KR20200141849A - A method for manufacturing anionic surfactants - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 음이온성 계면활성제의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing an anionic surfactant.
알킬 디페닐에테르 디술포네이트(alkyl diphenyl ether disulfonate)는 계면활성제, 세정제, 유화제 등의 성분으로 사용된다. 특히, 알킬 디페닐에테르 디술포네이트가 유화중합 반응에서 갖는 우수한 중합 안정성 및 내화학성(chemical resistance) 때문에 유화제로 많이 사용된다.Alkyl diphenyl ether disulfonate is used as a surfactant, detergent, and emulsifier. In particular, alkyl diphenyl ether disulfonate is widely used as an emulsifier because of its excellent polymerization stability and chemical resistance in emulsion polymerization.
페닐기에 첨가된 알킬기는 C6 내지 C18일 수 있고, 직쇄 또는 분지쇄 형태일 수 있으며, 치환기를 갖거나 갖지 않을 수 있다. 특히 분지쇄형 1-프로펜 테트라머가 첨가된 소디움 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트(sodium monoalkyl diphenyl ether disulfonate)가 대표적인 유화제로 사용되는 물질이다.The alkyl group added to the phenyl group may be C 6 to C 18 , may be a straight chain or branched chain, and may or may not have a substituent. In particular, sodium monoalkyl diphenyl ether disulfonate to which branched 1-propene tetramer is added is a material used as a representative emulsifier.
한편, 일반적으로 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 제조방법은 염화알루미늄(aluminium chloride, AlCl3)을 촉매로 사용하여 알킬기를 디페닐에테르에 첨가시키는 알킬화(alkylation) 반응과, 술폰화제가 투입된 반응물에 중화제를 적가하는 술폰화(sulfonation) 반응 순서로 진행된다.On the other hand, in general, the manufacturing method of monoalkyl diphenyl ether disulfonate is an alkylation reaction in which an alkyl group is added to diphenyl ether using aluminum chloride (AlCl 3 ) as a catalyst, and a reaction product in which a sulfonating agent is added. It proceeds in the sequence of a sulfonation reaction in which a neutralizing agent is added dropwise.
그런데, AlCl3와 같은 프리델-크래프츠(Friedel-Crafts) 촉매는 복수의 알킬화 반응을 촉매하여 부반응으로 인한 문제가 있다. 따라서 알킬화 반응이 완료된 뒤 촉매인 AlCl3를 제거하여야 하는데, 이는 다량의 물을 사용하는 세척 공정을 필요로 한다. 구체적으로, AlCl3는 반응물 내에서 용해도가 낮기 때문에 AlCl3를 제거하기 위해서는 반응물 무게의 약 2배 이상의 물을 사용하여야 하는 문제가 있다. 이는 과도한 비용을 요구할 뿐만 아니라 폐수를 발생시켜 환경에 악영향을 미친다.However, a Friedel-Crafts catalyst such as AlCl 3 catalyzes a plurality of alkylation reactions, thereby causing a problem due to side reactions. Therefore, after the alkylation reaction is completed, the catalyst AlCl 3 must be removed, which requires a washing process using a large amount of water. More specifically, AlCl 3 has a problem that in order to remove the AlCl 3 to be used for at least about two times the weight of the reaction water due to the low solubility in the reaction. This not only requires excessive cost, but also generates wastewater, which adversely affects the environment.
또한, 술폰화 반응에서 술폰화제가 투입된 반응물에 중화제를 적가하면 과도한 반응열로 인하여 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 선택도가 감소하는 문제가 있다.In addition, when a neutralizing agent is added dropwise to a reaction product to which a sulfonating agent is added in the sulfonation reaction, there is a problem that the selectivity of monoalkyl diphenyl ether disulfonate decreases due to excessive heat of reaction.
이러한 문제점을 해결하고자 중국공개특허 제105523965호에는 에테르화 반응, 그리냐르(Grignard) 반응을 거쳐 모노알킬 디페닐에테르를 제조한 다음 술폰화 반응을 진행함으로써 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 수율을 향상시킨, 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 제조 방법을 개시하고 있다. 그러나 상기 중국공개특허에 개시된 방법은 공정이 복잡하여 여전히 비용이 많이 소요되고, 제품의 대량 생산이 어렵다는 단점이 있다.In order to solve this problem, Chinese Patent Laid-Open No. 105523965 discloses that monoalkyl diphenyl ether is prepared through an etherification reaction and a Grignard reaction, and then a sulfonation reaction is performed to determine the yield of monoalkyl diphenyl ether disulfonate. Disclosed is a method for producing an improved monoalkyl diphenyl ether disulfonate. However, the method disclosed in the Chinese Patent Publication has a disadvantage in that the process is complicated and still requires a lot of cost, and mass production of the product is difficult.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광물계 산촉매를 사용하고, 술폰화 반응물에 중화제를 적가하는 대신 반응물을 중화제에 적가함으로써, 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 선택도를 향상시킴과 동시에 공정을 간소화시킨, 음이온 계면활성제의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, and improve the selectivity of monoalkyl diphenyl ether disulfonate by using a mineral acid catalyst and adding the reactant dropwise to the neutralizing agent instead of dropping the neutralizing agent to the sulfonated reactant. It is to provide a method for producing an anionic surfactant that simplifies the process and simplifies the process.
