SE450841B - Kompositioner av kvartera ammoniumsalter samt textilmjukningsmedel framstellt av kompositionerna - Google Patents

Description

20 25 30 450 841 2 Ett syfte med föreliggande uppfinning är en blandning av kvartära ammoniumsalter som är flytande vid rumstemperatur och dispergerbar i kallt vatten. Ett annat syfte med uppfinningen är en textilmjukningsförening,som framställts av denna sistnämnda blandning av kvartära ammoniumsalter. Ytter- ligare ett syfte med uppfinningen är en textilmjukníngsförening som kan föreligga i koncentrerad form. Ännu ett syfte med uppfinningen -är en textilmjukningsförening framställd ur den ovan angivna blandningen av kvartära ammoniumsalter, vilken har utmärkta mjuknings- och antistatiska egenskaper och som inte gulfärgar de behandlade textilvarorna.

Kompositionerna av kvartära ammoniumsalter enligt uppfinningen består av en blandning av kvartära ammoniumsalter med den allmänna formeln där R 1 och Rz är alifatiska grupper, som var och en har från 10 till 22 kolatomer, och där A) från 40 till 75 viktprocent av samtliga dessa grupper är mättade alifatiska raka kedjor, I B) från 5 till 45 viktprocent av samtliga av dessa grupper är omättade alifatiska kedjor, C) från 3 till 55 viktprocent av samtliga av dessa grupper är grenade alifatiska kedjor, varvid summan A + B + C är lika med 100 Ra och Ra, som kan vara lika eller olika, är alkylgrupper med från 1 till 4 kolatomer och X är en konventionell kvartär anjon.

Man har oväntat funnit, att denna blandning av kvartära ammoniumsalter har de önskade egenskaperna, dvs. är flytande vid rumstemperatur, dispergerbar i kallt tillstånd och har möjligheten att föreligga i koncentrerad form utan någon som helst gelbildning, under det att dessa kvartära ammoniumsalter inte har samtliga dessa egenskaper när de används ensamma. Dessutom gör denna blandning av kvartära ammoniumsalter det möjligt att framställa textil- mjukningsmedelskompositioner som har utmärkta mjuknings- och antistat- egenskaper. i Denna upptäckt är så mycket mer överraskande, eftersom, när ohydrerad talg används som enda utgângsmaterial, det erhållna kvartära ammoniumsaltet n), lO l5 20 25 30 35 450 841 3 inte är flytande vid rumstemperatur och bildar en gel, när dispersioner på mer än 1096 i vatten framställs. När en blandning av omättade fettsyror används som utgångsmaterial, måste den dessutom utsättas för kraftig hydrering för att man skall unvika en gulfärgande effekt av det resulterande kvartära ammoniumsaltet på de behandlade textilvarorna. De kvartära ammoniumsalter som erhålls av dessa utgångsmaterial har inte de önskvärda egenskaperna, eftersom de inte uppfyller de ovan angivna villkoren vad gäller mättning, omättning och förgrening. ' Man har funnit, att de önskade egenskaperna beror på samtidig närvaro av kvartära ammoniumsalter med den ovan beskrivna allmänna formeln, vars grupper RI och Rz har mättade alifatiska raka kedjor, omättade alifatiska kedjor och grenade alifatiska kedjor i de ovan angivna proportionerna, varvid antalet kolatomer i var och en av dessa olika kedjor varierar mellan 10 och 22.

