Способ получения поверхностно-активных веществ

САНИЕ Союз Советских Социалистических РеспубликК ПАТЕНТУ атентаавпсимьп" Уо 1019211/ аявлено 20 Х 11.1 кнс прпсосдпнсн,Приори гетОпубликовано и за 5 МПК С Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР.п,А (1 алия) ма странна ОСОЬ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЬ ЩЕСТ торичные алифатические мины и их производныекими аминогруппамп, нагнлендиа мин; а) первичные илиили ароматическиес одной или нескольпример оленламин, э Способ получения поверхностно-активных веществ оксиэтилированием органических веществ 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, меркаптапа, 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 поверхностно-активные вещества можно применять в качестве увлажнителей, смачпвателей, моющих веществ. Некоторые нз них обладают антисептическими свойствами. Эфиры жирных кислот, в частности природные или синтетические триглицериды, берут в больших количествах, например до 90% от общего объема этих эфиров и соединений с активным водородом. Ввиду дешевизны природных или сингетическпх триглицеридов и возможности создания недорогих соединений с активным водородом, обладающих нужными свойствами, предлагаемый способ рентабелен и стоимость получаемых поверхностно-активных веществ невелика, Количество неизмененного триглицерида, остающегося в составе по верхностно-активного вещества, можно регулировать, изменяя пропорции реагентов.Способ выполняют в одну стадию при средних температурах и давлениях, предпочтительно без растворителей и в присутствии таких О катализаторов, как едкие щелочи, в короткиепромежутки времени с получением практически количественных выходов поверхностно-активных веществ. Об этом можно судить при сравнении величин поверхностного натяжения 5 полученных и известных поверхностно-активных веществ, Предлагаемые составы могуг быть использованы сразу после выгрузки их из реактора или после нейтрализации, т. е, они не требуют разделения нли обработки.0 Как уже указывалось, исходными материалами для получения поверхностно-активных веществ описываемым способом являются соединения с активным водородом, сложные эфиры жирных кислот и окись этилена. К соедн пениям с активным водородом относятся:б) ароматические цлц алцфатические амидыи сульфоцамиды и их производные, напримеролеиламид, гг-толуслсульфамид;в) алифатические и ароматические аминоспирты и их производные с одной или более амина- и спиртовыми группами, напримермоно- и дцэтаноламиц;г) алифатические или ароматические карбоновые кислоты и их производные с одной или более карбоксильными группами, напримеролеицовая кислота, галловое масло;д) алифагнческие и ароматцческие меркаптаны с одной или более тцогруппами, например н-додецилмеркаптан;е) фенолы или алкилфенолы с одной или 10 15 более гидроксильными группами, например фенол;ж) аминокислоты и их производные с одной или более амицо- и карбоксильцыми группами, например р-алании. 20В качестве щелочного катализатора применяют едкий калий.Поверхностно-активные вещества получают при одновременном смешивании реагентов в присутствии катализатора, предпочтительно 25 без растворителя, при температуре от 80 до 200 С и давлении 1,4 - 4 атм.Ниже описывается периодический способ получения поверхностцо-активных веществ, причем этот способ может быть превращен в 30 непрерывный при внесении соответствующих изменений.Сложный эфир жирной кислоты, соединение с активным водородом и катализатор загружают в реактор, нагреваемый до 80 - 110 С, 35 при перемешивании. 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. 40 Температуру поднимают до температуры начала реакции (90 в 1 С). После того как реакция начнется, окись этилена подают непре. рывно с такой скоростью, что давление в реакторе составляет 2 - 4 атм. В то же время 45 температуру реактора регулируют так, чтобы температура реакционной массы была ниже 200 С, что обеспечивает нормальное течение реакции и предотвращает возможное разложение термочувствительных реагентов, Пос ле добавления окиси этилена давление снижают до атмосферного, реактор охлаждают до соответствующей температуры, перемешивацие и продувку инертным газом прекращают и продукт выгружают. Выход его почти 55 количествецный.Реакцию проводят иначе, если реагенты взаимодействуют одновременно. Так, например, реакцию можно проводить це в одну стадию, а в несколько и при давлении боль шем, чем 2 - 3 атм, 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 65реагентьь Однако выгоднее способ, указан. ный выше, поскольку оц более экономичен и позволяет получать лучшие поверхностно-активные вещества. Кстати, их свойства могут меняться в зависимости от типа реагентов ц их количественных соотношений, а гакже от условий проведеця реакции.