CS256198B1 - Tenzíd na báze alkylenoxidováných alkanolamidov mastných kyselin - Google Patents

Description

256198

Vynález sa týká tenzidu na báze alkylén-oxidovaných alkanolamidov mastných ky-selin rastlinného povodu s nízkým obsahomkyseliny erukovej, so stupňom alkylénoxi-dácie 4 až 25 mólov alkylénoxidu na jedenmól alkanolamidu.

Alkanolamidy vyšších mastných kyselin,ako surovina na výrobu ich alkylénoxidova-ných derivátov je už dlhé roky známa. Prvékondenzačně produkty vyšších mastnýchkyselin s alkanolamínmi boli připravenéKritchevským (USA pat. 2 089 212, USA pat.2 094 608). Ako amínoalkoholy sa používa-jú monoetanolamín, dietanolamín, trietanol-arnín, monoizopropanolamín, diizopropanol-amín, triizopropanolamín, alebo ich zmesi,respektive iné amínoalkoholy. Z vyššíchmastných kyselin sa najčastejšie používákyselina stearová, olejová, kokosová a ky-seliny tálového oleja. Syntézu alkanolami-dov mastných kyselin študovali viacerí au-toři (M. Ranný: Priemysel potravin 12/1961),č. 8, str. 399 až 404; M. Ranný — M. Nig-rin — J. Prachár: Priemysel potravin (13//1962), č. 5, str. 255 až 259 a (1963) č. 3,str. 155 až 160). Ukázalo sa, že reakciouamínoalkoholu s vyššou mastnou kyselinouvznikajú aj vedlajšie produkty. Napr. ak savychádza z monoetanolamínu, vznikajú es-tery monoetanolamidu mastnej kyseliny. Prireakcii mastnej kyseliny s dietanolamínomsú okrem hlavně j zložky dietanolamidumastnej kyseliny přítomné aj dietanolamín-estery mastných kyselin, monoestery dieta-nolamínu mastných kyselin a diestery di-etanolamidu mastných kyselin. Príemernýobsah hlavnej zložky monoetanolamidov mastných kyselin je 92 až 94 °/o hmot.(Schick: Nonionic Surfactants, Marcel Dek-ker, lne. New York — 1967).

Alkylénoxidácia alkanolamidov mastnýchkyselin sa robí běžným známým postupom,najčastejšie za použitia alkalického kataly-zátore pri teplote 130 až 160 °C a pracujesa pod atmosférou dusíka. Alkylénoxidáciaalkanolamidov mastných kyselin v porov-naní s alkylénoxidačnými reakciami mast-ných alkoholov, alkylfenolov a kyselin pochemickej stránke je menej preskúmaná.Súvisí to zrejme s problémami pri analýzereakčnej zmesi, keď už samotná surovinaalkanolamid mastnej kyseliny je poměrnězložitou zmesou viacerých látok. Okrem to-ho pri alkylénoxidačných reakciách prebie-hajú popři polyadičných reakciách reeste-rifikačné a reamidačné reakcie a tvorbavolných polyetylénglykolov. Priemyselnepřipravený tenzid na báze alkylénoxidova-ných alkanolamidov mastných kyselin jeproto pestrá zmes látok.

Podlá použitia východzieho amínoalkoho-lu vyššej mastnej kyseliny a alkylénoxidu,ako aj molárneho poměru alkanolamiduvyššej mastnej kyseliny k alkylénoxidu vzni-kajú neiónové tenzidy s různými povrcho-voaktívnymi a fyzikálno-chemickými vlast-nosťami. Surovinou na přípravu alkanolami-dov mastných kyselin sú aj kyseliny na bá-ze řepkového oleja. Mastné kyseliny řepko-vého oleja, tzv. klasickej odrody majú ná-sledovně priemerné zloženie — uvedené vtab. č. 1. [I. Souček: Priemysel potravin,zv. 34, č. 1 (1983), str. 1 až 3):

Tabulka 1 Názov kyseliny Počet atómov Počet dvojných . Mol. hmot. Hmot. % uhlíka vSzieb g/mól. kyselina palmitová 16 0 256,4 7 kyselina stearová 18 0 284,5 1 kyselina olejová 18 1 282,5 13 kyselina linolová 18 2 280,4 14 kyselina linolénová 18 3 278,4 8 kyselina eruková 22 1 338,6 47 ostatně kyseliny 14 až 20 — max. 312,5 10

