DE3431156A1 - Polyoxyalkylierte alkohole und zusammensetzung auf deren basis - Google Patents
Polyoxyalkylierte alkohole und zusammensetzung auf deren basisInfo
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Description
Polyoxyalkylierte Alkohole und Zusammensetzung auf
deren Basis
deren Basis
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Q -
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Die vorliegende Erfindung betrifft neue, biologisch abbaubare oxyalkylierte Alkohole, die als Netzmittel
und Spülmittel wertvoll sind, sowie Detergens- und Spülmittel-Zusammensetzungen, die diese Stoffe enthalten.
Die betreffenden Stoffe weisen insofern eine ungewöhnliche Kombination von Eigenschaften auf, als sie ein
ausgezeichnetes Netz- und Spülverhalten zeigen, in wäßriger Lösung jedoch niedrigschäumend und entschäumend
sind und biologisch abbaubar sind.
sind und biologisch abbaubar sind.
Detergentien und Spülmittel sind gewöhnlich Mischungen aus Rohstoffen, die gemeinhin als wäßrige Lösungen zu
Reinigungszwecken verwendet werden. Eine spezielle Klasse Detergentien und Spülmittel sind solche, die in
Reinigungsverfahren verwendet werden, bei denen diese
Lösung auf die zu reinigende und/oder zu spülende Oberfläche in Form eines Sprays aufgegeben wird, wobei die
Lösung danach gesammelt und zur weiteren Verwendung im Kreislauf geführt wird. Ein Beispiel für ein Verfahren,
bei dem solche Lösungen zur Anwendung gelangen, ist das mechanische Geschirrspülen, wobei sowohl Detergentien
als auch Spülmittel eingesetzt werden.
In solchen Sprühwaschverfahren ist die Erzeugung von Schaum durch die Lösungen unerwünscht, da dadurch die
Wirksamkeit des Verfahrens behindert wird.
Wirksamkeit des Verfahrens behindert wird.
Detergens-Formulierungen können aus alkalischen Buildern
wie Natriumhydroxid und Natriumcarbonat, Maskierungsmitteln (Sequestrierungsmitteln) wie komplexen
Phosphaten oder Aminopolycarboxylaten, Chlor freisetzenden Mitteln und, vorteilhafterweise, oberflächenaktiven
Mitteln bestehen. Die Funktion des oberflächenaktiven Mittels ist es, die Oberflächenspannung der Detergens-Lösung
zu erniedrigen und die Lösung in wirksamerer Weise zur Benetzung zu befähigen, wodurch die
Effekte der anderen Bestandteile verstärkt werden. Zusätzlich können oberflächenaktive Mittel zugegen sein,
um eine Hemmwirkung auf den Schaum auszuüben, der von dem während des Reinigungsverfahrens entfernten Schmutz
erzeugt wird. Schließlich kann das oberflächenaktive
Mittel das Spülen oder die Entfernung der Detergens-Lösungen von den gereinigten Oberflächen fördern. In
manchen Reinigungsverfahren ist die Entfernung der Detergens-Lösung von den gereinigten Oberflächen unzureichend,
wenn Wasser allein als Spülmittel benutzt wird,
und in diesem Falle wird ein Spülmittel eingesetzt. Solche Spülmittel bestehen vorteilhafterweise aus oberflächenaktiven
Mitteln zusammen mit anderen Zusatzstoffen nach Wahl wie Maskierungsmitteln, sauren Stoffen
und Entschäumungsmitteln.
Die Funktion des Spülmittels besteht darin, wie bereits erwähnt wurde, bei der Entfernung von Detergens-Rückständen
von der gereinigten Oberfläche zu helfen und weiterhin das Ablaufen von Spülwasser von den gereinigten
Oberflächen zu fördern, damit die Oberfläche so
gleichmäßig und vollständig wie möglich getrocknet wird und demzufolge rasch ohne Bildung von Flecken oder
Streifen auf der Oberfläche zu trocknen vermag, die bei der Verdampfung des Spülwassers verbleibende Reste sind
und besonders dann sichtbar gemacht werden, wenn das Ablaufen ungleichmäßig erfolgt ist.