본 발명의 일 측면은, (a) 산촉매 존재 하에 방향족 화합물 및 알켄을 포함하는 조성물을 반응시키는 단계; (b) 상기 (a) 단계의 생성물을 용매에 용해시킨 뒤 술폰화제를 투입하여 반응시키는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계의 생성물을 중화제와 반응시키는 단계;를 포함하는, 음이온성 계면활성제의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention, (a) reacting a composition comprising an aromatic compound and an alkene in the presence of an acid catalyst; (b) dissolving the product of step (a) in a solvent and then reacting by adding a sulfonating agent; And (c) reacting the product of step (b) with a neutralizing agent. It provides a method of preparing an anionic surfactant.
일 실시예에 있어서, 상기 산촉매는 탈크, 운모, 금운모, 올리나이트, 디카이트, 핼로이사이트, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 산성백토, 카올리나이트, 일라이트 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the acid catalyst is one selected from the group consisting of talc, mica, gold mica, oleinite, decite, halloysite, montmorillonite, bentonite, acid clay, kaolinite, illite, and combinations of two or more of them. I can.
일 실시예에 있어서, 상기 방향족 화합물은 방향족 에테르일 수 있다.In one embodiment, the aromatic compound may be an aromatic ether.
일 실시예에 있어서, 상기 알켄은 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 탄소 수가 2 이상 22이하 알켄일 수 있다.In one embodiment, the alkene may be a linear or branched substituted or unsubstituted alkene having 2 or more and 22 or less carbon atoms.
일 실시예에 있어서, 상기 알켄은 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 탄소 수가 6 이상 18이하 알켄일 수 있다.In one embodiment, the alkene may be a linear or branched substituted or unsubstituted alkene having 6 or more and 18 or less carbon atoms.
일 실시예에 있어서, 상기 술폰화제는 염화술폰산(HSO3Cl), 삼산화황(SO3) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the sulfonating agent may be one selected from the group consisting of chlorinated sulfonic acid (HSO 3 Cl), sulfur trioxide (SO 3 ), and a combination of two or more of them.
일 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 생성물 및 상기 술폰화제의 몰비가 1 : 1 내지 5일 수 있다.In one embodiment, the molar ratio of the product of step (a) and the sulfonating agent may be 1:1 to 5.
일 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 반응 온도는 100℃ 내지 160℃일 수 있다.In one embodiment, the reaction temperature in step (a) may be 100°C to 160°C.
일 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 생성물이 모노알킬 디페닐에테르 및 디알킬 디페닐에테르를 포함할 수 있다.In one embodiment, the product of step (a) may include monoalkyl diphenyl ether and dialkyl diphenyl ether.
일 실시예에 있어서, 상기 용매는 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 1,2-디클로로에탄 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the solvent may be one selected from the group consisting of chloroform, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, and a combination of two or more of them.
일 실시예에 있어서, 상기 모노알킬 디페닐에테르의 GC 면적을 상기 디알킬 디페닐에테르의 GC 면적으로 나눈 값이 50 내지 99.5일 수 있다.In one embodiment, a value obtained by dividing the GC area of the monoalkyl diphenyl ether by the GC area of the dialkyl diphenyl ether may be 50 to 99.5.
일 실시예에 있어서, 상기 중화제는 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산수소나트륨(NaHCO3) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the neutralizing agent may be one selected from the group consisting of sodium hydroxide (NaOH), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), and a combination of two or more of them.
일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는 중화제에 상기 (b) 단계의 생성물을 투입하여 중화시키는 단계일 수 있다.In one embodiment, step (c) may be a step of neutralizing the product of step (b) by adding the product to the neutralizing agent.
일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계의 생성물이 모노알킬 디페닐에테르 모노술포네이트 및 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트를 포함할 수 있다.In one embodiment, the product of step (c) may include monoalkyl diphenyl ether monosulfonate and monoalkyl diphenyl ether disulfonate.
일 실시예에 있어서, 상기 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 GC 면적을 상기 모노알킬 디페닐에테르 모노술포네이트의 GC 면적으로 나눈 값이 2 내지 8일 수 있다.In one embodiment, a value obtained by dividing the GC area of the monoalkyl diphenyl ether disulfonate by the GC area of the monoalkyl diphenyl ether monosulfonate may be 2 to 8.
본 발명의 일 측면에 따른 음이온 계면활성제의 제조방법은, 알킬화 반응 시 광물계 산촉매를 사용하고 술폰화 반응물을 중화제에 적가함으로써, 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 선택도를 향상시킴과 동시에 공정을 간소화시킬 수 있다.In the method for producing an anionic surfactant according to an aspect of the present invention, a mineral acid catalyst is used during an alkylation reaction and a sulfonated reactant is added dropwise to a neutralizing agent, thereby improving the selectivity of monoalkyl diphenyl ether disulfonate and simultaneously performing the process. It can be simplified.
