Quaternäre Ammoniumverbindungen, deren Herstellung und deren Verwendung als Wäscheweichspülmittel

Abstract

 Quaternäre Ammoniumverbindungen der Formel 1

worin R₁ Alkyl, 2-Hydroxyalkyl oder Alkenyl mit jeweils 8 bis 30 C-Atomen, R₂ C₁-C₄-Alkyl oder Benzyl, A eine Gruppe der Formel

B die gleiche Bedeutung wie A hat und zusätzlich eine C₁-C₄-Alkenylgruppe, R C₈-C₃₀-Alkyl oder Alkenyl, X und Y Wasserstoff oder Methyl, wobei X und Y jedoch nicht gleichzeitig Methyl sind, m 1 oder 2, n eine Zahl von 1 bis 20 und A^(-) ein Anion bedeutet, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung als Wäscheweichspülmittel.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung sind quaternäre Ammoniumverbindungen der Formel 1

worin R₁ Alkyl, 2-Hydroxialkyl oder Alkenyl mit jeweils 8 bis 30 C-Atomen, R₂ C₁-C₄-Alkyl, oder Benzyl, A eine Gruppe der Formeln

[0002] B die gleiche Bedeutung wie A hat und zusätzlich eine C₁-C₄-Alkylengruppe, R C₈-C₃₀-Alkyl oder Alkenyl, X und Y Wasserstoff oder Methyl, wobei X und Y jedoch nicht gleichzeitig Methyl sind, m 1 oder 2, n eine Zahl von 1 bis 20 und A^(-) ein Anion bedeutet.

[0003] Bevorzugt sind solche Verbindungen der Formel 1, worin R₁ Alkyl, 2-Hydroxialkyl oder Alkenyl mit jeweils 14 - 24 C-Atomen, R₂ Methyl, R C₁₄-C₂₄-Alkyl oder Alkenyl, m eine Zahl von 1 bis 5, A^(-) ein Halogen-, Methosulfat- oder Methophosphat-Ion bedeutet und A, B, X, Y und m die oben genannte Bedeutung haben.

[0004] Insbesondere bevorzugt sind Verbindungen der Formel 1, worin R₁ C₁₆-C₁₈-Alkyl oder Alkenyl, R₂ Methyl, R C₁₆-^C₁₈-Alkyl oder Alkenyl, A und B eine Gruppe der Formel

und A^(-) ein Chlorid- oder Methosulfat-Ion bedeutet.

[0005] Diese Verbindungen werden hergestellt, indem man eine Verbindung der Formel 2

zunächst mit einer Säure der Formel 3

oder dem entsprechenden Säurechlorid umsetzt. Dabei erhält man als Zwischenprodukt die Verbindung der Formel 4

die dann mit einer Vebindung der Formeln

quaterniert wird, wobei Z Halogen bedeutet.

[0006] Die Umsetzung in der ersten Stufe erfolgt vorzugsweise mit der freien Fettsäure in Abwesenheit von Lösungsmitteln und bei Temperaturen von ca. 130 bis 180°C, vorzugsweise 150 bis 170°C. Zur Beschleunigung der Reaktion setzt man vorteilhaft geringe Mengen eines sauren Katalysators zu, wie etwa p-Toluolsulfonsäure. Das Molverhältnis der Fettsäure der Formel 3 zu dem Aminoxalkylat der Formel 2 beträgt 0,7 bis 1,1 vorzugsweise 0,7 bis 0,9 Mol Fettsäure auf 1 Mol Aminoxalkylat. Das so erhaltene Zwischenprodukt der Formel 4 wird dann in einem Alkohol gelöst oder in Wasser dispergiert und mit einer Verbindung der obigen Formeln in üblicher Weise quaterniert bei Temperaturen unterhalb 100°C, vorzugsweise bei 40 - 80°C. Man kann diese Reaktion auch in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchführen. Beim Arbeiten in einem Lösungs- oder Verdünnungsmittel erhält man Konzentrate mit einem Gehalt von ca. 20 bis 35 Gew.-% der Verbindung der Formel 1. Durch Abdestillieren des Wassers bzw. Lösungsmittels lassen sich die Verbindungen der Formel 1 in reiner Form gewinnen. Die Konzentrate können aber auch zum weiteren Gebrauch direkt verdünnt werden auf einen Gehalt von ca. 1 bis 30, vorzugsweise 4 bis 10 Gew.-%.

