Способ получения поверхностно-активного вещества
СГЮСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА :Г отпйчаюшвйся тем, что смесь апквпбевзопа с 18-20 атомами угпёрода ипи высшесо алифатического спирта фракции с 10-18 атомами угпёрода, ипи попиоксиэтипеноБого эфира высшего апифатического спирта фракции с 10-18 атомами угперода, содержащего 3-7 оксиэтипеновых групп, и апканопамида синтетических жирных киспот 4 акции , с концентрацией поспеднвго 2-12 мас.% подвергают супьфатврованию газообразной трех9кисью cef&i, разбавпевной инертным газом до 4-8 об, %, ипи хпорсупьфоновой киспотой при мольном соотношении исходных реагентов, равном соответственно 1:1 - 1,2, при ОТ 70°С с постепенным понижением ее до 36 С с последующей нейтрализацией массы водным раствором гидроокиси натрия до рН 7,5 - 9 при 20-60°С. (Л с
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1 51068 А
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3424582/23-04 (22) 15.04.82 (46) 30.10.83, Бюп. hh 40 (72) В.Г. Правдин, М.A . .Подустов, В.С. Виниченко, В. Т. Ефимов, В. И.Заяц, А.А. Бордюг, Е. С. Карюкин, Д. И.-Земенкой и Мб ДФ Троян (71) Харьковский ордена Ленина попитех-. иический институт им. В.И.Ленина (53) 547 541.17 (088.8) (56) 1. Патент ФРГ М 1088048, кп, 12 О 23/02, опубпик. 1962. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА;" о т и и ч а ю гц s и с я тем, что смесь апкипбеивопа с 18-20 атомами угперода ипи высигеио апифатического спирта фракС 07 С 143/155//Ñ 11 D 3/34 ции с 10-18 атомами угперода, ипи ïîïèоксиэтипенового эфира высшего алифатического спирта фракции с 10-18 атомами угперода, содержащего 3-7 оксиэтипен вых групп, и апканопамида синтетических жирных киспот фракции С>-С с концентрацией последнего 2-12 мас.% подвергают супьфатированию газообразной трехокисью серы, разбавпенной инертным газом до 4-8 об,%, ипи хпорсупьфоновой киспотой при мопьном соотношении ис-. ходных реагентов, равном соответственно
1:1 -. 1,2, при:.от 70 С с постепенным о понижением ее до 36 С с последующей нейтрализацией массы водным раствором гидроокиси натрия до рН 7,5 — 9 при Е
И
20-60 С.
1051068
Изобретение относится к способу получения нового поверхност но-активного вещества (ПАВ), которое может найти применение в качестве компонента в моющих композигнях технического и бытового 5 назначения.
Известен способ получения ПАВ, согласно которому готовят смесь из
20 мас % алканоламида жирных кислот, имеющего 8-20 атомов углерода в молекуле и 80 мас.% органического углеводорода, имеющего в молекуле 8-26 атомов углерода, например алкилбенэола, высшего алифатического спирта или полиоксиэтиленового эфира высшего алифатнческого спирта с 2-12 оксиэтиленовыми группами в молекуле. Затем жидкую смесь сучьфатируют хлорсульфоновой кислотой, взятой с 5 мол.% избытком по отношению к стехиометрически необходи- 20 мому количеству. Процесс сульфатнрования проводят в реакторе периодического действия при интенсивном перемешивании и охлаждении реакционной массы таким образом, чтобы ее темжратура оставалась постоянной в течение всего процесса и находилась в пределах 34-30 С. По окончании подачи s реактор сульфатирующего агента реакционную массу нейтрализуют водным раствором едкого натрия. Выход целевого продукта (смеси >. анионактивных ПАВ, используемой в качестве комбинированной активной основы моющих средств) составляет 88 мол.%, Пенообрае зующая способность полученного продук- 35 та, определяемая как высота столба пены, образующейся в мерном цилиндре цри церемешивании его 0,06 мас.%-ного водного раствора, и измеряемая непосредственно после прекращения перемешивания,40 не превышает 155 мм (lg.
