SK344791A3

SK344791A3 - Nonionic tenside and method of its manufacturing

Info

Publication number: SK344791A3
Application number: SK344791A
Authority: SK
Inventors: Milan Bares
Original assignee: Maneko S R O
Priority date: 1991-11-13
Filing date: 1991-11-13
Publication date: 1994-11-09
Also published as: CZ280503B6; CZ344791A3

Description

Oblast technikyTechnical field

TJ TJ Ό Ό 2> 2> Ά Ά r* r * > O > O O < C· O <C · CO. WHAT. ro / ro / x x <- > <-> rn J-»'n rn J - »n < I~ -< ΓΠ <I ~ - <ΓΠ U3 U3 N N -< - < 1 1 1 1

Vynález se týká nového neionického tenzidu určeného pro výrobu detergentú_r kosmetických a farmaceutických prostŕedkú a dalších prúmyslových látek. Vynález se rovnéž týká zpúsobu výroby nového neionického tenzidu.The present invention relates to a novel nonionic surfactant intended for the production of detergents _r cosmetics and pharmaceutical and other industrial materials. The invention also relates to a process for the preparation of a novel nonionic surfactant.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Neionické tenzidy na bazi esterú mastných kyselín s polyethylenglykoly patrí mezi látky s velmi dobrými emulgačními účinky v systémech, kde je olejová fáze emulgovaná ve vodé. Jejich HLB hodnoty se u bäžných komerčních produktú, majících hydrofilní část tvorenou polyethylenglykolovým ŕetôzcem s 6 až 20 molekulami vázaného ethylenoxidu, pohybují v rozmezí 11 až 17, čímž patrí tyto produkty mezi hydrofilní typy emulgátorú.Nonionic surfactants based on fatty acid esters of polyethylene glycols are among the substances with very good emulsifying effects in systems where the oil phase is emulsified in water. Their HLB values for conventional commercial products having a hydrophilic moiety consisting of a polyethylene glycol chain of 6 to 20 molecules of bound ethylene oxide range from 11 to 17, making them a hydrophilic type of emulsifier.

Prúmyslová praxe vyrábí tyto produkty téméf výhradné oxyethylenací mastných kyselin. Reakce ethylenoxidu s mastnou kyselinou se urychluje alkalickou katalýzou. Reakčním produktem je ester obecného vzorce I, kde R je alkyl skupina se 7 až 19 atómy uhlíku, končící v esterové skupiné skupinou hydroxylovou.Industrial practice produces these products almost exclusively by oxyethylenating fatty acids. The reaction of ethylene oxide with the fatty acid is accelerated by alkaline catalysis. The reaction product is an ester of formula (I) wherein R is an alkyl group of 7 to 19 carbon atoms ending in the ester group with a hydroxyl group.

R - COO (CK₂ - CH₂ - 0)_n H (I)R - COO (CK ₂ - CH ₂ - 0) _n H (I)

Koncová hydroxylová skupina je schopná dále esterifikační reakce s novou molekulou mastné kyseliny za vzniku polyethylenglykolového diesteru mastné kyseliny obecného vzorce II, kde R má vpredu uvedený význam,The terminal hydroxyl group is further capable of esterifying with a new fatty acid molecule to form a polyethylene glycol fatty acid diester of formula II wherein R is as defined above,

R - COO (CH₂ - CH₂ - 0)_n COR (II) prípadné múže dojít k disproporcionaci 2 molekúl produktu obecného vzorce I, za vzniku produktu obecného vzorce II a polyethylenglykolu obecného vzorce III, kde n je pŕirozené číslo.R - COO (CH ₂ - CH ₂ - 0) _n COR (II), optionally, disproportionate 2 molecules of the product of formula I, to give the product of formula II and the polyethylene glycol of formula III, where n is a natural number.