Obsah kyseliny erukovej (kyselina 13,14--dokozínkarboxylová) je v týchto odrodáchřepky vysoký. Oxyetylované alkanolamidypřipravené z kyselin obsiahnutých v klasic-kej odrode řepkového oleja sú pastovité ažvoskovité látky vysokéj viskozity. S pasto-vitými až voskovitými látkami sa obtiažnenarába pri dopravě a ich dávkovaní. Musiasa dopravoval v cisternách s možnosťou vy-hrievania. Pri zahrievaní spotřeba páry ne-priaznivo vplýva na ekonomiku a okremtoho zvýšená teplota nepriaznivo působí nakvalitu alkylénoxidovaných alkanolamidovmastných kyselin, najma sa zhoršuje fareb-nosť. Okrem toho z dovodov potravinář- ských vyvolaných negativným postojom pra-covníkov zdravotnictva a odůvodněný aj fy-ziologickými účinkami kyseliny erukovej sav najnovšej době prechádza pri pěstovanířepky olejnatej na tzv. bezerukové řepky,ktoré obsahujú znížený obsah kyseliny eru-kovej a klasický typ s obsahom kyselinyerukovej okolo 47 % hmot. sa stává ťažkodostupný.

Vyššie uvedené nevýhody odstraňuje no- vý tenzid na báze alkylénoxidovaných alka- nolamidov mastných kyselin rastlinného pů- vodu, vyznačujúci sa tým, že pozostáva zo 70 až 90 % hmot. derivátov alkanolamidov 256198 mastných kyselin s alkylénoxidom so stup-ňom alkylénoxidácie 4 až 25 mólov alkylén-oxidu na jeden mól alkanolamidu, v ktorýchkyseliny majú ďžku alkylového reťazcacharakterizovánu počtom atómov uhlíkaCm až Czo s mol. hmotnosťou max. 312,5 a3 až 5 % hmot. derivátov alkanolamidovmastných kyselin s alkylénoxidom so stup-ňom alkylénoxidácie 4 až 25 mólov alky-lcnoxidu na jeden mól alkanolamidu, v kto- rých kyseliny majú d žku alkylového reťaz-ca charakterizovaná počtom atómov uhlíkaCs s jednou dvojnou vázbou o mol. hmot-nosti max. 350 a zvyšok tvoria vedťajšieprodukty reakcie, najma polyglykoly.

Olej z bezerukovej řepky má nasledovnýstredný obsah mastných kyselin — uvede-né v tabul'ke 2 [J. Souček: Priemysel potra-vin, zv. 34, č. 1 (1983), str. 1 sž 3]:

Tabulka 2 Názov kyseliny

Počet atómovuhlíka

Počet dvojnýchvazieb

Mol. hmotnostg/mol.

Hmot. kyselina palmitová 16 0 256,4 6 kyselina stearová 18 0 284,5 2 kyselina olejová 18 1 282,5 55 kyselina linolová 18 2 280,4 22 kyselina linolénová 18 1 3 278,4 10 kyselina eruková 22 1 338,6 5 ostatně kyseliny 14 až 20 — max. 312,5 —

Alkylénoxidáciou alkanolamidov připra-vených z bezerukovej řepky vznikajú kva-palné produkty s dobrými povrchovoaktív-nymi vlastnosťami, dobrou manipuláciou pridávkovaní a dobrými detergentnými účin-kami. Oxypropyláciou sa pripravia produk-ty, ktoré možno použit na přípravu odpeňo-vacích prostriedkov. Pod pojmom alkylén-oxidácia rozumieme oxyetyláciou a/alebooxypropyláciou. Produkty sú zdravotně ne-závadné. Doteraz nebolo v literatúre popí-sané použitie východzej suroviny rastlinnejprovinencie na báze řepkového oleja s níz-kým obsahom kyseliny erukovej na přípra-vu tenzidov.

Pre vačšiu názornost uvádzame příkladyprevedenia. Příklad 1

Do autoklávu z nehrdzavejúcej ocele o ob-jeme 2,5 dm3 opatřeného duplikátorom akotvovým miešadlom sa dá 1120 g mono-etanolamidu řepkových mastných kyselin,pričom východzie kyseliny majú podl'a ana-lýz plynovej chromatografie následovně zlo-ženie (uvádzané v % hmot.): kyselina palmitová 5,9 kyselina stearová 2,3 kyselina olejová 54,8 kyselina linolová 21,3 kyselina linolénová 8,0 kyselina eruková 5,0 ostatně kyseliny Cm až C20 2,7

