Смешанные гидроксиалкилизостеарамиды полиалкиленгликоля в качестве реологических адьювантов

Смешанные гидроксиалкилизостеарамиды полиалкиленгликоля в качестве реологических адьювантов

Реферат

Настоящее изобретение относится к алкоксилированным алканолизостеарамидам, используемым в качестве адьювантов (добавок) для модификации реологических свойств поверхностно-активных систем. В частности, изобретение относится к композициям на основе гидроксиэтилизостеарамида полипропиленгликоля и способам использования для обеспечения непрогнозируемого и исключительного увеличения вязкости, особенно при использовании в качестве единственного загустителя для поверхностно-активной системы.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поверхностно-активные вещества могут быть объединены в очищающих системах для изменения свойств и/или эстетических качеств системы, включая ее реологию. Реология представляет собой изучение особенностей деформации и течения материалов под воздействием внешних сил. Вязкость, которая является мерой сопротивления течению, представляет один из аспектов научной дисциплины реологии. Одна область, в которой реологические свойства являются важными, связана с жидкими очищающими средствами и продуктами личной гигиены. Реологические свойства жидких очищающих средств, таких как шампуни, жидкие очищающие средства для рук и промышленные очищающие средства, являются ключевым элементом их приемлемости на рынке сбыта. Потребитель будет приобретать эти продукты на основе их эстетических или воспринимаемых свойств. Даже если продукт может быть в других отношениях функциональным, потребитель зачастую не будет снова покупать продукт, если будет наблюдать незначительное ухудшение эстетических свойств по сравнению с ожидаемым комплексом свойств, которые включают густоту и ощущение от продукта.

Желательные свойства поверхностно-активных веществ включают способность увеличивать вязкость (или загущать), поддерживать стабильность цвета и обеспечивать усиление и стабилизацию пены. Моноэтаноламиды и диэтаноламиды являются широко известными соединениями, обеспечивающими эти свойства. Их обычно добавляют в очищающую систему, которая включает первичное поверхностно-активное вещество, которое может быть катионным, анионным, неионным или амфотерным. Поверхностно-активные вещества, которые часто используют как первичные поверхностно-активные вещества в продуктах личной гигиены и промышленных очищающих продуктах, включают лаурилсульфат натрия (SLS), лауретсульфат натрия (SLES), лаурилсульфат аммония (ALS), лаурилэфирсульфат аммония (ALES), сульфонаты альфа-олефинов (AOS), такие как 2-алкенсульфонат, 3-гидроксиалкенсульфонат, 4-гидроксиалкенсульфонат, вторичный С_14-17алкансульфонаты (SAS), аминоксиды, кокоамидопропилбетаин (CAB) и их комбинации. Как будет рассмотрено ниже как диэтаноламиды, так и моноэтаноламиды, имеют недостатки, связанные с их использованием.

Поверхностно-активные композиции, особенно анионные и катионные, часто предусматривают добавление хлорида натрия или других солей для регулирования вязкости жидкой очищающей системы. В типичных очищающих системах используют от 0,05% до 3% по массе или более соли для регулирования вязкости до желательного уровня. SLS и SLES представляют два широко используемых типа поверхностно-активных веществ, которые могут быть загущены только неионными поверхностно-активными веществами и солью. С экономической точки зрения весьма желательно получить обогащенный, загущенный состав только с минимальным количеством поверхностно-активных веществ, поскольку вода и соль являются очень дешевыми.

Разветвленные поверхностно-активные материалы обычно значительно более трудно загустить, чем аналогичные неразветвленные материалы. Примером этого являются сульфонаты С_14-16альфа-олефинов, смешанное анионное поверхностно-активное вещество, которое содержит часть гидроксиразветвлений, и другим примером являются вторичные (С₁₄-С₁₇)алкансульфонаты (SAS). Материалы значительно труднее загустить традиционным способом (с использованием неионных поверхностно-активных веществ и соли) по сравнению с преимущественно линейными SLS или SLES типами поверхностно-активных веществ.

Обычно поверхностно-активные вещества типа жидкого алкилдиэтаноламида (DEA) используют в качестве усилителя пены и загустителей в жидких очищающих системах. Одним из наиболее благоприятных факторов диэтаноламидов является их жидкое состояние при комнатной температуре. Это позволяет производить очищающие продукты без дополнительной стадии нагревания производственной загрузки, экономя таким образом на необходимой тепловой энергии. Однако диэтаноламиды обладают неблагоприятными свойствами и часто связаны с диэтаноламинами, которые могут взаимодействовать с оксидами азота и нитритом натрия с образованием нитрозаминов, которые являются известными канцерогенами. Соответственно, диэтаноламиды являются плохим выбором для включения в поверхностно-активные составы из-за возможного применения нормативов.