H (0CH₂ CH₂)_n OH (III)H (OCH ₂ CH ₂ ) _n OH (III)

Pro oxyethylenací mastné kyseliny béžnými alkalickými katalyzátory je typické, že rovnovážné složení reakčního produktu odpovídá molárnímu zastoupení monoesteru obecného vzorce I, diesteru obecného vzorce II a volného polyenglykolu obecného vzorce III v poméru 2:1:1. To znamená, že pomérné značný podíl výchozí mastné kyseliny pŕechází disproporcionačními reakcemi na povrchové aktívni látku méné béžné štruktúry, mající hydrofilní část uprostred molekuly a ve srovnání s púvodné hlavním reakčním produktem s hydrofilní skupinou v terminálni poloze i s nižší hodnotou HLB čísla. Tato skutečnost se pŕíznivé uplatňuje pri aplikaci reakčního produktu jako emolgátoru. To proto, že obsahuje povrchové aktívni látky s vétší diferencí HLB čísel - 3 - 4 - , což je požadavek na tenzid s optimálním emulgačním a stabilizačním účinkem.Typically, the oxyethylenation of a fatty acid with conventional alkaline catalysts is that the equilibrium composition of the reaction product corresponds to the molar representation of the monoester of formula I, the diester of formula II and the free polyenglycol of formula III in a 2: 1: 1 ratio. That is, a relatively large proportion of the starting fatty acid undergoes disproportionation reactions to a surfactant of less common structure having a hydrophilic moiety in the middle of the molecule and compared to the original main reaction product with the hydrophilic group at the terminal position and lower HLB number. This is beneficial when applying the reaction product as an emulsifier. This is because it contains surfactants with a greater HLB number difference - 3 - 4 -, which is a requirement for a surfactant with optimal emulsifying and stabilizing effect.

Nevýhodou téchto typú látek je, že relativné vysoké zastoupení diesterú obecného vzorce II 15 až 20 % hmôt. v reakčním produktu snižuje jeho detergentní účinek. Z výrobního hlediska je nevýhodou, že k výrobé je potrebné náročné a složité oxyethylenační zaŕízení. Jiný známy zpúsob výroby, v prúmyslové praxi však prakticky nevyužívaný, je primá esterifikace mastných kyselín pŕedem pripravenými polyethylenglykoly. Obyčejné kysele katalyzovaná nebo i nekatalyzovaná reakce umožňuje vyšším moiárním pŕebytkem polyethylenglykolu dosáhnout pŕeváŽné zastoupení monoesteru obecného vzorce I, čímž se dosahuje vysokých detergenčních efektú a relativné vysoké konverze mastné kyseliny. Na druhé stranô však v kysele katalyzovaných reakcích vznikají pri prebytku polyethylenglykolu dioxanové štruktúry, které se vyznačuj! nepŕíznivými dermatologickými účinky.A disadvantage of these types of substances is that the relatively high proportion of diesters of formula II is 15 to 20% by weight. in the reaction product reduces its detergent effect. From the manufacturing point of view, it is a disadvantage that the production requires a complex and complex oxyethyleneization plant. Another known process, but practically unused in industrial practice, is the primary esterification of fatty acids with preformed polyethylene glycols. Conventional acid-catalyzed or even non-catalyzed reactions allow a higher molar excess of polyethylene glycol to achieve a predominant representation of the monoester of formula I, thereby achieving high detergency effects and a relatively high fatty acid conversion. On the other hand, in acid-catalyzed reactions, dioxane structures are formed in excess of polyethylene glycol. adverse dermatological effects.

Kromé toho má takto získaný reakční produkt nedostatečné emulgační a stabilizační účinky.In addition, the reaction product thus obtained has insufficient emulsifying and stabilizing effects.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Výše uvedené nedostatky ŕeší neionický tenzid a zpúsob jeho výroby podie vynálezu. Tento neionický tenzid podie vynálezu je smé sí 0,1 % až 40 % hmôt. triacylglycerolu, 3 až 30 % hmôt. diacylglycerolu, 5 až 40 % hmôt. monoacylglycerolu, 20 až 80 % hmôt. mono-c . esterú obecného vzorce I a diesterú obecného vzorce II mastných kyselín s polyethylenglykolem a 5 až 30 % hmôt. volného polyethylenglykolu o molekulové hmotnosti 200 až 6 000.The above-mentioned drawbacks are solved by the nonionic surfactant and the process for its preparation according to the invention. This nonionic surfactant according to the invention is a mixture of 0.1% to 40% by weight. triacylglycerol, 3 to 30 wt.%. diacylglycerol, 5 to 40 wt%. monoacylglycerol, 20 to 80% by weight. mono-c. esters of formula I and diesters of formula II of fatty acids with polyethylene glycol and 5 to 30% by weight. % of free polyethylene glycol having a molecular weight of 200-6000.

