CH200666A - Verfahren zur Herstellung einer neuen beständigen, wasserlöslichen, neutralen, ungiftigen chemischen Substanz, welche zur Herabsetzung der Berührungsflächenspannung von Wasser-Öl-Gemischen geeignet ist. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung einer neuen beständigen, wasserlöslichen, neutralen,  ungiftigen chemischen Substanz, welche zur Herabsetzung der Berührungsflächen  spannung von     Wasser-Öl-Gemischen    geeignet ist.    Die vorliegende     Erfindung    betrifft ein  Verfahren zur Herstellung einer neuen che  mischen Substanz, welche zur Verwendung  als     Reinigungs-,        Durchdringungs-,        Emulgie-          rungsmittel,    als Mittel zur Schaumbildung,  zur Verhütung des Spritzens beim Backen,  oder zur Herabsetzung der     Berührungsflä-          chenspannung    von     Wasser-01-Gemischen    ge  eignet ist.  



  In     manchen    Industriezweigen herrscht  das Bedürfnis nach einer gewissen Klasse       chemischer    Substanzen, welche gewöhnlich  nur in verhältnismässig kleinen     Mengen    zur  Anwendung kommen, welche aber auch in  grösseren Mengen angewendet werden können  behufs Erzielung     einer    hauptsächlich auf  einem     Benetzungsprozess    beruhenden Wir  kung, wie zum Beispiel bei einer     Wasser-01-          Berührungsfläche.    In der Textil- und der  Lederindustrie gibt es     ziun    Beispiel viele  Situationen, wo eine Benetzung oder Reini  gung dringend erforderlich ist.

   Es sind schon    eine Menge chemischer Substanzen herge  stellt worden, die in diesen     Industrien    die  Oberflächenspannung vermindern und die  Benetzung     begünstigen    sollen. Die Verwen  dung dieser bekannten Substanzen ist nicht  in allen Fällen von unbedingtem Erfolg be  gleitet gewesen. In andern     Industriezweigen,          wie    beispielsweise der     Margarineindustrie,     begegnet man der Aufgabe, das Spritzen  beim Backen zu verhüten.  



  Der Gegenstand vorliegender Erfindung  ist die     Schaffung    einer neuen, beständigen,  neutralen und ungiftigen Substanz, welche  zur Herabsetzung der Berührungsflächen  spannung von     Wasser-01-Gemischen    befähigt  ist und besonders als     Benetzungs-,        Emulgie-          rungs-,        Reinigungs-    und Schaummittel ge  eignet ist.  



  Das Verfahren ist     dadurch    gekennzeich  net, dass man     ein    natürlich vorkommendes  Fettöl     bezw.    ein Gemisch von Fettsäuren,  wie es durch     Verseifung    des Fettöls erhalten      werden kann, mit Glyzerin und einem     Sulfo-          nierungsmittel    reagieren lässt und das Reak  tionsprodukt mit     Triäthanolamin    neutrali-  
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    worin R das     Acylradikal    des Fettöls     bezw.     der Fettsäuren     darstellt.     



  Ganz allgemein gesprochen kann die in  Rede stehende neue chemische Substanz als  eine     hydrophile        Lipine    bezeichnet werden.  Ein hervorstehendes Merkmal der Substanz  ist die Anwesenheit     lipophiler    und     hydrophi-          ler    Gruppen im Molekül.

   Die     lipophile     Gruppe     zeigt    eine bemerkenswerte Affinität  für Fette und     Ole,    lässt sich leicht von öligen  Medien benetzen und besitzt. im     allgemeinen     die     Neigung,    an der     Wasser-01-Berührungs-          fläche    offenbar eine derartige     Orientierung     des Moleküls, von welchem sie einen Teil  bildet, zu bewirken, dass die     lipophile    Gruppe  verhältnismässig näher an dem     Olmedium     liegt, als an dem Wassermedium.

   Der     hydro-          phile    Teil des Moleküls ist eine von Wasser  leicht     benetzbare    Gruppe.  



  Die neue Substanz     weist    als     lipophile     Gruppe das Radikal der in Fettölen sich be  findenden Fettsäuren auf, und als     hydrophile     Gruppen:     Hydroxyl    und     Sulfatgruppen.     