Кокамид МЕА (моноэтаноламида) также является известным веществом, обеспечивающим желательные загущающие свойства. Однако моноэтаноламиды, включая кокамид МЕА, обычно не являются жидкими при комнатной температуре и поэтому требуют дополнительной стадии нагревания. Кроме того, в моноэтаноламиды трудно вводить ароматизаторы вследствие их твердого состояния при комнатной температуре. Более желательный способ введения ароматизаторов в поверхностно-активную систему, которая будет включать воду, заключается в смешении сначала ароматизатора с жидким поверхностно-активным веществом, так как ароматизаторы часто являются маслораствориыми и не растворяются в воде.

Отдельные алкоксилированные алканоламидные поверхностно-активные вещества для очищающих систем и способы их получения раскрыты в патентной заявке США № 09/793042, поданной 26 февраля 2001 г., продолжении патентной заявки США № 09/334812, поданной 17 июля 1999, в настоящее время отозванной, которая является частично продолжающей заявкой США № 09/038736, поданной 11 марта 1998, которые все включены в данное описание в качестве ссылок. Эти алкоксилированные алканоламиды могут включать жирные моноэтаноламиды каприловой, стеариновой кислот, соевого масла и кокосового масла. Хотя каждый из упомянутых материалов обладает многими полезными свойствами, они обладают потенциальными недостатками при использовании отдельно в качестве единственного загустителя. Эти потенциальные недостатки включают один или несколько из следующих: плохая стабильность цвета, слабое увеличение вязкости или низкое усиление пены, а также несовместимость с некоторыми поверхностно-активными системами. Одним из примеров является гидроксиэтилкаприламид полипропиленгликоля (PPG), который обеспечивает отличную стабильность цвета и является хорошим усилителем пены, но обладает слабыми свойствами увеличения вязкости. Другим примером является гидроксиэтилкокамид PPG, который совместим практически со всеми поверхностно-активными системами и обладает хорошей цветостабилизирующей способностью, но не увеличивает вязкость очень хорошо по сравнению с кокамидом МЕА, из которого он получен. Третьим примером является гидроксиэтилсояамид PPG (неразветвленное ненасыщенное С₁₈ производное масла бобов сои), который обеспечивает увеличение вязкости, но обладает слабой цветостабилизирующей способностью.

Японская выложенная открытая патентная заявка № 8-337560 на имя Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd. также описывает пропоксилированные амиды, но не раскрывает поверхностно-активные композиции, которые не содержат диэтаноламидов. Кроме того, Kawaken не признает никаких различий.

В соответствии с этим, существует потребность в разработке поверхностно-активной композиции, которая является по существу жидкой при комнатной температуре, увеличивает вязкость и усиливает пену, обеспечивая стабильность цвета и желательные реологические свойства, и не приводит к образованию нитрозаминов. Желательно, чтобы поверхностно-активная композиция могла также действовать как солюбилизатор, обеспечивая растворимость добавляемых веществ в составе либо твердых, либо жидких композиций.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном из аспектов настоящее изобретение относится к поверхностно-активной системе, которая включает первичную поверхностно-активную композицию и вспомогательную композицию, которая включает гидрокси (С₂-С₃)алкилизостеарамид поли(С₂-С₄)алкиленгликоля, причем вспомогательная композиция является по существу жидкой при комнатной температуре и модифицирует реологические свойства поверхностно-активной системы. Добавка позволяет составлять поверхностно-активную систему без необходимости использования моно- и диэтаноламинов или диэтаноламидов.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к вспомогательной композиции для модификации реологических свойств поверхностно-активной системы, причем вспомогательная композиция является по существу жидкой при комнатной температуре и включает первое поверхностно-активное вещество, содержащее гидрокси(С₂-С₄)алкилизостеарамид поли(С₂-С₄)алкиленгликоля, и второе поверхностно-активное вещество, отличающееся от первого поверхностно-активного вещества.

