DE102014109637A1 - Liquid formulation - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft nichtwässrige flüssige Formulierungen von Aminoalkylenphosphonsäuren und deren korrespondierender Salze, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser und deren Verwendung zur Herstellung von homogenen Lösungen in niedermolekularen Mono- und/oder Dialkoholen, wobei die flüssige Formulierung zumindest die folgenden Komponenten enthält: a) eine Aminoalkylenphosphonsäure oder deren korrespondierende Alkalisalz, mit einem Gehalt im Bereich von 5 bis 35 Ma.-%, b) einen mehrwertigen Alkohol, aufweisend ein C2- bis C6-Kohlenstoffgerüst, c) einen Löslichkeitsvermittler, wobei das Massenverhältnis von mehrwertigem Alkohol zu Löslichkeitsvermittler im Bereich von 80:2 bis 60:20 liegt und Verfahren zur Herstellung dieser, wobei besonders vorteilhaft die noch vorhandene Restmenge an Wasser in der flüssigen Formulierung unterhalb einer Konzentrationsgrenze liegt, die für eine weiterführende technische Anwendung nachteilige Auswirkungen hätte.The present invention relates to nonaqueous liquid formulations of aminoalkylenephosphonic acids and their corresponding salts, and to a process for the preparation thereof and their use for the preparation of homogeneous solutions in low molecular weight mono- and / or dihydric alcohols, the liquid formulation containing at least the following components: a) a Aminoalkylenphosphonic acid or its corresponding alkali metal salt, with a content in the range of 5 to 35% by mass, b) a polyhydric alcohol having a C2 to C6 carbon skeleton, c) a solubilizer, wherein the mass ratio of polyhydric alcohol to solubilizer in the range from 80: 2 to 60:20 and to processes for the preparation of these, wherein particularly advantageously the remaining amount of water remaining in the liquid formulation is below a concentration limit, which would have adverse effects for further technical application.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft homogene, nichtwässrige flüssige Formulierungen von Aminoalkylenphosphonsäuren und deren korrespondierender Salze in einem organischen System sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser und deren Verwendung zur Herstellung von homogenen Lösungen in niedermolekularen Mono- und/oder Dialkoholen.The present invention relates to homogeneous, nonaqueous liquid formulations of aminoalkylenephosphonic acids and their corresponding salts in an organic system and to a process for the preparation thereof and their use for the preparation of homogeneous solutions in low molecular weight mono- and / or dihydric alcohols.
Aminoalkylenphosphonsäuren werden seit vielen Jahrzehnten in der Größenordnung von ca. 100.000 Tonnen Aktivstoffmolekül pro Jahr weltweit hergestellt und in vielfältigen Anwendungsgebieten eingesetzt. Grund für die Einsatzbreite der Aminoalkylenphosphonsäuren ist ihre sehr gute Komplexierkraft für eine Vielzahl von Metallionen sowie eine exzellente Stabilisierung von Wasserhärte, verbunden mit einem ausgeprägten Dispergiervermögen von Feststoffpartikeln und dem Schutz metallischer Oberflächen vor Korrosion. Dies führt zu den unterschiedlichsten Einsatzfeldern der Aminoalkylenphosphonsäuren und ihrer Salze, wie beispielsweise in Wasch- und Reinigungsprozessen sowie als Chelatbildner bei der Stabilisierung von Peroxidlösungen aber auch als Additiv zur Herstellung und Aufbereitung von Trinkwasser, industrieller Brauchwässer sowie der Ölfeldwasserbehandlung. Aminoalkylenephosphonic acids have been produced worldwide for many decades on the order of about 100,000 tons of active substance molecule per year and used in a wide variety of applications. The reason for the range of use of the aminoalkylenephosphonic acids is their very good complexing power for a large number of metal ions and excellent stabilization of water hardness, combined with a pronounced dispersancy of solid particles and the protection of metallic surfaces from corrosion. This leads to the most varied fields of use of Aminoalkylenphosphonsäuren and their salts, such as in washing and cleaning processes and as a chelating agent in the stabilization of peroxide but also as an additive for the production and treatment of drinking water, industrial industrial water and oil field water treatment.
In der Anwendung als Additiv für Wasch- und Reinigungsmittel für häusliche sowie institutionelle und industrielle Anwendungen fungieren Aminoalkylenphosphonsäuren als multifunktionale Additive. Sie übernehmen in Haushaltswaschmittelformulierungen nicht nur die Komplexierung unerwünschter Schwermetallionen, um die Stabilität von bleichaktiven Komponenten zu gewährleisten, sondern inhibieren oder verzögern die Bildung von Kalk und anderen schwerlöslichen Erdalkaliverbindungen und verhindern somit die Ablagerung dieser Substanzen auf Maschinenteilen und textilem Gewebe. Außerdem unterstützen sie das Auswaschen bleichbarer Flecken auch ohne Bleichmittel (
Für verschiedene industrielle Anwendungen haben sich allerdings Entwicklungen durchgesetzt, die zwar Erzeugnisse in Form wässriger Systeme als finales Ziel der Anwendung haben, bei denen aber die Rohstoffformulierungen in einer möglichst wasserfreien Form eingesetzt werden.For various industrial applications, however, developments have prevailed that have products in the form of aqueous systems as the final target of the application, but in which the raw material formulations are used in an as anhydrous form as possible.
Diese Ziele werden einerseits dadurch erreicht, in dem als Formulierungskomponenten Feststoffe miteinander kombiniert werden oder andererseits Feststoffe in einem nichtwässrigen Lösungsmittel oder Lösungsmittelsystem gelöst bzw. dispergiert werden. Um einerseits das notwendige Maß an Wirkstoffen bereitzuhalten und andererseits die Formulierung vor äußeren Einflüssen, wie hohe Luftfeuchtigkeit zu schützen, um so die Lagerstabilität und Verwendbarkeit über lange Zeiträume zu garantieren, werden die Erzeugnisse gegebenenfalls portionsweise verpackt. Dies bietet dem Verbraucher zudem die elegante Möglichkeit der exakten Dosierung der Waschmittelformulierung, sodass Dosierfehler vermieden werden.These objects are achieved, on the one hand, in that solids are combined with one another as formulation components or, on the other hand, solids are dissolved or dispersed in a nonaqueous solvent or solvent system. On the one hand to provide the necessary level of active ingredients and on the other hand to protect the formulation from external influences such as high humidity, so as to guarantee the storage stability and usability over long periods, the products are optionally packed in portions. This also offers the consumer the elegant possibility of exact dosage of the detergent formulation, so that dosing errors are avoided.
Da allerdings für die Herstellung von Aminoalkylenphosphonsäuren Wasser als Reaktionsmedium dient, werden Aminoalkylenphosphonsäuren herstellungsbedingt zum überwiegenden Teil als wässrige Lösungen vermarktet. Für spezielle Anwendungen, wie beispielsweise den Einsatz in pulverförmigen, stückigen oder pastösen Formulierungen, werden spezielle Aminoalkylenphosphonsäuren oder Hydroxybisphosphonsäuren aus den wässrigen Lösungen heraus über zusätzliche Verfahrensschritte in ihre feste Form überführt.However, since water serves as the reaction medium for the preparation of aminoalkylenephosphonic acids, aminoalkylenephosphonic acids are for the most part marketed as aqueous solutions as a result of the preparation. For special applications, such as for example in pulverulent, lumpy or pasty formulations, special aminoalkylenephosphonic acids or hydroxybisphosphonic acids are converted out of the aqueous solutions into their solid form via additional process steps.
Nichtwässrige Lösungen von Aminoalkylenphosphonsäuren und insbesondere deren Alkalisalze in anderen Lösungsmitteln als Wasser, die aber vollständig in Wasser löslich sind, sind gegenwärtig unbekannt.Nonaqueous solutions of aminoalkylenephosphonic acids and especially their alkali salts in solvents other than water but which are completely soluble in water are currently unknown.
Im Zuge der Forcierung der Verbesserung der Nachhaltigkeit bei der Rezepturzusammensetzung und Aspekten des präventiven Schutzes vor unbeabsichtigtem Kontakt von Personen mit den Flüssigwaschmittelformulierungen setzen seit wenigen Jahren hochkonzentrierte Formulierungen (sog. „Superkonzentrate“) in Form sogenannter „unit dose packagings“, die die notwendige Menge des Flüssigwaschmittels in einer wasserlöslichen Folie (bspw. auf Basis von Polyvinylalkohol-Homo- oder Copolymeren) vordosiert enthalten, einen neuen Maßstab (vgl. bspw.
Für Additive leistungsfähiger Flüssigwaschmittelrezepturen wie z.B. Polymere, Enzyme und Aminoalkylenphosphonsäuren, die aufgrund ihrer anwendungstechnischen Eigenschaften in Flüssigwaschmitteln besonders nützlich sind, deren Darreichungsformen sich aber auf Lösungen mit einem relativ hohen Wasseranteil (d.h. > 40%) beschränken, reduzieren sich daher die möglichen Einsatzmengen und -möglichkeiten insbesondere unter Beachtung des Gesamtwassergehaltes der endgültigen Rezeptur, was zu Einbußen in der allgemeinen Waschleistung führen kann.For additives of powerful liquid detergent formulations, e.g. Polymers, enzymes and aminoalkylenephosphonic acids which are particularly useful in liquid detergents because of their performance properties, but whose dosage forms are limited to solutions with a relatively high water content (ie> 40%), therefore reduce the possible amounts and possible uses, in particular taking into account the total water content the final recipe, which can lead to losses in general washing performance.
Auch für Anwendungen in der Scale-Kontrolle bei der off-shore Förderung von Erdöl und Erdgas, zum Beispiel der kombinierten Dosierung von thermodynamischen Hydratinhibitoren, wie Methanol oder Glykolderivaten, und Scalinginhibitoren auf Phosphonsäurebasis bestehen zum Teil schwerwiegende Kompatibilitätsprobleme mit den bekannten Scalinginhibitoren auf der Basis von Aminoalkylenphosphonsäuren, die durch Unmischbarkeit, Trübungen oder Ausfällungen gekennzeichnet sind. Dies macht oft voneinander unabhängige Installationen zur Dosierung der unterschiedlichen Komponenten notwendig und verursacht hohe Kosten.Also, scale control applications in petroleum and natural gas offshore production, such as the combined dosing of thermodynamic hydrate inhibitors, such as methanol or glycol derivatives, and phosphonic acid scale inhibitors, have some serious compatibility problems with known scaling inhibitors Aminoalkylenphosphonsäuren which are characterized by immiscibility, turbidity or precipitation. This often makes independent installations necessary for metering the various components and causes high costs.
