Способ получения неионогенных поверхностно-активных веществ

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕИОНОГЕННЫХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ путем взаимодействия кислот с полиэтиленгликолями при 150-200С в присутствии катализатора, отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения поверхностной и эмульгирующей способности, в качестве кислот используют кислоты микробного жира, а в качестве катализатора - цеолит типа Nc(X. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО(4ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

- (l 9) (I 1) ОЙИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3626268/23-04 (22) 22.07.83 (46) 23.06.85. Бюл . 23 (72) Н.Н.Абрамовская, Г.А.Кураков, Л.Н.Митченко, В.И.Шляхов, Ю.Е.Казанцев, С.В.Скрябина и В.П.Панкова (71) Калининский государственный университет, Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетических волокон и Всесоюзный научноисследовательский институт биосинтеза белковых веществ (53) 661.185.07(088.8) (56) 1, H.Øåíôåëüä.. Поверхностноактивные вещества на основе оксида этилена. M., "Химия", 1982, с.30-33.

2. Поверхностно-активные вещества)Калинин, КГУ) 1980, с.81-88 (прототип) .

4(5}) С 11 Р 1/66; С 07 С 67/08 (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕИОНОГЕННЫХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ путем взаимодействия кислот с полиэтиленгликолями при 150-200 С в присутствии катализатора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения поверхностной и эмульгирующей способности, в качестве кислот используют кислоты микробного жира, а в качестве катализатора — цеолит типа Йс(Х.

1162870 неразделенную фракцию кислот микробного жира, содержащую как непредельные высшие жирные кислоты (50-607 ), так и предельные кислоты нормального

5 строения.

Состав кислот микробного жира приведен в табл .I.

Кроме того, в качестве фракций высших кисЛот используют неразделенную фракцию жирных кислот микробного жира методом экстракции в органических растворителях, подвергают разделению на, непредельную и предельную фракции высших жирных кислот микробного г5 жира.

Состав непредельной фракции кислот микробного жира приведен в табл.2.

В качестве катализатора этерификацич используют цеолит марки NaX в

20 количестве 0,5-2Х от реакционной массы.

Поверхностно-активные свойства водььгх растворов синтезированных ПАВ

Ъ измерялись следующими методами:

25 Поверхностное натяжение 1Е-ных водных растворов ПАВ на гран ще с воздухом проводят по методу наибольшего давления образования пузырька воздуха (.метод Ребиндера ).

ЗО Определение смачивающей способности !7-ных водных растворов проводят по измерению краевого угла смачивания полиэфирной пленки (ПЭ ) и стекла (сто

Пленкообразующая способность определялась методом взбивания IX-ных водных растворов ПАВ перфорированным диском. Пеноустойчивость — по отношению столба ггены через IO мин к начальной высоте.

4О Устойчивость эмульсий масло-вода оценивают по времени полураспада v/2 ) эмульсий, спределенному стандартным методом расслаивания эмульсии путем центрифугирования эмульсии на центрифуге с 1500 об/мин.

Изобретение относится к способу поЛучения поверхностно-активных веществ на основе полиэтиленгликолевых эфиров высших жирных кислот и может найти применение в химической, текстильной, легкой, фармацевтической, косметической и других отраслях промышленности при производстве моющих, текстильно-вспомогательных, эмульгирующих и других средств.

Известен способ получения неионогенньгх поверхностно-активных веществ путем взаимодействия стеариновой или олеиновой кислот с окисью этилена в присутствии щелочного катализатора. Полученные продукты имеют торговое назьание стеарокс-6 и олеокс-5 1 ).

Недостатком данного способа является использование кислот, полученных из пищевого сырья.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения неионогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ) путем взаимодействия высших синтетических жирных кислот (СЖК) с голиэтиленгликолями при 150-200 С в присутствии в качестве катализатора серной или фосфорной кислот. Полученные ПАВ имеют торговое название карбанокс.

Краевой угол смачивания полученных ПА

38-40,4, пенообразующая способность

97%, полупериод распада эмульсии вазелинового масла 26 мин, подсолнеч-5 ного 3 мин (2 j.

Недостатком известного способа являются недостаточно высокие поверхностная и эмульгнрующая способности.

Целью изобретения является повышение поверхностной и эмульгирующей способности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения неионо генных поверхностно-активных веществ путем взаимодействия кислот с полиэтиленгликолями при 150-200 С в присутст— вии катализатора, в качестве кислот используют кислоты микробного жира, а в качестве катализатора — цеолит 50 типа МмХ .

