СИНЕРГИЧЕСКАЯ СМЕСЬ ПАВ - ДИСПЕРГАТОРОВ ИЗВЕСТКОВОГО МЫЛА Российский патент 1997 года по МПК B01F17/40 B01F17/44 C11D1/83 C11D9/26 

Изобретение относится к веществам, используемым в качестве добавок к мылам и моющим средствам на мыльной основе с целью повышения их эффективности в жесткой воде путем предотвращения осаждения известкового мыла.

В качестве поверхностно-активных веществ (ПАВ) диспергаторов известковых мыл известны анионные ПАВ, молекулы которых содержат сложную полярную группу, например N-ацил-N-метилтаураты натрия, натриевые соли метиловых эфиров α сульфокарбоновых кислот. Диспергирующая эффективность N-олеоил-N-метилтаурата натрия, считающегося одним из лучших диспергаторов известкового мыла (известен под торговыми марками как "Игепон Т", "Метаупон", "Фенопон" и другие) по методике ИСО 6387-83 составляет 5 мас. по отношению к олеату натрия при жесткости воды 10 мг-экв Ca²⁺/л и температуре 40^oC. Технология получения ПАВ типа ацилтауратов сравнительно сложна, а их диспергирующая эффективность невелика, что ограничивает возможность их применения в моющих средствах на мыльной основе.

Прототипом предлагаемого изобретения являются оксиэтилированные изононилфенолы общей формулы C₉H₁₉Ph(OC₂H₄)_nOH, где n 6 40, диспергирующая эффективность которых находится в диапазоне от 2,4 до 4,7 мас. при суммарной жесткости 8 12 мг-экв Ca²⁺. Наибольшей эффективностью (2,4) среди оксиэтилированных алкилфенолов обладают высокооксиэтилированные производные c n 40 (чем меньше расход диспергатора, тем он эффективнее). Неионогенные ПАВ c n > 15 являются, как известно, трудно биоразлагаемыми продуктами, загрязняющими окружающую среду.

Цель изобретения заключается в создании диспергатора известкового мыла, более эффективного, чем оксиэтилированные алкилфенолы.

Указанная цель достигается тем, что в качестве ПАВ-диспергатора известкового мыла предлагается синергическая смесь оксиэтилированного алкилфенола или высшего спирта общей формулы R(OC₂H₄)_nOH (I) с эфирокарбоксилатами общей формулы R(OC₂H₄)_nOCH₂COONa (II), где R C₁₀ C₁₈-алкил, изононилфенил, n 7 12, при массовом соотношении (I) (II), равном от 0,67 0,33 до 0,17 0,83.

Цель достигается простым смешением оксиэтилированных высших спиртов или алкилфенолов с карбоксиметилированными высшими спиртами или алкилфенолами (эфирокарбоксилатами) либо частичным карбоксиметилированием оксиэтилированного спирта или алкилфенола, например по реакции:

При этом соотношение оксиэтилированный спирт (или алкилфенол)/хлорацетат натрия выбирают так, чтобы содержание эфирокарбоксилата в конечной смеси ПАВ составляло от 0,33 до 0,87 мас. ч. Степень оксиэтилирования (n) ПАВ в смеси выбирают так, чтобы она была не менее семи и не более двенадцати. Ниже n 7 сами ПАВ и их смеси недостаточно эффективны, а увеличение n > 12 не улучшает диспергирующую эффективность, но ухудшает, как известно, биоразлагаемость.

Способы получения синергической смеси, предлагаемой в качестве объекта изобретения, иллюстрируются следующими примерами.

Пример 1. Продукт карбоксиметилирования оксиэтилированных (x 9 М) первичных спиртов фракции C₁₂ C₁₄ (ТУ 38.50720-87), полученный по реакции (III), имеет следующий состав (мас.):
Оксиэтилированные (x 9 М) первичные спирты фракции C₁₂ - C₁₄ 15
Соответствующий эфирокарбоксилат натрия 75
Хлорид натрия, гликолят натрия и другие неидентифицируемые примеси 10.

Диспергирующую эффективность определяли по методике ИСО 6387-83, состоящей в следующем. К 20 мл раствора олеата натрия с концентрацией 5 г/л, помещенного в градуированную пробирку вместимостью 100 мл, добавляют V₁ мл раствора ПАВ-диспергатора с известной концентрацией (в данном случае 1 г/л) и (80 V₁ V₂) мл дистиллированной воды, где V₂ объем воды с известной жесткостью по кальцию (в данном случае 10 мл воды жесткостью 100 мг-экв Ca²⁺/л). Пробирку закрывают притертой стеклянной пробкой и перемешивают, переворачивая пробирку пять раз. Затем добавляют V₂ мл жесткой воды и снова перемешивают, переворачивая пробирку пять раз. Пробирку помещают в термостатируемую (40^oC) баню на один час. Пипеткой вместимостью 10 мл отбирают пробу раствора как можно ближе от дна пробирки, так чтобы в нее не попали частицы сфлоккулированного кальциевого мыла. Пробы оттитровывают раствором соляной кислоты в присутствии бромкрезолового зеленого в качестве индикатора. Это испытание проводят с использованием различных объемов раствора диспергатора для нахождения его минимального количества, необходимого для поддержания 95% олеата в дисперсном состоянии.

Диспергирующую эффективность по отношению к кальциевому мылу определяют как массу мыла в граммах, которая может быть полностью диспергирована 1 г ПАВ-диспергатора, либо как количество граммов ПАВ, необходимые для диспергирования 100 г олеата натрия (т.е. мас. по отношению к олеату). В научно-технической литературе чаще приводятся данные в процентах.

Вышеприведенная синергическая смесь оксиэтилированных спиртов и эфирокарбоксилатов обладает диспергирующей эффективностью, равной 1,5 мас. (в расчете на активное вещество) при суммарной жесткости 10 мг-экв Ca²⁺/л (см. таблицу). Эта величина ниже, чем у некарбоксиметилированных оксиэтилированных спиртов (2,1%), ниже, чем у оксиэтилированного изононилфенола с n 40, принятого за прототип (2,4%), и существенно ниже, чем у N-олеоил-N-метилтаурата натрия (5%).

Пример 2. По реакции (III) получают продукт следующего состава, мас%
Оксиэтилированный (x 10 М) изононилфенол 35
Эфирокарбоксилат натрия 60
хлорид натрия и другие примеси 5
Диспергирующая эффективность этого продукта (ТУ 38.507-63-0294-93) в пересчете на активное вещество 2,9 Полученный продукт смешивают с исходным оксиэтилированным изононилфенолом (ТУ 38.407280-1.84) и получают смеси с соотношением компонентов неионогенное ПАВ/эфирокарбоксилат, равным 0,48 0,52, 0,59 0,41 и 0,80 0,20 мас. ч. Диспергирующая способность этих смесей приведена в таблице. Наилучшими показателями диспергирующей эффективности обладают смеси с соотношением компонентов 0,48 0,52 и 0,59 0,41 мас. ч.

Пример 3. Продукт, полученный по реакции (III), имеет следующий состав, мас.

Оксиэтилированный (x 12 М) изононилфенол 35
Эфиркарбоксилат натрия 60
Хлорид натрия и другие примеси 5
Диспергирующая эффективность продукта (в пересчете на активное вещество) приведена в таблице. Смешением продукта с окиэтилированным (x 12 М) изононилфенолом получена смесь с соотношением поверхностно-активных компонентов 0,50 0,50 мас. ч. диспергирующая эффективность которой выше, чем у исходного продукта карбоксиметилирования и составляет 1,5 ( см. таблицу). Существенно, что смесь более эффективна, чем оксиэтилированный (x 12 М) изононилфенол, диспергирующая способность которого 2,5
Пример 4. Оксиэтилированные (x 10 М) первичные жирные спирты фракции C₁₂ C₁₄ (ТУ 6-14-577-88) смешивают с эфирокарбоксилатом натрия формулы: C₉H₁₉Ph(OC₂H₄)₇CH₂COONa, полученным каталитическим окислением оксиэтилированного на 8 М изононилфенола (ТУ 38.50724-87), в соотношении 0,55 0,45 мас.ч. Полученную смесь подвергали испытанию. Результаты испытаний, приведенные в таблице, показали более высокую диспергирующую эффективность смеси (0,55 0,45) в сравнении с каждым из компонентов в отдельности (2,9% для оксиэтилированных спиртов и 4,7% для эфирокарбоксилата натрия).

Данные таблицы показывают, что частично карбоксиметилированные неионогенные ПАВ или композиции неионогенных ПАВ с эфирокарбоксилатами являются более эффективными диспергаторами известкового мыла, чем сами неионогенные ПАВ и эфирокарбоксилаты. Это позволяет сделать вывод о синергическом характере зависимости диспергирующей эффективности от состава. Существенно также, что оптимум диспергирующей эффективности достигается при степени оксиэтилирования n 7 12, при которой продукты обладают удовлетворительной биоразлагаемостью. Эфирокарбоксилаты, как известно, лучше разлагаются биологически, чем исходные этоксилаты спиртов и алкилфенолов.

Описанные синергические смеси ПАВ- диспергаторов известкового мыла могут найти применение в составах жидких, кусковых моющих средств бытового и косметико-гигиенического назначения на мыльной основе, в чистящих средствах, например в препаратах для очистки сантехники, кухонных плит, в технических моющих средствах, например в композициях мыла для отмывания бумажной макулатуры.

Предложена синергическая смесь ПАВ-диспергаторов известкового мыла, содержащая оксиэтилированные спирты и/или алкилфенолы, отличающаяся тем, что с целью повышения диспергирующей эффективности она дополнительно содержит эфирокарбоксилаты общей формулы: R(OC₂H₄)_nCH COONa, где R - н-алкил C₁₀ - C₁₈ или алкилфенил, а n = 7 - 12, при массовом соотношении компонентов от 0,63 : 0,37 до 0,17 : 0,83. Указанные смеси могут найти применение в составах моющих средств на основе мыла технического, бытового и косметико-гигиенического назначения для использования в жесткой воде. 1 табл.

Синергическая смесь ПАВ-диспергаторов известкового мыла, включающая оксиэтилированный алифатический спирт или алкилфенол общей формулы I
R-O-(CH₂CH₂O-)_n H,
где R н-алкил С_1 0 С_1 8 или изононилфенол;
n 7 12, степень оксиэтилирования,
отличающаяся тем, что дополнительно смесь содержит эфирокарбоксилат натрия общей формулы II
R-O-(CH₂CH₂O-)_nCH₂COONa,
где R и n указаны выше,
при массовом соотношении 1 II, равном 0,63 0,37 0,17 0,83