DE19641278C1

DE19641278C1 - Esterquats

Info

Publication number: DE19641278C1
Application number: DE1996141278
Authority: DE
Inventors: Subirana Rafael Dr Pi; Gilabert Nuria Dr Bonastre; Llosas Joaquim Dr Bigorra
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: BASF Personal Care and Nutrition GmbH
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1996-10-07
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2016-10-08

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft neue Esterquats mit verbessertem rheologischen Verhalten auf Basis von definierten Alkanolaminmischungen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie deren Verwendung zur Herstellung von Avivagemitteln und kosmetischen Zubereitungen.

Stand der Technik

Unter der Bezeichnung "Esterquats" werden im allgemeinen quaternierte Fettsäuretriethanolamin estersalze verstanden. Es handelt sich dabei um bekannte Stoffe, die man nach den einschlägigen Me thoden der präparativen organischen Chemie erhalten kann. In diesem Zusammenhang sei auf die Internationale Patentanmeldung WO 91/01295 (Henkel) verwiesen, nach der man Triethanolamin in Gegenwart von unterphosphoriger Säure mit Fettsäuren partiell verestert, Luft durch leitet und an schließend mit Dimethylsulfat oder Ethylenoxid quaterniert. Aus der Deutschen Patentschrift DE-C1 43 08 794 (Henkel) ist überdies ein Verfahren zur Herstellung fester Esterquats bekannt, bei dem man die Quaternierung von Triethanolaminestern in Gegenwart von geeigneten Dispergatoren, vorzugsweise Fettalkoholen, durchführt. Übersichten zu diesem Thema sind beispielsweise von R. Puchta et al. in Tens. Surf. Det., 30, 186 (1993), M. Brock in Tens. Surf. Det. 30, 394 (1993), R. Lagerman et al. in J. Am. Oil. Chem. Soc., 71, 97 (1994) sowie I. Shapiro in Cosm. Toil. 109, 77 (1994) erschienen. Üblicherweise werden die Esterquats als alkoholische Konzentrate in den Handel gebracht und anschließend auf die Anwendungskonzentration verdünnt. Dabei besteht das Problem, daß die Lö sungen in der Regel zu dünnflüssig sind, so daß für den erforderlichen Viskositätsaufbau Verdickungs mittel wie beispielsweise ethoxylierte Polyglycerinester zugesetzt werden.

Abgesehen davon, daß die Additivierung der Esterquats mit weiterem technischen Aufwand und Ko sten verbunden ist, wird die Mitverwendung derartiger Verdickungsmittel nicht immer gewünscht, so daß im Markt ein hohes Interesse an Esterquats existiert, die in wäßriger Verdünnung ohne Mitverwen dung von Viskositätsregulatoren eine ausreichend hohe und konstante Viskosität zeigen. Die Aufgabe der Erfindung hat darin bestanden, diesem Bedürfnis Rechnung zu tragen.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der sind Esterquats, die man erhält, indem man Mischungen von Triethanolamin (TEA) und Diethanolamin (DEA) im Gewichtsverhältnis 75 : 35 bis 95 : 5 mit Fettsäuren verestert und die Reaktionsprodukte anschließend in an sich bekannter Weise mit Alkylierungsmitteln quaterniert.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Esterquats auf Basis von TEA/DEA-Mischun gen in wäßriger Verdünnung eine weitaus höhere Viskosität zeigen als konventionelle Produkte auf Basis von reinem Triethanolamin.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Esterquats, bei dem man Mischungen von Triethanolamin und Diethanolamin im Gewichtsverhältnis 75 : 35 bis 95 : 5 mit Fettsäuren verestert und die Reaktionsprodukte anschließend in an sich bekannter Weise mit Alky lierungsmitteln quaterniert.

Alkanolaminmischungen

Die im Sinne der Erfindung einzusetzenden Alkanolaminmischungen können technisches Triethanol amin und technisches Diethanolamin im Gewichtsverhältnis 75 : 25 bis 95 : 5 und vorzugsweise 80 : 20 bis 90 : 10 enthalten.