De kvartära ammoniumsalterna enligt föreliggande uppfinning bildas med en konventionell kvartär anjon, som är vald bland halogener, såsom klor eller brom, och grupper såsom CH3SOJ, nitrat, acetat och etylsulfat. Å andra sidan har man funnit, att de relativa proportionerna av de olika typerna av alifatiska kedjor är relativt kritiska. I själva verket är kompositioner som innehåller mindre än 3 viktprocent grenade kedjor inte längre dispergerbara i kallt tillstånd, medan kompositioner som innehåller mer än 55 viktprocent alifatiska grenade kedjor inte har goda mjukningsegenskaper. Å andra sidan medger inte kompositioner, som innehåller mindre än 5 viktprocent omättade alifatiska kedjor, framställning av en komposition i koncentrerad form utan gelning av produkten, medan kompositioner som innehåller mer än 45 viktprocent omättade kedjor leder till antingen flytande produkter som har dåliga mjuknings- egenskaper, eller till produkter som inte är flytande vid rumstemperatur. Vad gäller de mättade alifatiska raka kedjorna så leder kompositioner som innehåller mer än 75 viktprocent av dessa kedjor till produkter som inte är flytande vid rumstemperatur, medan kompositioner som innehåller mindre än 40 viktprocent av dessa kedjor leder till produkter som har dåliga mjukningsegenskaper. _Man har även funnit, att längden av mättade alifatiska raka kedjor är intimt förbunden med de relativa proportionerna av grenade alifatiska kedjor och ogrenade kedjor i blandningen. Man har funnit, att i kompositioner som innehåller en liten mängd grenade alifatiska kedjor, som vanligtvis ligger mellan 3 och 9 viktprocent, och en mängd omättade alifatiska kedjor som ligger mellan 5 och 45 viktprocent, så skall mängden mättade raka kedjor innefatta från 20 till 35 viktprocent av kedjor med från 12 till 15 kolatomer och från 80 till 65 viktprocent av kedjor med från l6 till 22 kolatomer, med en hög andel kedjor med från 16 till 18 kolatomer. Däremot skall, i kompositioner där proportionen 10 15 20 25 30 35 450 841 4 alifatiska grenacle kedjor är mer betydande, och vanligtvis ligger mellan 12 och 55 viktprocent, mängden mättade alifatiska raka kedjor med mindre än 16 kolatomer vara lägre än 10 viktprocent av totalmängden kedjor._ Enligt en utföringsform av uppfinningen erhålls kompositionerna av kvartära ammoniumsalter genom att man blandar olika kvartära ammoniumsalter i lämpliga proportioner för att bilda en slutlig blandning som uppfyller villkoren enligt uppfinningen. Följaktligen framställs först ett kvartärt ammoniumsalt ur en blandning av alkoholer, som innehåller rakkedjiga alifatiska alkoholer med från l6 till 22 kolatomer, och oxo-alkoholer, vars alifatiska kedjor har från lO till 16 kolatomer, varvid 20 till 25 viktprocent av kedjorna är grenade. Denna blandning av alkoholer fâr reagera med ammoniak för bildning av motsvarande amin, varvid denna kvaterniseras genom reaktion med CH3X, där X är halogen eller gruppen CHBSOJ, för bildning av motsvarande kvartära ammoniumsalt. Å andra sidan framställs ett kvartärt ammoniumsalt antingen av en fettsyra, vars alifatiska kedjor har från l2 till 22 kolatomer, mer speciellt från 16 till 18 kolatomer, varvid nâgra av dem är omättade, eller ur en blandning av fettsyror innefattande mättade alifatiska raka kedjor, omättade och grenade kedjor, som har från 18 till 22 kolatomer, mer speciellt från 16 till 18 kolatomer.

Av tillgänglighetsskäl används oftast ohydrerad talgfettsyra som fettsyra med omättade alifatiska kedjor. Därefter får fettsyran eller blandningen av fettsyror enligt ett känt förfarande reagera successivt med ammoniak och väte för bildning av motsvarande amin, och med CH3X, där X är en halogen eller i gruppen (CH3)SO¿¿_, för bildning av motsvarande kvartära ammoníumsalt. Dessa reaktioner utförs för att bibehålla omättningen i slutprodukten. Därefter blandas det av alkoholer framställda kvartära ammoniumsaltet med det kvartära ammoniumsalt som framställts av fettsyror i viktproportioner som kan variera mellan 80 - 20 och 20 - 80, särskilt mellan 75 - 25 och 25 - 75. Företrädesvis blandas emellertid de kvartära ammoniumsalterna i lika stora mängder.

Enligt en annan utföringsform framställs blandningen av kvartära salter i samma proportioner som de som beskrivits ovan genom att man blandar aminerna och därefter utför kvaterniseringen av den erhållna aminblandningen.

Enligt en ytterligare utföringsform kan man börja med endast en blandning av fettsyror som uppfyller villkoren beträffande omättning och grening, vilka sedan omvandlas till aminer och slutligen till kvartära ammonium- salter i nämnda fettsyrablandning.

