Способ получения амфотерных поверхностно-активных веществ

Способ получения амфотерных поверхностно-активных веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

оп исA é-и

675054

Союз Советсиин

Социалистических

Республик

Ц ОЬРЕТЕНИЯ

К АВ ОРСИОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (61) Д()полиительное к авт. свил-ву

2 (51) М. Кл. (22) Заявлено 14.04.77 (21) 2501320/23 — 04 с присоединением заявки №

Гащдьфат8енны!) нем((тат!

)а делам нзаб!)етеннй и открытнй

С 07 0 233/Об

С ! 0 !/26 (23} Приоритет

Ойубликоваио 25.07:79. Бюллетень !! 27

Дата опубликования описания 29 07.79 (53) УДК 547 78!. .785.07 (088.8) (72) Авторй изобретения

Б. С. Коломие!(, В. К. Герман, Л. П. Курьянинова, Г, И. Казакова, Г. H. Масалова и В. В. Сучков тульский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института химической промышленности (71) Заяви-ель

{54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АМФОТЕРНЫХ поверхностно — АктиВных Ве(!1еств

Изобретение относится к усовершенствованно му способу получения амфотерных поверхностно-активных веществ {ПАВ). Эти соединения можно широко использовать в бытовой химии в качестве активной основы пеномоюших и чистящих препаратов.

Известен способ получения амфотерных поверхностно-активных веществ, заключающийся в проведении двух последовательных стадий.

Сначала осуществляют синтез 1-оксизтил-2-алкил-2-имидазолина {ОЗАИ) путем взаимодействия р-оксиэтилэтилендиамина {p-OMA)

4 с монокарбоновыми кислотами в течение б,5 —.

7 ч при постоянном повышении температуры со

130 до 220 С и понижении остаточного давления со 110 до 12 мм рт.ст. в условиях непрерыв ного перемешивания реакционной смеси с по-. мощью механической мешалки и постоянной подпитки ее свежим р-оксиэтилэтилендиамином, Затем проводят алкилирование полученного

1-оксиэтил-2- алкил-2-имидазолина монохлорацетатом натрия в щелочной среде. Для mbro в реактор загружают расчетное количество водношелочного раствора монохлорацетата натрия и добавляют при комнатной темпе!татурс 1-окспэтил-2-алкип-"-имидазопины. Лапсс температуру реакционной массы поднимают до 95.-98" ( и въшерживают в течение " ч. при этом рН раствора понижается с 13 до 8-8,5. Получан>т водные 24 -ные растворы ам фи терн ого П А В, обп адаюшие моющими и чистящими свойствами. отовый продукт не изменяет своего внепшсгп впда при температуре 20 С в течение нескольких недель, но при температуре ниже 10"(происхо. дит быстрое помутнение продукта, что ухудпюст товарный вид (1).

Кроме того, такой способ получения амфотсрных ПАВ имеет и другие недостатки. !1апрпмер, длительность 1-ой стадии процесса и проведение ее в режиме постоянно меняющихся во времспи параметров температуры (130 — 220" (), остаточного давления {110 — 12 мм рт.ст.) и подпигки реакционной смеси свежим р-03JJIA, что приводит к сложности технологического процесса, непроизводительным затратам р-оксиэтпл JTHJlcuдиамина и необходимости его регенерации.

Цель изобретения — интенсификация пропесса получения амфотерных поверхностно-актив675054

3 ных веществ и.упрощение его технологического ный раствор эквимолярного количества монорежима. : -: - - - - -- - хлорацетата и начинают дозировку водного растЭто достигается тем, что процесс взаимодейст- вора трехкратного мольного количества едкого вия р-оксиэтилэтилендиамина с монокарбоновы- патра (не менее 15 мин). После добавления все ми кислотами осуществляют при температуре > го количества щелочи рН раствора повышается