Однако известный способ не позволяет получить комбинированную активную основу моющих средств с высокой пено- . образующей способностью, Причина эаклю 4> чается в том, что сульфатирование смеси алканоламида жирных кислот с алкилбензолом, высшим алифатическим спиртом или волиоксиэтиленовым эфиром высшего алифатического спирта, жятыми в цро- о центном отношении 20:80, ве устраняет резкого повышения вязкости реакционной массы в ходе процесса сульфатирования.
Нри использовании в качестве сульфатирующего агента хлорсульфоновой кислоты SS это ведет к вопюму прекращению барботироващш газообразных продуктов реакции и вызывает образование в реакторе толстого слоя вспененнэй реакцнонной массы. Указанное обстоятельство не позволяет доводить до конца процесс сульфатирования смеси, что снижает выход целевого продукта и ухудшает,его ценообразующую способность, Цепь изобретения -.разработка способа получения нового ПАВ, который обпадает высокой пенообразующей способностью, и повышение выхода ueneaoro продукта.
Поставленная цепь достигается тем, что согласно способу получения ПАВ смесь алкилбензола с 18-20 атомами углерода или высшего алифатического спирта фракции с 10-18 атомами углерода, или полиоксиэтиленового эфира выошего алифатического спирта фракции с
10-18 атомами углерода, содержащего
3-7 оксиэтиленовых групп и алканоламида синтетических жирных кислот фракции
С Сэ с концентрацией последнего 2-3.2 мас.% подвергают сульфатированию газообразной трехокисью серы, разбавленной инертным газом до 4-8 об.%, или хлорсульфоновой кислотой при мольном соотношении исходных реагентов, равном соответственно 1:1 - 1,2, при от 70 С с постепенным понижением ее до 36 С с о последующей нейтрализацией реакционной массы водным раствором тидроокиси натрия до рН 7 5 - 9 при 20-60 С.
Выход составляет 91 - 99 мол.%, . пенообраэующая слэсобность 1 60-+95 мм;
Повышение выхода и пенообраэующей способности целевого продукта достигается за счет того, что при сульфатировании смесИ алкнлбеюола Ипн спиРта, или его полиоксиэтипенового эфира и апканоламида жирных кислот, включающей 2
12 мас.% последнего, ие происходит . резкого повышения вязкости реакци.онной массы в ходе процесса супь тирования. Кроме того, поддержание более высокой по сравнению с иэвестейм способом температуры реакции сульфатирования также ведет к снижению вязкооти реакционной массй и устраняет ее . вспенивание, что позволяет довести процесс сульфатирования смеси органических веществ до конца и повысить тем самым выход целевого продукта. В свою очередь, снижение содержания в целевом продукте непреврашенного исходного сырья способствует повышению его пенообразующей способности. Проводимое понижение температуры реакции сульфатирования в ин тервале 70-36 С исключает протекание
3 10510 побочных реакций окнспения и дегидрации органических угперодородов, продукты которых снижают ценообразующую способность, моющих средств, Предлагаемый способ получения ПАВ в результате поддержания бопее высокой температуры реакции супьфатирования и снижения вязкости реакционной массы позвопяет испойьзовать в. качестве сульфатируюшего агента не топько хпорсупь- 10 фоновую киспоту, йо и газообразную трвхокись серы, разбавпенную инертным ra« эом. Бпагодаря этому, процесс супьфатирования смеси может быть осуществпен как в реаКТоре периодического действия 15 с мешалкой, так и в ппвночном реакторе непрерывного действия. Причем в последнем спучае исключаются затраты энергии на механическое перемешивание реакционной массы. 20
Пример 1. В цилиндрический реактор с внутренним диаметром 45 мм и высотой 110 мм, оснащенный барботажной трубкой, попастной мешапкой, охпаждающвй рубашкой, термометром и 25 штуцерами дпя подачи реагентов и отвода газообразных продуктов реакции, помешают 82,0 г смеси, состоящей на 2 мас.% (1,64 г) иэ моноэтанопамида синтетических жирных киспот фракции, З0
Cg -С18 со средним hfol1 весом 264 и . на 98 мас.% (80,36г) из высшего апифатического спирта фракции С»п -С1 со средним моп.весом 216.