В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к способу загущения поверхностно-активной системы, которая включает, по меньшей мере, одно первичное поверхностно-активное вещество. Упомянутый способ включает стадию добавления к поверхностно-активной системе вспомогательной композиции, которая включает гидрокси(С₂-С₃)алкилизостеарамид поли(С₂-С₄)алкиленгликоля, причем вспомогательная композиция является по существу жидкой при комнатной температуре. Композиция может также содержать второе поверхностно-активное вещество.

Настоящее изобретение также относится к поверхностно-активной системе, которая представляет собой продукт взаимодействия первичной поверхностно-активной композиции и вспомогательной поверхностно-активной композиции, которая включает гидрокси (С₂-С₄)алкилизостеарамид поли(С₂-С₄)алкиленгликоля, который является по существу жидким при комнатной температуре и модифицирует реологические свойства поверхностно-активной системы. И в этой поверхностно-активной системе также нет необходимости в использовании моноэтаноламинов, диэтаноламинов или диэтаноламидов.

Кроме того, настоящее изобретение относится к очищающей композиции, которая включает первичную поверхностно-активную композицию, выбранную из аминоксидов, лаурилсульфата натрия, лауретсульфата натрия, лаурилсульфата аммония, лаурилэфирсульфата аммония, 2-алкенсульфоната, 3-гидроксиалкенсульфоната, 4-гидроксиалкенсульфоната, сульфонатов вторичных алканов, кокоамидопропилбетаина и их комбинаций; и вспомогательную поверхностно-активную композицию для модификации реологических свойств, которая по существу не содержит моноэтаноламины, диэтаноламины и диэтаноламиды, которая включает вспомогательную композицию и которая является по существу жидкой при комнатной температуре, содержащую гидрокси (С₂-С₄)алкилизостеарамид поли(С₂-С₄)алкиленгликоля и второе поверхностно-активное вещество, отличающееся от изостеарамида, выбранное из группы, состоящей из гидроксиэтилкаприламида полипропиленгликоля, гидроксиэтилкокамида полипропиленгликоля и их комбинаций.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для целей настоящего изобретения термин "добавка" (вспомогательное вещество) определяется как добавка, модифицирующая свойства композиций. Он включает добавки, которые могут модифицировать реологические свойства композиции, такой как поверхностно-активная система.

Настоящее изобретение предлагает поверхностно-активные вспомогательные композиции для модификации реологических свойств поверхностно-активной системы без необходимости добавления моноэтаноламинов, диэтаноламинов и диэтаноламидов. Желательно, поверхностно-активная композиция представляет алкоксилированный алканоламид или комбинацию различных алкоксилированных алканоламидов, которая может быть добавлена к поверхностно-активной системе при комнатной температуре без нагревания и которая совместима с большинством поверхностно-активных систем.

В частности, настоящее изобретение относится к смешанным (С₂-С₄)алкоксилированным гидрокси(С₂-С₃)изостеарамидам как полезным добавкам к поверхностно-активным системам. Желательная (С₂-С₄)алкоксилированная часть включает этокси, разветвленный пропокси, разветвленный бутокси и их комбинации. Гидрокси(С₂-С₃)алкил означает гидроксиэтил, гидроксиизопропил и их комбинации; гидроксиэтил является предпочтительным. Таким образом, изобретение включает поверхностно-активные системы, содержащие изостеарамид, в которых добавление изостеарамидной добавки благоприятно влияет на свойства поверхностно-активной системы, в частности, на реологию, в основном, на вязкость, но, если желательно, также на стабильность пены, увеличение пены и солюбилизацию. Поверхностно-активная система содержит одно или более поверхностно-активных веществ, называемых первичными поверхностно-активными веществами. Кроме того, вспомогательная композиция может включать другое поверхностно-активное вещество(а) (отличающиеся от изостеарамидов), называемое вторичным поверхностно-активным веществом.

Смешанный алкоксилированный моноалканолизостеарамид является по существу жидкостью при примерно комнатной температуре. Это достигается алкоксилированием моноэтанолизостеарамида, моноизопропилизостеарамида или их комбинаций (С₂-С₄)алкиленоксидом, таких как этиленоксид, пропиленоксид, бутиленоксид и их комбинации. Однако, когда используют этиленоксид, необходимы меры предосторожности, чтобы избежать избыточного алкоксилирования до точки начала кристаллизации. Предпочтительна смесь этилен- и пропиленоксидов и более предпочтителен пропиленоксид. Количество алкоксилирования должно быть достаточным, чтобы моноэтанол-, моноизопропил- или смешанный этанол и изопропилизостеарамид стал по существу жидким при комнатной температуре. Алкоксилированный гидроксиалкил/изостеарамид представляет продукт взаимодействия изостеариновой кислоты и моноэтаноламина или моноизопропанола с последующим проведением реакции в присутствии подходящего катализатора (например, гидроксида калия, алкоголята натрия) с, по меньшей мере, примерно одним молем алкиленоксида. При менее, чем примерно один моль алкиленоксида, образующийся продукт может не быть жидким при комнатной температуре. Обычно используют от 1 до примерно 8 молей алкиленоксида. По мере увеличения количества молей до примерно 4 и выше образующийся гидроксиалкилизостеарамид начинает в основном действовать как солюбилизатор. Для оптимальных реологических положительных эффектов степень алкоксилирования будет составлять от примерно 1 до 5, желательно от 1 до 3.