Es bestehen daher ein ausgeprägtes Interesse und ein großer Bedarf an Aminoalkylenphosphonsäuren und ihren abgeleiteten Formulierungen, welche die Aminoalkylenphosphonsäuren in konzentrierter Form enthalten und als nichtwässrige Lösungen in den Handel gebracht werden können, um so dem Formulierer in den jeweiligen Anwendungsgebieten eine Alternative zu herkömmlichen Darreichungsformen zu schaffen und die Begrenzungen, die durch die wässrige Lieferform bestehen, aufzuheben.There is therefore a keen interest and a great need for aminoalkylenephosphonic acids and their derived formulations which contain the aminoalkylenephosphonic acids in concentrated form and can be commercialized as non-aqueous solutions, thus providing the formulator with an alternative to conventional dosage forms in the respective fields of application and to remove the limitations imposed by the aqueous delivery form.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, homogene, konzentrierte Lösungen von Aminoalkylenphosphonsäuren in nichtwässrigen Lösungsmitteln bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to provide homogeneous, concentrated solutions of aminoalkylenephosphonic acids in non-aqueous solvents.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Bereitstellung einer homogenen flüssigen Formulierung von Aminoalkylenphosphonsäuren oder deren Alkalisalzen in einem organischen System, zumindest enthaltend die Komponenten:
- a) eine Aminoalkylenphosphonsäure oder deren korrespondierendes Alkalisalz, mit einem Gehalt im Bereich von 5 bis 35 Ma.-%,
- b) einen mehrwertige Alkohole, aufweisend ein C2- bis C6-Kohlenstoffgerüst,
- c) einen Löslichkeitsvermittler, wobei, das Massenverhältnis von mehrwertigem Alkohol zu Löslichkeitsvermittler im Bereich von 40:1 bis 2:1 liegt.
- a) an aminoalkylenephosphonic acid or its corresponding alkali metal salt, having a content in the range from 5 to 35% by mass,
- b) a polyhydric alcohol having a C 2 to C 6 carbon skeleton,
- c) a solubilizer, wherein the mass ratio of polyhydric alcohol to solubilizer is in the range of 40: 1 to 2: 1.
Überraschend wurde nun gefunden, dass sich unter Verwendung von mehrwertigen Alkoholen und geringen Anteilen eines Lösevermittlers hochkonzentrierte nichtwässrige Lösungen, enthaltend mindestens eine Aminoalkylenphosphonsäure, herstellen lassen. Dies ist umso überraschender, da es sich bei den Aminoalkylenphosphonsäuren um stark polare Substanzen handelt, die über eine Vielzahl von Ionisationsmöglichkeiten (insbesondere Phosphonsäuregruppen und Aminogruppen) verfügen und damit per se in nichtwässrigen, relativ unpolaren Lösungsmitteln schlecht löslich sind. Mit Hilfe dieser erfindungsgemäßen wasserfreien flüssigen Formulierung, enthaltend Aminoalkylenphosphonsäuren und deren Alkalisalze, erhält der finale Formulierer die Möglichkeit, eine größere Menge der gewünschten Aminoalkylenphosphonsäuren in die Rezeptur eines Erzeugnisses einzubringen. Dem Formulierer werden dadurch neue Optionen eröffnet, den Wassergehalt eines Erzeugnisses nach den jeweiligen Bedürfnissen ausgerichtet optimal einstellen zu können und andere Komponenten (wie z.B. Enzyme) in Konzentrationen einzusetzen, wie es zuvor aufgrund des summarischen Wassergehaltes aller wässrigen Formulierungsbestandteile nicht möglich war.Surprisingly, it has now been found that highly concentrated nonaqueous solutions comprising at least one aminoalkylenephosphonic acid can be prepared using polyhydric alcohols and small amounts of a solubilizer. This is all the more surprising since the aminoalkylenephosphonic acids are strongly polar substances which have a multiplicity of ionization possibilities (in particular phosphonic acid groups and amino groups) and are thus poorly soluble per se in nonaqueous, relatively nonpolar solvents. With the aid of this anhydrous liquid formulation according to the invention, containing aminoalkylenephosphonic acids and their alkali metal salts, the final formulator has the possibility of introducing a larger amount of the desired aminoalkylenephosphonic acids into the formulation of a product. This gives the formulator new options to be able to optimally adjust the water content of a product according to the respective needs and to use other components (such as enzymes) in concentrations previously impossible due to the total water content of all aqueous formulation ingredients.
Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße flüssige Formulierung eine nichtwässrige Lösung, in der die mindestens eine Aminoalkylenphosphonsäure hoch konzentriert vorliegt. Besonders vorteilhaft für die jeweilige Anwendung liegt die noch vorhandene Restmenge an Wasser in der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung unterhalb einer Konzentrationsgrenze, die für die jeweilige Anwendung nachteilige Auswirkungen hätte. Die sich daraus ergebenden Vorteile sind einerseits eine höhere Konzentration waschaktiver Additive, wie bspw. anionischer und nichtionischer Tenside, und eine erhöhte Lebensdauer hydrolyseempflindlicher Enzyme, wie bspw. Proteasen, andererseits sind damit Einsparungen in mehrfacher Hinsicht verbunden (bspw. bei Transportkosten und Verpackungsmaterialien wie Flaschen und Kartons).Advantageously, the liquid formulation according to the invention is a nonaqueous solution in which the at least one aminoalkylenephosphonic acid is highly concentrated. Particularly advantageous for the particular application is the remaining amount of water in the liquid formulation according to the invention below a concentration limit, which would have adverse effects on the respective application. The resulting advantages are, on the one hand, a higher concentration of washing-active additives, such as, for example, anionic and nonionic surfactants, and an increased service life of hydrolysis Enzymes such as proteases, on the other hand, are associated with savings in many ways (for example, in transportation costs and packaging materials such as bottles and cartons).
Weiterhin vorteilhaft liegen die stark polaren Aminoalkylenphosphonsäuren in einer nichtwässrigen flüssigen Formulierung homogen gelöst vor, d.h. alle Komponenten der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung liegen gleichmäßig verteilt (durchmischt) vor.Further advantageously, the highly polar aminoalkylenephosphonic acids are homogeneously dissolved in a nonaqueous liquid formulation, i. all components of the liquid formulation according to the invention are uniformly distributed (mixed) before.
Weiterhin vorteilhaft ist, dass die zur Lösung verwendeten Lösungsmittel nicht toxisch sind und auf der Basis nachwachsender Rohstoffe erzeugt werden bzw. werden können. Ein weiterer Vorteil besteht in der unbegrenzten Wasserlöslichkeit der nichtwässrigen Formulierung, wodurch die Funktionalität der verwendeten Aminoalkylenphosphonsäuren vollkommen gewährleistet bleibt.It is furthermore advantageous that the solvents used for the solution are non-toxic and can be or are produced on the basis of renewable raw materials. Another advantage is the unlimited water solubility of the non-aqueous formulation, which completely guarantees the functionality of the aminoalkylenephosphonic acids used.
Im Sinne der Erfindung werden unter dem Begriff Aminoalkylenphosphonsäure sowohl die freien Säuren als auch ihre korrespondierenden Alkalisalze verstanden, wobei Aminoalkylenphosphonsäuren insbesondere durch das Strukturelement N-CH2-P(O)(OX)2 (X = H oder M, wobei M für ein Metallkation, vorzugsweise ein Alkalimetallion steht, insbesondere ist M = Na, K) charakterisiert sind und am Stickstoffatom sowohl weitere Methylenphosphonsäure-Fragmente und/oder Alkyl, Aryl, Alkylamino, Hydroxyalkyl-substituenten aufweisen.For the purposes of the invention, the term aminoalkylenephosphonic acid is understood as meaning both the free acids and their corresponding alkali metal salts, with aminoalkylenephosphonic acids in particular represented by the structural element N-CH 2 -P (O) (OX) 2 (X = H or M, where M is a) Metal cation, preferably an alkali metal ion, in particular M = Na, K) are characterized and have on the nitrogen atom both further methylene phosphonic acid fragments and / or alkyl, aryl, alkylamino, hydroxyalkyl substituents.
Als korrespondierende Alkalisalze der Aminoalkylenphosphonsäure (wie vorstehend definiert) werden definitionsgemäß ionische Verbindungen aus einer Aminoalkylenphosphonsäure und einem Alkalimetallionen (bspw. Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium) verstanden, bei denen die deprotonierte Form der Aminoalkylenphosphonsäure und das Alkalimetallionen in einem stöchiometrischen Verhältnis im Bereich von 1:1 bis 1:10 vorliegen.As corresponding alkali salts of the aminoalkylenephosphonic acid (as defined above) are defined as ionic compounds of an aminoalkylenephosphonic acid and an alkali metal ion (eg., Lithium, sodium, potassium, rubidium) understood in which the deprotonated form of Aminoalkylenphosphonsäure and the alkali metal ions in a stoichiometric ratio in the range 1: 1 to 1:10.
Vorzugsweise handelt es sich bei Alkalisalzen der Aminoalkylenphosphonsäuren um die jeweiligen Natrium- und Kaliumsalze. Bevorzugt liegt das stöchiometrische Verhältnis der Alkalimetallionen zur Aminoalkylenphosphonsäure im Bereich von 1:1 bis 5:1.Alkali salts of the aminoalkylenephosphonic acids are preferably the respective sodium and potassium salts. The stoichiometric ratio of the alkali metal ions to the aminoalkylenephosphonic acid is preferably in the range from 1: 1 to 5: 1.
Vorzugsweise liegt in der erfindungsgemäßen flüssige Formulierung die Aminoalkylenphosphonsäure in einer Konzentration im Bereich von 5 bis 35 Ma-%, besonders bevorzugt 10 bis 30 Ma.-%, ganz besonders bevorzugt 15 bis 25 Ma.-% vor. The aminoalkylenephosphonic acid is preferably present in the liquid formulation according to the invention in a concentration in the range from 5 to 35% by mass, particularly preferably 10 to 30% by mass, very particularly preferably 15 to 25% by mass.
