Композиции на основе перекиси водорода - RU2533485C2

Описание

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к композициям на основе перекиси водорода, чистящим составам, полученным из композиций на основе перекиси водорода, и способам получения композиций на основе перекиси водорода и чистящих композиций.

Предпосылки изобретения

Перекись водорода (Н₂О₂), как правило, считается подходящим «экологически чистым» отбеливающим средством с токсикологической точки зрения и точки зрения окружающей среды, потому что продуктами ее разложения и биоразложения являются кислород и вода. Перекись водорода применяют в бытовом отбеливании белья, дезинфицирующих средствах, очистителях твердых поверхностей и других чистящих композициях, потому что композиции на основе перекиси водорода обычно являются безопасными для волокон и безопасными для цвета.

Перекись водорода, однако, является нестабильным химическим соединением. На стабильность могут воздействовать факторы, такие как рН, ионы металлов и органические соединения, добавляемые к перекиси водорода. Перекись водорода относительно нестабильна, когда рН выше чем приблизительно 6, но перекись водорода может быть относительно стабильной при значениях рН ниже 4. Разложения перекиси водорода, вызванного каталитически активными веществами, такими как ионы металлов, чрезвычайно трудно предотвратить. Многие органические соединения также могут окисляться перекисью водорода, или они могут разлагать перекись водорода. Для продуктов, которые содержат перекись водорода в количестве, которое является эффективным (например, имеет подходящее содержание активного кислорода), существенная доля перекиси водорода должна сохраняться между производством и применением. Кроме того, при разложении образуется газ кислорода, который может создавать давление в контейнере, в котором она хранится, что может вызывать его разрыв во время хранения или перевозки.

Поэтому композиции на основе перекиси водорода обычно стабилизируют, чтобы предотвратить разложение. Например, чтобы предотвратить разложение перекиси водорода можно снизить pH или добавить стабилизатор. Например, соединения олова, такие как станнат натрия, и основанные на фосфоре хелатообразующие средства применялись в качестве стабилизаторов кислотных композиций (т.е. pH которых меньше чем приблизительно 5).

Однако для чистящей эффективности могут требоваться щелочные условия. Коммерческое применение щелочных составов было затруднено из-за сильной склонности щелочной композиции на основе перекиси водорода к разложению во время хранения. Кроме того, при типичных условиях хранения при разложении могут образовываться гидроксид-ионы, которые повышают pH и, таким образом, дополнительно повышают скорость разложения. При чрезмерном разложении перекиси водорода композиция теряет свою чистящую способность. Несмотря на то, что были разработаны различные стабилизаторы для улучшения стабильности водных щелочных композиций на основе перекиси водорода, существует потребность в композициях на основе перекиси водорода и чистящих композициях с повышенной стабильностью.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает композиции на основе перекиси водорода и чистящие составы, полученные из композиций на основе перекиси водорода, которые проявляют хорошую физическую и химическую стабильность.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения композиция на основе перекиси водорода содержит перекись водорода, стабилизирующую систему, содержащую коллоидный станнат, и по меньшей мере одно подкисляющее средство или его соль, выбранное из группы, состоящей из серосодержащих подкисляющих средств, азотной кислоты и их смесей и солей.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения композиция на основе перекиси водорода содержит перекись водорода, станнат, органическую фосфоновую кислоту или ее соль, поглотитель свободных радикалов и серосодержащее подкисляющее средство или его соль.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения чистящий состав содержит перекись водорода, стабилизирующую систему, содержащую коллоидный станнат, по меньшей мере одно подкисляющее средство или его соль, выбранное из группы, состоящей из серосодержащих подкисляющих средств, азотной кислоты и их смесей и солей, а также средство, регулирующее pH.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения способ получения композиции на основе перекиси водорода включает смешивание перекиси водорода или ее предшественника, воды, стабилизирующей системы, содержащей коллоидный станнат, и по меньшей мере одного подкисляющего средства или его соли, выбранного из группы, состоящей из серосодержащих подкисляющих средств, азотной кислоты и их смесей и солей, с образованием композиции на основе перекиси водорода. Способ получения чистящего состава включает регулирование pH композиции на основе перекиси водорода для достижения щелочного pH и необязательно добавление других ингредиентов.

Подробное описание изобретения

Аспекты настоящего изобретения включают композиции на основе перекиси водорода, чистящие составы, полученные из них, и способы их получения. Композиции на основе перекиси водорода и чистящие составы, полученные из композиций на основе перекиси водорода, описанные в настоящем документе, проявляют хорошую стабильность.

Используемые в настоящем документе “стабильность”, “стабилизация” или “стабильный” применяют, подразумевая два свойства растворов перекиси водорода и/или чистящих композиций: физическую стабильность и химическую стабильность. “Физическая стабильность” относится к физическому состоянию смеси. Например, в менее стабильной смеси один или несколько компонентов могут выпадать в осадок, и/или композиция может выглядеть мутной или белесоватой. В более стабильной композиции, однако, композиция может выглядеть прозрачной или полупрозрачной и компоненты хорошо перемешаны, растворены, солюбилизированы, диспергированы и/или суспендированы в растворе. Без желания быть ограниченным конкретной теорией полагают, что на физическую стабильность влияет выбранная кислота, потому что обнаружили, что многие кислоты не обеспечивают хорошей стабильности “на основе pH”. Таким образом, физическая стабильность может быть синонимом основанной на кислоте стабильности. С другой стороны, полагают, что большинство кислот действительно обеспечивают химическую стабильность в композиции на основе перекиси водорода. “Химическая стабильность” относится к стабильности перекиси водорода (т.е. разложению перекиси водорода). Таким образом, химическую стабильность можно определять по процентному содержанию остающейся перекиси водорода (например, содержанию активного кислорода) или присутствию компонентов разложения перекиси водорода (т.е. кислорода и воды).

