DE3334517C2

DE3334517C2 -

Info

Publication number: DE3334517C2
Application number: DE3334517A
Authority: DE
Inventors: Akira Yachiyo Chiba Jp Hayashi; Tetsuo Chiba Jp Tano; Kyozo Narashino Chiba Jp Kitano
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1983-09-23
Publication date: 1990-01-04
Also published as: JPS5974195A; JPH0142320B2; DE3334517A1

Description

Die Erfindung betrifft eine wäßrige Aufschlämmung mit hoher Konzentration an einem α-Sulfofettsäureestersalz und hervorragender Fließfähigkeit sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Durch Neutralisation von α-Sulfofettsäureestern erhaltene α-Sulfofettsäureestersalze stellen geeignete oberflächenaktive Mittel bzw. Netzmittel für Wasch- und Reinigungsmittel mit hervorragender Beständigkeit in hartem Wasser, ausgezeichneter Reinigungskraft und Hautfreundlichkeit dar.

Anders als die Sulfonierung von beispielsweise höheren Alkoholen und α-Olefinen ist jedoch die Geschwindigkeit der Sulfonierungsreaktion von Fettsäureestern langsamer. Folglich muß die Sulfonierung, um den gewünschten Sulfonierungsgrad zu erreichen, unter drastischen Bedingungen durchgeführt werden. Aus diesem Grund sind die gebildeten Sulfonierungsprodukte, d. h. die α-Sulfofettsäureester, derart stark verfärbt, daß man keine ungefärbten, allenfalls fahle Produkte erhält.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die bei einer solchen Sulfonierung gebildeten verfärbten Produkte zu bleichen. So läßt sich beispielsweise die Farbe von α-Sulfofettsäureestern durch Bleichen der Sulfonierungsprodukte in Gegenwart eines niedrigen Alkohols erheblich verbessern (vgl. US-PS 39 97 576). Da jedoch die derart gebleichten Sulfonierungsprodukte einen kurzkettigen Alkohol enthalten und einen Fremdgeruch aufweisen, sollten sie desodoriert werden. Ferner muß aus den Sulfonierungsprodukten so viel niedriger Alkohol entfernt werden, bis dessen Menge dem tolerierbaren Gehalt entspricht oder unter diesem liegt. Die Desodorierung erreicht man durch Vertreiben der niedrigen Alkohole aus den α-Sulfofettsäureestersalzen durch beispielsweise Verdampfen, Kurzwegdestillation oder Sprühtrocknen. Nachteilig am Sprühtrocknen ist, daß sich die abgetriebenen niedrigen Alkohole nur schwierig rückgewinnen lassen. Nachteilig an einer Verdampfung und Kurzwegdestillation ist, daß eine ausreichende Entfernung der niedrigen Alkohole Schwierigkeiten bereitet und sich die - nach Entfernung der niedrigen Alkohole - zurückbleibenden Sulfonierungsprodukte infolge ihrer hohen Viskosität nur schwierig handhaben lassen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine niedrigviskose und demzufolge leicht handhabbare wäßrige Aufschlämmung mit hoher Konzentration an einem α-Sulfofettsäureestersalz zu schaffen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Aufschlämmung nach Anspruch 1 sowie die nach diesem Verfahren hergestellte wäßrige Aufschlämmung.

Die Erfindung wird durch die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Dreiecksdiagramm, aus dem sich zweckmäßige Zusammensetzungen einer ein α-Sulfofettsäureestersalz, ein niedriges Alkoholsulfat und Wasser enthaltenden wäßrigen Aufschlämmung gemäß der Erfindung ergibt. In der Zeichnung entspricht der schraffierte Teil A, B, C, D günstigen Zusammensetzungen wäßriger Aufschlämmungen gemäß der Erfindung hohen Gehalts an a-Sulfofettsäureestersalz und niedriger Viskosität.

Erfindungsgemäß verwertbare α-Sulfofettsäureestersalze entsprechen der allgemeinen Formel:

worin bedeuten:
R eine lineare oder verzweigtkettige Alkylgruppe mit 8-22, vorzugsweise 12-18 Kohlenstoffatomen;
R′ eine lineare oder verzweigtkettige Alkylgruppe mit 1 bis 4, vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatom(en) und
M ein Alkalimetall, z. B. Natrium oder Kalium.

