Brevet FR2688419A1 — publié le 19930917

Base tensioactive comprenant un composé cationique a |ammonium quaternaire et un composé titre de solvant et composition assouplissante comprenant une telle base L'invention relève du domaine des agents de surface à pouvoir d'adsorption élevé sur les fibres notamment fibres textiles, cheveux, et plus particulièrement des agents de surface cationiques de la classe des ammoniums quaternaires. L'invention s'intéresse plus spécifiquement à l'application de tels agents en tant qu'adoucissant textile, mais la portée de l'invention n'est nullement limitée à une telle application ; les produits décrits possédant un effet conditionnant vis-à-vis de la plupart des fibres naturelles telles que coton, laine, cheveux, ils sont utilisés dans différents domaines comme agent antistatique, adoucissant et/ou lubrifiant. Dans la demande de brevet français NO 91 16479 déposée au nom de la Demanderesse, on décrit un composé tensioactif cationique d'ammonium quaternaire répondant à la formule I suivante dans laquelle - n, n' n" sont des nombres entiers non nuls - p, q, r, x, y, z sont des nombres entiers ou zéro - rapportée à une mole, la moyenne de la somme de n, n' et n" est comprise statistiquement entre 4 et 12 - rapportée à une mole, la moyenne de la somme de p, q, r, x, y et z est comprise statistiquement entre 1 et 4 - rapportée à une mole, la moyenne de la somme de p, q et r est comprise statistiquement entre 1,85 et 1,40 - Y1, Yi., Y2, Y2', Y3, Y3g, sont des groupes fonctionnels choisis chacun parmi les groupes oxy, N et NH - R1, R2, R3 sont respectivement une longue chaîne hydrocarbonée alkyle ou alkényle, ayant de 5 à 23 atomes de carbone - R4 est une courte chaîne alkyle ayant de 1 à 5 atomes de carbone, et - X est un contre-ion choisi notamment parmi les halogénures et les carbonates et sulfates d'alkyle. Ces composés présentent une viscosité et un point de fusion élevés les rendant difficilement utilisables en l'état. C'est pourquoi, ils ne peuvent pas être facilement incorporés directement dans une composition assouplissante en l'absence d'un solvant les ayant préalablement dissous, les compositions assouplissantes comprenant au demeurant et en plus des parfums, colorants, azurants, protecteurs... Les solvants du composé I couramment utilisés sont choisis parmi les composés polaires ayant un ou plusieurs groupements hydroxyle et notamment parmi les alcools inférieurs tels que méthanol, éthanol, isopropanol, parmi les glycols tels que éthylène-glycol, propylène-glycol, diéthylène-glycol, butyl-, propyl-, éthyl-, méthyl-éther de diméthylène glycol, de diéthylène glycol, de dipropylène glycol, hexylène-glycol. Ces solvants présentent l'inconvénient d'abaisser le point éclair des bases assouplissantes rendant leur utilisation dangereuse pour des gammes de températures élevées. En outre, ces solvants n'ont qu'une action de dilution sur le composé I sans apporter de contribution ni au pouvoir adoucissant ou conditionnant du composé I puisqu'aucune interaction avec les fibres ne les retient sur ces dernières et qu'ils ne sont pas suffisamment hydrophobes, ni à son pouvoir antistatique puisqu'ils sont hydrosolubles, ni à son pouvoir lubrifiant puisque leur chaîne carbonée est trop courte. L'objet de la présente invention est une base tensioactive comprenant au moins un composé répondant à la formule I ci-dessus dans laquelle - Y1, Y1s, Y2, Y2a, Y3, Y3' et R1, R2, R3, R4 et X ont la même signification que celle donnée ci-dessus, - n, n', n", p, q, r, x, y et z sont tels que définis ci dessus, - la somme de n, n' et n" étant comprise entre 4 et 12, - la somme de p, q et r étant comprise entre 1 et 3, - et la somme de p, q, r, x, y, z étant comprise entre l et 4 et au moins un autre composé, à titre de solvant, ce dernier permettant d'apporter en plus de son pouvoir dissolvant, un effet lubrifiant et un effet conditionnant complémentaires de ceux apportés par le composé I. Selon l'invention, le solvant comprend au moins un composé répondant à la formule II suivante ( - E)m~ Cj H2(j+1)-m-2d+i Ok+i (II) dans laquelle - Rs est une longue chaîne hydrocarbonée saturée ou insaturée, ayant de 5 à 23 atomes de carbone - E est une fonction ou - m est un nombre entier compris entre 1 et 8 - j est un nombre entier compris entre 1 et 36 - k est un nombre entier ou zéro - i est un nombre entier ou zéro - d est égal à 0, 1 ou 2. Dans la formule II ci-dessus - k représente le nombre de fonctions éther du composé - i représente le nombre de groupements hydroxyle libre du composé - et d représente le nombre d'insaturations du composé, non comprises celles de Rs. Selon l'invention, le composé II préférentiel ne comprend pas de groupements hydroxyle libre, c'est-à-dire i est égal à zéro. Avantageusement, le composé répondant à la formule II est choisi parmi ceux pour lesquels m est égal à 1, j est compris entre 1 et 18 et de préférence entre 1 et 4, et k, i et d sont égaux à 0, c'est-à-dire notamment parmi les esters méthyliques, éthyliques, propyliques, isopropyliques et butyliques;; pour des valeurs de m et j égales à 1, R5 est une chaîne hydrocarbonée ayant de préférence 7 à 17 atomes de carbone - m est égal à 2, j est compris entre 2 et 12 et est de préférence égal à 2 ou 3, et k, i et d sont égaux à 0, c'est-à-dire notamment parmi les diesters d'éthylène glycol et de propylène glycol - m est égal à 2, j est compris entre 4 et 12, k est égal à 1, i et d sont égaux à O et Rs est une chaîne hydrocarbonée ayant 7 ou 9 atomes de carbone, tels que l'ester de diéthylèneglycol de l'acide caprique ou caprylique m est égal à 3, j est égal à 3 ou 4, k, i et d sont égaux à 0, et R5 est une chaîne hydrocarbonée ayant 7 ou 9 atomes de carbone, tels que le triester de glycérol de l'acide caprique ou caprylique - m est égal à 3, j est égal à 6 et k, i et d sont égaux à 0, tels que le triester de triméthylol-propane - n est égal à 4, j est égal à 5, et k, i et d sont égaux à 0, tels que le tétraester de pentaérythritol. L'utilisation d'un solvant selon l'invention présente en outre les avantages suivants - les composés II ont un point éclair élevé permettant d'élever celui de la base tensioactive résultante - les composés II sont biodégradables. Une base tensioactive de l'invention comprend avantageusement 60 à 99% en poids d'au moins un composé répondant à la formule I et 40 à 1% en poids d'au moins un composé de la formule II. Un second objet de l'invention est une composition assouplissante qui comprend une base tensioactive de l'invention, c'est-à-dire au moins un composé I et son solvant Des avantages du solvant de l'invention et notamment son effet sur la température de trouble de la base tensioactive permettant d'utiliser cette dernière à des températures suffisamment faibles, et son effet sur le point éclair de la base tensioactive, sont à présent exposés à l'appui des exemples 1 à 4 suivants. EXEMPLE 1 Cet exemple donne les températures de trouble obtenues pour des bases tensioactives de l'invention comprenant - des composés de formule I dans laquelle, statistiquement n + n' + n" = 6, x + y + z = I et p + q + r = 2 préparé par réaction de deux moles d'acide oléique hydrogéné avec une mole de triéthanolamine puis réaction sur le produit intermédiaire obtenu, d'une mole de sulfate de diméthyle, et - un composé de formule II dans laquelle * soit j = 1, m = 1, k = i = d = O et Rs a de 15 à 17 atomes de carbone et le composé II est l'ester méthylique d'acide gras de palme (EMAGP) (formulations 4 et 5) * soit j = 3, m = 2, k = i = d = 0 et R5 a 7 ou 9 atomes de carbone et le composé II est le di(caprate/caprylate, 65/35, m/m) de propylène glycol (DCCPG) (formulations 8 et 9) * soit j = 3, m = 3, k = i = d = 0 et R5 a 7 ou 9 atomes de carbone et le composé II est le tri(caprate/caprylate, 65/35, m/m) de glycérol (TCCG) (formulations 6 et 7). * soit j = 3, m = 3, k = i = d = 0 et R5 a de 5 à 17 atomes de carbone et le composé II est l'huile de coprah (HC) (formulations 2 et 3). Cet exemple permet de comparer ces températures de trouble avec celles obtenues avec une base tensioactive ne comprenant que le composé I ci-dessus (formulation 1). Le procédé de détermination de la température de