DE2409081A1 - Amphotensid-gele - Google Patents

Amphotensid-gele

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DE2409081A1
DE2409081A1 DE2409081A DE2409081A DE2409081A1 DE 2409081 A1 DE2409081 A1 DE 2409081A1 DE 2409081 A DE2409081 A DE 2409081A DE 2409081 A DE2409081 A DE 2409081A DE 2409081 A1 DE2409081 A1 DE 2409081A1
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Germany
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weight
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amphoteric surfactant
gels
gel
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DE2409081A
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BASF Wyandotte Corp
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Description

BASI1 Wyandotte Corporation
Unser Zeichen: O.Z. 2970/00697 Ze/L Wyandotte, Mich. 48192, USA,
Amphot ens id-Ge Ie
Die vorliegende Erfindung betrifft Amphotensid-GeIe. Insbesondere betrifft sie aus bestimmten Polyoxäthylen-Polyoxypropylen-Blockcopolymeren hergestellte wäßrige Amphotensid-GeIe.
Es sind bereits verschiedene Tensidmischungen (sowie Methoden zu ihrer Herstellung) bekannt, die als Haarshampoos, Gesichtsund Handreinigungsmittel und für andere kosmetische Zwecke verwendet werden. Auch verschiedene Gelzubereitungen sind bereits bekannt. Die US-Patentschriften 3 639 574 und 3 639 575 z.B. beschreiben Gele, die Wasserstoffperoxid bzw. Silberionen enthalten. Es finden sich jedoch in der Literatur keine Hinweise über die Herstellung stabiler amphotere Tenside enthaltender Gele.
Amphotere Tenside haben bekanntlich den großen Vorzug, gegenüber Haut und Augen milde zu sein. Sie enthalten selbst in hartem Wasser große Schaumkraft und hervorragende Reinigungskraft. Einige von ihnen haben keimtötende, fungizide und deodorierende Wirkung. Alle diese Eigenschaften sind im Hinblick auf die Verwendung als Shampoos, Gesichts- lind Handreinigungsmittel und Augenmakeup-Entferner sowie für andere kosmetische Zwecke sehr erwünscht. Amphotere Tenside eignen sich auch für die Herstellung von Haustier-Shampoos, als Handseifen für die ärztliche Praxis, zum Schälen von Früchten, zum Flaschenspülen, für Rei-.ningszwecke im Haushalt, z.B. für die Reinigung von Teppichen und Polstern, zum Geschirrspülen, Autowaschen usw. Darüber hinaus lassen sie sich für die Herstellung von Metallreinigungsund -poliermittel^ Wachsentfernern und Entfettungsmitteln verwenden.
-2-
409836/1014 original inspected
- 2 - O.Z. 2970/00697
Aus praktischen Gründen empfiehlt- sich für diese amphoteren Tenside die Gelform. Frühere Versuche zur Herstellung solcher Gele waren jedoch ohne Erfolg geblieben. Es war daher überraschend, daß es gelang, solche Gele unter Verwendung bestimmter Polyoxäthylen-Polyoxypropylen-Blockcopolymeren als Geliermittel 'herzustellen.
Es wurde gefunden, daß man stabile amphotere Tenside enthaltende Gele dadurch erhält, daß man bestimmte Blockcopolymere und amphotere Tenside auf eine Temperatur zwischen 60 und 910C erhitzt und der lösung unter Rühren langsam Wasser zusetzt. Man läßt dann die Lösung auf Raumtemperatur abkühlen, wobei ein formbeständiges Gel entsteht. Es ist auch möglich, das amphotere Tensid einer Lösung aus Wasser und Blockcopolymerem unter Rühren zuzusetzen, wobei die Lösung eine Temperatur von 4 bis 1O0C hat. Dann läßt man die Temperatur der Lösung a.uf Raumtemperatur ansteigen, wobei sich ein formbeständiges Gel ausbildet.
