ES2819029T3 - Composiciones de peróxido de hidrógeno y sus usos - Google Patents
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Abstract
Una composición de peróxido de hidrógeno que comprende: - peróxido de hidrógeno; - un sistema estabilizador que comprende de 100 a 20.000 ppm de un estannato coloidal; - un agente acidificante o una sal del mismo seleccionado del grupo que consiste en ácido metanosulfónico o una sal del mismo; - ácido fosfónico o una sal del mismo; y - ácido salicílico o una sal del mismo, - en la que la composición no comprende un ácido fosfórico o una sal del mismo, - teniendo dicha composición de peróxido de hidrógeno un pH en el intervalo de 0,1 a 6.
Description
DESCRIPCIÓN
Composiciones de peróxido de hidrógeno y sus usos
Campo de la invención
La invención se refiere a composiciones de peróxido de hidrógeno y a sus usos.
Antecedentes de la invención
El peróxido de hidrógeno (H2O2) generalmente se considera un agente blanqueador “ecológico” aceptable desde un punto de vista toxicológico y ambiental porque sus productos de descomposición y biodegradación son oxígeno y agua. El peróxido de hidrógeno se usa en blanqueadores domésticos para el lavado de ropa, desinfectantes, limpiadores de superficies duras y otras composiciones de limpieza porque las composiciones de peróxido de hidrógeno por lo general son seguras para las fibras y el color.
Sin embargo, el peróxido de hidrógeno es un compuesto químico inestable. La estabilidad puede ser afectada por factores tal como el pH, los iones metálicos y los compuestos orgánicos añadidos al peróxido de hidrógeno. El peróxido de hidrógeno es relativamente inestable cuando el pH es superior a aproximadamente 6, pero el peróxido de hidrógeno puede ser relativamente estable a valores de pH inferiores a 4. La descomposición del peróxido de hidrógeno provocada por sustancias catalíticamente activas, tal como iones metálicos, es extremadamente difícil de prevenir. Muchos compuestos orgánicos también pueden ser oxidados con peróxido de hidrógeno o descomponer el peróxido de hidrógeno. Para que los productos que contienen peróxido de hidrógeno sean eficaces (por ej., para que tengan un contenido de oxígeno activo aceptable), una proporción sustancial del peróxido de hidrógeno debe sobrevivir entre la fabricación y el uso. Además, la descomposición produce oxígeno gaseoso, que puede presurizar el recipiente en el que está almacenado, lo que puede provocar su ruptura durante el almacenamiento o envío.
Por lo tanto, las composiciones de peróxido de hidrógeno típicamente se estabilizan para evitar la descomposición. Por ejemplo, el pH puede reducirse o puede añadirse un estabilizador para evitar la descomposición del peróxido de hidrógeno. Por ejemplo, los compuestos de estaño, tal como estannato de sodio, y agentes quelantes basados en fósforo se han usado como estabilizadores para composiciones ácidas (es decir, aquellas con un pH menor que aproximadamente 5).
Sin embargo, puede desearse un entorno alcalino para una limpieza efectiva. El uso comercial de formulaciones alcalinas se ha visto obstaculizado por la fuerte tendencia de las composiciones alcalinas de peróxido de hidrógeno a descomponerse durante el almacenamiento. Además, en condiciones de almacenamiento típicas, la descomposición puede producir iones de hidróxido, que aumentan el pH y, por lo tanto, aumentan aún más la velocidad de descomposición. Con una descomposición excesiva del peróxido de hidrógeno, la composición pierde su capacidad de limpieza. El documento US 2005/226800 describe una composición de peróxido de hidrógeno, pero dicha composición no incluye ácido sulfúrico o ácido metanosulfónico como agente acidificante. Si bien se han desarrollado diversos estabilizadores para mejorar la estabilidad de las composiciones de peróxido de hidrógeno alcalino acuoso, existe la necesidad de composiciones de peróxido de hidrógeno y composiciones de limpieza con mayor estabilidad.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona composiciones de peróxido de hidrógeno que presentan una buena estabilidad física y química.
De acuerdo con la presente invención, una composición de peróxido de hidrógeno comprende:
peróxido de hidrógeno;
un sistema estabilizador que comprende de 100 a 20.000 ppm de un estannato coloidal;
un agente acidificante o una sal del mismo seleccionado del grupo que consiste en ácido metanosulfónico o una sal del mismo;
ácido fosfónico o una sal del mismo; y
ácido salicílico o una sal del mismo, en la que la composición no comprende un ácido fosfórico o una sal del mismo, teniendo dicha composición de peróxido de hidrógeno un pH en el intervalo de 0,1 a 6.
Las realizaciones preferentes se describen en las reivindicaciones dependientes.
La presente invención también se refiere a usos de dicha composición de peróxido de hidrógeno, como se define en las reivindicaciones 4 y 9 a 11.
De acuerdo con una realización, el agente acidificante está presente en una cantidad de aproximadamente 0,5 a 20.000 ppm.
De acuerdo con una realización, el estannato coloidal se selecciona del grupo que consiste en estannato de sodio, estannato de potasio, estannato de zinc, óxido estánnico y mezclas de los mismos.
Una realización se refiere al uso de dicha composición de peróxido de hidrógeno, en la que la composición imparte al menos una de estabilidad física y estabilidad química en una composición de peróxido de hidrógeno alcalino.
De acuerdo con otra realización de la presente invención, una composición de peróxido de hidrógeno además comprende un barredor de radicales libres.
De acuerdo con una realización, la formulación de limpieza además comprende uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste en tensioactivos, agentes blanqueadores, enzimas, tintes fluorescentes, tintes de color, fragancias, agentes espesantes, mejoradores de la detergencia inorgánicos, agentes antiredeposición, opacificantes y mezclas de los mismos.
De acuerdo con una realización, la formulación de limpieza tiene un pH en el intervalo de aproximadamente 7-11.
