JP2001151746A - ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩の製造方法 - Google Patents
ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩の製造方法Info
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Abstract
チレンアルキルエーテル硫酸塩の製造方法の提供。 【解決手段】 一般式 RO-(C2H4O)n-H (式中、Rは炭素数8〜20の直鎖又は分枝鎖のアルキル
基、nは1〜20の数)で示されるPOEアルキルエーテル
をガス状三酸化硫黄にて薄膜硫酸化し気液分離の後、中
和するPOEアルキルエーテル硫酸塩の製造方法におい
て、三酸化硫黄とPOEアルキルエーテルとの反応を反
応モル比〔SO3/RO-(C2H4O)n-H〕0.95〜1.0で行うと共
に、薄膜硫酸化時の最高反応温度を70℃以下、気液分離
後の硫酸化物温度を40℃以下、且つ硫酸化物が中和され
るまでの滞留時間を3分以内とする。
Description
量の少ないPOEアルキルエーテル硫酸塩の製造方法に
関する。
アルキルエーテル硫酸塩は、液体洗浄剤、シャンプー、
医薬・化粧品用界面活性剤として広く一般に使用されて
いる。
アルキル基を有し、エチレンオキシドの付加モル数が1
〜20を基体とするPOEアルキルエーテル硫酸塩〔一般
式;RO-(C2H4O)n-SO3M〕が特に大量に使用されている。
成アルコールのエチレンオキシド付加物、即ちPOEア
ルキルエーテルをクロルスルホン酸或いは不活性ガスで
希釈したガス状三酸化硫黄で硫酸化する方法が主に用い
られており、得られた硫酸化物を苛性ソーダ、苛性カ
リ、アンモニア、アルカノールアミン等で中和して一般
に25〜40%の溶液として製造され、市販されている。
エーテル硫酸塩の製造においては、常に硫酸化時に副生
物として1,4−ジオキサンが生成する事が知られてい
た。また、その生成量は硫酸化方法、硫酸化条件により
異なるが、工業的規模で製造したPOEアルキルエーテ
ル硫酸塩中には、クロルスルホン酸法の場合POEアル
キルエーテル硫酸塩当たり100〜500ppm、ガス状三酸化
硫黄法の場合300〜3000ppm含有されていた。
り毒物学的な研究がなされている。それによれば、動物
実験において極端に高い投与量で初めて健康上の障害が
観察された。従ってPOEアルキルエーテル硫酸塩の加
工及び使用に際しては直接の危険性は全く起こり得ない
であろうが、界面活性剤の製造者或いは使用者におい
て、でき得る限り1,4−ジオキサン含量の少ないPOE
アルキルエーテル硫酸塩の製造法の開発に関心が持たれ
ていた。
ル硫酸塩の製造法としては、硫酸化物を中和して得られ
る中和物(硫酸塩)溶液を共沸蒸留することによって1,
4−ジオキサンを低減させる方法が提案されている(特
開昭57-116062)が、水を多量にトッピングしなければな
らず、時間的、エネルギー的に不利であり、本来、硫酸
化条件で、より低減し得る条件を見出すのが本筋であ
る。即ち、ガス状三酸化硫黄による薄膜硫酸化反応にお
いては、1,4−ジオキサンの副生は避けることは出来な
いが、いかに少なく副生を抑え、本来のPOEアルキル
エーテルの硫酸化反応を達成するかに尽きる。
OEアルキルエーテルを不活性ガスで希釈したガス状三
酸化硫黄で硫酸化する際の硫酸化条件と1,4−ジオキサ
ンの副生について原点に立ち返り、各反応工程について
解析、検討を行った。
による薄膜式硫酸化法でのPOEアルキルエーテル硫酸
塩の一般的な製造フローは図1の通りであり、SO3ガス
とPOEアルキルエーテルが薄膜で接触する薄膜式反応
器1、次いで不活性ガスと硫酸化物を分離する気液分離
