СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ Советский патент 1967 года по МПК C11D1/40 C11D1/42 

Снособ получения поверхностно-активных г,еп.1сств оксиэтилированием органических веHiecTB с активным атомом водорода, например алифатического амина, в присутствии щелочного катализатора, например едкого натрия, известен.

С целью расширения ассортимента поверхностно-активных веществ, обладающих различными свойствами, предлагается подвергать оксиэтилированию смесь органического вещества с активным атомом водорода, например алифатического или ароматического амина, амида, аминоспирта, карбоновой кислоты, меркаптана, фенола или аминокислоты, со сложным эфиром насыщенных или ненасыщенных жирных кислот с числом атомов углерода от 6 до 30 и глицерина, например тристеарина,трипальмитина.

Такие новерхиостно-активные вещества ,0жно применять в качестве увлажнителей, смачивателей, моющих веществ. Некоторые из них обладают аитисептическими свойствами. Эфиры жирных кислот, в частности нриродные или синтетические триглицериды, берут в больших количествах, например до 90% от обпгего объема этих эфиров и соединений с активным водородом. Ввиду дешевизны природных или синтетических триглицеридов и возможности создания недорогих соединений с активным водородом, обладаю1цих нужными

свойствами, предлагаемый способ рентабелен и стоимость нолучаемых поверхностно-активных веществ невелика. Количество неизмененного триглнцерида, остающегося в составе поверхностно-активного вещества, можно регулировать, изменяя пропорции реагентов.

Снособ выполняют в одну стадию при средних температурах и давлениях, предпочтительно без растворителей и в присутствии таких

катализаторов, как едкие щелочи, в короткие промежутки времени с получением практически количественных выходов поверхностно-активных веществ. Об этом можно судить при сравнении величин поверхностного натяжения

полученных и известных поверхностно-активных веществ. Предлагаемые составы могу г быть иснользованы сразу после выгрузки их из реактора или после нейтрализации, т. е. они ие требуют разделения нли обработки.

Как уже указывалось, исходными материалами для получения поверхпостно-активных веществ описываемым способом являются соединения с активным водородом, сложные эфирь жирных кислот и окись этилена. К соединениям с активным водородом относятся: б)ароматические или алифатические а1миды и сульфонамиды и их производные, наиример олеиламид, л-толуслсульфамид; в)алифатические и ароматические аминосиирты и их производные с одной или более амино- и спиртовыми группами, иапр1гмер моно- и диэтаиола.мии; г)алифатические или ароматические карбоиовые кислоты и их ироизводиые с одиой или более карбоксильными группами, например олеиновая кислота, талловое масло; д)алифатические и ароматические меркаггтаны с одной или более тиогруппами, наиример и-додецилмеркаптаи; е)фенолы или алкилфенолы с одной или более гидроксильными группами, например фенол; ж)аминокислоты и их производные с одиой или более амино- и карбоксильиыми группами, например р-аланин. В качестве щелочного катализатора применяют едкий калий. Поверхиостио-активные вещества получают при одновременном смеи1ивании реагентов в присутствии катализатора, предпочтительно без растворителя, при температуре от 80 до 200°С и давлении 1,4-4 атм. Нилсе описывается периодический способ получения поверхностпо-активиых веществ, причем этот способ может быть превращеп в непрерывный при внесении соответствующих изменений. Сложный эфир жирной кислоты, соединение с активным водородом и катализатор загружают в реактор, нагреваемый до 80-110°С, при перемещивании. Если применяют термочувствительные вещества, то температура должна быть более низкой, т. е. 80°С. Воздух из реакционной массы вытесняют инертным газом, а его, в свою очередь, окисью этилена. Температуру поднимают до температуры начала реакции (90-115°С). После того как реакция начнется, окись этилена подают непрерывно с такой скоростью, что давление в реакторе составляет 2-4 атм. В то же время температуру реактора регулируют так, чтобы температура реакционной массы была ниже 200°С, что обеспечивает нормальное течение реакции и предотвращает возможное разложение термочувствительных реагентов. После добавления окиси этилена давление снижают до атмосферного, реактор охлаждают до соответствующей температуры, перемещивание и продувку инертным газом прекращают и продукт выгружают. Выход его почти количественный. Реакцию проводят иначе, если реагенты взаимодействуют одновременно. Так, например, реакцию можно проводить ие в одну стадию, а в несколько и при давлении больщем, чем 2-3 атлг, а также в присутствии растворителя. В некоторых случаях, например, если используют очень реакционно-способные исходные вещества, реактор нагревают только тогда, когда в нем находятся все реагенты. Однако выгоднее способ, указанный выще, поскольку он более экономичен и позволяет получать лучщие поверхностно-активные вещества. Кстати, их свойства могут меняться в зависимости от типа реагентов и их количественных соотнощеиий, а также от условий нроведения реакции. Получаемые вещества водорастворимы и растворяются во многих органических растворителях, например ацетопе, метиловом и этиловом спиртах, хлороформе, четыреххлористом углероде, диметилформамиде, бензоле и других, и частично растворимы j алифатических и циклоалифатических углеводородах. Поверхностно-активные вещества, обладающие моющими свойствами, совместимы с обычными добавками для детергентов, иапример с фосфатами, силикатами, боратами, карбонатами, сульфатами, хлоридами щелочных металлов и натрийкарбоксиметилцеллюлозой. Кроме того, многие типы известных поверхностно-активных веществ, как биологически активных, так и неактивных, совместимы с веществами, получаемыми согласно иастоя1цему изобретению. Пример 1. 60 вес. ч. твердого жира, 40 вес. ч. олеиламина (9-октадецениламин) и 3 вес. ч. 50%-ного раствора едкого калия загр)жают в автоклав. Слшсь нагревают до ПО-120°С и после предварительного удаления воздуха и промывки азотом в него нодают 200 вес. ч. окиси этилена. Условия реакции следующие: Время, мин О 15 25 35 45 55 65 75 100 120 129 130 132 145 148 145 Температура, /С Давление, атм По окончании реакции получают светлое масло, которое выгружают при 50°С. По охлаждении масло превращается в полутвердый парафин, диспергирующийся в воде и растворимый во многих органических растворителях. Пример 2. 84 вес. ч. твердого жира, 12 вес. ч. безводного этилендиамина и 2,8 вес. ч. 50%-ного водного раствора едкого калия загружают в автоклав. Смесь реагирует с 192 вес. ч. окиси этилена, как в примере 1. Условия реакции следующие: О 10 20 30 40 60 70 80 ремя, мин емпература, 120 135 130 129 125 137 131 133 °С авление, а«л О 1,4 2,25 2,2 1,65 1,8 1,7 О По окончании реакции нолучают густое желтовато-коричневое масло, которое выгружают при 50-60°С. Отфильтрованное прозрачное масло превращается в вязкую пастообразную массу при охлаждении. Масло растBopiJMo в воде с образованием мутного раствора и во многих органических растворителях. Пример 3. 60 вес. ч. твердого жира, 40 вес. ч. олеиламида (амида 9-октадеценовой кислоты) и 3 вес, ч. 50%-ного водного раствор; едкого калия загружают в автоклав. По оиисаиному в примере I снособу постеиеиио добавляют 200 вес. ч. окиси этилена. Реакция иротскает при следующих условиях:

Время, минО 10 20 40 50 60 70 75 85 90

Температура, ПО 120 125 128 126 125 132 140 145 150 °С

Давление, ;/ш( 01,41,61,61,72,12,62,6 3 О

При 50°С выгружают желто-коричневое масло, которое при комнатной темиературе () становится вязким. Масло хорошо растворяется в воде с образованием прозрачных растворов, а также в органических растворителях.

П р и м е р 4. В автоклав загружают 71 вес. ч. твердого жира, 29 вес. ч. /г-толуолсульфамида и 3 вес. ч. водного 50%-ного раствора едкого калия. После предварительного удаления воздуха и промывки азотом смесь, нагретая до 120-125°С, реагирует с 200 вес. ч. окиси этилена, которую подают иостененно. Условия реакции следуюище: Время, минО 5 15 35 45 47 55 60 70

Те.мпература, 125 140 145 145 150 155 135 140 125

Давление, атм О 2 2,6 3,8 3,2 4,0 4,2 3,8 О

По окончании реакции иолучают масло светло-яитарного цвета, которое можио осветлить перекисью водорода (0,5-30%-ным раствором). Продукг хороцю растворим в воде и большиистве органических растворителей, плохо-в гексане и иетролейном эфире.

Пример 5. По способу, оиисапиому в примере 1, проводят реакцию взаимодействия 90 вес. ч. твердого жира и 10 вес. ч. моиоэта11ола.мн(1а с 200 вес. ч. окиси этилеиа, добавляемого постепенно, в присутствии 3 вес. ч. 50%-иого раствора едкого калия. Окись этилеиа загружают в течепие 90 мин, чтобы температура смеси пе иревышала 150°С. Получают густое желтое масло при 50°С, которое после охлаждения станопптся вязким. Масло растворимо в воде с образоваиием мутного раствора, а также в обычных органических растворителях.

