Жидкая композиция на основе карбоксилатов жирных аминов

ЖИДКАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ КАРБОКСИЛАТОВ ЖИРНЫХ АМИНОВ Предложена композиция, содержащая от 40 до 90 мас.% по меньшей мере одного карбоксилата жирного амина, воду и карбоновую кислоту, соответствующую указанному карбоксилату. В данной композиции массовое соотношение карбоновой кислоты и воды находится в интервале от 20:1 до 1:1. Композиции согласно настоящему изобретению имеют температуру текучести, составляющую менее чем 30 С.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: АКЦО НОБЕЛЬ КЕМИКАЛЗ ИНТЕРНЭШНЛ Б.В. (NL) Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к композициям, содержащим карбоксилат жирного амина, карбоновую кислоту, соответствующую карбоксилату, и воду, причем данные композиции имеют температуру текучести, составляющую не более чем 30 С. Настоящее изобретение также относится к применению карбоновой кислоты и воды для получения композиции на основе карбоксилата жирного амина согласно настоящему изобретению и к способам получения композиций согласно настоящему изобретению. Уровень техники Карбоксилаты жирных аминов, в том числе ацетаты жирных аминов, представляют собой обычные поверхностно-активные соединения, используемые во многих применениях. Однако одна проблема этого класса соединений заключается в том, что они представляют собой твердые нетекучие вещества при комнатной температуре и часто до приблизительно 45 С или более высокой температуры, что приводит к проблемам их применения. Карбоксилат жирного амина должен плавиться и выливаться из барабана или извлекаться из барабана вручную. Кроме того, учитывая аспекты здравоохранения, для работы с твердыми карбоксилатами жирных аминов необходимо использование защитных масок и защитной одежды, чтобы защититься от частиц,пыли и паров. Воздействие карбоксилатов жирных аминов в процессе работы можно было бы предотвратить, если бы карбоксилаты жирных аминов могли существовать в жидкой форме, позволяющей переливать или перекачивать данные соединения. Жидкие диацетаты талловых диаминов, которые в настоящее время имеются в продаже под товарным знаком Duomac T36 (поставщик Akzo Nobel Surface Chemistry AB, Швеция), содержат 40% диацетата таллового диамина, растворенного в бутиленгликоле и воде. Патент США 6569822 относится к концентрированным жидким композициям ацетатов жирных диаминов, содержащим спирт, воду и по меньшей мере один растворяющий агент растворитель, в которых соотношение ацетата жирного амина и растворяющего агент растворителя составляет менее чем или равно 4:1. Однако и спирт, и растворяющий агент растворитель представляют собой легковоспламеняющееся соединение. Таким образом, в технике существует потребность в высококонцентрированных композициях на основе карбоксилатов жирных аминов, которые содержат нулевые или лишь малые количества легковоспламеняющихся растворителей. Сущность изобретения Одна цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы по меньшей мере частично преодолеть недостатки предшествующего уровня техники и предложить высококонцентрированные жидкие композиции на основе карбоксилатов жирных аминов с высокой устойчивостью аминов. Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить высококонцентрированные жидкие композиции на основе карбоксилатов жирных аминов с уменьшенным содержанием легковоспламеняющихся растворителей. Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что достижение данных целей возможно при использовании воды и карбоновой кислоты, соответствующей карбоксилату, в качестве средства ожижения карбоксилатов жирных аминов при низких температурах. Неожиданно обнаружено, что карбоксилаты жирных аминов, растворенные в определенных сочетаниях воды и карбоновой кислоты, являются жидкими при комнатной и меньшей температуре, даже при высоких концентрациях карбоксилатов жирных аминов. Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение относится к композиции, содержащей от 40 до 90 мас.%, по меньшей мере одного карбоксилата жирного амина, воду и карбоновую кислоту, соответствующую указанному карбоксилату. В данной композиции массовое соотношение карбоновой кислоты и воды находится в интервале от 20:1 до 1:1. Кроме того, композиция имеет температуру текучести, которая составляет менее чем 30 С. Даже несмотря на то, что карбоксилаты жирных аминов имеют высокие температуры плавления,обычно составляющие более чем 45 С, они могут содержаться в текучей при комнатной температуре композиции с высоким содержанием карбоксилата благодаря применению воды и карбоновой кислоты,соответствующей данному карбоксилату, в качестве растворителя. Кроме того, вода, которую содержат композиции согласно настоящему изобретению, уменьшает образование амидов, которые обычно существуют в смесях карбоксилатов жирных аминов и карбоновых кислот. Во втором аспекте настоящее изобретение относится к применению карбоновой кислоты и воды в массовом соотношении, составляющем от 20:1 до 1:1, в качестве добавки к карбоксилату жирного амина указанной карбоновой кислоты, чтобы получить композицию согласно настоящему изобретению, в том числе содержащую от 40 до 90 мас.