Die Angaben in Masseprozent (Ma.-%) leiten sich dabei aus dem Masseanteil w des jeweiligen Bestandteils in der (wässrigen) Lösung her und ergeben sich als das Hundertfache dieses Werts (m% = 100·w). Der Masseanteil der jeweiligen Komponente bestimmt sich dabei als Anteil der Masse dieser Komponente an der Masse der Gesamtlösung nach dem Mischen, also den Massen aller in dem Lösungsmittel gelösten Komponenten plus der Masse des Lösungsmittels selbst.The data in percent by mass (% by mass) are derived from the mass fraction w of the respective constituent in the (aqueous) solution and are found to be one hundred times this value (m% = 100 · w). The mass fraction of the respective component is determined as a proportion of the mass of this component in the mass of the total solution after mixing, ie the masses of all dissolved in the solvent components plus the mass of the solvent itself.
Der Massenanteil einer Komponente (z.B. einer Aminoalkylenphosphonsäure) in Lösung lässt sich auf verschiedenen, dem Fachmann bekannten Wegen bestimmen, beispielsweise durch gravimetrische Verfahren, durch komplexometrische Titration oder durch Säure-Base-Titration.The mass fraction of a component (e.g., an aminoalkylenephosphonic acid) in solution can be determined in a variety of ways known to those skilled in the art, for example, by gravimetric methods, by complexometric titration, or by acid-base titration.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung ist die mindestens eine Aminoalkylenphosphonsäure des wässrigen Rohprodukts ausgewählt aus Amino-tris(methylenphosphonsäure) (ATMP), Ethylendiamin-tetra(methylenphosphonsäure) (EDTMP), Diethylentriamin-penta(methylenphosphonsäure) (DTPMP), Triethylenetetramin-hexa(methylenphosphonsäure) (TETHMP), Hydroxyethyl-amino-di(methylenphosphonsäure) (HEMPA), Bis(hexamethylentriaminpenta(methylenphosphonsäure)) (BHMTMP) und/oder Hexamethylendiamin-tetra(methylenphosphonsäure) (HDTMP).In a preferred embodiment of the liquid formulation according to the invention, the at least one aminoalkylenephosphonic acid of the aqueous crude product is selected from amino-tris (methylenephosphonic acid) (ATMP), ethylenediamine-tetra (methylenephosphonic acid) (EDTMP), diethylenetriamine-penta (methylenephosphonic acid) (DTPMP), triethylenetetramine hexa (methylenephosphonic acid) (TETHMP), hydroxyethylamino-di (methylenephosphonic acid) (HEMPA), bis (hexamethylenetriaminepenta (methylenephosphonic acid)) (BHMTMP) and / or hexamethylenediamine-tetra (methylenephosphonic acid) (HDTMP).
Im Sinne der vorliegenden Erfindungen wird unter einem Lösungsmittel ein flüssiger Trägerstoff verstanden, der in der Lage ist, den zu lösenden Stoff vollständig aufzunehmen, so dass, ggf. durch Zusatz weiterer Komponenten (wie Lösungsvermittler), eine homogene, klare Lösung resultiert.For the purposes of the present invention, a solvent is understood as meaning a liquid carrier which is capable of completely absorbing the substance to be dissolved, so that, if appropriate by addition of further components (such as solubilizers), a homogeneous, clear solution results.
Vorzugsweise ist das Lösungsmittel der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung ein mehrwertiger Alkohol, aufweisend ein C2 bis C6-Kohlenstoffgerüst und zumindestens zwei Hydroxygruppen. Als mehrwertige Alkohole zur Herstellung einer homogenen Lösung von Aminoalkylenphosphonsäuren oder deren Alkalisalzen in der flüssigen Formulierung haben sich insbesondere 1,2-Ethylenglykol, 1,3-Propylenglykol, 1,2-Propylenglykol, Glycerin, Polyethylenglykol und deren Gemische bewährt. Vorteilhaft können Gemische aus unterschiedlichen Lösungsmitteln in der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung zur Einstellung der gewünschten Viskosität der flüssigen Formulierung genutzt werden.Preferably, the solvent of the liquid formulation of the invention is a polyhydric alcohol having a C 2 to C 6 carbon skeleton and at least two hydroxy groups. Particularly suitable polyhydric alcohols for preparing a homogeneous solution of aminoalkylenephosphonic acids or their alkali metal salts in the liquid formulation are 1,2-ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-propylene glycol, glycerol, polyethylene glycol and mixtures thereof. Advantageously, mixtures of different solvents in the liquid formulation according to the invention can be used to adjust the desired viscosity of the liquid formulation.
Bevorzugt enthält die erfindungsgemäße flüssige Formulierung mehrwertige Alkohole mit einem Gesamtanteil im Bereich von 30 und 90 Ma.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 40 und 85 Ma.-%. The liquid formulation according to the invention preferably contains polyhydric alcohols with a total content in the range from 30 to 90% by weight, particularly preferably in the range from 40 to 85% by weight.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem Löslichkeitsvermittler eine Substanz verstanden, die mindestens eine, bevorzugt zwei oder mehr als zwei (z. B. 3, 4, 5, 6 etc.) funktionelle Gruppen aufweist und die durch ihre Präsenz zu einer Verbesserung der Löslichkeit der schlecht löslichen Substanz in dem Lösungsmittel beiträgt. Beispiele für Löslichkeitsvermittler sind sogenannte Hydrotrope, wie bspw. Natriumcumolsulfonat oder Natriumethylhexylsulfat, die für die Solubilisierung von nichtionogenen Tensiden in wässrigen Lösungen von Vorteil sind. Entscheidend für eine löslichkeitsverbessernde Wirkung sind die chemischen und physikalischen Wechselwirkungen zwischen dem zu lösenden Stoff (insbesondere der Aminoalkylenphosphonsäure) und dem Löslichkeitsvermittler einerseits und die chemischen und physikalischen Wechselwirkungen zwischen dem Löslichkeitsvermittler und dem Lösungsmittel andererseits.For the purposes of the invention, a solubilizer is understood as meaning a substance which has at least one, preferably two or more than two (eg 3, 4, 5, 6, etc.) functional groups and which, by virtue of their presence, improves the solubility the poorly soluble substance in the solvent contributes. Examples of solubilizers are so-called hydrotropes, such as, for example, sodium cumene sulphonate or sodium ethylhexyl sulphate, which are advantageous for the solubilization of nonionic surfactants in aqueous solutions. Decisive for a solubility-improving effect are the chemical and physical interactions between the substance to be dissolved (in particular the aminoalkylenephosphonic acid) and the solubilizer on the one hand and the chemical and physical interactions between the solubilizing agent and the solvent on the other hand.
Der Löslichkeitsvermittler für eine erfindungsgemäße flüssige Formulierung ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Aminoalkohole. Definitionsgemäß weisen Aminoalkohole dabei immer wenigstens eine Hydroxylgruppe und wenigstens eine primäre oder sekundäre oder tertiäre Aminogruppen auf. Geeignete Aminoalkohole sind geradkettige und verzweigte, aliphatische und cycloaliphatische Aminoalkohole mit im Allgemeinen 2 bis 12, bevorzugt 2 bis 10 Kohlenstoffatomen.The solubilizer for a liquid formulation according to the invention is preferably selected from the group of amino alcohols. By definition, amino alcohols always have at least one hydroxyl group and at least one primary or secondary or tertiary amino groups. Suitable amino alcohols are straight-chain and branched, aliphatic and cycloaliphatic amino alcohols having generally 2 to 12, preferably 2 to 10, carbon atoms.
Bevorzugt ist der Aminoalkohol Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, 3-Aminopropanol, Amino-2-propanol oder eine Mischung daraus.The amino alcohol is preferably monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, 3-aminopropanol, amino-2-propanol or a mixture thereof.
Bevorzugt enthält die erfindungsgemäße flüssige Formulierung den Löslichkeitsvermittler mit einem Gesamtanteil im Bereich von 0,5 und 30 Ma.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 1,0 und 25 Ma.-%, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1,0 und 20 Ma.-%.The liquid formulation according to the invention preferably contains the solubilizer with a total content in the range of 0.5 and 30% by weight, more preferably in the range of 1.0 and 25% by weight, very particularly preferably in the range of 1.0 and 20 wt .-%.
Im Sinne der Erfindung bedeutet wasserfrei, dass das betreffende Gesamtsystem nur noch die Mengen an Wasser (Gleichgewichtsfeuchte) enthält, die entweder aus anhaftendem Hydratwasser aus den eingesetzten Rohstoffen entstammen oder die, sofern von wässrigen Lösungen ausgegangen wurde, unter Standardbedingungen (Normaldruck) destillativ nicht abgetrennt werden können oder in denen die Gesamtkonzentration an Wasser bei weniger als 10 Ma-% liegt.For the purposes of the invention, anhydrous means that the entire system in question contains only the amounts of water (equilibrium moisture), either derived from adhering water of hydration from the raw materials used or, if it was assumed that aqueous solutions, under standard conditions (atmospheric pressure) are not separated by distillation or in which the total concentration of water is less than 10% by mass.
Vorzugsweise liegt der Wassergehalt (Gleichgewichtsfeuchte) der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung, gemessen bei 25°C, unterhalb von 15 Ma.-%, bevorzugt unterhalb von 10 Ma.-%, besonders bevorzugt unterhalb von 7,5 Ma.-%.The water content (equilibrium moisture) of the liquid formulation according to the invention, measured at 25 ° C., is preferably below 15% by mass, preferably below 10% by mass, particularly preferably below 7.5% by mass.
Sofern nicht von den bereits in Form ihrer Alkalisalze vorliegenden Aminoalkylenphosphonsäuren, sondern von den freien Aminoalkylenphosphonsäuren ausgegangen werden soll, kann es vorteilhaft sein, die Aminoalkylenphosphonsäuren mit einer wasserfreien Base, ausgewählt aus der Gruppe der Alkalimetallhydrogencarbonate (bspw. NaHCO3) und Alkalimetallcarbonate (bspw. K2CO3) oder einer konzentrierten wässrigen Lauge, ausgewählt aus der Gruppe der Alkalimetallhydroxide (bspw. NaOH, KOH), zu neutralisieren.Provided should not be assumed that the already present in the form of their alkali metal salts aminoalkylenephosphonic acids, but from the free aminoalkylenephosphonic acids, it may be advantageous that aminoalkylene phosphonic acids with an anhydrous base selected from the group of alkali metal hydrogen carbonates (eg. NaHCO 3) and alkali metal (eg. K 2 CO 3 ) or a concentrated aqueous alkali selected from the group of alkali metal hydroxides (for example NaOH, KOH).