[0007] Die als Ausgangsprodukte dienenden Verbindungen der Formel 2 sind als solche bekannt. Sie werden erhalten durch Oxalkylierung von Fettalkylaminen oder durch Reaktion von Fettaminen mit 2,3-Epoxypropanol. Als Fettalkylamine kommen beispielsweise Dodecyl-, Myristyl-, Cetyl-, Oleyl-, Behenyl- oder bevorzugt Stearylamin in Frage oder Gemische solcher Fettalkylamine, die sich von natürlich vorkommenden Fetten wie etwa Cocosöl oder Talg ableiten.

[0008] Die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel 1 eignen sich als Wäscheweichspülmittel und werden in Form wäßriger Dispersionen mit einem Wirksubstanzgehalt von 1 bis 15 Gew.-% meist 4 - 10 Gew.-% der Verbindungen der Formel 1 im Anschluß an die Wäsche des Textilmaterials in das letzte Spülbad gegeben. Danach wird das Textilmaterial getrocknet. Diese Wäscheweichspülmittel können außerdem noch weitere Substanzen und Hilfsmittel enthalten wie sie üblicherweise in Wäscheweichspülmitteln mitverwendet werden. Hierzu gehören z.B. kationische oder nichtionische oberflächenaktive Substanzen, Elektrolyte, Absäuerungsmittel, organische Komplexbildner, optische Aufhellungsmittel oder Lösungsvermittler sowie Farb- und Duftstoffe. Die Produkte dienen zur zusätzlichen Beeinflussung des Warengriffs oder sonstiger Eigenschaften der zu behandelnden Textilien oder zur Viskositätseinstellung, der pH-Regulierung oder zur Erhöhung der Kältestabilität der Lösungen.

[0009] Die Verbindungen gemäß der Erfindung verleihen beliebigen Textilmaterialien, besonders solchen aus natürlicher oder regenerierter Cellulose, Wolle, Celluloseaceat, Triacetat, Polyamid, Polyacrylnitril, Polyester, Polypropylen einen angenehmen und weichen Griff. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz als Wäschenachbehandlungsmittel für Frottee- und Leibwäsche.

[0010] Die Herstellung der neuen quartären Ammoniumverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung wird in folgenden Beispielen weiter erläutert. Sofern nicht anders angegeben beziehen sich alle Prozentangaben auf das Gewicht.

Beispiel 1

[0011] In einem 500 ml Kolben, versehen mit Rührer, Stickstoffeinlaß, Kontaktthermometer und absteigendem Kühler, werden 171,5 g der Verbindung der Formel

104 g Stearinsäure, 2 g Hydrazinhydrat und 2 g p-Toluolsulfonsäure unter Stickstoff vorgelegt und langsam auf 150°C erhitzt. Nach einer Stunde wird die Temperatur auf 175°C erhöht und solange beibehalten, bis die Säurezahl kleiner als 6 ist. Das freiwerdende Reaktionswasser wird dabei kontinuierlich abdestilliert. Danach läßt man auf 70°C abkühlen, versetzt mit ca. 112 ml warmen Wasser und überführt die 70°C warme Mischung in einen 1 Liter Autoklaven. Nach Verschließen des Autoklaven wird 2 x Stickstoff aufgedrückt und vorsichtig entspannt. Danach wird aus einer Bombe bei 70 - 80°C solange Methylchlorid gasförmig aufgedrückt, bis ein Druck von 5 bar erreicht ist. Man rührt zwei Stunden bei 60°C nach und entspannt vorsichtig. Man erhält ca. 400 g einer bei Raumtemperatur wachsartiger Masse mit einem Feststoffgehalt von ca. 75 %.

Beispiel 2

[0012] In einer Apparatur wie bei Beispiel 1 werden 231 g der Ausgangsverbindung aus Beispiel 1 und 109,5 g Stearinsäure (Molverhältnis Aminoxethylat: Stearinsäure 1 : 0,7 umgesetzt wie in Beispiel 1 beschrieben. Nach 7 h bei 175°C werden 323 g Monoester mit einer Säurezahl von 4,5 erhalten. Es werden 30 Gewichtsprozent warmes Wasser hinzugesetzt und die 70°C warme Mischung in einen 1 Liter Autoklaven überführt. Nach Spülung mit Stickstoff wird aus einer Bombe bei 70 - 80°C solange gasförmiges Methylchlorid aufgedrückt, bis ein konstanter Druck von 5 bar erreicht wird. Man rührt zwei Stunden bei 60°C nach und entspannt vorsichtig. Man erhält 440 g einer bei Raumtemperatur wachsartigen Masse mit einem Feststoffgehalt von 74 %.

