DE2233941B2 - Verwendung von perfluoralkylphosphorverbindungen als schaumdaempfende mittel - Google Patents

Verwendung von perfluoralkylphosphorverbindungen als schaumdaempfende mittel

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DE2233941B2 DE19722233941 DE2233941A DE2233941B2 DE 2233941 B2 DE2233941 B2 DE 2233941B2 DE 19722233941 DE19722233941 DE 19722233941 DE 2233941 A DE2233941 A DE 2233941A DE 2233941 B2 DE2233941 B2 DE 2233941B2
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    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/02Foam dispersion or prevention
    • B01D19/04Foam dispersion or prevention by addition of chemical substances
    • B01D19/0404Foam dispersion or prevention by addition of chemical substances characterised by the nature of the chemical substance
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Description

Bei der Durchführung von chemischen und technischen Prozessen, bei denen Lösungen von Stoffen :, verarbeitet werden, die eine bestimmte Grenzflächenaktivität entfalten, kommt es häufig zu einer sehr störenden und unerwünschten Schaumbildung, die sogar den gesamten Prozeß in Frage stellen kann. Solche unerwünschten Schaumbildungen treten z. B. bei der Verarbeitung eiweißhaltiger Lösungen und bei Netz-, Klotz- und Färbevorgängen von Textilien störend in Erscheinung.
Die Schaumentwicklung hängt unter anderem ab von der Konzentration, der Grenzflächenaktivitäi, der Temperatur und der Bewegung der Lösung.
Verschiedene technische und chemische Prozesse, die Schaumbildner, wie z. B. gewisse Proteine, Paraffinkettensalze, Saponine enthalten, können nur dann durchgeführt werden, wenn bestimmte Stoffe zugesetzt werden, die das Schäumen vermindern oder verhindern. Solche Stoffe werden z. B. als Antischaummittel, Entschäumer, Schaumverhütungsmittel oder schaumdämpfende Mittel bezeichnet. Gute schaumdämpfende Mittel sollen den Schaum bereits bei Zusatz von kleinen Mengen rasch und dauerhaft niederschlagen, keine unerwünschten Nebenwirkungen verursachen und universell einsetzbar sein. Als schaumdämpfende Mittel werden z. B. natürliche Fette und öle (wie z. B. Sperm-, Schmalz-, Tranöl), langkettige Alkohole (n-Octylalkohol, Cetylalkohol), hochmolekulare Glykole, Silikonöle, fluorhaltige, nicht perfluorierte Verbindungen, Tri-isobutylphosphat, Aluminiumseifen der Stearin- oder ölsäure, verwendet. Auch Mischungen verschiedener schaumdämpfender Mittel werden angewandt, so z. B. in der Färberei und Druckerei Gemische aus höheren aliphatischen Alkoholen, Estern und Ketonen oder emulgierfähige Mischungen von Neutral- und Mineralölen.
Die bisher bekannten schaumdämpfenden Mittel besitzen, insbesondere bei ihrem Einsatz in der Färberei und Druckerei eine Reihe von Nachteilen. Sie erfordern entweder relativ hohe, d. h. unwirtschaftliche Einsatzmengen, oder erzeugen die Gefahr von Fleckenbildungen auf dem behandelten Material oder sie sind bei f>5 Einwirkungen von Hitze oder Säuren oder gegenüber Oxydationseinflüssen nicht beständig. Zum Teil treten bei den bekannten schaumdämpfenden Mitteln auch Schwierigkeiten dadurch auf, daß sie in wäßrigen Medien nicht oder nicht ausreichend löslich sind.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden nun Verbindungen der allgemeinen Formel I
nF2n + 1]„-.tlPO(OH).v
x die Zahll oder 2,
η eine ganze Zahl von 4 bis 24
bedeutet, und deren Salze als schaumdämpfende Mittel verwendet, wodurch die Nachteile der bisherigen schaumdämpfenden Mittel vermieden werden.