Если не указывается иное, значения составляющих или компонентов композиций выражают в весовых процентах или % по весу каждого ингредиента в композиции и части на миллион (ppm) являются частями на миллион по весу.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения композиция на основе перекиси водорода содержит перекись водорода, стабилизирующую систему, содержащую коллоидный станнат, и по меньшей мере одно подкисляющее средство или его соль, выбранное из группы, состоящей из серосодержащих подкисляющих средств, азотной кислоты и их смесей и солей.

Тип и форма перекиси водорода, применяемой в композиции на основе перекиси водорода, особенным образом не ограничивается. Перекись водорода может относиться к соединению в чистом виде и к соединениям, которые выделяют перекись водорода в растворе, таких как пероксид натрия. Перекись водорода может быть образована из предшественников, таких как перкарбонаты (например, перкарбонат натрия) при условиях, известных специалистам в данной области. Перекись водорода можно добавлять в неразбавленной или разбавленной форме. Например, перекись водорода можно разбавлять водой (например, дистиллированной, деионизированной и т.д.). Перекись водорода может присутствовать в композиции на основе перекиси водорода в количествах, варьирующих приблизительно 0,1-99% по весу, предпочтительно приблизительно 8-99% по весу, предпочтительнее приблизительно 20-99% по весу, еще предпочтительнее приблизительно 30-70% по весу. В иллюстративном варианте осуществления композиция на основе перекиси водорода является концентрированной, например в композиции присутствует большое количество перекиси водорода, например приблизительно 50% перекиси водорода.

Перекись водорода стабилизируют с помощью стабилизирующей системы, например, содержащей по меньшей мере станнат. В составах без станната, однако, необходимую химическую и физическую стабильность перекиси водорода могут обеспечивать другие добавки.

В иллюстративном варианте осуществления перекись водорода можно стабилизировать с помощью стабилизирующей системы, содержащей станнат. Используемое в настоящем документе выражение “станнат” можно применять взаимозаменяемо с “содержащий четырехвалентное олово” и “содержащий двухвалентное олово” для обозначения любых соединений, которые содержат олово (Sn). Олово проявляет валентности 2 и 4. Таким образом, содержащие двухвалентное олово соединения могут относиться к соединениям олова(II), а содержащие четырехвалентное олово соединения могут относиться к соединениям олова(IV). Станнаты могут содержать органические или неорганические соединения. Станнаты могут содержать соли, оксиды, галогенизированные соединения и т.д., которые могут быть безводными или гидратированными. Подходящие станнаты могут содержать, например, четырехлористое олово, диоксид олова, четырехбромистое олово, хромат четырехвалентного олова, четырехиодистое олово, двусернистое олово, бис(2,4-пентандионат)дихлорид олова, фталоцианиндихлорид олова, ацетат олова, трет-бутоксид олова, ди-н-бутил-олово(IV) дихлорид, метакрилат олова, фторид олова, бромид олова, фосфид четырехвалентного олова, двухлористое олово, двуфтористое олово, пирофосфат двухвалентного олова, станнат натрия, 2-этилгексоат двухвалентного олова, двубромистое олово, хромат двухвалентного олова, двуфтористое олово, метансульфонат двухвалентного олова, оксалат двухвалентного олова, закись олова, сульфат олова, сульфид олова, станнат бария, станнат кальция, станнат меди(II), дигидрат станната свинца, станнат цинка, станнат натрия, тригидрат станната калия, станнат стронция, дигидрат станната кобальта(II), трифторстаннат натрия, гексахлорстаннат аммония, гексафторстаннат лития и их смеси. В иллюстративном варианте осуществления станнат представляет собой простую соль, такую как станнат натрия. В предпочтительном варианте осуществления станнат не является комплексом станната. Другими словами, станнат предварительно не образовал комплекс, например, с карбоновой кислотой.

В предпочтительном варианте осуществления станнат является коллоидным станнатом. Используемые в настоящем документе “коллоид” и “коллоидный” применяют взаимозаменяемо для обозначения частиц, которые могут быть образованы и растворены, солюбилизированы, хорошо диспергированы или суспендированы в смеси. Как известно специалистам в данной области, коллоидные частицы имеют определенный средний размер частиц, например, порядка приблизительно 0,1 микрона. Коллоидные частицы, описанные в настоящем документе, могут иметь любой подходящий размер частиц, который больше 0,001 микрона. Без желания быть ограниченным конкретной теорией, полагают, что станнаты в органических или неорганических соединениях действуют как отрицательно заряженные коллоидные частицы, связывая положительно заряженные ионы металлов. Несмотря на то, что станнаты могут быть главным образом коллоидными в чистой воде, возможно, что некоторые из коллоидных станнатов могут быть растворены, солюбилизированы или тонко диспергированы, например, с помощью поверхностно-активных веществ, хелатообразующих средств, водорастворимых полимеров и т.д. в композициях на основе перекиси водорода или чистящих составах. В иллюстративном варианте осуществления коллоидный станнат выбирают из группы, состоящей из станната натрия, станната калия, станната цинка, диоксида олова и их смесей.

Количество станната может быть важным фактором для физической стабильности. Когда количество станната небольшое, выбор подкисляющих средств не является настолько критическим, потому что имеется лишь небольшое количество коллоидных частиц станнатов, которые могут быть относительно легко диспергированы, солюбилизированы или растворены и, следовательно, не имеют возможности развиться в частицы более крупного размера с образованием осадка. Однако когда количество станната увеличивается, композиция проявляет физическую нестабильность (т.е. имеет место осаждение станната). Следовательно, выбор конкретных подкисляющих средств, описанных в настоящем документе, делает возможными более высокие дозировки станната в композиции на основе перекиси водорода без физической нестабильности. В предпочтительном варианте осуществления стабилизатор, и предпочтительнее станнат, присутствует в количестве приблизительно 0,5-20000 частей на миллион (ч./млн) (2 вес.%) в концентрированной композиции на основе перекиси водорода, предпочтительнее приблизительно 100-20000 ч./млн, еще предпочтительнее приблизительно 500-20000 ч./млн.