В качестве полиэтиленгликолей используют продукты со степенью поликонденсации от 5одо 30 (соответственно с молекулярной массой от 238 до 530 ).

В качестве фра. дий высших жирных кислот микробно а жира используют .

В качестве масляной фазы были использпваны стандартное минеральное масло — вазелиновое, а в качестве растительного масла - подсолнечное.

Для сравнительной оценки и поверхностно-активных свойств и эмульгирующей способности-синтезированных

ПАВ в аналогичных условиях проводилось определение физико-химических свойств стандартных неионоактивных

ПАВ (олеокса-5, ст арокса-6 и карбанокса ) на основе синтетических жир1162870 ных кислот Фракции С)7- С,и полиэтиленгликоля с молекулярной массой 40С)

Пример 1. Эфир на основе ЖКМЖ (неразделенная фракция) и ПЭГ-238.

82 r ЖКМЖ, 73 г ПЭГ-238 и 3 г цеолита МаХ помещают в двугорлую колбу на 500 мл, снабженную термометром и насадкой Лина-Старка с обратным холодильником. Синтез проводят при )47-200 С. Эту температуру !0 поддерживают до прекращения отгонки воды. Время синтеза 5 ч. Продукт жидкий темно-коричневого цвета. Выход 150,3 r (97X).

Пример 2. Эфир на основе !5

ЖКМЖ (неразделенная фракция) и

ПЭГ-400.

101,5 ЖКИЖ, 156 r ПЭГ-400 и 3 г (0,57) цеолита МаХ помещают в двугорлую колбу на 500 мл, снабжен- 20 ную термометром и насадкой ДинаСтарка с обратным холодильником.

Синтез проводят при 160-200 С. Время синтеза 7 ч. Продукт жидкий светло-желтого цвета. Выход 257,5 r

25 ()00X) .

Пример 3. Эфир на основе

ЖКМЖ (неразделенная фракция)и

ПЭГ-600.

36 г ЖКМЖ, 81 r ПЭГ/600 и 3 г ЗО цеолита))аХ помещают в двугорлую колбу на 500 мл, снабженную термометром и насадкой Дина-Старка с обратным холодильником. Синтез проводят при )77-200 С. Время синтеза 8 ч.

Пример 4. Эфир на основе

ЖКМЖ (неразделенная фракция ) и

ПЭГ- 1500.

Зб r ЖКМЖ, )52 ПЭГ-1500 и 2 r цеолита М)(помещают в двугорлую 40 колбу на 500 мл, снабженную термометром и насадкой Дина-Старка с обратным холодильником. Синтез проводят при 195-200 С. Время синтеза 9 ч.

Продукт мазеобразный светло-желтого 45 цвета. Выход 178,6 r (95X ).

Пример 5. Эфир на основе

ЖКИЖ (непредельная фракция) и

ПЭГ-238.

114 г ЖКМЖ, 100 г ПЭГ-238 и 2 r (lX) цеолитаМа)! помещают в двугорлую колбу на 500 мл, снабженную термометром и насадкой Дина-Старка с обратным холодильником. Синтез проводят при 165-200 0. Время синтеза 19 ч.

Продукт;жидкий темно-коричневоro цвета. Выход 209,7 г (98X ).

Пример 6 Эфир на основе

ЖКИЖ (непредельная фракция) и

ПЭГ-400.

42 г ЖКМЖ, 63 г ПЭГ-400 и 1 г ()X ) цеолита МаХ помещают в двугорлую .олбу на 500 мл, снабженную термометром и насадкой Дина-Старка с обратным холодильником. Синтез проводят при 170-200 С. Время синтеза 3 ч.

Продукт жидкий светло-коричневого цвета. Выход 102,9 г (98X).

Пример 7. Эфир на основе

ЖКМЖ (предельная фракция) и ПЭГ-238.

59 г ЖКМЖ, 50 г ПЭГ-238 и r ()Ж) цеолита ЙмХ помещают в двугорлую колбу на 500 мл, снабженную термометром и насадкой Дина-Старка с обратным холодильником. Синтез проводят при !76-200 С. Время синтеза

5 ч, Продукт мазеобраэный, темнокоричневого цвета. Выход 101 г (100X).

Пример 8. Эфир на о нове

ЖКМЖ (предельная фракция 1 и ПЭГ-400.

46 г ЖКМЖ, 68 г ПЭГ-400 и 2,5 г цеолита N l помещают в двуг.рлую кол- бу на 500 мп, снабженную термометром и насадкой Дина-Старка с обратным холодильником. Синтез пров.здят при

170-200 С. Время синтеза 3.,5 ч.

Продукт мазеобразный светло-коричневого цвета, Выход ll),7 г (987. ).

Пример 9. Эфир на основе

ЖКМЖ (предельная фракция ) и ПЭГ/600.

35 r ЖКМЖ, 80 г ПЭГ-600 и 1 г цеолитаНаКпомещают в двугорлую колбу на 500 мл, снабженную термометром и насадкой Дина-Старка с обратным холодильником. Синтез проводят при

170-200 С. Время синтеза 8 ч. Продукт мазеобразный светло-желтого цвета.

Выход )12,7 r (98X.), Поверхностно-активные свойства

17-ных водных растворов сложных эфиров ЖКМЖ и ПЭГ в сравнении со свойствами стандартных аналогичных

ПАВ на основе олеиновой, стеариновой и синтетических жирных кислот и ПЭГ приведены в табл.З.

Как видно из табл.З,синтезированные неионогенные II на основе фракций жирных кислот микробного жйра и полиэтиленгликолей значительно превосходят по поверхностно-активным свойствам стандартные аналогичные ПАВ на основе СЖК,. олеиновой, стеариновой

Р кислот и соответствующих полиэтиленгликолей (карбанокс, олеокс-5, стеарокс-6 ).

1162870

Таблица 1

Жирные кислоты микробного жира (ЖКМЖ ) микроорганизмов, ныращенных на различных питательных средах

Индивидуальная кислота (по числу атомов углерода и двойных связей) I

Метан Этанол н-Парафины Нефтяные дистилляты

0,5

8 .о

С,„

10.0

Cf1 .О

<

013; о

С q:о

Сн.1 о

С1 : q

1,6

2,6

2,8

0,7

0,78

1,4

0,96

1,19

0,6

3,5

1,57

1,75

1,39

3,6

0,5

0,19

Так, например, смачивающая способность полиэфирной пленки у синтезированных эфиров является максимальной для эфиров на основе непредельной и предельной фракций жирных кислот S микробного жира (ЖКИЖ ) и приравнивается к сиачивающей способности НПАВ на основе олецновой и стеариновой кислот н в то же время смачивающая способность синтезированных эфиров на основе неразделенной фракции ЖКИЖ выще краевого угла смачивания стандартного карбанокса на основе СЖК и ПЭГ/400 на 71%.

Аналогичная зависимость наблюдает- 1 ся и для смачивающей способности поверхности стекла.

Пенообразующая способность синтезированных эфиров практически очень мала, что является важныи для некото- б рых отраслей проиьпиленности.

Наиболее важной характеристикой

ПАВ является поверхностное натяжение воды на границе раздела вода-воздух.

Как видно из табл.3,поверхностное натяжение эфира ЖКИЖ (неразделенная фракция )и ПЭГ-400 íà 14% снижается в сравнении с аналогичным карбанок. сои на основе СЖК и ПЭГ-400), эфира на основе ЖКИЖ (непредельная фракция) 30 и ПЭГ-238 на 30% s сравнении с аналогичным олеоксом-5, эфиры на основе

ЖКИЖ (,предельная фракция )и ПЭГ-400 иа 19% в сравнении с аналогичным стеавоксом-6. 35

Сравнительная характеристика эмульгирующей активности приведена н табл.4.

Из известных стандартных неионогенных ПАВ эмульгирующая способность наиболее выражена у олеокса-5 и стеарокса-6 н сравнении с карбаноксом.

Синтезированные эфиры на основе неразделенной, непредельной и предельной фракции ЖКМЖ обладают наиболее высокой эмульгирующей активностью н сравнении с олеоксом-5 на

22-182% в системе с назелиноным маслом и,на 11-94% н системе с подсолнечным маслом, в то время как карбанокс на основе CNK и ПЭГ-400 обладает низкими эмульгирующими способностями.

Как нидно из приведенных данных, синтезированные неионогенные ПАВ на основе кислот микробного жира и полиэтиленгликолей обладают значительно более высокой поверхностной и эмульгирующей активностью в сравнении с известным карбаноксом и превышает по своим свойствам олеокс-5 и стеарокс-6 (эфиры на основе индинидуальных кислот растительного и животного происхождения — олеиноной и стеариновой ).

Применение предлагаемого способа дает возможность получать ПАВ более стабильные по составу и постоянные по качеству.