Обычно продукты реакции гидроксиалкилизостеарамид полиалкиленгликоля записывают с подстрочным числом после алкиленгликоля для обозначения числа молей полиалкиленгликоля, как например, полипропиленгликоль_1,5гидроксиэтилизостеарамид или PPG_1,5гидроксиэтилизостеарамид, или для смешанных систем, (PEG)_m(PPG)_n, где PPG означает полипропиленгликоль и PEG означает полиэтиленгликоль. Число молей будет составлять среднюю величину для изостеарамидных композиций. Образующаяся добавка будет представлять смесь композиций из-за источника изостеариновой кислоты (представляющей смесь изомеров) и характера процесса алкоксилирования.

Вспомогательные поверхностно-активные композиции дают возможность конкретно модифицировать реологические свойства поверхностно-активной системы без необходимости использования моноэтаноламинов, диэтаноламинов или диэтаноламидов вместе с добавкой.

В частности, настоящее изобретение относится к гидроксиэтилизостеарамиду полипропиленгликоля, включая композиции на основе гидроксиэтилизостеарамида полипропиленгликоля (PPG), способам получения и методам использования. Установлено, что гидроксиэтилизостеарамид PPG дает неожиданные и исключительные свойства как поверхностно-активное вещество для модификации реологических свойств поверхностно-активной системы, особенно в отношении способности увеличивать вязкость поверхностно-активной системы. Этот результат достигается без добавления моноэтаноламинов, диэтаноламинов и диэтаноламидов. Гидроксиэтилизостеарамид PPG представляет продукт взаимодействия изостеариновой кислоты и моноэтаноламина с последующим пропоксилированием, по меньшей мере, примерно одним молем реагента.

Другим преимуществом гидроксиэтилизостеарамидных добавок, используемых при осуществлении изобретения, является то, что они являются по существу жидкими при комнатной температуре. Это позволяет осуществлять смешение поверхностно-активной системы без дополнительной стадии нагревания и позволяет смешивать ароматизаторы с изостеарамидной добавкой перед введением в поверхностно-активную систему. Это пример изостеарамидной добавки, действующей как солюбилизатор. В качестве ароматизатора может быть добавлено любое из множества известных ароматизаторов. Желательно изостеарамид включает, по меньшей мере, примерно один моль PPG. Гидроксиэтилизостеарамид PPG может содержаться в более высоком процентном количестве, вплоть до или более примерно 20%, особенно когда его используют как часть концентрата моющего средства. Исходя из экономических соображений, алкоксигидроксиалкилизостеарамид желательно содержится в небольшом процентном количестве поверхностно-активной системы, желательно вплоть до примерно 5% по массе поверхностно-активной системы. Верхний и нижний пределы количества гидроксиэтилизостеарамида PPG определяются способностью поверхностно-активной системы достигать желательных эффектов. Обычно гидроксиэтилизостеарамид PPG присутствует в таких низких количествах, как 0,1% по массе поверхностно-активной системы. Гидроксиэтилизостеарамид PPG наиболее желательно содержится в количестве от примерно 1% до примерно 3% по массе.

Другие положительные эффекты изостеарамидной добавки включают ее влияние на реологию, включая способность загущать поверхностно-активную систему. Эта добавка также может благоприятно влиять на стабилизацию пены, усиление вспенивающей способности поверхностно-активной системы или снижение температуры Крафта (Krafft).