Fettsäuren

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen neuen Esterquats werden üblicherweise Fettsäuren einge setzt, die der Formel (I) folgen,

R¹COOH (I)

in der R¹CO für einen aliphatischen, gesättigten und/oder ungesättigten Acylrest mit 6 bis 22 Kohlen stoffatomen steht. Typische Beispiele sind Capronsäure, Caprylsäure, 2-Ethylhexansäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Isotridecansäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmoleinsäure, Stearinsäure, Isostearin säure, Ölsäure, Elaidinsäure, Petroselinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Elaeostearinsäure, Arachin säure, Gadoleinsäure, Behensäure und Erucasäure sowie deren technische Mischungen, die z. B. bei der Druckspaltung von natürlichen Fetten und Ölen oder bei der Reduktion von Aldehyden aus der Roelen′schen Oxosynthese anfallen. Vorzugsweise werden Fettsäuren mit 12 bis 18 Kohlenstoff atomen wie beispielsweise partiell gehärtete Palm- und/oder Talgfettsäuren eingesetzt, die eine Iodzahl im Bereich von 0,5 bis 50 aufweisen.

Veresterung

Die Veresterung kann in an sich bekannter Weise, d. h. in Gegenwart von hypophosphoriger Säure oder deren Salzen und gegebenenfalls Reduktionsmittel wie etwa Natriumborhydrid durchgeführt werden. Im allgemeinen kann man die Alkanolamine und die Fettsäuren im Molverhältnis 1 : 1,1 bis 1 : 2,4 ein setzen, vorzugsweise liegt das Verhältnis im Bereich 1 : 1,4 bis 1 : 1,9. Die Reaktion wird üblicherweise bei Temperaturen im Bereich von 120 bis 180 °C durchgeführt. Falls gewünscht, kann die Reaktions mischung anschließend durch Zugabe von Wasserstoffperoxid gebleicht werden.

Alkylierung

Die Alkylierung der Fettsäurealkanolaminester kann in an sich bekannter Weise durchgeführt werden. Hierzu wird der Ester vorgelegt und mit dem Alkylierungsmittel - das man üblicherweise in äquimolaren Mengen oder leichtem Unterschuß einsetzt - bei erhöhten Temperaturen (40 bis 95°C) gerührt. Die Reaktion kann in alkoholischer Lösung, beispielsweise in Isopropylalkohol, durchgeführt werden, es ist jedoch ebenso möglich, in Gegenwart inerter Emulgatoren bzw. Dispergatoren, beispielsweise Fettalko holen oder Alkylpolyglucosiden und dergleichen, zu arbeiten. Die Auswahl richtet sich dabei nach der vorgesehenen Verwendung der Esterquats. Insbesondere für die Herstellung von Esterquats für den Einsatz in den Bereichen hair care und skin care ist das Arbeiten in Abwesenheit von niederen Alkoho len und die Mitverwendung von geeigneten Emulgatoren bzw. Dispergatoren deutlich bevorzugt. Nach Abschluß der Reaktion kann nichtumgesetztes Alkylierungsmittel durch Zugabe einer geringen Menge Aminosäure, vorzugsweise Glycin, zerstört werden. Als Alkylierungsmittel kommen in diesem Zusam menhang Alkylhalogenide, Dialkylsulfate und Ethylenoxid - letzteres in Gegenwart von Dialkyl phosphaten - in Betracht. Vorzugsweise betrifft die Erfindung methylquaternierte Esterquats in Form ihrer Chloride und insbesondere Methylsulfat-Salze sowie Esterquat-Salze, die mit 1 bis 5 Mol Ethylen oxid quaterniert worden sind. Vorzugsweise führt man jedoch die Alkylierung mit Dimethylsulfat durch.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die erfindungsgemäßen neuen Esterquats zeigen in wäßriger Verdünnung eine deutlich höhere Vis kosität als vergleichbare bekannte Produkte auf Basis vom reinem Triethanolamin. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft daher die Verwendung der neuen Esterquats zur Herstellung von Avivagemitteln für die Wäschevor- bzw. -nachbehandlung sowie von kosmetischen Zubereitungen, wie beispielsweise Haarshampoos, Haarspülungen, Cremes, Lotionen und dergleichen, in denen die Stoffe in Mengen von 1 bis 50, vorzugsweise 5 bis 35 Gew.-% - bezogen auf die Mittel - enthalten sein können.

Beispiele Allgemeines Herstellbeispiel

In einem 1-l-Dreihalskolben mit Rührer, Innenthermometer und Destillationsaufsatz wurden 513 g (1,9 mol) teilgehärtete C_16/18-Talgfettsäure (Iodzahl = 40), 1 mol Alkanolaminmischung und 1,4 g 50 Gew.-%ige unterphosphorige Säure gegeben. Über einen Zeitraum von 4 h wurde die Reaktionsmischung bei einem verminderten Druck von 40 mbar auf eine Temperatur von 160°C erhitzt, bis die Säurezahl unterhalb von 5 lag. Anschließend wurde der rohe Talgfettsäuretriethanolaminester abgekühlt, der Re aktionsansatz entspannt und 0,4 g Wasserstoffperoxid zugegeben. Anschließend wurde in einem 500-ml- Dreihalskolben mit Rührer, Tropftrichter und Rückflußkühler eine Mischung von 45 g (0,072 mol) des Esters in 105 g Isopropylalkohol vorgelegt und unter Rühren auf 45°C erhitzt. Innerhalb von 2 h wurden 8,5 g (0,067 mol) Dimethylsulfat zugetropft. Nach Beendigung der Zugabe wurde die Mischung weitere 2 h bei 60°C gerührt. Die Mischung wurde als hellfarbiges Öl in praktisch quantitativer Ausbeute erhal ten.

Beurteilung der Viskosität in wäßriger Verdünnung

Anschließend wurden die verschiedenen Esterquats mit Wasser auf eine Konzentration von 5,15 bzw. 30 Gew.-% verdünnt und die Viskosität nach Brookfield sofort bzw. nach Lagerung (4 Wochen, 40°C) in einem RVT-Viskosimeter (20°C, Spindel 1,10 Upm) bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusam mengefaßt. Die Beispiele B3 bis B5 sind erfindungsgemäß, die Beispiele B1, B2 und B6 dienen zum Vergleich. Man erkennt, daß nur in einem definierten Mischungsbereich von Tri- und Diethanolamin Esterquats mit dem gewünschten rheologischen Profil erhalten werden.

Tabelle 1

Viskosität verschiedener Esterquats in wäßriger Lösung

Claims

1. Esterquats, dadurch erhältlich, daß man Mischungen von Triethanolamin und Diethanolamin im Gewichtsverhältnis 75 : 35 bis 95 : 5 mit Fettsäuren verestert und die Reaktionsprodukte anschließend in an sich bekannter Weise mit Alkylierungsmitteln quaterniert.

2. Verfahren zur Herstellung von Esterquats, dadurch gekennzeichnet, daß man Mischungen von Triethanolamin und Diethanolamin im Gewichtsverhältnis 75 : 35 bis 95 : 5 mit Fettsäuren verestert und die Reaktionsprodukte anschließend in an sich bekannter Weise mit Alkylierungsmitteln qua terniert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Fettsäuren der Formel (I) ein setzt, R¹COOH (I)in der R¹CO für einen aliphatischen, gesättigten und/oder ungesättigten Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen steht.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Fettsäuren mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen einsetzt, die eine Iodzahl im Bereich von 0,5 bis 50 aufweisen.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alkanolamine und die Fettsäuren im Molverhältnis 1 : 1,1 bis 1 : 2,4 einsetzt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alkylierung mit Dimethylsulfat durchführt.

7. Verwendung von Esterquats nach Anspruch 1 zur Herstellung von Avivagemitteln.

8. Verwendung von Esterquats nach Anspruch 1 zur Herstellung von kosmetischen Zubereitungen.