含有N-烷氧基或N-芳氧基多羟基脂肪 酸酰胺表面活性剂的皂条组合物 发明领域
本发明涉及具有高清洗性能和超级皂特征的盥洗皂和洗衣皂组合物。
发明背景
洗衣皂和个人清洗皂组合物的配方设计师面临着几个已知的问题。这种皂可以形成各种类型的凝胶,尤其是当在可被水接触的环境条件下贮存使用时。然后皂软化并变烂污。除了难看之外,这可导致产品的浪费。一种减少皂变烂污的方法是通过降低皂中的水含量。然而,水含量减少的皂在贮存中易于裂化。因而,继续要寻求新的方法来提供改善的洗衣用和个人护理用皂条组合物。
最近,使用N-烷基多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂在皂条配方方面已取得了大量的成功。然而,甚至这些超级表面活性剂也存在一些缺陷。例如,它们的溶解性不如最佳配方所需的高。在水中高浓度时它们难于处理和抽吸,因而在制造厂必须使用添加剂来控制其粘度。尽管与阴离子表面活性剂很相容,但总的产品相容性在水硬性阳离子存在下会大大减少。此外一个经常的目标是发现新的表面活性剂,这种表面活性剂为增加清洗效果可使表面张力降低的程度甚至比N-烷基多羟基脂肪酸酰胺地还大。
现已测得N-烷氧基和N-芳氧基多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂,在几个重要的、未料到的对洗涤剂配方设计师来说具有相当大的益处的方面,惊人地不同于其对应的N-烷基多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂。这里的烷氧基和芳氧基取代的多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂,大大地降低了表面张力,使之在洗涤剂组合物中,甚至在低的洗涤温度下可提供高的清洗效能。这里的表面活性剂,与常规的羧酸盐皂以及与阴离子表面活性剂,比如烷基苯硫酸盐和烷基硫酸盐,甚至在水硬性阳离子比如钙镁离子的存在下,是极为相容的。这意味着此处的皂条组合物甚至在许多非磷酸盐助洗剂会发生所谓的“助洗不足”的情况下能够比较有效。此处的表面活性剂与相应的N-烷基多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂相比,甚至在低温下(5-40℃)也显示了在水中增强的溶解性。这里的表面活性剂的高溶解性使它们能够配制成浓缩皂条。而且,这里的表面活性剂可以容易地制作为在浓缩(或熔化物)到高达70-100%浓度的情况下的低粘度、可泵抽的溶液,这使它们在制造厂易于处理。这里的表面活性剂还有提供比N-甲基多羟基脂肪酸酰胺低的起泡分布曲线的优点,这如愿地减少了泡沫携带进入水洗浴中。
并且,本发明的表面活性剂,当与通常的阴离子表面活性剂或与常规的肥皂结合使用时,可提供具有低烂污性、适当的皂条硬性与由此可减少浪费以及在贮存中裂化倾向低的皂条组合物。
背景技术
Osamu Tachizawa的日本专利公开HEI 3[1991]-246265,美国专利5 194 639,5 174 927和5 188 769及WO 9 206 171,9 206 151,9 206 150和9 205 764涉及到各种多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂及其使用。
发明概述
本发明包括洗衣皂、盥洗皂条或类似物,它们包含一种或多种表面活性剂,典型的含量按重量百分数计,从约20%到约99%,这些表面活性剂选自合成阴离子表面活性剂和肥皂,所述皂条含有至少约1%(重量)通式如下的烷氧基或者芳氧基多羟基脂肪酸酰胺其中R是C7到C21的烃基部分,R1为C2到C8的烃基部分,R2为C1到C8的烃基部分或氧化烃基部分,Z为一个具有线型链、至少2个羟基直接连到链上的多羟基烃基部分或者它的一个烷氧基化的衍生物。这里优选的皂条是那些其中R是C11-C17烃基,R1是C2-C4亚烷基,特别地是-CH2CH2-(用于高级起泡皂条)或-CH2CH2CH2-(用于低级起泡皂条),R2是C1-C4烷基,尤其是甲基。当R是C15-C17或混合的“棕榈级分”脂肪酸时,可获得最佳的清洗效果。
个人清洗用盥洗皂条或织物洗涤用皂条,包括那些其中表面活性剂是一种C10-C18的脂肪酸皂,优选含有至少约3%(重量),典型地3%到约20%的所说N-烷氧基多羟基脂肪酸酰胺。
个人清冼和洗衣皂条也包括那些其中表面活性剂是一种C10-C18硫酸化的或碘酸化的阴离子表面活性剂,优选含有至少约3%(重量),典型地3%到约20%的所说N-烷氧基多羟基脂肪酸酰胺。这里的洗衣皂典型地也含有各种洗涤剂添加剂诸如助洗剂、酶、漂白剂等等。
本发明还包括一种制备具有前述的改进的性能的皂条组合物的方法,即包括向其中加入至少约3%(重量)的所说N-烷氧基或N-芳氧基多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂。
这里的所有的百分率、比率和比例除非特别说明均以重量为基准。这里所有举出的文献均引入作为参考。
发明详述
由于用一个线型的多羟基链代替乙氧基化链作为亲水基,使得用于本发明实例中的N-烷氧基和N-芳氧基多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂大大不同于通常的乙氧化非离子表面活性剂。常规的乙氧化的非离子表面活性剂具有浊点,带有亲水性较小的醚键。随着温度升高,由于热诱导的乙氧化链的混乱度,他们变得较不易溶解、更具表面活性和更好的作用。当温度变低时,尤其是当洗涤时间短时,乙氧化的非离子表面活性剂在很低的浓度下形成胶束,变得更易溶解,表面活性降低和使用性降低。
作为相反对比,多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂有多个强水合的羟基,不显示浊点行为。已发现随着升高温度他们显示Krafft点行为,且在升高的温度下溶解度较高。他们也有类似于阴离子表面活性剂的临界胶束浓度,已惊人地发现他们象阴离子表面活性剂一样起净化作用。
而且,这里的多羟基脂肪酸酰胺不同于构成另一类多羟基非离子表面活性剂的烷基多苷(APG)。尽管不愿受理论限制,但相信区别在于多羟基脂肪酸酰胺的线型多羟基链与环状的APG链的不同,后者阻止了在界面的紧密堆积而不能达到有效去污的效果。
关于N-烷氧基和N-芳氧基多羟基脂肪酸酰胺,现已发现这种表面活性剂比其N-烷基对应物具有宽得多的温度使用范围,且在温度低达5℃时它们不需或需很少量的辅助表面活性剂来增加溶解度。这种表面活性剂由于其熔点低也使之较容易的操作。现已进一步发现这些表面活性剂是生物可降解的。
如配方设计师已知,大多数洗衣用洗涤剂主要是用阴离子表面活性剂、有时为了去脂/油也加非离子表面活性剂来配制的。因为众所周知,非离子表面活性剂对于酶、聚合物、污垢悬浮和皮肤温和性具有甚好的效果,所以优选洗衣用洗涤剂使用较多的非离子表面活性剂。不幸的是,常规的非离子表面活性剂在短洗涤时间内于较冷的水中不能很好地去污。
现也已发现,这里的N-烷氧基和N-芳氧基多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂,比常规的非离子表面活性剂提供另外的如下好处:a.大大增强新酶象纤维素酶和脂肪酶的稳定性和有效性, 以及改善去污聚合物的效能;b.大大减少从染色的织物上洗下染料,较少染料移染到白 地上;c.更好的耐硬水性;d.更好地使油脂污垢悬浮,较少地再沉积到织物上面;e.往皂条中掺入较高含量的多羟基酰胺表面活性剂的能 力。
这里使用的N-烷氧基和N-芳氧基多羟基脂肪酸非离子表面活性剂包括下式的酰胺:其中:R是C7-C21烃基,最好C9-C17烃基,包括直链的(最好的),支链的烷基和链烯基,以及取代的烷基和链烯基,例如12-羟基油酸基,或其混合物;R1是C2-C8的烃基,包括直链的、支链的和环状的(包括芳基)烃基,最好是C2-C4亚烷基,即-CH2CH2-,-CH2CH2CH2-和-CH2(CH2)2CH2-;R2是C1-C8直链的、支链的或环状的烃基,包括芳基和氧-烃基,最好是C1-C4烷基或苯基;z是一个具有线型烃基链的、该链上直接带有至少2个(甘油醛的情况)或至少3个(其它的还原糖的情况)羟基的多羟基烃基部分,或者它们的烷氧化的衍生物(最好是乙氧化或丙氧化的)。z最好是一个糖醇基(glycityl)。合适的还原糖包括葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、半乳糖、甘露糖和木糖以及甘油醛。作为原料,除以上列出的单个糖类外,高葡萄糖玉米浆、高果糖玉米浆、高麦芽糖玉米浆都可以使用。这些玉米糖浆可以产出用作z的糖组合物的混合物。应该理解,这里决不打算排除其它的合适的原料。z最好是选自-CH2-(CHOH)n-CH2OH,-CH-(CH2OH)-(CHOH)n-1-CH2OH,-CH2-(CHOH)2(CHOR′)(CHOH)-CH2OH,其中n是一个从1到5的整数,R′是H或一个环状的单糖或多糖类和其烷氧化衍生物。最好的是糖醇基(glycityls),其中n是4,特别地是-CH2-(CHOH)4-CH2OH。
在上式的化合物中,非限定的胺取代的基团-R1-O-R2可以是,例如:乙-甲氧乙基、3-甲氧丙基、4-甲氧丁基、5-甲氧戊基、6-甲氧己基、2-乙氧乙基、3-乙氧丙基、2-甲氧丙基、甲氧苄基、2-异丙氧乙基、3-异丙氧丙基、2-(叔丁氧)乙基、3-(叔丁氧)丙基、2-(异丁氧)乙基、3-(异丁氧)丙基、3-丁氧丙基、2-丁氧乙基、2-苯氧乙基、甲氧环己基、甲氧环己基甲基、四氢化糠基、四氢化吡喃基氧乙基、3-[2-甲氧乙氧]丙基、2-[2-甲氧乙氧]乙基、3-[3-甲氧丙氧]丙基、2-[3-甲氧丙氧]乙基、3-[甲氧聚乙烯氧]丙基、3-[4-甲氧丁氧]丙基、3-[2-甲氧异丙氧】丙基、CH3OCH2CH(CH3)-和CH3OCH2CH(CH3)CH2-O-(CH2)3-。
可以是,例如柯卡酰胺、硬脂酰胺、油酰胺、月桂酰胺、肉豆蔻酰胺,癸酰胺、棕榈酸酰胺、牛油酰胺、蓖麻酸酰胺等等.
尽管N-烷氧基或N-芳氧基多羟基脂肪酸酰胺的合成可以有前景地用各种方法进行,但是受环化的副产物和其它有色物质的污染是悬而未决的问题.作为一个总的计划,这些表面活性剂的合成方法,包括使合适的N-烷氧基或N-芳氧基取代的氨基多醇,最好是与脂肪酸甲酯,在有或没有溶剂下,使用一种烷氧化物催化剂(例如甲醇钠或甘油或丙二醇的钠盐),在约85℃的温度下反应,给出的产品具有合乎要求的低含量(最好,小于约10%)的酯酰胺或环化的副产物,此产品也具有改善的颜色和改善的颜色稳定性,例如Gardner Colors值低于约4,最好地在0到2之间。如果需要,保留在产品中的任何未反应的N-烷氧基或N-芳氧基氨基多醇可以用一酸酐,例如乙酸酐、马来酸酐或类似物,于水中在50℃到85℃酰化,来减少产品中的这种残留胺的总含量。直链伯脂肪酸的可抑制起泡的残留源,例如,可以通过与单乙醇胺在50℃-85℃下反应来消除掉。
如果需要,这里固体的N-烷氧基多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂的水溶性,可以通过使熔化物快速冷却来加强。虽然不愿受理论限制,看来这种快速冷却使熔化物再凝固成一个比N-烷氧基多羟基脂肪酸酰胺的纯结晶形式更易溶于水的亚稳态的固体。这种快速冷却可以通过任何方便的方式来完成,比如使用冷辊(0℃-10℃),把熔化物投到例如一块冷钢板这样的冷表面上,用浸入熔化物中的制冷盘管等。
这里用“环化的副产物”意指不希望有的主反应的反应副产物,其中看来多羟基脂肪酸酰胺中的多个羟基可以形成环状结构。那些化学领域的技术人员会懂得,这里使用二糖类和更高级糖类如麦芽糖来制备多羟基脂肪酸酰胺,将导致多羟基脂肪酸酰胺的形成,其中线型取代z(含有多个羟基取代基)自然地被一个多羟基环状结构所“覆盖”。这些物质不是这儿所定义的的环化的副产物。
下文更详细地说明这些合成。
例I
N-(2-甲氧乙基)葡糖胺的制各
N-(2-甲氧乙基)葡萄糖胺(糖加合物)是用1728.26g 50wt%的在水中的2-甲氧乙基胺(11.5摩尔,1.1摩尔当量的2-甲氧乙基胺)作为原料,在10℃下的N2保护下制备的。2768.57克50%(重量)的在水中的葡萄糖(10.46摩尔,1摩尔当量的葡萄糖),经用N2气脱气后,慢慢加入到甲氧乙胺溶液中并与之混合,温度保持在10℃以下。当葡萄糖加入完毕后,溶液混合约40分钟。它可以立即使用或在0℃-5℃贮存几天。
把约278克(基于所用葡萄糖数量的15%(重量)的Raney镍(Activated Metals&Chemicals公司产品A-5000或A-5200)装入一个带有4升水的2加仑反应器中。(带有DISPERSIMAX中空轴多叶片叶轮的316不锈钢隔板式高压釜)。在搅拌下加热反应器至130℃,并在约1500psig氢气下保持30分钟。然后把反应器冷却至室温,在氢压下用一个内部的滴管把水去除到反应器容积的10%。
反应器放空,糖加合物在环境氢气压力下装入反应器。然后用氢气清扫反应器两次。开始搅拌,反应器加热到50℃并加压到约1200psig氢气压力,这些条件持续约2小时。然后升温到60℃10分钟、70℃5分钟、80℃5分钟、90℃10分钟,最后100℃25分钟。
反应器然后冷却至50℃,反应溶液在氢气压力下由一个内部的滴管,通过一个与反应器密闭连接的过滤器从反应器中去除。在氢气压力下过滤产品,可使任何镍粒子除去而没有镍溶解。
通过水和过量的2-甲氧基乙胺的蒸发,回收得到固态的N-(2-甲氧乙基)葡糖胺。由G.C.得知产品纯度约是90%。山梨醇是主要的杂质,约为10%。这种N-(2-甲氧乙基)葡糖胺可以就此使用或者用甲醇重结晶纯化到大于99%。
实例II
C12-N-(2-甲氧乙基)葡糖酰胺的制备
1195克(5.0摩尔,由例I制备)N-(2-甲氧乙基)葡糖胺在135℃、氮气下熔化。真空抽到30英寸(762mm)Hg柱15分钟以去除气体和水分。21.1克(0.28摩尔)丙二醇和1097克(5.1摩尔)脂肪酸甲酯(Procter&Gamble CE 1295甲酯)加入到预先加热的胺中。接着立即把54克(0.25摩尔)25%的甲醇钠对半地加入。
反应物重:2367.1克
甲醇的理论生成量:(5.0×32)+(0.75×54)+(0.24×32)=208.5克。
理论产品:FW 422 2110克5.0摩尔
反应混合物在加入催化剂的2分钟内是均匀的。反应混合物用温水冷却到85℃,并在一个装有加热套、带有特氟隆搅棒的Trubore搅拌器、气体入口和出口、温度计、冷凝管和空气驱动电动机的5升4口圆底烧瓶中回流。当加入催化剂时,时间为零。在60分钟时,取一个GC样品,并且开始7英寸(178mm)Hg的真空以除去甲醇。在120分钟时,取另一个GC样品,真空升至10英寸(254mm)Hg。在180分钟时,又取一个GC样品,真空升至16英寸(406mm)Hg。在85℃经过180分钟后,反应中甲醇的残留重量为4.1%,它是基于下列计算:2251克现有反应物重-(2367.1克反应物重-208.5克理论甲醇/2251=4.1%留在反应中的甲醇。180分钟后,反应物装入瓶中,至少过夜后固化,得到所需的产品。
实例III
N-(3-甲氧丙基)葡糖胺的制备
约300克(基于所用的葡萄糖重量的约15%)Raney镍(Activated Metals&chemicals公司产品A-5000)装入到一个2加仑反应器带有DISPERSIMAX空心轴多叶片叶轮的316型不锈钢隔板式高压釜)中,在室温下用氢气加压到约300psig。镍床用占据反应器容积约10%的水覆盖。
1764.8克(19.8摩尔,1.78摩尔当量)的3-甲氧丙胺(99%)保存在一个与反应器密闭连接的隔离的储存器中。储存器用氮气加压到约100psig。4000克50%(重量)的葡萄糖水溶液(11.1摩尔,1摩尔当量的葡萄糖)保存在第二个也与反应器密闭连接的隔离的储存器中,此储存器用氮气也加压到约100psig。
用一个高压泵把3-甲氧丙胺从储存器装入反应器中。一旦所有的3-甲氧丙胺装入到反应器中,搅拌就开始,反应器加热到60℃,加压到约800psig氢气。在60℃和约800psig的氢气下搅拌反应器约1小时。
然后用一个类似于上面的胺泵的高压泵,把葡萄糖溶液从储存器中装入反应器。然而,葡萄糖泵的泵抽速率可以是变化的,在此具体试验中,泵的转速固定在约1小时内装载完葡萄糖。当所有的葡萄糖已装入反应器时,压力升到约1500psig的氢气,温度保持在60℃约1小时。然后升温到70℃10分钟、80℃5分钟、90℃5分钟,最后100℃15分钟。
反应器然后冷却至60℃,反应溶液在氢压下由一个内部的滴管、通过一个与反应器密闭连接的过滤器从反应器中除去。在氢气压力下的过滤可使任何镍颗粒除去而没有镍溶解。
通过水和过量的3-甲氧丙胺的蒸发,回收到固态的N-(3-甲氧丙基)葡糖胺。产品纯度由G.C.测定约为90%。山梨醇为主要杂质,约3%。这种N-(3-甲氧丙基)葡萄糖胺可以就此使用或者用甲醇重结晶纯化到大于99%。
实例IV
C12-N-(3-甲氧丙基)葡糖酰胺的制备
1265克(5.0摩尔,由实例IV制备)N-(3-甲氧丙基)葡糖胺在140℃、氮气下熔化。抽真空到25英寸(635mm)Hg,持续10分钟以去除气体和水分。109克(1.43摩尔)丙二醇和1097克(5.1摩尔)CE1295甲酯加入到预先加热的胺中。接着立即把54克(0.25摩尔)25%甲醇钠按对半加入。
反应物重:2525克
甲醇的理论生成量:(5.0×32)+(0.75×54)+(0.24×32)=208.5克。
理论产:FW 436 2180克5.0摩尔
反应混合物在加入催化剂的1分钟内是均匀的。此混合物用温水冷却至85℃,并在一个装有加热套、带特氟隆搅棒的Trubore搅拌器、气体入口和出口、温度计、冷凝管和空气驱动电动机的5升4口圆底烧瓶中回流。当催化剂加入时,时间为零。60分钟时取一个GC样品,且开始7英寸(178mm)Hg的真空以除去甲醇。120分钟时,取另一个GC样品,真空增加至12英寸(305mm)Hg。180分钟时,取另外一个GC样品,真空增加至20英寸(508mm)Hg。在85℃经过180分钟后,反应中甲醇的残留重量是2.9%,基于下述计算:2386克现有反应重量-(2525克反应物重-208.5克理论甲醇)/2386克=2.9%反应中残留的甲醇。经过180分钟后,反应物装入瓶中,至少过夜后固化得到所要产品。
实例V
C18-甲氧丙基葡糖酰胺40克(0.158摩尔)N-(3-甲氧丙基)葡糖胺在145℃、氮气下熔化。真空加到38.1cm(15英寸)Hg,5分钟以去除气体和水分。47.19克(0.158摩尔)硬脂酸甲酯单独地预先加热到130℃,与9.0克丙二醇(反应物重量的10%)一起在快速搅拌下加入到熔化的胺中。接着立即把1.7g(0.0079摩尔)25%的甲醇钠加入。
反应混合物在130℃、加入催化剂的2分钟内是均匀的。回流反应混合物使冷却到85-90℃,反应在一个装有热油浴、带有特氟隆搅棒的TRUBORE搅拌器、气体入口和出口,温度计、冷凝管和搅拌电动机的250ml、3口圆底烧瓶中进行。反应需要约35分钟到达90℃。在85-90℃经过3小时后,应用真空除去甲醇。在总的4小时后,反应混合物倒入一个瓶中。固体反应产品由400毫升丙酮和20毫升甲醇重结晶得到。滤饼用100毫升丙酮洗两次,在真空烘箱中干燥。对第一次重结晶的51.91克产品用500毫升丙酮和50毫升甲醇进行第二次重结晶,过滤并用两个100毫升丙酮洗涤,在一真空烘箱中干燥得到产量为47.7克的N-十八酰基-N-(3-甲氧丙基)葡糖酰胺。样品的熔点是89℃。如果需要,产品可用丙酮/甲醇溶剂进一步纯化。
实例VI
C16甲氧丙基葡糖酰胺-重复实例V的反应只是用一相当量的棕榈酸甲酯代替硬脂酸甲酯。结果得到的十六酰基-N-(3-甲氧丙基)葡糖胺具有84℃的熔点。如果需要的话,此产品可以用丙酮/甲醇溶剂来进一步纯化。
实例VII
混合的棕榈脂肪酸甲氧丙基葡糖酰胺-1265克(5.0摩尔)N-甲氧丙基葡糖胺,在145℃、氮气氛中熔化。真空加到38.1CM(15英寸)Hg,10分钟以去除气体和水份。1375克(5.0摩尔)硬化的棕榈硬脂酸甘油甲酯单独预热到130℃,在快速搅拌下加入到熔化的胺中。接着立即把54克(0.25摩尔)25%的甲醇钠通过一个滴液漏斗加入。在反应达均相之前加入一半的催化剂以控制甲醇的剧烈回流。到达均相后,在10分钟内加入另一半的催化剂。
反应物重:2694克
甲醇的理论生成量:(5.0×32)+(0.75×54)+(0.25×32)=208.5克甲醇。
理论产物:FW 496 2480克5.0摩尔
反应混合物在加入第一份半份催化剂的5分钟内、在132℃时是均匀的。为冷却到90-95℃在一个装有加热套、带有特氟隆棒的TRUBORE搅拌器、气体入口和出口、温度计、冷凝管和空气驱动电动机的5升4口圆底烧瓶中回流。当第一半催化剂加入时,时间为零。在40分钟时,应用25.4cm(10英寸)Hg的真空来除去甲醇。在48分钟,真空升至43.2cm(17英寸)Hg。在65分钟,反应中甲醇的残留重量是2.9%,基于下述计算:2559克现有反应重量-(2694克反应物重-208.5克理论甲醇)/2559克=2.9%反应中残留的甲醇。
到120分钟时,真空升至50.8cm(20英寸)Hg。在180分钟,真空升至58.4cm(23英寸)Hg,反应物倒入一个不锈的锅中,在室温下固化。甲醇的残留重量也计算为1.3%。搁置4天后,就可以方便地使用。
在一个经济的方法中,脂肪酸甘油酯也可以应用于上述方法。天然的植物油,比如棕榈油、棕榈仁油;大豆和canola,以及动物脂是这种物质的典型原料。这样,例如,在一个变更的方式中,用棕榈仁油进行上述过程得到所需要的N-烷氧基葡糖胺表面活性剂的混合物。
按实例IV(用甲醇溶剂)或V的一般方式,油酰-N-(3-甲氧丙基)葡糖胺是通过把49.98克N-(3-甲氧丙基)葡糖胺与61.43克油酸甲酯在4.26克25%的NaOCH3存在下反应来制备的。N-(2-甲氧乙基)葡糖胺的油酰衍生物是按照类似的方法来制备的。从棕榈仁油脂肪酸制得的相应的表面活性剂可以以类似的方式制备。
甘油酯方法
如果需要,这里使用的N-烷氧基和N-芳氧基表面活性剂可以由天然脂和油,而不由脂肪酸甲酯,直接制备。这种所谓“甘油酯方法”结果生成了一种基本上不含通常的脂肪酸,比如月桂酸、肉豆蔻酸等产品,此产品能够象钙皂一样在洗涤条件下沉淀,这样导致了织物上不希望的残留或者例如在硬表面清洗剂和器皿清洗剂中的膜层/斑点。
三甘油酯反应物一在甘油酯方法中用的反应剂可以是任何众所周知的脂和油,比如那些通常用作食品或脂肪酸的原料。非限定的例子包括:CRISCO油、棕榈油、棕榈仁油、玉米油、棉籽油、豆油、动物脂、猪脂、canola油、菜子油、花生油、桐油、橄榄油、鲱油、椰子油、蓖麻油、向日葵籽油以及相应的“硬化的”,即氢化的油。如果需要,低分子量或挥发性物质可以通过汽提、真空解吸、用碳或“漂白土”(硅藻土)处理从油中去除,或者冷回火以进一步减少由甘油脂方法制备的表面活性剂中恶臭的副产物的存在。
N-取代的多羟基胺反应剂-在此方法中使用的N-烷基、N-烷氧基或N-芳氧基多羟基胺可商业购得,或者可以通过使相应的N-取代的胺与一个还原糖,典型地如在本领域中公开的那样在氢气和镍催化剂存在下反应来制备。这种物质的非限定例子有:N-(3-甲氧丙基)葡糖胺、N-(2-甲氧乙基)葡糖胺等等。
催化剂-在甘油酯方法中用的最好的催化剂是带有至少两个羟基的多羟基醇的碱金属盐。可以使用钠(最好)、钾或锂盐。一羟基醇的碱金属盐(例如甲醇钠、乙醇钠等)是可被使用的,但是由于恶臭的短链甲酯等的形成而不是最好的。另外,已发现使用多羟基醇的碱金属盐来避免这种问题是有益的。这种催化剂的典型的、非限定的例子包括乙醇酸钠、甘油酸钠、亚丙基乙醇酸盐,比如亚丙乙醇酸钠(1,3-和1,2-乙醇酸盐都可使用,1,2-异构体最好)和2-甲基-1,3-亚丙基乙醇酸盐。NEODOL类型的乙氧化醇的钠盐也可以被使用。
反应介质-甘油酯过程最好不要在单羟基醇溶剂比如甲醇的存在下进行,因为恶臭的酸酯可能形成。然而最好在比如一个烷氧化醇或烷氧化烷基酚这类表面活性剂的存在下进行反应,后者作为一个相转移剂提供一个基本上均匀的多羟基胺和油(三甘油酯)的反应混合物。这种物质典型例子有:NEODOL 10-8、NEODOL 23-3、NEODOL 25-12和NEODOL 11-9。大量预形成的N-烷氧基和N-芳氧基多羟基脂肪酸酰胺,它们自己也可以使用于此目的。在一个典型的方式中,反应介质占总反应剂重量的约10%到约25%。
反应条件-甘油酯方法最好在熔融状态下进行。N-取代的多羟基胺,相转移剂(最好是NEODOL)和任何需要的甘油酯油在120℃-140℃、真空下共熔约30分钟。把催化剂(最好亚丙基乙醇酸钠)以相对于多羟基胺约5%(摩尔)的量加入到反应混合物中。反应很快地成为均相。反应混合物立即冷却到约85。在此点反应几乎是完全的。反应混合物在真空下再持续1小时,此时反应基本上是完全的。
以另外一种方式,NEODOL、油、催化剂和多羟基胺在室温下混合。混合物在真空下加热到85℃-90℃。反应在约75分钟后变为澄清(均匀)。反应混合物在真空下于约90保持另外两个小时。此时反应完全。
在甘油脂方法中,三甘油脂油与多羟基胺的摩尔比典型地是在约1∶2到1∶3.1的范围内。
产品综合加工:甘油酯方法的产品含有多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂和甘油。如果需要,甘油可由蒸馏除去。如果需要,固态的多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂的水溶性可以通过从熔融态快速冷却来增加,如上所示。
肥皂和表面活性剂-这里的组合物将会有各种阴离子、非离子、两性离子等表面活性剂。这种附加表面活性剂最好含量在高达99%,最好是在占组合物的约30%到约97%范围内。
这里有用的这种表面活性剂的非限定例子包括通常的水溶性的C10-C20脂肪酸盐(即“肥皂”)、常规的C11-C18烷基苯磺酸盐和伯的、支链的、任意的C10-C20烷基硫酸盐、C10-C18的分子式为CH3(CH2)x(CHOSO3-M+)CH3和CH3(CH2)y(CHOSO3-M+)CH2CH3的仲(2,3)烷基硫酸盐,其中x和(y+1)是至少约7的整数,最好至少约为9,M是一个水溶解的阳离子,尤其是Na、C10-C18烷基烷氧基硫酸盐(特别地EO 1-5乙氧基硫酸盐)、C10-C18烷基烷氧基羧酸盐(特别是EO 1-5乙氧基羧酸盐)、C10-C18烷基多苷及其相应的硫酸化的多苷、C12-C18α-磺化的脂肪酸酯、C12-C18烷基和烷基酚烷氧化物(尤其是乙氧化物和混合的乙氧/丙氧化物)、C12-C18甜菜碱和磺基甜菜碱(“磺基甜菜碱”)、C10-C18氧化胺等等。其它的常规的有用的表面活性剂列于标准的教科书中。
附加成分
这里的组合物可任选地包括一个或多个其它的洗涤剂附加物质或者其它材料,这些物质是为了帮助或加强清洗效果、待洗物的处理或用来使皂条组合物美观(例如香料、色素、染料等等)。下文为这种添加剂材料的解释说明性的例子,但不限制于此。
助洗剂-洗涤剂助洗剂可以任意地含在这里的组合物中以帮助控制矿物的硬性。无机的以及有机的助洗剂均可以使用。典型地用于织物洗涤组合物中的助洗剂有助于颗粒污物的去除。
助洗剂的含量可以依据组合物的最终用途和它的需要的物理形态而很大地变化。当为本发明的组合物时,组合物典型地含有至少约1%的助洗剂。洗衣用皂条配方典型地含有按重量计约10%到约80%,更典型地约15%到约50%的洗涤剂助洗剂。然而并不排除更低或更高的助洗剂的量。盥洗皂典型地含有很少或没有助洗剂,但是这是由配方设计师来决定。
无机的洗涤剂助洗剂包括,但不限制于此,多磷酸的碱金属、铵和链烷醇铵的盐(示例为三聚磷酸盐、焦磷酸盐和透明的聚合偏磷酸盐)、磷酸盐、肌醇六磷酸、硅酸盐、碳酸盐(包括碳酸氢盐和倍半碳酸盐)、硫酸盐和硅铝酸盐。然而在一些场所需要无磷助洗剂。重要的是,这里的组合物甚至在所谓的“弱”助洗剂(与磷酸盐作比较)比如柠檬酸盐存在下或者在所谓的沸石或层状的硅酸盐助洗剂会出现的“助洗不足”的情况下惊人地很好地起作用。
硅酸盐助洗剂的例子是碱金属硅酸盐,具体地是那些SiO2∶Na2O比率在1.6∶1到3.2∶1范围内和层状的硅酸盐,比如在1987年5月12日颁发给H.P.Rieck的美国专利4,664,839中所述的层状的硅酸钠。NaSKS-6是由Hoechst销售的结晶的层状的硅酸盐的商标(这里通常简写为“SKS-6”)。不象沸石助洗剂,NaSKS-6硅酸盐助洗剂不含铝。NaSKS-6具有层状硅酸盐的δ-Na2SiO2形态形式。它可由比如在德国专利DE-A-3,417,649和DE-A-3,742,043中所述的方法来制备。SKS-6是一个非常优选的用于此处的层状硅酸盐,但是其它的层状硅酸盐在这里也可使用,比如那些通式为NaMSixO2x+1·yH2O的、其中M是Na或H,x是一个从1.9到4的数,最好是2,y是一个从0到20的数,最好为0。各种来自Hoechst的其它层状硅酸盐包括以α、β、γ形式的NaSKS-5、NaSKS-7和NaSKS-11。如上所述,这里使用最优选的是δ-Na2SiO5(NaSKS-6形式)。其它的硅酸盐也是有用的,诸如例如硅酸镁之类。
碳酸盐助洗剂的例子是如1973年11月15日出版的德国专利申请号2 321 001中所公开的碱土金属和碱金属碳酸盐。
在本发明中有用的硅铝酸盐助洗剂包括那些具有经验式Mz(zAlO2·YSiO2),其中M是Na、k、铵和取代的铵,z是从约0.5到约2,y是1。此物质具有每克无水硅铝酸盐至少约50毫克当量CaCO3的镁离子交换容量。最好的硅铝酸盐是沸石助洗剂,其分子式:Naz[(AlO2)y(SiO2)y]·xH2O其中z和y是至少6的整数,z对y的摩尔比在1.0到约0.5的范围内,x是一个由约15到约264的整数。
有用的硅铝酸盐离子交换材料可商业购得。这些硅铝酸盐结构上可以是结晶的或无定形的,可以是天然存在的硅铝酸盐或合成衍生到的。一种生产硅铝酸盐离子交换材料的方法在1976年10月12日Krummel等人发布的美国专利3 985 669中公开发表。这里有用的最好的合成结晶硅铝酸盐离子交换材料是合用的,其名称为沸石A、沸石P(B)、沸X。在一个特别好的实例中,结晶的硅铝酸盐离子交换材料具有分子式:Na12[(AlO2)12(SiO2)12]·xH2O其中x是从约20到约30之间,特别地是约27。此物质已知为沸石A。最好地,硅铝酸盐颗粒大小为直径约0.1-10微米。
适用于本发明的有机洗涤助洗剂包括,但不限制于各种各样的聚羧酸盐(酯)化合物。这里使用的,“聚羧酸盐(酯)”是指含有多个羧基,最好至少3个羧基的化合物。聚羧酸盐(酯)助洗剂通常可以以酸的形式加入到组合物中,但是也可以一个中和的盐的形式加入。当以盐形式使用时,碱金属,比如钠、钾和锂、或者链烷醇铵盐是最好的。
在聚羧酸盐(酯)助洗剂中包括了各种类别的有用物质。一个重要的聚羧酸盐(酯)助洗剂的类别包含醚聚羧酸盐(酯),包括氧化丁二酸氢盐(酯),如1964年4月7日颁给Berg的美国专利3 128 287中所公开的内容和1972年1月18日颁给Lamberti等人的美国专利3 635 830中所公开的。也可见1987年5月5日颁给Bush等人的美国专利4 663 071中的“TMS/TDS”助洗剂。适当的醚聚羧酸盐(酯)也包括环状化合物,具体地是那些在美国专利 3 923 679、3 835 163、4 158 635、4 120 874和4 102903中所述的脂环化合物。
其它的有用的洗涤剂助洗剂除多元羧酸比如苯六甲酸、琥珀酸、氧化二丁二酸、聚马来酸、苯1,3,5-三羧酸、羧甲基氧化琥珀酸及其溶解性盐外,包括醚羟基聚羧酸盐、马来酸酐与乙烯或乙烯基甲基醚的共聚物、1,3,5-三羟基苯-2,4,6-三磺酸和羧甲基氧化琥珀酸,多元乙酸比如乙二胺四乙酸和次氮基三乙酸的各种碱金属、铵和取代铵的盐。
柠檬酸盐助洗剂,例如柠檬酸及其可溶盐(具体地为钠盐),由于其从再生资源的可获得性和其生物可降解性,是洗涤剂配方特别重要的多元羧酸盐助洗剂。柠檬酸盐也可以与沸石和/或层状硅酸盐助洗剂结合使用。氧化二丁二酸盐也特别有用于这种组合物和配合中。
在本发明的洗涤剂组合物中,适合的还有在1986年1月28日Bush发布的美国专利4 566 984中公开的3,3-二羧基-4-氧杂-1,6-己二酸盐和相关的化合物。有用的琥珀酸助洗剂包括C5-C20烷基和链烯基琥珀酸及其盐。一个特别好的此类型化合物是十二碳烯基琥珀酸。具体的琥珀酸盐助洗剂的例子有:月桂基琥珀酸盐、肉豆蔻基琥珀酸盐、棕榈基琥珀酸盐、2-十二碳烯基琥珀酸盐(最好)、2-十五碳烯基琥珀酸盐等。月桂基琥珀酸盐是这组中最好的助洗剂,在1986年11月5日公开的欧洲专利申请公开86200690.5/0 200 263中被描述。
其它的合适的多元羧酸盐在1979年3月13日颁发给Crutchfield等人的美国专利4 144 226和1967年3月7日颁发给Diehl的美国专利3 308 067中公开。也可见Diehl的美国专利3 723 322。
在磷基的助洗剂可以使用的情况下,特别在用于手洗皂条配方中,各种碱金属磷酸盐比如众所周知的三聚磷酸钠、焦磷酸钠和正磷酸钠可以使用。磷酸盐助洗剂比如乙烷-1-羟基-1,1-二磷酸盐和其它的已知的磷酸盐(例如见美国专利3 159 581、3 213 030、3 422 021、3 400 148和3 422 137)也可以被使用。
酶-这里的洗衣皂可以包括酶,用于各种各样的织物洗涤用途,包括去除,例如,蛋白质基的、碳水化合物基的或三甘油酯基的污点,阻止洗下的染料的转移和用于织物的复原。掺入的酶包括蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶和过氧化物酶以及其混合物。也可以包括其它类型的酶。它们可能属于任何合适的来源,比如植物、动物、细菌、真菌和酵母。然而它们的选择受到几个因素的控制,比如pH-活性和/或稳定性最佳值、热稳定性、稳定性与活性洗涤剂、助洗剂等等。在此方面,细菌或真菌酶是最好的,比如细菌淀粉酶和蛋白酶、真菌纤维素酶。
酶通常以足够提供最高为每克组合物重量约5毫克的活性酶的含量加入,更典型地约0.01毫克到约3毫克。或者表达为,这里组合物典型地含有从约0.001%到约5%,最好0.01%-1%的商业酶制品的重量。蛋白酶现在通常是这样的商业配制,含量为足以提供每克组合物从0.005到0.1Anson活性单元(AU)。
适当的蛋白酶的例子是由B.substilis和B.地衣形菌素的特殊种系获得的substilisins.另一个合适的蛋白酶是由杆菌系获得的,在pH范围8-12内具有最大活性,由NovoIndustries A/S开发和出售。注册商标名为ESPERASE。此酶和类似酶的制备在Novo的英国专利申请公开号1243784中描述到。适于去除蛋白质基污点的分解蛋白酶在市场上可以买到,包括那些由Novo Industries A/S(丹麦)以商标名ALCALASE和SAVINASE和由InternationalBio-Synthetics,Inc.(荷兰)的商标名MAXATASE出售的蛋白酶。其它的蛋白酶包括蛋白酶A(见1985年1月9日出版的欧洲专利申请公开130756)和蛋白酶B(见1987年4月28日提交的欧洲专利申请系列号87303761.8和1985年1月9日出版的Bott等人的欧洲专利申请130756)。
淀粉酶包括,例如,在英国专利申请公开系列号1296839(Novo)中所述的α-淀粉酶、International Bio-Synthetics,Inc.的RAPIDASE和Novo Industries的TERMAMYL.
可用于本发明的纤维素酶包括细菌或真菌纤维素酶。最好它们有一个在5-9.5之间的pH最优值范围。适宜的纤维素酶在1984年3月6日颁发给Barbesgoard等人的美国专利4 435 307中公开,此专利公开了从Humicolainsolens和Humicola系DSM1800或一个属于气单胞菌属的产生真菌的212型纤维素酶、从一种海底软体动物的肝胰腺中提取出来的纤维素酶(Dolabella AuriculaSolander)。适宜的纤维素酶也在GB-A-2 075 028、GB-A-2 095 275和DE-OS-2 247 832中公开。
用于洗涤剂用途的适宜的脂肪酶包括那些由假单胞菌属组的微生物产生的酶,比如在英国专利1 372 034中公开的假单胞菌属stutzeri ATCC 19.154。也可见1978年2月24日公开的日本专利申请公开53-20487中的脂肪酶。此脂肪酶可由日本Nagoya Amano PharmaceuticalCo.Ltd.获得,商标名称为脂肪酶P“Amano”,下文称作“Amano-P”。其它的商品化的脂肪酶包括Amano-CES、来自Chromobacter viscosum的脂肪酶,例如Chromobacter viscosum类脂解酶NRRLB 3673,可由日本Tagata的Toyo Ty zo公司购得;另一个Chromobacterviscosum脂肪酶来自美国的U.S.Bio Chemical公司和荷兰的Disoynth司,此酶由Pseudomonas gladioli得出。由Humicola lanuginosa衍生的LIPOLASE酶是这里使用最好的一个脂肪酶,可由Novo购得(也可见EPO 341 947)。
过氧化物酶与氧源结合使用,例如过碳酸盐、过硼酸盐、过硫酸盐、过氧化氢等。它们用来“溶液漂白”,即阻止洗涤操作过程中从底物上除掉的染料或颜料转移到洗涤溶液中的其它底物上。本领域中已知的过氧化物酶包括,例如辣根过氧化物酶、木质素酶、卤过氧化物酶比如氯和溴过氧化物酶。含有过氧化物酶的洗涤剂组合物在例如1989年10月19日公开的由O.Kirk转让给NovoIndustries A/S的PCT国际申请WO 89/099813中公开。
很大范围的酶物质和其掺入合成洗涤剂组合物的方法也在1971年1月5日发布给McCarty等人的美国专利3553 139中被公开。酶在1978年7月18日Place等人发布的美国专利4 101 457和1985年3月26日Hughes发布的美国专利4 507 219中都被进一步公开。用于洗涤剂配方的酶物质及其掺入这些配方的方法在1981年4月14日Hora等人发布的美国专利4 261 868中被公开。用在洗涤剂中的酶可由各种方法稳定。酶稳定技术在1981年4月14日发布给Horn等人的美国专利4 261 868、1971年8月17日发布给Gedge等人的美国专利3 600 319和1986年10月29日venegas公开的欧洲专利申请公开号0 199 405,申请号86 200 586.5中被公开并示例。酶稳定系统也在例如美国专利4 261 868、3 600 319和3 519 570中被描述到。
酶稳定剂-这里应用的酶最好是由在成品组合物中提供钙和/或镁离子给酶的钙和/或镁离子的水溶性源的存在下来稳定的。(钙离子通常比镁离子稍微更有效,这里如果只有一类阳离子被使用的话,钙离子是最好的)。另外的稳定性可以通过各种其它的技术公开的稳定剂的存在来提供,特别是硼酸盐类:见上述引用的Severson美国专利4 537 706。典型的洗涤剂每升成品组合物包含约1到约30,较好为约2到约20,更好为约5到约15,最好为约8到约12毫摩尔钙离子。这可以随现有酶的量及其对钙或镁离子的反应而稍微变化。应如此选择钙或镁离子的含量,以使在组合物中与助洗剂、脂肪酸等复合之后,总有一些最小的量为酶而存在。任何水溶性钙或镁盐都可用作钙或镁离子源,包括,但不限于,氯化钙、硫酸钙、苹果酸钙、马来酸钙、氢氧化钙、甲酸钙、乙酸钙和相应的镁盐。由于在酶浆和配方水中存在钙,因此少量的钙离子,通常每升约0.05到约0.4毫摩尔也经常出现在组合物中。在皂条组合物中配方可包括足量的水溶性钙离子源,以在洗衣液中提供这样的量。另外地,天然水硬度就可足够。
应理解前述的钙和/或镁离子含量是足以提供酶稳定性的。更多的钙和/或镁离子可以加入到组合物中,以提供一种另外的达到油脂去除效果的性能。因而,作为一个总的比例,这里的组合物将典型地包含重量约0.05%到约2%的水溶性钙或镁离子源,或者二者兼有。当然,此数量可以随用于此组合物中的酶的数量和类型而变化。
这里的组合物也可以任选地,但是最好地,含有各种添加的稳定剂,特别地硼酸盐类稳定剂。典型地,这种稳定剂在组合物中的用量为重量约0.25%到约10%,较好为约0.5%到约5%,更好为约0.75%到约3%的硼酸或其它的能够在组合物中形成硼酸的硼酸盐化合物(基于硼酸计算)。尽管其它的化合物比如氧化硼、硼砂和其它的碱金属硼酸盐(例如正、偏和焦硼酸钠和戊硼酸钠)是合适的,但是硼酸是最好的。取代的硼酸(例如苯基硼酸、丁烷硼酸和对溴苯基硼酸)也可以代替硼酸使用。
漂白化合物-漂白剂和漂白活化剂-这里的洗衣皂组合物可以任意地含有漂白剂或含有一种漂白剂和一种或多种漂白活化剂的漂白组合物。当在本发明中使用时,漂白剂典型含量将为洗涤剂组合物的约1%到约30%,更典型地约5%到约20%,尤其对于织物洗涤。如果存在,漂白活化剂的量典型地是包含漂白剂加漂白活化剂的漂白组合物量的约0.1%到约60%,更典型地约0.5%到约40%。
这里使用的漂白剂可以是有用于在织物清洗、硬表面清洗或其它的现已知或将知的清洗用途的洗涤剂组合物的漂白剂的任何一种。这些包括氧漂白剂以及其它的漂白剂。过硼酸盐漂白剂,例如过硼酸钠(例如一或四水合物)可以用于此外。
一类可以使用没有限制的漂白剂,包括过羧酸漂白剂及其盐。这类试剂适当的例子包括单过氧邻苯二甲酸镁六水合物、间氯过苯甲酸的镁盐、4-壬氨基-4-氧代过氧丁酸和二过氧十二双酸。这种漂白剂在1984年11月20日颁发给Hartman的美国专利4 483 781、1985年6月3日Burns等提交的美国专利申请740446、1985年2月20日公开的Banks等的欧洲专利申请0 133 354和1983年11月1日颁发给Chung等的美国专利4 412 934中被公开。极优选的漂白剂也包括如1987年1月6日颁发给Burns等的美国专利4 634 551中所述的6-壬氨基-6-氧代过氧己酸。
过氧漂白剂也可以被使用。适当的过氧漂白化合物包括碳酸钠过氧水合物和相当的“过碳酸盐”漂白剂、焦磷酸钠过氧水合物、脲过氧水合物和过氧化钠。过硫酸盐漂白剂(例如OXONE,由DuPont商品化生产)也可以被使用。
漂白剂的混合物也可以被使用。
过氧漂白剂,过硼酸盐、过碳酸盐等最好是与漂白剂活化剂结合,活化剂可导致在含水溶液(即在洗涤过程中)中相应于漂白剂的过氧酸的就地生产。各种非限定的活化剂的例子在1990年4月10日颁发给Mao等的美国专利4915 854和美国专利4 412 934中被公开。壬酰氧化苯磺酸盐(NOBS)和四乙酰乙二胺(TAED)活化剂是典型的,它们的混合物也可以使用。这里有用的其它的典型的漂白剂和活化剂也可见美国专利4 634 551。
除了氧漂白剂之外的漂白剂,在本领域也是众所周知的,可以在这里使用。一类有特殊意义的非氧漂白剂包括光活化漂白剂,比如磺酸化的锌和/或铝酞菁。见1977年7月5日颁发给Holcombe等的美国专利4 033 718。如果使用,洗涤剂组合物将典型地包含约0.025%到约1.25%(重量)的这种漂白剂,尤其是磺酸化的锌酞菁。
聚合物污垢释放剂任何那些本领域的技术人员已知的聚合物污垢释放剂可以任意地应用于本发明的洗衣用组合物和工艺中。聚合物污垢释放剂特征是既具有亲水部分,使疏水纤维比如聚酯和尼龙的表面吸水,又具有疏水部分,使沉积到疏水纤维上且经过洗涤和冲洗循环完成后保留粘附在那儿,这样因而可作为亲水部分的固定器。这可使出现的污点在后来的洗涤过程中,用污垢释放剂处理时更易清洗掉。
这里有用的聚合物污垢释放剂包括那些污垢释放剂,具有:(a)一个或多个主要由以下组成的非离子亲水物组合物(i)聚合度至少2的聚氧化乙烯部分;(ii)聚合度从2到10的氧化丙烯或聚氧化丙烯部分,其中所说的亲水物部分不包含任何氧化丙烯单元,除非它是在每个末端通过醚键结合到相邻的部分;(iii)一个包括氧化乙烯和从1到约30的氧化丙烯单元的氧化亚烷基单元的混合物,其中所说的混合物含有足量的氧化乙烯单元,以便亲水组合物在污垢释放剂沉积在这种表面上后,有足够大的亲水性来增加常规则的聚酯合成纤维表面的亲水性,所说的亲水部分最好包含至少约25%氧化乙烯单元,更好地,尤其对这种有约20到30个氧化丙烯单元的组合物,至少约50%氧化乙烯单元;或(b)一个或多个疏水物组合物,包括(i)C3氧化亚烷基对苯二酸酯片断,其中如果所说的疏水物组合物也包含氧化乙烯对苯二酸酯,氧化乙烯对苯二酸酯与C3氧化亚烷基对苯二酸酯单元的比率是约2∶1或更低,(ii)C4-C6亚烷基或氧化C4-C6亚烷基部分或其中的混合物,(iii)聚(乙烯基酯)部分,最好是聚合度至少2的聚(乙烯基乙酸酯),(iv)C1-C4烷基醚或C4羟烷基醚取代物或其中的混合物,其中所说的取代物出现的形式为C1-C4烷基醚或C4羟烷基醚纤维素衍生物或其中的混合物,这种纤维素衍生物是两亲的,从而它们有足够含量的C1-C4烷基醚和/或C4羟烷基醚单元沉积到通常的聚酯合成纤维表面上,保留足够含量的羟基,一旦粘着到这种常规的合成纤维表面上,就增加纤维表面的亲水性,或者兼而具有(a)和(b).
典型地,(a)(i)的聚氧化乙烯部分有一个从2到约200的聚合度,尽管更高的含量可以使用,较好地从3到约150,更好地从6到约100。合适的氧化C4-C6亚烷基疏水物部分包括,但不受限于,聚合物污垢释放剂的末端,比如MO3S(CH2)nOCH2CH2O-,其中M是钠,n是一个4-6的整数,如在1988年1月26日颁发给Gosse link的美国专利4 721 580中所公开。
有用于本发明的聚合物污垢释放剂也包括纤维素的衍生物,比如羟基醚纤维素聚合物、对苯二酸乙二醇或对苯二酸丙二醇与聚对苯二酸氧化乙烯或聚对苯二酸氧化丙烯的共聚物段等。这种试剂在市场上可以买得,包括纤维素的羟基醚,比如METHOCEL(DOW)。这里使用的纤维素污垢释放剂也包括那些选自C1-C4烷基和C4羟烷基纤维素,见1976年12月28日颁发给Nicol等的美国专利4 000 093。
污垢释放剂特征是聚(乙烯基酯)疏水物部分,包括聚(乙烯基酯)的接枝共聚物,例如C1-C6乙烯基酯,最好是聚(乙烯基乙酸酯)接枝到聚氧化亚烷基骨架上,比如聚氧化乙烯骨架。见1987年4月22日公开的Kud等的欧洲专利申请0 219 048。市场上可购得的这类污垢释放剂包括SOKALAN类物质,例如可由BASF购得的SOKALAN HP-22(西德)。
一类适宜的污垢释放剂,是具有对苯二酸乙二醇和聚氧化乙烯(PEO)对苯二酸酯的随机块的共聚物。这种聚合物污垢释放剂的摩尔重量在约25000到约55000范围之内。见1976年5月25日颁发给Hays的美国专利3 959 230和1975年7月8日颁发给Basadur的美国专利3893929。
另一类合适的聚合物污垢释放剂,是具有对苯二酸乙二醇重复单元的聚酯,此重复单元含有10-15%(重量)的对苯二酸乙二醇单元以及90-80%(重量)的由一个平均分子量300-5000的聚氧乙烯乙二醇衍生的聚氧乙烯对苯二酸酯单元。这种聚合物的例子包括市场上可买到的物质ZELCON 5126(来自Dupont)和MILEASET(来自ICI)。也可见1987年10月27日颁发给Gosselink的美国专利4 702 857。
另一个合适的聚合物污垢释放剂,是一个基本上线型的酯低聚物的磺化产品,此低聚物由一个对苯二酰和氧化烷烯氧重复单元的低聚酯主链组成,末端部分共价地连接到主链上。这些污垢释放剂在1990年11月6日颁发给J.J.Scheibel和E.P.Gosselink的美国专利4 968 451中被充分地描述。
其它的合适的聚合物污垢释放剂,包括1987年12月8日颁发给Gosselink等的美国专利4 711 730的对苯二酸聚酯、1988年1月26日颁发给Gosselink的美国专利4 721 580的阴离子封端的低聚酯和1987年10月27日颁发给Gosselink的美国专利4 702 857的嵌段聚酯低聚化合物。
其它的聚合物污垢释放剂也包括1989年10月31日颁发Maldonado等的美国专利4 877 896的污垢释放剂,此专利公开了阴离子的,尤其是磺基芳酰基封端的对苯二酸酯。
如果使用,污垢释放剂通常包含这里的洗涤剂组合物重量的约0.01%到约10.0%,典型地从约0.1%到约5%,最好从约0.2%到约3.0%。
螯合剂-这里的洗涤剂组合物也可任选地含有一种或多种铁和/或锰螯合剂。这种螯合剂可选自氨基羧酸酯(盐)、氨基膦酸酯(盐)、多官能取代的芳香螯合剂及其中的混合物,所有的如下文定义。不受理论限制,相信这些物质的益处部分地是由于它们通过可溶螯合物的形成从洗涤溶液中去除铁和锰离子的特殊能力。
用作选择的螯合剂的氨基羧酸盐包括乙二胺四乙酸盐、N-羟乙基乙二胺三乙酸盐、次氮基三乙酸盐、乙二胺四丙酸盐、三亚乙基四胺己乙酸盐、二亚乙基三胺戊乙酸盐和乙醇二甘氨酸的碱金属、铵和取代铵的盐及其混合物。
氨基膦酸酯(盐),当洗涤剂组合物中允许至少含少量磷时,也是适于用作本发明组合物中的螯合剂,包括乙二胺四(亚甲基膦酸酯)、次氮基三(亚甲基膦酸酯)和二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸酯)表示DEQUEST。最好这些氨基膦酸酯不含有多于约6个碳原子的烷基或链烯基基团。
多官能取代的芳香螯合剂在这里的组合物中也是有用的。见1974年5月21日颁发给Connor等人的美国专利3 812 044。优选的此类以酸形式的化合物是二羟基二磺基苯,比如1,2-二羟基-3,5-二磺基苯。
这里使用的一个优选的生物可降解的螯合剂是乙二胺二琥珀酸酯(盐)(“EDDS”),如在1987年11月3日颁发给Hartman和Perkins的美国专利4 704 233。
如果使用的话,这些螯合剂通常包含这里的洗涤组合物重量的约0.1%到约10%。更好地,如果使用,螯合剂将含有这种组合物重量的约0.1%到约3.0%。
粘土污垢去除/抗再沉积剂-本发明的组合物也可任意地含有具有粘土污垢去除和抗再沉积性能的水溶性乙氧化胺。含有这些化合物的洗涤剂组合物,典型地含有按重量计为约0.01%到约10.0%的水溶性乙氧化胺。
最优选的污垢释放和抗再沉积剂是乙氧化四亚乙基戊胺。典型的乙氧化胺在1986年7月1日颁给Vander Meer的美国专利4 597 898中被进一步描述。另一组最好的粘土污垢去除/抗再沉积剂,是在1984年6月27日出版的Oh和Gosselink的欧洲专利申请111965中公开的阳离子化合物。其它的可以用的粘土污垢去除/抗再沉积剂,包括在1984年6月27日出版的Gosselink的欧洲专利申请111984中公开的乙氧化胺聚合物、在1984年7月4日出版的Gosselink的欧洲专利申请112592中公开的两性离子聚合物、在1985年10月22日颁发给Connor的美国专利4 548 744中公开的氧化胺。其它的本领域已知的粘土污垢去除和/或抗再沉积剂也可以用于这里的组合物。另一类最好的抗再沉积剂包括羧甲基纤维素(CMC)物质。这些物质在本领域已众所周知。
聚合物分散剂-聚合的分散剂可以有益地以约0.1%到约7%(重量)的用量,用于这里的组合物中,尤其是在沸石和/或层状硅酸盐助洗剂存在下。适合的聚合的分散剂包括聚合的多元羧酸酯(盐)和聚乙二醇,尽管本领域中已知的其它的也可以使用。尽管不打算受理论限制,相信当与其它的助洗剂(包括低分子量多羧酸酯(盐))结合使用时,通过晶体成长抑制、颗粒污垢释放胶溶和抗再沉积作用,聚合的分散剂可增加总的洗涤剂助洗剂效果。
聚合的多羧酸酯(盐)物质可以通过聚合或共聚适当的未饱和的单体,最好以其酸的形式来制备。可以被聚合形成适当的聚合的多羧酸酯(盐)的未饱和单体酸包括丙烯酸、马来酸(或马来酸酐)、富马酸、衣康酸、丙烯三甲酸、中康酸、柠康酸和亚甲基丙二酸。在这里聚合的多羧酸酯(盐)中,不含有羧酸酯(盐)原子团,比如乙烯基甲基醚、苯乙烯、亚乙基等的单体部分的存在是合适的,条件是这些部分不构成超过约40%(重量)。
特别地合适的聚合的多羧酸酯(盐)是由丙烯酸衍生来的。这里这种有用的丙烯酸基聚合物是聚合的丙烯酸的水溶性盐。这种酸形式的聚合物的平均分子量最好在约2000到10000,较好地从约4000到7000,最好地从约4000到5000。这种丙烯酸聚合物的水溶性盐可包括,例如,碱金属、铵和取代的铵盐。此类的可溶的聚合物为已知物质。这类聚丙烯酸盐在洗涤剂组合物中的使用已经被公开,例如在1967年3月7日颁发给Diehl的美国专利3 308 067。
丙烯酸/马来酸基的共聚物也可以用作一种优选的分散/抗再沉积剂的成分。这种物质包括丙烯酸和马来酸的共聚物的水溶性盐。这种以酸形式的共聚物的平均分子量为在约2000到100000范围内,更好地从约5000到75000,最好地从约7000到65000。在这种共聚物中丙烯酸盐与马来酸盐的比率,通常为约30∶1到约1∶1,更好地为约10∶1到2∶1。这种丙烯酸/马来酸共聚物的水溶性盐可包括,例如,碱金属、铵和取代的铵盐。这类的可溶的丙烯酸盐/马来酸盐共聚物为已知的物质,此物质在1982年12月15日公开的欧洲专利申请号66915中述及。
另一种可被包括的聚合物物质是聚乙二醇(PEG)。PEG可以显示分散剂效果,同时作为一个粘土污垢去除/抗再沉积剂。对于这些用途,典型的分子量范围为约500到约100000,优选约1000到约50000,更优选约1500到10000。
聚天冬氨酸和聚合氨酸分散剂也可以被使用,特别是在与沸石助洗剂结合下使用。
增白剂-本领域任何已知的荧光增白剂或其它的增亮或增白剂,可以含量典型地从约0.05%到约1.2%(重量),加入到这里的洗涤剂组合物中。在本发明中有用的商品荧光增白剂可被分成几组,包括但不必限制于二苯乙烯的衍生物、吡唑啉、香豆素、羧酸、次甲基菁、二苯并噻吩-5,5-二氧化物、吡咯、5-和6-员环杂环和其它的各种各样的试剂。这种增白剂的例子公开于由M.Zahradnir编著,John Wiley&Sons,New York(1982)出版的“The Production and Application of FluorescentBrightening Agents”一书中。
有用于本发明的组合物的荧光增白剂的专门例子是那些在1988年12月13日颁发给Wixon的美国专利4790856中所示范的。这些增白剂包括来自Verona的PHORWHITE系列增白剂。在此参考中公开的其它的增白剂包括:Tinopal UNPA、Tinopal CBS和Tinopal 5BM,可从Ciba-Geigy购得;Arctic White CC和Arcticwhite CWD,可从意大利的Hilton-Davis购得,2-(4-苯乙烯基-苯基)-2H-萘酚[1,2-d]三吡、4,4′-双-(1,2,3-三唑-2-基)二苯乙烯、4,4′-双(苯乙烯基)联苯和氨基香豆素。这些增白剂的专门例子包括4-甲基-7-二乙基氨基香豆素、1,2-双(苯并咪唑-2-基)乙烯、1,3-diphenylphrazolines、2,5-双(苯并噁唑-2-基)噻吩、2-苯乙烯基-萘并-[1,2~d]噁唑和2-(茋-4-基)-2H-萘并[1,2-d]三唑。也可见1972年2月29日颁发给Hamilton美国专利3 646 015。
抑泡剂-减少或抑制泡沫形成的化合物可以被加入到本发明的组合物中。
大量的物质可被用作抑泡剂,抑泡剂对那些本领域技术人员来说是众所周知的。例如见Kirk OthmerEncyclopedia of Chemical Technology,第三版,第7卷,第430-447页(John Wiley&Sons,Inc.,1979)。这些包括,例如:高分子量烃,比如链烷烃、脂肪酸酯(例如脂肪酸三甘油酯)、硅氧烷、仲醇、-羟基醇的脂肪酸酯、脂肪族C18-C40酮(例如硬脂酮等)。其它的抑泡剂包括N烷基化氨基三嗪,比如氰尿酰氯与两或三摩尔含有1到24个碳原子的伯或仲胺形成的产品,三至六-烷基三聚氰胺或二至四-烷基二胺氯三嗪、氧化丙烯和单硬脂酰磷酸酯,比如单十八烷醇磷酸酯和单硬脂酰基二碱金属磷酸盐(例如K、Na和Li)和磷酸酯。烃,比如石蜡烃和卤代石蜡烃可以液态形式使用。液态烃在室温和大气压下是液体,在约-40℃和约5℃范围内有一个倾点,和一个不低于约110℃(大气压力)的最小沸点。也已知优选使用熔点低于约100℃的含蜡烃。
一类较好的抑泡剂包含硅氧烷抑泡剂。此类包括聚硅氧烷油,比如聚二甲基硅氧烷、聚硅氧烷油或树脂的分散体或乳状液,以及聚硅氧烷与氧化硅粒的结合使用,其中聚硅氧烷熔融地化学吸附到氧化硅上。硅氧烷抑泡剂在本领域众所周知,例如在1981年5月5日颁发给Gandolfo等人的美国专利4 265 779和1990年2月7日出版的Starch,M.S.的欧洲专利申请号89307851.9中公开。
其它的硅氧烷抑泡剂在美国专利3 455 839中公开,涉及通过掺入其中的少量聚二甲基硅氧烷流体使水溶液消泡的组合物和方法。
硅氧烷和硅烷化的氧化硅的混合物,例如在德国专利申请DOS 2 124 526中述及。在粒状洗涤剂组合物中的硅氧烷消泡剂和泡沫控制剂在1987年3月24日颁给Bartolotta等人的美国专利3 933 672和颁给Baginski等人的美国专利4 652 392中公开。
其它的这里有用的抑泡剂包括仲醇(例如2-烷基烷醇)和这种醇与硅油的混合物,比如在美国专利4 798 679、4 075 118和欧洲专利150872中公开的硅氧烷。仲醇包括含有C1-C16链的C6-C16烷醇。一个优选的醇是2-丁基辛醇,可从Condea购得,商标为ISOFOL 12。仲醇的混合物可从Enichem以商标ISALCHEM 123购得。混合的抑泡剂典型地包含醇+硅氧烷以重量比1∶5到5∶1的比率的混合物。
抑泡剂,当被使用时,最好是以“抑泡量”使用。“抑泡量”意味着组合物的配方设计师可选择一定量的泡沫控制剂,此量足以控制泡沫达到泡沫减少的含量为合乎要求的结果。这里组合物通常包含0%到约5%的抑泡剂。硅氧烷抑泡剂典型地使用量最高可达约洗涤剂组合物重量的2.0%,尽管可以使用更高的量。此上限事实上是实用的,主要由于要使成本保持最低并且保证在有效控制起泡中较低量的有效性。较好地,使用约0.01%到约1%的硅氧烷抑泡剂,更好地从约0.25%到约0.5%。如这里所使用的,这些重量百分比值包括任何可与聚有机硅氧烷结合使用的氧化硅,以及任何可被使用的添加剂物质。单硬脂酰磷酸酯抑泡剂通常使用量为组合物重量的约0.1%到约2%。烃抑泡剂典型地使用量约0.01%到约5.0%范围内,但可以使用更高的量。醇类抑泡剂典型地以成品组合物重量的0.2%-3%使用。
除了上述的成分,这里的组合物也可以与在本发明各种组合物中提供其它益处的各种其它添加剂成分一起使用。下文将说明各种这种添加剂成分,但是不仅限于此。
织物柔顺剂-各种贯穿洗涤过程的织物柔顺剂,尤其是1977年12月13日颁发给Storm和Nirschl的美国专利4 062 647中的细微绿土,以及本领域已知的其它的柔顺剂粘土,可以任选地以从约0.5%到约10%(重量)的含量,用于本发明的组合物,以在织物清洗的同时提供织物柔顺剂的益处。粘土柔软剂可以与胺和阳离子柔软剂结合使用,如,例如在1983年3月1日颁给Crisp等人的美国专利4 375 416和1981年9月22日颁给Harris等人的美国专利4 291 071中所公开的。
其它成分-有用于洗涤剂组合物的各种其它成分,可被包括在这里的组合物内,包括其它的活性成分、载体、水溶助长剂、操作助剂、染料或颜料等等。如果需要多泡沫,泡沫促进剂,比如C10-C16烷醇酰胺,可以被掺入到组合物中,典型含量在1%-10%。C10-C14单乙醇和二乙醇酰胺代表了一类典型的这种泡沫促进剂。这种泡沫促进剂与高起泡的添加剂表面活性剂,比如上述的氧化胺、甜菜碱和磺基甜菜碱的使用也是有优越性的。如果需要,可溶性盐比如MgCl2、MgSO4、CaCl2等可以典型含量0.1%-2%加入,提供另外的起泡和加强油脂清除。
各种应用于本组合物的洗涤性成分,任选地还可以通过吸附所说的成分到一个疏松的疏水底物上,然后用一个疏水层覆盖所说的底物进一步稳定。优选地,此洗涤性成分在被吸附进多孔的底物之前与一种表面活性剂混合。在使用中,此洗涤性成分从底物释放进入到含水洗涤液中,在洗涤液中此成分发挥其预定的洗涤性功能。
为详细说明此技术,将一种疏松的疏水性的氧化硅(商标为SIPERNAT D10,DeGussa)与一个含有3%-5%的C13-C15乙氧化醇EO(7)非离子表面活性剂的蛋白水解酶溶液混合。典型地,酶/表面活性剂溶液是氧化硅重的2.5倍。将得到的粉末在搅拌下分散于硅油中(可以使用粘度在500-12500范围内的各种硅油)。将得到的硅油分散液乳化或者加入到最终的洗涤剂基体中。通过这种方式,可使比如前述的酶、漂白剂、漂白活化剂、漂白催化剂、光活化剂、染料;荧光增白剂、织物调理剂和可水解表面活性剂的成分可以被“保护”,以用于洗涤剂,包括液体洗衣用洗涤剂组合物。
这里的皂条组合物最好配成这样,当用在含水清洗操作过程中时,洗涤水pH在约6.5和约11之间,最好在约7.5和约10.5之间。洗碟用个人清洗产品配方的pH,最好在约6.8和约9.0之间。洗衣用产品典型的pH在9-11。控制pH在推荐的用量范围内的技术,包括使用缓冲剂、、碱、酸等,这种技术对本领域中的技术人员来说是众所周知的。
下文说明了上述的表面活性剂的使用,用通常的挤出方法来制备皂条组合物。这些实例是非限定性的,因为各种表面活性剂、香料和任选的其它的皂条配方设计师已知的成分可以任选地用于这种组合物中,所有成分都以通常的用量。
实例VIII
一个典型的皂条组合物配方如下:
成分 百分含量(wt)脂肪酸皂* 83.75葡糖酰胺表面活性剂 3.00NaCl 0.44次要成分(香料等等) 2.5水 至100pH 10.25
*以重量比70/10/20混合的动物脂/硬脂酸/椰油脂肪酸的钠盐
**按实例IV的方法制备的C12-N-(3-甲氧丙基)葡糖酰胺。
实例IX
实例VIII的皂条可通过减少肥皂含量到76%,增加葡糖酰胺表面活性剂的含量到10%来改性。从而得到一种更柔顺的皂条。
实例X
实例VIII的皂条可通过增加皂含量到85%和降低葡糖酰胺表面活性剂的含量到2%来改性。可得到一种更硬性的皂条。
实例XI
实例VIII的皂条可通过将一当量的实例VIII的混合的棕榈甲氧丙基葡糖酰胺来取代实例IV的N-烷氧基葡糖酰胺来改性。
实例VII
一种适用于洗污染织物的洗衣用皂条,可通过标准挤出工艺来制备,该皂条包括下列成分:
成分 %(重量)C12-C16烷基硫酸钠 20棕榈N-(3-甲氧丙基)葡糖酰胺* 5C11-C13烷基苯磺酸钠 10三聚磷酸钠 7焦磷酸钠 7碳酸钠 25沸石A(0.1-10m) 5椰油单乙醇酰胺 2羧甲基纤维素 0.2聚丙烯酸盐(m·w 1400) 0.2荧光增白剂,香料 0.2蛋白酶 0.3CaSO4 1MgSO4 1水 4填料** …至100…
*由混合的棕榈部分脂肪酸制备
**可选自方便的材料,比如CaCO3、滑石、粘土、硅酸盐等等。
实例XIII
实例VII的洗衣皂可通过加入8%的过硼酸钠一水合物或过碳酸钠(300-600微米)和1%的其中提供漂白功能的壬酰基氧化苯磺酸盐来改性。