CS264704B1 - Zmáčadlo so znfženou penivosfou účinné v éirokom rozmedzí pH - Google Patents

Abstract

Zmáčadlo so zníženou penivosťou účinné v širokom rozmedzí pH, ktoré obsahuje 60 až 94,9 % hmot. tenzidovej zložky pozostávajúcej zo 40 až 80 % hmot. tenzidů vzorca: R-O(C2H4O)nH a z 20 až 60 % hmot. tenzidů vzorca: R-°(C2H4O)n(C3H6O)mH 5 až 30 % hmot. diólu a/alebo triolu s mol. hmotnosťou 76 až 94 g.mol"! a 0,1 až 20 % hmot. vody, pričom R znamená alkyl a/alebo alkylaryl o počte atómov uhlíka v alkylovom retazci 8 až 16, n znamená celé číslo 5 až 15 a m znamená celé číslo 3 až 18. Je ho možno využiť najma v textilnom priemysle.

Description

Vynález sa týká zmáčadla so sníženou penivosťou, ktoré je účinné v širokom rozmedzí pH a majúoe teplotu tuhnutia pod 0 °C, vhodného najma pre použitie v zušlechťovacích procesoch v textilnom priemysle.

V súčasnej době je len velmi málo odvětví národného hospodárstva, kde sa nepoužívajú tenzidy - látky, ktoré v důsledku svojej špecifickej štruktúry ulahčujú a urýchlujú niektoré fyzikálně a chemické deje na fázovom rozhraní. Tenzidy sa používajú v geologickom prieskume, pri ťažbe a spracovaní ropy a rúd, v kovospracujúcom priemysle, v stavebníctve, v celulózovopapierníckom priemysle, pri výrobě usní a kožušín, vo farmáoii a kozmetike, pri výrobě a spracovaní plastických hmůt, v textilnom priemysle, v polnohospodárstve, v potravinárskom priemysle, ako aj v prostriedkoch bytovéj chémie. Charakteristickou vlastnosťou tenzidov je, že sú povrchovoaktívne, adsorbujú sa v roztoku na fázovom rozhraní, čím vzniká povrchový film. Torná za následok zníženie povrchového napatia daného roztoku, oproti povrchovému napatiu rozpúšťadla.

V technickej praxi majú často povrchové javy rozhodujúcu úlohu v určitom technologickom procese. Sú to napr. operácie: adsorbcia, flokulácia, vytváranie disperzií, suspenzií, emulzi!, pien, zmáčanie, pranie, čistenie, mazanie, solubilizácia, heterogenná katalýza a mnohé dalšie. Podlá Specifického působenia pri určitéj technologickéj operácii sa příslušné tenzidy označujú ako dispergátory, solubilizátory, emulgátory, peniče, zmáčadlá, detergenty a pod.

Důležitou skupinou tenzidov sú zmáčadlá, ktoré sa používajú v mnohých zušlechťovacích procesoch, kde sa pracuje vo vodnom prostředí. Pod zmáčaním sa všeobecne rozumie vytváranie nového fázového rozhrania tuhej a kvapalnej fázy na mieste původného fázového rozhrania tuhej a plynnej fázy. Ide o zložitý jav, ktorý závisí od mnohých faktorov, z ktorých rozhodujúce sú najmS: povrchové napStie kvapaliny, charakter fyzikálnej a chemlckej štruktúry povrchu tuhej fázy, difúzia, adhézia, teplota, koncentrácia tenzidu a pod.

Zmáčadlá sa okrem textilného priemyslu, ktorý je ich najvSčším spotrebitelom, používajú aj v strojárenstve (napr. pri galvanickom pokovovaní), v chemickom priemysle (pri výrobě prostriedkov na ochranu rastlín), pri výrobě usní a kožušín (napr. pri namáčaní), ako aj v dalších odvetviach.

