DE2225015C2

DE2225015C2 - Farbstabilisierte Alkanolamine

Info

Publication number: DE2225015C2
Application number: DE2225015A
Authority: DE
Inventors: William Midland Mich. Dowd
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1971-05-24
Filing date: 1972-05-23
Publication date: 1984-02-23
Also published as: GB1363994A; CA990737A; JPS5542065B1; FR2138902A1; DE2225015A1; FR2138902B1; US3742059A

Description

Farbe am Anfang
(APHA)

Farbe am Ende mit

NH₄HSOs

(0.02%)

ohne
Zusatz

> 300

90

Eine Probe mit einem Zusatz von NH₄HSO₃ zeigt demnach sogar eine wesentlich schlechtere Farbbeständigkeit als eine Vergleichsprobe ohne Zusatz. Im Gegensatz dazu zeigen Triäthanolaminproben mit einem erfindungsgemäßen Zusatz an Boraten unter den gleichen Testbedingungen keine Veränderung der Farbwerte.

Deispiele 1 bis 12
Bei den folgenden Beispielen handelt es sich um be-

i Äiici uiigaicaia, uic Ζίίϊ VrCitCrcn L.TiautC-

rung der Erfindung dienen. In jedem Beispiel wurde das Borat in 40,0 g Alkanolamin aufgelöst und unter Stickstoff in einen verschlossenen Glaskolben gegeben. Kolben und Inhalt wurden dann 24 Stunden auf 120° C erhitzt Die Farbe des Alkanolamins wurde vor und nach dem Erhitzen bestimmt Die Ergebnisse einer Versuchsreihe sind in Tabelle I zusammengefaßt. Die Versuche 1 bis 15 wurden unter Verwendung verschiedener Triäthanolaminproben durchgeführt. In jedem Falle wurde ein Vergleichsstandard den gleichen Bedingungen unterworfen; bei dieser Vergleichsprobe handelt es sich

um die gleiche rrialkanolaminprobe, allerdings ohne Inhibitor. Die Farbe ist in APH Α-Einheiten angegeben.

Tabelle I

Versuch	Inhibitor	Farbe am	Farbe am Ende	Ver
	(Konz,%)	Anfang	inhi	gleichs-
			bierte	probe
			Probe

1 A	(0.004) 30 43	50
2 A	(0.01) 30 30	50
3 B	(0.002) 30 47	50
4 B	(0.01) 20 20	35
5 B	(0.01) 70 70	120
6 C	(0.01) 20 20	40
7 C	(0,02) 5 5	20
8 D	(0,03) 10 10	60
9 E	(0.01) 35 35	60
10 F	(0.005) 30 35	50
U F	(0,02) 30 30	50
12 G	r (0,02) 5 5	20
Inhibitor	A = Natriunmetaborat-tetrahydrat
	(NaBO₂ ■ 4 H₂O).
Inhibitor	B = Natriumtetraborat-decahydrat
	(Na₂B₄O₇ · 10 H₂O).
Inhibitor	C = Natriumpentaborat-decahydral
	(Na₂Bi₀Oi₆ 10 H₂O).
Inhibitor	D = iCaJiumtetraborat-decahydrat
	(K₂B₄O₇ · 10 H₂O).
Inhibitor	E = Kaliumpeniaborat-decahydrat
	(K₂Bi₀Oi₀ ■ 10 H₂O).
Inhibitor	F = Magnesium-orthoborat
	(Mg^₂O₆).
Inhibitor '	G = Natnumpemaborat-deeahydrat.	wurde als
	20 gew.-°/oige Lösung in Diäthanoiamin
	zugesetzt.

Beispiele 13 bis 16

Vier 208-Litei-Portionen eines nicht stabilisierten Triäthanoiamins (von wenigstens 9S°/biger Reinheit, wobei es sich bei dem Rest hauptsächlich um Diäthanoiamin handelt) wurden in 208-Liter-Fässer aus phosphatiertem Stahl gefüllt Drei der in Fässer abgefüllten Proben wurden dann durch Zugabe von 0,03 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht,

(a) Natriummetaborat-tetrahydrat,

(b) Natriumtetraborat-decahydrat und

(c) Natriumpentaborat-decahydrat

worfen, wie er in den Beispielen I bis 12 angewendet wurde; die Farbe des stabilisierten Materials blieb unverändert, während die Vergleichsprobe auf 45 APHA-Einheiten dunkelte.
5