Получаемые вещества водорастворимы и растворяются во многих органических растворителях, например ацетоне, метиловом и этиловом спиртах, хлороформе, четыреххлористом углероде, диметцлформамцде, бецзоле и д 1)угих, и частично растворимы в алифатическцх и ццклоалифатических углеводородах.Поверхностно-активные вещества, обладающие моющими свойствами, совместимы с обычными добавками для детергецтов, например с фосфатами, силикатами, боратами, карбонатааги, сульфатами, хлоридами щелочных металлов и натрийкарбоксиметилцеллюлозой.Кроме того, многие типы известных поверхностно-активцых веществ, как биологически активных, так и неактивных, совместимы с веществами, получаемыми согласно настоящему изобретению.Пример 1. 60 вес. ч. твердого жира, 40 вес. ч. олеиламица (9-октадецециламцц) и 8 вес. ч. 50 О-ного раствора едкого калия загружают в автоклав. Смесь нагревают до 110120 С и после предварительного удаления воздуха и промывки азотом в пего подают 200 вес. ч. окиси этилена,Условия реакции следующие: 0 15 25 35 45 55 65 75100 120 129 130 132 145 148 145 Время, мин Температура, /С Давление,атм 0 2 3 3 4 4 4 0 По окоцчации реакции получают светлое масло, которое выгружают прц 50 С. По охлаждении масло превращается в полутвердый парафии, диспергирующийся в воде и растворимый во многих органических растворителях. Пример 2. 84 вес, ч. твердого жира, 12 вес. ч. безводного этилендиамипа и 2,8 вес. ч. 50 О,-ного водного раствора едкого калия загружают в автоклав. Смесь реагирует с 192 вес. ч. окиси этилена, как в примере 1,60 70 80 137 131 133 По окончании реакции получают густое желтовато-коричневое масло, которое выгружают при 50 - 60 С, Отфильтрованное прозрачное масло превращается в вязкую пастоооразцую массу при охлаждении. Масло расгУсловия реакции следующие:Время, мин 0 10 20 30 40Температура, 120 135 130 129 125Давление,атм 0 1,4 2,25 2,2 1,65 1,8 1,7 0Время, лгинТемпература,50 55 60 65 ворцмо в воде с образованием мутного раствора и во многих органических растворителях.П р и м е р 3, 60 вес. ч. твердого жира, 40 вес. ч, олеиламида (амида 9-октадеценовой кислогы) и 3 вес, ч. 50 вв-ного водного раствори сдкого калия загружают в автоклав. По описанному в примере 1 способу постепенно добавляют 200 вес. и. окиси этилена. Реакция протекает при следу(ощпх условиях: Время, лин 0 10 20 40 50 60 70 75 85 90 Температура, 110 120 125 128 126 125 132 140 145 150 Давление, пп(лг 0 1,4 1,6 1,6 1,7 2,1 2,6 2,6 3 0 Прн 50 С выгружают желто-коричневое масло, которое при коашатной температуре (20 С) 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. и-толуолсульфамидя и 3 вес. ч. водного 50(,"(-ного раствора едкого калия. После предваригельного удаления воздухи и промыгки азотом смесь, нагретая до 120 в 125 С, реагирует с 200 вес. ч. окиси этилена, о(о 1)у(о подаю( постепенно. Условия реакции следующие:Время, лшн 0 5 15 35 45 47 55 60 70 Температура, 125 140 145 145 150 155 135 140 125"СДавление, атм 0 2 2,6 3,8 3,2 4,0 4,2 3,8 0 По окончании реакции получают масло светло-янтарного цвета, когорое можно осветлить перекисью водорода 10,5 - ЗОО 7 в-ным раствором). Продукг хорошо растворим в воде и большинстве органических растворителей, плохо - в гексане и петролейцом эфире.П ример 5. По способу, описанному в примере 1, проводят реакцию взаимодействия 90 вес, ч. твердого жира и 1 О вес. ч, моцоэтяцоламица с 200 вес. и, окиси этилена, добаьлясмого постепенно, в присутствии 3 вес. ч.50-ого рдс(вора едкого калия. Окись этилена загружают в течение 90 лан, чтобы температура смеси це превышалд 150 С. 11 олучают густое желтое масло при 50 С, которое после охлаждения становится вязким. Масло растворимо в воде с образованием мутного раствора, а также в обычных органических растворителях,П р и м е р 6, В автоклав загружают 84 вес. ч. твердого жира, 21 вес. ч. безводного диэтднолдмпця и 3 вес. ч. 50(;,-ного водного раствора едкого калия, Реакцию проводят, как в примере 1, с постепенной загрузкой 162 вес. ч. окиси этилена. Условия реакции следующие:Время, лгиц 0 5 15 45 55 65 75 90Температура, 110 115 120 130 141 136 131 120СДавление, ппгм 0 1,3 1,35 2 2,25 1,6 0,5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 По окончании реакции выгрузка(от прозрач. ное светло-яелтое жидкое масло, его коэффц 20циент преломления по 1,36 о 9. Масло практически не содержит исходного триглицери,тя, растворимо в воде ц во многих оргашгческпх р а ст в орптел я х.П р имер 7. В автоклав загружают 70 вес. ч, твердого жира, 30 вес. ч. тяллоного масла, содержащего 25", канифольцых кислот, и 3 вес. ч. 50%-ного водного раствора едкого калия. После вытесценця воздуха дзотом плп иотим пнертшям газом в смесь постепенно подают 200 вес. ч. окиси этилена, регулируя температуру. Условия реакшш следующие: Времяа(к 0 5 15 45 55 65 75 90 Температура, 110 115 120 130 141 136 131 120 Давление, атлг 0 1,3 1,35 2 2,25 1,6 0,5 0 По окончании реакции при 50 С выгружают прозрачное легкое масло, которое после охлаждения превращается в полутвердую массу. Продукт практически е содержит исход. ного трш.лицерида и растворим в воде ц во многих органических растворителях.Г 1 ример 8. В автоклав загружают 50 вес., ч. твердого жира, 50 вес. ч, олеццовой кислоты и 3 вес. ч. 50%-ного водного раствора едкого калия. После предвярис(льного удале(шя воздуха ц промывки автоклава дзотом реакционную смесь нагревают до 130 С и постепенно добавляют 200 вес. ч. окиси этилена. Температура смеси нс должна превышать 180 С, По окончании реакции при 50 С выгружают густое масло янтарного цвети, которое диспергируется в воде ц растворяется в большинстве ом аццческпх растворителей.П р ц мер 9. В автоклав загружают 6 г вес. ч. твердого жира, 33 вес. ч. н-додецилмеркаптана ц 3 вес, ч 50%-ного водного раствори едкого калия. Воздух нз автоклава откачивают и автоклав промывают дзотом, Затем в него постепенно подают 200 вес. ч. окиси этилена. Условия реакции следующие; 0 5 25 55 85 105 120 135116 125 133 135 149 139 136 125 Давление, птлг 0 1,75 1,8 1,5 1,9 2,0 1,10 Г 1 о окопчдции реакции прц 50 С выгружают жидкое прозрачное масло янтарного цвета, которос при комнатной температуре образует желтую пасту, диспергируемую в воде и растворимую во многих органических растворителях.П р и м е р 10. В автоклав загружают 75 вес. ч. твердого жира, 25 вес, ч. фенола ц 3 вес. ч. 50%-ного водного раствора едкого калия. Реакцию проводят как в примере постепенно прибавляя к смеси 200 вес. ч. оки. си этилена, В процессе реакции автоклав охлаждают, чтобы температура реакционной смеси не превышала 175 С, Поглощение оки192096 Поверхностное натяжение ири 20 С вещества в 100 ил воды, дин)смПоверх- ностно-активное вещество, полученное по примеру 0,001 г 0,01 г 0,1 г 1 г 37,62 37,42 35,10 37,90 36,68 38,80 36,70 38,50 34,00 47,52 50,36 48,21 49,70 46,12 50,70 51,50 55,00 58,80 39,89 37,35 39,99 40,00 38,29 39,30 40,75 41,30 38,90 1 2 3 4 6 7 9 10 11 38,65 40,01 36,46 38,50 38,68 40,00 36,00 38,00 33,50 10 0 10 30 55 80 90 95 100 15100 128 145 148 160 140 150 145 Время, люпнТемпература,С Предмет изобретения Давление, атл 0 2,4 2,2 4,0 3,8 4,4 4,4 0 Составитель Э. Рамзова Редактор Л. А. Ильина Техред Л. Бриккер Корпекторы: Е, Д, Курдюмова и Е. Ф. ИолионоваЗаказ 330/17 Тираж 535 Подписное ЦНИИГ 1 И Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, пр. Серова, д. 4Типография, пр. Сапунова, 2 си этилена идет быстро, и реакция заканчивается в течение 50 мин, Получают прозрачное легкое масло янтарного цвета, практически не содержащее триглицерида и хорошо растворимое в воде и во многих органических растворителях,П р и м е р 11 В автоклав загружают 76 вес, ч. твердого жира, 24 вес. ч. р-аланин и 3 вес. ч. 50 о 7-ного водного раствора едкого калия. Реакцию проводят, как в примере 1, постепенно добавляя в смесь 200 вес, ч, окиси этнлена, Условия реакции следующие: По окончании реакции из автоклава выгружают прозрачное подвижное масло светло- красного цвета. Продукт диспергируется в воде и растворяется во многих органических растворителях,В таблице приводятся данные, характеризующие поверхностную активность некоторых составов, получаемых предлагаемым способом. Из таблицы видно, что составы обладают хорошими поверхностно-активными свойствами. Способ получения поверхностно-активных20 вещесгв на основе оксиэтилирования органических веществ с активным атомом водородав присутствии щелочного катализатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения ассортимента поверхностно-активных веществ, об 25 ладающих различными свойствами, оксиэтилированию подвергают смесь органическоговещества с активным атомом водорода, например алифатического или ароматического амина, амида, аминоспирта, карбоновой кислоты,меркаптана, фенола или аминокислоты, сосложным эфиром насыщенных или ненасыщенных жирных кислот с числом атомов углерода от 6 до 30 и глицерина, например тристеари а, трипальмитина,