De acuerdo con una realización, el agente de ajuste del pH es una base seleccionada del grupo que consiste en hidróxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos, hidróxido de amonio, hidróxidos de amonio sustituidos y mezclas de los mismos.
También se describe una formulación de limpieza que comprende peróxido de hidrógeno, un sistema estabilizador que comprende un estannato coloidal, al menos un agente acidificante o una sal del mismo seleccionado del grupo que consiste en agentes acidificantes que contienen azufre, ácido nítrico y mezclas y sales de los mismos, y un agente de ajuste del pH.
Descripción detallada de la invención
Los aspectos de la presente invención incluyen composiciones de peróxido de hidrógeno, formulaciones de limpieza elaboradas a partir de estas y procedimientos para su preparación. Las composiciones de peróxido de hidrógeno y las formulaciones de limpieza preparadas a partir de las composiciones de peróxido de hidrógeno descritas en la presente memoria exhiben una buena estabilidad.
Como se usan en la presente memoria, los términos “estabilidad”, “estabilización” o “estable” se usan para connotar dos propiedades de las soluciones de peróxido de hidrógeno y/o las composiciones de limpieza: estabilidad física y estabilidad química. La “estabilidad física” se refiere al estado físico de una mezcla. Por ejemplo, en una mezcla menos estable uno o más componentes pueden precipitar y/o la composición puede tener un aspecto turbia o brumosa. Sin embargo, en una composición más estable, la composición puede tener un aspecto clara o translúcida y los componentes están bien mezclados, disueltos, solubilizados, dispersos y/o suspendidos en solución. Sin deseos de estar ligado a una teoría en particular, se considera que la estabilidad física está influenciada por el ácido seleccionado porque se ha descubierto que muchos ácidos no proporcionan una buena estabilidad “basada en el pH”. Por lo tanto, la estabilidad física puede ser sinónimo de estabilidad basada en ácidos. Por otro lado, se considera que la mayoría de los ácidos proporcionan estabilidad química en la composición de peróxido de hidrógeno. La “estabilidad química” se refiere a la estabilidad del peróxido de hidrógeno (es decir, la descomposición del peróxido de hidrógeno). Por lo tanto, la estabilidad química puede determinarse por medio de un porcentaje de peróxido de hidrógeno restante (por ej., contenido de oxígeno activo) o la presencia de componentes de descomposición del peróxido de hidrógeno (es decir, oxígeno y agua).
A menos que se especifique lo contrario, los valores de los constituyentes o componentes de las composiciones se expresan en porcentaje en peso o % en peso de cada componente en la composición, y las partes por millón (PPM) son partes por millón en peso.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, una composición de peróxido de hidrógeno comprende: peróxido de hidrógeno; un estabilizador que comprende de 100 a 20.000 ppm de un estannato coloidal; un agente acidificante o una sal del mismo seleccionado del grupo que consiste en ácido metanosulfónico o una sal del mismo; ácido fosfónico o una sal del mismo; y ácido salicílico o una sal del mismo, en la que la composición no comprende un ácido fosfórico o una sal del mismo, dicha composición de peróxido de hidrógeno tiene un pH en el intervalo de 0,1 a 6.
El peróxido de hidrógeno puede formarse a partir de precursores, tal como percarbonatos (por ej., percarbonato de sodio) en condiciones conocidas por los expertos en la técnica. El peróxido de hidrógeno puede añadirse en forma pura o diluida. Por ejemplo, el peróxido de hidrógeno puede diluirse con agua (por ej., destilada, desionizada, etc.). El peróxido de hidrógeno puede estar presente en la composición de peróxido de hidrógeno en cantidades que oscilan de aproximadamente 0,1 a 99% en peso, preferentemente de aproximadamente 8 a 99% en peso, más preferentemente de aproximadamente 20 a 99% en peso, incluso más preferentemente de aproximadamente 30 a 70% en peso. En una realización de ejemplo, la composición de peróxido de hidrógeno está concentrada, por ej., hay una gran cantidad de peróxido de hidrógeno presente en la composición, por ejemplo, aproximadamente un 50% de peróxido de hidrógeno.
El peróxido de hidrógeno se estabiliza por medio de un sistema estabilizador, que incluye al menos un estannato coloidal. También se describen formulaciones sin estannato, que no están de acuerdo con la invención, sin embargo, otros aditivos pueden proporcionar la estabilidad química y física necesaria del peróxido de hidrógeno.
Como se usa en la presente memoria, el término “estannato” puede usarse de manera intercambiable con “estánnico” y “estannoso” para hacer referencia a cualquier compuesto que contenga estaño (Sn). El estaño exhibe valencias de 2 y 4. Por lo tanto, los compuestos estannosos pueden hacer referencia a compuestos de estaño (II) y los compuestos estánnicos pueden hacer referencia a compuestos de estaño (IV). Los estannatos pueden incluir compuestos orgánicos o inorgánicos. Los estannatos pueden incluir sales, óxidos, compuestos halogenados, etc., que pueden ser anhidros o hidratados. Los estannatos adecuados pueden incluir, por ejemplo, cloruro estánnico, óxido estánnico, bromuro estánnico, cromato estánnico, yoduro estánnico, sulfuro estánnico, dicloruro de bis(2,4-pentanodionato) estaño, dicloruro de ftalocianina de estaño, acetato de estaño, t-butóxido de estaño, dicloruro de di-n-butilestaño (IV), metacrilato de estaño, fluoruro de estaño, bromuro de estaño, fosfuro estannoso, cloruro estannoso, fluoruro estannoso, pirofosfato estannoso, estannato de sodio, 2-etilhexoato estannoso, bromuro estannoso, cromato estannoso, fluoruro estannoso, metanosulfonato estannoso, oxalato estannoso, óxido estannoso, sulfato estannoso, sulfuro estannoso, estannato de bario, estannato de calcio, estannato de cobre (II), estannato de plomo dihidratado, estannato de zinc, estannato de sodio, estannato de potasio trihidratado, estannato de estroncio, estannato de cobalto (II) dihidratado, trifluorostanato de sodio, hexacloroestannato de amonio, hexafluorostannato de litio y mezclas de los mismos. En una realización de ejemplo, el estannato es una sal simple, tal como estannato de sodio. En una realización preferente, el estannato no es un complejo de estannato. En otras palabras, el estannato no está precomplejado, por ejemplo, con un ácido carboxílico.
Como se usan en la presente memoria, los términos “coloide” y “coloidal” se usan de manera intercambiable para definir partículas que pueden ser formadas y disueltas, solubilizadas, bien dispersadas o suspendidas en una mezcla. Como es conocido para los expertos en la técnica, las partículas coloidales tienen un cierto tamaño promedio de partícula, por ejemplo, del orden de aproximadamente 0,1 micrómetros. Las partículas coloidales descritas en la presente memoria pueden tener cualquier tamaño de partícula adecuado, que sea superior a 0,001 micrómetros. Sin deseos de estar ligado a una teoría en particular, se considera que los estannatos en compuestos orgánicos o inorgánicos actúan como partículas coloidales cargadas de manera negativa para unir iones metálicos cargados de manera positiva. Si bien los estannatos pueden ser principalmente coloidales en agua pura, es posible que algunos de los estannatos coloidales puedan ser disueltos, solubilizados o dispersados finamente, por ej., por medio de tensioactivos, agentes quelantes, polímeros solubles en agua, etc., en composiciones de peróxido de hidrógeno o formulaciones de limpieza. En una realización de ejemplo, el estannato coloidal se selecciona del grupo que consiste en estannato de sodio, estannato de potasio, estannato de zinc, óxido estánnico y mezclas de los mismos.
La cantidad de estannato puede ser un factor importante para la estabilidad física. Cuando la cantidad de estannato es baja, la selección de agentes acidificantes no es tan crítica porque solo hay una pequeña cantidad de partículas coloidales de estannatos, que pueden ser dispersadas, solubilizadas o disueltas con relativa facilidad y, por lo tanto, no tienen posibilidad de convertirse en tamaños más grandes de partícula para formar precipitación. Sin embargo, cuando aumenta la cantidad de estannato, la composición exhibe inestabilidad física (es decir, se produce la precipitación del estannato). Por lo tanto, la selección de los agentes acidificantes particulares descritos en la presente memoria permite cargas más altas de estannato en la composición de peróxido de hidrógeno sin inestabilidad física.
De manera opcional, el sistema estabilizador puede comprender además estabilizadores adicionales. Por ejemplo, los estabilizadores pueden incluir un agente quelante aromático o un barredor de radicales aromático.
Un experto en la técnica reconocerá que, por ejemplo, si se añade un ácido a la composición pero luego el pH se ajusta al intervalo alcalino, entonces el ácido puede estar presente en su forma de sal (por ej., el ácido fosfónico puede incluir fosfonatos, etc.); o si se añade una sal a la composición pero luego el pH se reduce al intervalo ácido, entonces la sal puede estar presente en su forma ácida. Entonces, los ácidos en la presente memoria incluyen sus sales y viceversa.
Puede usarse cualquier ácido fosfónico adecuado. Los ácidos fosfónicos pueden incluir, por ejemplo, compuestos de estructura general N(CR1 R2PO3H2)3, en la cual R1 y R2 son cada uno de manera independiente hidrógeno o un grupo alquilo de uno a cuatro átomos de carbono, tal como ácido amino (tri)metileno fosfónico (ATMP) (DEQUEST® 2000, Solutia, St. Louis, MO, EE.UU.), en el cual R1 y R2 son cada uno hidrógeno; ácido dietilen triamino (penta)metilen fosfónico (DTPA) (DEQUEST® 2066); ácido hexametilen diamino (tetra)metilen fosfónico (DEQUEST® 2054); ácido bis hexametilen triamino penta metilen fosfónico (DEQUEST® 2090); y compuestos de estructura general C(R3)(PO3 H2)2OH, en la cual R3 es hidrógeno o un grupo alquilo de uno a cuatro átomos de carbono, tal como ácido 1 -hidroxietiliden-1,1 -difosfónico (HEDP) (DEQUEST® 2010) (C(CH3)(PO3H2)2OH). Los ácidos fosfónicos de ejemplo incluyen ácido 1 -hidroxietiliden-1,1 -difosfónico, ácido amino tri(metilen fosfónico) y ácido dietilen triamina penta(metilen fosfónico). En una realización preferente, el ácido fosfónico es un ácido aminofosfónico. El ácido fosfónico también puede funcionar como un agente quelante.
Puede usarse cualquier agente quelante aromático o barredor de radicales aromático adecuado. La estructura aromática puede incluir anillos aromáticos carbocíclicos, tal como el anillo de benceno o naftaleno, así como también
anillos heteroaromáticos tal como piridina y quinolina. El estabilizador también puede contener grupos quelantes, tal como hidroxilo, carboxilo, fosfonato o sulfonato.