Beispiele 17bis25

Es wurde der in den Beispielen 1 bis 12 erwähnte beschleunigte Alterungstest angewendet und die Farb-Stabilität anderer Alkanolamine in Anwesenheit der erfindungsgemäßen Borate bewertet. Die Ergebnisse sirn» in Tabelle II zusammengefaßt:

Tabelle II

15

20

Ver. Alkanol- Inhibitor Farbe Farbe am Ende

amin (Konz, am inhi- Ver-

%) Anfang bierte gleichs-

Probe probe

30 MEA

MEA

DEA

MIPA

DIPA

DPA

HEDA

DMEA 3

(0.02)

(0.05)

(0.04)

(0.01)

(0.03)

(0.01

i0.05)

(0.03)

(UArS;

10 10 10 10 5
10
10
15
30

10 10 10 10 5 10 10 15 30

40 40 25 25 30 30 30 25 SO

35

farbstabilisierL Das vierte Faß, das nicht stabilisiertes •Material enthielt, wurde als Vergleichsprobe verwendet Alle Fässer wurden dann 4 Wochen unter Umgebungsbedingungen gelagert Man bestimmte die Farbe des so gelagerten Materials; die Farbe des stabilisierten (inhibierten) Materials blieb unverändert, während die räiuc uci Vcigicii-liapiuuc vuii uci urspiüiigiiuticil Farbe von 20 APHA-Einheiten bis auf 25 bis 27 APHA-Einheiten dunkelte. Aliquote von jedem gelagerten Material wurden dem beschleunigten Alterungstest unter- 60 MEA ist Monoäthanolamin: DEA ist Diäihanolamin: MIPA ist Monoisopropanolamin; DIPA ist Diisopropanol-

amin;

HEDA ist H-(2-HydroxyäthyI)-äthylendiamin und DMEA ist N.N-Dimethyläthanolamin.

Die Inhibitoren A. B und C sind die im Anschluß an Tabelle I angegebenen.

B e i s ρ i e I e 26 bis 28

Es wurde der in den Beispielen 1 bis 12 beschriebene beschleunigte Alterungstest angewende». mit der Ausnahme, daß ein Streifen Schmiedeeisen mit einer ungefähren Oberfläche von 19.4 cm² in die Testflüssigkeit eingetaucht wurde. Man bewertete die Farbstabilität von Monoäthanolamin und Monoisopropanolamin in Anwesenheit der erfindungsgemäß eingesetzten Borate. Die Ergebnisse sind in Tabelle Hl zusammengestellt. Bei den Inhibitoren A und B handelt es sich um die gleichen. die im Anschluß an Tabelle I genannt sind.

Tabel'e III

45

Vers.	Alkanol-	A	Inhibitor	Farbe	Farbe am Ende	Ver
	amin	B	(Konz..	am	inhi	gleichs-
		A	%)	Anfang	bierte	probe
				Probe	160
26	MEA	(0.03)	10	40	160
27	MEA	(0.05)	10	40	130
28	MIPA	(0.04)	5	40

Claims

Patentanspruch:

Gegen Verfärbung stabilisiertes Alkanolamin bzw. deren gegen Verfärbaung stabilisierte Gemische untereinander, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem Alkali- oder Erdalkaliborat

Die Erfindung betrifft gegen unerwünschte Farbbildung stabilisierte Alkanolamine, entsprechend dem voranstehenden Patentanspruch.

Alkanolamine werden üblicherweise durch Umsetzung eines Alkylenoxide mit Ammoniak oder einem Amin hergestellt; die vorliegende Erfindung geht von so hergestellten Alkanolaminen aus.

Frisch hergestellte Alkanolamine sind wasserklare oder nahezu wasserklare Flüssigkeiten. Wenn sie jedoch eine gewisse Zeit lang stehen, so dunkeln sie im allgemeinen und nehmen eine gelbe oder gelb-grüne Farbe an. Dieses Nachdunkeln (Verfärben) erfolgt unabhängig davon, ob das Alkanolamin Tageslicht oder Sonnenlicht ausgesetzt wird oder nicht und unabhängig davon, ob es von der Atmosphäre abgeschlossen ist oder nicht Das Nachdunkeln wird im allgemeinen norh beschleunigt, wenn das Alanolamin in einem Eisenbehälter (z. B. einem Stahlfaß) aufbewahrt wird Das Nachdunkeln des Alkanolamine ist in vielen Fällen unerwünscht was sich nach dem Gebrauchszweck richtet. Triäthanolamin zum Beispiel wird in großem Maßstab im kosmetischen Bereich verwendet und muß daher weitgehend farbfrei sein.

Alt' -dimetallborhydride sind bereits sowohl zum Entfärben als auch zum Stabilisieren von Alkanolaminen verwendet worden, vergleiche US-Patentschriften 32 07 790 und 31 59 276: letztere beschreibt die Stabilisierung von Äthanolaminen gegenüber Verfärbung.

Borsäure. Alkylborsäure, Kohlenwasserstoffborate und andere derartige Organoborverbindungen sind zur Stabilisierung aromatischer Amine verwendet worden, vergleiche US-Patentschrift 24 22 503.

Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß die Alkali- und Erdalkaliborate besonders wirkungsvoll die Verfärbung von Alkanolaminen inhibieren. Solche Borate werden nachfolgend als Borat-Inhibitoren bezeichnet.

Die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeigneten Borate können beliebig aus der bekannten Klasse der Alkali- und Erdalkalimetall-Borate gewählt werden. Die Lithium-, Natrium-. Kalium-, Magnesium- und Kalziumborate sind die gebräuchlichsten und können entweder in wasserfreier oder hydratisierter Form verwendet werden. Zu Beispielen für geeignete derartige Borate gehören Lithium- und Kaüummetaborat, Lithium- und Kaliumtetraborat. Natriumtetraborat-decatiyarat {tsorax INa₂B₄O? · i0H2U), Nairiumicirauurat-pentahydrat, Natriumtetraborat (wasserfreies Borax). Natriumpentaborat. Magnesiumorthoborat. Magnesiummetaborat-octahydrat Mg( 802)2 · 8 H2O, Kalziumdibora! (CaB2O₄) und Kalziumtriborat-heptahydrat (Ca₂B₆On · 7 H₂O). Die Borate als Klasse werden von F. A. Cotton und G. Wilkinson in »Advanced Inorganic Chemistry«, 2. Auflage, Inierscience Publishers (1966), Seiten 264—266, beschrieben. Natrium· und svaliumborate (insbesondere Natriumborate) sind bevorzugt

Die erfindungsgemäß eingesetzte Borat-Inhibitoren werden in geringer, aber hinreichend wirkender Menge mit den Alkanolaminen vermischt um die Farbbiidung in den Alkanolaminen zu verhindern. Im allgemeinen genügen Boratmengen von bis zu etwa 4 Gew.-°/o, bez&- gen auf das Alkanolamin; falls gewünscht, kann in besonderen Fällen jedoch auch mehr verwendet werden. Borat-Inhibitonr.engen von etwa 0,004% bis etwa 0,02% sind im typischen Falle bevorzugt

Die erfindungsgeinäß eingesetzten Borat-Enhibitoren sind im allgemeinen in den Alkanolaminen löslich. Die Leichtigkeit mit der sie sich in den Alkanolaminen lösen, schwankt natürlich in Abhängigkeit von dem jeweiligen Borat bzw. Alkanolamin. Bei technischen Operationen ist es daher vorteilhaft das Borat in einem aliquoten Anteil des Alkanolamins zu lösen und dann diese Lösung zur Masse des zu stabilisierenden Alkanolamins zu geben. In Fällen, in denen das Borat im wesentlichen unlöslich im Alkanolamin ist, wird das Borat als feinverteilte Festsubstanz in das Alkanolamin eingeniischt

Wie oben bereits erwähnt handelt es sich bei den erfindungsgemäß stabilisierten Alkanolaminen um solche, die üblicherweise durch Umsetzung eines Alkylenoxids mit Ammoniak oder einem Amin hergestellt werden. Diejenigen, die durch Umsetzung von Äthylen-, Propylen- und/oder Butylenoxid mit Ammoniak oder einem Amin hergestellt werden, sind technisch besonders wichtig. Die Erfindung bezieht sich auf sämtliche derartige Alkanolamine, insbesondere auf die Äthanolamine und Propanolamine. die durch Umsetzung von

Äthylenoxid oder Propylenoxid mit Ammoniak hergestellt werden (z. B. Mono-, Di- und/oder Triäthanolamin und Mono-, Di- und/oder Tripropanolamin).

Aus »Fette und Seifen« 54 (! 952), Seiten 142,143 ist es bekannt Triäthanolamin mit schwefliger Säure zu stabilisieren. Die Lagerung von Triäthanolamin ohne und mit Zusatz von NH4HSOJ unter den Bedingungen der Beispiele 1 bis 12 (24 Stunden bei 120⁰C) ergab folgendes Resultat: