织物软化组合物的制作方法

文档序号:15213542发布日期:2018-08-21 16:04阅读:253来源:国知局
常规的织物软化剂组合物被添加到洗衣循环的洗涤、漂洗或干燥步骤中,以例如软化衣物并减少静电。此类织物软化剂通常由下列物质的共混物形成:具有至少一个长链烃基基团的季铵化合物(例如盐)或咪唑啉鎓化合物,异丙醇(ipa),以及旨在优化所得组合物的性质的添加剂。我们知道季铵化合物表现出特别好的织物软化性能,并且ipa通常用于降低季铵化合物的熔融温度,以便改进所得织物软化剂组合物的制造和处理。ipa在制造织物软化剂组合物期间还用作形成自发乳液的媒介物,从而进一步提高制造效率。然而,使用标准量的ipa是不期望的,不但因为成本不合算,还因为其功能有限(除了上面讨论的功能之外,对织物软化组合物没有附加的有益效果)。因此,期望生产出用多功能材料部分或完全地替代ipa的织物软化剂组合物。还期望生产出具有改进的性能(即柔软性)的织物软化组合物。技术实现要素:因此,本发明的一个方面涉及包含季铵化合物(由于它们具有织物软化性质)和相对少量ipa的织物软化剂组合物。在一些实施方案中,将增塑剂和/或动物脂掺入到此类组合物中,以降低所用ipa的量,同时仍保留ipa降低季铵化合物熔融温度的功能。这些材料比ipa便宜,而且是多功能材料,因为它们还可以改善软化性能。在一个方面,本发明提供了一种织物软化组合物,该组合物包含约80重量%至约95重量%的季铵化合物、约1重量%至约10重量%的动物脂、约0.5重量%至约5重量%的异丙醇,以及含有异甲基基团的增塑剂。本发明还提供了一种形成织物软化组合物的方法,该方法包括下列步骤:将三乙醇甲基硫酸铵的二烷基酯加热到约70℃至85℃;将可食用型动物脂加热到约40℃至50℃;将可食用型动物脂与三乙醇甲基硫酸铵的二烷基酯混合,以形成第一混合物;向第一混合物中添加至少一种增塑剂和异丙醇,搅拌直至均匀,以形成第二混合物;然后将第二混合物加热到约50℃至60℃’让第二混合物在该温度下保持约一天。具体实施方式在一些实施方案中,本发明提供了一种织物软化组合物,该组合物包含:约80重量%至约95重量%的季铵化合物;约1重量%至约10重量%的动物脂;约0.5重量%至约5重量%的异丙醇;以及含有异甲基基团的增塑剂。在一些实施方案中,季铵化合物包括三乙醇甲基硫酸铵的二烷基酯。在一些实施方案中,该织物软化组合物包含约85重量%至约90重量%的季铵化合物。在其他实施方案中,该组合物包含约88重量%的季铵化合物。在一些实施方案中,该组合物包含约2.5重量%至约7.5重量%的动物脂。另外的实施方案提供了包含约5重量%至约7重量%动物脂的组合物。另外其他实施方案提供了包含约6.5重量%动物脂的组合物。在一些实施方案中,该织物软化组合物包含约2重量%或更少的异丙醇。本发明的一些实施方案提供了包含约0.5重量%至约5重量%的含有异甲基基团的增塑剂的组合物。在一些实施方案中,增塑剂选自异壬酸乙基己酯化合物、硅树脂、十甲基环戊硅氧烷化合物、异甲基乙氧基化醇、肉豆蔻酸异丙酯、棕榈酸异丙酯、新戊酸异癸酯、油酸异癸酯、己二酸二异丙酯,以及它们中的两者或更多者的组合。在一些实施方案中,异甲基乙氧基化醇包括异癸醇。在其他实施方案中,增塑剂包括异癸醇和棕榈酸异丙酯。另外的实施方案提供了织物软化组合物,其中增塑剂包括异癸醇和异壬酸乙基己酯。