Puede usarse cualquier ácido salicílico adecuado. Los ácidos salicílicos pueden incluir, por ejemplo, un ácido salicílico sustituido, tal como ácido 3-metil salicílico, ácido 4-metil salicílico, ácido 5-metil salicílico, ácido 6-metil salicílico, ácido 3,5-dimetil salicílico, ácido 3-etil salicílico, ácido 3-isopropil salicílico, ácido 3-metoxi salicílico, ácido 4-metoxi salicílico, ácido 5-metioxi salicílico, ácido 6-metoxi salicílico, ácido 4-etoxi salicílico, ácido 5-etoxi salicílico, ácido 2-cloro salicílico, ácido 3-cloro salicílico, ácido 4-cloro salicílico, ácido 5-cloro salicílico, ácido 3,5-dicloro salicílico, ácido 4-fluoro salicílico, ácido 5-fluoro salicílico, ácido 6-fluoro salicílico; o una mezcla de los mismos. En una realización preferente, el ácido salicílico es ácido salicílico de la fórmula C6H4(OH)COOH. El agente quelante aromático puede ser, por ejemplo, 8-hidroxi-quinolina; una 8-hidroxi-quinolina sustituida, tal como, 5-metil-8-hidroxi-quinolina, 5-metoxi-8-hidroxi-quinolina, 5-cloro-8-hidroxi-quinolina, 5,7-dicloro-8-hidroxi-quinolina, ácido 8-hidroxi-quinolin-5-sulfónico o una mezcla de los mismos. El agente quelante aromático puede ser, por ejemplo, un ácido piridin-2-carboxílico, tal como ácido picolínico (ácido 2-piridincarboxílico); ácido dipicolínico (ácido 2,6-piridindicarboxílico); ácido 6-hidroxipicolínico; un ácido 6-hidroxi-picolínico sustituido, tal como ácido 3-metil-6-hidroxi-picolínico, ácido 3-metoxi-6-hidroxipicolínico, ácido 3-cloro-6-hidroxi-picolínico, ácido S-dicloro-[omicron]-hidroxi-picolínico; o una mezcla de los mismos. Los agentes quelantes aromáticos preferentes incluyen ácido salicílico, ácido 6-hidroxi-picolínico, y 8-hidroxi-quinolina.
Si bien el estannato (y otros estabilizadores opcionales) proporcionan estabilización de la composición de peróxido de hidrógeno, la estabilidad de la composición también puede ser afectada por el pH. Por ejemplo, en una formulación de limpieza ácida, ha sido descubierto que es difícil obtener una formulación de limpieza físicamente estable. Por lo tanto, si bien teóricamente el pH puede ajustarse por medio de cualquier ácido, tal como los ácidos carboxílicos (por ej., ácido cítrico, ácido succínico), etc., no se ha descubierto que todos los ácidos proporcionaran una formulación estable. En particular, no todos los ácidos proporcionaron estabilidad a todos los valores de pH. Sin embargo, se ha descubierto que los ácidos que contienen azufre y ácido nítrico proporcionan una estabilidad mejorada en las formulaciones de peróxido de hidrógeno de la presente invención. Además, la estabilidad también puede ser influida cuando la formulación se eleva finalmente a un pH alcalino, por ejemplo, cuando se usa como una formulación de limpieza. Por ejemplo, se ha descubierto que los ácidos halogenados inorgánicos no son adecuados porque el ión halógeno se puede oxidar con facilidad. Se ha usado ácido fosfórico (H3 PO4) para reducir el pH y formar una composición de peróxido de hidrógeno relativamente estable, pero el ácido fosfórico ha generado preocupación medioambiental. Por consiguiente, la composición de limpieza está completamente libre de fosfatos.
La composición de peróxido de hidrógeno no comprende un ácido fosfórico o una sal del mismo (por ej., para uso como un agente acidificante, un agente quelante, un ablandador de agua, un agente tamponante del pH o de otro modo). También se han usado ácidos carboxílicos orgánicos para reducir el pH a un intervalo ácido, pero cuando el pH de estas formulaciones ácidas se eleva al intervalo alcalino, la estabilidad del peróxido de hidrógeno se torna pobre. En una realización, la composición de peróxido de hidrógeno no comprende ácidos carboxílicos orgánicos o una sal de los mismos (por ej., para su uso como agente acidificante o de otro modo). Sin deseos de estar ligado a una teoría en particular, se considera que diferentes ácidos y sus bajos pH ácidos pueden convertir el estannato en partículas coloidales de diferentes tamaños, que pueden ser disueltas, solubilizadas, bien distribuidas o suspendidas dependiendo de la cantidad de estannato y ácidos. Por lo tanto, el ácido seleccionado puede hacer que la formulación de limpieza sea transparente, translúcida, brumosa, turbia o incluso separada, dependiendo de la concentración de estannato y del pH final.
La selección de uno o más agentes acidificantes particulares descritos en la presente memoria y/o la combinación de los mismos con el estannato imparte estabilidad física y estabilidad química en la composición de peróxido de hidrógeno. Se ha descubierto que los estabilizadores y agentes acidificantes descritos en la presente memoria son compatibles y eficaces para estabilizar el peróxido de hidrógeno. Por lo tanto, tanto la estabilidad física de la mezcla (por ej., falta de precipitación) como la estabilidad química del peróxido de hidrógeno (por ej., falta de descomposición) pueden mantenerse de manera simultánea. Esta estabilidad física y química puede lograrse incluso en intervalos de pH ácidos, neutros y básicos. Por lo tanto, la composición de peróxido de hidrógeno puede prepararse en un pH en el intervalo de 1 -12. En una realización de ejemplo, la composición de peróxido de hidrógeno tiene un pH ácido de hasta aproximadamente 6, por ej., en el intervalo de aproximadamente 0,1-6, más preferentemente de 1-5, incluso más preferentemente aproximadamente de 2-4. Sin embargo, en un momento posterior, el pH puede ajustarse a alcalino, por ejemplo, cuando se prepara una composición de limpieza a partir de la composición de peróxido de hidrógeno. Incluso a un pH en el intervalo de aproximadamente 7-11, la composición de peróxido de hidrógeno imparte al menos una de estabilidad física y estabilidad química y preferentemente ambas en la composición alcalina.
El barredor de radicales libres puede ser un agente quelante, tal como múltiples ácidos aminocarboxílicos, múltiples ácidos aminofosfónicos y sus sales. En particular, el barredor de radicales libres puede ser un compuesto quelante aromático que incluye, por ejemplo, ácido salicílico; un ácido salicílico sustituido, tal como ácido 3-metil salicílico, ácido 4-metil salicílico, ácido 5-metil salicílico, ácido 6-metil salicílico, ácido 3,5-dimetil salicílico, ácido 3-etil salicílico, ácido 3-isopropil salicílico, ácido 3-metoxi salicílico, ácido 4-metoxi salicílico, ácido 5-metioxi salicílico, ácido 6-metoxi salicílico, ácido 4-etoxi salicílico, ácido 5-etoxi salicílico, ácido 2-cloro salicílico, ácido 3-cloro salicílico, ácido 4-cloro salicílico, ácido 5-cloro salicílico, ácido 3,5-dicloro salicílico, ácido 4-fluoro salicílico, ácido 5-fluoro salicílico, ácido 6-fluoro salicílico; o una mezcla de los mismos. El compuesto quelante aromático puede ser, por ejemplo, 8-hidroxiquinolina; una 8-hidroxi-quinolina sustituida, tal como 5-metil-8-hidroxi-quinolina, 5-metoxi-8-hidroxi-quinolina, 5-cloro8-hidroxi-quinolina, 5,7-dicloro-8-hidroxi-quinolina, ácido 8-hidroxi-quinolin-5-sulfónico, o una mezcla de los mismos. El compuesto quelante aromático puede ser, por ejemplo, un ácido piridin-2-carboxílico, tal como ácido picolínico (ácido 2-pir'idincarboxílico); ácido dipicolínico (ácido 2,6-piridindicarboxílico); ácido 6-hidroxi-picolínico; un ácido 6-hidroxi-picolínico sustituido, tal como ácido 3-metil-6-hidroxi-picolínico, ácido 3-metoxi-6-hidroxi-picolínico, ácido 3-cloro-6-hidroxi-picolínico, ácido 3,5-dicloro-6-hidroxi-picolínico; o una mezcla de los mismos. Los compuestos quelantes aromáticos preferentes pueden incluir ácido salicílico, ácido 6-hidroxi-picolínico y 8-hidroxi-quinolina. En una forma de realización, un único barredor de radicales libres funciona tanto como un inhibidor de radicales libres y como un agente quelante.
La composición de peróxido de hidrógeno puede usarse para cualquier propósito adecuado. Por ejemplo, la composición de peróxido de hidrógeno puede usarse en la industria del papel y la pulpa como un agente blanqueador, la industria ambiental, la industria cosmética, la limpieza electrónica, el blanqueamiento textil, el procesamiento químico, la desinfección de alimentos y/o las industrias de limpieza tanto como desinfectante y agente blanqueador. El uso particular de la composición de peróxido de hidrógeno no está especialmente limitado.
En una realización, el peróxido de hidrógeno se usa en una composición de limpieza. Las composiciones de limpieza típicamente se elevan al intervalo alcalino para apuntar a una mejor eliminación de manchas en manchas sensibles a pH alto, tal como jugo de uva, vino tinto, etc. Como se usa en la presente memoria, la composición de limpieza abarca cualquier composición que pueda usarse para la limpieza, tal como la limpieza industrial y doméstica, soluciones de blanqueamiento y/o desinfectantes. Debido a que las composiciones acuosas de peróxido de hidrógeno típicamente son ácidas, es necesario ajustar el pH, por ej., por medio de la adición de una base, tal como hidróxido de sodio acuoso o hidróxido de potasio acuoso, a la composición hasta que se alcance el pH deseado. La base debe estar libre de iones metálicos que catalizarían la descomposición del peróxido de hidrógeno, tal como iones ferrosos, iones férricos, iones cúpricos, iones cuprosos, iones manganosos e iones de metales de transición similares. La base también debe estar libre de materiales orgánicos e inorgánicos que reaccionen con el peróxido de hidrógeno.
También se describe el uso, como formulación de limpieza, de una formulación que comprende la composición de peróxido de hidrógeno y un agente de ajuste del pH.
El agente de ajuste del pH puede ser cualquier compuesto que pueda afectar el pH de la composición, tal como ácidos y bases. En una realización preferente, el agente de ajuste del pH es una base seleccionada del grupo que consiste en hidróxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos, hidróxido de amonio, hidróxidos de amonio sustituidos (tal como hidróxidos de amonio primarios, secundarios, terciarios o cuaternarios) y mezclas de los mismos. En una realización preferente, la base es un hidróxido de sodio acuoso. La formulación de limpieza puede tener un pH en el intervalo de aproximadamente 1-12. Preferentemente, el pH se ajusta de manera tal que la formulación de limpieza tenga un pH en el intervalo de aproximadamente 7-11. La formulación de limpieza puede incluir de manera opcional otros componentes típicos en las composiciones de limpieza. Por ejemplo, la formulación de limpieza puede comprender uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste en tensioactivos, agentes blanqueadores, enzimas, tintes fluorescentes, tintes de color, fragancias, agentes espesantes, mejoradores de la detergencia inorgánicos, agentes antiredeposición, opacificantes, y mezclas de los mismos.
La composición de limpieza puede comprender un tensioactivo o una mezcla de tensioactivos. Los expertos en la técnica conocen bien numerosos tensioactivos útiles en las composiciones de limpieza. El tensioactivo puede ser aniónico, catiónico, no iónico, anfótero o una mezcla de los mismos. Los ejemplos de tensioactivos aniónicos incluyen sulfatos y sulfatos de etoxilatos, cetilsulfato de sodio, laurilsulfato de sodio, miristilsulfato de sodio, estearilsulfato de sodio, dodecilbencenosulfonato de sodio y polioxietilen lauriléter sulfato de sodio. Los ejemplos de tensioactivos catiónicos pueden incluir cloruro de didecil dimetil amonio, cloruro de octil decil dimetil amonio, cloruro de dioctil dimetil amonio, cloruro de alquil dimetil bencil amonio y mezclas de los mismos. Los tensioactivos no iónicos pueden incluir, por ejemplo, alcoholes etoxilados y propoxilados, en especial alcoholes C10-20, con 2 a 100 moles de óxido de etileno y/u óxido de propileno por mol de alcohol, en especial etoxilatos de alcoholes primarios que contienen aproximadamente 8 a 18 átomos de carbono en una configuración de cadena lineal o ramificada con aproximadamente de 5 a 30 moles de óxido de etileno; condensación de alcoholes alifáticos que contienen de aproximadamente 8 a aproximadamente 20 átomos de carbono con óxido de etileno y óxido de propileno; polietilenglicol y óxido de polietileno; aceite de ricino etoxilado; aceite de ricino hidrogenado etoxilado; aceite de coco etoxilado; lanolina etoxilada; aceite de resina etoxilado; alcohol de sebo etoxilado; y etoxilatos de ésteres de sorbitán. Los tensioactivos anfóteros adecuados pueden incluir, por ejemplo, amidobetaínas, amidosulfobetaínas, cocodimetil carboximetil betaína, cocoamidopropil betaína, cocobetaína, lauril amidopropil betaína, oleil betaína, lauril dimetil carboximetil betaína, lauril dimetil alfacarboxietil betaína, cetil dimetil carboximetil betaína, lauril bis-(2-hidroxietil)carboximetil betaína, estearil bis-(2-hidroxipropil)carboximetil betaína, oleil dimetil gamma-carboxipropil betaína y lauril bis-(2-hidroxipropil)alfa-carboxietil betaína, coco dimetil sulfopropil betaína, estearil dimetil sulfopropil betaína, lauril dimetil sulfoetil betaína, lauril bis-(2-hidroxietil)sulfopropil betaína. La concentración de tensioactivo puede ser de aproximadamente 0,001% en peso para su uso directo a aproximadamente 70% en peso para su uso diluido, de manera más específica de aproximadamente 0,1% en peso para su uso directo a aproximadamente 50% en peso para su uso diluido, de la composición de limpieza.
