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Verfahren zur Herstellung von kondensierten Sulfonierungsprodukten
der Wachse, Wachs- und Fettalkohole Bei der Einwirkung von Schwefelsäure auf Fette,
Öle oder fettähnliche Stoffe, wie Wachse bzw. Wachs- oder Fettalkohole, entstehen
Sulfonierungsprodukte, in denen die Gruppe SO, H esterartig, d. h. über eine
Sauerstoffbrücke gebunden ist. Diese Verbindungen sind zwar wasserlöslich und daher
technisch verwertbar, sie besitzen aber mangelhafte Beständigkeitseigenschaften
insbesondere gegen Alkalien, Säuren sowie Erdalkali- und Schwermetallsalze, die
zum Teil auf die labile Bindung der Sulfonsäuregruppe zurückzuführen sein dürften.
Gänzlich andere Verbindungen, welche neben der esterartig gebundenen Sulfonsäuregruppe
0 # S03 H noch eine unmittelbar am Kohlenstoff - sitzende Sulfonsäuregruppe C .
S 03H enthalten, können durch Sulfonierung mit überschüssigen Schwefelsäurehalogenhydrinen
gewonnen werden. Doch gelingt es bei .dieser Arbeitsweise nicht immer, den günstigsten
Sulfonierungsgrad zu erhalten, und es entstehen leicht übersulfonierte Erzeugnisse,
welche zwar ausreichende Beständigkeiten, dafür aber Mängel anderer Art, wie geringeres
Emulgierungsvermögen, dunklere Eigenfarbe usw., aufweisen. Ganz ähnlich wie bei
den einfachen Sulfonsäuren liegen die Verhältnisse auch bei den kondensierten Sulfonsäuren,
welche aus Fetten, Wachsen, Fettalkoholen und aliphatischen, aromatischen oder hydroaromatischen
Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Ketonen, Laktonen, Carbonsäuren oder Derivaten dieser
Körper zu gewinnen sind. Konzentrierte Schwefelsäure führt hier häufig nicht zum
Ziel, während Schwefelsäurehalogenhydrine zwar Kondensationsprodukte liefern, die
jedoch die obenerwähnten Mängel ebenfalls aufweisen.
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Es wurde nun gefunden, daß man aus Wachsen, Wachs- und. Fettalkoholen
kondensierte Sulfonsäuren dadurch erhalten kann, daß die Sulfonierung mittels konzentrierter
oder rauchender Schwefelsäure eingeleitet und mittels eines Schwefelsäurehalogenhydrins
beendet wird. Vorteilhaft benutzt man zur Einleitung des Prozesses so viel Schwefelsäure,
als- zur Bildung der zuerst entstehenden esterartigen C # 0 . S03H-Gruppen erforderlich
ist. Diese Schwefelsäuremenge richtet sich naturgemäß ganz nach der Konstitution
des als Rohstoff angewandten Wachses oder Fettalkohols und sie hängt besonders von
der- Anzahl der ungesättigten Bindungen neben den Hydroxylgruppen ab. Im allgemeinen
wird man mit 3o bis 6o Gewichtsprozenten konzentrierter oder rauchender Schwefelsäure
vorbehandeln und dann die Sulfonierung und Kondensierung mit ungefähr den gleichen
Chlorsulfonsäuremengen zu Ende führen.
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Dieses Verfahren führt zu Erzeugnissen, die denen der= ausschließlichen
Chlorsulfonsäurebehandlung noch überlegen sind. Die Beständigkeitseigenschaften
gegen
Calcium- und Magnesitüusalze, gegen Säurelösungen, Alkalien, Salze usw. sind ausgezeichnet,
die Farbe ist heller und das Reinigungs-, Benetzungs-und Emulgierungsvermögen größer.
Die Fabrikation ist leichter und schneller durchzuführen, zumal die Reaktionstemperaturen
anfangs niedriger sind und die stürmische Salzsäureentwicklung in der ersten Phase
des Prozesses fortfällt. Auch ist das neue Verfahren rentabler, da konzentrierte
und rauchende Schwefelsäure billiger ist als Chlorsulfonsäure.