Необязательно, стабилизирующая система может дополнительно содержать дополнительные стабилизаторы. Например, стабилизаторы могут содержать ароматическое хелатообразующее средство или ароматический поглотитель радикалов. В иллюстративном варианте осуществления дополнительные стабилизаторы содержат фосфоновую кислоту, салициловую кислоту или их соль. Специалист в данной области будет учитывать, что, например, если к композиции добавляют кислоту, но pH позже регулируют до щелочного диапазона, тогда кислота может присутствовать в своей солевой форме (например, фосфоновая кислота может содержать фосфонаты и т.д.); или если к композиции добавляют соль, но pH позже снижают до кислотного диапазона, тогда соль может присутствовать в своей кислотной форме. Таким образом, кислоты здесь содержат свои соли и наоборот.

Можно применять любую подходящую фосфоновую кислоту. Фосфоновые кислоты могут содержать, например, соединения общей структуры N(CR¹R²PO₃H₂)₃, в которых R¹ и R² представляют собой каждый независимо водород или алкильную группу из одного-четырех атомов углерода, такие как аминотри(метиленфосфоновая кислота) (ATMP) (DEQUEST^® 2000, Solutia, Сент-Луис, Миссури, США), в которой каждый из R¹ и R² представляет собой водород; диэтилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота) (DTPA) (DEQUEST^® 2066); гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновая кислота) (DEQUEST^® 2054); бисгексаметилентриаминпентаметиленфосфоновая кислота (DEQUEST^® 2090), а также соединения общей структуры C(R³)(PO₃H₂)₂OH, в которых R³ представляет собой водород или алкильную группу из одного-четырех атомов углерода, такие как 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновая кислота (HEDP) (DEQUEST^® 2010) (C(CH₃)(PO₃H₂)₂OH). Иллюстративные фосфоновые кислоты содержат 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновую кислоту, аминотри(метиленфосфоновую кислоту) и диэтилентриаминпента(метиленфосфоновую кислоту). В предпочтительном варианте осуществления фосфоновая кислота является аминофосфоновой кислотой. Фосфоновая кислота может также действовать как хелатообразующее средство.

Можно применять любые подходящие ароматические хелатообразующие средства или ароматические поглотители радикалов. Ароматическая структура может содержать карбоциклические ароматические кольца, такие как бензольное или нафталиновое кольцо, а также гетероароматические кольца, такие как пиридин и хинолин. Стабилизатор может также содержать хелатообразующие группы, такие как гидроксильная, карбоксильная, фософонатная или сульфонатная. Ароматическое хелатообразующее средство может быть, например, салициловой кислотой. Можно применять любую подходящую салициловую кислоту. Салициловые кислоты могут содержать, например, замещенную салициловую кислоту, такую как 3-метилсалициловая кислота, 4-метилсалициловая кислота, 5-метилсалициловая кислота, 6-метилсалициловая кислота, 3,5-диметилсалициловая кислота, 3-этилсалициловая кислота, 3-изо-пропилсалициловая кислота, 3-метоксисалициловая кислота, 4-метоксисалициловая кислота, 5-метиоксисалициловая кислота, 6-метоксисалициловая кислота, 4-этоксисалициловая кислота, 5-этиоксисалициловая кислота, 2-хлорсалициловая кислота, 3-хлорсалициловая кислота, 4-хлорсалициловая кислота, 5-хлорсалициловая кислота, 3,5-дихлорсалициловая кислота, 4-фторсалициловая кислота, 5-фторсалициловая кислота, 6-фторсалициловая кислота; или их смесь. В предпочтительном варианте осуществления салициловая кислота является салициловой кислотой с формулой C₆H₄(OH)COOH. Ароматическое хелатообразующее средство может быть, например, 8-гидроксихинолином; замещенным 8-гидроксихинолином, таким как 5-метил-8-гидроксихинолин, 5-метокси-8-гидроксихинолин, 5-хлор-8-гидроксихинолин, 5,7-дихлор-8-гидроксихинолин, 8-гидроксихинолин-5-сульфоновая кислота; или их смесью. Ароматическое хелатообразующее средство может быть, например, пиридин-2-карбоновой кислотой, такой как пиколиновая кислота (2-пиридинкарбоновая кислота); дипиколиновая кислота (2,6-пиридиндикарбоновая кислота); 6-гидроксипиколиновая кислота; замещенной 6-гидроксипиколиновой кислотой, такой как 3-метил-6-гидроксипиколиновая кислота, 3-метокси-6-гидроксипиколиновая кислота, 3-хлор-6-гидроксипиколиновая кислота, S-дихлор-[омикрон]-гидроксипиколиновая кислота; или их смесью. Предпочтительные ароматические хелатообразующие средства содержат салициловую кислоту, 6-гидроксипиколиновую кислоту и 8-гидроксихинолин.

Несмотря на то, что станнат (и другие необязательные стабилизаторы) обеспечивает стабилизацию композиции на основе перекиси водорода, на стабильность композиции может также воздействовать pH. Например, обнаружено, что при кислотном чистящем составе трудно получить физически стабильный чистящий состав. Следовательно, несмотря на то, что pH теоретически может регулироваться любой кислотой, такой как фосфорная кислота, карбоновые кислоты (например, лимонная кислота, янтарная кислота) и т.д., обнаружили, что не все кислоты обеспечивают стабильный состав. В частности, не все кислоты обеспечивали стабильность при всех значениях pH. Обнаружили, однако, что серосодержащие кислоты и азотная кислота обеспечивают улучшенную стабильность составов на основе перекиси водорода настоящего изобретения. Кроме того, стабильность может также подвергаться воздействию, если состав, в конечном счете, повышают до щелочного pH, например, при применении в качестве чистящего состава. Например, обнаружено, что неорганические галогенизированные кислоты являются неподходящими, потому что ион галогена может легко окисляться. Фосфорную кислоту (H₃PO₄) применяли для снижения pH и образования относительно стабильной композиции на основе перекиси водорода, но фосфорная кислота вызывает беспокойство за состояние окружающей среды. Соответственно, желательно, чтобы чистящая композиция полностью не содержала фосфатов или не содержала дополнительных фосфатных составляющих. Таким образом, чистящая композиция может называться “не содержащая фосфатов”, даже если небольшие количества фосфата присутствуют, например, как примесь из исходных материалов, но целенаправленно не добавляют фосфат, такой как фосфорная кислота. В иллюстративном варианте осуществления композиция на основе перекиси водорода не содержит фосфорную кислоту или ее соль (например, для применения в качестве подкисляющего средства, хелатообразующих средств, умягчителя воды, буферного средства для pH или иначе). Органические карбоновые кислоты также применялись для снижения pH до кислотного диапазона, но когда pH этих кислотных составов повышается до щелочного диапазона, стабильность перекиси водорода становится плохой. В одном варианте осуществления композиция на основе перекиси водорода не содержит органических карбоновых кислот или их соль (например, для применения в качестве подкисляющего средства или иначе). Без желания быть ограниченным конкретной теорией полагают, что различные кислоты и их низкие кислотные pH могут превращать станнат в коллоидные частицы с различными размерами, которые могут быть растворены, солюбилизированы, хорошо диспергированы или суспендированы в зависимости от количества станната и кислот. Таким образом, выбранная кислота может делать чистящий состав прозрачным, полупрозрачным, белесоватым, мутным или даже разделенным в зависимости от концентрации станната и конечного pH.