Beispiel 3

[0013] In einer Apparatur wie in Beispiel 1 erwähnt werden 120 g der Verbindung der Formel

und 71,2 g Talgfettsäure (Molverhältnis Aminoxethylat: Talgfettsäure 1:0,8) wie in Beispiel 1 beschrieben umgesetzt. Nach 7 h bei 175°C werden 179 g Ester mit einer Säurezahl von 5,1 erhalten. Es werden 30 Gewichtsprozente Wasser hinzugesetzt und die 70 - 75°C warme Mischung in einem 1 Liter Autoklaven überführt. Nach Spülung mit Stickstoff wird aus einer Bombe bei 70 - 80°C solange gasförmiges Methylchlorid aufgedrückt, bis ein konstanter Druck von 5 bar erreicht ist. Man rührt zwei Stunden bei 60°C nach und entspannt vorsichtig. Man erhält ca. 270 g einer wachsartigen Masse mit einem Feststoffgehalt von 73 %.

Beispiel 4

[0014] In einer Apparatur wie bei Beispiel 1 werden 184 g._Di-(2,3-dihydroxypropyl)stearylamin und 100 g Stearinsäure (Molverhältnis Aminoxalkylat : Stearinsäure 1:0,89) wie in Beispiel 1 beschrieben umgesetzt. Nach 7 h bei 175°C werden 270 g Monoester mit einer Säurezahl von 5 erhalten. Es werden ca. 30 Gewichtsprozente warmes Wasser hinzugesetzt und die 70°C warme Mischung in einen 1 Liter Autoklaven überführt. Nach Spülung mit Stickstoff wird aus einer Bombe bei 70 - 80°C solange Methylchlorid gasförmig aufgedrückt bis ein konstanter Druck von5 bar erreicht wird. Man rührt zwei Stunden bei 60°C nach und entspannt vorsichtig. Man erhält 400 g einer bei Raumtemperatur wachsartigen Masse mit einem Feststoffgehalt von 75 %.

Beispiel 5

[0015] In einer Apparatur wie bei Beispiel 1 werden 176 g Di-2-hydroxyethyl -(2-hydroxypentadecyl/octadecyl)amin und 117 g Stearinsäure (Molverhältnis Aminoxethylat : Stearinsäure 1/0,91) wie beschrieben umgesetzt. Nach 7 h bei 175°C werden 279 g Kondensationsprodukt mit einer Säurezahl von 6 erhalten. Es werden 30 Gewichtsprozent warmes Wasser hinzugesetzt und die 70°C warme Mischung in einen 1 Liter Autoklaven überführt. Nach Spülung mit Stickstoff wird aus einer Bombe bei 70 - 80°C solange Methylchlorid aufgedrückt, bis ein konstanter Druck von 5 bar erreicht ist, Man rührt zwei Stunden bei 60°C nach und entspannt vorsichtig. Man erhält 420 g einer bei Raumtemperatur wachsartigen Masse mit einem Feststoffgehalt von 72

Beispiel 6

[0016] In einer Apparatur wie bei Beispiel 1 werden 156 g Methyl-(2,3-dihydroxypropyl)-stearylamin und 91 g Stearinsäure (Molverhältnis Aminoxalkylat : Stearinsäure 1:0,88) wie beschrieben umgesetzt. Nach 7 h bei 175°C werden 225 g Ester mit einer Säurezahl von 6 erhalten. Es werden 30 Gewichtsprozente warmes Wasser eingerührt und die 70°C warme Mischung in einen 1 Liter Autoklaven überführt. Nach Spülung mit Stickstoff wird aus einer Bombe bei 70 - 80°C solange Methylchlorid gasförmig aufgedrückt bis ein konstanter Druck von 5 bar erreicht wird. Man rührt zwei Stunden bei 60°C nach und entspannt vorsichtig. Man erhält 360 g einer bei Raumtemperatur wachsartigen Masse mit einem Feststoffgehalt von 71 %.

