1041560 - Оксиэтилированный торфяной или буроугольный воск в качестве эмульгатора и способ его получения

Оксиэтилированный торфяной или буроугольный воск в качестве эмульгатора и способ его получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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). (/)

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУД СТВЕННЫй HOMHTET CCCP (21) 2744401/23-04 (22) 27.03.79

: (46) 15.09.83;Бюл. и 34 (72) П.И.Белькевич, И.В.Коледа, А.И.Крот, Г.M.Ïðîõîðîâ, Г.А;Александров, И.А.Балакирев, В.И.Корнев., E.È.8åðåíè÷, В.И.Дубель, П.С.Тимофе- ев . и В.В.Коледа (71) Институт торфа АН Белорус-. ской ССР и Долгопрудненский хими- . ческий завод тонкого органического синтеза (53) 665.772.07(088.8) (56ф 1. Патент СССР и 51.8112, ..кл. В 01 Р 17/34, 1972.

2. ГОСТ 10740-76, И.,: Изд-во стандартов, 1976.

3. Авторское свидетельство. СССР

М 251589, кл. С 10 F 9/00, 1967.

4. Авторское свидетельство СССР

11 510503, кл. C 11 С 3702, 1973.

5. Патент США М 2450079, кл. 260-234, опублик. 1948.

С 11 В 11/00 // В 01 F 17/34,(54) ОКСИЭТИЛИРОВАННЬ Й ТОРФЯНОЙ ИЛИ, БУРОУГОЛЬН6!Й ВОСК В КАЧЕСТВЕ ЭИУЛЬ .ГАТОРА И СПОСОБ ЕГО ЦОЛУЧЕНИЯ, (57) 1. Оксиэтилированный торфяной . или буроугольный воск со степенью оксиэтилирования от 3,8 до 923 в качестве эмульгатора.

2. Способ получения соединения поп1, отличающийся тем, что торфяной или буроугольный воск подвергают оксиэтилированию в атмосфере инертного газа в присутствии гидроокиси щелочного металла при 130-2150С и давлении 0,5-2 атм

flpH весовом соотношении воск:окись этилена: гидроокись щелочного метал" щ лв t00:6,6-t468,0:(0,5-1,5).

С:

1041

Изобретение относится к новому химическому веществу и способу его получения.

Оксиэтилированный воск используют в качестве эмульгатора в текстильной, бумажной и других отраслях промышленности. Его свойства и способ получения в литературе не описаны.

Известен эмульгатор, представляю щий собой 0,5-50/-ный водный и/или 10 гликолевый раствор соединения общей формулы

RCOO(C„Н „О)„R,, где R - .алкил или алкенил С1 -Cgg 15

R1 - алкил, циклоалкил или арил

С,- С, n -= -2 или 2. и 3, в случае, если и 2 и 3, то число пропиленгликолевых групп составляет не более 403 от 20 числа этиленгликолевых групп; р = 15-35 (1).

Недостатком известного эмульгатора является низкая степень диспергирования частиц воска в водных эмульсиях. 25

Наиболее близким к. предлагаемому является эмульгатор ОС-20, состоящий из смеси полиоксиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов, полученных на основе оксизтилиро- 30 ванных спиртов кашалотового жира (2) .

Известный состав является хорошим антистатиком. Применяется в текстильной промышленности в качестве эмуль-! гатора жиров, масел и монтан-воска при приготовлении парафиновых эмульсий.

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 45 . предварительно обессмоленного торфяного воска бихроматом калия в серно . кислой среде при 75-110ОС с интенсивным перемешиванием в течение 6 ч до исчезновения в растворе шестивалентного хрома с последующей промывкой серной кислотой (3) или этерификацией восковых кислот глицерина, в кото" ром в качестве исходного сырья ис-. пользуют торфяной рафинированный 55 воск и процесс ведут в токе азота при 120-140ОС в присутствии минеральной кислоты, серной кислоты (41, 560 2 эмульгирующей способностью практичес" ки не обладают.

Известен способ получения неионогенных поверхностно-активных веществ из многоатомных спиртов путем обработки окисью этилена в присутствии щелочного катализатора f5) .

Однако указанным способом оксизтилированный торфяной или буро" угольный воск не получают.

Цель изобретения - расширение ассортимента эмульгаторов для приготовления восковых эмульсий и сырьевой базы.

ITo предлагаемому способу оксиэтилированный воск получают путем оксизтилирования торфяного или буроуголь" ного воска в атмосфере инертного газа в присутствии гидроокиси щелочного металла при 130-2 15оС и давлении

0,5-2 атм, при весовом соотношении

Ф воск: окись этилена:гидооокись щелочного металла 100:6,6-1468,0:(0,5-1,5).

С выходом 96-983 на взятое количество воска и окиси этилена получают .оксиэтилированный Воск, способный давать эмульсии без дополнительного введения змульгаторов.

Пример 1. Автоклав проду" вают азотом, загружают 100 г сырого торфяного воска и 1 0 r гидроокиси калия (катализатор). Автоклав нагревают до 130 С и в расплав воска о постепенно порциями вводят 437,7 г (9,94 г-моль) окиси этилена, которая вступает в реакцию в течение 120 мин, Процесс проводят при давлении около

2 атм и температуре 130"200 С. Так . как реакция экзотермическая, происходит разогрев автоклава до 200 С (автоклав не охлаждается). Ниже 130 С процесс идет очень медленно. Получают

530 г оксиэтилированного воска .(98,6). Содержание оксизтильных групп (в процентах) равно 79,1. Температу" ра каплепадения 53.С. Кислотное чисо ло равно О, Найдено,Ь С 58,50; Н 9,04; 0 (по разн.I 32,46, Условия проведения опытов для остальных примеров и характеристики полученных продуктов приведены в табл.1 и 2.

Водные восковые. эмульсии (153) го-. товят следующим. образом.

Воск, церезин, стеарин, змульгатор (ОС-20 или испытуемый оксиэтилированный воск) сплавляют. Расплав

104

3 при 110ОС вливают в воду с температурой 100 С при интенсивном переме- шивании. Устойчивой в течение указанного в табл. 3 времени считают эмульсию, процент расслоения которой не превышает единицы.

Диспергирующую способность определяют. следующим образом.

На фильтровальную буиагу наносят каплю испытуемой эмульсии. Образует- 10 ся три зоны: центральная зона (темное пятно), образованная наиболее крупными слабодиспергированными частицами; зона диффузии, образованная более мелкими частицами, диффундирую- 15 щими некоторое время вместе с водой; .зона, образованная чистым растворителем. Отношение диаметра (Р) зоны диффузии к диаметру (д ) центральной зоны для.восковых эмульсий принимают 20 за диспергирующую способность, Характеристики эмульсии пред-. ставлены в табл.3.

Как видно из данных табл.3, эмуль" сии на основе оксиэтилированных вос". 25 ков более устойчивы, обладают лучшей диспергирующей способностью, так как .они более мелкодисперсны..

В табл,4 приведены результаты оценки степени дисперсности эмуль сий, приготовленных с использованием в качестве эмульгатора препарата

ОС-20 и оксиэтилированного воска.

Из табл.4 видно, что диаметр максимального количества частиц для эмульсии с OC-20 составляет 5-7 мкм .35 (29,311,а для эмульсии оксиэтилированного воска - 3-5 мкм (26,73 ): для эмульсии с ОС-20 количество частиц с размером до 11 мкм 40 составляет 82,743,а для эмульсии ок" сиэтилированного воска - 86,973.

Эмульсия оксиэтилированного воска имеет более мелкодисперсную и более однородную структуру, она более устойчива.

Сопоставляли поверхностную активность эмульгатора ОС-20 и оксиэтилированного воска (пример 4). Методом

Ребиндера определяли поверхностное натяжение растворов эмульгатора ОС-20 5О и оксиэтилированного воска. Из графика зависимости изменения поверхностного натя.кения (6) от логарифма концентрации (3gc). определяли критическую концентрацию мицеллообразова1560 ния, которая составила для вышеуказанных эмульгаторов 0,50 и 0,39б сот ответственно.

Торфяные и буроугольные воски являются довбльно лабильными системами . подверженными оксиэтилированию в достаточно мягких условиях. Высокий выход конечных .продуктов 103152,73 на взятый воск или 96-983 на взятые воск и окись этилена), достигаемый в реакции оксиэтилирования, делает этот способ приемлемым для осуществления в промышленных условиях.

В зависииости 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 йа 100 г воска берут окиси этипеиа меньше б,б г (O,15 ге моль), получают продукты, не обладающие эмульгирующей способностью (пример 7) ° Если на 100 г воска берут окиси этилена больШе 1468,0 г Ь33,3 r.моль), эмупьгирующая способность полученных продуктов не возрастает (пример 6).

Строение оксизтилированных воск0в доказано элементным, анализом и

ИК-спектроскопией.

В ИК-спектрах оксиэтилированных восков в отличие от исходных сырых,. появляются широкие полосы в области

1120-1140 си"" и 3460 см, характерные для гидроксильных групп с исчезновениеи при этом полос 17101720 см ", соответствующих карбоксильным группам,при незначительном уменьшении интенсивности полос

1740 см ", характерных для карбониль" ных групп сложных эфиров.

Оксиэтилированные торфяной и буро" . угольный воски могут найти широкое применение как эмульгаторы для получения водных эмульсий:эмульсий в системе масло/вода с, использованием в различных областях народного хозяйства.

1 0 31560

I О

» л

Ch I

1.1

LA I

М 3

A (Ч 1

» л

ОЪ

» л

ОЪ

Ч:3 Л

Ф 00

ОЪ О1

I»

3»

f33 з

СЭ

» сО

A л м

° ь

Ф»

Ю 0О

A Ф

СЧ

1! О

МЪ ьО ЕЧ а Ю

Cl LA

М\, ° сО !

f33! CL, го

4 х

3I. 3

Э ° ь

ОЪ ъО л аО. О л ьь

М . 1Ч

ОЪ со 33

4Ч СЧ

CV Cl ь- 3Ч

3. СФ Х

* е

1 Э 3

Ц ф

1 36 I Ю ! !

° ь

I Ф

О СЭ

hl 1Ч

fA . LA л O

О Cl

О О

В A

ФЧ ФЧ

1 1

LA LA

°, ьь

Ю Ю

° ь

СЪ

° ь

СЭ

° ь

4Ч 1

° ь сЧ

О ф I» о х

О Е с о х и е с

О LA

О ъО

3Ч ь

I I

О О. м м

О О

hl °

1 1.

О. О

М 331

3Ч

Cl л 1

О м

3Ч

С7

МЪ

1Ч

1 1

I ff3

I О. 3.Э

3 5©

3 C

l l д

I Ц

I X Q

1 U X

I X- 1

f Y L» о1

О 11 32

° ь

u m

I Ф Z ! У Э

1 2 г

I Ц X

О 3»

I М 333

I г !

1 !

I м м

° 4

4:Ъ м ьь м О

ОЪ ч»

О О О

° В О м

-:з. Cl . 3Г\ м

1А л »

-з

» ь»

A м о

О О

Ф, ьь

CO O

° «3 м

° I м м

-Ф

-а

1 ! о

I 1- L» о о

I Э Сг.

3 2

z o

13о. ф

I»

3 ф .й Y ц о о о !

»» Ш о о

:ь о

1 Cl

° ь

Сг

1 1

1 ! 1 °

1 1- 1 и о

1 . Э CL

f Р Я

z o

1 г.," о о

I ЪС .ф

3 о

A о о

I- В

О О

СР

° l о

Cl о о

I»

I I

1 X 1."!.

I CL Е

I С=

I l

A 1

3 о I

3 1 X 84

Щ, 1

m i 3

1 1

I 1

° ь 1 A о

1 Х 3 1

З I

I Gf I

3 f

l " °

1 . ! оМ I

I. 1 а 1

1 3 3 I о I

3 I

I 1 л I

Ф z

I Ю X 3

I Q. I

1 03 3

l !

О 0О а

A ° ь ° ь

Сьг LA -33

ОЪ 0:3. о с

1 В C

1 .-а

31 3 о, 3»- Х

IIII X

3- "3 ф 333 х з сг 3.3 .У

„о

X y е z

30 Е д ф

X Ц

3, 3

,.Ye оо .v. ,31 Cf

X 6Ъ !

" .а о

° °

1 е

3 е

I ! а

1041560

Элементный анализ, Ф

ТемператуОЭ, Ж

Пример ра каплепадения, С

t Н 0 (по разности) 32,46

9,04

58,50

79,1

53,0

13,6

11,4

6,1

12,4

76,0

75;0

34,44

48,2

92,0

5,8

78,1

6,2

12,0

98-,7

84,2

32;50

58,10

9,40

91,8

34,48

9,14

56,40

104,2

3,8

8,7

79,3 12 8

75,0

92,0, 0

34 90

55,80. Ю

108,1 Табл йца 3

1,5

1,8

Стеарин

21,5

2,0

Церезин М-75

Стеарин

Киспот нов число, мг КОН/r

1. Воск буроугольный 50

Церезин М-75 29

Эмульгатор ОС-20 14

2. Оксиэтилированный 50 торфяной воск (пример 2) Церезин М-75 21,5

Воск буроугольный 21,5

3. Оксиэтилированный 50 буроугольный воск (пример 5) Воск буроугольный 21,5

56,20 9,36

78,20 9,80

Таблица 2

1041560

10 родолжение табл,, 3

4. Оксиэтилированный 50 буроугольный воск (пример 6) Церезин И-75

2 3

21,5

Воск буроугольный 21,5

" Стеарин 7

» »»

Т а б л и ц а-; 4

»»»»»» \

Размер частиц, мкм.I

Количесте частиц

14,55

29 31

22,4i

?" 9

130

9" 11

16,37

1i 72,13 15

5,51

»»

»»»» »

580. 99,973.

Восковая эмульсия оксиэтилированного воска (пример 4) 36

Всего:

1»3

6,41

3-5

150

26,73

120

5-7

2.1э39

103

7-9

18,36

14,08

9,09

3,92

99,983

Всего:

561

ВНИИПИ Заказ 7064/26 Тираж 409 Подписное

Филиал ППП ."Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 l 1 "13 .1 3-15

Содержание частМ данного размера,. Ф

»»»»»»»»»»»»»е осковая эмульсия с эмульгатором ОС-20

Оксиэтилированный торфяной или буроугольный воск в качестве эмульгатора и способ его получения

Патент 1041560