В настоящем изобретении обнаружено, что одно или несколько специальных подкисляющих средств при добавлении к станнату стабилизируют композицию на основе перекиси водорода. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения композиция на основе перекиси водорода содержит по меньшей мере одно подкисляющее средство или его соль, выбранное из группы, состоящей из серосодержащих подкисляющих средств, азотной кислоты и их смесей и солей. В предпочтительном варианте осуществления серосодержащие подкисляющие средства выбирают из группы, состоящей из сульфоновых кислот, серной кислоты, бисульфатов щелочных металлов и их смесей. Для специалиста в данной области быстро станет очевидным, что одно или несколько подкисляющих средств могут представлять собой кислоту или соль в зависимости от pH композиции.

Сульфоновые кислоты могут содержать кислоты с общей формулой R-S(=O)₂-OH, где R может быть водородом, алифатическим, циклическим, ациклическим или ароматическим, а алифатическая часть может быть линейной или разветвленной, насыщенной или ненасыщенной, замещенной или незамещенной углеводородной группой. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одно подкисляющее средство выбирают из группы, состоящей из алкилсульфоновых кислот с формулой RSO₃H, где R имеет 10 или меньше атомов углерода; алкиларилсульфоновых кислот с иллюстративной формулой R₁C₆H₄SO₃H, где R₁ имеет 7 или меньше атомов углерода; диалкиларилсульфоновых кислот с формулой R₂(R₃)C₆H₃SO₃H, где R₂ и R₃ вместе имеют 7 или меньше атомов углерода; сульфоновых кислот, содержащих несколько ароматических колец с несколькими алкильными группами с общим количеством атомов углерода 20 или меньше, и их смесей, где каждый из R, R₁, R₂ и R₃отдельно представляет собой линейные или разветвленные, насыщенные или ненасыщенные, замещенные или незамещенные алкильные группы. В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере одно подкисляющее средство представляет собой метансульфоновую кислоту.

Другие подходящие серосодержащие кислоты или их соли могут содержать серную кислоту (H₂SO₄), сульфиновые кислоты, сернистокислые кислоты, бисульфит, бисульфаты и т.д. Бисульфаты щелочных металлов содержат соли щелочных металлов или сложные эфиры серной кислоты, содержащие одновалентную группу -HSO₄ или ион HSO₄^-. В предпочтительном варианте осуществления бисульфат щелочного металла представляет собой бисульфат натрия. Азотную кислоту (HNO₃) также можно применять в качестве подкисляющего средства, хотя летучесть может быть ограничением практического применения. Подкисляющее средство можно добавлять в композицию в любой подходящей форме, такой как безводная, гидратированная, водная, солевая и т.д. В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере одно подкисляющее средство присутствует в количестве приблизительно 0,5-20000 ч./млн (2 вес.%) в композиции на основе перекиси водорода.

Композиция на основе перекиси водорода может содержать воду. Вода может быть любого подходящего типа, например дистиллированной, деионизированной и т.д. В иллюстративном варианте осуществления композиция на основе перекиси водорода содержит: от 8 до 99% по весу перекиси водорода; 0,5-20000 ч./млн (2 вес.%) станната; 0,5-20000 ч./млн (2 вес.%) подкисляющего средства; необязательные другие стабилизаторы; и оставшуюся часть воды. Предпочтительно композиция на основе перекиси водорода находится в концентрированной форме, например перекись водорода присутствует из расчета приблизительно 50% по весу.

Выбор одного или нескольких конкретных подкисляющих средств, описанных в настоящем документе, и/или их комбинации со станнатом придает физическую стабильность и химическую стабильность композиции на основе перекиси водорода. Было обнаружено, что стабилизаторы и подкисляющие средства, описанные в настоящем документе, были совместимы и эффективны при стабилизировании перекиси водорода. Таким образом, как физическая стабильность смеси (например, отсутствие выпадения осадка), так и химическая стабильность перекиси водорода (например, отсутствие разложения) могут поддерживаться одновременно. Эта физическая и химическая стабильность достижима даже при кислотных, нейтральных и основных диапазонах pH. Таким образом, композицию на основе перекиси водорода можно приготовить в диапазоне pH, составляющем 1-12. В иллюстративном варианте осуществления композиция на основе перекиси водорода имеет кислотный pH до приблизительно 6, например в диапазоне приблизительно 0,1-6, предпочтительнее 1-5, еще предпочтительнее приблизительно 2-4. Позднее, однако, pH можно регулировать до щелочного, например, при приготовлении чистящей композиции из композиции на основе перекиси водорода. Даже при pH в диапазоне приблизительно 7-11 композиция на основе перекиси водорода наделена по меньшей мере одной из физической стабильности и химической стабильности, а предпочтительно обеими в щелочной композиции.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения композиция на основе перекиси водорода содержит перекись водорода, станнат, органическую фосфоновую кислоту или ее соль, поглотитель свободных радикалов; а также серосодержащее подкисляющее средство или его соль. В иллюстративном варианте осуществления станнат можно выбирать из группы, состоящей из станната натрия, станната калия, станната цинка, диоксида олова и их смесей. Органическая фосфоновая кислота или ее соль может быть аминофосфонатом. Поглотитель свободных радикалов может быть органическим хелатообразующим средством, выбранным из группы, состоящей из салициловых кислот, хинолинов, пиридин-2-карбоновых кислот и их смесей. Серосодержащее подкисляющее средство или его соль могут содержать любые обсужденные выше подкисляющие средства, содержащие серу, такие как сульфоновые кислоты, серная кислота, бисульфаты щелочных металлов и их смеси.