Die α-Sulfofettsäureester können allein oder in beliebiger Mischung vorliegen.

Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare niedrige Alkoholsulfate bzw. Schwefelsäureester sind die Natrium- oder Kaliumsulfate von Methanol, Ethanol, Isopropanol oder Butanol. Diese niedrigen Alkoholsulfate können alleine oder in beliebiger Mischung zum Einsatz gelangen.

Die Menge an in einer erfindungsgemäßen wäßrigen Aufschlämmung mit hohem Gehalt an α-Sulfofettsäureestersalz tolerierbaren niedrigen Alkoholen darf 2, vorzugsweise 1 Gew.-% nicht überschreiten, damit die Aufschlämmung als oberflächenaktives Mittel bzw. Netzmittel Verwendung finden kann. Ferner soll die Menge an in der erfindungsgemäßen wäßrigen Aufschlämmung enthaltenen anorganischen Salzen 10 Gew.-% oder weniger (bezogen auf den Gehalt an α-Sulfofettsäureestersalz(en)) betragen.

Eine wäßrige Aufschlämmung gemäß der Erfindung erhält man durch Sulfonieren eines Fettsäureesters der allgemeinen Formel:

R-CH₂-COOR′ (II)

worin R und R′ die angegebene Bedeutung besitzen, Bleichen des erhaltenen Sulfonierungsprodukts in Gegenwart eines niedrigen Alkohols und Entfernen des niedrigen Alkohols.

Die Sulfonierung kann beispielsweise als Dünnschichtsulfonierung oder Kesselsulfonierung durchgeführt werden. Als Sulfonierungsmittel eignet sich wasserfreies SO₃ oder durch Oxidation von SO₂ mit Hilfe eines V₂O₅-Katalysators erhaltenes gasförmiges SO₃, das mit einem Inertgas, z. B. Stickstoff oder Luft, verdünnt ist. Das Molverhältnis SO₃/Fettsäureester beträgt zweckmäßigerweise 1,2 bis 1,7. Die Sulfonierungstemperatur liegt zweckmäßigerweise bei 50-100°C. Nach beendeter Sulfonierung wird das Sulfonierungsgemisch zweckmäßigerweise 10-20 min bei einer Temperatur von 80-100°C gealtert.

Die hierbei erhaltenen sulfonierten a-Sulfofettsäureester sind in der Regel stark verfärbt. Folglich werden die Sulfonierungsprodukte in Gegenwart eines niedrigen Alkohols, z. B. Methanol, Ethanol, Isopropanol oder Butanol, mit einem üblichen Bleichmittel, z. B. Wasserstoffperoxid, gebleicht. Die Bleichung wird derart gesteuert, daß die Menge an als Nebenprodukt gebildetem niedrigen Alkoholsulfat 5-15 Gew.-% (bezogen auf den Gehalt an α-Sulfofettsäureestersalz(en)) beträgt. Die niedrigen Alkoholsulfate bilden sich als Nebenprodukte infolge Reaktion von SO₃ mit einem durch Spaltung einer Esterbindung der α-Sulfofettsäureester gebildeten Alkohol oder durch Reaktion des in der Sulfonierungsaufschlämmung gelösten SO₃ mit dem in der Bleichstufe zugesetzten niedrigen Alkohol. Folglich läßt sich die Menge des niedrigen Alkoholsulfats in der erfindungsgemäßen wäßrigen Aufschlämmung durch Einstellen des SO₃-Molverhältnisses während der Sulfonierung und der Bleichbedingungen (hauptsächlich der zugesetzten Menge an Wasserstoffperoxid) steuern. Allgemein gesprochen, wird die Bleichung während 5-120 min bei einer Temperatur von 50 bis 100°C unter Zusatz des niedrigen Alkohols und anschließend des Wasserstoffperoxids zu dem gebildeten α-Sulfofettsäureester durchgeführt. Die Menge an beim Bleichen des durch Sulfonierung erhaltenen α-Sulfofettsäureesters verwendetem Alkohol beträgt zweckmäßigerweise 5-20 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile α-Sulfofettsäureester. Die Menge an beim Bleichen des durch Sulfonierung erhaltenen α-Sulfofettsäureesters verwendetem Wasserstoffperoxid beträgt zweckmäßigerweise 0,5-10 Gew.-Teil(e) pro 100 Gew.-Teile α-Sulfofettsäureester.