Bedarfsweise können der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung nach der vollständigen Lösung der Bestandteile Trocknungsmittel zugesetzt werden, um enthaltenes Wasser zu binden. Vorzugsweise werden dafür wasserfreie Alkalimetallsulfate oder Erdalkalisulfate, wie bspw. Natriumsulfat oder Magnesiumsulfat, eingesetzt.If desired, drying agents may be added to the liquid formulation according to the invention after complete dissolution of the constituents in order to bind contained water. Anhydrous alkali metal sulfates or alkaline earth sulfates, such as, for example, sodium sulfate or magnesium sulfate, are preferably used for this purpose.
Bedarfsweise können der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung neben den vorgenannten Komponenten weitere Additive wie Emulgatoren, Polymere (bspw. wasserlösliche Salze von Polycarboxylatpolymeren und -mischpolymeren gemäß
Prinzipiell brauchbare Tenside sind dem Fachmann bestens bekannt und sind ausgewählt aus der Gruppe anionische, kationische, nichtionische und amphotere Tenside, wobei Polymertenside sowie Tenside mit Heteroatomen in der hydrophoben Gruppe eingeschlossen sind.Surfactants useful in principle are well known to the person skilled in the art and are selected from the group consisting of anionic, cationic, nonionic and amphoteric surfactants, polymeric surfactants and surfactants with heteroatoms being included in the hydrophobic group.
Enzyme werden seit vielen Jahren als Additive für die Reinigung verwendet und sind dem Fachmann daher bestens bekannt. Bspw. wurden im Jahre 1932 Enzyme in Seifenpräparaten verwendet, welche eine stark verbesserte Reinigungswirkung aufwiesen (
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können der flüssigen Formulierung auch niedermolekulare Mono- und/oder Dialkohole zugesetzt werden. Bevorzugte niedermolekulare Monoalkohole im Sinne der Erfindung weisen ein C1 bis C4-Kohlenstoffgerüst und eine, an ein primäres oder sekundäres Kohlenstoffatom gebundene, Hydroxylgruppe auf und sind vorzugsweise ausgewählt aus Methanol, Ethanol, Isopropanol und n-Propanol. Unter niedermolekularem Dialkohol ist im Sinne der Erfindung ein Alkohol mit zwei terminalen Hydroxylgruppen zu verstehen, der 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweist und gegebenenfalls 1 bis 3 Oxyethylengruppen (-O-CH2CH2-) im Molekül aufweist. Bevorzugt ist der niedermolekulare Dialkohol ausgewählt aus Monoethylenglykol, Propan-1,3-diol, Diethylenglykol, Triethylenglykol und Tetraethylenglykol. According to a preferred embodiment of the present invention, low molecular weight mono- and / or dialcohols may also be added to the liquid formulation. Preferred low molecular weight monoalcohols according to the invention have a C 1 to C 4 -carbon skeleton and a hydroxyl group bonded to a primary or secondary carbon atom and are preferably selected from methanol, ethanol, isopropanol and n-propanol. For the purposes of the invention, low molecular weight dialcohol is to be understood as meaning an alcohol having two terminal hydroxyl groups which has 2 to 10 carbon atoms and optionally has 1 to 3 oxyethylene groups (-O-CH 2 CH 2 -) in the molecule. Preferably, the low molecular weight dialcohol is selected from monoethylene glycol, propane-1,3-diol, diethylene glycol, triethylene glycol and tetraethylene glycol.
Üblicherweise wird die Aminoalkylenphosphonsäure in gelöster oder fester Form zunächst in dem mehrwertigen Alkohol gelöst bzw. homogen dispergiert und das Gemisch anschließend durch Zugabe des Lösungsvermittlers mit dem zu verwendenden Lösungsvermittler intensiv vermischt. Es kann vorgesehen sein, dass das Gemisch enthaltend die Aminoalkylenphosphonsäure in dem mehrwertigen Alkohol durch Zusatz einer Base neutralisiert wird, bevor die Zugabe des Lösungsvermittlers erfolgt.Usually, the aminoalkylenephosphonic acid is first dissolved or homogeneously dispersed in dissolved or solid form in the polyhydric alcohol, and the mixture is then intensively mixed with the solubilizer to be used by adding the solubilizer. It can be provided that the mixture containing the aminoalkylenephosphonic acid in the polyhydric alcohol is neutralized by addition of a base before the addition of the solubilizer takes place.
Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die Aminoalkylenphosphonsäure in gelöster oder fester Form zunächst mit dem zu verwendenden Lösungsvermittler vermischt wird und das Gemisch anschließend unter ständigem Rühren und/oder Schütteln mit dem mehrwertigen Alkohol versetzt wird.Alternatively, however, it can also be provided that the aminoalkylenephosphonic acid in dissolved or solid form is first mixed with the solubilizer to be used and the mixture is subsequently mixed with the polyhydric alcohol with constant stirring and / or shaking.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung umfassend die Schritte:
- a) Vorlegen mindestens einer Aminoalkylenphosphonsäure, vorzugsweise in gelöster oder fester Form,
- b) Zugabe einer Menge des mehrwertigen Alkohols zu der Aminoalkylenphosphonsäure in einem Massenverhältnis von 1:1 bis 15:1, so dass eine bewegliche heterogene oder homogene Mischung vorliegt,
- c) Zugabe einer Menge des Lösungsvermittlers zu der Mischung aus b) in einem Massenverhältnis 1:3 bis 1:60, so dass eine homogene Lösung erhalten wird.
- a) presentation of at least one aminoalkylenephosphonic acid, preferably in dissolved or solid form,
- b) adding a quantity of the polyhydric alcohol to the aminoalkylenephosphonic acid in a mass ratio of 1: 1 to 15: 1, so that a mobile heterogeneous or homogeneous mixture is present,
- c) adding an amount of the solubilizer to the mixture of b) in a mass ratio of 1: 3 to 1:60, so that a homogeneous solution is obtained.
Vorzugsweise weist das Gemisch, mindestens enthaltend die Aminoalkylenphosphonsäure und den mehrwertigen Alkohol, während des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Temperatur im Bereich von 0 bis 85°C, besonders bevorzugt von 15 bis 80°C, ganz besonders bevorzugt von 25 bis 80°C auf.Preferably, the mixture, at least containing the aminoalkylenephosphonic acid and the polyhydric alcohol, during the process according to the invention has a temperature in the range from 0 to 85 ° C, more preferably from 15 to 80 ° C, most preferably from 25 to 80 ° C.
Als Aminoalkylenphosphonsäure in fester Form dient hier bevorzugt die freien Säuren, die nach verschiedenen Verfahren sowohl im Labor und auch industriell isoliert werden können. Bevorzugt enthält die Aminoalkylenphosphonsäure in fester Form mindestens eine Aminoalkylenphosphonsäure mit einem Gesamtanteil im Bereich von 50 und 100 Ma.-%, besonders bevorzugt 60 und 100 Ma.-%, ganz besonders bevorzugt 80 und 100 Ma.-%.As the aminoalkylenephosphonic acid in solid form, the free acids are preferably used here, which can be isolated by various processes, both in the laboratory and industrially. Preferably, the aminoalkylenephosphonic acid in solid form contains at least one aminoalkylenephosphonic acid with a total content in the range of 50 and 100% by mass, particularly preferably 60 and 100% by mass, very particularly preferably 80 and 100% by mass.
Bevorzugt enthält die Aminoalkylenphosphonsäure in gelöster Form mindestens eine Aminoalkylenphosphonsäure mit einem Gesamtanteil im Bereich von 10 und 65 Ma.-%, besonders bevorzugt 15 und 65 Ma.-%, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 20 und 60 Ma.-%. Preferably, the aminoalkylenephosphonic acid in dissolved form contains at least one aminoalkylenephosphonic acid with a total content in the range of 10 and 65% by weight, more preferably 15 and 65% by weight, most preferably in the range of 20 and 60% by weight.
Eine Aminoalkylenphosphonsäure in gelöster Form lässt sich in geeigneter Weise bevorzugt analog zu den Arbeiten von Moedritzer und Irani (
Alternativ kann ein wässriges Rohprodukt, enthaltend DTPMP, beispielsweise auch über eine nukleophile Substitutionsreaktion basierend auf einer Michaelis-Arbuzov Reaktion (Berichte 1898, 31, 1048) mit nachfolgender saurer Hydrolyse erhalten werden.Alternatively, an aqueous crude product containing DTPMP can also be obtained, for example, via a nucleophilic substitution reaction based on a Michaelis-Arbuzov reaction (reports 1898, 31, 1048) followed by acid hydrolysis.
Bevorzugt können als Aminoalkylenphosphonsäuren in gelöster Form auch handelsübliche wässrige Lösungen, enthaltend mindestens eine Aminoalkylenphosphonsäure mit einem Gesamtgehalt zwischen 20 und 60 Ma.-% dienen, die beispielsweise unter den Handelsbe zeichnungen wie z. B. CUBLEN® AP 1, CUBLEN® AP5, CUBLEN® E3115, CUBLEN DNC 450, CUBLEN® R60, CUBLEN BTP 470, CUBLEN® D5113 der Fa. Zschimmer & Schwarz vertrieben werden.Commercially available aqueous solutions containing at least one aminoalkylenephosphonic acid with a total content of between 20 and 60% by weight, which are for example listed under the trade names such as, for example, in the form of aminoalkylsulfonic acids, may also be used as the aminoalkylenephosphonic acids in dissolved form. B. Cublen ® AP 1, Cublen ® AP5, Cublen ® E3115, Cublen DNC 450 Cublen ® R60, Cublen BTP 470 Cublen ® D5113 Zschimmer & Schwarz marketed the company..
Alternativ bevorzugt kann die Aminoalkylenphosphonsäure in gelöster Form durch das Lösen und/oder Suspendieren eines Feststoffs, enthaltend eine Aminoalkylenphosphonsäure in Wasser oder einer wasserhaltigen Lösung bereitgestellt werden. Bevorzugt wird der Feststoff unter Erwärmen auf eine Temperatur von mehr als 30°C, besonders bevorzugt auf eine Temperatur zwischen 30 und 100°C, ganz besonders bevorzugt zwischen 35 und 70°C in einem oder mehreren wässrigen Lösungsmitteln gelöst und/oder suspendiert. Ebenfalls bevorzugt ist die Zugabe einer stöchiometrischen Menge einer Alkalimetallbase im Lösungsschritt, um die Wasserlöslichkeit zu erhöhen. Alternatively, preferably, the aminoalkylenephosphonic acid may be provided in dissolved form by dissolving and / or suspending a solid containing an aminoalkylenephosphonic acid in water or a water-containing solution. Preferably, the solid is dissolved and / or suspended by heating to a temperature of more than 30 ° C, more preferably to a temperature between 30 and 100 ° C, most preferably between 35 and 70 ° C in one or more aqueous solvents. Also preferred is the addition of a stoichiometric amount of an alkali metal base in the dissolution step to increase water solubility.