Die gewählten oberflächenaktiven Mittel sollen dem Spülmittel die notwendigen Eigenschaften verleihen,
dürfen daneben jedoch keinen Schaum erzeugen, der das Verfahren behindert, oder müssen sich mindestens leicht entschäumen lassen.
dürfen daneben jedoch keinen Schaum erzeugen, der das Verfahren behindert, oder müssen sich mindestens leicht entschäumen lassen.
Zur Verwendung in Spülmitteln geeignete oberflächenaktive Mittel können wegen der Gleichartigkeit der geforderten
Eigenschaften, gute Netz- und Spülwirkung kombiniert mit geringem Schäumen, auch für die Verwendung in
Detergentien geeignet sein. Oberflächenaktive Mittel, die diese Kombination von Eigenschaften besitzen, sind
gewöhnlich von nicht-ionischem Charakter, und insbesondere wurde gefunden, daß unter den nicht-ionischen
oberflächenaktiven Mitteln der Eereich der hochmolekularen Block-Kondensate aus Ethylenoxid und Propylenoxid,
die unter der Handelsbezeichnung Pluronic vertrieben werden, als niedrig-schäumende Netz- und Spül-
Komponenten von Sprühreinigungs-Detergentien und Spül-Zusätzen
besonders brauchbar sind.
Bedauerlicherweise sind jedoch die wertvollsten dieser Ethylenoxid/Propylenoxid-Kondensate nicht in einfacher
Weise biologisch abbaubar und unter dem Gesichtspunkt
ihrer Entfernung aus Abwässern unbefriedigend.
ihrer Entfernung aus Abwässern unbefriedigend.
Eine Anzahl unterschiedlicher Typen nicht-ionischer oberflächenaktiver Mittel mit überlegener biologischer
Abbaubarkeit wurde zur Überwindung dieses Nachteils vorgeschlagen. Die GB-PSen 1 131 333 und 1 382 467
offenbaren Verbindungen der allgemeinen Formel
offenbaren Verbindungen der allgemeinen Formel
R-O- (C2H4O) a (C3H6O) bH
in der R eine lineare Alkyl-Gruppe ist und die Werte
für a, b und das Verhältnis a : b zur Erzielung optimaler Gebrauchseigenschaften spezifiziert sind. Zwar sind
diese Stoffe im allgemeinen solche von besserer biologischer Abbaubarkeit als die vorher erwähnten Pluronics,
jedoch sind ihre Spül- und Schäumungseigenschaften schlechter. Die EP-PS 0 034 193 Al offenbart Verbindungen
der allgemeinen Formel
R-O- (C3H6O)1n(C2H4O)nH
in der R eine lineare Alkyl-Gruppe mit 8 bis 20 Kohlenstoff-Atomen
ist, m 0,5 bis 8 ist, η 2 bis 20 ist und das Stoffmengenverhältnis (Molekülverhältnis) Ethylenoxid
zu Propylenoxid, das das Verhältnis η zu m ist, 2 bis 10 beträgt. Stoffe mit einem solchen Überschuß an
Ethylenoxid über Propylenoxid besitzen nicht die Eigenschaft der geringen Schaumbildung. Die EP-PS
0 019 173 Al offenbart ebenfalls die Verwendung von Verbindungen einer ähnlichen allgemeinen Formel, in der R C„- bis C,„-Alkyl ist und, zur Erzielung eines hohen Grades der biologischen Abbaubarkeit, m auf Werte von 2 bis '4,5 und η auf Werte von 2 bis 5 beschränkt ist. Diese Verbindungen liefern indessen nicht die gewünschte Kombination der Spül- und Schaumbildungs-Eigenschaften.
0 019 173 Al offenbart ebenfalls die Verwendung von Verbindungen einer ähnlichen allgemeinen Formel, in der R C„- bis C,„-Alkyl ist und, zur Erzielung eines hohen Grades der biologischen Abbaubarkeit, m auf Werte von 2 bis '4,5 und η auf Werte von 2 bis 5 beschränkt ist. Diese Verbindungen liefern indessen nicht die gewünschte Kombination der Spül- und Schaumbildungs-Eigenschaften.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, biologisch abbaubare, nicht-ionische oberflächenaktive Mittel verfügbar
zu machen, die die optimale Kombination der Eigenschaften des Spülvermögens, Netzvermögens und der
geringen Schaumbildung besitzen, die für die Einarbeitung in Detergens-Zusammensetzungen und das Spülen fördernde
Zusammensetzungen für Sprühwaschverfahren erforderlich ist.
