DE1198815B - Verfahren zur Herstellung von oberflaechenaktiven Schwefelsaeureestern bzw. deren Salzen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von oberflaechenaktiven Schwefelsaeureestern bzw. deren SalzenInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
C07c
Deutsche Kl.: 12 ο-23/02
Nummer: 1198 815
Aktenzeichen: B 57714IV b/12 ο
Anmeldetag: 4. Mai 1960
Auslegetag: 19. August 1965
Es wurde gefunden, daß man oberflächenaktive Schwefelsäureester bzw. deren Salze erhält, wenn
man Epoxydierungsprodukte ungesättigter tierischer oder pflanzlicher Öle, Fette oder Wachse oder von
synthetischen Estern ungesättigter höhermolekularer Fettsäuren, welche auf einen Epoxydsauerstoffgehalt
von 0,5 bis 3% gebracht worden sind, mit 15 bis 20 Gewichtsprozent konzentrierter Schwefelsäure,
bezogen auf die verwendete Menge an Epoxydierungsprodukt, bei unter 40° C umsetzt und die erhaltenen
Schwefelsäureester gegebenenfalls mit für die Herstellung oberflächenaktiver Verbindungen
üblichen Basen neutralisiert.
Bei den Epoxydierungsprodukten ungesättigter tierischer oder pflanzlicher Öle, Fette oder Wachse
handelt es sich in erster Linie um solche, die sich von natürlich vorkommenden Glyceriden, deren Fettsäureanteil
ein- oder mehrfach ungesättigt sein kann, wie Sojaöl, Baumwollsaatöl, Rüböl, Leinöl, ferner
Rizinusöl, Sonnenblumenöl, Olivenöl, Klauenöl, sowie ungesättigten Wachsen und Tranen, wie Spermöl,
Heringstran, Dorschtran, Haifischtran oder Waltran oder auch deren Umesterungsprodukten ableiten.
Weiter kommen Epoxydierungsprodukte von Estern ungesättigter Fettsäuren ein- oder mehrwertiger
Alkohole der aliphatischen, cycloaliphatischen, aromatischen oder heterocyclischen Reihe in Betracht,
also von Estern des Äthyl-, η-Butyl-, tert.-Amyl-, 2-Äthylhexyl-, Octadecyl-, Cyclohexyl-, Methylcyclohexyl-,
Naphthenyl- und Benzylalkohols oder des Äthylenglykols, 1,2-Propylenglykols, Butandiol-(l,4),
Dodekandiol-(1,12), Pentaerythrits, von Polyalkylenglykolen, z.B. des Diäthylenglykols. Auch
Epoxydierungsprodukte von Estern aus ungesättigten Carbonsäuren und Alkoholgemischen sowie von gemischten
Estern aus mehrwertigen Alkoholen und verschiedenen ungesättigten Carbonsäuren, ζ. Β. der
Mischester aus Äthylenglykol mit Ölsäure und Leinölfettsäure sind verwendbar. Ferner sind auch Epoxydierungsprodukte
von Estern brauchbar, bei denen sowohl der Säure- als auch der Alkoholanteil einen
ein- oder mehrfach ungesättigten Kohlenwasserstoffrest besitzt. Endlich kommen als Ausgangsstoffe auch
epoxydierte Ester von ungesättigten Carbonsäuren in Betracht, die durch Kondensation von höhermolekularen
ungesättigten Fettsäuren der oben bezeichneten Art mit niedermolekularen,, mehrbasischen
Carbonsäuren, wie Maleinsäure, Zitronensäure, Adipinsäure und Phthalsäure, und/oder mehrwertigen
Alkoholen, wie Glykolen, Glycerin, Pentaerythrit und Sorbit, erhalten werden.
Es ist aus der deutschen Patentschrift 969 930 Verfahren zur Herstellung von oberflächenaktiven
Schwefelsäureestern bzw. deren Salzen
Anmelder:
Böhme Fettchemie G. m. b. H.,
Düsseldorf, Henkelstr. 67
Als Erfinder benannt:
Dr. Jürgen Plapper, Düsseldorf;
Dr. Gerhard Dieckelmann, Düsseldorf-Holthausen
bekannt, daß sich Epoxydierungsprodukte höhermolekularer ungesättigter Verbindungen in Gegenwart
sauer reagierender Substanzen unter Mitwirkung der Epoxydgruppe zu hochmolekularen
Produkten polymerisieren, die den Charakter von Schmiermitteln oder faktisähnlichen Substanzen besitzen.