Tento neionický tenzid se pripravuje podie vynálezu reakcí jednoho molu triacylglycerolu, ve kterém alkylové skupiny mají 8 až 20 atómu uhlíku s 0,5 až 50 moly polyethylenglykolu o molekulové hmotnosti 200 až 6 000, obecného vzorce III, ve kterém je n pŕirozené číslo 1 až 140, pri teplotél20 až 160° v prítomnosti alkalické ho katalyzátoru s výhodou bezvodého uhličitanu draselného v množství 2 až 10 % hmôt. na hmotnost reagujících látek.This nonionic surfactant is prepared according to the invention by the reaction of one mole of triacylglycerol in which the alkyl groups have 8 to 20 carbon atoms with 0.5 to 50 moles of polyethylene glycol having a molecular weight of 200 to 6000, wherein n is a natural number from 1 to 140, at a temperature of 20 to 160 ° in the presence of an alkaline catalyst, preferably anhydrous potassium carbonate in an amount of 2 to 10% by weight. per weight of reactants.

Výhodou neionického tenzidu podie vynálezu je, že zpúsob jeho výroby umožňuje získání smési tenzidú, jejichž HLB čísla leží v krajní oblasti reprezentující hydrofobní typy tenzidú /HLB čísloAn advantage of the nonionic surfactant according to the invention is that the method of its preparation makes it possible to obtain a mixture of surfactants whose HLB numbers lie in the extreme region representing the hydrophobic surfactant types / HLB number

2,5 až 3,8/ a také v oblasti hydrofilních tenzidú s HLB číslem nad 13. Pŕítomnost povrchové aktivních látek lišících se značné HLB číslem v neionickém tenzidu podie vynálezu umožňuje na rozdíl od dosud známých oxyethylenatú na analogické bázi dosažení vyššího emulgačního a stabilizačního účinku. Pŕevažující zastoupení povrchové aktivních složek s hydrofilní skupinou v terminálni poloze vede k vyšší detergenční účinnosti neionického tenzidu ve srovnání s oxyethylenáty na analogické bázi. Také zpúsob výroby neionického tenzidu podie vynálezu je podstatné ménô náročný technologicky, pro vozné i z hlediska investiční náročnosti zaŕízení. Použití polyethylenglykolú s rúznou molekulovou hmotností a tudíž s rúzným obsa hem vázaných molú ethylenoxidu ve výrobé neionického tenzidu podie vynálezu umožňuje získání produktu s rúznou hydrofilné-lipofilní rovnováhou a tím se širokým rozsahem aplikačních vlastností jako je smáčivost, pénivost, detergence a emulgace. Vysoká schopnost tvorby hydratačních obalú na hydrofilní části povrchové aktivních složek na bázi esterú s polyethylenglykolem umožňuje v určitém rozsahu této části molekuly a v prítomnosti volného polyethylenglykolu tvorbu rúzné viskozních soustav ve vodé. Tato skutečnost predstavuje další výhodu neionických tenzidú podie vynálezu spočívající ve funkci zahuštovacích a gelovacích látek. Neionické tenzidy podie vynálezu se vyznačújí rúznou rozpustnosti ve vodé. Získají se homogénni zakalené až čiré roztoky o rúzné viskozité.The presence of surfactants differing in the significant HLB number in the nonionic surfactant according to the invention makes it possible, in contrast to the known oxyethylenates on an analogous basis, to achieve a higher emulsifying and stabilizing effect. . The predominant presence of surfactants with a hydrophilic group at the terminal position results in higher detergency performance of the nonionic surfactant as compared to analogous oxyethylenates. Also, the process for producing a nonionic surfactant according to the invention is substantially less technologically demanding, both in terms of operation and investment in terms of equipment. The use of polyethylene glycols with different molecular weights and thus different contents of ethylene oxide moles in the production of a nonionic surfactant according to the invention makes it possible to obtain a product with different hydrophilic-lipophilic balance and thus a wide range of application properties such as wettability, foaming, detergency and emulsification. The high capability of forming hydration coatings on the hydrophilic portion of the polyethylene glycol ester-based surfactant component allows the formation of various viscous systems in water to some extent in that portion of the molecule and in the presence of free polyethylene glycol. This constitutes a further advantage of the nonionic surfactants according to the invention in the function of thickening and gelling agents. The nonionic surfactants of the present invention are characterized by various aqueous solubilities. Homogeneous turbid to clear solutions of different viscosities are obtained.

