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.