  Vorzugsweise kann man von einem Ge  misch von     Kokosnussölsäuren,    wie es aus       gokosnussöl    durch     Verseifung    erhältlich ist,  ausgehen und dieses     Fettsäurengemisch    durch       Esterifizieren        mit    Glyzerin in ein Gemenge  von     Monofettsäureestern        des    Glyzerins über  führen.

   Dieses Gemenge kann man mit  Schwefelsäure oder     Chlorsulfonsäure        ver-          estern    und durch Neutralisieren mit     Triätha-          nolamin    in das fertige Endprodukt umwan  deln.  



  Je nach dem verwendeten     t)1        bezw.    Fett  säuregemisch     treten    in das Molekül verschie  dene     lipophile    Gruppen, die mehr oder weni  ger hochmolekular sein können, zum Beispiel  Radikale der     Capron-,        Caprin-,        Capryl-,            siert,    derart, dass man zu einer der nachste  henden Formel entsprechenden Verbindung  gelangt:

           Valerian-,    Butter-,     Oxystearin-,        Palmitin-,          Stearin-,        Laurin-,        Olein-,        Elaidin-,        Myristin-,          Ricinol-,        Linolsäure,    und Radikale von an  dern Fettsäuren, die in, animalischen und       vegetabilischen        Fetten    und     Olen        enthalten     sind, mit     Einschluss    von Fischölen und     dergl.     



  Behufs Einführung der     Sulfatgruppen     kann man konzentrierte oder rauchende  Schwefelsäure.     Chlorsulfonsäure-,        Sulfuryl-          chlorid,        Schwefeltrioxyd    und andere soge  nannte     Sulfonierungsmittel    anwenden. Die  Behandlung mit diesen     Agentien    kann in Ge  genwart oder Abwesenheit von     Lösungs-    und       Kondensierungsmitteln,    wie     Pyridin,        Äthy-          lendichlorid    und     dergl.        stattfinden.     



  Die Art der     Einführung    der Sulfat  gruppe schwankt in den verschiedenen Fäl  len. Sie richtet sich nach dem mit Schwefel  säure zu     veresternden        Material,    sowie nach  dem     Verwendungszweck,    für welchen das  Endprodukt bestimmt ist.  



       Beispiel   <I>1:</I>  7u 150 Teilen dreimal gepresster, aus       Kokosnussöl    erhaltener     Verseifungsmasse     werden 180 Teile reines     Glyzerin    und 1 Teil       kaustischer    Soda zugesetzt. Das Gemisch  wird während     ca.    einer     Stunde    auf 1.75 bis  200' erhitzt,     bis    das sich     bildende    Kondensa  tionsprodukt in 95     %        Athylalkohol    löslich ist.  



  58 Teile des     Produktes    aus der ersten  Reaktion werden mit 9 Teilen     Äthvlendi-          chlorid    vermengt, mit Hilfe irgendeiner  Misch- oder Knetvorrichtung, welche     gutes     Durchrühren einer verhältnismässig     steifen     Mischung ermöglicht.

   Das Gemisch wird,  während     das    Rührwerk     im    Gange ist, auf  -5 bis     -10'        abgekühlt,    worauf     matt   <B>23</B>  Teile gut     gekühlter        Chlcrrsulfonsäure,    ver-           dünnt    mit etwa 3 Teilen     Dichloräthylen,    un  ter kräftigem Rühren der Mischung, lang  sam zusetzt. Geeignete Vorkehren werden  getroffen zur Entfernung der durch die Re  aktion entbundenen Salzsäure.

   Durch ge  eignete Mittel, wie zum Beispiel Anwendung  eines Kühlmantels, einer Kühlschlange, oder  dadurch, dass man von Zeit zu Zeit grob zer  kleinertes Kohlendioxyd oder ein anderes  Kühlungsmaterial zusetzt, wird während des       Sulfonierens    eine Temperatur von ungefähr  -10   C aufrechterhalten. Eine geeignete  Methode besteht darin, dass man abwech  selnd festes Kohlendioxyd und     Chlorsulfon-          säure    zusetzt, und zwar in solchen Mengen,  dass eine Temperatur von annähernd minus  <B>10'</B> C     ziemlich    gleichmässig aufrechterhalten  bleibt.  



  Während das     Rührwerk    immer noch mit  hoher Geschwindigkeit läuft, setzt man nach  und nach 38 bis 40 Teile     Triäthanolamin    zu  dem auf obige Weise erhaltenen     Sulfonie-          rungsprodukt,    wobei man die Temperatur des  Materials auf annähernd -5 bis<B>-10'</B> C  hält.

   Nachdem die Gesamtmenge des     Tri-          äthanolamins    zugesetzt und die Neutralisa  tion erreicht ist, was sich mittels der Reak  tion des Produktes gegen Lackmus feststel  len lässt, werden 40 Teile des nämlichen  Esters, welcher ursprünglich zur     Sulfonation     diente, hineingerührt bis eine gleichmässige,       freifliessende    Paste entstanden ist. Diese  Paste wird alsdann bei Zimmertemperatur in  einem passenden Gefäss während einer Zeit  aufgehoben, die hinreicht, um die Ausschei  dung     einer    kleinen Menge unlöslichen Salzes  und das Entweichen     emulgierter    Luft und  Kohlensäure zu gestatten.  



  Das so hergestellte Produkt ist, je nach  der Zeitdauer des     Absetzens,    ein leicht trübes  bis klares 01 von etwas viskoser, aber flüs  siger Konsistenz. Es wirkt besonders gut als       Benetzungs-,        Emulgierungs-    und Schaum  mittel, sowie als Mittel zu anderweitiger  Veränderung von Zwischenflächen.

   Es be  sitzt daneben die vorteilhafte Eigenschaft,  sich in Petroleumölen, Wachsen, aromati  schen     Kohlenwasserstoffen    und andern öl-    artigen Materialien zu lösen, was die Her  stellung sogenannter löslicher Öle     im.d        dergl.     erleichtert und manche     Verwendungsarten,     welche bei in solchen Medien unlöslichen  Substanzen ausgeschlossen sind,     ermöglicht.     <I>Beispiel 2:</I>  Eine weitere, zu ausgedehnter Anwen  dung geeignete Methode zur Herstellung der  sulfonierten Ester ist die folgende.

   Man lässt  ein     Fettöl    oder ein Gemisch von Fettsäuren,  wie es durch     Verseifung    des Fettöls erhalten  werden kann, Glyzerin und ein     Sulfonie-          rungsmittel    in einer diese drei Reagenzien  umfassenden Mischung     aufeinander    einwir  ken und scheidet den gebildeten Schwefel  säureester in geeigneter Form ab. Wählt man  als Ausgangsprodukte     Kokosnussöl        bezw.    des  sen Fettsäuren, Glycerin und Schwefelsäure,  so gestaltet sich die Methode beispielsweise  wie folgt.  



  53 Teile rauchende Schwefelsäure (30       S0;    enthaltend),<B>106</B> Teile konzentrierte  Schwefelsäure     (sp.        Gew.    1.84) und 47 Teile  chemisch     reines    Glycerin, werden nach vor  ausgegangener     Abkühlung    auf annähernd  40'C in der Weise miteinander gemischt,  dass die resultierende Temperatur annähernd  65   C beträgt. Man überlässt das Gemisch  während ungefähr     1/.4        Stunde    sich selbst und  kühlt es dann auf 55   C ab.

   In dieses Ge  misch werden nun 40 Teile     dreimal    gepresste,  aus     Kokosnussöl    erhaltene     Verseifungsmasse     geschmolzen und auf 85   C erwärmt,     ein-          gerührt.    Die so erhaltene Mischung der drei  Substanzen wird etwa vier     Stunden    der Ruhe  überlassen und darauf mit ungefähr 900 Tei  len Wasser verdünnt. Man löst     nun    80 Teile  Kochsalz in der Mischung, lässt das Salzwas  ser als untere Schicht sich ansammeln und  hebert diese ab. Es werden     nochmals    900  Teile Wasser hinzugefügt,     wiederum    Salz  beigegeben und die Unterlauge (Salzlauge)  mit dem Heber abgezogen.

   Eine kleine Menge  Schwefelsäure bleibt zurück.  



  Dann wird die Mischung wieder gerührt  und während das Rührwerk immer mit hoher  Geschwindigkeit läuft, setzt man nach und      nach     30    bis 32 Teile     Triäthanolamin    zu, wo  bei man die Temperatur des Materials auf       ca.        -f-    20   hält. Nachdem die Neutralisation       e2reicht    ist     (Lackmusprobe),    lässt man die  Mischung noch einige Zeit bei Zimmer  temperatur stehen,     wobei    noch eine kleine  Menge unlöslicher Salze, sowie salzhaltige  Mutterlaugen abgehebert werden     können.     



  Diejenigen unter den erfindungsgemässen  Substanzen, welche sich in Wasser frei lösen.  können auf gewohnte Weise, durch Konzen  trieren und Kristallisieren, aus ihren Lösun  gen zurückgewonnen werden. In dem Masse  als die Masse des     lipophilen        Radikals    zu  nimmt, zeigt die Wasserlöslichkeit     Neigung     abzunehmen und die Affinität zu Wasser  äussert sich in     Dispergierbarkeit    in Wasser.  Aus solchen wässerigen Dispersionen lassen  sich die vorliegenden Substanzen leicht durch       Aussalzen    mit geeigneten löslichen     Electro-          lyten    wiedergewinnen. In den meisten Fällen  eignet sich Kochsalz sehr gut zu diesem  Zwecke.

   Beim     Aussalzen    aus einer wässeri  gen Dispersion, bei Temperaturen von 60 bis  95   C, erhält man die Substanzen in Gestalt  einer Paste mit einem Wassergehalt von 25  bis<I>75</I>     %.    Je     hydrophiler    die     Substanz    ist.,  desto grösser ist ihr Wassergehalt. Das in  dein Wasser der Paste enthaltene Salz ist  natürlich     annähernd    in derselben Konzentra  tion anwesend, in welcher es in der Disper  sion enthalten war, aus welcher das Produkt       ausgesalzen    wurde.  



  Das Verfahren zur Herstellung der Ver  bindung gemäss Erfindung     liefert    Produkte,  welche manchmal Wasser beigemengt enthal  ten. In den meisten Fällen eignet sich das  Produkt in diesem Zustande, ohne Entwäs  serung, zum Gebrauche. Es lässt sich leicht  in weiteren Wassermengen     dispergieren    bis  hinunter zu Konzentrationen von beispiels  weise einem Zehntelprozent oder weniger,    wie oben gezeigt wurde. In gewissen Fällen  ist es jedoch nötig, das Produkt teilweise oder  ganz zu entwässern.

   Vermöge ihrer ausge  sprochen     hydrophilen    Eigenschaften neigen  diese Produkte dazu, selbst nach strengster       Entwässerung    etwas Feuchtigkeit zurückzu  halten, so dass man sagen kann. dass, ausge  nommen in extremen Fällen, die Produkte  stets Feuchtigkeit enthalten.  



  Es sei hervorgehoben, dass die Ausdrücke  Sulfonieren,     Sulfonierung,    welche streng ge  nommen das Einführen einer     Sulfosäure-          gruppe    bezeichnen,     hier    durchwegs in dem  ihnen in der Technik beigelegten Sinne ge  braucht sind. Überall in dieser Beschreibung  bedeutet     Sulfonierung    die Bildung eines       Schwefelsäureesters.     



  Die im     vorstehenden        gegebene        einläss-          liche        Darlegung    des     Verfahrens    ermöglicht  dessen Ausführung durch den Fachmann.  Die Erfindung     beschränkt    sich indessen nicht  auf die     beschriebenen        besonderen    Einzelhei  ten; ihr Bereich ist vielmehr lediglich durch  den nachfolgenden Anspruch begrenzt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung einer neuen, beständigen, wasserlöslichen, neutralen und ungiftigen chemischen Substanz, welche zur Herabsetzung der Bertihrangsflächenspan- nung von Wasser-01-Gemischen befähigt ist und besonders als Benetzungs-, Emulgie- rungs-, Reinigangs- und Schaummittel ge eignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass man ein natürlich vorkommendes Fettöl bezw. ein Gemisch von Fettsäuren,

   wie es durch Ver- seifung des Fettöls erhalten werden kann, mit Glyzerin und einem Sulfonierungsmittel reagieren lässt und das Reaktionsprodukt mit Triäthanolamin neutralisiert, derart, dass man zu einer der nachstehenden Formel entspre chenden Verbindung gelangt EMI0004.0062 worin R das Acylradikal des Fettöls bezw. der Fettsäuren darstellt. ÜNTERÄNSPRÜC119 1.

   Verfahren gemäss Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass als Sulfonie- rungsmittel Schwefelsäure verwendet wird. 2. Verfahren gemäss Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass als Sulfonie- rungsmittel Chlorsulfonsäure verwendet wird.