Unter "Gel" ist für die Zwecke dieser Erfindung ein festes oder halbfestes, beträchtliche Mengen Wasser enthaltendes Kolloid zu verstehen. Die Teilchen in einem Gel sind in einem zusammenhängenden Netzwerk miteinander verbunden, das die wäßrige Phase in ihrer Beweglichkeit einschränkt. Eine kolloidale Lösung mit Wasser als Dispergens wird als Hydrosol bezeichnet. Die Gele gemäß dieser Erfindung sind insbesondere formbeständige Gele, d.h. Gele, die eine feste gelee-artige Konsistenz haben; Gele dieser Art geraten durch leichtes Klopfen in Vibration und kehren dann zu ihrer ursprünglichen Form zurück.
Die erfindungsgemäßen Gele enthalten, bezogen auf 100 Gewichtsteile Gel, (a) 5 bis 50 Gewichtsteile, vorzugsweise 10 bis 40 Gewichtsteile eines amphoteren Tensids, (b) 10 bis 80 Gewichtsteile, vorzugsweise 30 bis 70 Gewichtsteile Wasser und (c) 15 bis 40 Gewichtsteile, vorzugsweise 20 bis 30 Gewichtsteile, eines Blockcopolymeren der Formel I
H0(C2H40)b(C3H60)a(C2H40)bH. I ,
in der a eine ganze Zahl der Größe bedeutet, daß der hydrophobe Teil (CJSgO) ein Molekulargewicht von mindestens 2250, vorzugsweise 2750 bis 4000, besitzt, und b eine ganze Zahl der Größe
409836/10U" ~3'
- 3-- O.Z. "2970/00697
bedeutet, daß der hydrophile Teil (G2H^O) 10 bis 90, vorzugsweise 50 bis 90, Gewichtsprozent des Blockcopolymeren ausmacht.
Der hydrophobe Teil des Polyoxäthylen-Polyoxypropylen-Blockcopolymeren der obigen Formel I wird durch Anlagerung von Propylenoxid an die beiden Hydroxylgruppen eines Propylenglykolkerns hergestellt. Durch anschließende Addition von Ithylenoxid an den hydrophoben Teil ist es möglich, beide Enden des Moleküls mit hydrophilen Polyoxäthylengruppen zu versehen. Diese hydrophilen Polyoxäthylengruppen lassen, sich bezüglich ihrer Kettenlänge so regeln, daß sie 10 bis 90$ des erhaltenen Moleküls darstellen. Eine ausführlichere Beschreibung der Herstellung dieser Blockcopolymeren findet sich in der US-Patentschrift 2 674 619.
Beispiele für Blockcopolymere der Formel I, die sich für die Herstellung der erfindungsgemäßen Gele eignen, sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt.
Tabelle I
Copolymeres Molekular
gewicht des
hydrophoben
Teils
(Durchschnitt)
Hydrophiler Teil
in Gewichts
prozent
(Durchschnitt)
Ungefähres Ge
samt mole ku la r-
gewicht des
G οpolymeren
A 2 250 50 ' 4 600
B 2 250 70 7 500
C 2 250 80 10 750
D 2 750 45 4 910
E 2 750 60 6 450
2 750" 80 13 500
G 3 250 35 4 910
H 3 250 45 6 050
J 3 250 50 6 550
K 3 250 80 15 500
L 4 000 15 4 710
M 4 000 . 25 5 340
N- 4 000 35 6 150'
.P 4 000 70 13 500
Q 4 000 80 20 000
409836/10U
-4-
- 4 - -0.Z. 2970/00697
Nicht alle Blockcopolymeren der Formel I lassen sich in der vorliegenden Erfindung ver-wenden. Aufgrund der Uatur wäßriger Lösungen dieser Blockcopolymeren bewirken drei Variablen die Gelbildung. Für diese Variablen sind daher Mindestwerte anzugeben. Es handelt sich um folgende Variablen:
(1) die Konzentration des Blockcopolymeren im Gel in Gewichtsprozent,
(2) das Molekulargewicht des hydrophoben Teils (CzHgO)3 und
(.3) die Menge des hydrophilen Teils (O2H,0)b des Copolymeren in Gewichtsproozent.