Textilmjukningsmedelskompositioner kan framställas genom att man dispergerar kompositíonerna enligt uppfinningen i vatten vid rumstemperatur.

Dessa textilmjukningsmedelskompositioner kan framställas i mer koncentrerad form än de sedvanliga kompositionerna, vanligtvis i en koncentration på ca 20 10 15 20 25 30 35 450 841 5 viktprocent, utan någon som helst gelning av produkten. De textilmjuknings- medelskompositioner som erhålls av kompositionerna enligt uppfinningen har utmärkta mjuknings- och antistategenskaper.

De följande exemplen är angivna för att belysa uppfinningen bättre, dock utan att begränsa densamma.

Exempgl 1 En fettsyra, vars sammansättning är angiven nedan, omvandlades till en sekundär amin enligt ett sedvanligt förfarande.

Fettsyrasammansättning: ' kedjor lägre än C 12 0,5 vikt-96 kedja med c ,,, " 3,896 C, u grenad 0,496 C16 27,196 C 16 grenad 496 C 17 grenad 1596 C18 16,596 C18 grenad 2396 C18, 4,796 C 18,, _ 496 C20 grenad 196 De med C 18, och C 18,, betecknade kedjorna är omättade alifatiska kedjor med 18 kolatomer och innefattar l resp. dubbelbindningar. I denna komposition uppgick de alifatiska grenade kedjorna till 43,196. Jodindex enligt metod AOCS Tg la - 64 var 44,1.

Den erhållna aminen innefattade 8,196 primär amin, 84,996 sekundär amin och 7% tertiär amin. Å andra sidan omvandlades en ohydrerad talgfettsyra, vars samman- sättning anges nedan, till en sekundär amin enligt ett sedvanligt förfarande.

Komposition för fettsyran kedja med C w 3 vikt-96 C16 2596 C16, 396 C 18 1996 C18, #196 cw, 6% C 18", 196 C20 296 Denna syra hade ett jodindex på 147, men den innefattade inte någon 10 15 20 25 30 35 450 841 grenad kedja.

Den erhållna aminen innefattade 8696 sekundär amin, ca 796 primär amin och 796 tertiär amin.

Def båda erhållna aminerna blandades i ett viktförhållande 1:1, och blandningen kvaterniserades genom reaktion med CHBC] vid 100°C under ett tryck på 3 kg i närvaro av isopropylalkohol. NaOH tillsattes under reaktionen, och vid slutet av reaktionen filtrerades blandningen för eliminering avsNaCl, som bildats vid neutraliseringen. Den erhållna produkten innefattade 75% kvartärt ammoniumsalt i en blandning av vatten och isopropylalkohol.

Den erhållna produkten var flytande vid rumstemperatur, och dess egenskaper var följande (egenskaper bestämda på produkten fri från vatten och ísopropylalkohol): Jodindex 43 Grenade kedjor 21,7 viktprocent Kedjor lägre än C Omättade kedjor 16 5,3 viktprocent 29,5 viktprocent Ett textilmjukningsmedel framställdes av denna produkt genom att man dispergerade 67 g av det ovan, angivna kvartära ammoniumsaltet i l liter kranvatten vid en temperatur på UQC. Dispersionen var snabb och homogen, och slutproduktens viskositet var ca 250 centipois.

En vattenhaltig dispersion som innehöll 2096 kvartärt ammoniumsalt framställdes också vid samma betingelser som de som beskrivits ovan för framställning av ett flytande koncentrerat textilmjukningsmedel. Yiskositeten för dispersionen var ca 600 centipois, och ingen gelning observerades.

Exemæl 2 En sekundär amin av ohydrerad talg, erhâllen av den ohydrerade talg- fettsyra som beskrivs i Exempel 1, blandades i ett viktförhållande på 3:1 med en sekundär amin erhâllen av en syntetisk alkohol, vars sammansättning anges nedan: Sammansättning av alkoholen: Kedja med C l 1 2 vikt-96 C12 18,296 C12 grenad 6,196 C13 18,596 C 13 grenad 6,296 C14 22,996 796 C14 grenad 10 15 20 25 30 35 c450 841 14,596 4,796 C15 C 15 grenad Denna syntetiska alkohol innehöll 21+ víktprocent alifatiska grenade kedjor. Den amin som erhölls av denna alkohol innehöll 7796 sekundär amin, 396 primär amin och 1796 tertiär amin. Blandníngen av aminer kvaterniserades, och det bildade saltet filtrerades. Man fick en produkt som var flytande vid rumstemperatur. Denna produkt innehöll 75% kvartärt ammoniumsalt i en blandning av vatten och isopropylalkohol.