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Für das Verfahren geeignet sind Wachse sowie Wachs- und Fettalkohole,
wie Wollwachs, ` Spermwachs, Spermöl, Bienenwachs, Wollfettalkohole, Cetylalkohol,
Oleinalkohol, Kokosfettalkohole usw., im Gemisch mitkondensierbaren Verbindungen
der aliphatischen, aromatischen oder hydroaromatischen Reihe, wie Alkoholen, Ketonen,
Carbonsäuren sowie deren Anhydriden, Halogeniden, Amiden usw., Phenolen, Kohlenwasserstoffen
oder deren Derivaten. Beispiel i 282 Gewichtsteile eines aus Kokosölfettsäure gewonnenen
Laurinalkohols werden mit 78 Gewichtsteilen Benzol gut gemischt und unter Kühlung
und Rührung zunächst innerhalb von 3 Stunden mit =3o Gewichtsteilen rauchender Schwefelsäure
mit 2o°/, Anhydridgehalt behandelt. Dann wird die Sulfonierung und Kondensierung
innerhalb von 7 bis 8 Stunden mit 233 Gewichtsteilen Chlorsulfonsäure zu Ende gebracht.
Die Reaktionstemperatur soll 32° C nicht übersteigen. Nach =8stündigem Stehen wird
das Reaktionsprodukt mit Wasser aufgenommen, mit Natronlauge neutralisiert oder
wahlweise durch Kalken, wie in Beispiel e beschrieben, gereinigt. Die Alkalisalzlösung
wird im Vakuum zu einem gelblichen Pulver eingedampft.
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Beispiel 2 8o Gewichtsteile Spermacetalkohole werden mit 4o Gewichtsteilen
Solaröl gemischt . und nacheinander mit 5o Gewichtsteilen rauchender Schwefelsäure
(2o0/0 Anhydrid) und 75 Gewichtsteilen Chlorsulfonsäure innerhalb von 8 bis =o Stunden
sulfoniert und kondensiert. Die rohe Sulfonsäure wird am nächsten Tage in Wasser
gelöst und mit Natronlauge neutralisiert.
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Beispiel 3 Molekulare Mengen von Cetylalkohol und Isopropylalkohol
werden hintereinander mit 50 °/o Schwefelsäuremonohydrat und 75 °% Chlorsulfonsäure
behandelt, wobei unter guter Kühlung und Rührung die Temperatur auf 3o bis 35° gehalten
wird. Nach 8 bis =o Stunden ist die Sulfonierung und Kondensation beendet. Die Sulfonsäure
wird am nächsten Tage mit Wasser aufgenommen und in ihr Nattiumsalz itbergeführt.
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Beispiel q.
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ioo Gewichtsteile Bienenwachsalkohole werden mit 5o Gewichtsteilen
Essigsäureanhydrid gut verschmolzen und unter- guter Rührung und allmählich einsetzender
Kühlung zunächst mit 65 Gewichtsteilen Schwefelsäuremonohydrat und dann mit 65 Gewichtsteilen,
Chlorsulfonsäure kondensiert und sulfoniert. Die Sulfonsäure wird nach beendeter
Reaktion mit gesättigter Kochsalzlösung ausgewaschen und dann mit wäßriger Natronlauge
zu einem pastenartigen Appreturmittel neutralisiert.
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Die nach vorstehenden Verfahren gewonnenen Produkte eignen sich als
Suspendierungsmittel in der Farbenindustrie sowie als faserschützende Reinigungs-,
Netz- und Emulgierungsmittel in der Papier-, Textil- und Lederindustrie, zur Herstellung
von Bohrölen, zum Wasserlöslichmachen von Fettlösungsmittels für Reinigungszwecke
aller Art. Ihre Beständigkeitseigenschaften gestatten die Verwendung in sauren Färbe-
und Karbonisierbädern, in alkalischen Küpen- und Mercerisierflotten, in salzhaltigen
Appreturen, Bleichbädern usw. Das ausgesprochene Faserschutzvermögen gestattet selbst
in Gegenwart alkalischer Agenzien eine schonende Wäsche von empfindlichen Materialien,
wie Wolle, Haaren, Federn, Seide usw. Schließlich sind besonders die Sulfonsäuren
auch als Fettspalter brauchbar.
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Man hat bereits vorgeschlagen, aralkylierte Fettsulfonsäuren durch
stufenweise Sulfonierung erst mit Schwefelsäure und dann. mit Chlorsulfonsäure zu
gewinnen, doch ist aus diesen Verfahren keineswegs abzuleiten, daß man durch Anwendung
der Stufensulfonierung auf Wachse oder Wachsalkohole als Grundstoffe zu Erzeugnissen
gelangen kann, die nicht nur den äralkylierten Fettsulfonsäuren überlegen sind,
sondern auch gegenüber- den aus Wachsen oder Wachsalkoholen durch Schwefelsäuresulfonierung
allein bzw. durch Chlorsulfonsäuresulfonierung allein erhältlichen Sulfonaten bedeutende
Vorteile aufweisen.