Es ist daher eine Mindestkonzentration (in Gewichtsprozent) des Blockcopolymeren mit einem hydrophoben Polyoxypropylen-Teil mit bestimmtem Molekulargewicht anzugeben, wobei an diesen hydrophoben Teil ein Mindestgewichtsprozentsatz an Äthylenoxid ankondensiert sein muß, damit Gelbildung eintritt. Bei der Mindestkonzentration des Blockcopolymeren mit einem hydrophoben Teil bestimmten Molekulargewichts wird also ein Mindest-Gewichtsprozentsatz an Äthylenoxid benötigt, bevor ein bestimmtes Blockcopolymeres in einer wäßrigen Lösung ein Gel bildet. Die Mindest-Gewichtsprozentsätze bei hydrophoben Teilen mit bestimmtem Molekulargewicht sind in Tabelle II aufgeführt.
Tabelle II
Molekular
gewicht des
hydrophoben
Teile
Mindestkonzen
tration (in
Gew.#) für
Gelbildung
Mindest-Gewichts-
prozentsatz an
Äthylenoxid
Gesamtmole
kulargewicht
des Block
copolymeren
2 250 40 50 4 600
2 750 40 45 4 910
2 750 30 60 6 450
3 250 30 35 4 910
4 000 50 15 4 710
4 000 30 35 6 150
4 000 20 70 13 500
409836/ 1 OU
-5-
- 5 - O.Z, 2970/00697
Aus der Tabelle ist z.Bo ersichtlich, daß eine Konzentration von mindestens 40 Gewichtsprozent eines Blockeοpolymeren mit einem hydrophoben Teil vom Molekulargewicht 2 250 mit mindestens etwa 50 Gewichtsprozent ankondensiertem Äthylenoxid erforderlich ist, damit sich in wäßriger Lösung ein Gel bildet. In allen Fällen bilden die Blockcopolymeren oberhalb des in Tabelle I angegebenen Minimums Gele in wäßrigen Lösungen bis zu einer Konzentration von 90 Gewichtsprozent und darüber. Bei einer Konzentration von mehr als 90 Gewichtsprozent unterscheiden sich die Gele kaum vom Ausgangsblockcopolymeren. Es versteht sich, daß das Molekulargewicht des hydrophoben Teils auch ein anderes als die in Tabelle I angegeben sein kann. Wenn man z.B. einen hydrophoben Teil vom Molekulargewicht 2 500 verwendet, so bildet sich aus dem Blockcopolymeren bei einer Konzentration von 40 Gewichtsprozent in wäßriger Lösung ein Gel, wenn etwa 45 Gewichtsprozent Äthylenoxid in dem Blockcopolymeren enthalten sind.
Die Bildung der erfindungsgemäßen Gele ist nicht völlig geklärt. Es wird jedoch angenommen, daß sich·das Verhalten der Blockcopolymeren bei der Gelbildung mit einer Hydratbildung erklären läßt. Es besteht Grund zu der Vermutung, daß der hydrophobe Teil, der sich vom hydrophoben Teil anderer Arten nichtionogener Tenside unterscheidet, für sich allein das Wasser zu immobilisieren vermag, d.h. unabhängig von der Oxäthylen-Kette durch Wasserstoffbindung. Bemerkenswert ist, daß die Gelbildung bei etwa 21 bis 270O eintritt, und zwar selbst in den Fällen, in denen das Blockcopolymere, mehr als 200 Mol Äthylenoxid oder mehr als 100 Mol pro Block enthält. Auch wird angenommen, daß die Eigenart des Blockcopolymeren bei dieser Erscheinung beteiligt ist. Das in den erfindungsgemäßen Gelen" verwendete Blockcopolymere besitzt einen hydrophoben Teil, der zwischen zwei gleichen hydrophilen Teilen liegt, während die üblichen nichtionogenen Tenside, wie z.B. oxäthylierte Fett- ' alkohole und Alkylphenole, nur eine hydrophile Kette aufweisen. Dieser Unterschied in der Struktur läßt darauf schließen, daß man mit dies'er Klasse von nichtionogenen Tensiden eine lockere Micellstruktur erhält und daß die Gelbildung sowohl im Einschluß von freiem Wasser als auch in der Wasserstoffbindung besteht.