Priemerná mol. hmotnost monoetanolami-du řepkových mastných kyselin je 345. Doautoklávu sa ďalej přidá 10 g katalyzátoreKOH. K takto pripravenej surovině sa podatmosférou dusíka pri teploto 125 až 145 °Ca tlaku max. 0,3 MPa postupné dávkuje600 g etylénoxidu (4,2 moly etylénoxidu na1 mól alkanolamidu mastných kyselin). Zís- kaný kvapalný produkt o obsahu viazanéhoetylénoxidu 35,0 °/o hmot. (stanoveného štie-pením s kyselinou jódovodíkovou) má pri30 °C hustotu 978,2 kg . m-3, viskozitu 160,4mPa. s a index lomu 1,4749. 89,9 % hmot.produktu tvoria deriváty alkanolamidovmastných kyselin s etylénoxidom, v ktorýchkyseliny majú d žku alkylového reťazca cha-rakterizovaná počtom atómov uhlíka Cm ažC’o s mol. hmotnosťou max. 312,5 a 4,8 %hmot. tvoria deriváty alkanolamidov mast-ných kyselin s etylénoxidom, v ktorých ky-seliny majú dížku alkylového reťazca cha-rakterizovaná počtom atómov uhlíka C22jednou dvojnou vazbou o mol. hmotnostimax. 350 a 5,3 % hmot. tvoria polyetylén-glykoly. U vzniklého produktu bola stanovená de-tergentná účinnost pri 60 °C a 90 CC. Vý-sledky pracej účinnosti sú uvedené v pří-klade Č. 9, tab. č. 1. Příklad 2

Postupom popísaným v příklade 1 a zlo-ženia východzích mastných kyselin řepko-vého oleja taktiež podlá příkladu 1 sa při-praví tenzid so 6 mólmi etylénoxidu tak, žesa 1120 g monoetanolamidu řepkovýchmastných kyselin postupné oxyetyluje s 860gramy etylénoxidu. Vzniklý tenzid je kva-palina, ktorá má pri 30 °C index lomu 1 4742;hustotu 997,3 kg . m~3; viskozitu 153 mPa . s. 89,3 % hmot. produktu tvoria deriváty al-kanolamidov mastných kyselin s etylénoxi-dom, v ktorých kyseliny majú dížku alky-lového reťazca charakterizovaná počtomatómov uhlíka Cm až C20 s mol. hmotnosťoumax. 312,5 a 4,7 % hmot. tvoria derivátyalkanolamidov mastných kyselin s etylén-oxidom, v ktorých kyseliny majú dížku al-kylového reťazca charakterizovaná počtomatómov uhlíka C22 s jednou dvojnou vazbou 256198 o mol. hmotnosti max. 350 a 6,0 °/o hmot.tvoria polyetylénglykoly. U vzniklého produktu bola stanovená de-tergentná účinnost a výsledky sú uvádzanév příklade č. 9, tab. 3. P r í 1í 1 a d 3

Postupom popísaným v příklade 1 a zlo-ženia východzích mastných kyselin řepko-vého oleja toktiež podlá příkladu 1 sa při-praví tenzid s 8 rnólmi etylénoxidu tak, žesa 345 g monoetanolamidu řepkových mast-ných kyselin oxyetyluje s 355 g etylénoxi-du. Vzniklý produkt je kvapalina, ktorá mápri. 30 °C index lomu 1 4738; hustotu 1,013,3kg . rn<:; viskozitu 158,7 mPa . s. 87,2 %hmot. produktu tvoria deriváty alkanolami-dov mastných kyselin s etylénoxidom, vktorých kyseliny májů dížku alkylového re-ťazca charakterizovánu počtom atómov uhlí-ka Cii až Cn s mol. hmotnosťou max. 312,5a 4,6 % hrnot. tvoria deriváty alkanolami-dov mastných kyselin s etylénoxidom, v kto-rých kyseliny majú d žku alkylového reťaz-ca charakterizovaná počtom atómov uhlíkaC22 s jednou dvojnou vazbou o mol. hmot-nosti max. 350 a 8,2 % hmot. tvoria poly-etylénglykoly. U vzniklého produktu bola stanovená de-tergentná účinnost a výsledky sú uvedenév příklade č. 9, tabulka 3. Příklad 4