Die erfindungsgemäß als schaumdämpfende Mittel zu verwendenden Verbindungen der allgemeinen Formel 1 besitzen eine hohe Beständigkeit, vor allem gegenüber Hitze-, Säure- und Oxydationseinflüssen und können im pH-Bereich von 1 bis 12 bei ionogenen und nichtionogenen schaumbildenden Verbindungen, wie z. B. bei Alkansulfonaten, Olefinsulfonaten, Alkoholsulfaten und Alkoholäthersulfaten, Oxäthylierungsprodukten von Alkoholen, Säuren und/oder Aminen, quaternären Ammoniumverbindungen usw. angewandt werden. Sie eignen sich zur Verhinderung der Schaumbildung bzw. zur Zerstörung von Schäumen beispielsweise bei Verfahren der Textilveredelung, in der Papierindustrie, Lederindustrie, kosmetischen und pharmazeutischen Industrie, Metallindustrie usw. Vorzugsweise erfolgt die Verwendung der Verbindungen der allgemeinen Formel 1 als schaumdämpfende Mittel in Flotten oder Lösungen, die in der Textilindustrie Anwendung finden oder in Lösungen von anionaktiven oder nichtionogenen Tensiden.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen werden einzeln oder in Mischung, gelöst oder ungelöst den Lösungen bzw. Flotten der schäumenden Substanzen zugesetzt oder auch in feste Mischungen anderer Substanzen, wie Tenside, Farbstoffe, Druckpasten usw. eingearbeitet.
Die für den Einsatz als Schaumdämpfer erforderlichen Konzentrationen der Verbindungen der allgemeinen Formel 1 liegen etwa im Bereich zwischen 0,001 g/l und 0,1 g/l. Bei diesen Konzentrationen wirken die Verbindungen zwar stark schaumdämpfend, erhöhen jedoch nicht die Netzkraft und die Flottenaufnahmewerte z. B. bei Netz- und Klotzvorgängen an Textilien.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel I sind für ,v = 1 Phosphin-Säuren der allgemeinen Formel
[CnF2n + 1I2PO(OH)
und für χ = 2 Phosphonsäuren der allgemeinen Formel [CnF2n + 1]PO(OH)2
bzw. Salze dieser P'hosphin- oder Phosphon-Säuren, wobei die Natrium·, Calcium- und Magnesiumsalze bevorzugt werden. Die perfluorierten Reste C„F2n + i sind vorzugsweise unverzweigt und besitzen vorzugsweise 6 bis 12 C-Atome.
Diese Verbindungen der allgemeinen Formel I und ihre Herstellung sind Gegenstand einer älteren Anmeldung gemäß der DT-OS 21 10 767.
Nach dieser älteren Anmeldung dienen zur Herstellung der erfindungsgemäß anzuwendenden Verbindungen der allgemeinen Formel ! als Ausgangsmaterial Per'luoralkylphosphordijodide und Bis-(Perfluoralkyl)-
phosphorjodide der allgemeinen Formeln
[CnF2n + 1]PJ2
[CnF2n + 1I2PJ.
Durch Hydrolyse dieser Perfluoralkyl-Phosphorjodide gelangt man zunächst zu den Perfluoralkyl-phosphonigsäuren der allgemeinen Formel Il und den Pei fluoralkyl-phosphinigsäuren der allgemeinen Formel III
[CnF2n + 1]P(OH)2
[CnF2n + 1
(11)
(III)
die sich ihrerseits mit Oxydationsmitteln in die entsprechenden Perfluoralkylphosphonsäuren und Perfluoralkylphosphinsäuren der allgemeinen Formel I überführen lassen. Als Oxydationsmittel können Jod, Sauerstoff, Salpetersäure, Chlor, Wasserstoffperoxid verwendet werden. Die Hydrolyse und die Oxydation können bei normaler Temperatur vorgenommen werden. Normalerweise wird das Perfluoralkylphosphordijodid ([CnF2n+I]PJ2) oder ein Bis-(Perfluoralkyl)-phosphorjodid ([CnF2n+ O2PJ) oder ein Gemisch von beiden bis zur vollständigen Auflösung in Wasser gerührt, dann Oxydationsmittel zugegeben, von eventuell abgeschie- 2S denem Jod abfiltriert und die Lösung eingedampft. Die Verbindungen der allgemeinen Formel 1 sind meist farblose feste Verbindungen. Die Überführung der Perfluoralkyl-phosphin- bzw. -phosphonsäuren in die entsprechenden Salze kann in an sich bekannter Weise ^o erfolgen.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel I erfordern bei ihrer Verwendung als schaumdämpfende Mittel sehr geringe Einsatzmengen und erzeugen, z. B. bei der Färberei und Druckerei, keine Fleckenbildung auf dem gefärbten oder bedruckten Material. Sie sind in Wasser und wäßrigen Medien gut löslich und chemisch wegen der vollfluorierten Alkylkette schwer angreifbar. Durch Verwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel I werden Schäume insbesondere bei anionischen und nichtionischen schaumbildenden Substanzen sehr rasch vermindert und meistens sehr rasch vollständig zerstört.