Sofern nicht von den bereits in Form ihrer Alkalisalze vorliegenden Aminoalkylenphosphonsäuren, sondern von den freien Aminoalkylenphosphonsäuren ausgegangen werden soll, kann es vorteilhaft sein, die Aminoalkylenphosphonsäuren mit einer wasserfreien Base zu neutralisieren.If it is not intended to start from the aminoalkylenephosphonic acids already present in the form of their alkali metal salts, but from the free aminoalkylenephosphonic acids, it may be advantageous to neutralize the aminoalkylenephosphonic acids with an anhydrous base.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt daher nach dem Vorlegen der Aminoalkylenphosphonsäure, insbesondere der freien Aminoalkylenphosphonsäuren, in Verfahrensschritt a) die Zugabe einer Base zur Neutralisation der Aminoalkylenphosphonsäure in einem stöchiometrischen Verhältnis von Base zu Aminoalkylenphosphonsäure von 1:1 bis 5:1. Bevorzugt ist die Base ausgewählt aus der Gruppe der Alkalimetallhydrogencarbonate (bspw. NaHCO3) und Alkalimetallcarbonate (bspw. K2CO3) oder einer konzentrierten wässrigen Lauge, ausgewählt aus der Gruppe der Alkalimetallhydroxide (bspw. NaOH, KOH).According to a preferred embodiment of the process according to the invention therefore takes place after the presentation of Aminoalkylenphosphonsäure, in particular the free Aminoalkylenphosphonsäuren, in step a) the addition of a base to neutralize the Aminoalkylenphosphonsäure in a stoichiometric ratio of base to Aminoalkylenphosphonsäure from 1: 1 to 5: 1. The base is preferably selected from the group of alkali metal hydrogencarbonates (for example NaHCO 3 ) and alkali metal carbonates (for example K 2 CO 3 ) or a concentrated aqueous alkali selected from the group of alkali metal hydroxides (for example NaOH, KOH).
Gegebenenfalls erfolgt nach der Herstellung der flüssigen Formulierung die Entfernung von überschüssigen Mengen Wassers bis zu einem Wassergehalt in der flüssigen Formulierung unterhalb von 15 Ma.-%, bevorzugt unterhalb von 10 Ma.-%, besonders bevorzugt unterhalb von 7,5 Ma.-%.Optionally, after the preparation of the liquid formulation, the removal of excess amounts of water to a water content in the liquid formulation below 15 wt .-%, preferably below 10 wt .-%, particularly preferably below 7.5 Ma .-% ,
Bevorzugt erfolgt die Entfernung der überschüssigen Menge Wassers durch Destillation unter Normaldruck oder reduziertem Druck, so dass eine erfindungsgemäße homogene flüssige Formulierung der Aminoalkylenphosphonsäure erhalten wird.The removal of the excess amount of water preferably takes place by distillation under normal pressure or reduced pressure, so that a homogeneous liquid formulation of the aminoalkylenephosphonic acid according to the invention is obtained.
Alternativ bevorzugt erfolgt die Entfernung der überschüssigen Menge Wassers durch Zugabe eines inerten Trockenmittels, vorzugsweise in fester Form (bspw. Pulver oder Granulat), wobei das Trockenmittel das Wasser bindet und sich ein definierter Wassergehalt in der flüssigen Formulierung einstellt. Als Trockenmittel dienen vorzugsweise Silicagel, Zeolithe oder Molekularsieb aber auch klassische Trockenmittel wie bspw. wasserfreies Calciumsulfat, wasserfreies Natriumsulfat, wasserfreies Kalziumchlorid, wasserfreies Magnesiumsulfat und Kombinationen davon.Alternatively preferably, the removal of the excess amount of water by addition of an inert desiccant, preferably in solid form (eg. Powder or granules), wherein the desiccant binds the water and sets a defined water content in the liquid formulation. The desiccants used are preferably silica gel, zeolites or molecular sieve but also conventional desiccants such as anhydrous calcium sulfate, anhydrous sodium sulfate, anhydrous calcium chloride, anhydrous magnesium sulfate and combinations thereof.
Vorzugsweise wird der flüssigen Formulierung das Trockenmittel zur Entfernung der überschüssigen Menge Wassers mit einem Gehalt von 5 bis 75 Ma.-%, bevorzugter 10 bis 50 Ma.-%, am bevorzugtesten 15 bis 40 Ma.-% zugegeben.Preferably, the desiccant is added to the liquid formulation to remove the excess amount of water at a level of from 5 to 75 wt%, more preferably 10 to 50 wt%, most preferably 15 to 40 wt%.
Nach der Bindung des Wassers an das Trockenmittel erfolgt die Abtrennung des Tockenmittels von der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung durch dem Fachmann bekannte Methoden. Vorzugsweise erfolgt die Abtrennung des Trockenmittels durch Sedimentation (z.B. durch Zentrifugation) und/oder durch Filtration (z.B. mit einem Büchnertrichter).After binding of the water to the desiccant, the separation of the teat composition from the liquid formulation according to the invention is carried out by methods known to the person skilled in the art. Preferably, the separation of the desiccant is accomplished by sedimentation (e.g., by centrifugation) and / or by filtration (e.g., with a Buchner funnel).
Die erfindungsgemäße flüssige Formulierung kann unter anderem auch zur Herstellung von an sich bekannten flüssigen Wasch- und Reinigungsmittelformulierungen verwendet werden.The liquid formulation according to the invention can also be used inter alia for the preparation of liquid detergent and cleaning agent formulations known per se.
Diese Art der Verwendung der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung ist insbesondere dort von Vorteil, wo flüssige Wasch- und Reinigungsmittelformulierungen als vordosierte Formulierung, vorzugsweise in wasserlöslichen Verpackungsmaterialien (bspw. Folien aus Polyvinylalkohol), die sich während der Anwendung auflöst und dadurch die Komponenten freisetzt, bereitgestellt werden.This mode of use of the liquid formulation according to the invention is particularly advantageous where liquid detergent and cleaner formulations are provided as a pre-dosed formulation, preferably in water-soluble packaging materials (eg polyvinyl alcohol films) which dissolves during use thereby releasing the components ,
Für den Verbraucher ist eine exakte Dosierung der Waschmittelformulierung wünschenswert, um Dosierfehler zu vermeiden. Die Vermeidung von Überdosierungen reduziert zudem die Einträge der in Waschmittelformulierungen enthaltenen chemischen Komponenten in die Umwelt. Diese Ziele werden mit Hilfe sogenannten „unit dose packagings“ angesprochen, wobei im Falle von flüssigen oder gelartigen hochkonzentrierten Waschmittelformulierungen auf wasserlösliche Folie aus Polyvinylalkohol für die zurückgegriffen wird.For the consumer, an exact dosage of the detergent formulation is desirable to avoid dosing errors. The avoidance of overdoses also reduces the inputs of the chemical components contained in detergent formulations into the environment. These objectives are addressed by means of so-called "unit dose packagings", wherein in the case of liquid or gel-like highly concentrated detergent formulations, water-soluble film of polyvinyl alcohol is used for this purpose.
Überraschend hat sich nun gezeigt, dass die erfindungsgemäße flüssige Formulierung zur Herstellung von homogenen Lösungen der Aminoalkylenphosphonsäuren in niedermolekularen Mono- und/oder Dialkoholen verwendet werden kann. Surprisingly, it has now been found that the liquid formulation according to the invention can be used to prepare homogeneous solutions of the aminoalkylenephosphonic acids in low molecular weight mono- and / or dihydric alcohols.
Den Aminoalkylenphosphonsäuren kommt darin die Aufgabe zu, die Bildung schwerlöslicher Erdalkalisalze, wie bspw. Calciumcarbonat oder Bariumsulfat, unter den jeweiligen Einsatzbedingungen dieser Lösungen zu verhindern oder zu verzögern sowie durch die Störung des geordneten Kristallaufbaus dieser Erdalkaliverbindungen die uneingeschränkte Mobilität dieser Feststoffe in dem flüssigen Trägerstoff zu gewährleisten (sog. Scalinginhibition).The task of the aminoalkylenephosphonic acids is to prevent or delay the formation of sparingly soluble alkaline earth salts, such as calcium carbonate or barium sulphate, under the particular conditions of use of these solutions and to increase the unrestricted mobility of these solids in the liquid carrier by disrupting the ordered crystal structure of these alkaline earth compounds ensure (so-called scaling inhibition).
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung zur Herstellung von homogenen Lösungen der Aminoalkylenphosphonsäuren in niedermolekularen Alkoholen, wie sie bspw. bei der Erdöl- und Erdgasförderung als Gashydratinhibitoren eingesetzt werden.The invention also provides the use of the liquid formulation according to the invention for the preparation of homogeneous solutions of Aminoalkylenphosphonsäuren in low molecular weight alcohols, as they are used, for example, in the oil and gas extraction as gas hydrate inhibitors.
Es ist bekannt, dass sich in Medien, die Gasmoleküle wie CO2 oder Kohlenwasserstoffe, z.B. C1 bis C4-Alkane und Wasser enthalten, unter bestimmten Bedingungen Gashydrate, auch als Clathrathydrate bezeichnet, bilden können. Diese Gashydrate bestehen aus den genannten Gasmolekülen, die von einem "Käfig" aus Wassermolekülen umgeben sind. Solche Gashydrate treten auch in Wasser-enthaltenden Erdöl- oder Erdgasgemischen auf und können so z.B. deren Förderung und beim Transport zu Verstopfung der Rohrsysteme (bspw. Pipelines) führen.It is known that in media containing gas molecules such as CO 2 or hydrocarbons, for example C 1 to C 4 alkanes and water, gas hydrates, also referred to as clathrate hydrates, can form under certain conditions. These gas hydrates consist of the named gas molecules, which are surrounded by a "cage" of water molecules. Such gas hydrates also occur in water-containing petroleum or natural gas mixtures and can thus, for example, their promotion and during transport lead to blockage of the pipe systems (eg. Pipelines).