器2、分離された硫酸化物が常に一定位置に保持するた
めの硫酸化物チャンバー3、次いで連続中和設備4より
構成されている。尚、図中5は熱交換器、6はPOEア
ルキルエーテル硫酸塩貯槽である。薄膜式硫酸化反応器
の形式、全体的な設備フローは必ずしも図1と同様であ
る必要はない。
る硫酸化反応において、副生する1,4−ジオキサンを抑
制する技術に関する文献は今まで知られていない。そこ
で原点に立ち返り、硫酸化条件と1,4−ジオキサンの副
生に関して詳細に検討を行ったところ、最高反応温度、
気液分離後の硫酸化物の温度及び滞留時間、反応モル比
とジオキサン生成量との関係について、それぞれ図2,
3, 4の結果が得られ、1,4−ジオキサンの副生に関す
る下記の知見が得られた。 薄膜硫酸化時の反応温度が70℃を超えると極端に1,
4−ジオキサンの副生が増加するという事(図2) 気液分離後の硫酸化物の温度とその滞留時間により
1,4−ジオキサンの副生が増加するという事(図3) 更に 1,4−ジオキサンの副生の一番大きな因子とし
て反応モル比〔SO3/RO-(C2H4O)n-H〕が影響する事 即ち、反応モル比が1.0を超えると、反応温度、滞留時
間に関係なく1,4−ジオキサンが生成する(図4)。
アルキルエーテルの硫酸化反応率を96%以上に確保する
為に反応モル比〔SO3/RO-(C2H4O)n-H〕が1.0〜1.05、好
ましくは1.01〜1.03でコントロールされており、また薄
膜硫酸化時の最高反応温度80℃位、気液分離後の硫酸化
物温度40〜60℃、且つ硫酸化物が中和されるまでの滞留
時間4〜30分内で行われていた。この様な硫酸化条件下
で要求される反応率、色相の品質が確保されていた。
点から検討してみると、この従来の条件下ではPOEア
ルキルエーテル硫酸塩当たり1,4−ジオキサンが300〜30
00ppm副生しており、より少なくしたいという要求には
全く応えられていない。
究を行った結果、反応から中和前までの工程を特定の条
件、即ち反応モル比〔SO3/RO-(C2H4O)n-H〕0.95〜1.0、
好ましくは0.96〜0.99、薄膜硫酸化時の最高温度70℃以
下、好ましくは45〜60℃、気液分離後の硫酸化物の温度
40℃以下、好ましくは25〜35℃、且つ硫酸化物が中和さ
れるまでの滞留時間を3分以内、好ましくは1分以内で
行い、次いで硫酸化物を中和する事により、POEアル
キルエーテル硫酸塩当たり1,4−ジオキサンの副生が100
ppm以下、更には50ppm以下という驚くべき成果が達成出
来ることを見出し、本発明を完成した。
基、nは1〜20の数) で示されるPOEアルキルエーテ
ルをガス状三酸化硫黄にて薄膜硫酸化し気液分離の後、
中和するPOEアルキルエーテル硫酸塩の製造方法にお
いて、三酸化硫黄とPOEアルキルエーテルとの反応を
反応モル比〔SO3/RO-(C2H4O)n-H〕0.95〜1.0で行うと共
に、薄膜硫酸化時の最高反応温度を70℃以下、気液分離
後の硫酸化物温度を40℃以下、且つ硫酸化物が中和され
るまでの滞留時間を3分以内とすることを特徴とするP
OEアルキルエーテル硫酸塩の製造方法を提供するもの
である。
性ガスは、価格的に窒素及び空気が用いられるが、工業
的には主に空気が用いられている。SO3ガス濃度として
は、通常1.5〜4.0容量%が使用される。
式で示される化合物が挙げられる。
であり、nは1〜20である。
リ又は酸触媒の存在下にエチレンオキシドを付加するこ
とにより製造される。アルキル基は単一であっても混合
であってもよい。
硫黄との反応において、ジオキサンの副生に一番大きく
影響を与える反応モル比〔SO3/RO-(C2H4O)n-H〕とPO
Eアルキルエーテルの硫酸化反応率の関係は、一般的に
図5に示す様な関係にある。反応モル比1.0までは反応
モル比と反応率は直線関係にあり、反応モル比1.01〜1.
03の所で最高反応率が達成される。反応モル比1.05以上
となると副反応が起こり油分が副生し、見掛け上、反応
率の低下が起こるばかりか、POEアルキル硫酸塩の色
相及びニオイの劣化が起きる。従って経済性の点から最
高反応率が達成出来る反応モル比として、従来は1.0〜
1.05、更には1.01〜1.03にコントロールされてきたが、
ジオキサンの副生に関しては決して好ましい反応モル比
ではなかった。ジオキサンの副生を抑える為には今回の
検討結果より、ごく僅かの反応率の低下をきたすが、反
応モル比0.95〜1.0、好ましくは0.96〜0.99でコントロ
ールした方が良いというわけである。この程度の反応率
の低下は、活性剤としての性能に影響するものではない
が、反応モル比が0.95モル未満となるとPOEアルキル
硫酸塩中の未反応POEアルキルエーテル含量の増加か
ら活性剤としての性能面への影響(配合品の物性変化
等)が起こる為、0.95モル未満での管理は好ましくな
い。
反応での最高反応温度の調整並びに気液分離後の硫酸化
物温度の調整は、薄膜式反応器に供給されるPOEアル
キルエーテルの温度、供給量、SO3ガスのガス濃度、ガ
ス温度、反応熱を除去する為の冷却水の温度、流量を各
々変え、最適化する事によって達成される。
1,4−ジオキサンの副生が考慮された設計となっておら
ず、硫酸化物が中和されるまでの滞留時間が4〜30分と
なっていた。
放置する事によって生成する。従ってより早く中和し、
1,4−ジオキサンが生成しない硫酸塩の型に変える必要
がある事から、気液分離後の硫酸化物は出来るだけ滞留
しない工業的設備とした方が好ましい。1,4−ジオキサ
ンの副生量がPOEアルキル硫酸塩当たり100ppm以下を
達成する為には3分以内、好ましくは1分以内が良い。
らの実施例に限定されるものではない。
ルのPOEアルキルエーテル(平均分子量=330、平均E
O付加モル数3)を薄膜式硫酸化反応器(内径14mmφ、
長さ4m) を使用してSO3濃度2容量%(空気にて希
釈)、反応モル比〔SO 3/RO-(C2H4O)n-H〕0.95〜1.05、
薄膜硫酸化時の最高反応温度50〜80℃で反応を行い、気
液分離後の硫酸化物温度30〜50℃、硫酸化物の滞留時間
1〜10分に各々変えて得た硫酸化物を水酸化ナトリウム
水溶液中に滴下し、水溶液のpHが7〜9となる様中和し
た。この中和物の有効成分、未反応のPOEアルキルエ
ーテルを既知法で分析した。この分析値よりPOEアル
キルエーテルの硫酸化反応率を計算した。1,4−ジオキ
サンは GC-Mass法で測定しPOEアルキルエーテル硫酸
塩に換算した。結果は表1にまとめた。
POEアルキルエーテル(平均分子量=369、平均EO付
加モル数4)を用いた他は、実施例1及び比較例1と同
様に行った。結果は表2にまとめた。
示すグラフである。
関係を示すグラフである。
すグラフである。
フである。
Claims (1)
- 【請求項1】 一般式 RO-(C2H4O)n-H (式中、Rは炭素数8〜20の直鎖又は分枝鎖のアルキル
基、nは1〜20の数)で示されるポリオキシエチレン(以
下POEと略す)アルキルエーテルをガス状三酸化硫黄
にて薄膜硫酸化し気液分離の後、中和するPOEアルキ
ルエーテル硫酸塩の製造方法において、三酸化硫黄とP
OEアルキルエーテルとの反応を反応モル比〔SO3/RO-
(C2H4O)n-H〕0.95〜1.0で行うと共に、薄膜硫酸化時の
最高反応温度を70℃以下、気液分離後の硫酸化物温度を
40℃以下、且つ硫酸化物が中和されるまでの滞留時間を
3分以内とすることを特徴とするPOEアルキルエーテ
ル硫酸塩の製造方法。
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JP33972399A JP4271319B2 (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩の製造方法 |
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WO2010050602A1 (ja) | 2008-10-27 | 2010-05-06 | 花王株式会社 | 硫酸エステル塩の製造方法 |
CN103214403A (zh) * | 2013-05-06 | 2013-07-24 | 江南大学 | 采用气体三氧化硫硫酸化法制备壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠表面活性剂 |
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- 1999-11-30 JP JP33972399A patent/JP4271319B2/ja not_active Expired - Fee Related
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