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- 6 - O.Z. 2970/00697
Die Beschaffenheit dieser Blockcopolymeren, doho ihr neutrales, nichtionogenes Verhalten, ermöglicht die volle Ausnutzung der ionisch ausgeglichenen amphoteren Tenside. Daraus ergibt sich eine größere Flexibilität bei der Zubereitung dieser Gele für einen größeren Anwendungsbereich.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten amphoteren Tenside sind oberflächenaktive Substanzen, die im selben Molekül basische und saure Gruppen enthalten. Es kann sich dabei um anionische oder kationische Gruppen handeln, und das Molekül kann mehrere solcher Gruppen enthalten. Amphotere Tenside dieser Art sind z.B. die alkylsubstituierten Imidazoline, wie: 2-Alkyl-1-carboxymethyl-1-hydroxyäthyl-2-imidazolinium-hydroxid und 2-Alkyl-i-carboxymethyl-i-carboxymethyl-hydroxyäthyl-ialkyl-sulfat-imidazolin, wobei sich die Alkylgruppe von der Kokosfettsäure, Laurinsäure, Caprinsäure, Gaprylsäure, Äthylhexancarbonsäure, Ölsäure, Linolsäure oder Stearinsäure herleiten kann; Alkyl-3-aminopropionsäuren, in denen sich die Alkylgruppe von der Kokosfettsäure, Talgfettsäure oder Laurinsäure herleiten kann; Alky!betaine, in denen sich die Alkylgruppen von der Kokosfettsäure, Talgfettsäure, Stearinsäure oder Laurinsäure herleiten; Fettsäureamidsulfonate, in denen die Fettsäuregruppen die der Stearinsäure, Laurinsäure, Caprinsäure, Ölsäure, Caprylsäure oder Linolsäure sind; Alkyl-ßaminopropionsäuren, in denen die Alkylgruppe sich von der Laurinsäure, Myristinsäure, Kokosfettsäure oder Stearinsäure ableitet; die amphoteren Derivate von Polypeptiden; und Alkyl-(äthyl-ß-oxypropancarbonsäure)-imidazolin, in dem die Alkylgruppe 7 bis 17 Kohlenstoffatome enthält.
Der Einfachheit halber sind die in den folgenden Beispielen verwendeten amphoteren Tenside in Tabelle III aufgeführt
Tabelle III
Amphotensid 1: alky!substituiertes Imidazolin Amphotensid 2: Fettsäureamidsulfonat Amphotensid 3: Alkyl-ß-aminopropionsäure Amphotensid 4: Alkylbetain-Derivat Amphotensid 5: Alky1-ß-oxypropancarbonsäure-imidazolin
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- 7 - O.Z. 2970/00697
Erfindungsgemäß werden die Gele dadurch hergestellt, daß man ein amphoteres Tensid oder eine Mischung aus amphoteren Tensiden zusammen mit bestimmten Blockeοpolymeren auf eine Temperatur von 60 bis 910C erhitzt, unter Rühren langsam Wasser zugibt und dabei die Temperatur konstant hält. Nach Abkühlen der Lösung auf Kaumtemperatur erhält man ein formbeständiges Gel.
Es ist auch möglich, die Gele dadurch herzustellen, daß man das amphotere Tensid oder eine Mischung aus amphoteren Tensiden in eine Lösung aus Wasser und Blockcopolymerem gibt und dabei die Temperatur der Lösung bei 4 bis 100G hält* Nachdem die Temperatur der Lösung auf Raumtemperatur angestiegen ist, liegt ein formbeständiges Gel vor.
Der Lösung können alle bekannten Additive, wie Farbstoffe, Duftstoffe und Konservierungsmittel, zugesetzt werden, und zwar· nachdem das amphotere Tensid zugesetzt worden ist und bevor man die Temperatur der Lösung zur Raumtemperatur zurückkehren läßt.