Doteraz bolo vyvinutých vela zlúčenín, ktoré majú zmáčacie vlastnosti. Zo syntetických tenzidov k najstarším patřil olej na tureckú červeň (alkalická sol čiastočne sulfátovaného ricínového oleja). Vývoj pokračoval k dalším zmáčadlám aniónového typu, sulfátovaným esterom kyseliny ricínovej, sulfátovaným amidom a sulfonamidom nenasýtených mastných kyselin. Ďalej sem patria sulfátované produkty primárných, ako aj sekundárných mastných alkoholov, ako aj alkalické soli alkylnaftalénsulfokyselín. Velmi dobrú zmáčaciu účinnosť majú alkylsulfoestery kyseliny jantárovej s alkylovým reťazcom, ktorý obsahuje 6-8 atómov uhlíka.

Uvedené tenzidy patria do skupiny aniónových tenzidov. Majú velmi dobrú zmáčaciu účinnosť, majú však aj niektoré negativné vlastnosti ako je vysoká penivost, v niektorých prípadoch zlá znášanlivost s inými zložkami zušlachťovacích kúpelov, připadne horšia stálosť najmS v alkalickom prostředí. Z týchto důvodov sa čoraz viac používajú neiónové tenzidy, vačšinou na báze reakčných produktov alkylénoxidov s vyššími mastnými alkoholmi, alkylfenolmi, alkanolamidmi a pod. Majú o niečo nižšiu zmáčaciu účinnosť, majú však lepšiu znášanlivosť a vo všeobecnosti nižšiu penivosť ako aniónové tenzidy.

Z konkrétných príkladov možno uviesť zmáčadlo podlá NSR pat. prihl. 2 030 131, ktoré je reakčným produktom C_1Q až C₁₄ alkoholu s oxiránom, málo pěnivé zmáčadlá podlá NSR pat. 2126 918 a jap. pat. 74 127 951 na báze reakčných produktov vyšších alkoholov resp. alkylfenolov s alkylénoxidmi a styrénoxidom. Nepeniace zmáčadlo pre pranie resp. farbenie textilii podlá NSR pat. 2 213 383 je reakčný produkt 5 až 8 mólov oxiránu s 1 mólom C^₄ až diólu. Z dalších produktov s podobnými vlastnosťami možno uviesť oxyalkylované aikanolamidy vyšších mastných kyselin podlá ZSSR A. O. 427 002. Vysokú zmáčaciu účinnost pri vělmi nízkéj penivosti má zmáčací prostriedok na báze esterov alkylpolyglykoléterov s parafínmonokarbónovými kyselinami podlá ČSSR A. O. 193 967.

V súčasnej době sa od zmáčacieho prostriedku pre textilný priemysel vyžadujú okrem dobré j zmáčacej účinnosti a nízkej penivosti aj dalšie vlastnosti, najma stálost a dobrá rozpust nost v alkalických aj kyslých roztokoch a tiež vysoká účinnost v širokom rozmedzí pH a v neposlednom radě dobrá manipulovatelnosť. Pri koncipovaní moderného univerzálneho zmáčadla sa najčastejšie používajú aniónové a neiónové tenzidy, případné ich zmesi. Zmáčadlo s vysokou účinnosťou, nízkou penivosťou a stálostou voči alkáliám pri vyššej teplote podlá ČSSR A. O. 190 937 je založené na báze sulfátovaných odpadových produktov z výroby 2-etylhexanolu.

Z neiónových produktov možno uviesť zmáčadlo podlá Europ. pat. appl. 51 878 (Union Carbide Corp.) na báze oxyalkylovaných alkoholov, ako aj tenzid podlá Europ. pat. appl. 36 550 (BASF A. G.), ktorého účinnou zložkou je adukt mastného alkoholu s oxiránom, polyoxyetylénový retazec má ukončený propylénoxidom, resp. tenzid podlá USA pat. 3 539 518, v ktorom je polyoxyetylénový retazec alkylpolyglykoléteru ukončený acylovou skupinou.