170 — 190. С и "среде ййертибго газа, такого как до 12, а при дальнейшем выдерживании реаргон или азот, подаваемого под поверхность онной массы при этой температуре и непрерывреакционной массы с обьемной скоростью, рав- ном перемешивании в течение 15 — 20 ч — пониз з — ч — пони . ной 2,6 — 3,0 м /ч на 1 м смеси и лрн остаточ жается до.8,5 — 9,5. Содержание хлор-ионов за ном давлении, равном 60 мм рт.ст,, с последую" 1а это время увеличивается до 6,0%, что близко к щей выдержкой при 6-12 мм pT.cT. и алкили. теоретическому. Содержание основного вещества рование реакционной смеси проводят при 90 — (ПАВ) определяют методами спектроскопии и о

95 С с использованием эквимолярных количест потенциометрического титрования, О конце реак монохлоруксусной кислбты, монохлорацетата . ции алкилирования судят по постоянству эначенатрия и трехкратного количества щЕлочи; . 15 ний рН и неизменному содержанию ионов хлоОтли цд щепные признаки предлагаемого спасо- ра во времени. По окончании реакции получают ба — процесс взаимодействия р-оксиэтилзтилен- прозрачные водные 32 — 40 o-ные растворы амфодиамина с монокарбоновьпйн кислотами осу- терного ПАВ с выходами, близкими к количестществляют при постоянйых парамефИ }ФюИння венным. Эти растворы в условиях длительного и температуры, а именно нри температуре 17 - ..20 хранения (год и более) при температуре 20 С .

190 С в среде инертного газа, такого КаК аргон и ниже не мутнеют и не теряют своих потреби- о

"или азот;"подаваемого йод поверхность реакцион-:: тельских свойств. Они устойчивы к-действию — ной массы с объемной скоростью, равной 2,6 — кислот, щелочей и жесткбй воды, обладают хо. з, з

3,0 .м !ч на 1 м смеси и при остаточном давле- - рошимн йенообраэующими и моющими свойстпин, равном 60 мм рт.ст., с последующей sr4- .. 25 вами, змульгирующей и смачиваиицей способдержкой при 6-12 мм рт;ст. и алкипщ ованием костью. Они ие твксйчны, не горючи, биоразлага пол ченной реакционной смеси с использованием емы н не оказывают раздражающего действия эквимолярных колйчеств монохлоруксусйой кис-. на кожу и слиэистую оболочку глаз, лоты, монохлорацетата натрия и трехкратного ко- Использбванйе реакционных смесей, содерлйчЬства Тцелоч}н1 : : " : . ЗО жащих большее количество Й-ацил- N- (P-окси" Описываемый способ получения амфотеРных этил) этилеидиамина, нецелесообразно, так как в йоверхностно-активных вещестВ зак}твчается D " :: :.. Йй увенчивается количество аминных солей том, что р-оксиэтилэтйлендийМин Йодвергают вза- больше допустимого. Содержание аминиой соли имодействию с монокарбойовыми кислотами pm в значительном количестве и является причиной температуре 170 — 19ООС и остаточМм давлении 35 плохого качества ПАВ за счет образования на равном 60 мм рт.ст., в среде инерз .ноГо "aaa, по- . заключительной стадии низкомолекулярных мыл . даваемого под йоверхность реакционнои массы Подтверждеийем аналогичностн амфотерных з/ з. со скоростью, равной 2,6-3,0 м /ч на 1 M cMe ПАВ, получаемых на основе 1-оксиэтил-2-алкилси, . ". - -2-имидаэолйна и синтезируемых по п1зедлагаемоДополнительная выдержка реакциойной массы 40 му способу с использованием смеси 1-оксиэтилпри остаточном давлении, равйом 8 — 12 мм рт.ст. -2-алкил-2-ймийазолина и й-ацил-И-(P-оксиэтил)способствует как отгону избытка р-окспзтнл- : Йфге11диамина, содержащей небольшое коли--" "jiNiепдиамш а", так й"изм уменьшению содержания аминной солй и увели .. " Сйек гры поглощения, а также кривые потенцно чению количества 1- ксиэпш-2-ыкю -2- . 45 метричского титроаая, -имидазолина. Содержание аминной соли в по- Примеры получения амфотерных поверхностлучаемых образцах полупродукта при 180 и: но-активнътх веществ.