다만, 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, the effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the description or claims of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and therefore is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 수치적 값의 범위가 기재되었을 때, 이의 구체적인 범위가 달리 기술되지 않는 한 그 값은 유효 숫자에 대한 화학에서의 표준규칙에 따라 제공된 유효 숫자의 정밀도를 갖는다. 예를 들어, 10은 5.0 내지 14.9의 범위를 포함하며, 숫자 10.0은 9.50 내지 10.49의 범위를 포함한다.When a range of numerical values is described herein, the value has the precision of significant figures provided according to the standard rules in chemistry for significant figures, unless a specific range thereof is stated otherwise. For example, 10 includes a range of 5.0 to 14.9, and the number 10.0 includes a range of 9.50 to 10.49.
본 명세서에서 각 공정에서 온도, 기압 등의 조건은 특별한 기재가 없으면 표준온도 및 압력(standard temperature and pressure, STP)에서 수행될 수 있다.In the present specification, conditions such as temperature and atmospheric pressure in each process may be performed at standard temperature and pressure (STP) unless otherwise specified.
음이온 계면활성제의 제조방법Method for producing anionic surfactant
본 발명의 일 측면은, (a) 산촉매 존재 하에 방향족 화합물 및 알켄을 포함하는 조성물을 반응시키는 단계; (b) 상기 (a) 단계의 생성물을 용매에 용해시킨 뒤 술폰화제를 투입하여 반응시키는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계의 생성물을 중화제와 반응시키는 단계;를 포함하는, 음이온성 계면활성제의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention, (a) reacting a composition comprising an aromatic compound and an alkene in the presence of an acid catalyst; (b) dissolving the product of step (a) in a solvent and then reacting by adding a sulfonating agent; And (c) reacting the product of step (b) with a neutralizing agent. It provides a method of preparing an anionic surfactant.
본 명세서에서 사용된 용어 "계면활성제"는 동일한 분자 상에 친수성 또는 극성 세그먼트(segment)와, 소수성 또는 비극성 세그먼트를 갖는 분자를 의미한다.The term "surfactant" as used herein refers to a molecule having a hydrophilic or polar segment and a hydrophobic or non-polar segment on the same molecule.
상기 (a) 단계에서 상기 산촉매는 탈크, 운모, 금운모, 올리나이트, 디카이트, 핼로이사이트, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 산성백토, 카올리나이트, 일라이트 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the step (a), the acid catalyst is one selected from the group consisting of talc, mica, gold mica, oleinite, decite, halloysite, montmorillonite, bentonite, acid clay, kaolinite, illite, and combinations of two or more of these. It may include, but is not limited thereto.
본 발명에서 사용되는 산촉매는 알킬화 반응을 촉매한다. 일반적으로 알킬화 반응은 산촉매 없이 고온에서 진행될 수 있으나, 상업적으로 제품을 생산하기 위해서는 산촉매를 사용하여 상대적으로 낮은 온도에서 알킬화 반응을 진행하는 것이 유리할 수 있다.The acid catalyst used in the present invention catalyzes the alkylation reaction. In general, the alkylation reaction can be carried out at a high temperature without an acid catalyst, but in order to commercially produce a product, it may be advantageous to carry out the alkylation reaction at a relatively low temperature using an acid catalyst.
이러한 산촉매의 비한정적인 일 예시로, 벤토나이트 등 광물계 산촉매는 복수의 알킬화 반응이 진행되지 않도록 활성 자리(active site)를 제공함으로써 알킬화 반응의 선택도를 향상시킬 수 있다. 이는 광물계 산촉매가 치환된 페닐 에테르보다 비치환된 페닐 에테르를 촉매하는 것을 더 선호하기 때문이다. 반면, 일반적으로 사용되는 AlCl3는 비치환 또는 치환된 페닐 에테르에 대한 선호도가 유사하기 때문에 복수의 알킬화 반응이 진행될 수 있는 문제가 있다.As a non-limiting example of such an acid catalyst, a mineral acid catalyst such as bentonite may improve selectivity of an alkylation reaction by providing an active site to prevent a plurality of alkylation reactions from proceeding. This is because mineral acid catalysts prefer to catalyze unsubstituted phenyl ethers over substituted phenyl ethers. On the other hand, AlCl 3 generally used has a problem in that a plurality of alkylation reactions may proceed because the preference for unsubstituted or substituted phenyl ethers is similar.
본 명세서에서 사용된 용어 "선택도"는 비목적 생성물의 생산량에 대한 목적 생성물의 생산량을 의미한다.As used herein, the term "selectivity" means the amount of production of a desired product relative to that of a non-target product.
또한, 벤토나이트는 여과 공정만으로 간단하게 제거될 수 있다. 반면, AlCl3는 세척 공정을 통해서 제거되어야 한다. AlCl3는 반응물 내에서 용해도가 낮기 때문에 AlCl3를 제거하기 위해서는 반응물 무게의 약 2배 이상의 물을 사용하여야 하는 문제가 있다. 나아가, 세척 공정으로 완전히 제거되지 않은 AlCl3를 이후 공정에서 부반응을 일으킬 수 있으며, 이는 공정의 스케일업(scale-up)에 악영향을 미칠 수 있다.In addition, bentonite can be removed simply by filtration. On the other hand, AlCl 3 must be removed through a washing process. Since AlCl 3 has a low solubility in the reactant, there is a problem in that water of about twice the weight of the reactant must be used to remove AlCl 3 . Furthermore, AlCl 3 that is not completely removed by the washing process may cause side reactions in a subsequent process, which may adversely affect the scale-up of the process.
상기 방향족 화합물은 방향족 에테르일 수 있다.The aromatic compound may be an aromatic ether.
이러한 방향족 에테르의 비한정적인 일 예시로, 페닐 에테르는 방향족 술폰화(aromatic sulfonation) 반응을 일으킬 수 있는 방향족 에테르를 제공한다.As a non-limiting example of such an aromatic ether, phenyl ether provides an aromatic ether capable of causing an aromatic sulfonation reaction.
상기 알켄은 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 탄소 수가 2이상 22 이하, 또는 3이상 21이하, 또는 4이상 20이하, 또는 5이상 19이하, 또는 6이상 18이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The alkene may have a linear or branched substituted or unsubstituted carbon number of 2 or more and 22 or less, or 3 or more and 21 or less, or 4 or more and 20 or less, or 5 or more and 19 or less, or 6 or more and 18 or less, but is limited thereto. no.
본 발명에서 사용되는 알켄은 탄소 수가 많은 장쇄(long chain) 알켄일수록 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트에 소수성 세그먼트를 제공할 수 있다.The alkenes used in the present invention can provide a hydrophobic segment to the monoalkyl diphenyl ether disulfonate as long chain alkenes with a larger number of carbons are used.
이러한 알켄의 비한정적인 일 예시로, 분지쇄형 1-프로펜 테트라머는 소수성의 장쇄(long chain) 알켄으로서, 제조된 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트로 하여금 쉽게 오일상(oil phase)과 결합할 수 있도록 유도한다.As a non-limiting example of such alkene, the branched 1-propene tetramer is a hydrophobic long chain alkene, and the prepared monoalkyl diphenyl ether disulfonate can easily bind to the oil phase. To induce.
상기 (b) 단계에서 상기 용매는 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 1,2-디클로로에탄 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In step (b), the solvent may be one selected from the group consisting of chloroform, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, and a combination of two or more of them, but is not limited thereto.
상기 술폰화제는 염화술폰산(HSO3Cl), 삼산화황(SO3) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The sulfonating agent may be one selected from the group consisting of chlorinated sulfonic acid (HSO 3 Cl), sulfur trioxide (SO 3 ), and a combination of two or more of them, but is not limited thereto.
상기 (a) 단계의 생성물 및 상기 술폰화제의 몰비가 1 : 1 내지 5, 또는 1 : 1.5 내지 4.5, 또는 1 : 2 내지 4, 또는 1: 2.5 내지 3.5일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The molar ratio of the product of step (a) and the sulfonating agent may be 1: 1 to 5, or 1: 1.5 to 4.5, or 1: 2 to 4, or 1: 2.5 to 3.5, but is not limited thereto.
상기 (a) 단계의 반응 온도는 100℃ 내지 160℃, 또는 120℃ 내지 140℃ 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The reaction temperature in step (a) may be 100°C to 160°C, or 120°C to 140°C, but is not limited thereto.
이와 같이 반응 온도가 100℃ 미만이면 알킬화 반응의 높은 활성화 에너지(activation energy)로 인하여 반응이 실질적으로 진행되지 않을 수 있다. 반응 온도가 160℃ 초과이면 복수의 알킬화 반응이 진행될 수 있으므로 모노알킬 디페닐에테르에 대한 수율이 감소할 수 있다.As such, when the reaction temperature is less than 100° C., the reaction may not substantially proceed due to high activation energy of the alkylation reaction. If the reaction temperature is higher than 160° C., a plurality of alkylation reactions may proceed, so that the yield of monoalkyl diphenyl ether may decrease.
상기 (a) 단계의 생성물이 모노알킬 디페닐에테르 및 디알킬 디페닐에테르를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The product of step (a) may include monoalkyl diphenyl ether and dialkyl diphenyl ether, but is not limited thereto.
상기 모노알킬 디페닐에테르의 GC 면적을 상기 디알킬 디페닐에테르의 GC 면적으로 나눈 값이 50 내지 99.5, 또는 60 내지 89.5, 또는 70 내지 79.5일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.A value obtained by dividing the GC area of the monoalkyl diphenyl ether by the GC area of the dialkyl diphenyl ether may be 50 to 99.5, or 60 to 89.5, or 70 to 79.5, but is not limited thereto.
상기 (c) 단계에서 상기 중화제는 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산수소나트륨(NaHCO3) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the step (c), the neutralizing agent may be one selected from the group consisting of sodium hydroxide (NaOH), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), and a combination of two or more of them, but is limited thereto. no.
상기 (c) 단계는 중화제에 상기 (b) 단계의 생성물을 투입하여 중화시키는 단계일 수 있다.The step (c) may be a step of neutralizing by adding the product of step (b) to a neutralizing agent.
이와 같이 중화제를 반응물에 적가하게 되면, 반응열로 인하여 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트가 모노알킬 디페닐에테르 모노술포네이트로 변형될 수 있다. 반면, 반응물을 중화제에 적가하게 되면, 반응열이 열용량이 높은 중화제에 분산됨으로써 발열을 최소화할 수 있고, 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 변형을 완화시킴으로써 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 수율을 높일 수 있다.When the neutralizing agent is added dropwise to the reaction product as described above, monoalkyl diphenyl ether disulfonate may be transformed into monoalkyl diphenyl ether monosulfonate due to the heat of reaction. On the other hand, when the reactant is added dropwise to the neutralizing agent, the heat of reaction is dispersed in the neutralizing agent with high heat capacity, thereby minimizing heat generation, and reducing the deformation of the monoalkyl diphenyl ether disulfonate, thereby reducing the yield of monoalkyl diphenyl ether disulfonate. You can increase it.
상기 (c) 단계의 생성물이 모노알킬 디페닐에테르 모노술포네이트 및 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The product of step (c) may include monoalkyl diphenyl ether monosulfonate and monoalkyl diphenyl ether disulfonate, but is not limited thereto.
상기 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 GC 면적을 상기 모노알킬 디페닐에테르 모노술포네이트의 GC 면적으로 나눈 값이 2 내지 8, 또는 3 내지 7, 또는 4 내지 6일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The value obtained by dividing the GC area of the monoalkyl diphenyl ether disulfonate by the GC area of the monoalkyl diphenyl ether monosulfonate may be 2 to 8, or 3 to 7, or 4 to 6, but is limited thereto. no.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이하의 실험 결과는 상기 실시예 중 대표적인 실험 결과만을 기재한 것이며, 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 아래에서 명시적으로 제시하지 않은 본 발명의 여러 구현예의 각각의 효과는 해당 부분에서 구체적으로 기재하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail. However, the following experimental results are only representative of the above examples, and cannot be interpreted as the scope and content of the present invention are reduced or limited by examples. Effects of each of the various embodiments of the present invention not explicitly presented below will be specifically described in the corresponding section.
시료sample
이하의 실시예에 사용된 시료 및 그 약어는 하기와 같다.Samples used in the following examples and their abbreviations are as follows.
페닐 에테르(diphenyl ether, DPE)Phenyl ether (DPE)
1-프로펜 테트라머(propylene tetramer, PT)1-propene tetramer (PT)
알킬 디페닐에테르(alkylated diphenyl ether, ADPE)Alkylated diphenyl ether (ADPE)
제조예 1Manufacturing Example 1
질소분위기에서 냉각기와 온도계가 부착된 3구의 1 L 반응기에 DPE 340 g(2.0 mol)과 벤토나이트(bentonite) 20 g을 투입하고 반응기 온도를 100℃까지 상승시켰다. 이어서 PT 170 g(1.0 mol)을 3시간 동안 적가하면서 교반하였다. 이어서 2시간 동안 추가적으로 교반하였다. 반응물을 여과하여 벤토나이트를 제거하고 절대압력 1 mmHg에서 증류를 실시함으로써, 도데실디페닐에테르(dodecyl diphenyl ether)의 수율이 95% 이상인 ADPE를 수득하였다.In a nitrogen atmosphere, 340 g (2.0 mol) of DPE and 20 g of bentonite were added to a 3-neck 1 L reactor equipped with a cooler and a thermometer, and the reactor temperature was raised to 100°C. Subsequently, 170 g (1.0 mol) of PT was added dropwise for 3 hours and stirred. Subsequently, it was further stirred for 2 hours. The reaction product was filtered to remove bentonite and distilled at an absolute pressure of 1 mmHg to obtain ADPE having a yield of 95% or more of dodecyl diphenyl ether.
제조예 2Manufacturing Example 2
DPE와 벤토나이트를 투입하고 반응기 온도를 120℃까지 상승시킨 것을 제외하면, 상기 제조예 1과 동일하게 ADPE를 수득하였다.ADPE was obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that DPE and bentonite were added and the reactor temperature was increased to 120°C.
제조예 3Manufacturing Example 3
DPE와 벤토나이트를 투입하고 반응기 온도를 140℃까지 상승시킨 것을 제외하면, 상기 제조예 1과 동일하게 ADPE를 수득하였다.ADPE was obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that DPE and bentonite were added and the reactor temperature was increased to 140°C.
제조예 4Manufacturing Example 4
DPE와 벤토나이트를 투입하고 반응기 온도를 160℃까지 상승시킨 것을 제외하면, 상기 제조예 1과 동일하게 ADPE를 수득하였다.ADPE was obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that DPE and bentonite were added and the reactor temperature was increased to 160°C.
비교제조예 1Comparative Production Example 1
냉각기와 온도계가 부착된 3구의 반응기에 DPE 170 g(2.0 mol)과 AlCl3 9 g을 투입하고 반응기 온도를 60℃까지 상승시켰다. 이어서 PT 85 g(0.5 mol)을 1.5시간 동안 적가하면서 교반하였다. 이어서 60℃ 내지 70℃의 온도로 2시간 동안 추가 반응을 진행하였다. 이후 물로 2회 세척하여 AlCl3를 제거하였다. 유기층을 증류함으로써, ADPE를 수득하였다.170 g (2.0 mol) of DPE and 9 g of AlCl 3 were added to a three- neck reactor equipped with a cooler and a thermometer, and the temperature of the reactor was raised to 60°C. Subsequently, 85 g (0.5 mol) of PT was added dropwise for 1.5 hours and stirred. Subsequently, an additional reaction was performed at a temperature of 60°C to 70°C for 2 hours. After washing twice with water, AlCl 3 was removed. By distilling the organic layer, ADPE was obtained.
비교제조예 2Comparative Production Example 2
물로 2회 세척하는 공정을 생략한 것을 제외하면, 상기 비교제조예 1과 동일하게 ADPE를 수득하였다.ADPE was obtained in the same manner as in Comparative Preparation Example 1, except that the process of washing twice with water was omitted.
실시예Example
질소분위기에서 냉각기와 온도계가 부착된 3구의 1 L 반응기에 제조예 1-4의 생성물인 모노알킬 디페닐에테르(monoalkyl diphenyl ether) 75.0 g(0.22 mol)과 클로로포름(chloroform) 또는 메틸렌클로라이드(methylene chloride) 300 mL를 투입하였다. 상온에서 염화술폰산 53.0 g(0.45 mol)을 1시간 동안 적가하면서 교반하였다. 이어서 15분 동안 추가적으로 교반하였다. 수산화나트륨 18.7 g을 증류수 300 g에 용해시킨 다음, 수산화나트륨 수용액에 교반된 반응물을 적가하였다. 이어서 10분 동안 추가적으로 반응을 진행하였다. 이 때, 반응물의 온도는 1℃ 내지 5℃ 상승하였다. 30분 동안 반응물을 정치시킨 후 유기층은 분리하여 술폰화반응에 재사용하였고, 물층을 증류함으로써, 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트를 수득하였다.In a nitrogen atmosphere, 75.0 g (0.22 mol) of monoalkyl diphenyl ether (monoalkyl diphenyl ether) and chloroform or methylene chloride, which are the product of Preparation Example 1-4, were placed in a 3-neck 1 L reactor equipped with a cooler and a thermometer. ) 300 mL was added. At room temperature, 53.0 g (0.45 mol) of chlorinated sulfonic acid was added dropwise for 1 hour and stirred. It was then stirred for an additional 15 minutes. After dissolving 18.7 g of sodium hydroxide in 300 g of distilled water, the stirred reaction product was added dropwise to an aqueous sodium hydroxide solution. Subsequently, the reaction was further carried out for 10 minutes. At this time, the temperature of the reactant was increased by 1°C to 5°C. After allowing the reaction product to stand for 30 minutes, the organic layer was separated and reused for the sulfonation reaction, and the water layer was distilled to obtain monoalkyl diphenyl ether disulfonate.
비교예 1Comparative Example 1
질소분위기에서 냉각기와 온도계가 부착된 3구의 1 L 반응기에 제조예 1-4의 생성물인 모노알킬 디페닐에테르 75.0 g(0.22 mol)과 클로로포름 또는 메틸렌클로라이드 450 mL를 투입하였다. 23℃ 내지 25℃에서 염화술폰산 53.0 g(0.45 mol)을 1시간 동안 적가하면서 교반하였다. 이어서 15분 동안 추가적으로 교반하였다. 수산화나트륨 18.7 g을 증류수 300 g에 용해시킨 다음, 교반된 반응물에 수산화나트륨 수용액을 적가하였다. 이어서 10분 동안 추가적으로 반응을 진행하였다. 이 때, 반응물의 온도는 15℃ 내지 20℃ 상승하였다. 30분 동안 반응물을 정치시킨 후 유기층은 분리하여 술폰화반응에 재사용하였고, 물층을 증류함으로써, 45% 농도의 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트를 수득하였다.In a nitrogen atmosphere, 75.0 g (0.22 mol) of monoalkyl diphenyl ether, a product of Preparation Example 1-4, and 450 mL of chloroform or methylene chloride were added to a 3-neck 1 L reactor equipped with a cooler and a thermometer. At 23°C to 25°C, 53.0 g (0.45 mol) of chlorinated sulfonic acid was added dropwise for 1 hour while stirring. It was then stirred for an additional 15 minutes. 18.7 g of sodium hydroxide was dissolved in 300 g of distilled water, and an aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to the stirred reaction product. Subsequently, the reaction was further carried out for 10 minutes. At this time, the temperature of the reactant was increased by 15°C to 20°C. After allowing the reaction product to stand for 30 minutes, the organic layer was separated and reused for the sulfonation reaction, and the water layer was distilled to obtain a monoalkyl diphenyl ether disulfonate having a concentration of 45%.
비교예 2Comparative Example 2
제조예 1-4의 생성물 대신 비교제조예 2의 생성물로 반응한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일하게 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트를 수득하였다.Monoalkyl diphenyl ether disulfonate was obtained in the same manner as in Example 1, except that the reaction was performed with the product of Comparative Preparation Example 2 instead of the product of Preparation Example 1-4.
실험예 1Experimental Example 1
반응 온도의 증가에 따른 ADPE 수율의 변동을 파악하기 위하여 본 발명의 제조예 1-4에 따라 제조된 생성물을 기체 크로마토그래피(gas chromatography, GC)로 분석하였다. 하기 표 1은 반응 온도에 따른 반응물 및 생성물의 GC 면적 비율을 비교한 것이다.The product prepared according to Preparation Example 1-4 of the present invention was analyzed by gas chromatography (GC) in order to grasp the variation of the ADPE yield according to the increase of the reaction temperature. Table 1 below compares the GC area ratio of reactants and products according to the reaction temperature.
실험 결과 반응 온도가 증가함에 따라 ADPE의 수율이 증가함을 알 수 있다.As a result of the experiment, it can be seen that the yield of ADPE increases as the reaction temperature increases.
실험예 2Experimental Example 2
촉매의 치환에 따른 모노알킬 디페닐에테르 선택도의 변동을 파악하기 위하여 본 발명의 제조예 4 및 비교제조예 1에 따라 제조된 생성물을 GC로 분석하였다. 하기 표 2는 제조된 ADPE에 대한 모노알킬 디페닐에테르 및 디알킬 디페닐에테르(dialkyl diphenyl ether)의 GC 면적 비율을 비교한 것이다.The products prepared according to Preparation Example 4 and Comparative Preparation Example 1 of the present invention were analyzed by GC in order to understand the fluctuations in the selectivity of the monoalkyl diphenyl ether according to the substitution of the catalyst. Table 2 below compares the GC area ratios of monoalkyl diphenyl ether and dialkyl diphenyl ether to the prepared ADPE.
실험 결과 본 발명의 비교제조예 1에 따라 제조된 생성물에 비하여 본 발명의 제조예 4에 따라 제조된 생성물 중 모노알킬 디페닐에테르의 비율이 높은 것을 알 수 있다. 이는 디알킬 디페닐에테르에 대한 모노알킬 디페닐에테르의 비율, 즉, 모노알킬 디페닐에테르의 선택도가 높다는 것을 의미한다.As a result of the experiment, it can be seen that the ratio of monoalkyl diphenyl ether in the product prepared according to Preparation Example 4 of the present invention is higher than that of the product prepared according to Comparative Preparation Example 1 of the present invention. This means that the ratio of monoalkyl diphenyl ether to dialkyl diphenyl ether, that is, the selectivity of monoalkyl diphenyl ether is high.
실험예 3Experimental Example 3
중화제의 투입 방법 변경에 따른 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 선택도 변동을 파악하기 위하여 본 발명의 실시예 및 비교예 1-2에 따라 제조된 생성물을 고성능액체크로마토그래피(high performance liquid chromatography, HPLC)로 분석하였다. 하기 표 3은 제조된 ADPE 술포네이트에 대한 모노알킬 디페닐에테르 모노술포네이트 및 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 면적 비율을 비교한 것이다.In order to understand the change in the selectivity of monoalkyl diphenyl ether disulfonate according to the change in the method of introducing the neutralizing agent, the products prepared according to Examples and Comparative Examples 1-2 of the present invention were subjected to high performance liquid chromatography. HPLC). Table 3 below is a comparison of the area ratio of monoalkyl diphenyl ether monosulfonate and monoalkyl diphenyl ether disulfonate to the prepared ADPE sulfonate.
본 발명의 비교예 1-2에 따라 제조된 생성물에 비하여 본 발명의 실시예에 따라 제조된 생성물 중 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 비율이 높은 것을 알 수 있다. 이는 모노알킬 디페닐에테르 모노술포네이트에 대한 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 비율, 즉, 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 선택도가 높다는 것을 의미한다.It can be seen that the proportion of monoalkyl diphenyl ether disulfonate in the product prepared according to the example of the present invention is higher than that of the product prepared according to Comparative Example 1-2 of the present invention. This means that the ratio of monoalkyl diphenylether disulfonate to monoalkyl diphenylether monosulfonate, ie, the selectivity of monoalkyl diphenylether disulfonate, is high.
이 때, 비교예 2의 경우 AlCl3의 부반응 때문에 염화수소 기체가 생성되었고, 반응물의 온도가 상승하여 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 수율이 50% 미만으로 측정되었다.At this time, in the case of Comparative Example 2, hydrogen chloride gas was generated due to a side reaction of AlCl 3 , and the temperature of the reaction product was increased, so that the yield of monoalkyl diphenyl ether disulfonate was measured to be less than 50%.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and the concept of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (15)
(b) 상기 (a) 단계의 생성물을 용매에 용해시킨 뒤 술폰화제를 투입하여 반응시키는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계의 생성물을 중화제와 반응시키는 단계;를 포함하는, 음이온성 계면활성제의 제조방법.(a) reacting a composition comprising an aromatic compound and an alkene in the presence of an acid catalyst;
(b) dissolving the product of step (a) in a solvent and then reacting by adding a sulfonating agent; And
(c) reacting the product of step (b) with a neutralizing agent; comprising, a method for producing an anionic surfactant.
상기 산촉매는 탈크, 운모, 금운모, 올리나이트, 디카이트, 핼로이사이트, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 산성백토, 카올리나이트, 일라이트 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 음이온성 계면활성제의 제조방법.The method of claim 1,
The acid catalyst is one selected from the group consisting of talc, mica, gold mica, oleinite, decite, halloysite, montmorillonite, bentonite, acid clay, kaolinite, illite, and combinations of two or more of these, anionic surfactants. Manufacturing method.
상기 방향족 화합물은 방향족 에테르인, 음이온성 계면활성제의 제조방법.The method of claim 1,
The aromatic compound is an aromatic ether, a method for producing an anionic surfactant.
상기 알켄은 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 탄소 수가 2 이상 22이하 알켄인, 음이온성 계면활성제의 제조방법.The method of claim 1,
The alkene is a linear or branched substituted or unsubstituted alkene having 2 or more and 22 or less carbon atoms, a method for producing an anionic surfactant.
상기 알켄은 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 탄소 수가 6 이상 18 이하 알켄인, 음이온성 계면활성제의 제조방법.The method of claim 1,
The alkene is a linear or branched substituted or unsubstituted alkene having 6 or more and 18 or less carbon atoms, a method for producing an anionic surfactant.
상기 술폰화제는 염화술폰산(HSO3Cl), 삼산화황(SO3) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 음이온성 계면활성제의 제조방법.The method of claim 1,
The sulfonating agent is one selected from the group consisting of chlorinated sulfonic acid (HSO 3 Cl), sulfur trioxide (SO 3 ), and a combination of two or more of them, a method for producing an anionic surfactant.
상기 (a) 단계의 생성물 및 상기 술폰화제의 몰비가 1 : 1 내지 5인, 음이온성 계면활성제의 제조방법.The method of claim 1,
The molar ratio of the product of step (a) and the sulfonating agent is 1: 1 to 5, a method for producing an anionic surfactant.
상기 (a) 단계의 반응 온도는 100℃ 내지 160℃인, 음이온성 계면활성제의 제조방법.The method of claim 1,
The reaction temperature in step (a) is 100°C to 160°C, a method for producing an anionic surfactant.
상기 (a) 단계의 생성물이 모노알킬 디페닐에테르 및 디알킬 디페닐에테르를 포함하는, 음이온성 계면활성제의 제조방법.The method of claim 1,
The product of the step (a) comprises a monoalkyl diphenyl ether and a dialkyl diphenyl ether, a method for producing an anionic surfactant.
상기 용매는 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 1,2-디클로로에탄 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 음이온성 계면활성제의 제조방법.The method of claim 1,
The solvent is one selected from the group consisting of chloroform, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, and a combination of two or more of them, a method for producing an anionic surfactant.
상기 모노알킬 디페닐에테르의 GC 면적을 상기 디알킬 디페닐에테르의 GC 면적으로 나눈 값이 50 내지 99.5인, 음이온성 계면활성제의 제조방법.The method of claim 9,
A method for producing an anionic surfactant, wherein a value obtained by dividing the GC area of the monoalkyl diphenyl ether by the GC area of the dialkyl diphenyl ether is 50 to 99.5.
상기 중화제는 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산수소나트륨(NaHCO3) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 음이온성 계면활성제의 제조방법.The method of claim 1,
The neutralizing agent is one selected from the group consisting of sodium hydroxide (NaOH), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), and a combination of two or more of them, a method for producing an anionic surfactant.
상기 (c) 단계는 중화제에 상기 (b) 단계의 생성물을 투입하여 중화시키는 단계인, 음이온성 계면활성제의 제조방법.The method of claim 1,
The step (c) is a step of neutralizing by adding the product of step (b) to a neutralizing agent, a method for producing an anionic surfactant.
상기 (c) 단계의 생성물이 모노알킬 디페닐에테르 모노술포네이트 및 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트를 포함하는, 음이온성 계면활성제의 제조방법.The method of claim 1,
The product of the step (c) comprises monoalkyl diphenyl ether monosulfonate and monoalkyl diphenyl ether disulfonate.
상기 모노알킬 디페닐에테르 디술포네이트의 GC 면적을 상기 모노알킬 디페닐에테르 모노술포네이트의 GC 면적으로 나눈 값이 2 내지 8인, 음이온성 계면활성제의 제조방법.The method of claim 14,
A method for producing an anionic surfactant, wherein a value obtained by dividing the GC area of the monoalkyl diphenyl ether disulfonate by the GC area of the monoalkyl diphenyl ether monosulfonate is 2 to 8.
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US5157158A (en) * | 1988-08-03 | 1992-10-20 | Petroquimica Espanola, S.A. Petresa | Alkylation of aromatic hydrocarbons |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |