CS237932B1 - Způsob přípravy kapalných tenzidů na bázi solí esterů kyseliny sulfojantaravé - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu bylo zlepšení Teologických vlastností a následné potlačení vedlejších reakcí při přípravě kapalných tenzidů neutralizací monoesterů kyseliny maleinové a jejich následnou sulfitací. Účelu bylo dosaženo podle vynálezu tím, že se neutralizační směs ztekutí přídavkem výsledného produktu v množství 5 až 50 % hmot.

Description

Významné místo mezi povrchově aktivními látkami zaujímají sulfoestery kyseliny jantarové, nazývané sulfojantarany. Při přípravě sulfojantaranů se vychází z maleátů, připravovaných esterifikací maleina-nhydridu, které se dále sulfitují hydrogensiřtčitanem, dvojsiřičitanem nebo normálním siřičitanem.

Aplikační vlastnosti jsou do značné míry funkcí délky řetězce, který je vázán na karboxylové skupiny kyseliny jantarové. Pokud se při přípravě vychází z látek, které mají 4 až 8 atomů uhlíku v základním řetězci alkylu vázaného na karboxyl, musí být substituovány oba karboxyly, aby bylo dosaženo vhodných povrchově aktivních vlastností. Nejčastěji jsou používány dioktylsulfojantarany, které mají vynikající smáčecí schopnosti.

Pro použití v kosmetice i jako prací a čisticí prostředky se připravují monoestery kyseliny sulfojantarové, přičemž k esterifikací se používá mastných alkoholů, oxyetylénovaných mastných alkoholů, oxyetylénovaných alkylfenolů. Vzhledem ke stoupajícím cenám ropných produktů se zvyšuje význam monoesterů sulfojantarové kyseliny na bázi alkanolamidů a oxyetylénovaných alkanolamidů mastných kyselin.

Značné úskalí při přípravě monoesterů kyseliny sulfojantarové s dostatečně dlouhým alkylem představuje vysoká viskozita neutralizované směsi. Po smísení monoesteru maleinové kyseliny s vodou a prvních přídavcích neutralizačního činidla vznikají velmi viskózní emulze. Viskózní neutralizační směs se obtížně homogenizuje a snadno dojde k lokálnímu překročení koncentrace přidávané báze. Vzhledem k nepříliš pevné vazbě esterové skupiny způsobuje i lokální překročení pH hydrolýzu esterové skupiny. Jak sůl maleinové a sulfojantarové kyseliny, tak 1 uvolněný alkohol, alkylfenol nebo acyletanolaraid způsobí další značný růst viskozity neutralizované směsi.

Snížení .viskosity jak neutralizační směsi, tak i výsledných produktů se dosahuje přídavkem organického rozpouštědla typu alkohol nebo glykol. Pro dosažení vhodných reologických vlastností je nutný přídavek cca 10% organického rozpouštědla. Neutralizace i sulfitace maleátu probíhají za zvýšené teploty, takže přítomnost organických rozpouštědel zvyšuje riziko požáru při výrobě. Organická rozpouštědla jsou jedovatá a zhoršují i dermatologické vlastnosti výsledných produktů. Vzhledem k poměrně vysokému obsahu organického rozpouštědla, které je ke ztěkucení nutné, ovlivní jeho přítomnost negativně i surovinové náklady výrobního procesu.

Pří přípravě sulfojantaranů ztekucených organickým rozpouštědlem rostou náklady na zabezpečení aparatury proti případnému úniku par rozpouštědla a vzniku výbušných směsí se vzduchem. Nelze použít otevřených reaktorů, popřípadě se neutralizace provádí v inertní atmosféře. Míchání neztekucených neutralizačních směsí vyžaduje vyšší energetické náklady a ve viskózní směsi dochází k hydrolýze neutralizovaného monoesterů maleinové nebo sulfojantarové kyseliny.

Uvedené -nevýhody přípravy kapalných tenzidů obecného vzorce

HsC—COORi

HC—COOR2

I

S0;Me kde

Ri je alkylo-vý zbytek alkoholu a/nebo acylalkano-lamiidu s 10 až 22 atomy uhlíku v základním řetězci a/nebo jejich oxyetylénované deriváty s 1 až 16 moly etylénoxidu

Rž je Ri nebo Me a

Me je alkalický kov, amonium a/nebo zbytek alikanolaminu, neutralizací monoesterů kyseliny maleinové a jejich následnou sulfitací odstraňuje nebo zmírňuje postup podle vynálezu tím, že se před neutralizací reakční směs ve vodném prostředí ztekutí přídavkem výsledného produktu v množství 5 až 50 % vztaženo na celkovou hmotnost neutralizované směsi.

Visikozttu neutralizované směsi lze dále snížit přídavkem 0,5 až 10% hy-drotropního činidla, -vztaženo na celkovou hmotnost neutralizované směsi. Při postupu pcdle vynálezu lze jako hydrotropní činidla použít soli aromatických sulfokyselin a/nebo soli lineárních, rozvětvených nebo oxyetylénovaných alkoholů se 6 až 10 atomy uhlíku v základním alkylovém řetězci.

