Способ получения неионогенных поверхностно-активных веществ Советский патент 1985 года по МПК C11D1/66 C07C67/08 

Од

ю

00

Изобретение относится к способу получения поверхностно-активных веществ на основе полиэтиленгликолевых зфиров высших жирных кислот и может найти применение в химической, текстильной, легкой, фармацевтической, косметической и других отраслях промышленности при производстве мокяцих, текстильно-вспомогательньпс, эмульгируимцих и других средств. Известен способ получения неионогенных поверхностно-активных веществ путем взаимодействия стеариновой или олеиновой кислот с окисью этилена в присутствии щелочного катализатора. Получе}шые продукты имеют торговое название стеарокс-6 и олеокс-5 03Недостатком данного способа является использование кислот, полученных из пищевого сырья. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения неионогенных поверх ностно-активных веществ (ПАВ) путем взаимодействия высших синтетических жирных кислот (СЖК) с полиэтиленглиКОЛЯМИ при 150-200с в присутствии в качестве катализатора серной или фосфорной кислот. Полученные ГГАВ имеют торговое название карбанокс. Краевой угол смачивания полученных 38-40,, пенообразующая способност 97%, полупериод распада з1мульсии вазелиноиого масла 26 мин, подсолнеч ного 3 мин 2j. Недостатком известного способа яв ляются недостаточно высокие поверхностная и эмульгирующая способности Целью H3Ot5peтения является новышение поверхностной и эмульгиругацей способности. nodTaBneHHan цель достигается тем что согласно способу получения неион генных поверхностно-активных веществ путем взаимодействия кислот сполиэтиленгликолями при 150-200С в присутст ВИИ катализатора, в качестве кислот используют кислоты микробного жира, а в качестве катализатора - цеолит типа МыХ . В качестве полизтиленгликолей используют продукты со степенью поликонденсации от 5одо 30 (соответст веяно с молекулярной массой от 238 до 5530). В качестве фрэл ций высших жирных кислот микробноj жира используют; неразделе.нную фракцию кислот микробного жира, содержащую как непредельные высшие жирные кислоты (50-60% ), так и предельные кислоты нормального строения. Состав кислот микробного жира приведен в табл.1. Кроме того, в качестве фракций высших кисЛот используют неразделенную фракцию жИрных кислот микробного жира методом зкстракции в органических растворителях, подвергают разделению на, непредельную и предельную фракции высших жирных кислот микробного жира. Состав непредельной фракции кислот микробного жира приведен в табл.2. В качестве катализатора этерификацич используют цеолит марки N«X в количестве 0,5-2% от реакционной массы . Поверхностно-активные свойства водных растворов синтезированных ПАВ измерялись следующими методами: Поверхностное натяжение 1%-ных водных растворов ПАВ на гранчце с воздухом проводят по методу наибольшего давления образования пузырька воздуха (метод Ребиндера ). Определение смачивающей способности 1%-ных водных растворов проводят по измерению краевого угла смачивания полизфирной пленки (ПЭ ) и стекла (cTJL Пленкообразующая способность определялась методом взбивания 1%-ных водных растворов ПАВ перфорированным диском. Пеноустойчивость - по отношению столба пены через 10 мин к начальной высоте. Устойчивость эмульсий масло-вода оценивают по времени полураспада (.tIZ) эмульсий, определенному стандартным методом расслаивания эмульсии путем центрифугирования эмульсии на центрифуге с 1500 об/мин. В качестве масляной фазы были использованы стандартное минеральное масло - вазелиновое, а в качестве : растительного масла - подсолнечное. Дпя сравнительной оценки и поверхностно-активных свойств и эмульгирующей способноети-синтезированных ПАВ в аналогичных условиях проводил,ось определение физико-химических свойств стандартных неионоактивных ПАВ (олеокса-5, стеарокса-6 и карбанокса ) на основе синтетических жирных кислот фракции Цу- полиэтиленгликоля с молекулярной массой 40

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

82 г ЖКМЖ, 73 г ПЭГ-238 и 3 г цеолита Nc(X помещают в двугорлую кобу на 500 мл, снабженную термометром и насадкой Дина-Старка с обратным холодильником. Синтез проводят при 147-200С. Эту температуру поддерживают до прекращения отгонки воды. Время синтеза 5 ч. Продукт жидкий темно-коричневого цвета. Выход 150,3 г (97%).