一些实施方案提供了一种制备织物软化组合物的方法,该方法包括下列步骤:将三乙醇甲基硫酸铵的二烷基酯加热到约70℃至85℃;将可食用型动物脂加热到约40℃至50℃;将可食用型动物脂与三乙醇甲基硫酸铵的二烷基酯混合,以形成第一混合物;向第一混合物中添加至少一种增塑剂和异丙醇,搅拌直至均匀,以形成第二混合物;然后将第二混合物加热到约50℃至60℃,让第二混合物在该温度下保持约一天。在一些实施方案中,本发明的织物软化剂(fs)组合物包含至少一种季铵化合物、动物脂、异丙醇(ipa)和至少一种增塑剂。在一些实施方案中,与常规的fs组合物相比,这些组合物包含相对少量的ipa。在一些实施方案中,降低ipa浓度则降低了制造成本,同时在制造期间保持良好的处理效果。一些实施方案还提供了表现出提高的软化性质的组合物。在一些实施方案中,季铵化合物包括被称为酯季铵盐的生物可降解脂肪酸季铵化合物。在一些实施方案中,季铵化合物赋予fs组合物织物软化性质。在一些实施方案中,季铵化合物是烷醇胺与脂肪酸衍生物反应,然后将产物季铵化(完全或部分季铵化)而得到的。在一些实施方案中,季铵化合物是三乙醇甲基硫酸铵的二烷基酯。在一些实施方案中,季铵化合物包括具有式i结构的化合物:其中:q是具有选自-oco-和-coo的结构的羧基基团;r1是具有8至22个碳原子的脂族烃基,优选地为c10至c20烷基基团;r2选自q-r1和-oh;q、r、s、t各自独立地表示1至3的数;并且x-a是具有化合价“a”的阴离子。优选的阴离子材料包括氯化物、溴化物和硫酸甲酯。在一些实施方案中,本发明提供了式i的季铵化合物,其中r2基团中的一个是q-r1。另外的实施方案提供了式i的季铵化合物,其中两个r2基团都是q-r1。还有另外的实施方案提供了式i的季化合物,其中两个r2基团都是-oh。在一些实施方案中,季铵化合物包括单酯、二酯和三酯的混合物。在一些实施方案中,所述季铵化合物中的单酯化合物的归一化百分比为28%至34%,二酯化合物的归一化百分比为55%至62%,并且三酯化合物的归一化百分比为8%至14%,所有百分比均按重量计。在一些实施方案中,季铵化合物为低聚酯季铵盐,它可通过以下方式获得:让烷醇胺与(i)聚羧酸和(ii)脂肪醇或脂肪酸或脂肪醇和脂肪酸的混合物反应,然后部分季铵化,由此形成低聚酯胺和酯季铵盐的混合物。在一些实施方案中,烷醇胺是三乙醇胺。在一些实施方案中,羧酸是聚羧酸。在其他实施方案中,羧酸是二元羧酸。这种酯季铵盐材料的一个实例是可从kaochemicals或stepancompany商购获得的酯季铵盐。在一些实施方案中,本发明的组合物是水分散体,因此该组合物的余量中的大部分是水。在一些实施方案中,该组合物是酸性的,ph为约2至约6。可以将诸如酸或酸盐之类的材料添加到该组合物中,以控制该组合物的ph。可以添加的材料的一个实例是乳酸。正是由于该组合物具有酸性,所以保持酯季铵盐材料稳定尤其重要。可以使用处理纺织物领域中已知的任选成分来进一步改善本发明组合物的稳定性、美观性或性能。在一些实施方案中,可以添加香料,以提高洗过的衣物的崭新程度(或者仅仅是为了增进该组合物本身的美观度)。在一些实施方案中,本发明的组合物可以包含脂肪醇乙氧基化物非离子表面活性剂,以乳化存在于该组合物中的香料。在一些实施方案中,该组合物原本可能由于存在香料或芳香剂而变得不稳定,所以存在乳化剂,以确保该组合物的物理稳定性得到保持。可用在本发明中使用的脂肪醇乙氧基化物对应于高级脂肪醇的环氧乙烷缩合产物,其中高级脂肪醇包含约9个至约15个碳原子,并且每摩尔缩合产物中环氧乙烷基团的数目为约5个至约30个。