АКТИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ МЯГЧИТЕЛЯ ТКАНИ
FABRIC SOFTENER ACTIVE COMPOSITION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к композициям четвертичного сложного эфира, обладающим хорошей диспергируемостью при температурах, равных 30°C или меньших. Композиции должны быть особенно полезны для получения мягчителей ткани, предназначенных для использования в процедурах стирки.
Уровень техники
Четвертичные аммониевые соли алканоламинов, этерифицированные в среднем двумя фрагментами жирной кислоты в пересчете на одну молекулу, обычно называющиеся четвертичными сложными эфирами, широко применяются в качестве мягчителей ткани. Одним затруднением, связанным с использованием этих соединений, является то, что они обычно трудно диспергируются в воде или водных растворах при температурах ниже примерно 40°C. Это делает получение композиций более трудным и дорогостоящим.
Одну попытку преодолеть затруднения, связанные с диспергируемостью четвертичного сложного эфира, предприняли Gallotti et al. (WO 2008/003454). В этой публикации раскрыты концентрированные композиции четвертичного сложного эфира, которые можно использовать в мягчителях ткани и которые являются особенно подходящими для использования в технологиях при низкой температуре. Композиции содержат (а) четвертичный сложный эфир соединения, точнее ди(этиловый эфир) диметиламмонийхлорида (DEEDMAC) (b) органический растворитель, (с) воду и (d) стабилизаторы.
В US 5830845 раскрыты концентрированные водные композиции для мягчения ткани, которые можно получить при температуре окружающей среды. Описанные активные компоненты содержат алкильные фрагменты жирной кислоты, обладающие йодными числами, превышающими 80. Обычно композиции обладают степенью полиненасыщенности, равной более 10%, и содержанием четвертичного сложного моноэфира, равным менее 20 мас.%.
В ЕР 1584674 А1 концентраты раскрыты четвертичного сложного эфира, которые предположительно можно использовать для получения мягчителей ткани при низких температурах. Композиции содержат: (а) четвертичный сложный эфир соединения, (b) органический растворитель, (с) воду и (d) модификатор рН. В этой публикации предположено, что вода необходима для диспергируемости при низкой температуре.
В WO 97/42279 раскрыты концентраты четвертичного сложного эфира триэтаноламина, использованные для получения мягчителей ткани. Композиции содержат более 55 мас.% четвертичного сложного диэфира и менее 25 мас.% четвертичного сложного триэфира в пересчете на полное количество четвертичных аммониевых солей. Диспергирование этих концентратов четвертичного сложного эфира в воде для получения водного мягчителя ткани требует подогрева воды до температуры, равной 45-60°C.
Несмотря на предпринятые усилия, сохраняется необходимость в улучшенных композициях четвертичного сложного эфира, которые можно легко диспергировать в воде или водных растворах при низкой температуре и которые сохраняют способность эффективно действовать в качестве мягчителей ткани.
Краткое изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение относится к композициям, которые содержат четвертичные сложные эфиры, обладающие хорошей диспергируемостью при низкой температуре. Композиции можно использовать в качестве мягчителей ткани в процедурах стирки.
Первым объектом настоящего изобретения является активная композиция мягчителя ткани, содержащая один или большее количество четвертичных сложных эфиров формулы (I):
1
2
3
5
в которой R, R и R обозначают водород или группу C(O)R;
5
R обозначает алкильную или алкенильную группу, содержащую от 11 до 21
атомов углерода;
А - обозначает анион, совместимый с мягчителем ткани;
4
R обозначает метил или этил.
4
Анион, совместимый с мягчителем ткани, А - предпочтительно представляет собой метилсульфат или этилсульфат и наиболее предпочтительно метилсульфат. Группой R предпочтительно является метил.
1
5
2
3
1
2
5
3
1
2
3
5
При использовании нормированного содержания в мас.% 33-38% четвертичных сложных эфиров являются моноэфирами, т.е. R обозначает группу C(O)R и R и R обозначают водород; 52-55% являются диэфирами, т.е. R и R обозначают группу C(O)R и R обозначает водород; и 7-12% являются триэфирами, т.е. R, R и R обозначают группу C(O)R. Нормировку содержания в мас.% проводят на сумму масс сложных моноэфиров, сложных диэфиров и сложных триэфиров.
