutre.
EXEMPLE 2
On mélange 667,5 Kg de la même ester-amine que dans l'exemple 1 et 200 Kg du même alcool linéaire saturé Ci6-C-|8- On chauffe à 60°C. On introduit alors 132,5 Kg de sulfate de diméthyle (soit une stoechiométrie molaire par rapport à l'ester-amine de 0,92) en 1 à 2 heures, en maintenant la température entre 60 et 65°C
On maintient encore 1 à 2 heures entre 60 et 65°C (jusqu'à alcalinité résiduelle stable). On obtient un produit présentant les caractéristiques suivantes :
Indice d'acide résiduel 8,69 mg KOH/g
Alcalinité résiduelle 0,08 méq/g
Coloration Gardner 1 ,8
Coloration Lovibond R/J 2,1 / 8,5
Viscosité à 70°C 442 mPa.s pH (solution à 5% dans l'eau) 2,39
Point de solidification 51 °C
Point éclair 68-69°C roduit a une odeur neutre.
Claims
1. Procédé pour la préparation de compositions de sel d'ammonium quaternaire et d'alcool gras pour formulations d'adoucissants textiles caractérisé en ce que l'on fait réagir un agent de quaternisation sur une ester-amine tertiaire constituée du produit de condensation de la triéthanolamine avec un acide gras de suif ou de suif hydrogéné en présence d'un alcool linéaire, saturé ou insaturé, à 16- 18 atomes de carbone.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'agent de quaternisation est le sulfate de diméthyle.
3. Procédé selon les revendications 1 , ou 2, caractérisé en ce que l'ester- amine tertiaire et l'alcool C<\Q-C<\Q sont dans un rapport pondéral de 1:1 et 4,0:1 , de préférence de 1 ,8:1 et 2,2:1.
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