Výhody pos-tupu podle vynálezu spočívají ve zlepšení reologických vlastností jak neutralizační směsi, tak i výsledných produktů. Není zapotřebí organických rozpouštědel, což snižuje riziiko požáru při výrobě a zlepšuje dermatologické vlastnosti výsledných produktů.

Příklad 1

Maleinanhydríd byl esterifikován mastným alkoholem s 12 až 20 atomy uhlíku v základním alkylovém řetězci, přičemž výchozí mastný alkohol byl oxyetyléno-ván 5 moly etylénoxidu vztaženo na 1 mol alkoholu. Analýzou bylo nalezeno zastoupení etoxylátů s 1 až 7 -moly etylénoxidu, s maximem kolem 4 molů etylénoxidu vztaženo na jeden mol mastného alkoholu. Etoxylovaná směs dále ohsaho-vala kolem 5 % hmot. polyetylénglykolů. Při esterifikací byl malelnanhydrid použít v 3% molárním přebytku, přičemž průměrná molekulová hmotnost oxyetylénovaného alkoholu byla předem stanovena acetylací —OH skupin.

000 hmot. dílů takto připraveného mono237932 esteru kyseliny maleinové bylo neutralizováno

210 hmot. díly 40% vědného roztoku hydroxidu sodného, přičemž ester byl emulgován ve

120 hmot. dílech vody

400 hmot. dílech výsledného 35% sulfojantaranu, který byl připraven v předchozím pokuse.

Neutralizovaná směs byla ztekucena 313 hmot. díly 30% .vodného roztoku etylbenzensulfonanu sodného. Směs byla uvedeným množstvím NaOH zneutralizována na pH 6 8 a sulfiitována 200 hmot. díly pevného dvojsiřičitanu sodného. Výsledný produkt měl při obsahu 30 % povrchově aktivní látky viskozitu 180 mPa . s a bod zákalu 10 -C. Pokud byl produkt připraven bez přídavku hydrotrcpního činidla měl viskozitu 640 mPa.s a bod zákalu 17 ^CC. Produkt, který byl neutralizován bez přídavku cirkulujícího vlastního výsledného produktu měl viskozitu 1 000 mPa . s a za běžné teploty so rozděloval do dvou kalných vrstev.

Příklad 2

Malelnanhydrid byl esterifikován mastným alkoholem s 8 až 18 atomy uhlíku v základním alkylu, který byl etoxylcván 7 moly etylénoxidu vztaženo na 1 mol mastného alkoholu, za 10% mol. přebytku maleinanhydridu. Průměrná 'molekulová hmotnost oxyetylénovaného mastného alkoholu byla stanovena acetylscí —OH skupin. Analýzou byly zjištěny etoxylované mastné alkoholy s 1 až 9 moly etylénoxidu s maximem 6 molů etylénoxidu na mol mastného alkoholu.

100 hmot. dílů monoesteru kyseliny maleinové bylo ve

283 hmot. dílech vody emulgováno 40 hmot. dílv výsledného produktu a neutralizováno hmot. díly 40% vodného roztoku hydroxidu draselného.

Zneutralizovaná emulze byla sulfitována 25 hmot. díly pevného dvojsiřičitanu draselného.

Výsledný produkt s obsahem 30 95 povrchově aktivních látek měl viskozitu 170 mPa. s a bod zákalu 16 °C. Po přídavku 12 hmot. dílů 40% vodného roztoku kumensulfonanu sodného poklesla viskozita na 30 mPa . s a bod zákalu na 0 °C. Pokud se při neutralizaci nepoužilo výsledného produktu k zemulgování, měl výsledný produkt viskozitu 800 mPa. s a rozděloval se za běžných teplot do 2 vrstev.

Příklad 3

Oxyetylénovaný mastný alkohol popsaný v příkladě 2 byl esterifikován maleinanhydridem ve stechiometrickém poměru.

ICO hmot. dílů vzniklého monoesteru bylo emulgováno ve

225 hmot. dílech vody pomocí

200 hmot. dílů výsledného produktu a neutralizováno hmot. díly 25% vodného roztoku čpavku a sulfítováno hmot. díly 50% vodného roztoku hydrogensiřičitanu amonného.

Výsledný produkt s 33'0/₀ povrchově aktivních látek .měl viskozitu 4 750 mPa. s a bod zákalu 15 ^:'C. Přídavkem 35 hmot. dílů 40% vodného roztoku amonné soli oktylsulfátu poklesla viskozita na 223 mPa.-s a bod zákalu na 10 °C.