5
5
5
5
5
Группы R можно получить из чистой жирной кислоты RCOOH или смеси жирных кислот формулы RCOOH, где R обозначает разветвленную или неразветвленную алкильную или алкенильную группу и предпочтительно неразветвленную. Примерами подходящих насыщенных жирных кислот являются пальмитиновая кислота и стеариновая кислота. Примерами подходящих мононенасыщенных жирных кислот являются олеиновая кислота и пальмитолеиновая кислота. Также предпочтительно, если алкильные или алкенильные цепи группы R в формуле (I) средней длиной цепи, составляющей от 15 до 17 атомов углерода. Среднюю длину цепи рассчитывают на основании массовых долей отдельных жирных кислот в смеси жирных кислот. Для жирных кислот с разветвленной цепью длина цепи означает длину самой длинной цепи последовательных атомов углерода.
5
5
5
5
Йодное число групп R, рассчитанное для свободной жирной кислоты RCOOH, равно от 65 до 85, предпочтительно от 65 до 75 и наиболее предпочтительно равно примерно 70. Йодное число является мерой степени ненасыщенности углеродных цепей этерифицированной жирной кислоты, т.е. количество йода в граммах, требующееся для реакции ненасыщенных связей, содержащихся в 100 г жирной кислоты. Йодное число можно определить по методике стандарта ISO 3961. Группы R предпочтительно обладают степенью полиненасыщенности, составляющей менее 10%. Диапазон йодных чисел групп R, описанных в настоящем изобретении, обеспечивает жидкое состояние и диспергируемость при температурах ниже 30°C, а также хорошие характеристики размягчения. Особенно важно сочетание диапазона содержаний сложного моноэфира и йодных чисел. В диапазоне йодных чисел, составляющем 65 до 85, и предпочтительно от 65 до 75, содержания сложного моноэфира, меньшие чем примерно 33 мас.%, приводят к композициям, которые слишком вязкие для обычного использования в процедурах, описанных в настоящем изобретении, и обычно они приобретают пастообразную консистенцию. Если содержание сложных диэфиров увеличивается до значительно превышающего 55 мас.%, то диспергируемость при температурах ниже примерно 30°C склонна ухудшаться.
5
Предпочтительно, если отношение количеств цис:транс ненасыщенных связей в алкенильных группах R составляет менее 12:1 и более предпочтительно от 5:1 до 9:1.
1
4
Активные композиции мягчителя ткани должны содержать 10-25% спиртового растворителя, такого как этанол, 2-пропанол, глицерин, этиленгликоль, пропиленгликоль, дипропиленгликоль или С-С-алкиловый моноэфир этиленгликоля.
При температуре от превышающей 15°C и до равной не ниже 25°C, активная композиция мягчителя ткани находится в виде прозрачной жидкости.
Четвертичные сложные эфиры формулы (I) предпочтительно должны содержаться в активных композициях мягчителя ткани в количестве, составляющем более 50%. Эти активные композиции мягчителя ткани можно использовать вместе с водой и другими компонентами с образованием водных мягчителей ткани, которые можно использовать при стирке тканей.
Жидкие водные композиции мягчителя ткани можно получить путем смешивания активных композиций мягчителя ткани, описанных выше, с водой или водным раствором при температуре, равной 0-30°C, предпочтительно 5-25°C и более предпочтительно 15-25°C. После смешивания водные композиции мягчителя ткани обычно содержат 2-30 мас.% четвертичных сложных эфиров формулы I. Активная композиция мягчителя ткани или водный раствор также необязательно может включать добавки, такие как консерванты или загустители. Обладающие приятным запахом водные мягчители ткани можно получить путем включения отдушки в активную композицию мягчителя ткани с последующим ее смешиванием с водным раствором по описанной выше методике или путем одновременного смешивания активной композиции мягчителя ткани и отдушки с водой или водным раствором.
В качестве мягчителя ткани композиции четвертичного сложного эфира, описанные в настоящем изобретении, можно использовать в виде жидкой водной композиции мягчителя ткани в цикле полоскания стиральных машин или в виде активирующейся в сушилке композиции, которую добавляют, когда ткани сушат в барабанной сушилке. В последнем случае мягчители ткани обычно находятся в форме листов для сушилки, состоящих из подложки из нетканого материала, пропитанной водной дисперсией активных композиций мягчителя ткани, описанных в настоящем изобретении. Примеры подложек листов включают, но не ограничиваются только ими, целлюлозные волокна или синтетические волокна, предпочтительно сложные полиэфирные, найлоновые или полипропиленовые волокна.