% указанного карбоксилата жирного амина, причем данная композиция имеет температуру текучести, которая составляет менее чем 30 С. В третьем аспекте настоящее изобретение относится к способу получения композиции на основе карбоксилата жирного амина, имеющей температуру текучести ниже 30 С, включающему выбор жирного амина или его карбоксилата и смешивание указанного жирного амина или его карбоксилата с карбоновой кислотой, соответствующей указанному карбоксилату, и водой с получением композиции согласно настоящему изобретению. Следует отметить, что настоящее изобретение относится ко всем возможным сочетаниям пунктов прилагаемой формулы изобретения. Указанные выше аспекты будут подробно описаны в следующем подробном описании настоящего изобретения. Подробное описание изобретения Настоящее изобретение основано на обнаружении того, что в определенных интервалах карбоксилаты жирных аминов при смешивании с водой и карбоновой кислотой, соответствующей данным карбоксилатам, образуют жидкую композицию при близкой к комнатной температуре, даже при высоких концентрациях карбоксилата жирного амина в композиции. Таким образом, композиция согласно настоящему изобретению включает карбоксилат жирного амина, воду и карбоновую кислоту, соответствующую данному карбоксилату, и имеет температуру текучести ниже 30 С, в том числе ниже 20 С, например ниже 10 С. При использовании в настоящем документе термины "карбоновая кислота, соответствующая карбоксилату", "карбоксилат, соответствующий карбоновой кислоте" и родственные термины означают то,что указанная карбоновая кислота представляет собой протонированный карбоксилат. В качестве иллюстрации, если карбоксилат жирного амина, используемый в настоящем изобретении, представляет собой ацетат жирного амина, то соответствующая карбоновая кислота представляет собой уксусную кислоту. Если карбоксилат жирного амина представляет собой пропионат жирного амина, то соответствующая карбоновая кислота представляет собой пропионовую кислоту. При использовании в настоящем документе термин "температура текучести" означает температуру,при которой твердая композиция превращается в текучую композицию. В данном контексте композицию считают, в частности, текучей, если ее вязкость составляет менее чем 500 мПас (сП) при скорости сдвига 20 с-1, которая измерена на реометре VOR фирмы Bohlin, оборудованном системой измерения С 14. Для данного измерения использовали квадратную штангу с линейной плотностью 20 гсм-1 и шарик в чашке. Для достижения желательной температуры состав оставляли в чашке на 10 мин перед началом измерения. Скорость сдвига изменяли в интервале от 1 до 119 с-1 без предварительного сдвига образца. Из измерений вязкости можно сделать вывод о том, что если композиция имеет вязкость ниже 500 мПас (сП) при скорости сдвига 20 с-1, то композицию можно считать текучей. Концентрация карбоксилата жирного амина должна находиться в интервале от приблизительно 40 мас.%, в том числе от приблизительно 50 мас.%, например от приблизительно 60, до приблизительно 90 мас.%, в том числе до приблизительно 85 мас.%, например до приблизительно 70 мас.%. Если другое условие не указано определенным образом, все процентные соотношения, приведенные в настоящем документе, означают массовые процентные соотношения на основе полной массы композиции. Помимо карбоксилата жирного амина соответствующая карбоновая кислота и вода обычно составляют основную часть композиции. Соотношение карбоновой кислоты и воды в композиции обычно составляет от приблизительно 20:1 до приблизительно 1:1. В вариантах осуществления настоящего изобретения соотношение карбоновой кислоты и воды составляет от приблизительно 19:1 до приблизительно 6:4, в том числе от приблизительно 6:1 до 2:1. Применение карбоновой кислоты и воды в указанном выше соотношении в качестве добавки указанной карбоновой кислоты к карбоксилату жирного амина для получения композиции согласно настоящему изобретению следует рассматривать как отдельный аспект настоящего изобретения. В вариантах осуществления карбоновую кислоту и воду в указанном выше соотношении используют в качестве растворителя для карбоксилата жирного амина. Раствор карбоксилата жирного амина в карбоновой кислоте и воде обычно представляет собой практически прозрачную жидкость. Если не указано иное условие, все соотношения между двумя соединениями представляют собой массовые соотношения. В вариантах осуществления композиция согласно настоящему изобретению может представлять собой жидкий раствор при температурах, ниже указанной температуры текучести. В таких случаях при 30 С и, возможно, при меньших температурах композиция находится в виде раствора, где карбоксилат жирного амина растворен в растворителе на основе соответствующей карбоновой кислоты и воды, образуя практически прозрачную жидкость. Прозрачная жидкость часто является более предпочтительной,чем непрозрачная жидкость, вследствие уменьшения риска образования осадка или разделения фаз. Если содержание воды в композиции является чрезмерно высоким, показано, что композиции на основе карбоксилатов жирных аминов образуют гель. В форме геля композиция не является текучей. Таким образом, содержание воды выбирают достаточно низким, чтобы предотвратить образование такого геля. Содержание воды обычно составляет менее чем приблизительно 20%, в том числе менее чем приблизительно 10%, например, менее чем 5%. Если вода не присутствует, показано, что температура плавления композиции не находится значительно ниже, чем температура плавления самого карбоксилата жирного амина. Таким образом, содержание воды обычно составляет по меньшей мере 1%, в том числе по меньшей мере 2%. Кроме того, показано, что в присутствии карбоновой кислоты жирные амины и карбоксилаты жирных аминов образуют амиды. Показано, что введение воды в композицию уменьшает образование таких амидов. Композиция может необязательно содержать дополнительные растворители, помимо воды и карбоновой кислоты. Такие дополнительные растворители обычно содержатся в соотношении дополнительного растворителя и ацетата жирного амина, которое составляет от 0:1 до 2:9, например, менее чем 1:10. Однако следует отметить, что композиции согласно настоящему изобретению необязательно содержат какие-либо указанные дополнительные растворители. Примеры таких дополнительных растворителей включают традиционные органические, в том числе, но не ограничиваясь этим, спирты, например, изопропанол, этиленгликоль, пропиленгликоль, бутиленгликоль и ди(этиленгликоль), простые эфиры и кетоны. Содержание дополнительных растворителей обычно поддерживают на достаточно низком уровне,чтобы не получать композицию, которая является легковоспламеняющейся при комнатной температуре. Сам карбоксилат жирного амина обычно имеет температуру плавления/температуру текучести, которая значительно превышает 30 С. Таким образом, в вариантах осуществления настоящего изобретения предусмотрены для использования карбоксилаты производные жирных кислот, которые имеют температуру плавления/температуру текучести выше 30 С, в том числе выше 45 С, например, выше 60 С. Данные в отношении температуры текучести или температуры плавления имеющихся в продаже карбоксилатов жирных аминов можно, помимо других источников, найти в документах MSDS, издаваемых в связи с указанными продуктами. При использовании в настоящем документе термин "жирный амин" обычно означает моноамины,диамины и полиамины формулы I: в которой R1 выбрана из линейных и разветвленных, насыщенных и ненасыщенных углеводородных групп С 6-30; R2 представляет собой группу (СН 2)Х, в которой х представляет собой целое число в интервале от 2 до 6; и п представляет собой целое число в интервале от 0 до 4. В вариантах осуществления настоящего изобретения R1 представляет собой линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу С 8-22. Примеры групп R1 включают, но не ограничиваются этим, алкил из кокосового, оливкового, талового, рапсового и соевого масла, гексадецил, тетрадецил и их смеси, а также другие жирные углеводородные группы растительного или животного происхождения. Примеры групп R2 включают, но не ограничиваются этим, этилен, пропилен, бутилен, пентилен и гексилен. Обычно R2 представляет собой пропилен, т.е. число х равно 3. Обычно число n равно 0 (моноамин) или 1 (диамин). При использовании в настоящем документе термин "карбоксилат жирного амина" означает соль жирного амина и карбоновой кислоты. Карбоксилат жирного диамина обычно представляет собой дикарбоксилат. Карбоновые кислоты, предназначенные для использования в настоящем изобретении,включают, но не ограничиваются этим, карбоновые кислоты формулы R3-COOH, в которой R3 представляет собой линейную, разветвленную или циклическую углеводородную группу C1-6, в частности линейную или разветвленную алкильную группу C1-5. В частности, предусмотрены уксусная кислота и пропионовая кислота, а также их соответствующие карбоксилаты, т.