trouble de bases tensioactives décrites dans les exemples 1 à 3, qui vise à déterminer la température correspondant au début de cristallisation du produit, est le suivant Matériel * bain marie * thermomètre gradué au 1/2 OC * verrerie usuelle de laboratoire Mode opératoire * on chauffe préalablement la base cationique dans son solvant jusqu'à sa température d'écoulement * on transvase environ 10 g de produit dans un bécher de 50 ml * on chauffe au bain marie en agitant jusqu'à une température supérieure de 100C environ au point de cristallisation supposé * on transfère une petite partie dans un tube à essai sur 2 à 4 cm et on refroidit à 20C/mn en agitant lentement avec un thermomètre * la température de cristallisation est relevée à l'apparition de trouble au centre de l'échantillon. Les résultats obtenus pour les formulations 1 à 9 apparaissent dans le Tableau 1 suivant, dans lequel les concentrations des composés I et II sont données en pourcentage pondéral. TABLEAU 1 fomulation 1 2 3 4 5 7 8 9 Composé I 100 90 85 90 85 90 85 90 85 EMAGP o 0 0 10 15 0 0 0 0 DCCPG 0 0 0 0 0 0 0 10 15 TCCG 0 0 0 0 0 10 15 0 0 HC 0 10 15 0 0 0 0 0 0 Température de > 80 56 45 49 36 54 36 50 29 trouble ("C) EXEMPLE 2 Cet exemple donne les températures de trouble obtenues pour des bases tensioactives de l'invention comprenant - des composés de formule I dans laquelle, statistiquement n + n' + n" = 6, x + y + z = 1 et p + q + r = 2 préparé par réaction de deux moles d'acide gras de suif partiellement hydrogéné (indice d'iode = 45g I2/100g) avec une mole de triéthanolamine, puis réaction sur le produit intermédiaire obtenu, d'une mole de sulfate de diméthyle, et - un composé de formule II dans laquelle * soit j = 1, m = 1, k = i = d = 0 et R5 a de 5 à 17 atomes de carbone et le composé II est l'ester méthylique des acides gras de coprah (EMC) (formulations 11 et 12) * soit j = 3, m = 2, k = i = d = 0 et R5 a 7 ou 9 atomes de carbone et le composé II est le di(caprate/caprylate, 65/35, m/m) de propylène glycol (DCCPG) (formulation 13) * soit j = 3, m = 3, k = i = d = 0 et R5 a de 5 à 17 atomes de carbone et le composé II est l'huile de coprah (HC) (formulation 16) * soit j = 5, m = 4, k = i = d = 0 et R5 a 7 ou 9 atomes de carbone et le composé II est le tétra(caprate/caprylate, 65/35, m/m) de pentaérythritol (TCCPE) (formulation 14) * soit j = 6, m = 3, k = i = d = O et R5 a 7 ou 9 atomes de carbone et le composé II est le tri(caprate/caprylate, 65/35, m/m) de triméthylol-propane (TCCT) (formulation 15). Ces températures de trouble sont comparées à celles obtenues avec une base tensioactive ne comprenant que le composé I ci-dessus (formulation 10) et deux bases tensioactives classiques comprenant le composé I et, à titre de solvant, respectivement de l'isopropanol (formulation 17) et du dipropylène glycol monométhyléther (formulation 18). Les résultats obtenus pour les formulations 10 à 19 apparaissent dans le Tableau 2 suivant, dans lequel les concentrations des composés I et II sont données en pourcentage pondéral. TABLEAU 2 Formulation 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Composé I 100 85 60 80 80 70 70 90 85 80 EMC 0 15 40 0 0 0 0 0 0 0 DCCPG 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 TCCPE 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 TCCT 0 0 0 0 0 30 0 0 0 0 HC 0 0 0 0 0 0 30 0 0 0 Isopropanol 0 0 0 0 0 0 0 10 15 0 Dipropylène glycol 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20 monométhyléther Température de > 80 58 39 42 66 51 57 41 30 34 trouble ( C) EXEMPLE 3 Cet exemple donne les températures de trouble obtenues pour des bases tensioactives de l'invention comprenant - un composé de formule I dans laquelle n + n' + n" = 7, x = y = z = 0 et p + q + r = 2 préparé par réaction de deux moles d'acide gras de suif hydrogéné avec une mole de dihydroxy-1,2- diéthylamino 1-propane, puis réaction sur le produit intermédiaire obtenu, d'une mole de sulfate de diméthyle, et - un composé de formule II dans laquelle * soit j = 1, m = 1, k = i = d= O et R5 a 5 ou 17 atomes de carbone et le composé est l'ester méthylique des