Описание изобретения
Получение активных композиций мягчителя ткани
Четвертичные сложные эфиры, предлагаемые в настоящем изобретении, можно получить путем этерификации триэтаноламина свободными жирными кислотами или триглицеридами, необязательно в присутствии растворителя или катализатора. Можно использовать отношение количества молей жирной кислоты к количеству молей амина, составляющее от 1,40:1 до 1,70:1, и предпочтительно от 1,45:1 до 1,60:1. Реакцию можно провести при температуре, равной от 90 до 220°C. Наиболее предпочтительное отношение количества молей жирной кислоты к количеству молей амина составляет от 1,50 до 1. Реакцию можно остановить путем охлаждения до температуры ниже примерно 80°C. Воду можно удалить из реакционной смеси путем отгонки, необязательно при пониженном давлении.
Среднее значение длины цепи жирной кислоты и йодное число важны для обеспечения сочетания хороших характеристик и хорошей диспергируемости при температурах, равных 5-30°C. Жирные кислоты, использующиеся для этерификации, должны обладать средней длиной цепи, составляющей 12-22 атомов углерода, и йодным числом, равным от 65 до 85, предпочтительно от 65 до 75. Они могут быть синтетическими или полученными из природного источника, такими как, например, талловое масло, масло канолы, соевое или пальмовое масло. Среднюю длину цепи на основании массовых долей отдельных жирных кислот в смеси. Необходимое йодное число можно обеспечить путем использования смеси жирных кислот натурального происхождения, которые уже обладают необходимым числом, путем смешивания композиций, обладающих разными йодными числами, или путем частичного гидрирования смеси жирных кислот или смеси триглицеридов, обладающих более значительным йодным числом. Отношение количеств цис:транс ненасыщенных связей во фрагментах ненасыщенной жирной кислоты предпочтительно составляет от 5:1 до 9:1.
На второй стадии триэтаноламиновые эфиры жирной кислоты кватернизируют подходящим кватернизирующим реагентом, таким как диметилсульфат. Отношение количества молей кватернизирующего реагента к количеству молей амина обычно должно составлять от 0,90 до 0,97 и реакцию следует проводить при температуре, равной от 60 до 100°C до установления полного аминного числа реакционной смеси, находящегося в диапазоне от 1 до 8 мг КОН/г. Полное аминное число определяют с помощью неводного титрования хлорной кислотой по методике Tf 2а-64 Американского общества химиков-нефтяников и рассчитывают в виде количества миллиграммов КОН на 1 г образца.
Спиртовый растворитель добавляют во время или после реакции кватернизации, описанной выше, так что конечная активная композиция четвертичного сложного эфира содержит 10-25 мас.% растворителя.
Получение водных мягчителей ткани
Активные композиции мягчителя ткани, описанные выше, смешивают с водой или водным раствором с образованием водных композиций мягчителя ткани, которые можно использовать в процедурах стирки. Эффективное смешивание может происходить при температуре, равной 5-30°C, предпочтительно при 5-25°C и более предпочтительно при 15-25°C. Смешивание может происходить при условиях низкого сдвигового усилия и при отсутствии любых других средств, которые способствуют диспергированию. Это приведет к образованию жидкой дисперсии при температуре, при которой происходит смешивание, например, при 15-20°C. В отличие от активной композиции мягчителя ткани, полученная водная композиция мягчителя ткани обычно является непрозрачной. Другие ингредиенты, которые можно добавить к водным композициям, включают, но не ограничиваются только ими, отдушки, консерванты, загустители, красители и оптические отбеливатели.
Применение водных мягчителей ткани
Композиции, описанные в настоящем изобретении, можно использовать в самых различные процедурах очистки, но предполагается, что они будут особенно полезны для процедур стирки тканей. Обычно эти операции очистки включают начальную стадию, на которой загрязнения удаляют с использованием моющих средств, а затем проводят процедуру полоскания, на которой удаляют используемое моющее средство. Композиции, описанные в настоящем изобретении, обычно используют на последней стадии полоскания.
Изготовление листа с активирующимся в сушилке мягчителем ткани
Активные композиции мягчителя ткани, описанные выше, можно смешать с водой или водным раствором и нанести на подложку из нетканого материала и получить активирующийся в сушилке лист, пригодный для использования в барабанных сушилках. Такие активирующиеся в сушилке листы изготавливают путем смешивания активных композиций мягчителя ткани с водой с получением водной дисперсии, которую затем вводят во взаимодействие с подложкой или наносят на нее. Водная дисперсия необязательно может содержать другие ингредиенты, включая, но не ограничиваясь только ими, невоспламеняющиеся растворители, вспомогательные поверхностно-активные вещества, консерванты, средства для регулирования вязкости и отдушки.
