Оксиэтилированный торфяной или буроугольный воск в качестве эмульгатора и способ его получения Советский патент 1983 года по МПК C11B11/00 B01F17/34 

:л

Эд

D Изобретение относится к новому химическому веществу и способу его получения. Оксиэтилированный воск используют в качестве эмульгатора в текстильной .бумажной и других отраслях промышлен ности. Его свойства и способ получения в литературе не описаны. Известен эмульгатор, представляю щий собой 0, водный и/или гликолевыи раствор соединения общей (формулы. RCOO{Cj H2 0}pR , где R - .алкил или алкенилC j R - алкил, циклоалкил или арил г п 2 или 2. и 3, в случае, если п 2 и 3, то число пропиленгликоле 0% о вых групп составляет не более числа этиленгликолёвых групп; Р 15-35 1. Недостатком известного эмульгатор является низкая степень диспергирова ния частиц воска в водных эмульсиях Наиболее близким к предлагаемому Является эмульгатор ОС-20, состоящий из смеси полиоксиэтиленгликолб вых эфиров высших жирных спиртов, полученных на основе оксиэтилированных спиртов кашалотового жира 2) Известный состав является хорошим антистатиком. Применяется в текстиль ной промышленности в качестве эму ль гатора жиров, масел и монтан-воска при приготовлении парафиновых эмульсии. Однако при приготовлении восковых эмульсий он не обеспечивает достаточ ной степени диспергирования частиц восков в водных эмульсиях, отмечает:СЯ острая дефицитность исходного сырья для его получения. Модифицированные воски, получен, ные известными способами - окислением . предвар 1тель.но обессмоленного торфяного воска бихроматом калия в сернокислой среде при 75-ПО С с интенсивным перемешиванием в течение 6 ч до :исчезновения в растворе шестивалёнтного хрома с последующей промывкой серной кислотбй З или этерификацией ..восковых кислот глицерина, в кото , ром в качестве исходного сырья используют торфяной рафинированный воск и процесс веду в токе азота при 120-140 С в присутствий минеральной кислоты, серной кислоты tj ,

Ч 602 . эм ;льгирующей способностью практичес ки не обладают. Известен способ получения неионогенных поверхностно-активных веществ из многоатомных спиртов путем обработки окисью этилена в присутствии щелочного катализатора 5j. Однако указанным способом оксиэтилированный торфяной или буроугольный воск не получают. Цель изобретения - расширение ассортимента эмульгаторов для приготовления восковых эмульсий и сырьевой базы. ГГо предлагаемому способу Оксиэтилированный воск получают путем оксиэтилирования торфяного или буроуголь ного воска в атмосфере инертного газа в присутствии гидроокиси щелоч ° ° металла при 130-215°С и давлении 0,5-2 атм, при весовом соотношении воск: окисьэтилена:ГИДРООКИСЬ щелочного металла 100:6,6-1468,0:{0,5-1,5). С выходом 36-98 на взятое количество воска и окиси этилена получают Оксиэтилированный воск, способный давать эмульсии без дополнительного введения эмульгаторов. Пример 1. Автоклаё продувают азотом, загружают 100 г сырого торфяного воска и 1,0 г гидроокиси калия (катализатор). Автоклав нагревают до 130 С и в расплав воска постепенно порциями вводят 37,7 г (9,9 г-моль) окиси этилена, которая вступает в реакцию в течение 120 мин. Процесс проводят при давлении около 2 атм и Температуре 130-200 0. Так. , как реакция экзотермическая, происходит разогрев автоклава до автоклав не охлаждается). Ниже процесс идет очень медленно. Получают 530 г оксиэтилированного воска (98,6). Содержание оксиэтильных групп (в процентах) равно 79i,1. Температуа каплепадения . Кислотное чисо равно 0. НайденоД: С 58,50; Н 9,0if; О (по азн.) 32,46.. Условия проведения опытов для стальных примеров и характеристики олученных продуктов приведены в абл.1 и 2. Водные восковые эмульсии (15%) гоовят следующим образом. -Воск, церезин, стеарин, эмульгаор {ОС-20 или испытуемый Оксиэтилиованный воск) сплавляют. Расплав 3 при 110°с вливают в воду с температурой 100°С при интенсивном перемешивании. Устойчивой в течение указанного в табл. 3 времени считают эмульсию, процент расслоения которой не превышает единицы. Диспергирующую способность определяют следующим образом. На фильтровальную бумагу наносят каплю испытуемой эмульсии. Образуется три зоны: центральная зона (темное пятно) , образованная наиболее крупными слабодиспергированными частицами; зона диффузии, образованная более мелкими частицами, диффундирую щими некоторое время вместе с водой; зона, образованная чистым растворителем. Отношение диаметра (р) зоны диффузии к диаметру (Л) центральной зоны для восковых эмульсий принимают за диспергирующую способность. Характеоистики эмульсии пред-; ставлены в табл.3. Как видно из данных табл.3, эмуль сии на основе оксиэтилированных вос ков более устойчивы, обладают лучшей диспергирующей способностью, так как они более мелкодисперсны. В табл. приведены результаты оценки степени дисперсности эмульсии, приготовленных с использованием в качестве эмульгатора препарата ОС-20 и оксиэтилированного воска. Из табл. видно, что диаметр максимального количества частиц для эмульсии с ОС-20 составляет мкм (29,31% а для эмульсии оксиэтилированного воска - 3-5 мкм (26,73%): для Эмульсии с ОС-20 количество частиц с размером до 11 мкм составляет 82, для эмульсии оксиэтилированного воска - 86,97%. Эмульсия оксиэтилированного воска имеет более мелкодисперсную и более однородную структуру, она более устойчива. Сопоставляли поверхностную актив ность эмульгатора ОС-20 и оксиэтилированного воска (пример А). Методом Ребиндера определяли поверхностное Натяжение растворов эмульгатора ОС-2 и оксиэтилированного воска. Из графика зависимости изменения поверхностНОГ9 натяжения (д6) от логарифма концентрации (Igc) определяли критическую концентрацию мицеллообразова- 55 s6Q ния, которая составила для вышеуказанных эмульгаторов 0,50j и 0,39% сот ответственно. Торфяны и буроугольные воски являются довоггьно лабильными система,ми подверженными оксиэтилированию в достаточно мягких условиях. Высокий выход конечных продуктов (103152,7% на взятый воск или 96-98% на взятые воск и окись этилена), до стигаемый в реакции оксиэтилирования, делает этот способ приемлемым для осуществления в промышленных условиях. В зависимости от содержания -оксиэтильных групп получают продукты. обладающие различной эмульгирующей способностью. Продукты с ОЭ-6-50образуют устойчивые водные эмульсии в присутствии высших жирных кислот (например, стеариновой кислоты, с ЭО 50 водные эмульсии как в присутствии углеводородных наполнителей масел,так и в их отсутствие. В том случае, если на 100 г воска берут окиси этилена меньше 6,6 г (о,15 гл моль) , получают продукты, не обладающие эмульгирующей способностью (пример 7). Если на 100 г во.ска берут окиси этилена больи/е ,0 г (33,3 г-моль), эмульгирующая способность полученных продуктов не возрастает (пример 6) Строение оксизтилированных воскйа доказано элементным . анализом и ИК-спектроскопией. В ИК-спектрах оксиэтилированных воеков в отличие от исходных сырых;.. появляются широкие полосы в области lUO-lljO см и см , характерные для гидроксильных групп с.исчезновением при этом полос 17101720 см , соответствующих карбоксильным группам,при незначительном уменьшении .интенсивности полос 1740 см- , характерных для карбонильных групп сложных эфиров. . . Оксиэтилированные торфяной и буроугольный воски могут найти широкое применение как эмульгаторы для получения водных эмульсий:эмульсий в системе масло/вода с использованием в различных областях народного хозяйства.

10(15бО

8 Таблиц а2

1. Оксиэтилированный торфяной или буроугольный воск со степенью оксиэтилирования от 3,8 до 92% в качестве эмульгатора. 2. Способ получения соединения по П.1, от л и ч а ю щ и и с.я тем, что торфяной или буроугольный воск подвергают оксиэтилированию в атмосфере инертного газа в присутствии гидроокиси щелочного металла при 130-215 Си давлений 0,5-2 атм при весовом соотношении воск:окись этилена: гидроокись щелочного металла 100:6,,0: (О,5-1,5). (/)

1.Воск бурругольный Церезин М--75

Эмульгатор-00-20

Церезин Н-75

Воск буроугольный

Стеарин

Церезин М-75

Воск буроугольный

Стеарин

|Т а 5 л и ц а 3

«8

1,5

60

2,0

70

Оксиэтилированный

50 буроугольный воск (пример 6}

/ Церезин М-75

21,5

Воск буроугольный

в 7 Стеарин

Количество

азмер частиц мкм частиц

Восковая эмульсия с эмульгатором ОС-20 2-5851,55

5-7170- 29,Я

7-9130 22,lti

96

2,3

Т а б л им а

Содержание маст: , данного размег t