Nunmehr wurde überraschenderweise gefunden, daß durch die Erniedrigung der Länge der Alkyl-Kette und die Erhöhung
der Menge Propylenoxid und danach der Zusatz der geeigneten Menge Ethylenoxid Verbindungen hergestellt
werden können, die einen annehmbaren Grad der biologisehen Abbaubarkeit zusammen mit einer Kombination aus
gutem Spülvermögen und geringer Schaumbildung sowie Löslxchkextsexgenschaften besitzen, die bisher nicht
erzielbar waren.
Die vorliegende Erfindung macht Verbindungen der allgemeinen
Formel
R-O- (C3H6O)3 (C2H4O) bH
verfügbar, in der
R eine lineare oder im wesentlichen lineare Alkyl-
verfügbar, in der
R eine lineare oder im wesentlichen lineare Alkyl-
Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoff-Atomen ist,
a einen Mittelwert von 4,5 bis 9 hat und
b einen Mittelwert von 2 bis 8 hat.
a einen Mittelwert von 4,5 bis 9 hat und
b einen Mittelwert von 2 bis 8 hat.
Besonders bevorzugt ist R eine C7 »-Alkyl-Gruppe, hat a
einen Mittelwert, von etwa 6 und hat b einen Mittelwert von etwa 5.
Die vorliegende Erfindung macht auch eine Detergens- oder Spülmittel-Zusammensetzung verfügbar, die ein
oberflächenaktives Mittel enthält, in der wenigstens ein Teil des Gehalts an oberflächenaktivem Mittel eine
Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wie
sie oben definiert ist. Beispielsweise ist wenigstens
ein größerer Anteil des oberflächenaktiven Mittels eine
Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Zusammensetzung kann in herkömmlicher Weise formuliert werden.
Beispielsweise können Detergens-Zusammensetzungen wie oben beschrieben aus alkalischen Buildern, Maskierungsmitteln,
wenigstens einer Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung als oberflächenaktivem Mittel
und gegebenenfalls Chlor freisetzenden Mitteln formuliert werden. Spülmittel können formuliert werden als
wäßrige Lösung wenigstens einer Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung als oberflächenaktivem Mittel, gegebenenfalls zusammen mit anderen Zusatzstoffen wie Maskierungsmitteln, sauren Stoffen und Entschäumungsmitteln.
wäßrige Lösung wenigstens einer Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung als oberflächenaktivem Mittel, gegebenenfalls zusammen mit anderen Zusatzstoffen wie Maskierungsmitteln, sauren Stoffen und Entschäumungsmitteln.
Die Verbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung können mit Hilfe von Verfahren hergestellt werden, die
Fachleuten wohlbekannt sind, etwa derjenigen Verfahren, die in dem Buch "Nonionic Surfactants" von M.J. Schick
(Marcel Dekker) beschrieben sind. Typischerweise werden die Verbindungen mittels eines zweistufigen Verfahrens
hergestellt. In der ersten Stufe werden der Alkohol und Propylenoxid in Gegenwart eines alkalischen Katalysators
bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck zu einem propoxylierten Produkt kondensiert. Der Alkohol
kann typischerweise eine Mischung von Verbindungen mit unterschiedlicher Kettenlänge sein. Gewöhnlich verwendete
alkalische Katalysatoren sind Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriummethoxid und Kaliummethoxid.
Auch sämtliche anderen Katalysatoren, die gemeinhin für die Alkylenoxid-Kondensation benutzt werden, können
eingesetzt werden. In der zweiten Stufe wird das propoxylierte Produkt der ersten Stufe mit Ethylenoxid
kondensiert, und diese Kondensation wird ebenfalls bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck durchgeführt.
Ein Beispiel für die Herstellung ist im Folgenden angegeben:
1 Teil Kaliumhydroxid wird mit 250 g eines C_- bis Cg-Alkohol-Gemischs
(mit der Zusammensetzung 44 Gew.-% C_~Alkohol, 36 Gew.-% Co-Alkohol und 20 Gew.~% CQ-Alkohol)
in einem sauberen trockenen Reaktor vermischt. Der Reaktor wird evakuiert und gründlich mit Stickstoff
bespült. Die Mischung wird unter Rühren auf 1400C bis
1500C erhitzt, und Propylenoxid wird aus einem auf
einer Waage befindlichen Vorratsgefäß in den Reaktor eingeleitet, bis in diesem ein Druck von 5 bis 10 bar
(5 bis 10 atm) herrscht. Die Reaktionstemperatür und
der Reaktionsdruck werden kontrolliert, bis 700 g Propylenoxid zugesetzt worden sind. Dann wird die Propylenoxid-
Zufuhr zu dem Reaktor beendet. Nachdem die Reaktion vollständig ist, wie sich durch Druckabfall auf
einen konstanten Wert zu erkennen gibt, wird der Ansatz
auf 5O0C gekühlt, und das Molekulargewicht wird geprüft.
Dann werden bei 1300C bis 1400C und 5 bis 10 bar (5 bis
10 atm) unter Einsatz der gleichen Arbeitstechnik 264 g Ethylenoxid zugesetzt. Wenn die Reaktion vollständig
ist, wird die Mischung auf 500C gekühlt, aus dem Reaktor entfernt und der Katalysator wird mit Eisessig neutralisiert.
ist, wird die Mischung auf 500C gekühlt, aus dem Reaktor entfernt und der Katalysator wird mit Eisessig neutralisiert.
Das Produkt hat nominal die Struktur
C7-C9-AIkOhOl + 6 mol Propylenoxid + 3 mol Ethylenoxid,
und seine Eigenschaften sind in dem folgenden Beispiel 1 aufgeführt.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert.
Mittels des vorstehenden Verfahrens wurden die folgenden Verbindungen hergestellt:
Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung
1) c 7-c 9 + 6 PO + 3 EO
2) C6-C9 + 6 PO + 5 EO
3) C 7-C9 + 9 PO + 4 EO
4) ci2"Cl4 + 9 EO + 4,5 PO (GB-PS 1 131 333)
5) C10 + 3 EO + 7,5 PO (GB-PS 1 382 467)
6) 0Q-0H + 3 PO + 6 EO (EP-PS 0 034 1S4 Al)
7) 0Q-0H + 3 PO + 3 EO (EP-PS 0 019 173 Al)
Die Produkte wurden auf ihre Eigenschaften als schwach schäumende Netz- und Spülmittel mittels folgender Verfahren
getestet:
Die Produkte wurden mit 75 ppm bei 500C in destilliertem
Wasser in einem Zylinder-Schütteltest getestet.
Meßgrößen sind die Anfangs-Schaumhöhe und die Schaumhöhe nach 30 s.
Meßgrößen sind die Anfangs-Schaumhöhe und die Schaumhöhe nach 30 s.
Nach Erfahrungen der Anmelderin sollten für den Einsatz in einer Sprühwäsche die Schaumhöhen so niedrig wie
möglich sein und vorzugsweise auch innerhalb von 5 s
auf 1 oder darunter fallen.
auf 1 oder darunter fallen.
Die Produkte wurden mit 75 ppm bei 500C in einer Lösung
von Detergens und Milchpulver getestet.
Meßgrößen sind die Anfangs-Schaumhöhe und die Schaumhöhe nach 30 s.
Nach Erfahrungen der Anmelderin sollten die Schaumhöhen so niedrig wie möglich sein und im Laufe der 30 s soweit
wie möglich zerfallen.
Eine näherungsweise Bestimmung der Löslichkeit der Produkte läßt sich erhalten aus einer Messung der Trübungspunkte
einer 1-proz. und einer 20-proz. Lösung.