Поглотитель свободных радикалов может быть хелатообразующим средством, таким как карбоновые кислоты с несколькими аминогруппами, фосфоновые кислоты с несколькими аминогруппами и их соли. В частности, поглотитель свободных радикалов может быть ароматическим хелатообразующим соединением, содержащим, например, салициловую кислоту; замещенную салициловую кислоту, такую как 3-метилсалициловая кислота, 4-метилсалициловая кислота, 5-метилсалициловая кислота, 6-метилсалициловая кислота, 3,5-диметилсалициловая кислота, 3-этилсалициловая кислота, 3-изо-пропилсалициловая кислота, 3-метоксисалициловая кислота, 4-метоксисалициловая кислота, 5-метиоксисалициловая кислота, 6-метоксисалициловая кислота, 4-этоксисалициловая кислота, 5-этиоксисалициловая кислота, 2-хлорсалициловая кислота, 3-хлорсалициловая кислота, 4-хлорсалициловая кислота, 5-хлорсалициловая кислота, 3,5-дихлорсалициловая кислота, 4-фторсалициловая кислота, 5-фторсалициловая кислота, 6-фторсалициловая кислота; или их смесь. Ароматическое хелатообразующее соединение может быть, например, 8-гидроксихинолином; замещенным 8-гидроксихинолином, таким как 5-метил-8-гидроксихинолин, 5-метокси-8-гидроксихинолин, 5-хлор-8-гидроксихинолин, 5,7-дихлор-8-гидроксихинолин, 8-гидроксихинолин-5-сульфоновая кислота или их смесь. Ароматическое хелатообразующее соединение может быть, например, пиридин-2-карбоновой кислотой, такой как пиколиновая кислота (2-пиридинкарбоновая кислота); дипиколиновая кислота (2,6-пиридиндикарбоновая кислота); 6-гидроксипиколиновая кислота; замещенная 6-гидроксипиколиновая кислота, такая как 3-метил-6-гидроксипиколиновая кислота, 3-метокси-6-гидроксипиколиновая кислота, 3-хлор-6-гидроксипиколиновая кислота, 3,5-дихлор-6-гидроксипиколиновая кислота или их смесь. Предпочтительные ароматические хелатообразующие соединения могут содержать салициловую кислоту, 6-гидрокси-пиколиновую кислоту и 8-гидроксихинолин. В одном варианте осуществления единственный поглотитель свободных радикалов функционирует в качестве как ингибитора свободных радикалов, так и хелатообразующего средства.

Композицию на основе перекиси водорода можно применять для любой подходящей цели. Например, композицию на основе перекиси водорода можно применять в целлюлозно-бумажной промышленности в качестве отбеливающего средства, экологической промышленности, косметической промышленности, чистке электроники, отбеливании текстиля, химической переработке, как дезинфицирующее средство для продуктов питания и/или отраслях, связанных с чисткой, в качестве как дезинфицирующего, так и отбеливающего средства. Конкретное применение композиции на основе перекиси водорода особо не ограничено.

В одном варианте осуществления перекись водорода применяют в чистящем составе. Чистящие композиции, как правило, повышают pH до щелочного диапазона, чтобы достичь лучшего удаления пятна на чувствительных к высокому pH пятнах, как например, виноградный сок, красное вино и т.д. Применяемая в настоящем документе чистящая композиция охватывает любую композицию, которую можно применять для очистки, такой как растворы для промышленной и бытовой очистки, отбеливающие и/или дезинфицирующие растворы. Поскольку водные композиции на основе перекиси водорода, как правило, являются кислотными, необходимо регулировать pH, например, путем добавления основания, такого как водный гидроксид натрия или водный гидроксид калия, к композиции до тех пор, пока не будет достигнут необходимый pH. Основание не должно содержать ионы металлов, которые будут катализировать разложение перекиси водорода, такие как ионы двухвалентного железа, ионы трехвалентного железа, ионы двухвалентной меди, ионы одновалентной меди, ионы двухвалентного марганца и ионы сходных переходных металлов. Основание также не должно содержать как органических, так и неорганических материалов, которые будут реагировать с перекисью водорода.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения чистящий состав содержит перекись водорода, стабилизирующую систему, содержащую коллоидный станнат, по меньшей мере одно подкисляющее средство или его соль, выбранное из группы, состоящей из серосодержащих подкисляющих средств, азотной кислоты и их смесей и солей, и средство, регулирующее pH. Иными словами, чистящий состав содержит композицию на основе перекиси водорода и средство, регулирующее pH.

Средство, регулирующее pH, может быть любым соединением, которое может воздействовать на pH композиции, таким как кислоты и основания. В предпочтительном варианте осуществления средство, регулирующее pH, представляет собой основание, выбранное из группы, состоящей из гидроксидов щелочного металла и щелочноземельного металла, гидроксида аммония, гидроксидов замещенного аммония (таких, как гидроксиды первичного, вторичного, третичного или четвертичного аммония) и их смесей. В предпочтительном варианте осуществления основание представляет собой водный гидроксид натрия. Чистящий состав может иметь pH в диапазоне приблизительно 1-12. Предпочтительно pH регулируют так, чтобы чистящий состав имел pH в диапазоне приблизительно 7-11. Чистящий состав может необязательно содержать другие ингредиенты, типичные для чистящих композиций. Например, чистящий состав может содержать одну или несколько добавок, выбранных из группы, состоящей из поверхностно-активных веществ, отбеливающих средств, ферментов, флуоресцентных красителей, цветных красителей, душистых веществ, загустителей, неорганических модифицирующих добавок и их смесей.

Чистящая композиция может содержать поверхностно-активное вещество или смесь поверхностно-активных веществ. Многочисленные поверхностно-активные вещества, пригодные в чистящих композициях, являются хорошо известными специалистам в данной области техники. Поверхностно-активное вещество может быть анионным, катионным, неионным, амфотерным или их смесью. Примеры анионных поверхностно-активных веществ включают сульфаты и сульфаты этоксилатов, цетилсульфат натрия, лаурилсульфат натрия, миристилсульфат натрия, стеарилсульфат натрия, додецилбензолсульфонат натрия и полиоксиэтиленлауриловый эфир сульфат натрия. Примеры катионных поверхностно-активных веществ могут включать хлорид дидецил-диметиламмония, хлорид октил-децил-диметиламмония, хлорид диоктил-диметиламмония, хлорид алкил-диметил-бензил аммония и их смеси. Неионные поверхностно-активные вещества могут содержать, например, этоксилированные и пропоксилированные спирты, особенно C_10-20спирты, с 2-100 моль этиленоксида и/или пропиленоксида на моль спирта, особенно этоксилаты первичных спиртов, содержащих приблизительно 8-18 атомов углерода в линейной или разветвленной конфигурации цепи, с приблизительно 5-30 моль этиленоксида, например этоксилаты децилового спирта, цетилового спирта, лаурилового спирта или миристилового спирта; этоксилаты вторичных алифатических спиртов, содержащих 8-18 атомов углерода в линейной или разветвленной конфигурации цепи, с 5-30 моль этиленоксида; продукты конденсации алифатических спиртов, содержащих от приблизительно 8 до приблизительно 20 атомов углерода, с этиленоксидом и пропиленоксидом; полиэтиленгликоль и полиэтиленоксид; этоксилированное касторовое масло; этоксилированное гидрированное касторовое масло; этоксилированное кокосовое масло; этоксилированный ланолин; этоксилированное талловое масло; этоксилированный талловый спирт; и этоксилаты сложных эфиров сорбита. Подходящие амфотерные поверхностно-активные вещества могут содержать, например, амидобетаины, амидосульфобетаины, коко-диметилкарбоксиметилбетаин, кокамидопропилбетаин, кокобетаин, лаурил-амидопропилбетаин, олеилбетаин, лаурил-диметил-карбоксиметилбетаин, лаурил-диметил-альфа-карбоксиэтилбетаин, цетил-диметил-карбоксиметил-бетаин, лаурил-бис-(2-гидроксиэтил)карбоксиметилбетаин, стеарил-бис-(2-гидроксипропил)карбоксиметилбетаин, олеил-диметил-гамма-карбоксипропилбетаин и лаурил-бис-(2-гидроксипропил)альфа-карбоксиэтилбетаин, коко-диметил-сульфопропилбетаин, стеарил-диметил-сульфопропилбетаин, лаурил-диметил-сульфоэтилбетаин, лаурил-бис-(2-гидроксиэтил)сульфопропилбетаин. Концентрация поверхностно-активного вещества может составлять от приблизительно 0,001 вес.% для непосредственного применения до приблизительно 70 вес.% для применения разведенным, более конкретно от приблизительно 0,1 вес.% для непосредственного применения до приблизительно 50 вес.% для применения разведенным, от чистящей композиции.

Чистящая композиция может содержать загуститель, который является устойчивым к окислению при щелочных условиях, помогает контролировать диспергирование композиции и замедляет стекание с поверхностей, на которые он нанесен. Загустители могут быть органическими или неорганическими. Неорганические загустители могут содержать силикаты щелочных металлов и неорганические материалы с очень высокой площадью поверхности, такие как тонкоизмельченные диоксид кремния или глины. Органические загустители могут содержать простые эфиры целлюлозы, такие как метилцеллюлоза; акриловые и метакриловые полимеры и сополимеры, такие как сополимеры акриловой кислоты; и биополимеры, такие как альгинат. Предпочтительными могут быть продукты на основе полимеров, такие как сополимеры полиакриловой кислоты. Концентрация загустителя, природа загустителя и природа и концентрация других материалов, присутствующих в композиции, может оказывать влияние на необходимую вязкость. Загуститель может присутствовать в количестве от приблизительно 0,25 вес.% до приблизительно 3,0 вес.% от чистящей композиции.

Другие традиционные ингредиенты могут также быть включены при условии, что каждый ингредиент является совместимым с другими ингредиентами композиции на основе перекиси водорода, и присутствие ингредиента не оказывает отрицательного влияния на свойства чистящей композиции. Каждый дополнительный ингредиент можно применять для модификации чистящей композиции традиционным способом, и он может присутствовать в эффективном количестве, то есть в количестве, которое требуется для достижения необходимого эффекта без отрицательного влияния на свойства композиции. Чистящая композиция может содержать другие отбеливающие средства, такие как средства, выделяющие перекись водорода, или гипохлориты. Чистящие композиции могут содержать отдушки и душистые вещества, как правило, в количестве от приблизительно 0,03 вес.% до приблизительно 1,0 вес.% от композиции. Флуоресцентные белила могут также присутствовать, как правило, в количестве от приблизительно 0,1 вес.% до 1,0 вес.%. Может присутствовать средство, препятствующее повторному осаждению, такое как поливинилпирролидон, гидроксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза натрия и гидроксипропилэтилцеллюлоза. Может присутствовать электролит, такой как сульфат натрия или хлорид натрия. Другие традиционные ингредиенты содержат: красители и другие красящие вещества; композиции для смягчения ткани; средства для контроля статического электричества; средства, придающие оптическую непрозрачность, такие как частицы полистирола; и регуляторы образования пены, такие как диметилполисилоксан.

Малые количества органических растворителей можно также добавлять к чистящим композициям при условии, что они, главным образом, не являются реакционноспособными с перекисью водорода. Особенно подходящими могут быть смешиваемые с водой органические растворители, такие как спирты, гликолевые эфиры и гликоли.

После того как все остальные ингредиенты были учтены, вода может содержать остаток стабилизированной чистящей композиции. В зависимости от применения, часто является необходимым развести перекись водорода водой с получением необходимой концентрации перекиси водорода. Вода не должна содержать ионов металлов, которые будут катализировать разложение перекиси водорода, таких как ионы двухвалентного железа, ионы трехвалентного железа, ионы двухвалентной меди, ионы одновалентной меди, ионы двухвалентного марганца и ионы сходных переходных металлов. Вода также не должна содержать органический материал, который будет окисляться перекисью водорода. Вода не должна содержать неорганических материалов, которые будут реагировать с перекисью водорода, таких как хлор (Cl₂), гипохлористая кислота (HOCl) и гипохлорит натрия (NaOCl). Дистиллированная или деионизированная вода является предпочтительной. В иллюстративном варианте осуществления чистящая композиция является разведенной водой так, что чистящая композиция содержит приблизительно 0,1-8% по весу перекиси водорода.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ изготовления состава включает смешивание перекиси водорода или ее предшественника, воды, стабилизирующей системы, содержащей коллоидный станнат, и по меньшей мере одного подкисляющего средства или его соли, выбранного из группы, состоящей из серосодержащих подкисляющих средств, азотной кислоты и их смесей и солей, с образованием композиции на основе перекиси водорода. Чистящий состав можно затем приготовить из композиции на основе перекиси водорода путем регулирования pH и добавления дополнительных ингредиентов, таких как поверхностно-активные вещества. Приготовление стабилизированных водных композиций на основе перекиси водорода и чистящих составов особенно не ограничено. Перекись водорода и чистящие композиции можно приготовить путем добавления необходимого количества каждого из ингредиентов вместе. Ингредиенты можно добавлять и смешивать вместе с помощью любых подходящих способов или методик, известных в данной области техники. Например, ингредиенты можно добавлять одновременно или последовательно и можно смешивать вместе с образованием однородной смеси.

Композиция на основе перекиси водорода может также содержать по меньшей мере одну из органической фосфоновой кислоты или ее соли или поглотитель свободных радикалов, смешанный с ней. Метод добавления любых дополнительных ингредиентов к композиции на основе перекиси водорода особенно не ограничен.

Необязательно, pH композиции на основе перекиси водорода можно регулировать до достижения щелочного pH, например, для применения в чистящем составе. pH можно регулировать во время изготовления композиции на основе перекиси водорода или после. Как обсуждается выше, pH можно регулировать с помощью любого подходящего регулятора pH. Например, pH можно регулировать с помощью основания, такого как гидроксид натрия. Как будет ясно специалисту в данной области техники, если водное основание добавляют после приготовления композиции на основе перекиси водорода, водное основание будет разводить стабилизированный раствор перекиси водорода.

До, во время или после того, как регулируют pH, одну или несколько добавок для применения в чистящей композиции также можно добавить и примешать в композицию. Как обсуждалось выше, по меньшей мере одна добавка может быть выбрана из группы, состоящей из поверхностно-активных веществ, отбеливающих средств, ферментов, флуоресцентных красителей, цветных красителей, душистых веществ, загустителей, неорганических модифицирующих добавок, средства, препятствующего повторному осаждению, средства, придающего непрозрачность, средства, регулирующего пенообразование, и их смесей.

Перекись водорода и чистящие композиции, описанные в настоящем документе, как было обнаружено, обеспечивают хорошую химическую стабильность и физическую стабильность как в кислотном, так и в основном диапазонах pH.

ПРИМЕРЫ

Пример 1: Оценка физической стабильности

Физическую стабильность сравнивали для трех различных подкисляющих средств: фосфорная кислота (H₃PO₄) сравнения, серная кислота (H₂SO₄) согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения и метансульфоновая кислота (CH₃SO₃H) согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Каждый из примеров включал 50 вес.% H₂O₂, 3000 ч./млн он нейтрального аминофосфоната, 1500 ч./млн салицилата натрия и станнат в количествах, которые показаны в таблицах. pH регулировали, как указано в таблицах с применением каждого из трех подкисляющих средств, соответственно. Физическую стабильность оценивали на основании состояния и внешнего вида смеси. Если станнат осаждался (P) из раствора или смесь становилась мутной (D), физическая стабильность будет считаться плохой. Если смесь была помутневшей (H), физическая стабильность была нейтральной. Если композиция на основе перекиси водорода была прозрачной (C) или полупрозрачной (T), физическая стабильность была хорошей. Композиции на основе перекиси водорода готовили с включением перекиси водорода, станната и подкисляющего средства, как указано ниже.

В качестве сравнительного примера в таблице 1 показаны различные концентрации станната при различных значениях pH с применением фосфорной кислоты в качестве подкисляющего средства.

В таблице 1 показано, что фосфорная кислота является эффективным подкисляющим средством. Как ранее обсуждалось, фосфорная кислота, однако, представляет проблемы для окружающей среды, и в настоящем изобретении изучали новые подкисляющие средства.

В таблице 2 показаны различные концентрации станната при различных значениях pH с применением серной кислоты в качестве подкисляющего средства.

В таблице 2 показано, что при щелочном pH 8 с применением серной кислоты в качестве подкисляющего средства композиция на основе перекиси водорода была способна иметь высокие дозировки станната и хорошую физическую стабильность. Также композиция имела хорошую физическую стабильность при pH 2,5 и дозировке 6000 ч./млн станната.

В таблице 3 показаны различные концентрации станната при различных значениях pH с применением метансульфоновой кислоты в качестве подкисляющего средства.

В таблице 3 показано, что при щелочном pH 8 с применением метансульфоновой кислоты в качестве подкисляющего средства композиция на основе перекиси водорода была способна иметь высокие дозировки станната и хорошую физическую стабильность. Также композиция имела хорошую физическую стабильность при pH 2,5 и дозировке 6000 ч./млн станната.

Пример 2: Оценка химической стабильности

В таблице 4 показано сравнение потери перекиси водорода в чистой воде в качестве основы и в основе чистящего средства согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения и сравнительной перекиси водорода технического сорта. Композицию на основе перекиси водорода приготовили с включением 50% перекиси водорода; 0,95% от общего веса станната натрия (тригидрат) и нейтрального аминофосфоната и салицилата натрия; и 5600 ч./млн метансульфоновой кислоты в качестве подкисляющего средства. Сравнительная композиция на основе перекиси водорода представляла собой ALBONE^® 50M, полученная от Arkema Inc. в Филадельфии, Пенсильвания, с чистой водой и основой чистящего средства, соответственно. Основа чистящего средства состояла из 1% линейного алкилбензолсульфоната; 1% этоксилата жирного спирта; 2,5% цитрата; и 0,1% флуоресцентного красителя.

Каждый из составов с основой из чистой воды и основой чистящего средства содержит 4,2% перекиси водорода из композиции на основе перекиси водорода согласно варианту осуществления настоящего изобретения и коммерчески доступной композиции на основе перекиси водорода ALBONE 50M соответственно. pH для каждого регулировали гидроксидом натрия до pH 10. Процент потери перекиси водорода определяли после 7 суток при 120°F.

В таблице 4 показано, что 100% перекиси водорода было потеряно в сравнительной композиции на основе перекиси водорода из ALBONE^® 50M как с основой из чистой воды, так и основой чистящего средства. Перекись водорода и чистящие композиции в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения имели, однако, значительно меньшую потерю перекиси водорода. Другими словами, перекись водорода и чистящие композиции согласно варианту осуществления настоящего изобретения были значительно более химически стабильны, нежели перекись водорода стандартного технического сорта, ингредиенты которой находились за пределами объема настоящего изобретения.

В таблице 5 показана композиция на основе перекиси водорода согласно варианту осуществления настоящего изобретения с 50% перекисью водорода, 0,95% стабилизаторами из станната, аминофосфоновой кислоты и салициловой кислоты и 5600 ч./млн (0,56 вес.%) подкисляющего средства метансульфоновой кислоты (MSA). pH составлял 2,91.

В таблице 5 показано, что относительная потеря перекиси водорода, эквивалентная одному году при комнатной температуре, составляла лишь 1,34%, и абсолютная потеря составляла 0,67% для состава в соответствии с настоящим изобретением. Это показывает увеличенную химическую стабильность композиции на основе концентрированной перекиси водорода согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Пример 3: Оценка химической стабильностии

В таблице 6, пример A, показано, что если станнат натрия добавляют к композиции на основе H₂O₂(PEROXAL^® 50 EG технического сорта с pH около 1,5, доступная от Arkema Inc.), pH будет возрастать до приблизительно 6,2, и потеря H₂O₂составляет 10,00% при 85°C через 24 часа (эквивалентно потере за приблизительно 1 год при комнатной температуре). Пример B показывает, что, если добавляют кислоту, здесь метансульфоновую кислоту, pH может снизиться от 6,2 до 2,9, и потеря H₂O₂ составляет лишь приблизительно 1,11%. Композицию на основе H₂O₂ приготовили путем: (1) добавления 97,09 граммов 51,5% активного вещества Peroxal 50EG в стеклянный стакан со встряхиванием и медленным добавлением 0,63 граммов частиц тригидрата станната натрия в раствор; (2) медленного добавления 0,15 граммов салицилата натрия, когда станнат полностью растворился; (3) медленного добавления 1,2 грамма Dequest 2066 с 25% активного вещества диэтилен-триамин-пентаметиленфосфоната натрия, когда салицилат натрия полностью растворился; (4) после чего медленно добавляют метансульфоновую кислоту с 70% активного вещества, пока pH не достигнет заданного.

В таблице 7, примеры C, D и E, показано, что, если композицию на основе перекиси водорода применяют в щелочном чистящем составе, стабилизация H₂O₂ больше не обеспечивается кислотой. К чистящим составам при pH 9,0 добавляли композиции на основе перекиси водорода, которые не содержали кислоты (пример C), содержали 0,49% лимонную кислоту (пример D) и 0,58% метансульфоновую кислоту (пример E). Потеря H₂O₂ составляла 23,9%, 25,1% и 26,6% соответственно. Кислоты после их нейтрализации не обеспечивали стабилизации H₂O₂. Щелочной чистящий состав приготовили путем: (1) добавления 0,84 граммов алкилбензолсульфоновой кислоты к 50 граммам деионизированной воды при 50°C; (2) добавления 0,80 граммов этоксилата спирта с 7 этиленоксидными группами; (3) добавления 20 граммов композиции на основе перекиси водорода, приготовленной, как описано выше; (3) добавления 26 граммов деионизированной воды; (4) добавления приблизительно 0,37 граммов гидроксида натрия для регулирования pH до 9,0; и (5) добавления оставшейся части воды - приблизительно 2,0 грамма.

Тогда как предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения были показаны и описаны в настоящем документе, будет понятно, что такие варианты осуществления приведены лишь для примера. Многочисленные вариации, изменения и замены будут встречаться специалисту в данной области техники без отступления от идеи настоящего изобретения. Соответственно, предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает все подобные вариации, которые попадают в пределы идеи и объема настоящего изобретения.

Реферат

Изобретение относится к композициям на основе перекиси водорода, содержащим воду, перекись водорода, стабилизирующую систему, содержащую коллоидный станнат и подкисляющее средство или его соль, выбранное из группы, состоящей из метансульфоновой кислоты и серной кислоты, где указанная композиция имеет pH в диапазоне 0,1-12. Вариант композиции на основе перекиси водорода наряду с перечисленными компонентами содержит органическую фосфоновую кислоту или ее соль и поглотитель свободных радикалов. Изобретение обеспечивает повышение стабильности композиции на основе перекиси водорода. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 пр., 7 табл.

Формула