Установив начапьную температуру сме- 35 си 70 С, начинают подавать в реактор газообразную трехокись серы, разбавпенную осушенным воздухом до концентрации
4 об.% трехокиси серы. Расход трехокиси серы 1,65 г/мин. Время супьфатирования 4О
21 мин. Мопьное отношение трехокиси серы к смеси, подвергаемой супьфатиро ванию, 1,15:1,0. Одновременно с неча пом подачи в реактор трехокиси серы ооуществпяют плавное понижение темпе- 45 ратуры реакционной массы до 42 С к, О окончанию реакции супьфатирования. Поспв прекращения подачи в реактор трехокиси серы в течение 15 мин продолжают перемвшивание реакционной массы до попного прекращения выдепения газообразных продуктов реакции, поспе чего ев нейтрапиэуют до РН 7,5 - 8,0 прибавлением i ней 113 r 15%-ного водного раствора едкого натрия при 20-60 С. Попучают о
228 r нейтрапиэованной реакционной массы, Выход цвпевого продукта, oapegemie.»мый методом экстракции анион-активных
ПАВ изо-пропиповым спиртом, составпяет
125,0 г (98 моп.%). Пенообразуюшая способность попученного fIAB равна
172 мм.
Пример 2. Смесь органических веществ общим весом 82,0 г, состоящую на 5 мас.% (4,10 г) из моноатанопамида синтетических жирных кислот фракции
Ср-С 6 со средним моп. весом 264 и на 95 мас.% (77,90 г) из высшего апифатнческого гпирта фракции С о — С,18 со средним моп.весом 216, супьфатируют и ывйтрапизуют в усповиях примера 1.
Попучают 227 r нейтрапизованной реак ционной массы.
Выход цепввого продукта 121,2 г (96 моп.%). Пенообразующая способность
1 80 мм.
Пример 3. Смесь органических веществ общим весом 82,0 г, состоящую на 12 мас.% (9,84 г) иэ моноэтанопамида синтетических жирных киспот фракции С 0-С1 со средним моп. весом 264 и на 88 мас.% (72,16 г) из высшего алифатического спирта фракции С10-С1й .со средншк моп. весом 216, супьфатируют и нейтрапкзуют в усповиях примера 1 .
Попучают 228 r нейтрапкзованной реакционной массы.
Выход целевого продукта 116,0 г (9l мопЛ). Пенообразующая способность равна 160 мм.
Пример 4. Смесь органических веществ общим весом 82,0 г, состоящую на 10 мас.% (8,2 r) из моноэтанопамиаа синтетических жирных киспот фракции
С<0-С4 со средним моп.весом 264 и на 90 мас.% (73 8 г) иэ высшего алифатического спирта фракции С,10-С1д со средним мол. весом 216, супьфатируют хпорсупьфоновой кнспотой с последующей нейтрапиэацией в усповнях примера 1, но при мопьном отношении супьфатирующего агента к смеси органических веществ 1,05: 1, расходе хпорсупьфоновой киспоты 1,89 г/мин и времени супьфатирования 24 мин. Попучает 223 г нейтрализованной реакционной массы;
ВЫход цепевого продукта 119,0 r (92 молЛ). Пенообраэующая способность равна 165 мм.
Пример 5. В вертикапьный реактор пленочного типа с внутренним "диаметром 5 мм и дпиной реакционной зоны
800 мм, оснащенный охпаждающей рубашкой, подводящими штуцерами в верхней части реактора и отводящим патрубком в нижней чего части, непрерывно подают смесь органических веществ, состоящую
1051068 на 10 мас.% из моноэтаноламида синтетических жирных кислот фракции Ср-С я со средним мол.весом 264. и на
90 Mac.% нз высшего алифатического спирта фракции С р«С и со средним мол. весом 216. Расход смеси укаэанных органических веществ 6,2 г/мин. Сульфатирующий агент - газообразную трехокись серы, разбавленную осушенным воздухом до концентрации 6 об.% трехокиси серы, - о также непрерывно подают в верхнюю часть реактора в количестве 2,48 г/мин. Моль ное отношение трехокиси серы к смеси органических веществ 1,10: 1,0.
Для создания переменного температур- 15 ного режима процесса сульфатирования в рубашку реактора подают противотоком к направлению движения реакционной массы охлаждающую воду. При этом температура смеси органических веществ на входе в реакционную зону 70 С, а реако ционной массы на выходе из нее 42ОС.