Das gebleichte Produkt wird dann neutralisiert, wobei ein a-Sulfofettsäureestersalz erhalten wird. Die Neutralisation erfolgt beispielsweise mit Hilfe einer 10-50 gew.-%igen wäßrigen Natrium- oder Kaliumhydroxidlösung. Das Neutralisationsprodukt enthält 30-55 Gew.-% a-Sulfofettsäureestersalz und 5-15 Gew.-% an niedrigem Alkoholsulfat.

Wie bereits erwähnt, enthält das Neutralisierungsprodukt eine relativ große Menge an niedrigem Alkohol. Darüber hinaus weist es einen unerwünschten Geruch auf. Folglich muß der niedrige Alkohol aus dem angefallenen Neutralisierungsprodukt entfernt werden.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß man die gewünschte wäßrige Aufschlämmung mit hohem Gehalt an α-Sulfofettsäureestersalz und niedriger Viskosität, einem geringen Gehalt an niedrigem Alkohol (in typischer Weise 1 Gew.-% oder weniger) und guter Farbeigenschaften erhält, wenn man das in Gegenwart des niedrigen Alkohols gebleichte α-Sulfofettsäureestersalz derart neutralisiert, daß ein Neutralisationsprodukt mit 30-55 Gew.-% α-Sulfofettsäureestersalz, 5-15 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht des α-Sulfofettsäureestersalzes) an niedrigem Alkoholsulfat und 8-40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des α-Sulfofettsäureestersalzes, an dem niedrigen Alkohol erhalten, und dann den niedrigen Alkohol aus dem Neutralisationsprodukt verdampft.

Der angegebene Gehalt des Neutralisationsprodukts an dem niedrigen Alkohol läßt sich einstellen, indem man zuvor die während der Bleichung zugesetzte Menge an niedrigem Alkohol derart steuert bzw. indem man nach der Bleichung, beispielsweise nach der Neutralisation, so viel niedrigen Alkohol zusetzt, daß der Gehalt (des Neutralisationsprodukts) an dem niedrigen Alkohol in den angegebenen Bereich fällt. Vermutlich lassen sich die Entfernung des niedrigen Alkohols aus dem Neutralisationsprodukt und dessen Desodorierung deshalb wirksam mit üblichen Verdampfern durchführen, weil das Neutralisationsprodukt nicht den hochviskosen Bereich passiert. Die gewünschte Wirkung stellt sich ein, wenn man den niedrigen Alkohol nach Einstellen der Zusammensetzung des Neutralisationsprodukts auf Werte innerhalb des angegebenen Bereichs entfernt. Dabei erhält man das gewünschte, qualitativ hochwertige α-Sulfofettsäureestersalz mit einer sehr geringen Menge an niedrigem Alkohol und guten Farbeigenschaften. Die Farbeigenschaften ändern sich auch im Laufe der Zeit nicht mehr.

Die Entfernung des niedrigen Alkohols kann mit üblichen Verdampfern, beispielsweise einem mit Zwangsbewegung arbeitenden Dünnschichtverdampfer, erfolgen. Die Verdampfung läßt sich beispielsweise bei einer Speisetemperatur von 50-150°C und einer Heiztemperatur von 180°C oder darunter bei einem absoluten Druck von 665-101 080, vorzugsweise von 2 660-66 500 Pa, während 20 min oder weniger durchführen.

Bei der Entfernung des niedrigen Alkohols erhält man eine wäßrige Aufschlämmung einer in den schraffierten Teil ABCD des Dreiecksdiagramms fallenden günstigen Zusammenseztung.