190ОС соответствейно равно 3,5 и 1,5%, сойер- Пример 1, В трехгорлую колбу, снабженжание 1-оксиэтил-2-алкил-2-имйдазолина двести- ную термометром, капилляром для подачи инертгает соответственно 72,5 и 82,5%, а содержан"е о ного газа, насадкой Кляйзена с термометром, 1ч-ацил- N- (p-оксиэтил) этилендиамина 24,0 и 16 0 o делительной воронкой,, холодильником. Либиха

К реакционной смеси, полученной аналогично, и приемником, загружают 172 г (1 г,моль) каппри температуре 90 — 95 C и постоянном переме- риновой кислоты, включают обогрев и в pacaaaa . шйваний приливыот водный раствор монохлор- кислотыподаютаргон (азот) cocKopocTb30 уксусной кислоты, взятой в эквимолдрном ко- 3,0 м /ч на 1 м смеси (16,3 мл/мин). Затем . личестве. При этом рН смеси понижается до 6 — создают в системе разряжение, равное

7, что является необходимым условием, полу- 60 мм рт.сг., йриливают 120,5 мл (1,2 r моль) чения ПААВ с хорошими выходами, Затем к полу- Р-оксиэтилендиамина, поднимают температуру ченной однородной массе быстро приливают вод- . силиконовой бани до 190аС и выдерживают ре675054 акционную смесь в течение 2 ч. После этого остаточное давление в системе понижают до

6 мм рт.ст. и выдерживают реакционную массу

30 мин. В течение этого времени происходит отгон избыточного количества Р-оксиэтилзтилендиамина. По истечении этого времени реакционную смесь охлаждают и переносят в четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой с охлаждаемым гидрозатвором, термометром и делительиыми воронками. При постоянном перемешиваиии и температуре 95ОС добавляют 94,5 г (1 г.моль) монохлоруксусной кислоты, растворенной в 75 мл воды. К полученной однородной массе прибавляют 116,5 г (1 г.моль) монохлорацетата натрия, растворенного в 68 мл воды, Затем при 95ОC в течение 15 мин дозируют 120г (3 г.моля) едкого патра, растворенного в 375 мл воды, и выдерживают смесь в течение 1 — 1,5 ч, За это время рН смеси понижается с 13,0 — 12,5 до 8,5 — 9,5, а содержание ионов хлора увеличивается, достигает теоретически — 6,0%. При этом содержание основного вещества достигает"

35%, что составляет 98.8% от теоретического.

Полученный водный 35%-ный раствор амфотерного ПАР с содержанием хлористого натрия (до 9,9%), сопутствующего образованию основного вещества, представляет собой светло-коричневую прозрачную жидкость, обладавшую хорошей пенообразуюшей и моюшей способностью, устойяивостью к действию кислот, щелочей и жесткой воды (LDqp его выше 3500 мг/кг живого веса). Он обладает мягким воздействием на кожу и слизистую оболочку глаз. При длительном хранении при температуре ниже 0рС растворы остаются прозрачными.

Пример 2. В реактор емкостью 100 л, снабженный рубашкой для высокотемпературного носителя, прямым холодильником, термометрами, барботером для инертного газа (азота) и соединенный через приемник с вакуумным насосом, загружают 49 л синтетических жирных кислот фракции C« — С> 3с мол. вес. 184,4 и 32 л ф-оксиэтилэтилендиамина. Включают обогрев, пускают инертный газ со скоростью 3,0 м /ч на, 1 м смеси, подсоединяют систему к вакуумо ному насосу и в условиях, приведенных в примере l, проводят синтез полупродукта (смеси

1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолина и амида) Последний при естественном охлаждении до 100—

80ОС перекачивают в реактор, снабженный паровой рубашкой, термопарой, мешалкой и дозиI

6 руюшим устройством. При температуре 950(и непрерывном перемешивании приливают 90 кг

54%-ного раствора монохлоруксусной кислоты, поддерживая указанную температуру. Затем добавляют 82 кг 36%-ного водного раствора монохлорацетата Натрия, приготовЛенного лри температуре меньше 20 Г, температура реакционной массы при этом понижается до 55ОГ. При достижении температуры в реакторе 95 С дозируют !

