СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕЛЕОБРАЗНОГО ЧИСТЯЩЕГО СРЕДСТВА Российский патент 2003 года по МПК C11D3/395 C11D11/00 C11D17/00 C11D1/83 C11D3/08 

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения чистящего средства в форме геля и может быть использовано для чистки сантехнических изделий, котельного оборудования, бытовых и производственных помещений.

Известно, что в состав наиболее эффективных технических чистящих и дезинфицирующих средств входят гипохлориты щелочных металлов, представляющие собой сильные окислители. Известно также, что гелеобразные чистящие средства более экономичны по сравнению с жидкими чистящими средствами из-за их меньших производственных потерь. Наиболее распространенными загустителями для чистящих средств служат водорастворимые органические полимеры. При этом эти полимеры, в частности производные целлюлозы, служат и антиресорбционными добавками.

Особенностью чистящих средств на основе гипохлоритов щелочных металлов является их высокая величина рН, поскольку гипохлориты наиболее устойчивы в щелочных средах при рН≥11 [(1) Химическая энциклопедия, т.3, стр.355, М.: изд-во "БРЭ", 1992; (2) RU 2051958, 1996]. Это не позволяет использовать органические водорастворимые полимеры в качестве загустителей в композициях, содержащих гипохлориты щелочных металлов, так как их водные растворы теряют вязкость из-за разрушения высших структур полимеров в щелочной среде, а молекулы полимеров претерпевают щелочное элиминирование и окислительную деструкцию. Поэтому вязкость композиций, содержащих гипохлориты щелочных металлов, не превышает всего 50 сСт при комнатной температуре [(2) RU 2051958, 1996].

Известны моющие и чистящие средства, в которых щелочная среда обусловлена добавлением в состав силиката щелочных металлов. Так, известно жидкое моющее средство с рН 9,5-10,5, в состав которого входит метасиликат натрия в количестве 5,0-6,6% [(3) RU 2129591, 1999]. Известен способ получения загущенного чистящего средства добавлением в него аморфного силиката щелочного металла, который предварительно пропитывают водой, содержащей органические полимеры [(4) RU 2172769, 2001]. Однако компоненты этих моющих и чистящих средств не позволяют включать в них дополнительно гипохлорит натрия в первом случае из-за низкой величины рН раствора, во втором - из-за того, что в состав композиции входят органические полимеры.

Наиболее близким к заявленному способу является получение моющего средства, содержащего в качестве основных компонентов метасиликат натрия (20-30 мас. %) и гипохлорит натрия. Помимо этого, в состав указанного моющего средства входят гидроксид натрия, тетраборат натрия, бромид калия, фторид натрия, оксифос и вода [(5) SU 1325062 A1, 23.07.1987]. Благодаря включению в состав композиции гидроксида натрия в количестве 2-4%, ее рН составляет не ниже 13,5. Это обеспечивает достаточную стабильность гипохлорита натрия, однако низкая вязкость такой композиции делает ее использование не экономичным.

Целью изобретения является повышение экономичности чистящего средства, содержащего в своем составе гипохлориты щелочных металлов, за счет придания средству гелеобразной формы.

Указанная цель достигается тем, что готовят водный раствор, содержащий гипохлорит натрия, н-алкилбензосульфонат натрия, N-окись амина и силикат натрия, с последующим добавлением к нему соляной кислоты до рН чистящего средства 10,9-11,15. При этом компоненты берут в соотношении, мас.%: гипохлорит натрия 5-10, н-алкилбензосульфонат натрия 10-26, силикат натрия 4-10, N-окись амина 1-2, остальное - вода. Процесс ведут при 20-40^oС. При подкислении средства соляной кислотой до рН 10,9-11,4 чистящее средство из жидкого превращается в жесткий гель благодаря тому, что часть силиката натрия в результате нейтрализации переходит в кремниевую кислоту с ее последующей полимеризацией. Образовавшаяся кремниевая кислота служит не только структурирующим агентом, но также одновременно служит и ресорбционной добавкой, препятствующей обратному осаждению удаленных загрязнений. Для усиления чистящего эффекта к средству добавляют мелкодисперсные добавки, например двуокись кремния. Для ускорения процесса превращения чистящего средства из жидкого в гелеобразное целесообразно вести его при температуре 20-40^oС (таблица 1).

Как следует из таблицы 1, оптимальные значения рН технической композиции, содержащей силикат натрия, которые обеспечивают образование и стабильность геля при одновременной стабильности в ней гипохлорита натрия 11,15 - 10,9. Выше этих значений время образования геля при 20-40^oС слишком велико, что делает процесс приготовления чистящего средства экономически не выгодным.

Повышение же температуры до 60^oС приводит к быстрому разрушению гипохлорита натрия. Ниже рН 10,9 скорость разложения гипохлорита натрия в готовом средстве может составить до 0,1% в сутки, что ограничивает срок годности чистящего средства.

После установления рН композиции 10,9-11,15 в состав композиции помимо гипохлорита натрия могут быть включены разнообразные водорастворимые и водонерастворимые компоненты, обеспечивающие чистящему средству дополнительную эффективность. Общее требование к компонентам - их устойчивость при рН 11-11,5 и к действию гипохлорита натрия.

Необходимым компонентом чистящего средства служит поверхностно-активное вещество (ПАВ), которое адсорбируется на межфазных поверхностях. При получении гелеобразного технического средства, содержащего гипохлорит натрия, в качестве ПАВ использован н-алкилбензосульфонат натрия, поскольку это соединение устойчиво в щелочной среде, не окисляется гипохлоритами щелочных металлов и не требует дополнительных активных добавок. Оптимальное количество ПАВ алкилбензосульфоната натрия 10-26%. Количество ПАВ ниже 10% приводит к необходимости большего расхода средства на единицу загрязненной площади, больше 26% - экономически нецелесообразно.

В качестве усилителя пенообразования используют N-окись амина в количестве 1-2 мас.%.

Наиболее оптимальное количество гипохлорита натрия 5-10%. При этом количестве гипохлорита натрия его потери в составе чистящего средства в процессе длительного хранения минимальны, гарантийный срок хранения чистящего средства - не менее одного года.

Оптимальное количество силиката натрия в составе гелеобразного технического чистящего средства 4-8 мас.%. Ниже 4% резко снижается прочность геля, выше 8% - экономически не целесообразно.

В период времени между приготовлением технического чистящего средства в виде раствора с соответствующим рН и началом гелеобразования вязкость возрастает с 1,25 -1,50 сСт до 55-70 сСт (таблица 2). После образования геля система полностью теряет текучесть.

Плавное повышение вязкости композиции вплоть до наступления времени гелеобразования (таблица 2) позволяет дополнительно вводить в состав композиции в случае необходимости нерастворимые в воде мелкодисперсные добавки, позволяющие усилить чистящий эффект. К моменту гелеобразования такие добавки находятся во взвешенном состоянии и остаются равномерно распределенными по всему объему. К числу таких добавок относится мелкодисперсная двуокись кремния, которая может быть включена в количестве 25-60 г на 100 мл жидкости.

Техническое чистящее средство в форме геля, содержащее мелкодисперсную двуокись кремния, расчитано на очистку от жестких загрязнений, без двуокиси кремния - на очистку от полужидких веществ.

Способ получения технических чистящих средств в форме геля иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Готовят водный раствор, содержащий 5% гипохлорита натрия, 18% н-алкилбензосульфоната натрия, 1% N-окиси амина, 5% силиката натрия, титруют соляной кислотой до рН 10,9, перемешивают и оставляют до полного гелеобразования.

Пример 2. Аналогично примеру 1 водный раствор, содержащий 10% гипохлорита натрия, 26% н-алкилбензосульфоната натрия, 2% N-окиси амина, 10% силиката натрия, титруют соляной кислотой до рН 11,05, перемешивают и оставляют до полного гелеобразования.

Пример 3. Аналогично примеру 1 готовят 100 мл водного раствора, содержащего 7% гипохлорита натрия, 10% н-алкилбензосульфоната натрия, 4% силиката натрия, 2% N-окиси амина, раствор титруют соляной кислотой до рН 11,10, перемешивают, выдерживают 15 часов при 20^oС, добавляют 25 г мелкодисперсной двуокиси кремния, перемешивают и выдерживают до полного гелеобразования.

Пример 4. Аналогично примеру 3 100 мл водного раствора, содержащего 10% гипохлорита натрия, 15% н-алкилбензосульфоната натрия, 8% силиката натрия, 2% N-окиси амина, титруют соляной кислотой до рН 11,15, выдерживают 15 часов при 40^oС, добавляют 60 г мелкодисперсной двуокиси кремния, перемешивают и выдерживают до полного гелеобразования.

Сравнительная оценка экономичности технического чистящего средства в форме геля и жидкого чистящего средства того же состава, но не оттитрованного соляной кислотой до рН 10,9-11,15, показывает, что непроизводственные потери гелеобразующего средства на 1-1,5 порядка ниже, чем жидкого при использовании их в одних и тех же условиях. Кроме того, жидкое чистящее средство мало эффективно для борьбы с жесткими загрязнениями, в этом случае разница в технологической эффективности составляет уже несколько порядков.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения чистящего средства в форме геля и может быть использовано для чистки сантехнических изделий, котельного оборудования, бытовых и производственных помещений. Указанный способ заключается в том, что готовят водный раствор, содержащий гипохлорит натрия, н-алкилбензолсульфонат натрия, N-окись амина и силикат натрия, и затем добавляют к раствору соляную кислоту до значения рН 10,9-11,15, причем процесс ведут при 20-40^oС при следующем соотношении компонентов, мас. %: гипохлорит натрия 5-10, н-алкилбензолсульфонат натрия 10-26, N-окись амина 1-2, силикат натрия 4-8, вода до 100. Технический результат - повышение экономичности чистящего средства, содержащего в своем составе гипохлориты щелочных металлов, за счет придания ему гелеобразной формы. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения гелеобразного чистящего средства на основе гипохлорита натрия, заключающийся в том, что готовят водный раствор, содержащий гипохлорит натрия, н-алкилбензолсульфонат натрия, N-окись амина и силикат натрия, затем добавляют к раствору соляную кислоту до значения рН 10,9-11,15, причем процесс ведут при 20-40° при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипохлорит натрия 5-10, н-алкилбензолсульфонат натрия 10-26, N-окись амина 1-2, силикат натрия 4-8, вода до 100.2. Способ по п.1, заключающийся в том, что в состав чистящего средства до наступления времени гелеобразования вводят мелкодисперсную двуокись кремния.