如本文所用,术语“香料”以其普通含义使用,是指并且包括任何非水溶性物质或下列物质的混合物,这些物质包括天然的(即,通过提取花朵、草药、花簇或植株而获得的)有香气的物质、人造的有香气的物质(即,天然油或油组分的混合物),以及合成产生的有香气的物质。典型地,香料是各种有机化合物的复杂混合物或共混物,这些有机化合物诸如醇、醛、醚、芳族化合物以及不同量的精油(例如烯类精油(terpine)),精油本身是挥发性的、有香气的化合物,还用来溶解香料的其他组分。在一些实施方案中,本发明的组合物可以包含聚乙二醇聚合物或聚乙二醇烷基醚聚合物。在一些实施方案中,聚乙二醇聚合物或聚乙二醇烷基醚聚合物防止该组合物胶凝。如本文所用的聚乙二醇聚合物的分子量至少为约200,最高至约8,000。可用的聚合物包括但不限于由aldrichchemicalcompany销售的聚乙二醇甲基醚聚合物。聚合物在该组合物中的用量在约0.1重量%至约5重量%的范围内。约0.5重量%至约1.5重量%的范围是优选的。用于本文的任选的流变改性剂和增稠剂的实例在本领域中是熟知的,并且可以选自聚合物流变改性剂和无机流变改性剂。聚合物流变改性剂的实例包括阳离子聚合物,诸如丙烯酰胺和季铵丙烯酸酯的共聚物,等等。一般来讲,只添加微量(最多约1重量%,优选地最多约0.8重量%,诸如约0.1重量%至约0.6重量%)的聚合物流变改性剂就能提供随时间推移可以接受的粘度水平。在本发明中使用的其他任选的共软化剂为例如脂肪醇、单硬脂酸甘油酯(gms)和单油酸甘油酯(gmo)。可以用于减轻织物起皱并且提升熨烫容易度的其他任选成分为非离子湿润剂、无机盐和成膜聚合物材料,诸如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、硅树脂、淀粉衍生物和聚烯烃蜡。还可以将抗染料转移聚合物材料(诸如聚乙烯吡咯烷酮型化合物)添加到本发明的组合物中。可以使用多价螯合材料(诸如聚膦酸酯和聚羧酸材料)来中和水中的杂质,诸如矿物质(钙、镁、铜),以保护正在洗涤的衣物的颜色。可以微量添加通常在织物软化组合物中使用的其他任选组分,以改善本发明的液体纺织物处理(织物软化剂)组合物的外观或性能性质。这种类型的典型组分包括但不限于着色剂(例如染料或颜料)、上蓝剂、防腐剂、杀菌剂和香料。最终产品无论是浓缩形式还是稀释形式,都必须能够被最终使用者轻松地倾倒。因此,一般来讲,最终产品的粘度(对于新制备的样品而言)不应超过约1500厘泊,但又不应太低,例如,不小于约50厘泊。在一些实施方案中,粘度是使用brookfieldrvtd数字粘度计,选用2号转子以50rpm在25℃(22℃至26℃)下测量的。在一些实施方案中,本发明的组合物可以按4∶1、任选地约8∶1、进一步任选地10∶1的系数稀释。在一些实施方案中,本发明的组合物长时间保持可倾倒并保持稳定,以对抗相分离或悬浮颗粒附聚。在稀释之后,或对于即用型产品,该组合物在以约1/8杯至3/4杯(1盎司至6盎司)的量添加到漂洗水中时通常将包含其量足以生效的软化剂,具体地讲,在漂洗水中提供约50ppm至约250ppm的软化剂。如果在纺织物制造过程中使用这些组合物,则它们典型地在水性溶液中以约50ppm至约250ppm配制,然后被施加到(例如,被填充到)成品织物上并加以干燥。本发明的组合物能够向用此类组合物调理的织物和衣物提供除织物软化之外的附加有益效果。主要值得注意的是,这些组合物不但可以通过抑制染料转移到处理过的织物而提供改善的颜色保护,还可以通过最大限度减轻织物磨蚀而提供改善的护理有益效果。这具有美化织物外观和延长织物寿命的效果。本发明的组合物是利用本领域已知的或即将开发的任何方法来制备的。在一些实施方案中,这些组合物还包含可食用型动物脂。动物脂是牛肉或羊肉中的脂肪所呈现的形态,它是由牛羊板油加工而成的。动物脂是一种廉价的材料,并且由于与esq高度相容,因而与esq一起使用,它实际上在工业中被用作生产esq的来源。在一些实施方案中,基于该组合物的总重量计,该组合物优选地包含约1重量%至15重量%的动物脂,任选地约5重量%至15重量%的动物脂,进一步任选地约5重量%至10重量%的动物脂。如下文所讨论,通过将动物脂掺入到组合物中,该组合物中ipa的总量可以减少。在一些实施方案中,该组合物还包含ipa。在一些实施方案中,ipa的作用是降低季铵化合物的熔点,因而提高所得组合物的加工能力并提高制造效率。再者,ipa在制造组合物期间可用作媒介物,以允许形成自发乳液,从而提高了生产、运输和储存的效率。但ipa是一种昂贵的化学品,所以优选的是ipa用量降低的组合物。因此,基于该组合物的总重量计,该组合物优选地包含1重量%至5重量%的ipa,任选地1重量%至3重量%的ipa,进一步任选地2重量%或更少的ipa。常规组合物在最终的共混物中包含多达10重量%的ipa。在一些实施方案中,本发明的组合物不含ipa,即,所含的ipa不到约0.01重量%。在一些实施方案中,该组合物还包含至少一种增塑剂。在一些实施方案中,基于该组合物的总重量计,该组合物包含约1重量%至10重量%的增塑剂,任选地约1重量%至5重量%的增塑剂,进一步任选地约1重量%至4重量%的增塑剂。在一些实施方案中,增塑剂包括下列物质中的至少一者:异壬酸乙基己酯化合物(诸如可从symriseag(holzminden,germany)以商标名称商购获得的化合物)、硅树脂、石蜡、十甲基环戊硅氧烷化合物(诸如可从dowcorningcorp.(midland,michigan)商购获得的环状聚甲基硅氧烷(cyclomethicone))和异甲基乙氧基化醇(imeo醇)。合适的imeo醇包括但不限于异癸醇,诸如可从stepancompany(northfield,illinois)以商标名称da6和da9商购获得的那些。da6与da9之间的区别在于,前者在醇分子中有6摩尔的eo,而后者则有9摩尔的eo。在一些实施方案中,本发明的组合物包含da6。在一些实施方案中,使用异壬酸乙基己酯作为增塑剂,因为它显示出具有非常类似于ipa的化学结构。不受理论的约束,据信存在于异壬酸乙基己酯和ipa中的异甲基基团是有助于降低季铵化合物的熔融温度的主要组分。具有与异壬酸乙基己酯相似的化学结构,且也可以用作增塑剂的化合物包括但不限于:肉豆蔻酸异丙酯、棕榈酸异丙酯、新戊酸异癸酯(诸如可从thelubrizolcorp.(wickliffe,ohio)以商标名称schercemoltm105酯商购获得的新戊酸异癸酯)、油酸异癸酯和己二酸二异丙酯(诸如可从thelubrizolcorp.(wickliffe,ohio)以商标名称schercemoltmdia酯商购获得的己二酸二异丙酯)。这些物质中的每一种在与如本文所述的季铵化合物一起使用时,都表现出与异壬酸乙基己酯相似的流变性质。在其他实施方案中,使用imeo醇作为增塑剂。imeo醇除了具有降低本文所述组合物的熔融温度和改善本文所述组合物的柔软性这些有益效果之外,还显示出能够用作免漂洗剂。不受理论的约束,据信imeo醇中存在的异甲基基团有助于其降低本文所述季铵化合物的熔融温度。在一些实施方案中,本发明的组合物包含至少两种增塑剂。在一些实施方案中,本发明提供了包含异癸醇与棕榈酸异丙酯或异壬酸乙基己酯中的一者的组合的组合物。取决于应用的特定参数,合适的增塑剂能够以固体、液体或乳液的形式提供。与动物脂一样,增塑剂组分的作用是降低该组合物的熔融温度。具体地讲,据信在将增塑剂掺入到esq与动物脂的共混物中时,增塑剂便将自身嵌入剩余组分的聚合物esq链之间,将这些esq链分开并增大该混合物的自由体积,从而降低这些聚合物esq链开始移动时的温度。基于这个原理,增塑剂降低了所得esq共混物的熔融温度,因此允许减少ipa的量。进一步又查明,增塑剂可以改善fs组合物的柔软性。为了形成根据本发明的一些实施方案的fs组合物,首先将季铵化合物(例如esq)在烘箱中加热到约70℃至85℃。在一些实施方案中,单独地将动物脂加热到约40℃至50℃。然后将这些组分中的每一者混合在一起,以形成第一混合物。向该混合物中添加所需量的增塑剂和异丙醇,然后搅拌所得混合物,直至达到均匀稠度。然后将该最终混合物置于烘箱中加热到约50℃至60℃维持约一天,直至织物软化组合物被形成为均匀一致的混合物。在一些实施方案中,本发明提供了软化织物的方法,包括将有效量的如本文所述的组合物施加到织物上。在一些实施方案中,该方法还包括漂洗所述组合物施加到其上的织物的步骤。现在将连同下面的非限制性实施例一起描述本发明。实施例实施例1为了初步确定esq与各种增塑剂的混合相容性,制备了esq与下表1中所示出的增塑剂的多种共混物。这些共混物以90:10(重量比)包含esq与增塑剂。表1制备八(8)种示例性esq+增塑剂共混物中的每一种的方式为:将指定量的esq(不含溶剂)加热到约70℃至85℃。称量约90克esq,置于125ml的hdpe瓶中并搅拌。向其中添加约10克表1所示增塑剂中的每一种,加以搅拌,直至各组分充分混合并达到均匀的稠度。然后盖上样品,置于55℃的烘箱中,在那里保存一天。初步评估的结果表明,只有某些增塑剂表现出良好的相容性,即共混物a、b和g。基于该初步评估,对共混物a、b、g进行流动测试,以确定这些增塑剂中的每一种是否与esq相容,以及是否有助于降低esq熔融温度。流动测试是使用可从tainstruments,inc.(dallas,texas)获得、具有40mm锥板系统的ar2000流变仪进行的,温度斜坡为50℃至80℃、剪切应力为4pa。流动测试的结果在下表2中示出。将所测试共混物中的每一种与不含增塑剂组分的两种对照fs组合物进行比较。对照1是90%esq与10%ipa的共混物(可商购获得的现有常规fs组合物),对照2是90%esq、6.5%动物脂与3.5%ipa的共混物。表2该初步评估揭示,共混物a、b和g全都表现出与对照组合物中的每一种非常相似的流动行为。异壬酸乙基己酯增塑剂(共混物b)表现出与对照最密切匹配的流变特性。具体地讲,上表2中描述的数据表明这些增塑剂出乎意料地与esq相容,并且不会对流动性产生不利影响。实施例2用esq、动物脂、增塑剂和ipa的组合制备了七种示例性fs组合物,如下表3所示。表3制备这些示例性fs组合物中的每一种的方式为:首先将esq(不含溶剂)加热到约70℃至85℃。然后根据上表2中的量称量esq,将其添加到空的125mlhdpe瓶中。单独地将动物脂加热到约45℃,根据上表2中的量称量动物脂,将其添加到hdpe瓶中。将增塑剂添加到esq与动物脂的共混物中,然后添加ipa。搅拌每种所得的混合物,直至所有成分充分混合并达到均匀的稠度。盖上样品,置于55℃的烘箱中并保持在该温度下一天的时间,然后进行流动测试。使用与上面的实施例1中所示相同的设备和程序进行流动测试。流动测试的结果在下表4中示出。表4从表4中可以看出,在介于60℃与70℃之间的温度范围内,实施例3和实施例4的流变分布与来自实施例1的对照2的流变分布最密切匹配。关于实施例5至7,所有含异甲基的增塑剂都表现出类似的流变行为。然后让评估小组对实施例1至4进行柔软性评估。根据定义的统计模型评估两组厚绒布毛巾(100%棉)的柔软性。根据该模型,将处理过的毛巾呈递给一组未经训练的专门小组成员,让他们选择自己感觉最柔软的毛巾。该统计模型还考虑了呈递的两组毛巾给人的感觉是否明显不同,其中一组用实施例1至4处理,另一组则用来自实施例1的对照1处理。从下表5中可以看出,所有样品都至少提供与对照1相同的柔软性(该柔软性在业内是可以接受的)。表5实施例3用esq、动物脂、含imeo醇的增塑剂和ipa的组合制备了两种附加的示例性fs组合物,如下表6所示。表6这些示例性fs组合物中的每一种都根据上面的实施例2中所示的参数制备,然后进行流动测试。结果在下表7中示出。可以看出,实施例9(具有da6增塑剂)表现出与来自上面的实施例1的对照2最接近的流变行为。表7实施例4制备了五种附加的示例性fs组合物,以确定改变每种组分的量的效果,以及包含增塑剂组合的效果,如下表8所示。表8这些示例性fs组合物中的每一种都根据实施例2中所示的参数制备,然后进行流动测试。结果在下表9中示出。包含两种增塑剂的共混物的实施例13和实施例14表现出与来自实施例1的对照2的流变行为最接近的流变行为。但必须注意到,所有共混物均表现出根据行业标准可以接受的流变行为。表9然后根据与实施例1相同的参数,让评估小组对实施例10至14进行柔软性评估,其中所提供的对照是可商购获得的fs组合物。如下表10所示,本发明的所有示例性组合物都表现出大致相同的柔软性(该柔软性在业内是可以接受的)。与其他实施例相比,实施例14表现出最高的相对柔软性。表10产品柔软性对照a实施例10a实施例11a实施例12a实施例13a实施例14a实施例5还对实施例8至14进行了残留测试,以确定它们作为漂洗助剂的效力(即,处理过的织物上是否留下任何残留物)。在残留测试中目视分析了两个因素:(1)在漂洗步骤后留在黑色织物样本的表面上的残留物量,以及(2)产生的泡沫量。残留物是在洗涤循环和漂洗循环期间由残留的洗涤剂和织物软化剂所产生的沉淀形成物(即浮渣)。所有示例性fs组合物均表现出良好的漂洗助剂性质。据信,存在imeo醇有助于溶解形成的白色沉淀,从而消除该白色沉淀而使其不再存在于织物样本的表面上。尽管在前述说明书中已经公开了本发明的几个实施方案,但本领域的技术人员应当理解,能够想到本发明与之相关的对本发明的许多修改和其他实施方案,这些修改和实施方案都具有与前述说明书和相关附图中所呈现的教导内容对应的有益效果。因此应当理解,本发明并不限于上文所公开的特定实施方案,并且许多修改和其他实施方案都旨在被包含在所附权利要求的范围之内。再者,尽管本文以及随后的权利要求中采用了特定的术语,但是它们仅在一般意义上使用并且用于描述性目的,而不是为了限制所描述的
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