Postupom popísaným v příklade 1 a zlo-ženia východzích mastných kyselin řepko-vého olej a, taktiež podl'a příkladu 1 sa při-praví tenzid s 12 rnólmi etylénoxidu tak, že345 g monoetanolamidu řepkových mast-ných kyselin sa oxyetyluje s 530 g etylén-oxidu. Vzniklý produkt je kvapalina, ktorámá pri 30 °C index lomu 1 4731; hustotu1 032,9 kg . m-3 a viskozitu 166 mPa . s. 82,2proč. hmot. produktu tvoria deriváty alka-nolamidov mastných kyselin s etylénoxi-dom, v ktorých kyseliny majú ďžku alky-lového reťazca, charakterizovaná počtomatómov uhlíka Cm až C20 s mol. hmotnosťoumax. 312,5 a 4,3 % hmot. tvoria derivátyalkanolamidov mastných kyselin s etylén-oxidom, v ktorých kyseliny majú dížku al-kylového reťazca charakterizovánu počtomatómov uhlíka C22 s jednou dvojnou vazbouo mol. hmotnosti max. 350 a 13,5 % hmot.tvoria polyetylénglykoly. U vzniklého produktu bola stanovená de-tergentná účinnost a výsledky sú uvedenév příklade č. 9, tabuťka 3. Příklad 5

Postupom popísaným v příklade 1 a zlo-ženia východzích mastných kyselin řepko-vého oleja, taktiež podta příkladu 1 sa při-praví tenzid so 16 rnólmi etylénoxidu tak, že 345 g monoetanolamidu řepkových mast-ných kyselin sa oxyetyluje s 705 g etylén-oxidu. Vzniklý produkt je kvapalina, ktorámá pri 30 °C index lomu 1,4735; hustotu1 049,0 kg . m-3; viskozitu 214 mPa . s. 73,1proč. hmot. produktu tvoria deriváty alka-nolamidov mastných kyselin s etylénoxi-dom, v ktorých kyseliny majú ďžku alkylo-vého reťazca charakterizovanú počtom ató-mov uhlíka Ci4 až C20 s mol. hmotnosťoumax. 312,5 a 3,8 % hmot. tvoria derivátyalkanolamidov mastných kyselin s etylén-oxidom, v ktorých majú kyseliny dížku al-kylového reťazca charakterizovanú počtomatómov uhlíka Cž2 s jednou dvojnou vázbouo mol. hmotností max. 350 a 23,1 % hmot.tvoria polyetylénglykoly. U vzniklého produktu bola stanovená de-tergentná účinnost a výsledky sú uvedenév příklade č. 9, tabulka 3. Příklad 6

Postupom popísaným v příklade 1 a zlo-ženia východzích mastných kyselin řepko-vého oleja taktiež podl'a příkladu 1 sa při-praví tenzid s 20 rnólmi etylénoxidu tak, že345 g monoetanolamidu řepkových mast-ných kyselin sa oxyetyluje s 880 g etylén-oxidu. Vzniklý produkt je kvapalina ktorápri 30 °C má index lomu 1,4725; hustotu1 056,7 kg . m~3; viskozitu 220 mPa . s. 70,3proč. hmot. produktu tvoria deriváty alka-nolamidov mastných kyselin s etylénoxi-dom, v ktorých kyseliny majú dížku alky-lového reťazca charakterizovanú počtomatómov uhlíka C11 až C20 s mol. hmotnosťoumax. 312,5 a 3,7 % hmot. tvoria derivátyalkanolamidov mastných kyselin s etylén-oxidom, v ktorých kyseliny majú dížku al-kylového reťazca charakterizovanú počtomatómov uhlíka C22 a jednou dvojnou vázbouo mol. hmotnosti max. 350 a 26,0 % hmot.tvoria polyetylénglykoly. U vzniklého produktu bola stanovená de-tergentná účinnost a výsledky sú uvedenév příklade č. 9, tabuťka 3. Příklad 7

Postupom popísaným v příklade 1 a zlože-nia východzích mastných kyselin řepkové-ho oleja taktiež podťa příkladu 1 sa připra-ví tenzid s 8,7 rnólmi propylénoxidu tak,že 345 g monoetanolamidu řepkových mast-ných kyselin sa propoxyluje s 510 g propy-lénoxidu. Vzniklý produkt je kvapalina ob-sahujúca 60 % hmot. viazaného propylén-oxidu. 87,2 θ/o hmot. produktu tvoria derivá-ty alkanolamidov mastných kyselin s pro-pylénoxidom, v ktorých kyseliny majú dížkualkylového reťazca charakterizovanú počtomatómov uhlíka Ci4 až C20 s mol. hmotnosťoumax. 312,5 a 4,6 % hmot. tvoria derivátyalkanolamidov mastných kyselin s propylén-oxidom, v ktorých kyseliny majú dížku al- 256198 10 kýlového reťazca charakterizovaná počtomatómov uhlíka C22 s jednou dvojnou vazbouo mol. hmotnosti max. 350 a 8,2 % hmot.tvoria polyglykoly. Odpeňovacia účinnoststanovená podlá metody popisanej v čs. AO236 099 je 67,6 %. Příklad 8