Die in den folgenden Beispielen angeführten Teile beziehen sich auf das Gewicht* Verwendet werden die in Tabelle I beschriebenen C οpolymerenο
Beispiel 1
Herstellung eines Gesichtsreinigungsmittels.
10 Teile Amphotensid 1 und 20 Teile Copolymeres P wurden zusammen auf 660C erhitzt, bis die Mischung vollständig flüssig und homogen war. Dieser Lösung wurden 70 Teile Wasser langsam unter Rühren zugesetzt, wobei die Temperatur bei 660C gehalten wurde. Danach ließ man die Lösung auf Raumtemperatur abkühlen, wobei ein formbeständiges Gel entstand.
Beispiel 2
Ein weiteres Gesichtsreinigungsmittel wurde auf folgende Weise hergestellt:
10 Teile Amphotensid 1 und 22 Teile Copolymeres P wurden zusammen auf 710C erhitzt, bis die Mischung vollständig flüssig und homogen war. Diese Lösung wurde unter Rühren langsam mit
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- β - ·* O. Z. 2970/00697
64 Teilen Wasser, 2 Teilen Propylenglykol und 2 Teilen oxäthyliertem Lanolin versetzt, wobei die Temperatur bei 710C gehalten wurde. Danach ließ man die lösung auf Raumtemperatur abkühlen, wobei ein formbeständiges Gel entstand.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen den Umfang der Erfindung. Alle Gele wurden nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt. Im allgemeinen eignen sich Gele, die 20 oder mehr Teile amphoteres Tens id enthalten, als Haar-Shampoos und als Teppich- und Polster-Reinigungsmittel. Gele, die geringere Mengen an amphoterem Tens id enthalten, eignen sich als Gesichts- und Handreinigungsmittel, Augenmakeup-Entferner, zum Schälen von Früchten sowie für andere Verwendungszwecke, bei denen es nicht auf große Schaumbildung ankommt.
2 Beispiel 3 Teile
P 10
Amphotensid 22
Cοpolymeres 68
Wasser 1
P Beispiel 4 30
Amphotensid 26
Copolymeres 44
Wasser 1
P Beispiel 5 40
Amphotensid 30
Copolymeres 30
Wasser 2
P Beispiel 6 10
Amphotensid 22
Copolymeres 68
Wasser
-9-
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3 _ 9 ~ 7 10 - 11 O.Z. 2970/00697
2409081
P Beispiel
Teile
Amphotensid 10
Copolymeres 4 12 24
Wasser P 8 66
Beispiel
Amphotensid 40
Oopolymeres *5 29
Wasser P 9 31
Beispiel
Amphotensid 38
Oopolymeres 1 32
Wasser K 30
Beispiel
Amphotensid 10
Oopolymeres 1 ■ 35
Wasser P 55
Beispiel
Amphotensid 10
C οpolymeres 1 30
Wasser P 60
Beispiel
Amphotensid 40
Oopolymeres 28
Wasser · 32
Bakterizid, Duftstoff in ausreichender
Menge
409836/1014
-IG-

Claims (1)

  1. O.Z. 2970/00697
    Patentanspruch
    Stabiles Gel, enthaltend - bezogen auf 100 Gewichteteile Gel -
    a) 5 bis 50 Gewichtsteile eines amphoteren Tenside,
    b) 10 bis 80 Gewichtsteile Wasser und.
    c) 15 bis 40 Gewichtsteile eines Blockeοpolymeren der Formel I
    HO(C2H4O)b(C3H6O)a(G2H4O)bH I ,
    in der a eine ganze Zahl der Größe bedeutet, daß der hydrophobe Teil (C,HgO) ein Molekulargewicht von.mindestens 2 besitzt und b eine ganze Zahl der Größe bedeutet, daß der hydrophile Teil (O2H4O) 10 bis 90 Gewichtsprozent des Blockcopolymeren ausmacht.
    BASF Wyandotte Corporation
    409836/1014
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