P ř í k 1 a d 4

Maleinanhydrid byl esterifikován oxyetylovaným ncnylfenolem, při 10% molárním přebytku maleinamhydridu. Analýzou bylo nalezeno rozdělení etylénoxidu od 1 do 7 molů na mol mastného alkoholu s maximem kolem 4 molů etylénoxidu.

hmot. dílů vzniklého monoesteru bylo dispergováno .ve

140 hmot. dílech vody na kalnou nemíchatelnou hmotu, které se přídavkem hmot. dílů výsledného produktu a hmot. dílů 40% roztoku 2-etylhexyl-sulfátu sodného mění na mléčnou, dobře míchatelnou kapalinu, která byla neutralizována

12.3 hmot. dílů 44% vodného roztoku hydroxidu sodného a sulfitována

9,2 hmot. dílu dvojsiřičitanu sodného.

Vzniklý 30% výsledný produkt měl bod zákalu 0 'C a viskozitu 200 mPa . s. Pokud byl produkt připravován bez ztekucení neutralizované směsi, byl za běžné teploty zakalený a stáním se rozděloval do dvou vrstev.

Příklad 5

Malelnanhydrid byl esterifikován oleyletanolamidem, který byl etoxylován 4 moly etylénoxidu na mol etanolamidu. Acetylací —OH skupin byla stanovena průměrná molekulová hmotnost amidu a při esterifikaci byl maleinanhydrid použit v 5% molárním přebytku.

100 hmot. dílů monoesteru kyseliny maleinové bylo ve

265 hmot. dílech vody emulgováno hmot. díly výsledného produktu a neutralizováno hmot. díly 40% vodného roztoku hydroxidu sodného..

Zneutralizovaná směs byla sulfitována hmot. díly pevného dvojsiřičitanu sodného.

Výsledný produkt s obsahem 30% povrchově aktivní látky měl viskozitu 280 mPa .

. s a bod zákalu 15 °C. Přídavkem 2 hmot. dílů etylbenzensulfonanu sodného poklesla viskozita na 160 mPa. s a bod zákalu na 12 stupňů C.

Příklad 6

Maleinanhydrld byl esterlfikován směsí etoxylovaných acylalkanolamidů s 14 až 22 atomy uhlíku v základním řetězci. Výchozí acylalkanolamidy byly připraveny z mastných kyselin získaných z řepkového oleje a byly esterifikovány 10 moly etylénoxidu, vztaženo na průměrnou molekulovou hmotnost acylalkanolamidů, Analyticky byly nalezeny etoxyláty s 6 až 16 moly etylénoxidu.

100 hmot. dílů vzniklého monoesteru bylo ve

320 hmot. dílech vody emulgováno 17 hmot. díly výsledného produktu a neutralizováno hmot. díly trietanolaminu. Neutralizovaná směs byla sulíitována hmot. díly dvojsiřičitanu sodného.

Vzniklý produkt měl viskozitu 300 mPa. . s a bod zákalu 12 °C.

Příklad 7

Reakcí směsi přírodních mastných kyselin s 10 až 20 atomy uhlíku v řetězci s monoetanolaminem byl připraven jejich monoetanolamid o průměrné molekulové hmotnosti 290.

102 hmot. dílů maleinanhydridu bylo esterlfikováno

210 hmot. díly směsi uvedeného monoetanolamidu s mastným alkoholem s 10 až 12 atomy uhlíku. Průměrná molekulová hmotnost směsi acyletanolamidu s mastným alkoholem stanovená acylací koncových hydroxylových skupin byla 210. Vzniklý monoester byl emulgován v

900 hmot. dílech vody pomocí

100 hmot. dílů výsledného produktu a neutralizován

100 hmot. díly 40% vodného roztoku hydroxidu sodného. Neutralizovaná směs byla sulíitována hmot. díly dvojsiřičitanu sodného.

Vzniklý produkt měl viskozitu 180 mPa.

. s a bod zákalu 3 °C.

Claims (3)

1. Způsob přípravy kapalných tenzidů na bázi solí esterů kyseliny sulfojantarové obecného vzorce

H2C—COORi

HC—COOR2

SCbMe kde

Ri je alkylový zbytek alkoholu, alkylfenolu a/nebo acyletanolamidu s 10 až 22 atomy uhlíku v základním řetězci a/nebo jejich deriváty oxyetylénované 1 až 16 moly etylénoxídu vztaženo na 1 mol Rl,

R2 je Ri nebo Me a

Me je alkalický kov, amonium a/nebo zbytek alkanolaminu, neutralizací monoesterů

YNÁLEZU kyseliny maleinové a jejich následnou sulfitací, vyznačený tím, že se neutralizační směs ztekutí přídavkem výsledného produktu v množství 5 až 50 % hmot. vztaženo· na celkovou hmotnost neutralizované směsi.

2. Způsob přípravy kapalných tenzidů podle bodu 1, vyznačený tím, že se viskozita neutralizační směsi může dále snížit přídavkem hydrotropního činidla v množství 0,5 až 10 % hmot. vztaženo na celkovou hmotnost neutralizované směsi.

3. Způsob přípravy kapalných tenzidů podle bodu 1, vyznačený tím, že jako hydrotropní činidlo se použije sůl aromatické sulfokyseliny a/nebo sůl sulfátu lineárního, rozvětveného nebo oxyetylénovaného alkoholu s 6 až 10 atomy uhlíku v základním alkylovém řetězci.