Nedostatkom uvádzaných látok je to, že majú poměrně vysokú penivosť, resp. ich zmáčacia účinnost v alkalických kúpeloch je nízká. Zmáčadlá na báze aniónových tenzidov, najmS 2-etylhexylsulfonjantaránu aj napriek tomu, že sú považované za najúčinnejšie zmáčadlá majú v neutrálnom prostředí vysokú penivosť a v alkalickom prostředí sa už pri koncentrácii 10 g.l”^

NaOH rozkládájú a nedajú sa použit.

Uvedené nedostatky v tejto oblasti do značnéj miery odstraňuje zmáčadlo so zníženou penivosťou, účinné v širokom rozmedzí pH vyznačené tým, že obsahuje 60 až 94,9 % hmot. tenzidovej zložky pozostávajúcej zo 40 až 80 % hmot. tenzidu vzorca:

R-O(C₂H₄O)_nH a z 20 až 60 % hmot. tenzidu vzorca:

^R-°<^C2^H4⁰»n^ÍC3^H6^0,m^H až 30 % hmot. diolu a/alebo triolu s mol. hmotnosťou 76 až 94 g.mol^-''' a 0,1 až 20 % hmot. vody, pričom:

R znamená alkyl a/alebo alkylaryl o počte atómov uhlíka v alkylovom reťazci 8 až 16 n znamená celé číslo 5 až 15 m znamená celé číslo 3 až 18

Zmáčadlo možno podlá potřeby riediť vodou, organickými rozpúštadlami alebo kombinovat s inými tenzidmi bez rozdielu iónovosti. Zmáčadlo upravené diólom a/alebo triólom má nižšiu teplotu tuhnutia, takže nie sú problémy pri jeho dávkování a príprave pracovných roztokov ani v zimnom období. Z uvedených dfivodov je využitie tohto zmáčadla v prevádzkovej praxí výhodné z hladiska nižšej spotřeby tepelnej energie. Ako diól a/alebo triol sa osvědčil 1,2-propylénglykol a glycerín. Monoetylénglykol a dietylénglykol sa nedoporučuje pre ich toxické vlastnosti. Nižšie polyetylénglykoly tiež nie sú vhodné pre nižší efekt zníženia teploty tuhnutia.

Výhodou zmáčadla so zníženou penivosťou, účinného v širokom rozmedzí pH podlá vynálezu je najmS nízká penivosť, dobrá rozpustnost vo vodě a stálost v neutrálnych, alkalických aj kyslých roztokoch, ako aj vysoká zmáčacia účinnost nielen v neutrálnych ale aj v kyslých a alkalických roztokoch. Pod pojmom široké rozmedzie pH rozumieme pH od hodnoty 1 až 13. Výhodou je súčasné dosiahnutie synergického efektu kombináciou jednotlivých zložiek tenzidov, priaznivo ovplyvňujúce aplikačně vlastnosti. Tento jav, ako aj dalšie výhody 3Ú zřejmé z príkladov.

Příklad 1

Homogenizáciou pri 60 °C připravila sa zmes tenzidov pozostávajúca z 50 % hmot. nonylfenolu s 10 mólmi oxiránu a 50 % hmot. nonylfenolu s 10 mólmi oxiránu, na ktorý bolo Sálej naviazané 12 mólov metyloxiránu. Vzniklý koncentrát sa upravil s 30 í hmot. 1,2-propylénglykolu a 10 % hmot. vody na obsah účinných látok 60 % hmot.

Zmáčacia účinnost sa stanovila v destilovanéj vodě a vo vodě obsahujúcej 30 g.l^-'' NaOH podlá ON 66 6129. Meral sa čas zmáčania bavlněných krúžkov pri konc. zmáčadla 1 g.l Čím nižší čas zmáčania, tým je vyššia zmáčacia účinnost. Penivost sa stanovila pri 20 °C a konc. přípravku 1 g.l^-''' metodou opísanou v ČSSR A. O. 208 350. Penivost roztoku bola 125 %, čas zmáčania v destilovanej vodě bol 16,5 sek. a v roztoku NaOH o konc. 30 g.l ² bol 142,3 sek.