[0017] Die Konstitution der nach den Beispielen 1 bis 6 erhaltenen Verbindungen der Formel 1 ist aus der folgenden Tabelle ersichtlich

Beispiel 1:

[0018] 

Beispiel 2: gleiches Endprodukt wie Beispiel 1

Beispiel 3:

[0019] 

[0020] R₁= Talgfettalkyl R= Talgfettacyl

Beispiel 4:

[0021] 

A= Gemisch der Gruppen

und

Beispiel 5:

[0022] 

R₁= Gemisch aus 2-Hydroxipentadecyl und Octadecyl

Beispiel 6:

[0023] 

A= Gemisch der Gruppen



und

Ansprüche

1. Quaternäre Ammoniumverbindungen der Formel 1

worin R₁ Alkyl, 2-Hydroxialkyl oder Alkenyl mit jeweils 8 bis 30 C-Atomen, R₂ C₁-C₄-Alkyl oder Benzyl, A eine Gruppe der Formeln

B die gleiche Bedeutung wie A hat und zusätzlich eine C₁-C₄-Alkenylgruppe, R C₈-C₃₀-Alkyl oder Alkenyl, X und Y Wasserstoff oder Methyl, wobei X und Y jedoch nicht gleichzeitig Methyl sind, m 1 oder 2, n eine Zahl von 1 bis 20 und A^(-) ein Anion bedeutet.

2. Verbindungen der Formel 1 nach Anspruch 1, wobei R₁ Alkyl, 2-Hydroxialkyl oder Alkenyl mit jeweils 14 bis 24 C-Atomen, R₂ Methyl, R C₁₄-C₂₄-Alkyl oder Alkenyl, m eine Zahl von 1 bis 5, A ein Halogen-, Methosulfat- oder Methophosphat-Ion bedeutet und A, B, X, Y und m die in Anspruch 1 genannte Bedeutung haben.

3. Verbindungen der Formel 1 nach Anspruch 1, wobei R₁ C₁₆-C₁₈-Alkyl oder Alkenyl, R₂ Methyl, R C16-C18-Alkyl oder Alkenyl, A und B eine Gruppe der Formel

und A^(-) ein Chlorid- oder Methosulfat-Ion bedeutet.

3. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß.man eine Verbindung der Formel

zuerst mit einer Säure der Formel R-COOH oder dem entsprechenden Säurechlorid und dann mit einer Verbindung der Formeln

umsetzt wobei Z Halogen bedeutet.

4. Verwendung der Verbindungen nach Anspruch 1 als Wäscheweichspülmittel.

Patentansprüche Österreich

1. Verfahren zur Herstellung von Quaternären Ammoniumverbindungen der Formel 1

worin R₁ Alkyl, 2-Hydroxyalkyl oder Alkenyl mit jeweils 8 bis 30 C-Atomen, R₂ C₁-C₄-Alkyl oder Benzyl, A eine Gruppe der Formeln

B die gleiche Bedeutung wie A hat und zusätzlich eine C₁-C₄-Alkenylgruppe, R C₈-C₃₀-Alkyl oder Alkenyl, X und Y Wasserstoff oder Methyl, wobei X und Y jedoch nicht gleichzeitig Methyl sind, m 1 oder 2, n eine Zahl von 1 bis 20 und A^(-) ein Anion bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der Formel

zuerst mit einer Säure der Formel

oder dem entsprechenden Säurechlorid und dann mit einer Verbindung der Formeln

umsetzt wobei Z Halogen bedeutet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man solche Verbindungen der Formel 1 herstellt, wobei R₁ Alkyl, 2-Hydroxyalkyl oder Alkenyl mit jeweils 14 bis 24 C-Atomen, R₂ Methyl, R C₁₄-C₂₄-Alkyl oder Alkenyl, m eine Zahl von 1 bis 5, A^(-) ein Halogen-, Methosulfat- oder Methophosphat-Ion bedeutet und A, B, X, Y und m die in Anspruch 1 genannte Bedeutung haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man solche Verbindungen der Formel 1 herstellt, wobei R₁ C₁₆-C₁₈-Alkyl oder Alkenyl, R₂ Methyl, R C16-C18-Alkyl oder Alkenyl, A und B eine Gruppe der Formel

und A^(-) ein Chlorid- oder Methosulfat-Ion bedeutet.