Применение листа с активирующимся в сушилке мягчителем ткани
Активирующиеся в сушилке листы, описанные выше, можно использовать после процедуры стирки и полоскания во время цикла сушки в барабанных сушилках. Лист для сушилки помещают в барабанную сушилку вместе с влажным выстиранным бельем. Во время цикла сушки композиция распределяется по ткани и обеспечивает смягчающий и антистатический эффект, а также необязательно вводит в белье отдушку и другие активные ингредиенты.
Настоящее изобретение иллюстрируется следующими неограничивающими примерами.
Примеры
Все примеры выполняли с использованием активных компонентов мягчителя ткани - четвертичных сложных эфиров триэтаноламина, которые получали с помощью этерификации триэтаноламина жирной кислотой с последующей кватернизацией диметилсульфатом. Активные компоненты мягчителя ткани в качестве растворителя содержали этанол, если не указано иное. Жирные кислоты, их йодное число и содержание полиненасыщенных жирных кислот, и отношения количества молей жирной кислоты (ЖК) к количеству молей триэтаноламин (ТЭА), использовавшиеся для получения четвертичных сложных эфиров ТЭА, приведены в таблице 1. Содержание спирта, нормированные содержания четвертичного сложного моноэфира (ЧСМ), четвертичного сложного диэфира (ЧСД) и четвертичного сложного триэфира (ЧСТ), определенные с помощью ЯМР, и внешний вид активных компонентов мягчителя ткани представлены в таблице 2. Смесь 50 мас.% олеиновой и 50 мас.% талловой жирной кислоты обладала отношением количеств цис:транс ненасыщенных связей, равным примерно 7.
Композиция мягчителя ткани в виде пасты или твердых продуктов при высокой температуре (40-60°C) (сравнительные примеры)
Деионизированную воду нагревают при 50°C и перемешивают с помощью верхнего смесителя со скоростью, равной 500 мин. Медленно и равномерно добавляют активный компонент мягчителя ткани, предварительно нагретый до 50°C и в расплавленном состоянии. При необходимости при перемешивании вращением добавляют хлорид кальция в виде 25% раствора активного компонента. После завершения добавления активного компонента мягчителя ткани дисперсию перемешивают при 50°C в течение 10 мин со скоростью, равной 500 мин, и затем ей дают охладиться, продолжая перемешивание. При необходимости для регулирования вязкости в период охлаждения добавляют раствор хлорида кальция. После установления температуры, равной 30°C, можно добавить необязательные ингредиенты, такие как отдушка, загуститель и консерванты, и затем перемешивают в течение еще 10 мин. Окончательное регулирование вязкости проводят путем добавления раствора хлорида кальция.
Композиция мягчителя ткани в виде жидких продуктов при низкой температуре (20-30°C)
-1
-1
Деионизированную воду приводят в равновесие при 25°C и перемешивают с помощью верхнего смесителя со скоростью, равной 500 мин. Медленно и равномерно добавляют активный компонент мягчителя ткани, приведенный в равновесие при 25°C. При необходимости при перемешивании вращением добавляют хлорид кальция в виде 25% раствора активного компонента. После завершения добавления активного компонента мягчителя ткани дисперсию перемешивают при 50°C в течение 10 мин со скоростью, равной 500 мин. После перемешивания можно добавить необязательные ингредиенты, такие как отдушка, загуститель и консерванты, и затем перемешивают в течение еще 10 мин. Окончательное регулирование вязкости проводят путем добавления раствора хлорида кальция.
В таблице 3 приведены результаты, полученные для продуктов А-L по методикам получения этих композиций мягчителя ткани с использованием указанных температур диспергирования и содержания активного компонента мягчителя ткани. Содержание активных компонентов, указанное, как целевое, невозможно было обеспечить, поскольку смесь образовывала гель до прибавления всего активного компонента мягчителя ткани.
Вся литература, цитированная в настоящем изобретении, полностью включена в настоящее изобретение в качестве ссылки. Из полного описания настоящего изобретения специалисты в данной области техники должны понять, что настоящее изобретение можно осуществить в широком и эквивалентном диапазоне условий, параметров и т.п. без отклонения от сущности или объема настоящего изобретения или любого его варианта осуществления.