П р и м е р 2. Эфир на основе ЖКМЖ (неразделенная фракция) и ПЭГ-400..

101,5 ЖКМЖ, 156 г ПЭГ-400 и 3 г (0,5%) цеолита NaX помещают в двугорлую колбу на 500 мл, снабженкую 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 г (100%).

П р и м е р 3. Эфир на основе ЖКМЖ (неразделенная фракциями ПЭГ-600.

36 г ЖКМЖ, 81 г ПЭГ/600 и 3 г цеолита Nax помещают в двугорлую колбу на 500 мл, снабженную термомет- ром и насадкой Дина-Старка с обратным холодильником. Синтез проводят при 177-200 с. Время синтеза 8 ч.

П р и м е р 4. Эфир на основе ЖКМЖ (неразделенная фракция) и ПЭГ-1500.

36 г ЖКМЖ, 152 ПЭГ-1300 и 2 г цеолита NaX помещают в двугорлую колбу на 500 мл, снабженную термометром и насадкой Дина-Старка с обратным холодильником. Синтез проводят при 195-200 0. Время синтеза 9 Продукт мазеобразньШ светло-желтого цвета. Выход 178,6 г (.95%).

П р и м е р 5. Эфир на основе ЖКМЖ (непредельная фракция) и ПЭГ-238.

114 г ЖКМЖ, 100 г ПЭГ-238 и 2 г (1%) цеолитаNa помещают в двугорлую колбу на 500 мл, снабженную термомером и насадкой Дина-Старк.а с обратным холодильником. Синтез проводят при 165-200 0. Время синтеза 19 ч. Продукт ; гидкий темно-коричневого цвета. Выход 209,7 г (98%).

П р и м е р 6. Эфир на основе ЖКМЖ (непредельная фракция) и ПЭГ-400.

42 г ЖКМЖ, 63 г ПЭГ-400 и J г (1 %)цеолита NaX помещают в двугорлую колбу на 500 мл, снабженную термомером и насадкой Дина-Старка с обратным холодильником. Синтез проводят при 70-200°С. Время синтеза 3ч. Продукт жидкий светло-коричневого цвета. Выход 102,9 г (98%).

Пример 7. Эфир на основе ЖКМЖ (предельная фракция) и ПЭГ-238

59 г ЖКМЖ, 50 г ПЭГ-238 и 1 г (1%) цеолита NwX помещают в двугорлую колбу на 500 мл, снабженную термометром и насадкой Дина-Старка с обратным холодильником. Синтез проводят при 176-200°С. Время синтеза 5 ч. Продукт мазеобразный, темнокоричневого цвета. Выход 103 г (100%

П р и м е р 8. Эфир на о онове ЖКМЖ (предельная фракция ) и ПЭГ-400

46 г ЖКМЖ, 68 г ПЭГ-400 и 2,5 г цеолита помещают в двугорлзж) колбу на 500 мл, снабженную т.-ipMOMeTром и насадкой Дина-Старка с обратны холодильником. Синтез пров.щят при 170-200°0. Время синтеза 3,,5 ч. Продукт мазеобразный светло-коричневого цвета, Выход 111,7 г (987,).

П р и м е р 9. Эфир на основе ЖКМЖ (предельная фракция ) и ПЭГ/600.

35 г ЖКМЖ, 80 г ПЭГ-600 и 1 г цеолитаNoXпомещают 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. Продук мазеобразный светло-желтого цвета. Выход 112,7 г (98%),

Поверкностно активные свойства 1%-ных водньк 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.3.