Neionické tenzidy a zpúsob jejich výroby podie vynálezu jsou blíže objasnény v následujících pŕíkladech provedení, které však neomezují rozsah vynálezu.The nonionic surfactants and the process for their preparation according to the invention are explained in more detail in the following non-limiting examples.

Príklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Príklad 1Example 1

Do 10000 1 vyhŕívaného reaktoru opatreného kotvovým míchadlem bylo nadávkováno 100 kg rafinovaného repkového oleje o čísle kyselosti 0,2 mg KOH.g^-! a 600 kg polyethylenglykolu o molekulové hmotnosti 1 500. Po zahŕátí na teplotu 90 až 100° bylo pŕidáno 50 kg bezvodého uhličitanu draselného a pri teploté 140°C mícháno 6 hodin v inertní atmosfére. Po ochlazení na 80°C a oddélení katalyzátoru se získá čirý homogénni produkt svétle žluté zabarvený a pevný pri pokojové teploté. Produkt je dobre rozpustný ve vodé na čiré roztoky s rúznou viskozitou podie koncentrace rozpuäténé látky. Obsahuje okolo 5 *í hmôt. výchozího triacylglycerolu, 8 % hmôt. diacylglycerolu~ 12 % hmôt. monoacylglycerolu, 48 % hmôt. esterú mast ných kyselin s polyethylenglykolem a 27 % hmôt. volného polyethylenglykolu. Produkt je vhodnou součástí aktivní látky detergentu, zejména pracích, čisticích a odmašíovacích prostŕedkú.100 kg of refined rapeseed oil having an acid number of 0.2 mg KOH ^- g was metered into a 10000 L anchor stirrer reactor. and 600 kg of polyethylene glycol having a molecular weight of 1500. After heating to 90-100 ° C, 50 kg of anhydrous potassium carbonate was added and stirred at 140 ° C for 6 hours under an inert atmosphere. After cooling to 80 ° C and separation of the catalyst, a clear, homogeneous product of a pale yellow colored and solid at room temperature is obtained. The product is well soluble in water to clear solutions with different viscosities depending on the concentration of the solute. It contains about 5% by weight. starting triacylglycerol, 8 wt%. diacylglycerol ~ 12 wt%. monoacylglycerol, 48 wt%. fatty acid esters of polyethylene glycol and 27% by weight. free polyethylene glycol. The product is a suitable component of the active ingredient of the detergent, especially detergents, cleaners and degreasers.

Príklad 2Example 2

Do 1 000 1 vyhŕívaného reaktoru opatreného kotvovým míchadlem bylo nadávkováno 450 kg rafinovaného repkového oleje o čísle kyselosti 0,2 mg KOH.g¹ a 50 kg polyethylenglykolu o molekulové hmotnosti 300. Po zahŕátí na teplotu 120°C a pŕidání 25 kg bezvodého uhličitanu draselného se za stálého míchání a pod inertní atmosférou udržuje po dobu 7 hodin. Získá se produkt, který obsahuje 38 ’í hmôt triacylglycerolu, 22 % hmôt. diacylglycerolu, 15 b hmôt. monoacylglycerolu, 22 % hmôt. esterú mastných kyselin s polyethylenglykolem a 3 % hmôt. polyethylenglykolu. Produkt tvorí zakalené viskózni roztoky ve vodé a má. velmi dobré emulgační účinky v soustavô o/v.450 kg of refined rapeseed oil with an acid number of 0.2 mg KOH.g ¹ and 50 kg of polyethylene glycol of molecular weight 300 were metered into a 1000 L heated reactor equipped with an anchor stirrer. After heating to 120 ° C and adding 25 kg of anhydrous potassium carbonate is maintained under stirring for 7 hours under an inert atmosphere. A product is obtained which contains 38% by weight of triacylglycerol, 22% by weight. diacylglycerol, 15 bw. monoacylglycerol, 22 wt%. fatty acid esters of polyethylene glycol and 3 wt.%. polyethylene glycol. The product consists of turbid viscous solutions in water and has. very good emulsifying effects in o / v system.