О в течение 30 мин 112 кг 277<-ного водного паствора едкого патра и выдерживают реакционную смесь при перемешивании до снижения рН с

13,0 — 12,5 до 8,9 — 9,5. По окончании реакции .получают 300 кг водного раствора амфотерного !

5 ПАВ, представляющего собой прозрачную вязкую жидкость вишневого цвета с содержанием основного вещества (ПАВ) 35,0%. Выход его составляет 97,0%.

Свойства полученных ПАВ приведены в таб20 лице.

Амфотерные ПАВ, полученные по предлагаемому способу, по своим физико-химическим и коллоидным свойствам аналогичны образцам амфотерных ПАВ, полученных на основе 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолинов. Онн хорошо ростворимы в воде (жесткой), устойчивы к действию кислот и щелочей, хорошо сочетаются с анионными, катионными и неиногенными поверхностно-активными веществами, не оказывают

3О раздражаюшего действия на кожу и слизистую оболочку. По данным спеи ализированных организация их LDgp 3500 мг/кг живого веса.

Кроме того, синтезируемые по предлагаемому способу амфотерные ПАВ, обладают хорошей пе-! з5 нообразующей, моющей и очишающей способностью и являются биологически разлагаемыми веществами. Поэтому они могут быть использованы в качестве активной основы для различных шампуней: детских "без слез", автокосме4о тики, для ванн и мытья животных. Они могут быть использованы для чистки и мытья твердых поверхностей, полов, кафельных плит, санузлов, а также в медицинских мылах и препаратах для машиной мойки посуды.

Обладая черезвычайно мягким воздействием на кожу, они могут быть использованы в различных косметических средствах. Так, на основе опытной партии амфотерного ПАВ, полученного по предлагаемому способу, выпушены опытные партии препаратов "Золотая рыбка" и "Пихта".

675054

Физико-химические и коддоидпые свойства амфогерных ПАВ (содержание ПА — 35 l, внеший вид -- вязкий прозрачный раствор).

Температура ми синтеза, оС

Состав смеси, Я: аминдая . ОЭАИ сол ь

Получено

49,8 41,9

52 9 37,1

67,5 22,6

72,5 24,0

93,5 6,2 в течение

162

172

192

2ч 30 мин

8,74

9,2

9,5

8,85

9,44

200/ 75

200/175

195/165

205/180

210/! 80

165/145

170/ 50 !

70/145 !

8- /!65

180/150

8,31

10,0

9,9

3,5

0,26

Получено в течение 8 ч

995 005 192 89

0,05

180/155 205/t75

Формула изобретения

Составитель Г. Жукова

Редактор Т. Загребальная Техред Л.Алферова Корректор О. Ковинская

Тираж 512 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4223/20

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород. ул. Проектная, 4

Предлагаем . . способ получения амфотерных

ПАВ отличает< от известных способов, использующих в качестве полупродукта 1-оксиэтил-, -2-алкил-2-имидазолины, тем, что он прост в технологическом оформлении и экономичен, 1 Способ получения амфотерных поверхност но-активных веществ взаимодействием Р-оксиэтилендиамина с монокарбоновыми кислотами с последующим алкилированием продукта реакции с использованием монохлорацетата натрия в щелочной среде, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и упрощении его технологии, процесс взаимодействия Р-оксиэтилэтилендиамина с монокарбоиовыми кислотами осуществляют при температуре 170 — 190ОC

Характеристика амфотерйых поверхностноактивных веществ в среде инертнбго газа, такого как аргон или азот, подаваемого под поверхность реакционной

25 массы с объемной скоростью, равной 2,6—

3,0 мз/ч на 1 м смеси и при остаточном давлении, равном 60 мм рт,ст., с последующей выдержкой при 6-12 мм рт.ст, и алкилирование

30 реакционной смеси проводят при 90 — 95ОC с использованием эквимолярных количеств монохлоруксусной кислоты, монохлорацетата натрия и трехкратного количества щелочи.

2. Способ по п, l, отличающийся тем, что взаимодействие !1-оксиэтилэтилендиамина с монокарбоновыми кислотами проводят при мольном соотношении исходных реагентов, равном

1,2-1,0.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент.США У 3408361, кл. 260-309.6, 1968.