Выходящую из реактора реакционную массу дегазируют в циклоне и нейтрализуют
ao pH 7,5 - 9,0 прибавлением к ней
7,4 r/мин 15%-ного водного раствора едкого натрия при 20-60 С. о
Выход нейтрализованной реакционной массы 15,8 гlмин. Выход целевого продукта 9,8 г (94 молЛ). Пенообразующая ЗО способность равна 1 75 мм.
Пример 6. Смесь органических веществ, состоящую на 10 мас.% иэ моноэтаноламида синтетических жирных кислот фракции Ст - С со средним мол. з5 весом 201 и на 90 Mac.% иэ высшего алифатического спирта фракции С @-С g со средним мол. весом 202, непрерывно сульфатируют и нейтрализуют в условиях
Примера 5, но при расходе смесн орт ани. 4р ческих веществ 5,8 г/мин. Расход газообразной трехокиси серы, разбавленной азотом до концентрации 8 обЛ трехокиси серы, 2,56 гlмин. Температура смеси органических веществ на входе в реакци- 45 онную зону 48 С, а акционной массы
0 на выходе из нее 3 C.
Выход нейтрализованной реакционной массы 15,2 г/мин. Выход целевого продукта 8,6 г (95,5 молЛ). Пенообразую О щая способность равна 178 мм.
Пример 7. Смесь органических веществ, состоящую на 5 мас.% из . моноэтаноламида синтетических жирных кислот фракции С о-С46 со средним мол. весом 264 и на 95 мас.% иэ додецилбензола с мол, весом 244, непрерывно сульфатируют и нейтрализуют в условиях примера 5, но при расходе трехокиси серы 2,22 г/мин и расходе 157-но-о водного раствора едкого натрия 6,7 гlмин.
Выход нейтрализованной реакционной массы 13,9 гlмин. Выход целевого продукта 9,1 r (98 молЛ). Пенообраэующая способность равна 172 мм.
Пример 8. Смесь органических веществ общим весом 82,0 r, состоящую на 8 масЛ (6,6 r) из моноэтаноламида синтетических жирных кислот фракции
Ст-С со средним мол. весом 201 и на
92 мас.% (75,4 r) иэ тетрадецилбенэола с мол. весом 272, сульфатируют хлорсульфоновой кислотой в реакторе примера 1, Расход хлорсульфоновой кислоты
l,83 г/мин. Время сульфатирования
20 мин. Мольное отношение сульфатируюшего агента к смеси органических веществ 1,02; 1. Одновременно с началом подачи в реактор хлорсульфоновой кислоты осуществляют понижение температуры реакции сульфатирования от 46 С в ее начале и до 36 С к ее окончанию. После а прекращения подачи в реактор хлорсуль фоновой кислоты в течение 15 мин продолжают перемешнвание реакционной массы до полного прекращения выделения газообразных продуктов реакции, после чего ее нейтрализуют до рН 7,5 — 8,0 прибавлением. к ней 68,5 r 25%-ного водного раствора едкого натрия при 2060ОС. Получают 175,2 г нейтрализованной реакционной массы.
Выход целевого продукта 112 г, (95 мол.%). Пенообразующая способность равна 168 мм.
Пример 9. Смесь органических веществ, состоящую на 4 мас.% из моноэтанолаМида синтетических жирных кислот фракции С р-С 6 со средним мол. весом
264 и на 96 мас.% из полиоксиэтилено- . вого эфира высшего элифатического спирта фракции С -С с 3 оксиэтиленовыми группами в молекуле и средним мол. весом 308, непрерывно сульфатируют и нейтрализуют в условиях примера 5, но при расходе трехокиси серы 1,25 г/мин и расходе 15%-ного водного раствора едкого натрии 5,5 г/мин.
Выход ° нейтрализованной реакционной массы 12,9 г/мин. Выход целевого продукта 8,4 r (PO мол.%). Пенообразующая способность passe 195 мм.
Пример 10. Смесь органических вешеств общим весом 82,0 г, состоящую на 10 Mac.% (8,2 г) из моноэтаноламида синтетических жирных кислот фракции
С «С со среднща мол. весом 201 и на
1051068
Та 6 пипа 1
Предпагаемый
172
98,5
1 2
2 5
3 12
4 10
96,0
180
91,0
160
42, 165
92,0
94,0
175
10
178
95,5
48
98,0
95,0
172
42
168
99,0
195
42
92,0
190
10
36
Известный
32+ 2
88,0
155
90 масЛ (73,8 r) из попиоксиетиленового эфира высшего апифатического спирта фракции Ср -Сц с 7 оксиэтипеновыми группами в мопекупе и средним моп. весом 524, супьфатируют и нейтрапизуют 5 в усповиях примера 8, но при расходе хпорсупьфоновой киспоты 1,18 гlмин, времени супьфатирования 18 мин и рао. ходе 15%-ного водного раствора едкого натрия 52,0 гlмин. tO
Попучают 148,7 г нейтрализованной реакционной массы. Выход цепевого продукта 112 г (92 молЛ). Пенообразующая способность равна 190 мм.
Как видно из табл. 1, предпагаемый 45 способ по сравнению с известным позво пяет повысить на 3-11 мопЛ выход целевого продукта и получить ПАВ со значительно более высокой,"ленообразующей способностью. .50
Новое ПАВ может быть использовано в качестве компонента в моющих композициях
Ниже приведены испытания в синтетвческом моющем средстве (CMC) ПАВ, 55 попучаеМого по предлагаемому способу
Испытания проводят по стандартной мето г дике путем сравнения моющего действия
Таким образом, предпагаемый способ по сравнению с известным за счет супьфатирования смеси органических веществ и апканоламида жирных кислот с концентрацией лоспеднего 2-12 масЛ в расчете на общий вес смеси, а также в резупьтйте поддержания бопее высокой и переменной температуры реакции супьфатирования позвопяет повысить выход и пенообразук щую способность цепевого продукт а.
Сравнитепьные показатепи преппагаемого и известного способов приведены в спедующей табп. 1.
СМС, вкпючающего новое ПАВ с моющим действием GMC на основе паурипсупьфата.
Дпя испытаний готовят образцы ун версапьного CMC спедующего состава, мас.Ъ
ПАВ 20,0
Трипопифосфат натрия 40,0
Карбоксиметипцеппюпоза 2,0
Сипикат натрия 8,0
Сульфат натрия 10,0
Вода до 100,0
Опредепенве моющего действия проводят стиркой в паундерометре кусочков
1051068
Т а б п.и ц а 2
Сульфат моноэтанопамида С< -С
А пкнпсупьфат С о-С а
102
2,0
98,0
Сульфат моноэтанопамида С -С А пкипсупьфат С10-С18
5,0
104
95,0
10,0
Сульфат моноэтанопамида С, С
Апкнпсупьфат С о-С
90,0 ;, 12,0
112
Сульфат мсноэтанопамида С»С 6 о
Апкипсуньфат С,О <0
107
88,0
Супьфат моноэтанопамида С .-C+
Апкипсупьфат С -Сц
10,0
Сульфат моноэтанспамида С -С 6
Додваипбензопсупьфо нат 95,0
107
Сульфат моноэтанопамида С, -Са
Тетрадеципбе нзопсупьфонат
92,0
104
10,0
Сульфат моноэтанопамида С о-С
Супьфат попиоксиэтипенового эфира апифатического спирта
С о-С
115
90 более дешевого органического сырья — моноэтаноламина, но я повысить на 4 - 15% моющее дейстЫ вие СМС, ВНИИПИ Закаэ 8595/25 Тираж 418 Подписное
Филиал ППП Патент, r. Ужгород ул. Проектная, 4 льняной ткани размером 60 95 мм,,загрязненных смесью 0,8 г памповой сажи, 0,75 r подсолнечного маспа и
0,75 r панопина и 1,0 и четыреххпорис того углерода при концентрации водного раствора СМС 0,25 % и 50 C. Время стирки 20 мин. Образцы ткани фотометрю руют до и после стирки.
Моющее действие истцттуемого и стандартного СМС рассчитывают по формуле:
Резупьтаты испытаний вказьтвают, что исцопьзованвз нового ПАВ в СМС позвопяют не только снизить их себестоимость за счет использования
Ю
«100Ъ, В -Sg где 5< — коэффициент отражения выстиранной ткани;
Sg - коэффициент отражентвт загряз-, ненной ткани;
- коэффициент отражения искодной ткани;
М g, — % снятого загрязнения.
Результаты испытаний прюедены в табл. 2.