Gehalt der wäßrigen Aufschlämmung an den verschiedenen Bestandteilen an den Punkten A, B, C und D:

Es sei darauf hingewiesen, daß die Zusammensetzung gemäß dem Dreiecksdiagramm in keiner Weise die allgemeine Zusammensetzung einer wäßrigen Aufschlämmung gemäß der Erfindung begrenzt. Eine erfindungsgemäße Aufschlämmung besitzt eine niedrige Viskosität in der Größenordnung von 20 Pas oder darunter und ist einfach zu handhaben. Die Entfernung des niedrigen Alkohols erfolgt zweckmäßigerweise derart, daß sein Gehalt nur noch 1 Gew.-% oder weniger beträgt.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiel

2900 Gew.-Teile eines extrem gehärteten Talgfettsäuremethylesters eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 290 werden in einen mit einem Gaseinlaßrohr, einem Thermometer und einem Rührwerk ausgestatteten kesselförmigen Reaktor gefüllt und darin unter Rühren auf eine Temperatur von 80°C erwärmt. Während des Erwärmens werden unter Rühren während 60 min 1200 Gew.-Teile eines mit gasförmigem Stickstoff verdünnten 5 vol.-%igen SO₃- Gases (1,5 Mole SO₃/Mol Ester) eingeleitet, worauf das Reaktionsgemisch 20 min lang bei 80°C altern gelassen wird. Hierbei erhält man das gewünschte Sulfonierungsprodukt.

500 Gew.-Teile des erhaltenen Sulfonierungsprodukts werden in einen mit einem Rührwerk ausgestatteten Kessel gefüllt und danach mit 61,0 Gew.-Teilen Methanol und 22,0 Gew.-Teilen 35%igen wäßrigen Wasserstoffperoxids versetzt. Durch 60-minütiges Rühren des Kesselinhalts bei 80°C wird das Sulfonierungsprodukt gebleicht.

64,5 Gew.-Teile einer 18,6%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung werden in einen mit einem Rührer ausgestatteten Kessel gefüllt und darin auf eine Temperatur von 40°C erwärmt. Unter kräftigem Rühren werden dann in die wäßrige Hydroxidlösung 100 Gew.-Teile des gebleichten Sulfonierungsprodukts eingetragen. Letztlich erhält man ein saures Neutralisationsprodukt eines pH-Werts von 3,5. Schließlich wird in das Neutralisationsprodukt nach und nach innerhalb von 30 min eine 5%ige wäßrige NaOH-Lösung eingegossen, wobei das Neutralisationsprodukt auf einen pH-Wert von 6,5 gebracht wird. Das erhaltene Neutralisationsprodukt wird mit A bezeichnet.

Das Neutralisationsprodukt A wird durch Hindurchleiten durch einen Wärmetauscher auf eine Temperatur von 100°C erwärmt und dann zum Abtreiben des Methanols in einer Menge von 160 kg/m² · h durch einen handelsüblichen Dünnschichtverdampfer (Heiztemperatur: 180°C; Vakuum: 26 600 Pa) geleitet. Hierbei erhält man das Destillat A. Die Zusammensetzung und Eigenschaften des Neutralisationsprodukts A und des Destillationsprodukts A sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

In entsprechender Weise werden auch Neutralisationsprodukte B bis J und Destillationsprodukte B bis J bereitgestellt. Diese besitzen die ebenfalls in der Tabelle angegebenen Eigenschaften.

Tabelle

Claims

1. Verfahren zur Zubereitung einer wäßrigen Aufschlämmung eines α-Sulfofettsäureestersalzes bei dem man

1) einen Fettsäureester zu einem a-Sulfofettsäureester sulfoniert,
2) den gebildeten α-Sulfofettsäureester in Gegenwart eines niedrigen Alkohols bleicht und
3) den gebleichten α-Sulfofettsäureester mit einem alkalischen Mittel derart neutralisiert, daß eine wäßrige Aufschlämmung mit 30 bis 55 Gew.-% des α-Sulfofettsäureestersalzes und, bezogen auf das Gewicht des α-Sulfofettsäureestersalzes, 5 bis 15 Gew.-% eines niedrigen Alkoholsulfats und 8 bis 40 Gew.-% des niedrigen Alkohols erhalten wird,

dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrige Aufschlämmung derart einengt, daß sie 40 bis 65 Gew.-% α-Sulfofettsäureestersalz, 2 bis 10 Gew.-% eines niedrigen Alkoholsulfats und gegebenenfalls höchstens 2 Gew.-% eines niedrigen Alkohols enthält.

2. Zubereitung einer wäßrigen Aufschlämmung eines a-Sulfofettsäureestersalzes, erhältlich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1.