Pre porovnanie sa pripravia tenzidy po-stupom podlá příkladu 1 oxyetyláciou mo-noetanolamidov řepkových mastných kyse-lin so 4 až 20 mólmi etylénoxidu, pričomale východzie kyseliny pochádzali z tzv. kla-sickej odrody řepky s vyšším obsahom kys.erukovej a mali následovně zloženie uvád-zané v °/o hmot.: kyselina palmitová 7,0 kyselina stearová 1,5 kyselina olejová 13,5 kyselina linolová 14,0 kyselina linolénová 8,0 kyselina eruková 47,0 ostatně kyseliny C14 až C;o 9,0

Obsah volných polyglykolov je na rovna-kej úrovni, ako u tenzidov připravených po- dlá príkladov 1 až 6. Takto připravené ten-zidy sú pastovité až pevné látky. Příklad 9

Stanovená bola pracia účinnost vzorkovpřipravených podlá příkladu 1 až 8, pričomholi porovnané pracie účinnosti tenzidovpřipravených oxyetyláciou monoetanolami-dov mastných kyselin připravených z tzv.klasickej odrody řepky s vysokým obsahomkyseliny erukovej so vzorkami připravený-mi oxyetyláciou monoetanolamidov mast-ných kyselin připravených z nových odrodřepky s nízkým podielom kyseliny erukovej.Skúška pracej účinnosti bola robená na do-provodnej tkanině zo 100 %-nej bavlny, kto-rá bola umělo zašpiněná. Doba prania 30minút, teplota 60 a 90 CC, voda destilovaná.Skúšaná bola základná detergentná účin-nost (0,75 g . i"1 tenzidu podlá příkladu ++ 1,5 g síranu sodného) a účinnost v štan-dardnom detergente (15 % hmot. aktívnejlátky). Ako výsledky pracej účinnosti sauvádzajú optické remisie zašpinenej tkani-ny po praní, pričom povodná remisia tex-tilných materiálov je 11,9 %. Výsledky pracej účinnosti v % udává ta-bulka 3.

Tabutka 3

Tenzid n Základná detergentná Účinnost v standard. účinnost detergente

60 °C 90 °C 60 °C 90 °C

Podlá vynálezu příklad 1 4 24,3 30,0 35,0 41,3 Podlá vynálezu příklad 2 6 29,7 34,2 40,0 45,0 Podlá vynálezu příklad 3 8 33,5 38,0 43,9 48,3 Podlá vynálezu příklad 4 12 37,2 41,8 47,6 52,0 Podlá vynálezu příklad 5 16 37,9 42,0 48,0 52,9 Podlá vynálezu příklad 6 20 35,1 39,3 45,5 50,3 Podřa příkladu 8 4 20,2 25,2 30,1 36,7 6 25,8 30,1 36,2 40,3 8 30,1 33,2 39,9 44,0 12 33,6 37,1 42,9 47,0 16 35,2 39,1 45,8 49,5 20 36,0 39,0 46,3 50,0 pričom „n“ znamená počet mólov navia-zaného etylénoxidu na jeden mól monoeta-nolamidu mastných kyselin řepkového ole-ja. Z výsledkov pracej účinnosti je vidieť, že tenzidy připravené podta tohto vynálezu súúčinnejšie, ako tenzidy připravené zo suro-vin tzv. klasickej řepky s vysokým obsahomkyseliny erukovej.

Claims (2)

1. 256198 11 12 P R E D Μ E T Tenztd na báze alkylénoxidovaných alka-nolamidov mastných kyselin rastlinného pó-vodu, vyznačujúci sa tým, že pozostáva zo70 až 90 % hmot. derivátov alkanolamidovmastných kyselin s alkylénoxidom so stup-ňom alkylenoxidácie 4 až 25 mólov alkylén-oxidu na jeden mól alkanolamidu, v kto-rých kyseliny majú ďžku alkylového reťaz-ca charakterizovanú počtom atómov uhlíkaCti až C20 s mol. hmotnosťou max. 312,5 a VYNALEZU 3 až 5 % hmot. derivátov alkanolamidovmastných kyselin s alkylénoxidom so stup-ňom alkylénoxidácie 4 ež 25 mólov alkyléri-oxidu na jeden mól alkanolamidu, v ktorýchkyseliny majú, ďžku alkylového reťazca cha-rakterizovanú počtom atómov ublíka C22 sjednou dvojnou vazbou o mol. hmotnostimax. 350 a zvyšok tvoria vedíajšie produk-ty reakcie, najma polyglykoly.