Die Produkte wurden in das Spülwasser einer automatisehen
Geschirrspülmaschine eingespritzt, in der Wasser mit einem Feststoff-Gehalt von etwa 1 000 ppm benutzt
wurde, und Glasplatten, die vorher mit einer Mischung aus' Milch und Margarine beschmutzt worden waren, wurden
gewaschen. Das Aussehen der Glasplatten wurde betrachtet, nachdem diese an der Luft getrocknet waren.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Bei | 1-proz. | Schaum | 0 | Ent | 8 | 20-proz. | Spül |
spiel | Trübungs | bildung | 0 | schäumung | 13 | Trübungs | wirkung |
punkt | ml | 0 | ml | 8 | punkt | ||
0C | 12 | 17 | 0C | ||||
1 | 14 | 8 | 0 | 22 | 4 | 15 | gut |
2 | 22 | 5 | 20 | 18 | 25 | 38 | hervorragend |
3 | 15 | 4 | 4 | 14 | 10 | 22 | gut |
4 | 47 | 13 | 17 | 45 | schlecht | ||
5 | 8 | 3 | 7 | 9 | schlecht | ||
6 | 45 | 21 | 50 | 58 | gut | ||
7 | 3 | 11 | 27 | 7 | schlecht | ||
Die Beispiele 1, 2 und 3 zeigen sämtlich die Kombination
aus geringer Schaumbildung und guten Entschäumungseigenschaften sowie guter Spülwirkung und einfacher
Formulierbarkeit.
Das Beispiel 4 zeigt schlechte Spüleigenschaften, hohe Schaumbildung und schlechte Entschäumung.
Das Beispiel 5 zeigt sehr gute Eigenschaften in bezug auf geringe Schaumbildung, jedoch sehr schlechte Spüleigenschaften.
Das Beispiel 6 hat gute Spüleigenschaften, ist jedoch sehr hoch schäumend.
Das Beispiel 7 ist niedrig schäumend, hat jedoch schlechte Spüleigenschaften.
Die folgenden Beispiele sind Formulierungsbeispiele, die sich in der Praxis als zufriedenstellend erwiesen
haben.
Spülmittel
Gew.-%
(a) C6-C9-AIkOhOl + 6 PO + 5 EO 20
Wasser 80
(b) C7-C9 + 6 PO + 4 EO 15
Triton CF32 5
Isopropanol ' 5
Wasser 75
Triton CF32 ist ein entschäumendes oberflächenaktives Mittel von Rohm & Haas.
Detergens-Formulierung zur Verwendung als Mittel für die Sprühwäsche
Gew.-%
Natrxumtripolyphosphat 30
Natriummetasilicat 25
Natriumcarbonat 34-32
Trinatriumphosphat 10
Verbindung nach Beispiel 1, 2 oder 3 1-3
Claims (6)
1.) Oberflächenaktives Mittel, das ein polyoxyalkylierter Alkohol ist, dessen Polyoxyalkylen-Teil ein Block-Cokondensat
aus Ethylenoxid und Propylenoxid ist, gekennzeichnet durch die allgemeine Formel
R-O-(C3H6O)a(C2H4O)bH
in der
R eine lineare oder im wesentlichen lineare Alkyl-
Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoff-Atomen ist, a einen Mittelwert von 4,5 bis 9 hat und
b einen Mittelwert von 2 bis 8 hat.
2. Oberflächenaktives Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß R eine C___-Alkyl-Gruppe ist, a einen Mittelwert von etwa 6 hat und b einen Mittelwert von
etwa 5 hat.
Telefon: (0221) 1310 41 · Telex: 888 2307 dopa d · Telegramm: Dompatent Köln
3. Detergens-Zusammensetzung, enthaltend ein oberflächenaktives
Mittel zusammen mit anderen üblichen Bestandteilen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil
des Gehalts an oberflächenaktivem Mittel eine Verbindung nach Anspruch 1 oder 2 ist.
4. Detergens-Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein größerer Anteil des oberflächenaktiven Mittels eine Verbindung nach Anspruch
1 oder 2 ist.
5. Spülmittel in Form einer wäßrigen Lösung eines oberflächenaktiven
Mittels, gegebenenfalls zusammen mit anderen üblichen Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens ein Teil des Gehalts an oberflächenaktivem Mittel eine Verbindung nach Anspruch 1 oder 2 ist.
6. Spülmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein größerer Anteil des oberflächenaktiven
Mittels eine Verbindung nach Anspruch 1 oder 2 ist.
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