П р и м ер 6. В автоклав загружают 84 вес. ч. твердого жира, 21 вес. ч. безводного днэтаноламииа и 3 вес. ч. 50%-ного водиого раствора едкого калия. Реакцию ироводят, как в примере 1, с ностеиенной загрузкой 162 вес. ч. окиси этилена.

Условия реакции следующие: Время, минО 5 15 45 55 65 75 90

По окончании реакции выгружают прозрачное светло-желтое жидкое масло, его коэффи20

циент преломлення По 1,3659. Масло практически не содержит иеходного триглицерида. растворимо в воде и во многих органических растворителях.

Пример 7. В автокла за1-ружают 70 ьсс. ч. твердого жира, 30 вес. ч. таллового масла, содержащего 25% канифольных кислот, и 3 вес. ч. 50%-ного водного раствора едкого калия. После вытеснения воздуха азотом или други.м пиертиым газом в смесь иостеиенно подают 200 вес. ч. окиси этнлеиа, регулируя темнературу. Условия реакции следующие:

Время, мин.О 5 15 45 55 65 75 90

Температура, ПО 115 120 130 141 136 131 120

°С

О 1,3 1,35 2 2,25 1,6 0,5 О Давление, атм

По окончании реакции ири 50°С выгружают прозрачное легкое масло, которое после охлаждения иревран ается в полутвердую массу. Продукт практически пе содержит исходиого триглицерида и растворим в воде и во многих органических растворителях.

Пример 8. В автоклав загружают 50 вес. ч. твердого жира, 50 вес. ч. олеииовой кислоты и 3 вес. ч. 50%-ного водного раствора едкого ка.шя. После иредваригельиого удале1 ня воздуха и промывки авток.чава азотом реакциоииую смесь нагревают до 130°С и постененцо добавляют 200 вес. ч. окиси этилена. 7емиература емесц не должна превыщать

180°С. По окончании реакции при 50°С выгружают густое масло яитариого цвета, которое диснергируется в воде и )астворяется в бол1 щиьстве оргап11ческих растворителей.

Пример 9. В автоклав загружают 67 вес.

ч. твердого жира, 33 вес. ч. н-додецилмеркаитаиа и 3 вес. ч 50%-ного водиого раствора едкого калия. Воздух из автоклава откачивают и автоклав про.мывают азотом. Затем в иеIO иостепеиио подают 200 вес. ч. окиси этилена. Условня реакции с-ледующие:

Время, минО 5 25 55 85 105 120 135

Температура, 116 125 133 135 149 139 136 125

CQ Давление,

О 1,75 1,8 1,5 1,9 2,0 1,10

По окончании реакции ири 50°С выгружают жидкое нрозрачное масло янтарного цвета, которое ирн комнатной темнературе образует желтую пасту, диспергируемую в воде и растворимую во миогих оргаиических растворителях.

Пример 10. В автоклав загружают 75 вес. ч. твердого жира, 25 вес. ч. фенола и

3 вес. ч. 50%-ного водного раствора едкого калия. Реакцию проводят как и примере 1, постепенно прибавляя к смеси 200 вес. ч. окиси этилена. В процессе реакции автоклав охлаждают, чтобы температура реакционной

си этилена идет быстро, и реакция заканчивается в течение 50 мин. Получают прозрачиое легкое масло янтарного цвета, практически не содержащее триглицерида и хорошо растворимое в воде и во многих органических растворителях.

Пример И, В автоклав загружают 76 вес. ч. твердого жира, 24 вес. ч. р-аланина и 3 вес. ч. 50%-ного водного раствора едкого калия. Реакцию проводят, как в нримере 1, постепенно добавляя в смесь 200 вес. ч. окисм этилепа. Условия реакции следующие:

О 10 30 55 80 90 95 100 100 128 145 148 160 140 150 145

О 2,4 2,2 4,0 3,8 4,4 4,4 О

По окончании реакции из автоклава выгружают прозрачное подвижное масло светлокрасного цвета. Продукт диспергируется в воде и растворяется во многих органических растворителях.

В таблице приводятся данные, характеризующие поверхностную активность некоторых составов, получаемых предлагаемым способом.

Пз таблицы видно, что составы обладают хорощими поверхностно-активными свойствами.

Предмет изобретения

Способ получения поверхностно-активных веществ на основе оксиэтилирования органических веществ с активным атомом водорода в присутствии щелочного катализатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения ассортимента поверхностно-активных веществ, обладающих различными свойствами, оксиэтилированию подвергают смесь органического вещества с активным атомом водорода, например алифатического или ароматического амина, амида, аминоснирта, карбоновой кислоты, меркаптана, фенола или аминокислоты, со сложным эфиром насыщенных или ненасыщенных жирных кислот с числом атомов углерода от 6 до 30 и глицерина, например тристеарина, трипальмитина.