La composición de limpieza puede comprender un agente espesante que es estable a la oxidación en condiciones alcalinas, ayuda a controlar la dispensación de la composición y retarda el drenaje de las superficies a las que se
aplica. Los agentes espesantes pueden ser orgánicos o inorgánicos. Los agentes espesantes inorgánicos pueden incluir silicatos de metales alcalinos y materiales inorgánicos de área superficial muy alta, tal como sílice o arcillas finamente divididas. Los agentes espesantes orgánicos pueden incluir éteres de celulosa, tal como metilcelulosa; polímeros y copolímeros acrílicos y metacrílicos, tal como copolímeros de ácido acrílico; y biopolímeros, tal como alginato. Pueden preferirse los productos basados en polímeros, tal como copolímeros de ácido poliacrílico. La concentración del agente espesante, la naturaleza del agente espesante y la naturaleza y la concentración de otros materiales presentes en la composición pueden influir en la viscosidad deseada. El agente espesante puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 0,25% en peso a aproximadamente 3,0% en peso de la composición de limpieza.
También pueden incluirse otros componentes convencionales, con la condición de que cada componente sea compatible con los demás componentes de la composición de peróxido de hidrógeno y la presencia del componente no afecte de manera negativa a las propiedades de la composición de limpieza. Cada componente adicional puede usarse para modificar la composición de limpieza de una manera convencional y puede estar presente en una cantidad efectiva, es decir, en la cantidad necesaria para lograr el efecto deseado sin afectar de manera negativa a las propiedades de la composición. La composición de limpieza puede incluir otros agentes blanqueadores, tal como agentes liberadores de peróxido de hidrógeno o hipocloritos. Las composiciones de limpieza pueden comprender perfumes y fragancias, típicamente en aproximadamente 0,03% en peso a aproximadamente 1,0% en peso de la composición. También pueden estar presentes agentes blanqueadores fluorescentes, típicamente en aproximadamente 0,1% en peso a 1,0% en peso. Puede estar presente un agente antiredeposición, tal como polivinilpirrolidona, hidroxietilcelulosa, carboximetilcelulosa de sodio e hidroxipropiletilcelulosa. Puede estar presente un electrolito, tal como sulfato de sodio o cloruro de sodio. Otros componentes convencionales incluyen: tintes y otros colorantes; composiciones suavizantes de tejidos; agentes de control de estática; opacificantes ópticos, tal como partículas de poliestireno; y reguladores de la espuma, tal como dimetilpolisiloxano.
También pueden añadirse pequeñas cantidades de disolventes orgánicos a las composiciones de limpieza con la condición de que sean sustancialmente no reactivas con el peróxido de hidrógeno. Los disolventes orgánicos miscibles en agua, tal como alcoholes, éteres de glicol y glicoles, pueden ser en especial adecuados.
Una vez incluidos todos los demás componentes, el agua puede constituir el resto de la composición de limpieza estabilizada. Dependiendo de la aplicación, a menudo es necesario diluir el peróxido de hidrógeno con agua para obtener la concentración de peróxido de hidrógeno deseada. El agua debe estar libre de iones metálicos que catalizarían la descomposición del peróxido de hidrógeno, tal como iones ferrosos, iones férricos, iones cúpricos, iones cuprosos, iones manganosos e iones de metales de transición similares. El agua también debe estar libre de material orgánico que sería oxidado por el peróxido de hidrógeno. El agua también debe estar libre de materiales inorgánicos que reaccionen con el peróxido de hidrógeno, tal como cloro (CL), ácido hipocloroso (HOCl) e hipoclorito de sodio (NaOCl). Se prefiere el agua destilada o desionizada. En una realización de ejemplo, la composición de limpieza se diluye con agua de manera tal que la composición de limpieza comprenda aproximadamente de 0,1 a 8% en peso de peróxido de hidrógeno.
La composición de peróxido de hidrógeno también puede tener un barredor de radicales libres mezclado en la misma. La forma de añadir cualquier componente suplementario a la composición de peróxido de hidrógeno no está particularmente limitada.
De manera opcional, el pH de la composición de peróxido de hidrógeno puede ajustarse para lograr un pH alcalino, por ej., para su uso en una formulación de limpieza. El pH puede ajustarse mientras se prepara la composición de peróxido de hidrógeno, o después. Como se discutió con anterioridad, el pH puede ajustarse por el uso de cualquier ajustador de pH adecuado. Por ejemplo, el pH puede ajustarse por el uso de una base, tal como hidróxido de sodio. Como resultará evidente para los expertos en la técnica, si se añade una base acuosa después de preparar la composición de peróxido de hidrógeno, la base acuosa diluirá la solución estabilizada de peróxido de hidrógeno.