Как видно из табл.3 ,синтезированm ie неионогенные ПДВ на основе фракц жирны/: кислот микробного жира и по- лиэтиленгликолей значительно превосходят по поверхностно-активным свойствам стандартные аналогичные ПАВ на основе СЖК,. олеиновой, стеариновой кислот и соЬтветствующ1гх полиэтиленгликолей (карбанокс, олеокс-5, стеарокс-6 ). 1 Так например, смачивающая способность полиэфирной пленки у синтезированных является максимальной для эфирен на основе непредельной и предельной 4№акций жирных кислот микробного жира (ЖКМЖ) и приравнивается к смачивающей способности НПАВ на основе олеиновой и стеариновой кислот и в то же время смачивающая способность синтезированных эфиров на основе неразделенной фракции ЖКМЖ вьше краевого угла смачивания стандартного карбанокса на основе СЖК и ПЭГ/400 на 71%. Аналогичная зависимость наблюдается и для смачивающей способности поверхности стекла. Пенообразующая способность синтезированных эфиров практически очень мала, что является важным для некоторых отраслей промышлеиности. На:иболее важной характеристикой ПАВ является поверхностное натяжение вода на границе раздела вода-воздух. Как видно из табл.3,поверхностное натяжение эфира ЖКМЖ (неразделенная фракция )и ПЭГ-400 на 14% снижается в сравненни с аналогичным карбаноксом на основе СЖК и ПЭГ-400), эфира на основе ЖКМЖ (непредельная фракция и ПЭГ-238 на 30% в сравнении с анало гичным олеоксом-5, эфнры на основе ЖКМЖ (предельная фракция )и ПЭГ-400 на J9% в сравнении с аналогичным сте аооксом-6. Индивидуальная кислота (по числу атомов углерода и двойЖирные кислоты микробного жира (ЖКМЖ) микроорганизмов , выращенных на различных питательных средах 0 Сравнительная характеристика эмульгирующей активности приведена в табл.4. Из известных стандартных неионогенпых ПАВ эмульгирующая способность наиболее выражена у олеокса-5 и стеарокса-6 в сравнении с карбаноксом. Синтезированные эфиры на основе неразделенной, непредельной и предельной фракции ЖКМЖ обладают наиболее высокой эмульгирующей активностью в сравнении с олеоксом-5 на 22-182% в системе с вазелиновым маслом и,на 11-94% в системе с подсолнечным маслом, в то время как карбанокс на основе СЖК и ПЭГ-400 обладает низкими эмульгирующими способностями. Как видно 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 индивидуальных кислот растительного и животного происхождения - олеиновой и стеариновой ). Применение предлагаемого способа дает во,зможность получать ПАВ более стабильные по составу и постоянные по качеству. Таблица 1

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 ти- па Nc(X. (Л с

S;

.о

1,191,75 0,5 0,19

0,5 1,6 2,6 2,8 0,7 1,4

0,6 3,5 3,6

8,1 Индивидуальная кислота ( по числу углеродных атомов и двойных связей)

34

0,4

91,4

3,3 0,3 1,2

Ловврхчоет

Соединения нов натяхв мне, . 4-1Й,М/|,

Эфир ХКМЯ (иераэделеияая

33,036,S «0.3 5 ффакция ) и ПЭГ-238

Эфир ЖКК (неразделенная

34,430,7 П.О 10 ахция ) и ПЭГ-400

Карбанохс (на основе СЯК к ПЭГ-АОО )

39,760,4 38,0 97

Продолжение табл.I

Таблица 2

14,2

8,9 40,7

40,0 27,0

32,5 23,4

9,2

4,5

Таблица 3

ВекооОраэуюцая способность и пвяоустоГ.«ЯЛяоСТь ,

А, ,Х

А,..

51

10I

860,88 ЖКМЖ, выращенные на различных ггата11Ё5Ь21й- ЕЁ35 л 2 2Метанн-Парафины I Нефтяные Этанол дистилляты

Продолжение табл. 3