Zur Prüfung der schaumdämpfenden Wirkung der zur Anmeldung gelangenden Substanzen wurden die Hs Schaumschlagmethode nach DIN 53902/1 und die Schaumbestimmungsmethode nach Ross-Miles (DIN 53902/2) angewendet.
Als Vergleichssubstanz wurde u. a. folgende, den erfindungsgemäß einsetzbaren Verbindungen chemisch am nächsten stehende Verbindung gemäß der DT-OS 19 36 843 verwendet:
(CFnCH2CH2O)2POO NH4'
Die Versuchsergebnisse sind in den nachfolgenden Tabellen angegeben.
In den Tabellen sind die zugesetzten bzw. geprüften Substanzen mit 1 bis 21 beziffert. Bei den Substanzen 1 bis 12 handelt es sich um Verbindungen bzw. Gemische von Verbindungen gemäß der Formel I. Die Substanz 13 (m ist die genannte bekannte schaumdämpfende Verbindung. Die Substanzen 14 bis 21 sind bekannte Netzmittel und andere Tenside, Komplexbildner sowie vorwiegend in der Textilfärberei eingesetzte Hilfsmittel.
Zusammensetzung der eingesetzten Verbindungen:
!.C4F4PO3H2 + (C4F9J2PO2H (äquimolekulares
Gemisch)
2. C6F15POjH2 + (C6F1-O2PO2H (äquimolekulares Gemisch)
3.C6F1-1PO3H2
4.(C6F13I2PO2H
5. C8FnPO3H2 + (CaF17J2PO2H (äquimolekulares Gemisch)
6.C8F17PO3H2
7.(C8F17I2PO2H
8. C10F21PO3H2
9.(C10F21J2PO2H
10. Gemisch von Verbindungen der Formeln C2F5(C2F4JnPO3H, + [C2F5(C2F4)J2PO2H .
wobei im Gemisch Verbindungen mi! n = 2, 3 und 4 vorhanden sind.
11. Gemisch von Verbindungen der Formeln C2F5(C2F4JnPO3H2 + [C2Fj(C2F4U2PO2H .
wobei im Gemisch Verbindungen mil » = 4 bis S vorhanden sind.
12. Gemisch von Verbindungen der Formeln C2F5(C2F4J11PO1H2 + [C2F5(C2F4)J2PO2H.
wobei im Gemisch Verbindungen mit 11 = 1 bis 11 vorhanden sind.
I 3. [C6F13CH2CH2O]2PO2NH4
14. Cl2-sek.-Alkansulfonat
15. Älhylendiamintetraessigsüure
(CHj)2
16. Cocosalkyl —N'
CH2COO
17. Cocosalkyl —NH2-CH2COO-
18. C12. iK-Alkyldimethylbenzylarnmoniumchlond
19. Umsetzungsprodukt aus 1 Mol Cocosalkylamin + IO Mol Äthylenoxid
20. Umsetzungsprodukt aus 1 Mol Isotridecylalkohol + 8 Mol Äthylenoxid
21. Cocosalkyldimethylaniinoxid.
Tabelle 1
Schaumhöhe und -beständigkeit nach der Schaumschlagmethode von Ci;./i(i-sek. Alkansull'onat (0,75 g/l) unter Zusatz von FluoraUylphosphorverbindungen
/usal/ (g/l) Γ Schaumhöhe (mm) bis /um nach
Substanz _ (In Klammern: see Zerfall des Schaumesi .100 see
Nr. 0.02 sofort nach
120 see 170
-
( O 1 75 175
Ohne 25 100 0(1)
5 25
Fortsetzung
/USilt/
SubsUin/
Nr.
Schaumhöhe (n.m)
(In Klammern: see bis /um
/erfüll des Sehaumcsi
sofort nach nach
120 sec 300 see
(g/l)
0,02
0,02
0,02
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
25 25 25 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70
120 140 140 215 190 200 205 205 140 190 200 205 180 180 205 190 180
0(1) 0(20)
110
210 0(10) 0(10) 0(10) 0 (SO) 0(1) 0 (50) 0(40) 0
0(90) 0(1) 0 0(30)
180 Einsatzkonzentratiop.en keine Änderung gegenüber den in Tabelle 1 aufgeführten Daten.
Tabelle 2
Schaumhöhe und -beständigkeit nach der Schaumschlagmethode von Cu/Cix-sek. Alkansullonat (0,75g/l) unter Zusatz von Fluoralkylphosphorvcrbindungen.
20
25
175
Zusatz (g/l) T Schaumhöhe (ml) bis /um nach
Substanz (In Klammern: see des Sehuumcsi 300 see
Nr. 0.02 Zerfall nach
0,02 sofort 120 see 340
0,02 -
0,02 (O 360 -
Ohne 0,02 20 370 0 -
4 0,005 20 340 0(60) -
5 0,005 20 180 0(50) 190
7 0.005 20 300 0(70) 270
10 0,005 20 190 280
13 0.005 20 330 360 -
Ohne 0.005 70 410 0 -
4 70 250 0 -
5 70 190 0(100) 80
7 70 170 0 (90)
10 70 200 140
13 70 180
Die Schaumwerte bei Prüfung der Substanz Nr. 3 als Zusatz zu Ci2/i8-Alkansulfonat bei den pH-Werten 3, 5, 7, 9, 11 ergaben bei allen Temperaturen (bis 80° C) und
Tabelle 3
Schaumhöhe und -bestiindigkeit nach Ross-Miles von C,:/|«-sek. Alkansulfonat (1 g/l) in Abhängigkeil der
zugesetzten Menge an Fluoralkylphosphorverbindungen.
Zusatz Substanz
Nr. Schaumhöhe (mm)
(In Klammern: see bis zum
Zerfall des Schaumes)
(g/l) bei 25 C nach bei 70 C nach
_ sofort 30 see sofort 300 see
0,0001
0,0005 170 25
Ohne 0,001 175 165 215 0(200)
5 0,002 170 160 200 0(110)
5 0,005 165 155 190 0(70)
5 0,02 160 50 190 0(20)
5 0,05 160 0 190 0(12)
5 0,05 160 0(1) 135 0(1)
5 0,002 90 0(1) 25 0(1)
5 20 120 25 175
13 165 165 180 170
13 170 175
Tabelle 4
Schaumfolie und -beständigkeit nach R oss-M iles verschiedencrwaschaktiver Substanzen bei Zusatz von Fluoralkylphosphorverbindungen.
Wasch
aktive
Substanz
Nr.
Zusatz
Nr.
Substanz (g/l)
(lg/1)
14 - 0.02
14 5
Schaumhöhe (mm) (In Klammern: see bis zum Zerfall des Schaumes)
bei 25 C be: 70 t.
sofort nach 3(K) see sofort nach 120 see: nach 300 see
175 90 170
0(1)
215
215
0(1)
Fortsetzung
Wasch- Zusal/ Subslan/ (g/l) Schaiimhöhe (mm) (In Klammern: see bis /um /crl'a C nach Il ties Sc liauniesl
aklivc Ni-. bei 25 C bei 70
Substanz
Nr. solorl nach .MK) sec solorl 120 sec nach MIO sec
Ug/I) .......