Antes, durante o después de ajustar el pH, también pueden añadirse y mezclarse en la composición uno o más aditivos para uso en la composición de limpieza. Como se discutió con anterioridad, al menos un aditivo puede seleccionarse del grupo que consiste en tensioactivos, agentes blanqueadores, enzimas, tintes fluorescentes, tintes de color, fragancias, agentes espesantes, mejoradores de la detergencia inorgánicos, agentes antiredeposición, opacificantes, controladores de espuma y mezclas de los mismos.
Se ha descubierto que el peróxido de hidrógeno y las composiciones de limpieza descritas en la presente memoria proporcionan una buena estabilidad química y estabilidad física en los intervalos de pH tanto ácido como básico.
Ejemplos
Ejemplo 1: Evaluación de la Estabilidad Física
Se comparó la estabilidad física para tres agentes acidificantes diferentes: ácido fosfórico comparativo (H3 PO4), ácido sulfúrico (H2SO4) de acuerdo con una realización de la invención y ácido metanosulfónico (CH3SO3H) de acuerdo con otra realización de la invención. Cada uno de los ejemplos incluyó 50% en peso de H2O2 , 3.000 ppm de aminofosfonato neutro, 1.500 ppm de salicilato de sodio y estannato en las cantidades indicadas en las tablas. El pH se ajustó como
se indica en las tablas por el uso de cada uno de los tres agentes acidificantes, respectivamente. La estabilidad física se evaluó con base en el estado y aspecto de la mezcla. Si el estannato se precipitaba (P) de la solución o la mezcla tenía un aspecto turbio (D), la estabilidad física se consideró pobre. Si la mezcla era brumosa (H), la estabilidad física era neutra. Si la composición de peróxido de hidrógeno era transparente (C) o translúcida (T), la estabilidad física era buena. Se prepararon composiciones de peróxido de hidrógeno que comprenden peróxido de hidrógeno, un estannato y un agente acidificante como se indica a continuación.
Como un ejemplo comparativo, la Tabla 1 muestra diferentes concentraciones de estannato a diferentes valores de pH por el uso de ácido fosfórico como agente acidificante.
Tabla 1 (Comparativo - Ácido Fosfórico)
La Tabla 1 muestra que el ácido fosfórico es un acidificante efectivo. Sin embargo, como se discutió con anterioridad, el ácido fosfórico presenta preocupaciones ambientales y en la presente invención se investigaron nuevos agentes acidificantes.
La Tabla 2 muestra diferentes concentraciones de estannato a diferentes valores de pH por el uso de ácido sulfúrico como agente acidificante.
Tabla 2 (Comparativo - Ácido Sulfúrico)
La Tabla 2 muestra que a un pH alcalino de 8 por el uso de ácido sulfúrico como agente acidificante, la composición de peróxido de hidrógeno pudo tener altas cargas de estannato y buena estabilidad física. Además, la composición tenía una buena estabilidad física a un pH de 2,5 y una carga de 6.000 ppm de estannato.
La Tabla 3 muestra diferentes concentraciones de estannato a diferentes valores de pH por el uso de ácido metanosulfónico como agente acidificante.
Tabla 3 (Ácido Metanosulfónico)
La Tabla 3 muestra que a un pH alcalino de 8 por el uso de ácido metanosulfónico como el agente acidificante, la composición de peróxido de hidrógeno pudo tener altas cargas de estannato y buena estabilidad física. Además, la composición tenía una buena estabilidad física a un pH de 2,5 y una carga de 6.000 ppm de estannato.
Ejemplo 2: Evaluación de la Estabilidad Química
La Tabla 4 muestra una comparación de la pérdida de peróxido de hidrógeno en agua pura como base y en una base de limpieza de acuerdo con una realización de la invención y un grado comercial comparativo de peróxido de hidrógeno. Se preparó una composición de peróxido de hidrógeno que comprendía peróxido de hidrógeno al 50%; 0,95% en peso total de estannato de sodio (3 hidrato) y aminofosfonato neutro y salicilato de sodio; y 5.600 ppm de ácido metanosulfónico como el agente acidificante. Una composición de peróxido de hidrógeno comparativa fue ALBONE® 50M que puede obtenerse de Arkema Inc. en Philadelphia, PA, con agua pura y una base de limpieza, respectivamente. La base de limpieza consistía en un 1% de sulfonato de alquilbenceno lineal; etoxilato de alcohol graso al 1%; citrato al 2,5%; y colorante fluorescente al 0,1%.
Cada una de las formulaciones de base de agua pura y de base de limpieza contiene 4,2% de peróxido de hidrógeno de la composición de peróxido de hidrógeno de acuerdo con una realización de la invención y la composición de peróxido de hidrógeno comercialmente disponible ALBONE 50M, respectivamente. El pH de cada uno se ajustó con hidróxido de sodio a un pH de 10. El porcentaje de pérdida de peróxido de hidrógeno se determinó después de 7 días a 49°C (120°F).
Tabla 4 (Estabilidad Química - Pérdida de H2O2)
La Tabla 4 muestra que el 100% del peróxido de hidrógeno se perdió en la composición comparativa de peróxido de hidrógeno de ALBONE 50M tanto en la base de agua pura como en la base de limpieza. Sin embargo, el peróxido de hidrógeno y las composiciones de limpieza de acuerdo con una realización de la invención tenían una pérdida de peróxido de hidrógeno significativamente menor. En otras palabras, el peróxido de hidrógeno y las composiciones de limpieza de acuerdo con una realización de la invención eran significativamente más estables químicamente que un peróxido de hidrógeno de calidad comercial estándar cuyos componentes estaban fuera del alcance de la presente invención.
La Tabla 5 muestra una composición de peróxido de hidrógeno concentrado de acuerdo con una realización de la invención con 50% de peróxido de hidrógeno, 0,95% de estabilizadores de estannato, ácido aminofosfónico y ácido salicílico, y 5.600 ppm (0,56% en peso) de un agente acidificante de ácido metanosulfónico (MSA). El pH fue de 2,91.
Tabla 5 (Estabilidad Química - Formulación concentrada de H2O2)
La Tabla 5 muestra que la pérdida relativa de peróxido de hidrógeno equivalente a un año a temperatura ambiente fue sólo del 1,34% y la pérdida absoluta fue sólo del 0,67% para una formulación de acuerdo con la presente invención. Esto muestra la estabilidad química mejorada de la composición de peróxido de hidrógeno concentrado de acuerdo con una realización de la invención.
Ejemplo 3: Evaluación de la Estabilidad Química
En la Tabla 6, el Ejemplo A muestra que cuando se añade estannato de sodio a la composición de H2O2 (grado comercial de PEROXAL® 50 EG con un pH de aproximadamente 1,5 disponible en Arkema Inc.), el pH aumentará a aproximadamente 6,2 y la pérdida de H2O2 es del 10,00% a 85°C después 24 horas (equivalente a aproximadamente 1 año de pérdida a temperatura ambiente). El Ejemplo B muestra que cuando se añade un ácido, en este caso ácido metanosulfónico, el pH puede reducirse de 6,2 a 2,9 y la pérdida de H2O2 es sólo de aproximadamente 1,11%. La composición de H2O2 se preparó por medio de: (1) la adición de 97,09 gramos de Peroxal 50EG activo al 51,5% a un vaso de precipitados de vidrio, con agitación y por medio de la adición lenta de 0,63 gramos de partículas de estannato
3 de sodio hidratado en la solución; (2) la adición lenta de 0,15 gramos de salicilato de sodio cuando el estannato se disolvió por completo; (3) la adición lenta de 1,2 gramos de Dequest 2066 con 25% de activo de dietilentriamina pentametilen fosfonato de sodio cuando el salicilato de sodio se disolvió por completo; (4) a continuación, la adición lenta de ácido metansulfónico con un 70% de activo hasta que el pH alcance el objetivo.
Tabla 6 Composición y Estabilidad de H2O2
En la Tabla 7, los Ejemplos C, D y E muestran que cuando se usa una composición de peróxido de hidrógeno en una formulación de limpieza alcalina, un ácido ya no proporciona la estabilización de H2O2. A las formulaciones de limpieza, a un pH de 9,0, se añadieron composiciones de peróxido de hidrógeno que no contienen ácido (Ejemplo C), ácido cítrico al 0,49% (Ejemplo D) y ácido metanosulfónico al 0,58% (Ejemplo E). Las pérdidas de H2O2 fueron del 23,9%, 25,1% y 26,6% respectivamente. Los ácidos, después de ser neutralizados, no proporcionaron estabilización a1H2O2. La formulación de limpieza alcalina se preparó por medio de: (1) la adición de 0,84 gramos de ácido alquilbencenosulfónico a 50 gramos de agua DI a 50°C; (2) la adición de 0,80 gramos de etoxilato de alcohol 7-EO; (3) la adición de 20 gramos de las composiciones de peróxido de hidrógeno preparadas como se describió con anterioridad; (3) la adición de 26 gramos de agua desionizada; (4) la adición de aproximadamente 0,37 gramos de hidróxido de sodio para ajustar el pH a 9,0; y (5) la adición del resto de agua de aproximadamente 2,0 gramos.
Tabla 7 Formulaciones de Limpieza Alcalina y Estabilidad al H2O2
Si bien se han mostrado y descrito en la presente memoria realizaciones preferentes de la invención, se comprenderá que tales realizaciones se proporcionan únicamente a modo de ejemplo. Por consiguiente, se pretende que las reivindicaciones adjuntas cubran todas las variaciones que caigan dentro del alcance de la invención.
Claims (10)
1. Una composición de peróxido de hidrógeno que comprende:
- peróxido de hidrógeno;
- un sistema estabilizador que comprende de 100 a 20.000 ppm de un estannato coloidal;
- un agente acidificante o una sal del mismo seleccionado del grupo que consiste en ácido metanosulfónico o una sal del mismo;
- ácido fosfónico o una sal del mismo; y
- ácido salicílico o una sal del mismo,
- en la que la composición no comprende un ácido fosfórico o una sal del mismo,
- teniendo dicha composición de peróxido de hidrógeno un pH en el intervalo de 0,1 a 6.
2. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el agente acidificante está presente en una cantidad de aproximadamente 0,5 a 20.000 ppm.
3. Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en la que el estannato coloidal se selecciona del grupo que consiste en estannato de sodio, estannato de potasio, estannato de zinc, óxido estánnico, y mezclas de los mismos.
4. Uso de una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la composición imparte al menos una de estabilidad física y estabilidad química en una composición alcalina de peróxido de hidrógeno.
5. Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la composición de peróxido de hidrógeno comprende además un barredor de radicales libres.
6. Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, o 5, en la que el ácido fosfónico orgánico es un ácido aminofosfónico o la sal del mismo es un aminofosfonato.
7. Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, en la que el barredor de radicales libres es un agente quelante orgánico seleccionado del grupo que consiste en quinolinas, ácidos piridin-2-carboxílicos, y mezclas y sales de los mismos.
8. Uso, como una formulación de limpieza, de una formulación que comprende
una composición como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, o 5 a 7; y
un agente de ajuste del pH.
9. Uso de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la formulación comprende además uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste en tensioactivos, agentes blanqueadores, enzimas, tintes fluorescentes, tintes de color, fragancias, agentes espesantes, mejoradores de la detergencia inorgánicos, agentes antiredeposición, opacificantes, y mezclas de los mismos.
10. Uso de acuerdo con las reivindicaciones 8 o 9, en el que el agente de ajuste del pH en la formulación es una base seleccionada del grupo que consiste en hidróxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos, hidróxido de amonio, hidróxidos de amonio sustituidos, y mezclas de los mismos.
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