Um dies zu verhindern, werden den Erdöl- oder Erdgasmischungen Gashydratinhibitoren zugesetzt, wobei zwischen thermodynamischen Hydratinhibitoren (THI) und kinetischen Hydratinhibitoren (KHI) unterschieden wird. Thermodynamische Gashydratinhibitoren wirken auf die Gleichgewichtslage des Gashydrates ein und verschieben dessen Bildungsbereich zu tieferen Temperaturen und höheren Drücken, während kinetische Hydratinhibitoren in den Bildungsprozess (d.h. die Kristallisation) eingreifen und diesen verzögern. Als besonders wirksame thermodynamische Hydratinhibitoren haben sich Alkohole, Glykole und ausgewählte Alkalisalze erwiesen. Besonders häufig und in großen Mengen werden Methanol und Monoethylenglykol, aber auch Diethylenglykol und Triethylenglykol (
Die Verwendung der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung in einem thermodynamischen Gashydratinhibitor ist insbesondere dort von Vorteil, wo thermodynamische Gashydratinhibitoren und effektive Scalinginhibitoren dosiert werden müssen, um die Verblockung (Verstopfung) von Rohrleitungen durch Gashydrate, d.h. bspw. feste Methan-Wasser-Agglomerate und schwerlösliche Erdalkalisalze, wie bspw. Bariumsulfat, zu verhindern.The use of the liquid formulation of the present invention in a thermodynamic gas hydrate inhibitor is particularly advantageous where thermodynamic gas hydrate inhibitors and effective scaling inhibitors need to be dosed to prevent the blockage (obstruction) of piping by gas hydrates, i. For example, solid methane-water agglomerates and sparingly soluble alkaline earth salts, such as barium sulfate to prevent.
Vorteilhaft bietet die erfindungsgemäße flüssige Formulierung dem Formulierer von Ölfeldchemikalien und Betreiber der Förderanlagen die Möglichkeit eine effektive Ausbeutung von Erdöl- und Erdgasvorkommen, da beide Komponenten aufgrund ihrer Mischbarkeit über ein Leitungssystem dosiert werden können und damit kostenintensive und aufwändige getrennte Zuleitungen über voneinander unabhängige Leitungen vermieden werden.Advantageously, the liquid formulation according to the invention offers the formulator of oil field chemicals and operators of the conveyor the possibility of effective exploitation of oil and natural gas deposits, since both components can be dosed due to their miscibility via a line system and thus costly and complex separate supply lines are avoided via independent lines ,
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält der thermodynamische Gashydratinhibitor zumindestens:
- a) die erfindungsgemäße flüssige Formulierung und
- b) einen niedermolekularen Mono- und/oder Dialkohol, aufweisend 1 bis 10 Kohlenstoffatome,
- a) the liquid formulation according to the invention and
- b) a low molecular weight mono- and / or dihydric alcohol having 1 to 10 carbon atoms,
Es sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße flüssige Formulierung und der kurzkettige Alkohol grundsätzlich in jedem Massenverhältnis miteinander mischbar sind. Praxisrelevant ist allerdings ein Massenverhältnis bei dem der kurzkettige Alkohol gegenüber der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung im deutlichen Überschuss eingesetzt wird. Bevorzugt liegt in dem thermodynamischen Hydratinhibitor der kurzkettige Alkohol gegenüber der erfindungsgemäßen flüssigen Formulierung im Überschuss mit einem Massenverhältnis von 60:40 bis 99:1 vor, besonders bevorzugt im Bereich von 90:10 bis 99:1.It should be noted that the liquid formulation according to the invention and the short-chain alcohol are basically miscible with each other in any mass ratio. However, a mass ratio in which the short-chain alcohol is used in significant excess over the liquid formulation according to the invention is relevant to practice. In the thermodynamic hydrate inhibitor, the short-chain alcohol is preferably present in excess over the liquid formulation according to the invention with a mass ratio of 60:40 to 99: 1, particularly preferably in the range from 90:10 to 99: 1.
Bevorzugt weist der niedermolekulare Monoalkohol ein gegebenenfalls verzweigtes Kohlenstoffgerüst, enthaltend 1 bis 4 Kohlenstoffatome und eine Hydroxylgruppe, auf. Besonders bevorzugt ist der niedermolekulare Monoalkohol ausgewählt aus Methanol, Ethanol, Isopropanol und n-Propanol. The low molecular weight monoalcohol preferably has an optionally branched carbon skeleton containing 1 to 4 carbon atoms and one hydroxyl group. The low molecular weight monoalcohol is particularly preferably selected from methanol, ethanol, isopropanol and n-propanol.
Unter niedermolekularem Dialkohol ist im Sinne der Erfindung ein Alkohol mit zwei terminalen Hydroxylgruppen zu verstehen, der 1 bis 10 Kohlenstoffatome aufweist und gegebenenfalls 1 bis 3 Oxyethylengruppen (-O-CH2CH2-) im Molekül aufweist. Bevorzugt ist der niedermolekulare Dialkohol ausgewählt aus Monoethylenglykol, Propan-1,3-diol, Diethylenglykol, Triethylenglykol und Tetraethylenglykol.For the purposes of the invention, low molecular weight dialcohol is to be understood as meaning an alcohol having two terminal hydroxyl groups which has 1 to 10 carbon atoms and optionally has 1 to 3 oxyethylene groups (-O-CH 2 CH 2 -) in the molecule. Preferably, the low molecular weight dialcohol is selected from monoethylene glycol, propane-1,3-diol, diethylene glycol, triethylene glycol and tetraethylene glycol.
Die erfindungsgemäße flüssige Formulierung kann zur Verwendung als Scalinginhibitor in einem Gashydratinhibitor auch mit anderen geeigneten Komponenten in Kombination eingesetzt werden. Diese anderen Komponenten können auch wasserlösliche Salze, insbesondere Alkalihalogenide oder Alkaliformiate sein.The liquid formulation of the present invention may also be used in combination with other suitable components for use as a scaling inhibitor in a gas hydrate inhibitor. These other components may also be water-soluble salts, in particular alkali metal halides or alkali metal formates.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Beispiele der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It is understood that the examples of the invention mentioned above and those yet to be explained can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the invention.
Die in der Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.The features of the invention disclosed in the specification and the claims may be of importance both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen anhand folgender Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, ohne die Erfindung auf diese zu beschränken.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following embodiments, without limiting the invention to these.
Beispiel 1: Example 1:
In einem Schraubglas werden 8,4 g einer gereinigten, festen DTPMP mit einem Gehalt von 68 Ma-% (Rest: Hydratwasser) zu 40,0 g 1,2-Propylenglykol eingewogen und darin durch Schütteln dispergiert. Anschließend werden 2,5 g wasserfreies Natriumhydrogencarbonat zugegeben, erneut geschüttelt und abschließend 1,2 g Monoethanolamin zugeben. Das Schraubglas wird locker verschlossen, so dass entstehendes Kohlendioxid entweichen kann und auf einem temperierbaren Laborschüttler bei 50°C für 24 Stunden geschüttelt. Nach anfänglicher Gasentwicklung (Kohlendioxid) erhält man eine homogene gelbe Lösung des Natriumsalzes der DTPMP mit einer DTPMP-Konzentration von 11,2 Ma.-% (bestimmt über komplexometrische Titration) sowie einem Wassergehalt von 7,5 Ma.-% und einer Na-Ionenkonzentration von 1,35% (bestimmt über Ionenchromatographie). Die finalen Anteile an Monoethanolamin und 1,2-Propylenglykol betragen 2,3 Ma.-% bzw. 77,9 Ma.-%.8.4 g of a purified, solid DTPMP containing 68% by mass (remainder: water of hydration) are weighed into 40.0 g of 1,2-propylene glycol in a screwed glass and dispersed therein by shaking. Then 2.5 g of anhydrous sodium bicarbonate are added, shaken again and finally add 1.2 g of monoethanolamine. The screw-cap is loosely capped so that carbon dioxide formed can escape and shaken on a temperature-controlled laboratory shaker at 50 ° C for 24 hours. After initial evolution of gas (carbon dioxide), a homogeneous yellow solution of the sodium salt of DTPMP is obtained with a DTPMP concentration of 11.2% by mass (determined by complexometric titration) and a water content of 7.5% by mass and a sodium Ion concentration of 1.35% (determined by ion chromatography). The final proportions of monoethanolamine and 1,2-propylene glycol are 2.3% by mass and 77.9% by mass, respectively.
Beispiel 2: Example 2:
In einem Schraubglas werden 6,2 g einer gereinigten und getrockneten DTPMP mit einem Gehalt von 93 Ma-% (Rest: Hydratwasser) zu 16,7 g 1,2-Propylenglykol eingewogen und darin durch Schütteln dispergiert. Anschließend werden 2,5 g wasserfreies Natriumhydrogencarbonat zur Neutralisation der Aminoalkylenphosphonsäure zugegeben, erneut geschüttelt und abschließend 1,8 g Monoethanolamin zugeben. Das Schraubglas wird locker verschlossen, so dass entstehendes Kohlendioxid entweichen kann und auf einem temperierbaren Laborschüttler bei 50°C für 24 Stunden geschüttelt. Nach anfänglicher Gasentwicklung (Kohlendioxid) erhält man eine homogene gelbe Lösung des Natriumsalzes der DTPMP mit einer DTPMP-Konzentration von 21,2 Ma-% (bestimmt über komplexometrische Titration) sowie einem Wassergehalt von 3,2 Ma.-% und einer Na-Ionenkonzentration von 2,54 Ma.-% (bestimmt über Ionenchromatographie). Monoethanolamin und 1,2-Propylenglykol sind in der finalen Formulierung zu 4,9 Ma-% bzw. 66,0 Ma-% enthalten.In a screwed glass, 6.2 g of a purified and dried DTPMP containing 93% by mass (balance: water of hydration) is weighed into 16.7 g of 1,2-propylene glycol and dispersed therein by shaking. Subsequently, 2.5 g of anhydrous sodium bicarbonate are added to neutralize the aminoalkylenephosphonic acid, shaken again and finally add 1.8 g of monoethanolamine. The screw-cap is loosely capped so that carbon dioxide formed can escape and shaken on a temperature-controlled laboratory shaker at 50 ° C for 24 hours. After initial evolution of gas (carbon dioxide) gives a homogeneous yellow solution of the sodium salt of DTPMP with a DTPMP concentration of 21.2% by mass (determined by complexometric titration) and a water content of 3.2% by mass and a Na ion concentration of 2.54 mass% (determined by ion chromatography). Monoethanolamine and 1,2-propylene glycol are included in the final formulation at 4.9% by mass and 66.0% by mass, respectively.