Príklad 3Example 3

Do 1 000 1 vyhŕívaného reaktoru opatreného kotvovým míchadlem bylo nadávkováno 100 kg rafinovaného repkového oleje o čísle kyselosti 0,2 mg KOH.g”! a 400 kg polyethylenglykolu o molekulové hmotnosti 6 000. Po zahŕátí na 140°C a pŕidání 40 kg bezvodého uhličitanu draselného se reakční smés míchá 4 hodiny. Po oddélení katalyzátoru se získá homogénni produkt tvoŕící ve vodé silné viskózni mírné zakalené roztoky. Obsahuje 15 % hmôt. nezreagovaného triacylglycerolu, 16 % hmôt. diacylglycerolu, 12 % hmôt. monoacylglycerolu, % hmôt. esterú mastných kyselin s polyethylenglykolem a 17 \ hmôt. nezreagovaného polyethylenglykolu. Vykazuje velmi dobré emulgační účinky a je vhodný jako gelotvorná a zahušiovací prísada.100 kg of refined rapeseed oil having an acid number of 0.2 mg KOH / g was metered into a 1000 L heated reactor equipped with an anchor stirrer. and 400 kg of polyethylene glycol having a molecular weight of 6000. After heating to 140 ° C and adding 40 kg of anhydrous potassium carbonate, the reaction mixture is stirred for 4 hours. After the catalyst has been separated off, a homogeneous product is obtained, forming in water a strong viscous, slightly cloudy solution. Contains 15% by weight. unreacted triacylglycerol, 16 wt.%. diacylglycerol, 12 wt%. monoacylglycerol,% wt. fatty acid esters of polyethylene glycol and 17% by weight. unreacted polyethylene glycol. It has very good emulsifying effects and is suitable as a gelling and thickening agent.

Prúmyslová využitelnostIndustrial usability

Neionické tenzidy podie vynálezu lze použit jako aktivní složky detergentú, zejména pracích, čisticích a odmašlovacích prostŕedkú. Tyto tenzidy lze použit jako emulgátory pro kosmetické a farmaceutické emulzní výrobky.The nonionic surfactants according to the invention can be used as active ingredients of detergents, in particular detergents, cleaners and degreasers. These surfactants can be used as emulsifiers for cosmetic and pharmaceutical emulsion products.

Claims

PATENT CLAIMS

1) A nonionic surfactant characterized in that it comprises a mixture of 0.1 to 40% by weight. triacylglycerol, 5 to 30% by weight. diacylglycerol, 5 to 40 wt. monoacylglycerol, 20 to 80% by weight. monoesters of fatty acids with polyethylene glycol of the formula I,

R - COO _(CH2 - _CH2 - 0) _n H (I) wherein R is an alkyl group having 7 to 19 carbon atoms, n is from 1 to 140 and di-fatty acid esters of polyethylene glycol of the formula II,

R - COO _(CH2 - _CH2 - 0) _n COR (II) wherein R n are as defined above and vpfedu 5-30 \ materials. % of free polyethylene glycol having a molecular weight of 200-6000.

(2) A process for producing a nonionic surfactant according to (1), characterized in that per mole of triacylglycerol of the formula (IV):

R ¹ C00 CH 2 - CH (OCOR ² ) CH ² OOCR ³ (IV)

Wherein R, R, R are alkyl groups having 7 to 19 carbon atoms, act on 0.5 to 50 moles of polyethylene glycol having a molecular weight of 200 to 6,000 of formula III,

H (OCH ₂ CH ₂ ) _n OH (III) in which n is as hereinbefore defined, at a temperature of 100 to 160 ° C in the presence of an alkaline catalyst, preferably anhydrous potassium carbonate in an amount of 2 to 10% by weight. based on the weight of the reactants.