14 14 17 17 19 19 19
15 15/5
5 13
0,1 175
0,1/0,02 50
- 120
0,05 70
- 120
0,01 no
0.01 90
In weiteren Versuchen wurde die Wirksamkeit der vollfluorierten Fluoralkylphosphorverbindungen der allgemeinen Formel I bei direkter Zugabe zum Schaum geprüft. Hierzu wurden 100 ml-Schüttelzylinder mit jeweils 50 ml Lösung verschiedener waschaktiver Substanzen (WAS) (5 g/l) 10 mal schnell um 180° gedreht und die Schaumhöhe abgelesen. Im Wiederholungsversuch wurden sofort nach dem letzten Umdrehen auf den gebildeten Schaum 0,001 g Festsubstanz Nr. 5 (= 0,02 g/l) gegeben. Bei allen geprüften Substanzen fiel der Schaum spontan zusammen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 angegeben.
Tabelle
175 (1) 215
O 85
120 200
70 90
0 (190) 140
0 no
25 Tabelle 6 100
215 (100) 50
25 (24) 0
200 195
90 90
0 -
0 -
35 20
100
95
100
100
95
80
85
70
100
80 75
5 10
0 10
Beispiel Zusammensetzung der NeU-Nr. mittel- oder l'arbslolT-l-lolte
3° 2) 3)
WAS Schaumhöhe (mm) Nach Zugabe 45 5)
Ohne Zusatz von 0,001 g
Substanz Nr. 5 4°
auf den frisch
gebildeten
Schaum 6)
(5 g/l) solorl nach 300 see. sofort
7)
55
In der folgenden Tabelle 6 sind die Ergebnisse von to Schaumprüfungen nach der Schlagmethode bei 20" C an Netzmittel- und Farbstoff-Flotten ohne und mit Zusatz der Substanz Nr. 5 [äquimolares Gemisch aus 10) C.F17PO3H2 und (C8Fi7)JPO2H] zusammengefaßt:
Schaumhöhe (ml)
solo rl nach
300 see
Netzmittelflotte enthaltend 1 g/l Aralkylsufonat
(Phcnylsulfonat HSR konz.)
400
310
Wie unter 1), und zusätzlich 0,01 g/l Substanz Nr. 5 NetzmiUcirioUe enthaltend 380
1 g/l sulfierten Polyglykoläther (Genapol LRO) Wie unter 3) und zusätzlich 350 0,01 g/1 Substanz Nr. 5 Dispersionsfarbstoff-Flottc 290 enthaltend
2 g/l Disperse Orange 29
2 g/l Ammoniumsulfat mit Essigsäure auf pH 5 eingestellt Wie unter 5) und zusätzlich 110 0.01 g/l Substanz Nr. 5 KüpenfarbstolT-Klotzflotte 370 enthaltend
30 g/l des Farbstoffs CI. 71025
8 g/I anionaktives Klotzhilfsmittel (Casservol RW konz.) Wie unter 7) und zusätzlich 330 0,01 g/l Substanz Nr. 5 Schwefelfarbstoff-Klotzflotte 360 enthaltend 40 g/l des Farbstoffs CI. 53 271 15 g/l Soda kalz. 15 g/l Natriumsulfhydrat 95 %ig
5 g/l anionaktives Klotzhilfsmittel (Casservol AH) Wie unter 9) und zusätzlich 350 0,01 g/l Substanz Nr. 5
350
360
250
350
330

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel I
[CnF2n + 1],, .,,PO(OH),
(D
worin
χ die Zahll oder 2, η eine ganze Zahl von 4 bis 24
bedeutet und deren Salzen als schaumdämpfende Mittel.
2. Verwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel 1 gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß η eine ganze Zahl von 6 bis 12 bedeutet.
DE2233941A 1972-07-11 1972-07-11 Verwendung von Perfluoralkylphosphorverbindungen als schaumdämpfende Mittel Expired DE2233941C3 (de)

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