BRPI0713996A2

BRPI0713996A2 - composiÇço concentrda de esterquat

Info

Publication number: BRPI0713996A2
Application number: BRPI0713996-9A
Authority: BR
Inventors: Manlio Gallotti; George Italo Pitombeira Nunes; Moraes Patricia Ramos P De; Almeida Natanael De; Claudia Barge; Gustavo Kume; Denise Aparecida Acacio
Original assignee: Clariant Brazil S A
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2012-11-20
Also published as: ES2318622T3; DE602006005232D1; EP1876223B1; US20090286712A1; EP1876223A1; JP2009542924A; WO2008003454A1

Abstract

COMPOSIÇçO CONCENTRADA DE ESTERQUAT. A presente invenção refere-se a uma composição concentrada de esterquat, que é especialmente adequada para processo em baixa temperatura para produção de uma formulação de amaciante líquido,e stável, homogênio e viscoso. Esta composição concentrada de esterquat consiste em cerca de 50 95% em peso de um composto esterquat de fórmula em que R1 é -C2H4OH ou -C2H4OCOR2 é C11-C21-alquila ou alquenile e A é um ânion, como metilsulfato, brometo, iodeto e, preferivelmente, cloreto, o referido esterquat sendo preparado por esterificação de metildietanolamina com ácidos graxos e subsequente quaternização com, preferivelmente, metilcloreto, os ácidos graxos contendo pelo menos 50% em peso de ácido graxo C18 saturado formnado um produto final contendo pelo menos 50% em mol de diesterquat e pelo menos 10% em mol de monoesterquat e tendo um valor de ácido de menos de 0,120 meq/g de material ativo esterquat, o resto sendo água e um solvente orgânico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSI- ÇÃO CONCENTRADA DE ESTERQUAT".

Descrição

A presente invenção refere-se a uma pré-mistura concentrada de composição de esterquat de dimetildietanolamina usada para produção de amaciantes de tecido em temperaturas mais baixas quando comparadas com processo convencional.

A dispersão de compostos catiônicos, principalmente aqueles adequados para a aplicação em amaciantes de tecido, é uma tarefa difícil de ser realizada em temperaturas mais baixas, devido à solubilidade / dispersi- bilidade deficientes destas matérias-primas em água fria.

A presente invenção descreve uma nova opção para trabalhar com esterquats na produção de amaciantes de tecido, basicamente consis- tindo em uma composição altamente concentrada de esterquat dispersível em água a temperaturas abaixo de 60°C.

Uma vantagem interessante provém da dispersão em temperatu- ras mais baixas. Em alguns países, consumidores ainda relacionam a quali- dade de um produto à sua viscosidade. Para eles, quanto mais alta a visco- sidade melhor é o produto. Entretanto, esterquats usualmente apresentam problemas referentes a produção de amaciantes viscosos, obrigando o uso de espessantes para obtenção de uma alta viscosidade no produto final. A dispersão em temperaturas mais baixas permite uma redução significativa ou mesmo a remoção dos espessantes da formulação.

Muitas patentes reivindicaram o uso de esterquats de dimetildie- tanolamina para formulações de amaciante de tecido. A Patente WO 01/42412 reivindica o uso de um composto amaciante tendo uma temperatu- ra de transição de menos de 30°C para prover um conforto satisfatório no uso. Esterquats insaturados de dimetildietanolamina apresentam uma tem- peratura de transição inferior a 30°C, mas quando saturados, o que é prefe- rido na composição da presente patente, eles apresentam uma temperatura de transição acima dessa. Na patente WO 01/34743, esterquats de dimetil- dietanolamina são citados entre os compostos quaternários de amônio prefe- ridos. Entretanto, é também reivindicada a obrigatoriedade do uso de agen- tes quelantes de metal. A patente WO 99/27046 cita esterquat de dimetildie- tanolamina como um possível composto catiônico para composições de a- maciamento de tecido adicionadas ao enxágue, incluindo composições líqui- das claras ou translúcidas, mas é obrigatório associá-la com um agente ten- soativo de polioxialquileno alquil amida. Uma composição concentrada de esterquat com água e solvente é divulgada em um pedido de patente JP 10 251 972. No entanto, nesta patente é também reivindicado o uso obrigatório de sais de metais alcalinos ou alcalino-terrosos que são incluídos na presen- te invenção como ingredientes opcionais.

Foi agora verificado que podem ser feitas composições concen- tradas de esterquat de dimetildietanolamina que, ao serem diluídas, propor- cionam uma maior viscosidade.

A invenção fornece composições concentradas de esterquat contendo de cerca de 50 a 95 % em peso mais preferivelmente de 60 a 85 % em peso, ainda mais preferivelmente de 65 a 80 % em peso de um compos- to esterquat de fórmula

<formula>formula see original document page 3</formula>

em que R1 é -C2H4OH ou -C2H4OCOR2, R2 é C11-C21alquila ou alquenila e A é um ânion, como metilsulfato, brometo, iodeto e, preferivelmente, cloreto, o referido esterquat sendo preparado por esterificação de metildietanolamina com ácidos graxos e subsequente quaternização, com preferivelmente metil- cloreto, os ácidos graxos contendo pelo menos 50 % em peso de ácido gra- xo C18 saturado, compreendendo um produto final contendo pelo menos 50 % em mol de diesterquat e pelo menos 10 % em mol de monoesterquat e o material ativo esterquat tendo um valor de ácido inferior a 0,120 meq/g, o resto sendo água e um solvente orgânico.

A composição concentrada descrita neste escopo pode ser ar- mazenada em temperatura adequada por um período de tempo antes da preparação da formulação final do amaciante ou pode ser formulada in-situ, um pouco antes da preparação da formulação final do amaciante. Para obter formulações viscosas, verifica-se que há alguns parâmetros que são impor- tantes para otimizar o aumento de viscosidade. Como pode ser visto nos exemplos, o valor de ácido da matéria-prima deve ser inferior a 0,12 meq/g do material ativo esterquat, do contrário a viscosidade da formulação final será significativamente menor.

O grupo -COR2 é preferivelmente derivado de ácidos graxos de ocorrência natural como ácido caprônico, ácido caprílico, ácido caprínico, ácido láurico, ácido miristírico, ácido pálmico, ácido isoesteárico, ácido este- árico, ácido oléico, ácido eluidínico, ácido araquínico, ácido beênico e ácido erúcico. Ácidos preferidos contendo o grupo -COR2 são ácidos graxos de coco C12/C18, ácido graxo de sebo, ácido graxo de sebo total ou parcialmen- te hidrogenado, ácido graxo de palma, ácido graxo de palma total ou parci- almente hidrogenado ou ácido esteárico.

Estes esterquats são preparados por métodos conhecidos em si, por exemplo por esterificação de metil-dietanolamina com um ácido graxo de fórmula R2COOH e subsequente quaternização com, preferivelmente, metil- cloreto ou dimetilsulfato ou qualquer outro agente de quaternização que in- troduza um grupo metila. Os ácidos graxos usados devem ser de um tipo tal que contenha pelo menos 50 % em peso de ácido graxo saturado Cie- Prefe- rivelmente o ácido graxo é derivado de ácido graxo vegetal e/ou animal e contém pelo menos 50 % em peso de ácido graxo Ci8 saturado, mais prefe- rivelmente de 52 a 90 % em peso de ácido graxo Ci8 saturado e ainda mais preferivelmente de 55 a 85 % em peso de ácido graxo Ci8 saturado. A razão molar na esterificação entre metildietanolamina e ácido graxo deve ser tal que a razão de pelo menos 50 % em mol diesterquat e pelo menos 10 % em mol monoesterquat seja mantida.

Solvente orgânico

Em princípio, solventes orgânicos adequados são alcoóis mono- ou poliídricos. Preferência é dada ao uso de alcoóis tendo de 1 a 4 átomos de carbono, como metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol de cadeia reta e ramificada, glicerol e misturas dos referidos alcoóis. Outros solventes preferidos são polietileno glicóis tendo uma massa molecular relativa inferior a 2000. A composição reivindicada pode conter estes solventes orgânicos em um montante de 5 a 20% em peso da composição total.

Água

Água é usualmente utilizada como carga na formulação. No en- tanto, na presente invenção, sua presença no concentrado é essencial para a dispersibilidade em temperaturas mais baixas. Na composição reivindica- da, água se encontra presente em uma quantidade de 1 to 20% em peso da composição total, preferivelmente de 5,1 % a 20 % em peso da composição total.

Dependendo do uso pretendido, as composições de acordo com a invenção incluem, além dos compostos mencionados, aditivos e auxiliares que são usuais e específicos em cada caso, como, por exemplo, estabilizan- tes, perfumes, colorantes, hidrótopos, antiespumantes, espessantes polimé- ricos ou outros, opacificantes, conservantes e agentes anticorrosivos.

Estabilizantes e / ou outros aditivos podem ser selecionados no grupo de compostos orgânicos e / ou inorgânicos específicos, preferivelmen- te eletrólitos e / ou derivados de aminas de cadeia curta. Um problema de composições aquosas contendo estes esterquats é que eles não são está- veis durante estocagem prolongada já que sofrem de hidrólise. Foi verificado que, além de sais de metais alcalinos e alcalino-terrosos , há também outros sais de metais capazes de evitar hidrólise de esterquats.

Para aumentar a estabilidade das composições aquosas de es- terquat, um sal pode ser adicionado, como um sal de metal alcalino ou alca- lino-terroso. Sais preferidos, no entanto, são sais de metais de transição, mais preferivelmente sais de zinco e alumínio como ZnSO4, ZnCI2, AICI3 ou AI2(SO4)3. Estes sais podem estar presentes em um montante preferivelmen- te de 0,002 a 10,0, preferivelmente 0,03 a 5,0, e ainda mais preferivelmente 0,04 a 3,0 % em peso.

As composições de acordo com a presente invenção podem ser preparadas misturando os sais citados nos esterquats de dimetildietanolami- na descritos nesta invenção nas formulações finais de amaciante. O sal po- de ser adicionado a qualquer momento durante o processo de preparação do amaciante tanto em forma sólida quanto em solução aquosa. São reco- mendados aquecimento e agitação para preparação das composições rei- vindicadas.

Para tornar mais fácil a preparação da invenção descrita, uma pré-mistura concentrada contendo a mesma razão molar e / ou mássica en- tre os esterquats e os aditivos pode ser preparada para ser diluída até 45 vezes. Outros ingredientes como solvente, água ou qualquer ingrediente que poderia fazer parte da formulação final podem ser adicionados.

As composições de acordo com a invenção podem ter a presen- ça de sais de metais terras raras, sais metálicos de ácidos graxos, comple- xos metálicos de ftalocianina, sais metálicos de ftalocianina ou agentes que- lantes. Outra opção para estabilizantes são aminas de cadeia curta, que po- dem ser selecionadas no grupo de aminas contendo pelo menos um grupo hidroxietila.

As composições de acordo com a presente invenção podem ser preparadas por fusão do composto esterquat e adição do solvente orgânico ao esterquat fundido. Água é, então, acrescentada à mistura de esterquat com o solvente orgânico, que foi previamente resfriada a aproximadamente 40 a 50°C.

Exemplos

Um exemplo do procedimento para obter uma formulação de amaciante de tecido estável, homogêneo e viscoso baseado em esterquat de metildietanolamina como descrito na reivindicação 1 da presente inven- ção é:

I. Aquecimento de água a 45°C

II. Adição da pré-dispersão de esterquat de dimetildietanolamina a 50°C

III. Resfriamento sob agitação com aproximadamente 150 rpm por 30 minutos IV. Resfriamento rápido sob agitação por 15 minutos

A formulação de amaciante de tecido preparada de acordo com o procedimento e com o esterquat de dimetildietanolamina descrito nesta invenção apresenta bons resultados de viscosidade, especialmente para níveis reduzidos de material ativo como mostrado nas tabelas I e II. Além disso, a tabela I prova o efeito importante que o valor de ácido tem na visco- sidade da formulação de amaciante de tecido. O valor de ácido, além do teor de Cie saturado e distribuição de éster são parâmetros importantes descritos nesta invenção. Na tabela Il é mostrada uma comparação com outros agen- tes ativos amaciantes bem conhecidos como DSDMAC e esterquats de trie- tanolamina. Para o último, foi usada uma pré-dispersão de esterquat de trie- tanolamina como descrito na Patente EP1 584674. Esta pré-dispersão, como a preparada para o esterquat de dimetildietanolamina descrito nesta patente é usada para reduzir a temperatura de processo para aumentar os resulta- dos de viscosidade.

Os resultados mostram que com o esterquat de dimetildietano- lamina descrito nesta invenção uma formulação de amaciante viscoso é ob- tida, mesmo para amaciantes de tecido contendo 2 % am, e os resultados de viscosidade para os amaciantes de tecido são claramente melhores do que para os amaciantes de tecido preparados através dos outros dois agentes ativos de amaciante citados. É importante notar que para uma formulação de amaciante baseada em um esterquat de trietanolamina disponível comerci- almente obter os mesmos níveis de viscosidade da formulação de amaciante de tecido baseada no esterquat de dimetildietanolamina descrita nesta pa- tente, uma quantidade grande de espessante seria necessária. Isto é, na verdade, uma característica dos esterquats de trietanolamina disponíveis comercialmente, isto é, baixos valores de viscosidade para amaciantes de tecido quando trabalhando com baixo teor de material ativo, mesmo usando pré-dispersão.

Na tabela Ill é clara a vantagem de trabalhar com a pré- dispersão concentrada de esterquat em comparação com o uso de uma composição de esterquat como tal. Como pode ser visto e é descrito nesta invenção, quando se usa a pré-dispersão, além da redução na temperatura de processo, é clara a melhoria da viscosidade da formulação de amaciante.

Tabela I

<table>table see original document page 8</column></row><table> Tabela III

<table>table see original document page 9</column></row><table>

Claims

1. Composição concentrada de esterquat especialmente ade- quada para processo em baixa temperatura para produção de uma formula- ção de amaciante líquido, estável, homogêneo e viscoso, compreendendo essencialmente: de cerca de 50 a 95 % em peso de um composto esterquat de fórmula <formula>formula see original document page 10</formula> em que R1 é -C2H4OH ou -C2H4OCOR2; R2 é C11-C21-alquila ou alquenila e A é um ânion, como metilsulfato, brometo, iodeto e, preferivelmente, cloreto, o referido esterquat sendo preparado por esterificação de metildietanolamina com ácidos graxos e subsequente quaternização com, preferivelmente, me- tilcloreto, os ácidos graxos contendo pelo menos 50 % em peso de ácido graxo C18 saturado formando um produto final contendo pelo menos 50 % em mol de diesterquat e pelo menos 10 % em mol de monoesterquat e ten- do um valor de ácido de menos de 0,120 meq/g de material ativo esterquat, o resto sendo água e um solvente orgânico.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, que contém de cerca de 5 a 20% de um álcool de baixo peso molecular selecionado no gru- po de etanol, isopropanol e misturas dos mesmos como solvente orgânico e de cerca de 1 to 20% em peso de água.

3. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que a quan- tidade total de esterquat é de 60 a 85 % em peso.

4. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que a quan- tidade total de esterquat é de 65 a 80 % em peso.

5. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o - OCOR2 é derivado de um ácido graxo contendo 52 a 90 % em peso de um ácido graxo C18 saturado.

6. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o grupo -OCOR2 é derivado de um ácido graxo contendo 55 a 85 % em peso de um ácido graxo Cie saturado.

7. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o grupo -OCOR2 é preferivelmente derivado de um ácido graxo totalmente hidroge- nado em que a quantidade de ácido graxo Cie saturado é com o definido nas reivindicações 5 e 6.

8. Composição concentrada de esterquat de acordo com a rei- vindicação 1, contendo opcionalmente ingredientes adicionais como estabili- zantes e / ou outros aditivos selecionados no grupo de compostos orgânicos e/ou inorgânicos específicos, preferivelmente eletrólitos e / ou derivados de amina de cadeia curta.

9. Composição de acordo com as reivindicações 1 e 8, contendo ZnCl, AICb, ZnSO4 ou AI2(SO4)3 como estabilizantes.

10. Composição de acordo com as reivindicações 1 e 8, conten- do 0,002 a 10 % em peso de um estabilizante.

11. Composição de acordo com as reivindicações 1 e 8, conten- do como estabilizante uma amina tendo pelo menos um grupo hidroxietila.