Настоящим изобретением охватывается большое число областей использования и конечных продуктов. Поэтому можно использовать множество различных поверхностно-активных веществ, в зависимости от желательных свойств конечного продукта. Среди многих продуктов, в которые могут быть введены поверхностно-активные системы настоящего изобретения, находятся, без ограничения, продукты ухода за кожей, такие как мыло, жидкие очищающие средства для рук, состав для мытья тела, состав для умывания лица, лосьоны, увлажняющие средства, фотозащитные средства и средства для макияжа; продукты ухода за волосами, такие как шампуни, кондиционеры, краски для волос, оттеняющие средства и гели для волос; промышленные очищающие средства, бытовые очищающие средства, а также влажные салфетки, такие как влажные и гигиенические салфетки для детей и взрослых.

Поэтому вспомогательная композиция может быть введена в широкий ряд поверхностно-активных систем, которые включают одно или более первичных поверхностно-активных веществ. Примеры поверхностно-активных веществ, которые могут быть добавлены к первичным поверхностно-активным системам или к вспомогательным композициям, могут включать анионные, катионные, неионные, амфотерные или цвиттерионные поверхностно-активные вещества, как описано более подробно далее.

Первичные анионные поверхностно-активные вещества включают алкилсульфаты и алкилэфирсульфаты. Эти материалы имеют соответствующие формулы ROSO₃M и RO(C₂H₄O)_xSO₃M, где R представляет алкил или алкенил, содержащий от примерно 8 до примерно 30 атомов углерода, х означает число от 1 до примерно 10 и М представляет водород или катион, такой как катион аммония, алканоламмония (например, триэтаноламмония), катион одновалентного металла (например, натрия и калия), или катион поливалентного металла (например, магния и кальция). Желательно, М выбирают так, чтобы анионный поверхностно-активный компонент был водорастворимым. Анионное поверхностно-активное вещество или поверхностно-активные вещества должны быть выбраны так, чтобы температура Крафта составляла примерно 15°С или менее, предпочтительно примерно 10°С или менее, и более предпочтительно 0°С или менее.Температура Крафта относится к точке, в которой растворимость ионного поверхностно-активного вещества начинает определяться энергией кристаллической решетки и теплом гидратации и соответствует точке, в которой растворимость претерпевает резкое, прерывистое увеличение с увеличением температуры. Каждый тип поверхностно-активного вещества будет иметь свою собственную характеристическую температуру Крафта. Температура Крафта для ионных поверхностно-активных веществ в общем хорошо известна и понятна в данной области. Визуальным индикатором достижения температуры Крафта является помутнение раствора при понижении температуры.

В алкилсульфатах и алкилэфирсульфатах, описанных выше, желательно R имеет от примерно 12 до примерно 18 атомов углерода в обоих алкилсульфатах и алкилэфирсульфатах. Алкилэфирсульфаты обычно получают в виде продуктов конденсации этиленоксида и одноатомных спиртов, содержащих от примерно 8 до примерно 24 атомов углерода. Спирты могут быть получены из жиров, например кокосового масла, пальмового масла, таллового масла и т.п., или спирты могут быть синтетическими. Такие спирты взаимодействуют с этиленоксидом в молярных отношениях от 1 до примерно 10, и особенно примерно 3, и образующуюся смесь молекулярных фрагментов, содержащую, например, в среднем 3 моля этиленоксида на моль спирта, сульфатируют и нейтрализуют.

Конкретными примерами алкилэфирсульфатов, которые могут быть использованы при осуществлении настоящего изобретения, являются натриевые и аммониевые соли сульфата простого алкилтриэтиленгликолевого эфира кокосового масла; сульфата простого алкилтриэтиленгликолевого эфира таллового масла и сульфата алкилгексаоксиэтилена таллового масла. Предпочтительными алкилэфирсульфатами являются те, которые включают смесь отдельных компонентов, причем указанная смесь имеет среднюю длину алкильной цепи от примерно 12 до примерно 16 атомов углерода и среднюю степень этоксилирования от 1 до примерно 4 молей этиленоксида. Такая смесь также включает от 0% до примерно 20% по массе С_12-13 соединений; от примерно 60% до примерно 100% по массе С_14-16 соединений, от 0% до примерно 20% по массе С_17-19 соединений; от примерно 3% до примерно 30% по массе соединений, имеющих степень этоксилирования 0; от примерно 45% до примерно 90% по массе соединений, имеющих степень этоксилирования от 1 до примерно 4; от примерно 10% до примерно 25% по массе соединений, имеющих степень этоксилирования от примерно 4 до примерно 8; и от примерно 0,1% до примерно 15% по массе соединений, имеющих степень этоксилирования больше примерно 8.