V kyslom prostředí o konc. 4,5 g.l^-'' 98 %-nej kyseliny sírovej bol čas zmáčania 21,0 sek. Teplota tuhnutia bola mínus 15 °C. Pre porovnanie 2-etylhexylsulfojantarán sodný mal za týchto podmienok penivost 274 %, čas zmáčania v destilovanej vodě 17,1 sek. a v NaOH o konc. 30 g.l ² stratil účinnost zmáčadla, nakolko nastal jeho rozklad.

Přiklad 2

Připravili sa zmesi z nasledovných základných zložiek tenzidov:

A - nonylfenol s 10 móúmi oxiránu

B - nonylfenol s 10 mólmi oxiránu plus 12 mólov metyloxiránu

C - nonylfenol s 10 mólmi oxiránu plus 15 mólov metyloxiránu

zmes číslo	tenzid (% hmot.)	penivost (%)	čas zmáčania v sek.,	poměr časov zmáčania v NaOH o konc. 30 g.l-1 teoretické/ /namerané
A	B	c	konc v h20	. 1 g.l v NaOH o konc. 30 g.l-1
namera- né	teore- tické
1	100	-		178	22,3	33,8	33,8	1,0
2	90	10	-	146	-	38,1	99,0	2,6
3	80	20	-	140	18,0	26,5	164,0	6,2
4	70	30	-	135	-	30,4	229,0	7,5
5	50	50	-	125	16,5	142,0	360,0	2,5
6	20	80	-	93	17,0	352,0	555,0	1,6
7	-	100	-	17	22,0	686,3	686,3	1,0
8	100	-	-	178	22,3	33,8	33,8	1,0
9	90	-	10	155	-	38,2	138,2	3,6
10	80	-	20	141	20,7	30,1	242,7	8,0
11	70	-	30	134	-	32,9	347,1	10,2
12	50	-	50	114	19,5	39,4	556,0	14,1
13	20	-	80	80	39,6	385,0	869,4	2,2
14	-	-	100	8	75,9	1078,3	1078,3	1,0
Z	příkladu	2 je	vidiet,	že zmiešaním	zložky A so	zložkou B,	, potažné C	penivost pribúda-

ním zložky B a C klesá, čas zmáčania v destilovanej vodě je okrem zmesi č. 13 lepšia, ako u základných zložiek a čas zmáčania v silné alkalickom prostředí v NaOH o konc. 30 g.l ² (pH = 12,6) je lepšia, ako teoretická hodnota. Maximálny synergioký efekt sa prejaví pri pomere zložky A 70 až 80 % hmot. a 20 až 30 % hmot. zložky Bav druhom případe pri pomere 50 až 80 % hmot. zložky A a 50 až 20 % hmot. zložky C.

Příklad 3

Připravená bola zmes tenzidov pozostávajúca zo 40 % hmot. nonylfenolu s 9 mólmi oxiránu a zo 60 % hmot. mastného alkoholu o počte atómov uhlíka 12 až 15 s 10 mólmi oxiránu a 7 mólmi metyloxiránu. 90 % hmot. zmesi koncentrátu tenzidov bolo upravené s 5 % hmot., 1,2-propylénglykolu a 5 * hmot. vody. Takto připravené zmáčadlo málo podlá podmienok uvedených v příklade 1 penivost 125,0 %, čas zmáčania vo vodě 31,9 sek. a v NaOH o konc. 30 g.l^-1 41,0 sek. Teplota tuhnutia bóla mínus 5 °C.

Příklad 4

Připravená bola zmes tenzidov pozostávajúca z 80 % hmot. mastného alkoholu o počte atómov uhlíka 12 až 15 s 10 mólmi oxiránu a 7 mólmi metyloxiránu a 20 % hmot. nonylfenolu s 9 mólmi oxiránu. 80 % hmot. koncentrátu sa upravilo s 19,9 % hmot. 1,2 propylénglykolu a 0,1 % hmot. vody. Takto připravené zmáčadlo málo podlá podmienok uvedených v příklade 1 penivosť 145,0 %, čas zmáčania vo vodě 17,8 sek. a v NaOH o konc. 30 g.l^-^ 44,2 sek.

Teplota tuhnutia bola mínus 12 °C.

Příklad 5

Připravená bola zmes tenzidov pozostávajúca z 50 % hmot. oktylfenolu s 15 mólmi oxiránu s 50 % hmot. nonylfenolu s 15 mólmi oxiránu a 18 mólmi metyloxiránu. 70 % hmot. koncentrátu sa upravilo s 29,5 % hmot. dipropylénglykolu a 0,5 % hmot. vody. Takto připravené zmáčadlo málo podlá podmienok uvedených v příklade 1 penivost 117,0 %, čas zmáčania vo vodě 23,7 sek. a v NaOH o konc. 30 g.l ¹ 31,5 sek. Teplota tuhnutia bola mínus 12 °C.

Príklad6

Připravená bola zmes tenzidov pozostávajúca zo 70 % hmot. mastného alkoholu s počtom atómov uhlíka 13 až 15 s 10 mólmi oxiránu a 30 % hmot. mastného alkoholu s počtom atómov uhlíka 13 až 15 s 10 mólmi oxiránu a 7 mólmi metyloxiránu. 60 % hmot. koncentrátu sa upravilo s 20 % hmot. zmesi glykolov pozostávajúcej z 1 dielu 1,2 propylénglykolu a jedného dielu dipropylénglykolu a s 20 % hmot. vody. Takto připravené zmáčadlo málo podlá podmienok uvedených v příklade 1 penivost 148,0 %, čas zmáčania vo vodě 37,8 sek. a v NaOH o konc. 30 g.l^-^ 53,8 sek.

Teplota tuhnutia bolá mínus 13 °C.

Přiklad 7

Připravená bola zmes tenzidov pozostávajúca zo 60 % hmot. nonylfenolu s 5 mólmi oxiránu a 40 % hmot. nonylfenolu s 9 mólmi oxiránu a 3 mólmi metyloxiránu. 94,9 % hmot. koncentrátu bolo upravené s 5 % hmot. glycerínu a 0,1 % hmot. vody. Takto připravené zmáčadlo málo podlá podmienok uvedených v příklade 1 penivosť 32,0 %, čas zmáčania vo vodě 126,9 sek. a v NaOH o konc. 30 g.l 329,2 sek.

Teplota tuhnutia bola mínus 5 °C.

Příklad 8

Připravené bolo zmáčadlo podlá příkladu 3, lenže namiesto mastného alkoholu o počte atómov uhlíka 12 až 15 bol použitý mastný alkohol o počte atómov uhlíka 12 až 18. Hodnoty penivosti, času zmáčania a teploty tuhnutia boli na rovnakej úrovni ako v příklade 3.

Claims (1)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   Zmáčadlo so zníženou penivosťou účinné v širokom rozmedzí pH vyznačené tým, že obsahuje 60 až 94,9 % hmot. tenzidovej zložky pozostávajúcej zo 40 až 80 % hmot. tenzidů vzorca:

   R-O(C₂H₄O)_nH a z 20 až 60 % hmot. tenzidu vzorca:

   ^R-°^<C2^H4^O’n^<C3^H6°»m^H

   5 až 30 % mol. diólu a/alebo triolu s mol. hmotnosťou 76 až 94 g.mol^-'¹' a 0,1 až 20 % hmot vody, pričom

   R znamená alkyl a/alebo alkylaryl o počte atómov uhlíka v alkylovom reťazci 8 až 16 n znamená celé číslo 5 až 15 m znamená celé číslo 3 až 18.