Beispiel 3: Example 3:
In einem Schraubglas werden 6,2 g einer gereinigten und getrockneten DTPMP mit einem Gehalt von 93 Ma.-% (Rest: Hydratwasser) zu 16,5 g 1,2-Propylenglykol eingewogen und darin durch Schütteln dispergiert. Anschließend werden 2,4 g einer handelsüblichen 50%igen Natronlauge sowie 1,2 g Monoethanolamin zugeben. Das Schraubglas wird fest verschlossen auf einem temperierbaren Laborschüttler bei 60°C für 12 Stunden geschüttelt. Man erhält eine homogene hellgelbe Lösung des Natriumsalzes der DTPMP mit einer DTPMP-Konzentration von 21,9 Ma.-% (bestimmt über komplexometrische Titration) sowie einem Wassergehalt von 8,2 Ma.-% und einer Na-Ionenkonzentration von 2,55 Ma.-% bestimmt über Ionenchromatographie (theoretisch 2,50 Ma.-%). Der Anteil des Lösungsmittels 1,2-Propylenglykol in der finalen Formulierung beträgt 62,7 Ma.-%, der des Löslichkeitsvermittlers Monoethanolamin 4,6 Ma.-%.In a screwed glass, 6.2 g of a purified and dried DTPMP containing 93% by mass (balance: water of hydration) is weighed into 16.5 g of 1,2-propylene glycol and dispersed therein by shaking. Subsequently, 2.4 g of a commercial 50% sodium hydroxide solution and 1.2 g of monoethanolamine are added. The screw-cap is shaken tightly closed on a temperature-controlled laboratory shaker at 60 ° C for 12 hours. This gives a homogeneous pale yellow solution of the sodium salt of DTPMP with a DTPMP concentration of 21.9% by mass (determined by complexometric titration) and a water content of 8.2% by mass and a Na ion concentration of 2.55 Ma .-% determined by ion chromatography (theoretically 2.50 mass%). The proportion of the solvent 1,2-propylene glycol in the final formulation is 62.7% by mass, that of the solubilizer monoethanolamine is 4.6% by mass.
Beispiel 4: Example 4:
In einem Schraubglas werden 4,5 g einer gereinigten und getrockneten EDTMP mit einem Gehalt von 95 Ma.-% (Rest: Hydratwasser) zu 30,0 g 1,2-Propylenglykol eingewogen und darin durch Schütteln dispergiert. Anschließend werden 1,4 g wasserfreies Kaliumcarbonat und 3,7 g Monoethanolamin zugegeben. Um entstehendes Kohlendioxid entweichen zu lassen, wird das Schraubglas nur leicht verschlossen und auf einem temperierbaren Laborschüttler bei 60°C für 24 Stunden geschüttelt. Man erhält eine homogene hellgelbe Lösung des Kliumsalzes der EDTMP mit einer Konzentration von 12,9 Ma.-% (bestimmt über komplexometrische Titration, berechnet als Dikaliumsalz der EDTMP) sowie einem Wassergehalt von 1,0 Ma.-%. Die Konzentration des 1,2-Propylenglykol in der finalen Formulierung beträgt 76,6 Ma-%, die von Monoethanolamin 9,5 Ma-%.In a screwed glass 4.5 g of a purified and dried EDTMP containing 95 wt .-% (balance: water of hydration) are weighed into 30.0 g of 1,2-propylene glycol and dispersed therein by shaking. Subsequently, 1.4 g of anhydrous potassium carbonate and 3.7 g of monoethanolamine are added. To allow evolved carbon dioxide to escape, the screw-cap is only slightly closed and shaken on a temperature-controlled laboratory shaker at 60 ° C for 24 hours. This gives a homogeneous pale yellow solution of the cleavage salt of EDTMP with a concentration of 12.9 wt .-% (determined by complexometric titration, calculated as the dipotassium salt of EDTMP) and a water content of 1.0 wt .-%. The concentration of the 1,2-propylene glycol in the final formulation is 76.6% by mass, that of monoethanolamine is 9.5% by mass.
Beispiel 5: Example 5:
In einem Schraubglas werden 3,0 g einer kristallinen ATMP mit einem Gehalt von 99 Ma.-% (Rest: Hydratwasser) zu 30,0 g Glycerin eingewogen und darin durch Schütteln dispergiert. Anschließend werden 1,7 g wasserfreies Natriumhydrogencarbonat zur Neutralisation zugegeben und mit 2,4 g Monoethanolamin solubilisiert. Um entstehendes Kohlendioxid entweichen zu lassen, wird das Schraubglas nur leicht verschlossen und auf einem temperierbaren Laborschüttler bei 60°C für 24 Stunden geschüttelt. Man erhält eine homogene nahezu farblose, viskose Lösung des Natriumsalzes der ATMP mit einer ATMP-Konzentration von 8,3 Ma.-% (bestimmt über komplexometrische Titration), einem Wassergehalt von 1,1 Ma.-%, einem Gehalt an Glycerin von 82,9 Ma.-% sowie einem Gehalt an Monoethanolamin von 6,6 Ma.-%.In a screw jar, 3.0 g of a crystalline ATMP containing 99% by mass (balance: water of hydration) are weighed into 30.0 g of glycerol and dispersed therein by shaking. Subsequently, 1.7 g of anhydrous sodium bicarbonate are added for neutralization and solubilized with 2.4 g of monoethanolamine. To allow evolved carbon dioxide to escape, the screw-cap is only slightly closed and shaken on a temperature-controlled laboratory shaker at 60 ° C for 24 hours. This gives a homogeneous, almost colorless, viscous solution of the sodium salt of ATMP with an ATMP concentration of 8.3 mass% (determined by complexometric titration), a water content of 1.1 mass%, a content of glycerol of 82 , 9 Ma .-% and a content of monoethanolamine of 6.6 Ma .-%.
Beispiel 6:Example 6:
In einem Schraubglas werden 10,9 g einer kristallinen EDTMP mit einem Gehalt von 95 Ma.-% (Rest: Hydratwasser) zu 25,0 g 1,2-Propylenglykol eingewogen und darin durch Schütteln dispergiert. Anschließend werden 9,4 g wasserfreies 3-Aminopropanol zugegeben und auf einem temperierbaren Laborschüttler bei 60°C für 24 Stunden geschüttelt. Man erhält eine homogene gelbe Lösung mit einer EDTMP-Konzentration von 22,9 Ma.-% (bestimmt über komplexometrische Titration, berechnet als EDTMP) sowie einem Wassergehalt von 1,2 Ma.-%. Die Anteile von 1,2-Propylenglykol und 3-Aminopropanol in der finalen Formulierung betragen 55,2 Ma.-% bzw. 20,7 Ma.-%In a screwed glass, 10.9 g of a crystalline EDTMP containing 95% by mass (balance: water of hydration) are weighed into 25.0 g of 1,2-propylene glycol and dispersed therein by shaking. Subsequently, 9.4 g of anhydrous 3-aminopropanol are added and shaken on a temperature-controlled laboratory shaker at 60 ° C for 24 hours. This gives a homogeneous yellow solution having an EDTMP concentration of 22.9% by mass (determined by complexometric titration, calculated as EDTMP) and a water content of 1.2% by mass. The proportions of 1,2-propylene glycol and 3-aminopropanol in the final formulation are 55.2% by mass and 20.7% by mass, respectively.
Beispiel 7:Example 7:
In einem Schraubglas werden 10,5 g einer gereinigten kristallinen DTPMP mit einem Gehalt von 68 Ma.-% (Rest: Hydratwasser) zu 19,0 g 1,2-Propylenglykol eingewogen und darin durch Schütteln dispergiert. Anschließend werden 5,6 g Amino-2-propanol zugegeben und auf einem temperierbaren Laborschüttler bei 50°C für 24 Stunden geschüttelt. Man erhält eine homogene gelbe Lösung mit einer DTPMP-Konzentration von 20,3 Ma.-% (bestimmt über komplexometrische Titration), einem Anteil von 1,2-Propylenglykol von 54,1 Ma-% sowie einem Wassergehalt von 9,1 Ma.-% und einer Konzentration des Amino-2-propanols von 16,0 Ma-%.10.5 g of a purified crystalline DTPMP containing 68% by mass (balance: water of hydration) are weighed into 19.0 g of 1,2-propylene glycol in a screwed glass and dispersed therein by shaking. Subsequently, 5.6 g of amino-2-propanol are added and shaken on a temperature-controlled laboratory shaker at 50 ° C for 24 hours. This gives a homogeneous yellow solution with a DTPMP concentration of 20.3% by mass (determined by complexometric titration), a proportion of 1,2-propylene glycol of 54.1% by mass and a water content of 9.1 Ma. % and a concentration of amino-2-propanol of 16.0% by mass.
Beispiel 8:Example 8:
In einem 500 ml Rundkolben werden 100 g handelsübliches Cublen D 5113 (Natriumsalz der DTPMP) mit 14,6 g Monoethanolamin versetzt und nach Homogenisierung sofort mit 132,4 g Glycerin gemischt. Man erhält eine klare, hellbraune Lösung. Am Rotationsverdampfer werden anschließend bei einer Badtemperatur von 60°C und einem Druck von 100 mbar 42,0 g Wasser abdestilliert. Die resultierende viskose Lösung ist klar und enthält das Natriumsalz der DTPMP mit einer Konzentration von 20,7 Ma.-% (berechnet als DTPMP-Säure) und weist einen Wassergehalt von 2,1 Ma.-% auf. Der Anteil von Glycerin in der Mischung beträgt 64,6 Ma-%. Die resultierende Konzentration von Monoethanolamin liegt bei 7,1 Ma-%. Natriumchlorid ist in der Mischung mit einer Konzentration von 1,8 Ma-% enthalten.In a 500 ml round bottom flask, 100 g of commercially available Cublen D 5113 (sodium salt of DTPMP) are mixed with 14.6 g of monoethanolamine and, after homogenization, immediately mixed with 132.4 g of glycerol. This gives a clear, light brown solution. On a rotary evaporator are then at a bath temperature distilled off from 60 ° C and a pressure of 100 mbar 42.0 g of water. The resulting viscous solution is clear and contains the sodium salt of DTPMP at a concentration of 20.7 mass% (calculated as DTPMP acid) and has a water content of 2.1 mass%. The proportion of glycerol in the mixture is 64.6% by mass. The resulting concentration of monoethanolamine is 7.1% by mass. Sodium chloride is included in the mixture at a concentration of 1.8% by mass.