Egenskaperna för det kvartära ammoniumsaltet var följande: 30 6 viktprocent Jodindex Grenade kedjor Kedjor lägre än C16 Omättade kedjor Ett flytande textilmjukningsmedel innefattande 596 kvartärt ammonium- salt framställdes genom att man dispergerade 67 g av denna. produkt i lliter 26 viktprocent 39 viktprocent kranvatten vid en temperatur på I7°C. Dispersionen var snabb och homogen, och viskositeten för denna dispersion var ca 250 centipois.

En annan vattenhaltig dispersion som innehöll 2096 kvartärt ammonium- salt framställdes, och dess viskositet var 600 centipois.

.- Jamförande Exempel 2A Som jämförelse framställdes ett kvartärt ammoniumsalt av den ovan beskrivna sekundära aminen av ohydrerad talg. Efter kvaternisering och filtrering av det bildade saltet innehöll den erhållna produkten 7596 kvartärt ammoniumsalt dispergerat i en blandning av vatten och isopropylalkohol. Vid rumstemperatur ägde en partiell kristallisation av produkten rum, varvid kristallisationen sedan ökade. För att framställa en vattenhaltig dispersion som innehåller 596 kvartärt ammoniumsalt hade det varit nödvändigt att upphetta både vattnet och produkten vid en temperatur på ca I+O°C. Å andra sidan ägde gelning av produkten rum vid framställning av en vattenhaltig dispersion som innehöll 10% kvartärt ammoniumsalt. _ Jamförande Exemæl 2B Som jämförelse framställdes ett kvartärt ammoniumsialt ur en blandning av alkoholer, som innefattade en alkohol med mättade raka kedjor och en syntetisk alkohol. Blandningens sammansättning var följande: l vikt-96 9,196 Alifatisk kedja med C l l C12 10 15 20 25 30 35 450 841 8 C12 grenad 3,196 C13 9,296 C 13 grenad 3,196 Cm ll,#96 C 1 u grenad 3,596 CU 7,296 C15 grenad 2,496 C16 32,596 C18 17,596 Det erhållna kvartära ammoniumsaltet innefattade ca 13 viktprocent grenade alifatiska kedjor och 55 viktprocent alifatiska kedjor med mindre än 16 kolatomer.

Den slutliga kompositionen, som innefattade 7096 av nämnda kvartära ammoniumsalt i en blandning av vatten och isopropylalkohol, var flytande vid rumstemperatur och dispergerades lätt i kallt tillstånd. Vid framställningen av en vattenhaltig dispersion, som innehöll 1596 kvartärt ammoniumsalt, ägde emeller- tid gelnlng av produkten rum. Å andra sidan hade denna produkt lägre m jukningsegenskaper än som anges i tabellerna nedan som anger testresultaten.

Exempel 3 Å ena sidan, och enligt ett vanligt förfarande, framställdes ett kvartärt ammoniumsalt av en sekundär amin av ohydrerad talg, såsom beskrivs i Exempel l. Å andra sidan framställdes ett kvartärt ammoniumsalt av en sekundär amin framställd ur en blandning av alkoholer, som innefattade en alkohol med mättade raka kedjor och en syntetisk alkohol. Sammansättningen för alkoholblandningen var följande: Kedjor med C 1 1 l viktprocent C12 9,1 " C12 grenad 3,1 " C13 9,2 " C13 grenad 3,1 " C14 11,4 " C l 4 grenad 3,5 " C 1 5 7,2 " C15 grenad 2,4 " C16 32,5" C18 17,5 " De erhållna kvartära ammoniumsalterna sammanblandades i ett viktför- n: , 10 15 20 25 30 35 450 841 9 hållande 1:1 för bildning av en produkt, som innefattade 7596 kvartärt ammoniumsalt i en blandning av vatten och isopropylalkohol. Denna produkt var flytande vid rumstemperatur. Den innehöll ca 25 viktprocent kedjor med mindre än 16 kolatomer, ca 7 viktprocent grenade alifatiska kedjor, och ca 25 viktprocent omättade alifatiska kedjor. Jodindex för blandningen av kvartära ammoniumsalter var 20. I Ett textilmjukgöringsmedel framställdes genom att man dispergerade 67 g av denna produkt i 1 liter kranvatten vid i7°C. Å andra sidan framställdes en koncentrerad dispersion, som innehöll 2096 av denna produkt, utan att någon som helst gelning observerades.