Другими подходящими анионными поверхностно-активными веществами являются водорастворимые соли продуктов взаимодействия органической, серной кислоты общей формулы [R₁-SO₃-M], где R₁ выбирают из группы, состоящей из неразветвленного или разветвленного, насыщенного алифатического углеводородного радикала, содержащего от примерно 8 до примерно 24, предпочтительно от примерно 10 до примерно 18 атомов углерода; и М имеет значения, определенные выше в настоящей главе. Примерами таких поверхностно-активных веществ являются соли органической серной кислоты - продукта взаимодействия углеводорода метанового ряда, включая изо-, нео- и н-парафины, содержащие от примерно 8 до примерно 24 атомов углерода, предпочтительно от примерно 12 до примерно 18 атомов углерода, и сульфирующего агента, например, SO₃, H₂SO₄, полученные в соответствии с известными методами сульфирования, включая отбелку и гидролиз.

Также другими подходящими анионными поверхностно-активными веществами являются продукты взаимодействия жирных кислот, этерифицированные изэтионовой кислотой и нейтрализованные гидроксидом натрия, где, например, жирные кислоты получены из кокосового или пальмового масла; или натриевые или калиевые соли амидов жирных кислот метилтаурида, в которых жирные кислоты получены, например, из кокосового масла.

Дополнительными подходящими анионными поверхностно-активными веществами являются сукцинаты, примеры которых включают N-октадецилсульфосукцинат динатрия; лаурилсульфосукцинат динатрия; лаурилсульфосукцинат диаммония; N-(1,2-дикарбоксиэтил)-N-октадецилсульфосукцинат тетранатрия; сложный диамиловый эфир натрийсульфоянтарной кислоты; сложный дигексиловый эфир натрийсульфоянтарной кислоты и сложный диоктиловый эфир натрийсульфоянтарной кислоты. Другими подходящими анионными поверхностно-активными веществами являются те, которые получены из аминокислот. Не ограничивающие примеры таких поверхностно-активных веществ включают N-ацил-L-глутамат, N-ацил-N-метил-β-аланат, N-ацилсаркозинат и их соли. А также поверхностно-активные вещества, полученные из таурина, который также известен как 2-аминоэтансульфоновая кислота. Примером такой кислоты является N-ацил-N-метилтаурат. Добавки особенно полезны при загущении трудных для загущения разветвленных анионных первичных поверхностно-активных веществ, таких как сульфонаты (С₁₄-С₁₆)альфа-олефинов и сульфонаты вторичных (С₁₄-С₁₇)алканов. Добавка, будучи использована самостоятельно, часто достаточна для загущения этих поверхностно-активных систем.

Олефинсульфонаты, содержащие от примерно 10 до примерно 24 атомов углерода, также могут быть использованы и являются предпочтительными первичными поверхностно-активными веществами настоящего изобретения. Вспомогательные композиции настоящего изобретения особенно хорошо работали с сульфонатами альфа-олефинов, несмотря на тот факт, что обычно они трудно загущаются. Термин "сульфонаты олефинов" использован в данном описании для обозначения соединений, которые могут быть получены сульфированием альфа-олефинов с помощью не комплексного триоксида серы с последущей нейтрализацией кислотной реакционной смеси в таких условиях, когда любые сульфоны, образованные при реакции, гидролизуются с образованием соответствующих гидроксиалкансульфонатов. Триоксид серы может быть жидким или газообразным, и его обычно, но не обязательно, разбавляют инертными разбавителями, например, жидким SO₂, хлорированными углеводородами, и т.п., когда он используется в жидком виде, или воздухом, азотом, газообразным SO₂, и т.п., когда он используется в газообразном виде. Альфа-олефины, из которых получены сульфонаты олефинов, представляют моноолефины, содержащие от примерно 12 до примерно 24 атомов углерода, предпочтительно от примерно 14 до примерно 16 атомов углерода. Помимо истинных алкенсульфонатов и части гидроксиалкансульфонатов, сульфонаты олефинов могут содержать небольшие количества других материалов, таких как алкендисульфонаты, в зависимости от условий реакции, соотношений реагентов, природы исходных олефинов и примесей в олефиновом сырье и побочных реакций в процессе сульфирования.

Другим классом подходящих анионных поверхностно-активных веществ являются бета-алкоксиалкансульфонаты. Эти соединения имеют следующую формулу:

,

где R¹ представляет неразветвленную алкильную группу, содержащую от примерно 6 до примерно 20 атомов углерода; R² означает низшую алкильную группу, содержащую от примерно 1 до примерно 3 атомов углерода; и М имеет значения, указанные выше.

Часто используемые анионные поверхностно-активные вещества, которые полезны для настоящего изобретения, включают лаурилсульфат аммония, лауретсульфат аммония, лаурилсульфат триэтиламина, лауретсульфат триэтиламина, лаурилсульфат триэтаноламина, лауретсульфат триэтаноламина, лаурилсульфат моноэтаноламина, лауретсульфат моноэтаноламина, лаурилсульфат диэтаноламина, лауретсульфат диэтаноламина, сульфат лауринового моноглицерида натрия, лаурилсульфат натрия, лауретсульфат натрия, лаурилсульфат калия, лауретсульфат калия, лаурилсаркоцинат натрия, лауроилсаркоцинат натрия, лаурилсаркозин, кокоилсаркозин, кокоилсульфат аммония, лауроилсульфат аммония, кокоилсульфат натрия, лауроилсульфат натрия, кокоилсульфат калия, лаурилсульфат калия, лаурилсульфат триэтаноламина, лаурилсулфат триэтаноламина, кокоилсульфат моноэтаноламина, лаурилсульфат моноэтаноламина, тридецилбензолсульфат натрия и додецилбензолсульфонат натрия, N-лауроил-L-глутамат натрия, N-лауроил-L-глутамат триэтанола, N-лауроил-N-метилтаурат натрия, N-лауроил-N-метил-о-аминопропионат натрия и их смеси.

Поверхностно-активные системы настоящего изобретения также могут включать амфотерные и/или цвиттерионные поверхностно-активные вещества. Амфотерные поверхностно-активные вещества включают производные алифатических вторичных и третичных аминов, в которых алифатический радикал является неразветвленным или разветвленным, и один из алифатических заместителей содержит от примерно 8 до примерно 18 атомов углерода и один содержит анионную водосолюбилизирующую группу, например, карбокси, сульфонат, сульфат, фосфат или фосфонат.

Цвиттерионные поверхностно-активные вещества для использования в композициях шампуней включают производные алифатических соединений четвертичного аммония, фосфония и сульфония, в которых алифатические радикалы являются неразветвленными или разветвленными и в которых один из алифатических заместителей содержит от примерно 8 до примерно 18 атомов углерода и один содержит анионную группу, например, карбоксигруппу, сульфонатную, сульфатную, фосфатную или фосфонатную. Общей формулой для этих соединений является следующая:

,

где R² содержит алкильный, алкенильный или гидроксиалкильный радикал, содержащий от примерно 8 до примерно 18 атомов углерода, от 0 до примерно 10 звеньев этиленоксида и от 0 до примерно 1 глицериловых звеньев; Y выбирают из группы, состоящей из атомов азота, фосфора и серы; R³ означает алкильную или моногидроксиалкильную группу, содержащую от 1 до примерно 3 атомов углерода; Х равен 1, когда Y представляет атом серы, и 2, когда Y представляет атом азота или фосфора; R⁴ представляет алкилен или гидроксиалкилен, содержащий от 1 до примерно 4 атомов углерода, и Z представляет радикал, выбранный из группы, состоящей из карбоксилатных, сульфонатных, сульфатных, фосфонатных и фосфатных групп.

Примеры амфотерных и цвиттерионных поверхностно-активных веществ также включают сультаины и амидосультаины. Сультаины, включая амидосультаины, включают, например, кокодиметилпропилсультаин, стеарилдиметилпропилсультаин, лаурил-бис-(2-гидроксиэтил)пропилсультаин и т.п.; и амидосультаины, такие как кокамидодиметилпропилсультаин, стериламидодиметилпропилсультаин, лауриламидобис-(2-гидроксиэтил)пропилсультаин и т.п. Предпочтительными являются амидогидроксисультаины, такие как С₁₂-С₁₈гидроксикарбиламидопропилгидроксисультаины, особенно С₁₂-С₁₄гидроксикарбиламидопропилгидроксисультаины, например, лауриламидопропилгидроксисультаин и кокамидопропилгидроксисультаин. Другими подходящими амфотерными поверхностно-активными веществами являются аминоалканоаты формулы R-NH(CH₂)_nCOOM, иминодиалканоаты формулы R-N[(CH₂)_mCOOM]₂ и их смеси; где n и m представляют целые числа от 1 до примерно 4, R означает С₈-С₂₂алкил или алкенил; и М означает водород, щелочной металл, щелочно-земельный металл, аммоний или алканоламмоний.

Примеры подходящих аминоалканоатов включают н-алкиламинопропионаты и н-алкилиминодипропионаты, конкретные примеры которых включают N-лаурил-бета-аминопропионовую кислоту и ее соли и N-лаурил-бета-иминодипропионовую кислоту и ее соли, и их смеси.

Другие подходящие амфотерные поверхностно-активные вещества включают те, которые представлены формулой:

,

где R¹ означает С₈-С₂₂алкил или алкенил, предпочтительно С₁₂-С₁₆, R² и R³ независимо выбраны из группы, состоящей из водорода, СН₂СО₂М, СН₂СН₂ОН, СН₂СН₂ОСН₂СН₂СООМ или (СН₂СН₂О)_mН, где m представляет целое число от 1 до примерно 25, и R⁴ означает водород, СН₂СН₂ОН или СН₂СН₂ОСН₂СН₂СООМ, Z представляет СО₂М или СН₂СО₂М, n равно 2 или 3, предпочтительно 2, М означает водород или катион, такой как катион щелочного металла (например, лития, натрия, калия), щелочноземельного металла (бериллия, магния, кальция, стронция, бария) или аммония. Этот тип поверхностно-активных веществ иногда классифицируют как амфотерные поверхностно-активные вещества имидазолинового типа, хотя следует признать, что они не обязательно должны быть образованы, прямо или косвенно, производным имидазолина. Подходящие материалы этого типа включают сложную смесь соединений и могут существовать в протонированных и непротонированных соединениях, в зависимости от рН, относительно соединений, которые могут содержать водород при R². Подразумевается, что все такие варианты и соединения охватываются вышеприведенной формулой.

Примерами поверхностно-активных веществ вышеприведенной формулы являются монокарбоксилаты и дикарбоксилаты. Примеры этих материалов включают кокоамфокарбоксипропионат, кокоамфокарбоксипропионовую кислоту, кокоамфокарбоксиглицинат (в других вариантах называемый как кокоамфодиацетат) и кокоамфоацетат.

Коммерческие амфотерные поверхностно-активные вещества включают те из них, которые продают под торговыми марками MIRANOL C2M CONC.N.P., MIRANOL C2M CONC. O.P., MIRANOL C2M SF, MIRANOL CM SPECIAL (Miranol, Inc.); ALKATERIC 2CIB (Alkaril Chemicals); AMPHOTERGE W-2 (Lonza, Inc.); MONATERIC CDX-38; MONATERIC CSH-32 (Mona Industries); REWOTERIC AM-2C (Rewo Chemical Group); и SCHERCOTERIC MS-2 (Scher Chemicals).

Бетаиновые поверхностно-активные вещества, т.е. цвиттерионные поверхностно-активные вещества, представляют собой те, которые соответствуют формуле:

в которой

R¹ представляет радикал, выбранный из группы, состоящей из СООМ и СН-СН₂SO₃M; R² представляет низший алкил или гидроксиалкил; R₃ представляет низший алкил или гидроксиалкил; R⁴ представляет радикал, выбранный из группы, состоящей из водорода и низшего алкила; R⁵ представляет высший алкил или алкенил; Y представляет низший алкил, предпочтительно метил; m означает целое число от 2 до 7; предпочтительно от 2 до 3; n означает 1 или 0.

М представляет водород или катион, как описано выше, такой как катион щелочного металла, щелочноземельного металла или аммония. Термин "низший алкил" или "гидроксиалкил" означает неразветвленные или разветвленные, насыщенные алифатические углеводородные радикалы и замещенные углеводородные радикалы, содержащие от одного до примерно трех атомов углерода, такие как, например, метил, этил, пропил, изопропил, гидроксипропил, гидроксиэтил и т.п. Термин "высший алкил или алкенил" означает неразветвленные или разветвленные насыщенные (т.е. "высший алкил") и ненасыщенные (т.е. "высший алкенил") алифатические углеводородные радикалы, содержащие от примерно 8 до примерно 20 атомов углерода, такие как, например, лаурил, цетил, стеарил, олеил и т.п. Следует понимать, что термин "высший алкил или алкенил" включает смеси радикалов, которые могут содержать одну или более промежуточных связей, таких как простые эфирные или полиэфирные связи, или не функциональные заместители, такие как гидроксильный радикал или атом галогена, где радикал сохраняет гидрофобный характер.

Примеры полезных поверхностно-