Demgegenüber erscheint es überraschend, daß derartige Epoxydierungsprodukte unter den
Bedingungen der Sulfatierung ein gänzlich anderes Verhalten zeigen, indem sie monomere Sulfatierungsprodukte
bilden.
Die Umsetzung der epoxydierten ungesättigten Fettsäureester mit der Schwefelsäure erfolgt je nach
der Konsistenz des Reaktionsgemisches in Rührgefäßen oder Knetern, gegebenenfalls unter Mitverwendung
von indifferenten Verdünnungsmitteln, z. B. Tetrachlorkohlenstoff oder Schwefeldioxyd. Die
Umsetzung erfolgt im allgemeinen bei Temperaturen unterhalb 40° C, vorzugsweise bei 15 bis 35° C. Die
angewendete Schwefelsäuremenge richtet sich nach dem gewünschten Einwirkungsgrad, wobei der Angriff
an der Epoxydgruppe und auch an einer noch vorhandenen Doppelbindung erfolgen kann.
Da die Reaktion in der Regel exotherm verläuft, ist es zweckmäßig, für Wärmeableitung zu sorgen,
weil eine zu starke Erhitzung des Reaktionsgemisches zu Nebenreaktionen und unerwünschten
harzartigen Produkten führen kann. Im allgemeinen wird die Umsetzung nach Abklingen der exothermen
Reaktion als beendet angesehen, doch ist es zweckmäßig, das Reaktionsgemisch noch einige
Stunden nachzurühren.
Die erhaltenen Reaktionsprodukte werden in üblicher Weise durch Waschen von überschüssigen
anorganischen Säureanteilen befreit. Anschließend kann man das Reaktionsgemisch durch Zugabe von
anorganischen oder organischen Basen, wie Natrium-
509 657/438
oder Kaliumhydroxyd, Natriumcarbonat, Ammoniak, Dimethylamin und Triäthanolamin in üblicher
Weise partiell oder vollständig neutralisieren.
Besonders brauchbare Produkte erhält man, wenn man als Ausgangsstoffe solche epoxydierten
Öle, Fette oder Wachse verwendet, die einen Epoxydsauerstoffgehalt bis etwa 3% besitzen, bei
denen die Jodzahl auf etwa 20 bis 50% des ursprünglichen Wertes abgesunken ist. Da die Epoxydierung
zu Produkten von heller Farbe und angenehmem Geruch führt, kann man als Ausgangsmaterial
für das Verfahren auch verhältnismäßig minderwertige, dunkelgefärbte Stoffe, insbesondere
Trane oder Wachse, verwenden und gelangt trotzdem zu hellfarbigen, geruchsschwachen Sulfonierungsprodukten.
Die erhaltenen neuartigen Einwirkungsprodukte stellen in Wasser leicht lösliche und/oder dispergierbare
Produkte dar. Sie besitzen als solche oder in Form ihrer wasserlöslichen Neutralisationsprodukte
oberflächenaktive Eigenschaften und haben zum Teil türkischrotölartigen Charakter. Man kann sie
daher für alle Anwendungszwecke gebrauchen, für die normalerweise derartige Stoffe verwendet werden,
also als Netz-, Dispergier-, Emulgier- und Reinigungsmittel. Weiterhin kann man sie zusammen
mit anderen oberflächenaktiven Mitteln und üblichen organischen oder anorganischen Zusatzmitteln
verarbeiten, und kann daraus auch feste Verarbeitungsprodukte, wie Pulver, Flocken, Späne,
Schnitzel oder Stücke herstellen.
Die erhaltenen Sulfatierungsprodukte oder deren Salze besitzen vielseitiges technisches Interesse. Sie
können auf Grund ihrer Emulgier- und Dispergierwirkung in der Textil-, Wasch- oder Reinigungsmittelindustrie
als waschaktive Substanzen, als Reinigungsverstärker, als Präparations-, Schmälz-
und Schlichtemittel, als Mittel zur antistatischen Ausrüstung von Fasermaterial, Geweben und
Folien, ferner in der Kunststoffindustrie als Emulgatoren sowie in der Petrochemie als Schmier- ,
mittel oder als Schmiermittelzusätze, beispielsweise zur Erniedrigung des Stockpunktes von Mineralölen,
Verwendung finden.
Beispiel 1 4S
Ein schwarzgefärbter Abfallheringstran von unangenehmem Geruch mit den Kennzahlen SZ = 17,2;
JZ =106,9; VZ =120; OHZ = 21,9 wird in bekannter Weise in Gegenwart von Essigsäure mit
Wasserstoffperoxyd epoxydiert. Nach der Aufarbeitung erhält man ein hellgelbes, geruchschwaches
Fischöl mit den Kennzahlen SZ = 15,7; JZ = 70,7; Epoxydsauerstoffgehalt 1,0%. Der
epoxydierte Fischtran wird mit 20% konzentrierter Schwefelsäure bei 25 bis 28° C sulfatiert. Im Anschluß
wird etwa 2 Stunden bei gleicher Temperatur nachgerührt. Das erhaltene saure Sulfatierungsprodukt
wird zweimal mit 10%iger Natriumsulfatlösung gewaschen. Anschließend wird durch Zugabe
von Kalilauge neutralisiert. Das erhaltene Reaktionsprodukt stellt eine klare, gelbliche, ölige Flüssigkeit
dar, die sehr leicht in Wasser dispergierbar ist.
Ein dunkelbrauner, entsäuerter Waltran mit den Kennzahlen SZ = 2; VZ = 154,8; OHZ = 17;
JZ = 132,5 wird wie in Beispiel 1 angegeben epoxydiert. Das nach der Epoxydation erhaltene hellgelbe
Waltranepoxyd (SZ = 0; VZ = 155,2; OHZ = 19; JZ = 84,0; Epoxydsauerstoffgehalt = 1,3%) wird
nach den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen mit 15% konzentrierter Schwefelsäure sulfatiert,
nachgerührt und gewaschen. Durch Zugabe von Triäthanolamin stellt man das saure Öl auf einen
pH-Wert von 6,5. Beim Einrühren der zehnfachen Menge Wasser erhält man eine stabile Emulsion, die
lange Zeit beständig ist.
Ein Sojaöl mit den Kennzahlen SZ = 0,1; VZ = 187; JZ = 120 wird in bekannter Weise mit
unterschüssigen Mengen Wasserstoffsuperoxyd und Essigsäure so weit zur Umsetzung gebracht, bis ein
Epoxydsauerstoffgehalt des aufgearbeiteten Epoxydierungsproduktes von 2,6 erreicht ist, das die
SZ = 0,17 und JZ = 80,5 besitzt.
Das erhaltene Epoxydierungsprodukt wird mit 20% konzentrierter Schwefelsäure bei 25 bis 28° C
sulfatiert. Nach dem Nachrühren wird mit Natriumsulfatlösung gewaschen. Das erhaltene Sulfatierungsprodukt
wird mit konzentriertem wäßrigem Ammoniak auf einen pH-Wert von 6,5 gebracht. Das Neutralisationsprodukt stellt ein hellfarbiges,
wasserlösliches Öl dar.
Ein hellgelber epoxydierter Fisch- bzw. Heringstran der Kennzahlen JZ = 70; VZ = 180; Epoxydsauerstoffgehalt
= 0,7%, wird mit 18% 96%iger Schwefelsäure bis 25° C, Einlaufzeit etwa 1 Stunde,
Nachrührdauer etwa 1 bis IV2 Stunden, sulfatiert. Der saure Ester wird anschließend ohne Verzug in
etwa 80% der stöchiometrisch zur völligen Neutralisation erforderlichen Ammoniakmenge, vorgelegt
als 5%ige Lösung, kontinuierlich einlaufen gelassen. Dabei soll die Temperatur von 30° C nicht überschritten
werden. Der Ansatz bleibt bei einem pH-Wert von etwa 4 bis 5 bis zur Abtrennung der
Salzwasserschicht bei einer Temperatur von etwa 50° C 10 bis 12 Stunden stehen. Nach der Abtrennung
der wäßrigen Schicht wird mit 25%igem Ammoniak bis zu einem pH-Wert von 6,8 bis 7
vollständig neutralisiert.
Man erhält ein braunes, blankes, leicht wasseremulgierbares Sulfat, das sehr gut beständige Emulsionen
gibt.
Ein hellgelber epoxydierter Haitran der Kennzahlen JZ = 70; VZ = 155; Epoxydsauerstoffgehalt
1%, wird mit 18% 96%iger Schwefelsäure sulfatiert. Einlaufzeit der Schwefelsäure IV2 bis 2 Stunden
bei 28° C Temperatur. Nachrührdauer 1 bis IV2 Stunden. Der saure Ester wird ohne Verzug in
etwa 80% der zur völligen Neutralisation erforderlichen Alkalimenge in Form 5- bis 10%iger KOH-Lösung
eingerührt. Dabei darf die Temperatur von 30 bis 35° C nicht überschritten werden. Nach dem
Einrühren hat die Mischung einen pH-Wert zwischen 4 bis 5. Das Abtrennen der wäßrigen Schicht
kann nach 2 bis 4 Stunden erfolgen. Das überstehende Öl wird mit 50%iger KOH-Lösung auf
einen pH-Wert von 6,8 bis 7 neutralisiert. Dabei erhält man ein gelbbraunes, blankes Sulfat.
Mischt man 60 Teile des erhaltenen Sulfates mit
40 Teilen Paraffinöl 5° E bei 20° C, so erhält man
ein klares, wasseremulgierbares Mineralölgemisch, dessen Emulsionen sehr beständig sind und als
Textil-, Schmälz- und Präparationsmittel Verwendung finden können.
Ein hellgelbes Spermölepoxyd der Kennzahlen SZ = 0,6; VZ = 140; JZ = 51,7; UV = 37,2»/»;
Epoxydsauerstoffgehalt = 1,34%, wird mit 15% 96%iger Schwefelsäure bei 28 bis 30° C suffatiert. Die
Einrührzeit der Schwefelsäure beträgt etwa 2 Stunden und die Nachrührzeit IV2 Stunden. Der saure
Ester wird in etwa 80% der zur völligen Neutralisation erforderlichen Ammoniakmenge in Form
5%iger Lösung eingerührt. (Verbrauch pro 100 kg öl etwa 55 kg 5%ige Ammoniaklösung.) Die
Temperatur darf hierbei nicht 30 bis 35° C übersteigen. Während des 8- bis lOstündigen Stehens
trennt sich die Salzwasserschicht ab und das überstehende Sulfat wird auf einen pH-Wert von 6,8
bis 7 mit 25%igem Ammoniak vollständig neutralisiert (Verbrauch etwa 3 bis 3,5 kg 25%iger Ammoniak).
Man erhält ein braunes, blankes Sulfat.
Ein epoxydierter ölsäuredecylester der Kennzahlen SZ = 0,4; JZ = 33,5; Epoxydsauerstoffgehalt
1,32%, wird mit 20% 96%iger Schwefelsäure bei 28° C sulfatiert. Die Einlaufzeit der Schwefelsäure
beträgt etwa 21Is. Stunden, die Nachrührzeit
etwa IV2 Stunden.
Das Waschen und die Neutralisation des Sulfates erfolgt wie in Beispiel 6 beschrieben. Man erhält
auf diese Weise ein wasseremulgierbares, stark netzendes, braungelbes, blankes Öl, das als Netzmittel
und Faserschutzmittel bei der Textilherstellung Verwendung finden kann.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von oberflächenaktiven Schwefelsäureestern bzw. deren Salzen, dadurch gekennzeichnet, daß man Epoxydierungsprodukte ungesättigter tierischer oder pflanzlicher öle, Fette oder Wachse oder von synthetischen Estern ungesättigter höhermolekularer Fettsäuren, welche auf einen Epoxydsauerstoffgehalt von 0,5 bis 3 % gebracht worden sind, mit 15 bis 20 Gewichtsprozent konzentrierter Schwefelsäure, bezogen auf die verwendete Menge an Epoxydierungsprodukt, bei unter 40° C umsetzt und die erhaltenen Schwefelsäureester gegebenenfalls mit für die Herstellung oberflächenaktiver Verbindungen üblichen Basen neutralisiert.In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 969 930.509 657/438 8.65 © Bundesdruckerei Berlin
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