Exemæl 4 Ett kvartärt ammoniumsalt framställdes av en blandning av fettsyror med följande sammansättning: Alifatiska kedjor lägre än C14 4,6 viktprocent Alifatiska kedjor med C I 4 4,2 " C14 grenad 2,1 " C16 18 " C16 grenad 14 " C18 14 " C18 grenad 27,6 " cis' 6 " C18" I* n C20 1 u C20 grenad 4,5 " Denna blandning av fettsyror hade ett jodindex på 43, och proportionen grenade alifatiska kedjor uppgick till 48,2 viktprocent. Denna blandning av fettsyror omvandlades successivt till sekundär amin och kvartärt ammoniumsalt enligt kända förfaranden. Den erhållna produkten innehöll 75% kvartärt ammo- niumsalt i en blandning av vatten och isopropylalkohol. Denna produkt var flytande vid rumstemperatur och lätt dispergerbar i kallt tillstånd för bildning av textilmjukningsmedelskompositioner, antingen utspädda eller koncentrerade upp till 2096.

Exemæl 5 Kapacitetstester utfördes på de flytande textilmjukningsmedel som framställts i de föregående exemplen.

De produktmängder som användes vid sköljningscykeln bestämdes på basis av 0,196 aktiv substans med avseende på vikten av torrt linne som skulle 10 15 Kontroll 74 " Exempell 20 20 Exempel 2 22 E¿empei2A 21 Exempel 2B 32 Exempel 3 2l Exempel 4 15 25 Mjukningstest Rutinerade Ersoner 1 1 3 1, 5 6 7 3 Medeltal för testen Kontroll 7 3 6 3 2 6 6 5,0 Exempel l 9 9 7 8 7 B 5 8 7,625 Exempel 2 8 8 6 8 9 7 6 6 7,25 Exempel 2A 7 7 5 6 5 4 S 6 5,625 Exempel 2B 7 7 5 5 6 4 5 5 5,5 Exempel 3 9 7 7 8 8 6 7 6 7,25 Exempel 4 9 8 8 6 9 8 7 6 7,625 450 841 l0 behandlas.

Mjukningseffekten bestämdes av 8 rutinerade personer som klassificerade det behandlade linnet med hjälp av en beröringsjämförelse, med en kvotering som varierade från 10 till l från slätare till strävare.

Gulfärgningseffekten efter behandling av vitt linne bestämdes med hjälp av en "Hunterlab D-25“-reflektometer med användning av värdeskalan Hunter L a, b och mer speciellt det positiva b-värdet. De erhållna resultaten visar att kompositionerna enligt uppfinningen inte har någon gulfärgande effekt på det behandlade linnet. i Slutligen bestämdes den antistatiska effekten av kompositionerna enligt uppfinningen. Detta test bestod i att man genom gnidning elektriskt uppladdade väldefinerade linnestycken, som hade behandlats med textilmjukningsmedels- kompositionerna. De elektriskt laddade linnestyckena placerades på en metallyta, varvid den senare lutades och jordades. Den tid som linnestycket förblev attraherat av metallytan mättes.

Antistattest Attraktionstid (i sekunder) Kontroll innebär ett obehandlat linne.