acides gras de coprah (EMC) (formulations 20, 21 et 22) * soit j = 3, m = 2, k = i = d = 0 et R5 a 7 ou 9 atomes de carbone et le composé est le di(caprate/caprylate, 65/35, m/m) de propylène glycol (DCCPG) (formulations 23, 24, 25). Les résultats obtenus pour les formulations 20 à 25 apparaissent dans le Tableau 3 suivant, dans lequel les concentrations des composés I et II sont données en pourcentage pondéral. TABLEAU 3 formulation 20 21 22 23 24 25 ComposE I 90 80 70 90 80 70 EMC 10 20 30 - DCCPG - - - 10 20 30 Température de 65 57 53,5 63 54 52 trouble ("C) Les exemples 1 et 2 mettent en évidence l'efficacité du composé II sur l'abaissement de la température de trouble de la base tensioactive et notamment pour des concentrations pondérales comprises entre 15 et 40 % selon la nature du composé I. EXEMPLE 4 Chacune des formulations 1 à 25 des exemples 1 à 3 présente une point éclair supérieur à 65 C (déterminé selon la norme EN57, janvier 1984). A titre de comparaison avec une base tensioactive classique, le point éclair des formulations 26 et 27 comprenant le composé I défini dans l'un quelconque des exemples 1 à 3 et de l'isopropanol en tant que solvant, a été déterminé selon la même norme que ci-dessus (Tableau 4). TABLEAU 4 Formulation 26 27 Composé I 90 85 Isopropanol 10 15 Point éclair ( C) 35 25 REVENDICATIONS 1/ Base tensioactive comprenant au moins un composé cationique d'ammonium quaternaire répondant à la formule I suivante dans laquelle - n, n' n" sont des nombres entiers non nuls - p, q, r, x, y, z sont des nombres entiers ou zéro - la somme de n, n' et n" est comprise entre 4 et 12 - la somme de p, q, r, x, y et z est comprise entre 1 et 4 - la somme de p, q et r est comprise entre 1 et 3 - Y1, Y1X, Yz, Yzz, Y3, Y3t, sont des groupes fonctionnels choisis chacun parmi les groupes oxy, N et NH - R1, R2, R3 sont respectivement une longue chaîne hydrocarbonée alkyle ou alkényle, ayant de 5 à 23 atomes de carbone - R4 est une courte chaîne alkyle ayant de 1 à 5 atomes de carbone, et - X est un contre-ion choisi notamment parmi les halogénures et les carbonates et sulfates d'alkyle caractérisée en ce qu'elle comprend à titre de solvant, au moins un composé répondant à la formule II suivante: (R5 - E)m- Cj H2(j+1)-m-2d+i Ok+i (II) dans laquelle - Rs est une longue chaîne hydrocarbonée saturée ou insaturée, ayant de 5 à 23 atomes de carbone - E est une fonction ou - m est un nombre entier compris entre 1 et 8 - j est un nombre entier compris entre 1 et 36 - k est un nombre entier ou zéro - i est un nombre entier ou zéro - d est égal à 0, 1 ou 2. 2/ Base selon la revendication 1, caractérisée en ce que i est égal à 0. 3/ Base selon la revendication 2, caractérisée en ce que si m est égal à 1, j est compris entre 1 et 18 et k et d sont égaux à 0. 4/ Base selon la revendication 3, caractérisée en ce que j est compris entre 1 et 4. 5/ Base selon la revendication 4, caractérisée en ce que si j est égal à 1, R5 est une chaîne hydrocarbonée ayant de 7 à 17 atomes de carbone. 6/ Base selon la revendication 2, caractérisée en ce que si m est égal à 2, k et d sont égaux à 0 et j est compris entre 2 et 12. 7/ Base selon la revendication 2, caractérisée en ce que si m est égal à 2, k est égal à 1, j est compris entre 4 et 12, d est égal à 0, et R5 est une chaîne hydrocarbonée ayant 7 ou 9 atomes de carbone. 8/ Base selon la revendication 2, caractérisée en ce que m est égal à 3, j est égal à 3 ou 4, k et d sont égaux à 0 et R5 est une chaîne hydrocarbonée ayant 7 ou 9 atomes de carbone. 9/ Base selon la revendication 2, caractérisée en ce que si m est égal à 3, j est égal à 6 et k et d sont égaux à 0. 10/ Base selon la revendication 2, caractérisée en ce que si m est égal à 4, j est égal à 5 et k et d sont égaux à 0. 11/ Base selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comprend 60 à 99 % en poids d'au moins un composé de la formule I et 40 à 1 % en poids d'au moins un composé de la formule II. 12/ Composition assouplissante caractérisée en ce qu'elle comprend une base tensioactive selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.