1162870

:))родолжение табл.! е кислоты микробного бекира ),ЖЕМЖ) микроизмов, выращенных на различных питательных тан

Ю

13,2

14,2

22,18 .6,63

44,84

47,20

С1а .о

7,0

5,0

9,6

1,43

6,24

20,5

l9,5

22,8

) 8) 4,8.5, 1

0,38

3,62

),72 .30,03

16,0

15,) 4 5

13,1

22,64

0,)6

2,2

0,64

2,)7

Таблица 2

14 1

01У:1

0,4

l4,2

10,8

8,9

9l,4

Cia. i !

7 1

40,7

40,0

3,0

49,) 32,5

27,0

9,2

23,4.37,!

0,3

1,2

Т а блица 3

ЭФнр »И1е (нера»деленна»

Фракция ) н ПЭГ-238

ЭФнр 11001 (неразделенная

Фракция 1 н ПЭГ-400

ЕЕарбанокс (на основе

GKK н ПЭГ-4001

МЕ 10З S

З4,4

307 110 10 10

Э9,1

40 ° 4 38 0 97 86

0 88

Ичдивидуальная кислота (по числу ато- мов углерода и двойных связей ) Индивидуальная кислота (по числу углеродных атомов и двойных связей) С!В:, 1 ia: a!

В" 3 св и Парафины

Нефтяные дистилляты

ЖКИЖ, выращенные на различных питательных сведаха вес. Х

Метан Этанол н 1)арафины Нефтяные дистилляты

1!62870

Краевой угол смачивания Соединения

Ст., ПЭ, град; град !

0,71

37,6 !3,2

35,5

0,6

25

40,0 24,2

41,0

8,4

33,0

3l,0

39,6

44,3

Олеокс-5

30

34,! 9,2

35,7

44,5 42, l

40,2

44,1 43,4

49)8 ч

40,5

49,7

Стеарокс»6

27,5

0,85

32,5

47,0, 39,4

42,3

Эмульгатор

Примеры

Масло

Эфир ЖКМЖ (неразделенная фракция) и ПЗГ-238

Эфир IKNN (неразделенная фракция ) и ПЭГ-400

Вазелнновое

Подсолнечное

96

Вазелиновое

Подсолчечное

Карбанокс (на основе

СЖК С1т 2о и ПЭГ-400

Эфир ЖКМЖ (неразделенная фракция ) и ПЭГ-600

Вазелиновое

Подсолнечное

Вазелиновое

Подсолнечное

Эфир ЖКИЖ (неразделенная фракция } и ПЭГ-1500

Вазелиновое

Подсолнечное

Эфир ЖКМЖ (непредельная фракция ) и ПЭГ-238

56

Вазелиновое

Подсолнечное

46

Олеокс-5

Вазелиновое

Подсолнечное

Вазелиновое

Подсолнечное

Эфир ЖКИЖ (непредельная фракция ) и ПЭГ-400

58

Вазелиновое

Подсолнечное

Эфир ЖКИЖ (предельная фракция) и ПЭГ-238

94

Эфир ЖКИЖ (предельная фракция ) и ПЭГ-400

99

Вазелиновое

Подсолнечное

14 с25еарокс — б

Вазелиновое

Подсолнечное

Эфир IKIQ% (предельная фракция ) и ПЗГ-600

Вазелиновое

Подсолнечное

Эфир ЖКИЖ (нераэделенная фракция ) и ПЭГ-600

Эфир ЖКИЖ (неразделенная

Фракция ) и ПЭГ-1500

Эфир ЖКИЖ(непредельная

ФРакция) и ПЭГ-238

6 Эфир ЖКИЖ (непредельная фракция ) и ПЭГ-400

7 Эфир ЖКИЖ (предельная фракция 1 и ПЭГ-238

8 Эфир ЖКИЖ (предельная фракция !и ПЭГ-400

9 Эфир Ж1ФЖ (предельная фракция ) н ПЭГ-600

Поверкност» ное натякение, 4.103, !!/м

Продолжение табл. 3

Пенообраэувшая спо- собность и пеноусто".чивость

Та блица 4

Полупериод распада эмульсии, мин

Способ получения неионогенных поверхностно-активных веществ Способ получения неионогенных поверхностно-активных веществ Способ получения неионогенных поверхностно-активных веществ Способ получения неионогенных поверхностно-активных веществ Способ получения неионогенных поверхностно-активных веществ Способ получения неионогенных поверхностно-активных веществ 

 

Похожие патенты:

 

Наверх