Claims (9)

10 15 20 25 30 450 841 u- i Patentkrav

1. l. Kompositioner av kvartära ammoniumsalter, k ä n n e t e c k n a d e av att de väsentligen består av en blandning av kvärtära ammoniumsalter med den allmänna formeln dä* RI och Rz är alifatiska grupper, som var och en har från 10 till 22 kolatomer, och där: A) från 40 till 75 viktprocent av samtliga av dessa grupper är mättade alifatiska raka kedjor, B) från 5 till 45 viktprocent av samtliga av dessa grupper ärlomättade alifatiska kedjor, C) från 3 till 55 viktprocent av samtliga av dessa grupper är grenade aliíatiska kedjor, varvid summan A + B + C är lika med 100, där RB och Rg, som kan vara lika eller olika, är alkylgrupper med från l till I; kolatomer, och X är en konventionell kvartär anjon. i

2. Kompositioner enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d e av att de mättade alifatiska raka kedjorna hos grupperna R 1 och Rz består av 20 till 35 viktprocent av kedjor med från 12 till 15 kolatomer och 80 till 65 viktprocent av kedjor med från 16 .till 18 kolatomer, varvid en huvuddel av kedjorna har från 16 till 18 kolatomer, när de grenade alifatiska kedjorna i nämnda grupper uppgår till 3 till 9 viktprocent och när de omättade alifatiska kedjorna uppgår till 5 till 145 viktprocent.

3. Kompositioner enligt patentkravet 1, _ k ä n n e t e c k n a d e av att totalmängden mättade alifatiska raka kedjor med mindre än 16 kolatomer i grupperna R l och Rz inte överstiger 10 viktprocent av totalmängden alifatiska kedjor, när de grenade alifatiska kedjorna i nämnda grupper uppgår till 12 till 55 viktprocent.

4. Kompositioner enligt något av patentkraven 1 till 3, k ä n n e t e c k n a d e av att X är vald bland klor, brom, gruppen CHsSOf, och nitrat-, acetat- och etylsulfatgrupper. 10 l5 20 25 30 450 841 l2

5. Kom positioner enligt något av patentkraven l till 4, g k ä n n e t e c k n a d e av att de innefattar från 80 till 20 viktprocent, före- trädesvis från 75 till 25 viktprocent, och särskilt 50 viktprocent, av ett kvartärt ammoniumsalt framställt av en blandning av alkoholer innefattande rakkedjiga alifatiska alkoholer med från l6 till 22 kolatomer och oxo-alkoholer, vars kedjor har från 10 till 16 kolatomer, och från 20 till 80 viktprocent, företrädesvis från 25 till 75 viktprocent, och särskilt 50 viktprocent, av ett kvartärt ammoniumsalt framställt av en fettsyra, vars mättade och omättade kedjor har från 12 till 22 kolatomer. '

6. Kompositioner enligt patentkravet 5, s k ä n n e t e c k n a d e av att fettsyran är ohydrerad talgfettsyra;

7. Kompositioner enligt patentkravet 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d e av att de innefattar ett kvartärt ammoniumsalt framställt av en blandning innefattande (A) från 80 till 20 viktprocent, före- trädesvis från 75 till 25 viktprocent och särskilt 50 viktprocent av en amin erhållen från en blandning av alkoholer innefattande rakkedjiga alifatiska alkoholer med från 16 till 22 kolatomer och oxo-alkoholer, vars kedjor har från lO till 16 kolatomer, och (B) från 20 till 80 viktprocent, företrädesvis från 25 till 75 viktprocent och särskilt 50 viktprocent av en amin erhållen av en fettsyra, vars mättade och omättade alifatiska kedjor har från 12 till 22 kolatomer.

8. Kompositioner enligt något av patentkraven 1 till 14, k ä n n e t e c k n a d e av att de innefattar ett kvartärt ammoniumsalt erhållet av en blandning av fettsyror, vars sammansättning innefattar från 40 till 75 viktprocent av fettsyror som innehåller mättade alifatiska raka kedjor med från 12 till 22 kolatomer, från 5 till #5 viktprocent av fettsyror som innehåller omättadealifatiska kedjor med från l2 till 22 kolatomer, och från 3 till 55 viktprocent av fettsyror som innehåller grenade alifatiska kedjor med från l2 till 22 kolatomer.

9. Textilmjukningsmedel, k ä n n e t e c k n a t av att det framställts av ett kvartärt ammoniumsalt enligt något av de föregående patentkraven.