专利名称：含有具特殊酯分配的酯季铵盐和电解质的浓缩织物柔软组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及液态的织物柔软组合物。更具体地说，本发明涉及适合用于自动家用洗衣机的漂清阶段中的织物柔软组合物，它可以在长时间内保持稳定并且能够被倾倒出来。
背景技术：
作为织物柔软剂，酯化的季铵化合物是本领域众所周知的。Jacques等人在美国专利4,844,823中描述了一种二酯化的长链脂肪酸二低级烷基季铵盐，它在与脂肪醇的联合使用中被用作优选的一类阳离子柔软剂。在EP-A-309052中，描述了一种含有单酯或二酯季铵化合物与烷氧化醇的液态柔软组合物，所述烷氧化醇据信可以提高该季铵化柔柔软合物的化学稳定性。
酯化的季铵化合物(“酯季铵盐”)描述在Kang等人(Stepan)的美国专利3,915,867中，它含有N-甲基，N，N-二-(β-C14-C18-酰氧基乙基)，N-β-羟基乙基铵硫酸二甲酯。这类酯季铵盐的特征在于具有良好的柔软性以及出色的白度保持性和再润湿性，它们可以通过由链烷醇胺和脂肪酸烷基酯混合物反应制备得到。
在Contet等人的美国专利5,637,743中描述了一种由脂肪酸或这类酸的脂肪醇酯衍生物与叔胺发生反应得到的季铵盐织物柔软剂，其中脂肪酸部分与叔胺的比例为1.85-1.40，这相当于在季铵化步骤之前的平衡分配比例中单酯具有较高的水平。
尽管利用这些现有技术的织物柔软化合物可以获得令人满意的结果，但是为了在使用浓缩的织物柔软组合物时也能够提供有效的织物柔软作用，仍然需要作进一步改进；具有高浓度的柔软剂在遭受温度变化、或者严重老化时通常表现为物理不稳定从而不容易被倾倒出来。因此，本领域需要这样的酯季铵盐基质漂清阶段织物柔软组合物，它在各种环境温度下放置长时间后仍然保持物理稳定并且其特征在于稳定粘度低于大约500cps，从而使得其仍然能够被容易地倾倒出来。
发明概述本发明提供了一种具有水分散性的浓缩漂清阶段织物柔软组合物，所述组合物在各种环境温度下放置长时间后仍然保持物理稳定并且其特征在于稳定粘度低于大约500cps，从而使得其仍然能够被容易地倾倒出来，所述组合物含有(a)大约10重量％至大约25重量％的由链烷醇胺和脂肪酸衍生物发生反应再季铵化作用得到的可生物降解的脂肪酸酯季铵化合物，所述脂肪酸酯季铵化合物由下式表示 其中Q表示具有结构-OCO-或-COO-的羧基；R1表示具有8-22个碳原子的脂肪族烃基；R2表示-Q-R1或-OH；q、r、s和t各自独立地表示数字1-3；以及X-a是化合价为a的阴离子；以及其中所述脂肪酸酯季铵化合物由具有一定分配比例的单酯、二酯和三酯化合物构成，当各R2为-OH时形成单酯季铵盐化合物；当一个R2为-OH而另一个R2为-Q-R1时形成二酯季铵盐化合物；当各R2为-Q-R1时形成三酯季铵盐化合物；并且其中在所述脂肪酸酯季铵化合物中单酯季铵盐化合物的标准百分比为大约28％至大约39％；二酯季铵盐化合物的标准百分比为大约52％至大约62％；三酯季铵盐化合物的标准百分比为大约7％至大约14％；所有百分比均是以重量计；(b)大约0.01重量％至大约1重量％的电解质；和(c)大约0重量％至大约2重量％的螯合剂；(d)大约0重量％至大约2重量％的乳化剂；(e)大约0重量％至大约5重量％的香料；以及(f)余量水。
在本发明优选的实施方案中，所述织物柔软组合物含有大约12重量％至大约20重量％。
本文所述的柔软组合物其特征在于在各种环境温度下放置长时间后，稳定粘度低于大约500cps、更优选低于大约250cps，从而使得其仍然能够被容易地倾倒出来。
在本发明的脂肪酸酯季铵化合物中，单酯化合物的重量标准百分比优选为大约31％至大约37％，二酯化合物的重量标准百分比优选为大约53％至大约59％，三酯化合物的重量标准百分比优选为大约8％至大约12％。
本发明还包括一种柔软织物的方法，所述方法包括将织物进行洗涤以在水浴中进行处理，所述水浴含有有效量的由上述织物柔软组合物组成的组合物。
本文所述的单酯、二酯、和三酯季铵盐的百分比、重量比通过描述在下述出版物中的定量分析方法测定“Characterisation ofquaternized triethanolamine esters(esterquats)by HPLC，HRCGC and NMR”A.J.Wilkes，C.Jacobs，G.Walraven和J.M.Talbot-Colgate Palmolive R&D Inc.-4th world SurfactantsCongress，Barcelone，3-7 VI 1996，第382页。将根据干燥样品测得的单酯、二酯、和三酯季铵盐的重量百分比以基数100％标准化。之所以需要标准化，是因为存在大约10重量％至大约15重量％的非季铵化物质，例如酯胺和游离脂肪酸。因此，本文所述的标准重量百分比是指原料中的纯酯季铵盐组分。
本发明建立在下述发现的基础之上，那就是在电解质存在下，使用在柔软组合物中浓度为10-25重量％的本发明脂肪酸酯季铵化合物导致所述酯季铵盐化合物在含水柔软组合物中的分散性显著高于使用常规的酯季铵盐化合物，从而使得为了获得分散能力而需要乳化剂或其它添加剂或者这种含水组合物的特殊均化步骤或装置不再必要。这种分散能力的改善表现在于形成了这样一类柔软组合物，所述柔软组合物在较高浓度下在各种环境温度下放置长时间后显示出显著提高了的物理稳定性，并且其特征在于其粘度仍然稳定地保持在低于大约500cps、优选低于250cps，从而使得其仍然能够被容易地倾倒出来。此外，相对于含有相当含量的常规酯季铵盐柔软剂的组合物而言，本发明的组合物可以提供与其相当的柔软效能。
发明详述如美国专利3,915,867所述，通过将由脂肪酸和链烷醇胺之间发生缩合反应得到的产物季铵化制备得到本发明的酯季铵盐织物柔软剂，所述专利的内容在此引入作为参考。所得到的酯化产物为含有三种酯季铵盐物质的酯季铵盐化合物单酯季铵盐、二酯季铵盐、和三酯季铵盐，这三种酯季铵盐是分别由一分子、两分子和三分子的脂肪酸与一分子的三链烷醇胺发生反应得到的。
根据酯化方法的条件不同，这三种物质的分配比例可以不同。本文所述的酯季铵盐化合物通过将由含有至少一种饱和或不饱和直链或支链脂肪酸、或衍生物的脂肪酸部分与至少一种官能化的叔胺之间发生缩合反应得到的产物季铵化制备得到，其中脂肪酸部分与叔胺的摩尔比例为大约1.7∶1。这种酯季铵盐表面活性剂的制备方法描述在美国专利5,637,743(Stepan)中，在此将其内容引入作为参考。
前述的摩尔比例可以决定单酯、二酯和三酯季铵盐化合物在产品中的平衡情况。例如，使用大约1.7的摩尔比例得到符合本发明的脂肪酸酯季铵盐化合物，其中标准分配比例为大约34％的单酯季铵盐、大约56％的二酯季铵盐以及大约10％的三酯季铵盐。另一方面，例如使用大约1.96的摩尔比例得到的标准分配比例为大约21％的单酯季铵盐、61％的二酯季铵盐以及18％的三酯季铵盐。具有所述平衡分配比例的后一种酯季铵盐化合物与本发明不相符合，在本文中将其作为现有技术的对照组合物代表描述在实施例中。
本发明的柔软组合物以含水分散体的形式提供，其中将织物柔软剂酯季铵盐化合物以细分形式稳定地分散在水相中。通常，具有小于大约25微米(μm)、优选小于20μm、尤其优选不大于10μm的平均粒径的分散颗粒在柔软性和稳定性方面都是可以接受的，只要在整个实际使用过程中(通常是在自动洗衣机的漂清阶段中)可以维持所述粒径不变。对于更低的限制并不是特别重要，但是从实际生产的角度考虑，所述粒径通常不低于大约0.01μm、优选为至少大约0.05μm。分散柔软剂组分的优选粒径范围为大约0.1至大约8μm。
分散体的水相主要是水，通常是去离子水或蒸馏水。为了调节粘度，如果需要的话，可以含有少量(例如至多大约5重量％)的助溶剂。优选的醇是具有2-4个碳原子的醇，例如乙醇、丙醇、异丙醇、和丙二醇或乙二醇。异丙醇(2-丙醇)是特别优选的。当然，助溶剂并不是必需的，通常可以不要。
为了降低分散体的粘度，同时将其在长时间内稳定保持在数量级为低于大约500cps、更优选250cps的低粘度下，本发明的柔软组合物包括电解质。通常，任意一种无机酸的碱金属或碱土金属盐均可用作电解质。考虑到它们的有效性、溶解度和低毒性，优选NaCl、CaCl2、MgCl2和MgSO4以及类似的碱金属和碱土金属的盐，尤其优选CaCl2。可以调节电解质的含量以确保组合物的粘度达到低于500cps、更优选250cps。通常所需电解质盐的含量为0.01重量％至1.0重量％，更优选为0.01-0.40重量％。
与现有技术的浓缩柔软组合物不同，为了将(各种)柔软成分分散在组合物中同时确保组合物具有物理稳定性，本发明的组合物通常不需要乳化剂。本发明柔软组合物中可以任选地包括乳化剂，例如具有烷基链长度为大约13-15个碳原子的脂肪醇乙氧基化物，其中乙烯基的数目为大约15-20个/摩尔。特别优选用于这种用途的有由ICIChemicals生产的Synperonic A20，这是一种每摩尔醇具有20摩尔环氧乙烷的乙氧基化C13-C15脂肪醇的非离子型表面活性剂。
本发明的组合物可以含有0％至大约5％的香料。本文中所使用的术语“香料”是指其通常的含义，可以提及并包括任意一种非水溶性芳香物质或者含有天然(即通过萃取花、全草、具有果实的花或者植物得到的)、人造(即天然油或油类组分的混合物)以及合成芳香物质的物质混合物。通常，香料就是将各种有机物质例如醇类、醛类、醚类、芳香化合物与具有不同含量的香精油(例如萜类)混和得到的复合混合物，香精油自身就是具有挥发性的芳香化合物，同时还具有溶解香料中的其它组分的作用。
在本发明中，香料的具体组成对于液体织物柔软组合物的特性不具有重要影响，只要其满足与水不混溶的要求同时具有令人愉悦的气味即可。
本发明的组合物可以含有0％至大约2％的防腐剂，例如乳酸或甲醛的溶液或者混合有溴代硝基丙二醇(Euxyl K446，来自Schulke & Mayr)的1，2-二溴-2，4-二氰基丁烷的分散体或者1，2-苯并异噻唑啉-3-酮分子的分散体(Proxel BD2或GXL，来自Avecia Biocides)。
为了防止高浓缩液体组合物出现胶凝，组合物可以含有聚乙二醇聚合物或聚乙二醇烷基醚聚合物。本文所使用的聚乙二醇聚合物具有至少200、至多大约8,000的分子量。可使用的聚合物包括AldrichChemical Company销售的聚乙二醇和聚乙二醇甲醚聚合物。聚合物在组合物中使用的含量为大约0.1重量％至大约5重量％。优选为大约0.5至大约1.5重量％的范围。
据发现，可用作流变学改性剂的其它添加剂有柠檬酸，通常其含量为大约0.05-1.0重量％，优选为大约0.1-0.6重量％。
本发明的组合物中还可以任选地包括助柔软剂，例如脂肪醇、甘油单酯或甘油单油酸酯。
为了改善本发明液体织物柔软组合物的外观或性能，可以加入少量的织物柔软组合物中常用的其它任选组分。这类常用组分包括但并不仅仅限于着色剂如染料和颜料、漂白剂和杀菌剂。
不管是浓缩还是稀释形式的织物柔软组合物都必需能够被终端用户很容易地倾倒出来。这就要求，在被消费者使用时，产品粘度通常不应该超过大约500厘泊，优选不大于250厘泊。除非另有限定，本文所使用的粘度是在25℃(22-26℃)下、使用具有50rpm的2号轴的Brookfield RVTD数字粘度计测得的。
浓缩组合物可以以通常为4∶1或更优选高达大约8∶1或者甚至10∶1的比例稀释。可以制备得到含有高达大约25重量％柔软剂的浓缩产品，并且这种产品在长时间后可以仍然能够被倾倒出来，并且可以稳定地防止相分离或悬浮颗粒的团聚。
本发明的织物柔软组合物可以任选地含有浓度为0重量％至2重量％的螯合化合物。可使用的螯合化合物是能够螯合金属离子的化合物，其浓度为柔软组合物的至少0.001重量％，优选为大约0.001重量％(10ppm)至0.5重量％，更优选为大约0.005重量％至0.25重量％。呈酸性的螯合化合物既可以以酸形式存在，也可以作为与适宜的抗衡离子例如碱金属或碱土金属离子、氨水或被取代的铵离子或者它们的混合物形成的络合物/盐形式存在。
螯合化合物选自氨基羧酸化合物和有机氨基膦酸化合物、及其混合物。适宜的氨基羧酸化合物包括乙二胺四乙酸(EDTA)；N-羟基乙二胺三乙酸；氨三乙酸(NTA)；和二亚乙基三胺五乙酸(DEPTA)。
适宜的有机氨基膦酸化合物包括乙二胺四(亚甲基膦酸)；1-羟基乙烷1，1-二膦酸(HEDP)；和氨基三(亚甲基膦酸)。
实施例1通过与具有相应组成的含有落入本发明范围之外的常规酯季铵盐进行对照，本实施例证明了本发明组合物在浓缩织物柔软组合物配方中所带来的优点。
本实施例以及表1和2中使用的酯季铵盐A是指落入本发明范围之外的酯季铵盐，其特征在于分配比例为大约21％的单酯、大约61％的二酯和大约18％的三酯化合物(以干燥试样的标准重量％)。
酯季铵盐B是指符合本发明的酯季铵盐，其特征在于分配比例为大约34％的单酯、大约56％的二酯和大约10％的三酯化合物(以干燥试样的标准重量％)。
将含有酯季铵盐A的柔软组合物作为相对于含有酯季铵盐B的本发明柔软组合物的对照组合物。
含有16-27.5％的酯季铵盐(A或B，在异丙醇中呈90％活度)的柔软组合物描述在表1中，并且按照下述方法制备将大约为60℃的温水与螯合剂搅拌引入至混合器中，然后加入大约为60℃的酯季铵盐。向该热的乳状液中加入香料和CaCl2，混合物冷却至30℃。然后在最后一步中加入染料和防腐剂。组合物的粘度测量结果如下表1所示。
表1
在“制备后”(t＝0)和一天后测量组合物1-6的粘度。本发明的组合物4、5和6特征在于一天后的粘度变为大约30-70cps，而相应的对照组合物1、2和3却具有极高的粘度或者形成凝胶。因此，与对照组合物不一样，本发明组合物所形成的产品具有理想的低于200cps的低粘度，并且在24小时后仍然保持稳定。
实施例2在本实施例中，如表2中所示的组合物7、8、9和10分别代表含有11％和16.5％酯季铵盐A、同时有或没有乳化剂的对照柔软组合物。柔软组合物11、12和13为含有酯季铵盐B的本发明组合物，并且配方中均没有乳化剂。需要说明的是，在表2中，配方中没有乳化剂的对照组合物得到了或者是不稳定的高粘度组合物，或者是凝胶产品，而含有乳化剂的对照组合物具有更稳定的粘度特性，但是当含有高浓度的16.5％酯季铵盐的组合物10在4℃和43℃老化时，其粘度出现剧烈变化。与此相反，本发明的组合物11、12和13在各种温度和浓度下均显示出既低又稳定的粘度特性。值得注意的是，本发明组合物的配方中均没有乳化剂，但是在4℃至43℃下、老化4周的过程中仍然保持稳定。
表权利要求
1.一种具有水分散性的浓缩漂清阶段织物柔软组合物，所述组合物在各种环境温度下放置长时间后仍然保持物理稳定并且其特征在于稳定粘度低于大约500cps，从而使得其仍然能够被容易地倾倒出来，所述组合物含有(a)大约10重量％至大约25重量％的由链烷醇胺和脂肪酸衍生物发生反应再季铵化作用得到的可生物降解的脂肪酸酯季铵化合物，所述脂肪酸酯季铵化合物由下式表示 其中Q表示具有结构-OCO-或-COO-的羧基；R1表示具有8-22个碳原子的脂肪族烃基；R2表示-Q-R1或-OH；q、r、s和t各自独立地表示数字1-3；以及X-a是化合价为a的阴离子；以及其中所述脂肪酸酯季铵化合物由具有一定分配比例的单酯、二酯和三酯化合物构成，当各R2为-OH时形成单酯季铵盐化合物；当一个R2为-OH而另一个R2为-Q-R1时形成二酯季铵盐化合物；当各R2为-Q-R1时形成三酯季铵盐化合物；并且其中在所述脂肪酸酯季铵化合物中单酯季铵盐化合物的标准百分比为28％至大约39％；二酯季铵盐化合物的标准百分比为52％至大约62％；三酯季铵盐化合物的标准百分比为7％至14％；所有百分比均是以重量计；(b)大约0.01重量％至大约1重量％的电解质；和(c)大约0重量％至大约2重量％的螯合剂；(d)大约0重量％至大约2重量％的乳化剂；(e)大约0重量％至大约5重量％的香料；以及(f)余量水。
2.根据权利要求1的织物柔软组合物，其中在各种环境温度下放置长时间后，所述粘度仍然保持低于大约250cps。
3.根据权利要求1的织物柔软组合物，其中在所述脂肪酸酯季铵化合物中，单酯化合物的标准百分比为大约31％至大约37％，二酯化合物的标准百分比为大约53％至大约59％，三酯化合物的标准百分比为大约8％至大约12％，所有百分比以重量计。
4.根据权利要求2的织物柔软组合物，其中单酯化合物的标准百分比为大约34％，二酯化合物的标准百分比为大约56％，三酯化合物的标准百分比为大约10％。
5.根据权利要求2的织物柔软组合物，所述组合物含有1，2-苯并异噻唑啉-3-酮分子(Proxel商标，来自Avecia Biocides)作为防腐剂。
6.一种柔软织物的方法，所述方法包括形成含有有效量的权利要求1的织物柔软组合物的水溶液，然后利用所述水溶液与织物接触使其柔软。
全文摘要
提供了一种含水漂清阶段织物柔软组合物，所述组合物含有酯季铵盐柔软化合物，所述组合物在各种环境温度下放置长时间后仍然保持物理稳定并且其特征在于稳定粘度低于大约500cps，从而使得其仍然能够被容易地倾倒出来。
文档编号C11D1/645GK1738891SQ200380108817
公开日2006年2月22日 申请日期2003年11月12日 优先权日2002年11月14日
发明者M·彼得斯, J·P·格兰德迈尔, D·莫尔, N·米内奥 申请人:高露洁-棕榄公司