е. ацетаты и пропионаты. В описанных ниже экспериментах использовали следующие жирные амины:Duomeen Т: N-талловый-1,3-диаминопропан; Armeen С: кокосовый амин; и Armeen HT: гидрированный талловый амин, все от фирмы Akzo Nobel Surface Chemistry AB (Швеция).Duomeen T нейтрализовали добавлением 357 мг/г уксусной кислоты (НАс) (99,8%) для получения диацетатной формы, называемой в настоящем документе термином Duomac T. Duomac T имеет температуру плавления 82 С.Armeen С нейтрализовали добавлением 294 мг/г НАс для получения ацетатной формы, называемой в настоящем документе термином Armac С. Armac С имеет температуру плавления в интервале 4560 СArmeen НТ нейтрализовали добавлением 221 мг/г НАс для получения ацетатной формы, называемой в настоящем документе термином Armac НТ. Armac НТ имеет температуру плавления 6 0 С.Duomeen T нейтрализовали добавлением 441 мг/г пропионовой кислоты (99,7%) для получения дипропионатной формы, называемой в настоящем документе термином Duoprop T. Duoprop T является твердым при 30 С. Эксперимент 1. Агрегатное состояние карбоксилатов жирных аминов Жирный амин нагревали до жидкого состояния и добавляли к карбоновой кислоте, чтобы получить композицию карбоксилата жирного амина и карбоновой кислоты. Воду добавляли в указанных количествах, чтобы получить желательные композиции. Готовыми композициями наполняли стеклянные колбы объемом 10 мл и закрывали колбы винтовыми крышками. Составы перемешивали на магнитной мешалке приблизительно 15 мин и, при необходимости получения прозрачного состава, нагревали до 30-40 С. Полная масса каждого образца составляла 10 г. После перемешивания образцы выдерживали ночь в морозильнике и затем хранили при 10, 20 и 30 С соответственно. Агрегатное состояние образцов определяли в сроки, указанные в приведенных ниже таблицах, после визуальной проверки и переворачивания колбы вверх дном. Таблица. Агрегатное состояние композиции Armac НТ+НАс+H2O Образцы 2-9 и 16-19 получены согласно настоящему изобретению. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Жидкая композиция на основе карбоксилата жирного амина, содержащая от 40 до 90 мас.% по меньшей мере одного карбоксилата жирного амина, воду и карбоновую кислоту, соответствующую указанному карбоксилату, в которой массовое соотношение карбоновой кислоты и воды находится в интервале от 20:1 до 1:1; и композиция имеет температуру текучести, составляющую менее чем 30 С. 2. Композиция по п.1, где карбоновая кислота выбрана из группы, состоящей из уксусной кислоты и пропионовой кислоты. 3. Композиция по любому из предыдущих пунктов, имеющая вязкость не более чем 500 мПас при скорости сдвига 20 с-1, которая измерена на реометре VOR фирмы Bohlin, оборудованном системой измерения С 14, при указанной температуре текучести. 4. Композиция по любому из предыдущих пунктов, где массовое соотношение карбоновой кислоты и воды составляет от приблизительно 19:1 до приблизительно 6:4. 5. Композиция по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащая дополнительный растворитель, присутствующий в массовом соотношении дополнительного растворителя и карбоксилата жирного амина, составляющем менее чем 1:10. 6. Композиция по любому из предыдущих пунктов, где композиция представляет собой прозрачный жидкий раствор при температуре ниже 30 С. 7. Композиция по любому из предыдущих пунктов, где карбоксилат жирного амина имеет темпера-4 021141 туру плавления, составляющую по меньшей мере 45 С. 8. Композиция по любому из предыдущих пунктов, где указанный жирный амин имеет формулу (I) где R1 выбирают из линейных и разветвленных, насыщенных и ненасыщенных углеводородных групп С 6-30;R2 представляет собой группу (СН 2)х, в которой х представляет собой целое число в интервале от 2 до 6; иn представляет собой целое число в интервале от 0 до 4. 9. Композиция по п.8, где число х равно 3. 10. Композиция по п.8 или 9, где число n равно 0 или 1. 11. Применение карбоновой кислоты и воды в массовом соотношении от 20:1 до 1:1 в качестве добавки к карбоксилату жирного амина указанной карбоновой кислоты для получения композиции, содержащей от 40 до 90 мас.% карбоксилата жирного амина, причем композиция имеет температуру текучести, составляющую менее чем 30 С. 12. Способ получения жидкой композиции на основе карбоксилата жирного амина, имеющей температуру текучести ниже 30 С, включающий смешивание жирного амина или его карбоксилата с карбоновой кислотой, соответствующей указанному карбоксилату, и водой с получением композиции, содержащей от 40 до 90 мас.% карбоксилата жирного амина, воду и карбоновую кислоту, соответствующую указанному карбоксилату,где массовое соотношение карбоновой кислоты и воды находится в интервале от 20:1 до 1:1 и композиция имеет температуру текучести ниже 30 С. 13. Способ по п.12, в котором жирный амин или карбоксилат жирного амина смешивают с карбоновой кислотой и затем смешивают с водой.