Beispiel 9:Example 9:
In einem 500 ml Rundkolben werden 100 g handelsübliches Cublen D 5113 (Natriumsalz der DTPMP) mit 70,3 g 1,2-Propylenglykol und 14,6 g Monoethanolamin versetzt und gründlich homogenisiert. Man erhält eine klare, hellbraune Lösung von der unter Nutzung eines Rotationsverdampfers bei einer Badtemperatur von 60°C und einem Druck von 100 mbar 39,3 g Wasser abdestilliert werden. Die resultierende viskose Lösung ist klar und weist einen DTPMP-Gehalt von 29,3 Ma.-% sowie einen Wassergehalt von 5,7 Ma.-% auf. Die Lösung enthält desweiteren 2,3 Ma-% Natriumchlorid, 10,0 Ma-% Monoethanolamin und 48,3 Ma-% 1,2-Propylenglykol.In a 500 ml round bottom flask, 100 g of commercially available Cublen D 5113 (sodium salt of DTPMP) are mixed with 70.3 g of 1,2-propylene glycol and 14.6 g of monoethanolamine and thoroughly homogenized. A clear, light-brown solution is obtained from which 39.3 g of water are distilled off using a rotary evaporator at a bath temperature of 60 ° C. and a pressure of 100 mbar. The resulting viscous solution is clear and has a DTPMP content of 29.3 mass% and a water content of 5.7 mass%. The solution further contains 2.3% by mass of sodium chloride, 10.0% by mass of monoethanolamine and 48.3% by mass of 1,2-propylene glycol.
Beispiel 10: Example 10:
In einem Schraubglas werden 5,0 g einer gereinigten und getrockneten HDTMP mit einem Gehalt von 99 Ma.-% (Rest: Hydratwasser) zu 30,0 g Glycerin eingewogen und darin durch Schütteln dispergiert. Anschließend werden 1,7 g wasserfreies Natriumhydrogencarbonat sowie 1,8 g Monoethanolamin zugeben. Das Schraubglas wird soweit verschlossen, dass entstehendes Kohlendioxid entweichen kann und auf einem temperierbaren Laborschüttler bei 60°C für 24 Stunden geschüttelt. Man erhält eine homogene hellgelbe Lösung des Natriumsalzes der HDTMP mit einer HDTMP-Konzentration von 13,2 Ma.-% (bestimmt über komplexometrische Titration) sowie einem Wassergehalt von 1,1 Ma.-%. Der Anteil des Lösungsmittels 1,2-Propylenglykol in der finalen Formulierung beträgt 79,9 Ma.-%, der des Löslichkeitsvermittlers Monoethanolamin 4,8 Ma.-%.In a glass jar, 5.0 g of a purified and dried HDTMP containing 99% by mass (balance: water of hydration) is weighed into 30.0 g of glycerol and dispersed therein by shaking. Subsequently, 1.7 g of anhydrous sodium bicarbonate and 1.8 g of monoethanolamine are added. The screwed glass is closed to such an extent that the resulting carbon dioxide can escape and shaken on a temperature-controlled laboratory shaker at 60 ° C for 24 hours. A homogeneous light yellow solution of the sodium salt of HDTMP is obtained with an HDTMP concentration of 13.2% by mass (determined by complexometric titration) and a water content of 1.1% by mass. The proportion of the solvent 1,2-propylene glycol in the final formulation is 79.9% by mass, that of the solubilizer monoethanolamine is 4.8% by mass.
Beispiel 11:Example 11:
In einem 500 ml Rundkolben werden 120,2 g handelsübliches Cublen R 50 (ca. 50%ige wässrige Lösung der Hydroxyethylaminobis(methylenphosphonsäure), HEMPA) langsam mit 38,3 g einer handelsüblichen 50%igen Natronlauge versetzt. Zu der erhaltenen Lösung des Natriumsalzes der Phosphonsäure werden anschließend 29,3 g Monoethanolamin und 83,6 g 1,2-Propylenglykol zugegeben und gründlich homogenisiert. Die resultierende Mischung wird in einen 500ml-Einhals-Rundkolben überführt und am Rotationsverdampfer das enthaltene Wasser weitgehend abdestilliert. Man erhält eine klare, hellgelbe Lösung mit folgenden finalen Konzentrationen: 28,2 Ma-% Natriumsalz der HEMPA, 14,7 Ma-% Monoethanolamin, 41,9 Ma-% 1,2-Propylenglykol, 2,9 Ma-% Natriumchlorid und 12,3 Ma-% Wasser.In a 500 ml round bottom flask, 120.2 g of commercially available Cublen R 50 (about 50% aqueous solution of Hydroxyethylaminobis (methylenephosphonic acid), HEMPA) are slowly mixed with 38.3 g of a commercial 50% sodium hydroxide solution. 29.3 g of monoethanolamine and 83.6 g of 1,2-propylene glycol are then added to the resulting solution of the sodium salt of phosphonic acid and thoroughly homogenized. The resulting mixture is transferred to a 500 ml one-necked round bottom flask and the water is distilled off largely on a rotary evaporator. This gives a clear, pale yellow solution with the following final concentrations: 28.2% by mass of sodium salt of HEMPA, 14.7% by weight of monoethanolamine, 41.9% by mass of 1,2-propylene glycol, 2.9% by mass of sodium chloride and 12.3% by mass of water.
Beispiel 12:Example 12:
In einem 500 ml Rundkolben werden 94,5 g einer gereinigten kristallinen DTPMP mit einem Gehalt von 80 Ma.-% (Rest: Hydratwasser) in 94,5 g Wasser dispergiert und durch Zugabe von 21,8 g einer 50%igen NaOH neutralisiert, wobei eine klare Lösung entsteht. Anschließend werden unter Rühren nacheinander 39,2 g Monoethanolamin und 192,8 g 1,2-Propylenglykol zugegeben und die resultierende Mischung homogenisiert. Von der erhaltenen Mischung werden im Anschluss 117,8 g Destillat abgetrennt. Man erhält eine klare, hellgelbe Lösung mit folgenden finalen Konzentrationen: 26,3 Ma-% Dinatriumsalz der DTPMP (entsprechend 24,4 Ma-% DTPMP), 3,5 Ma-% Wasser, 12,0 Ma-% Monoethanolamin und 58,2 Ma-% 1,2-Propylenglykol.In a 500 ml round bottom flask, 94.5 g of a purified crystalline DTPMP containing 80% by mass (balance: water of hydration) are dispersed in 94.5 g of water and neutralized by adding 21.8 g of 50% NaOH, whereby a clear solution arises. Subsequently, 39.2 g of monoethanolamine and 192.8 g of 1,2-propylene glycol are added successively with stirring, and the resulting mixture is homogenized. 117.8 g of distillate are subsequently removed from the mixture obtained. A clear, pale yellow solution is obtained with the following final concentrations: 26.3% by mass disodium salt of DTPMP (corresponding to 24.4% by mass DTPMP), 3.5% by mass water, 12.0% by mass monoethanolamine and 58% 2% by mass of 1,2-propylene glycol.
Beispiel 13:Example 13:
In einem 500 ml Rundkolben werden 94,5 g einer gereinigten kristallinen DTPMP mit einem Gehalt von 80 Ma.-% (Rest: Hydratwasser) in 94,5 g Wasser dispergiert und durch Zugabe von 21,8 g einer 50%igen NaOH neutralisiert, wobei eine klare Lösung entsteht. Anschließend werden unter Rühren nacheinander 39,2 g Monoethanolamin und 179,5 g Glycerin zugegeben und die resultierende Mischung homogenisiert. Von der erhaltenen Mischung werden im Anschluss 104,6 g Destillat abgetrennt. Man erhält eine klare, hellgelbe Lösung mit folgenden finalen Konzentrationen: 24,8 Ma-% Dinatriumsalz der DTPMP (entsprechend 23,0 Ma-% DTPMP), 8,2 Ma-% Wasser, 12,0 Ma-% Monoethanolamin und 55,0 Ma-% Glycerin.In a 500 ml round bottom flask, 94.5 g of a purified crystalline DTPMP containing 80% by mass (balance: water of hydration) are dispersed in 94.5 g of water and neutralized by adding 21.8 g of 50% NaOH, whereby a clear solution arises. Subsequently, 39.2 g of monoethanolamine and 179.5 g of glycerol are added in succession while stirring, and the resulting mixture is homogenized. From the mixture obtained, 104.6 g of distillate are subsequently removed. A clear, pale yellow solution is obtained with the following final concentrations: 24.8 M% disodium salt of DTPMP (corresponding to 23.0 M% DTPMP), 8.2 M% water, 12.0 M% monoethanolamine and 55, 0% by weight of glycerol.
Beispiel 14:Example 14:
Kompatibilitätstest der erfindungsgemäßen Formulierungen mit niedermolekularen Monound DialkoholenCompatibility test of the formulations of the invention with low molecular weight mono- and dialcohols
Die Formulierungen aus Beispiel 12 und 13 werden in unterschiedlichen Massenverhältnissen mit dem angegebenen Alkohol gemischt und das Aussehen der resultierenden Mischungen visuell bewertet. Zum Vergleich mit den erfindungsgemäßen Formulierungen wird das Handelsprodukt CUBLEN D 3217N mit einer Konzentration von ebenfalls 25 Ma-% DTPMP unter identischen Versuchsbedingungen getestet.
Die Ergebnisse der Versuche belegen deutlich, dass mit den erfindungsgemäßen Formulierungen Mischungen mit niedermolekularen Mono- und Dialkoholen in jedem Verhältnis möglich sind, ohne die Homogenität und Stabilität dieser Lösungen zu beeinträchtigen, während handelsübliche Produkte nicht über den gesamten Mischungsbereich verwendbar sind.The results of the experiments clearly demonstrate that mixtures with low molecular weight mono- and dialcohols in any ratio are possible with the formulations according to the invention without impairing the homogeneity and stability of these solutions, while commercial products can not be used over the entire mixing range.
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