DE2544846A1 - Verfahren zum herstellen eines alpha- sulfo - fettsaeure - estersalzes - Google Patents

Description

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6. Oktober 1975

LION FAT & OIL CO., LTD. 2-22, 1-chome Yokoami, Sumida-ku,
Tokyo, Japan

Verfahren zum Herstellen eines OC- Sulfo - Fettsäure - Estersalzes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines oC-Sulfo-Fettsäure-Estersalzes, insbesondere zur Verwendung als aktive Komponente für eine Detergentmischung.

Es ist bekannt, oC -SuIfo-Fettsäure-Estersalze durch SuIfonieren des Fettsäure-Esters mittels SO^ und anschliessende

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Neutralisation mittels Alkali herzustellen. Da die Sulfonierung von Fettsäure-Estern sehr langsam voranschreitet, ist es erforderlich, das sulfonierte Produkt aufzuschliessen. Die Färbung des Produktes wird durch einen angemessenen Überschuss an SO₃ erhöht, weshalb es erforderlich ist, das Produkt anschliessend einem intensiven Bleichverfahren zu unterwerfen. Selbst in diesem Fall ist es aber noch schwierig, einen zufriedenstellenden Farbton zu erreichen. Während der Sulfonierung, der Neutralisation oder der Bleichung des Fettsäure-Esters wird die Esterbindung aufgebrochen. Man erhält Nebenprodukte, wie z.B. ein oC-SuIfo-Fettsäure-Bi-Sodasalz, aufgrund eines Aufbrechens der Esterbindung, wobei das genannte Salz ein schwaches Detergent ist, wenn es als aktive Komponente einer Detergentmischung verwendet wird. Es ist daher wünschenswert, dass die Ausbeute bzw. der verbleibende Anteil des oC Sulfo-Fettsäure-Estersalzes durch Unterdrückung des Entstehens eines Nebenproduktes soweit wie möglich erhöht wird.

Es wurde bereits ein zweistufiges Sulfonierverfahren vorgeschlagen sowie ein Verfahren zur Veresterung eines sulfonierten Produktes, um das bekannte Verfahren der Sulfonierung von Fettsäure-Estern zu verbessern. Dabei gelang es jedoch nicht, eine verbesserte Wirksamkeit des Produktes zu erreichen und den komplizierten Verfahrensablauf zu vereinfachen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe sich der prozentuale Anteil des c£ -Sulfo-Fettsäure-Estersalzes im Endprodukt bzw. die Ausbeute an cL -Fettsäure-Estersalz erhöhen lässt.

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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, welches gemäss der Erfindung durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

(a) man sulfoniert eine Mischung von 100 Gewichtsteilen
eines Alkylesters einer gesättigten Fettsäure mit 9
bis 26 Kohlenstoffatomen und weniger als 10 Gewichtsteilen eines anorganischen Sulfats mit Hilfe eines
sulfonierenden Gases, welches i,0 bis 2,0 Mol SO₃ pro Mol des Fettsäureesters enthält und welches durch ein inertes Gas aiif eine Konzentration von 3 bis 20 Volumenprozent verdünnt ist bei einer Temperatur, die
höher ist als die Verfestigungstemperatur des Fettsäure Esters und

(b) man neutralisiert mit Ätz-Alkali.

Das erfindungsgemässe Verfahren führt zu dem Vorteil, dass
ein C¹C - Sulfo-Fettsäure-Estersalz erhalten wird, welches
schwächer gefärbt ist.

Die Erfindung basiert auf der Entdeckung, dass beim Herstellen eines oC-Sulfo-Fettsäure-Estersalzes durch Sulfonieren des
Fettsäure-Esters durch SO₃ und durch eine anschliessende Neutralisation mittels Alkali bei Anwesenheit eines anorganischen Sulfats zusätzlich zu den Reaktionskomponenten eine geringere Tendenz besteht, dass die Esterverbindungen während des Herstellungsverfahrens aufbrechen, was bedeutet, dass sich auch
eine geringere Färbung ergibt.

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Der Alkylester einer gesättigten Fettsäure, welcher gemäss der Erfindung verwendet wird,*: besitzt- einen Fett säur er est mit- 8 ' ^; bis 22' Kohlenstoffatomen¹.und_;" einen Alköfiolrest mit' 1 ^;bis 6^ '-Kohlenstoffatomen, .wobei beide "Reste .züsämmeß zwischen 9 und ■ 26, Kohlenstoff atome besitzen. -Als Fettsäuren finden vorzugsweise folgende Stoffe Verwendung; Capronsäurei-Eiäürinsäüre, '■ Myristinsäure, Palminsäure, Stearinsäure., hydrierte Talg-Fettsäure , hydrierte Kokosnus söl-Fettsäure;. hydrier te Palifiol-Fettsäure und synthetische Fettsäure,-.: Die 'synthetische Fettsäure - kann eine unverzweigte oder verzweigte 'Fettsäure sein, die durch Synthese von QO-Olefin und-KohlenraonoJtid erhalten wird. Als Alkohol wird Vorzugs weise.. Methanol·^ Äthaiiol, Propanol/ Butanol, etc.. verwendet. Die^ Fettsäure-ßsteij^-können ferner ■ einzeln oder in Form einer Mischung verwendet werden, "^;wobei der Jodwert jedoch vorzugsweise kleiner älig f sein soll.. ^;

Hinsichtlich des erfindungsgemäss zu; !V-erweTadenden anorgänischeT Sulfats bestehen keine besonderen Beschränkungen; das Sulfat soll jedoch in Form: eines anhydrisehen bzw/.feistaliwasserfreien Pulvers vorliegen'. Im einzelnen-haben'-sich- folgende ■ Sulfate als günstig erwiesen: Natriumsulfat.,.-Kalziumsulfat_f Eisensulfat bzw. schwefelsaures Eisenoxid, Aluminiumsulfat ^ ' bzw. schwefelsaure -Tonerde,. Ammoniumsutf.at .etcw Die; Menge des anorganischen Sulfats: wird so gev/ählt,: dass'Sie·'geringer ist als 10 Gewichtsteile, vorzugsweise O_r5 .-Gew.^.% .beträgt oder zwischen 0,5 Gew. -% und weniger :als .1O--Gewichtsprozent bei ' 100 Gewichtsteilen. des Fettsäure-Esters; .liegte.--Menp der Anteil, des anorganischen- Sulfats -auf·; 10; GewicihtstieiJ-e oder darüber . . erhöht wird,, dann wird dißi Reaktionsi.lüss-igitee-itii-Oiteangemessen- '■ zähflüssig, so dass der volle Kontakt zwischen dem Gas und Jer

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Flüssigkeit nicht mehr hergestellt werden kann. Eine Verwendung von mehr als 0,5 Gewichtsteilen des anorganischen Sulfats führt dazu, dass die Ziele der Erfindung erreicht v/erden, obwohl die genaue Menge mit der Partikelgrösse des anorganischen Sulfats schwankt.

Das sulfonierende Gas wird durch ein inertes Gas wie Stickstoff und Luft auf eine Konzentration zwischen 3 und 20 % verdünnt, und enthält 1,0 bis 2,0 Mol, vorzugsweise 1,2 bis 1,8 Mol SO₃ pro Mol des als Ausgangsmaterial verwendeten Fettsäure-Esters. Bei geringeren SO-.-Mengen ergibt sich keine ausreichende Sulfonierung. Bei grosseren SO^-Mengen ist dagegen die Sulfonierungsreaktion heftiger und führt zu einer verstärkten Färbung aufgrund örtlicher Überhitzung. Das gasförmige SO₃ kann erhalten werden, indem man flüssiges SO₃ verdampft oder indem man Schwefel verbrennt.

Die Reaktionstemperatur soll mindestens so hoch sein, dass der Fettsäure-Ester verflüssigt wird. Im übrigen stellt die Reaktionstemperatur keinen entscheidenden Paramter dar. Im allgemeinen wird die Reaktionstemperatur jedoch so gewählt, dass sie in dem Bereich zwischen der Verfestigungstemperatur des Fettsäure-Esters und einer um 100 C höheren Temperatur liegt. Vorzugsweise wird bei einer Temperatur gearbeitet, die um 50°C höher als die Verfestigungstemperatur ist. Die Reaktionszeit ist in gewissem Umfang davon abhängig, ob das Verfahren chargeweise oder kontinuierlich durchgeführt wird. Im übrigen liegt die Reaktionszeit zwischen 10 und 120 Minuten.

Wenn das Reaktionsprodukt der Sulfonierung aufgeschlossen wird,

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ist es günstig, das Reaktionsprodukt für die Dauer von 10 bis 120 Minuten auf einer Temperatur zwischen 60 und 90°C zu halten. Vorzugsweise wird die Neutralisation in einem sauren oder schwach alkalischen Zustand durchgeführt. Als Alkali wird zwischen 1 und 20 Gewichtsprozent einer wässrigen Lösung von Alkali verwendet, beispielsweise Ätznatron, Ätzkali etc. Das Bleichen kann vor oder nach der Neutralisation erfolgen.

Einem o^-Sulfo-Fettsäure-Ester, welcher gemäss vorliegender Erfindung hergestellt wird, werden anorganische oder organische Aufbaustoffe oder andere Additive zugesetzt, um eine Detergent-Mischung zu erhalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Beispiel 1

333 g (1,15 Mol) hydrierter Talg-Fettsäure-Methylester und 3,3g pulverisiertes Natriumsulfat f Korngrösse Klasse 1, pulverisiertes Natriumsulfat mit einer Siebgrösse zwischen 40 und 60 mesh) werden in ein Reaktionsgefäss aus Glas mit einem Fassungsvermögen von 1 Liter und mit einem Kühlmantel gegeben, das mit einer Rührvorrichtung versehen ist. Wenn eine Temperatur von 80°C erreicht ist, werden 120 g (1,5 Mol) SO₃-Gas, welches mit Stickstoff (N„) auf 5 Volumenprozent verdünnt ist, für die Dauer von 40 Minuten mit gleichförmiger Geschwindigkeit in das Reaktionsgefäss eingeleitet. Nach einem weiteren Rühren für 10 Minuten bei der gleichen Temperatur wird das erhaltene sulfonierte Produkt bei einer Temperatur von

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50 C mit. einer 4%Agen wässrigen Ätznatronlösung neutralisiert, wobei ein Produkt nach Art einer Schlämme erhalten wird. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tafel zusammengefasst. Es sei darauf .hingewiesen _f dass die Ergebnisse der. nachfolgenden Prüfungen und Beispiele ebenfalls in der Tabelle erfasst sind.. .

Kontrolle .

Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, ohne dass Natriumsulfat verwendet wurde, wobei ein Produkt in Form einer Schlämme erhalten wurde,

Beispiel 2

333 g (1,15 Mol) hydrierter Talg-Fettsäure-Methylester werden zusammen mit 16,7 g pulverisiertem Natriumsulfat ( Korngrösse Klasse 1, pulverisiertes Natriumsulfat, v/ie es beispielsweise von der Firma Junsei Kagaku, Co., Ltd., hergestellt wird) in ein Reaktionsgefäss gemäss Beispiel 1 gegeben. Nach Erreichen einer Temperatur von 80 C werden 120 g (1,5 Mol) SO.,-Gas, welches mit N» auf 5 Volumenprozent verdünnt ist, für die Dauer von 40 Minuten bei gleichförmiger Geschwindigkeit in das ReaTctiosngefass eingeleitet. Nach einem weiteren Umrühren für 10 Minuten bei der gleichen Temperatur wird das sulfonierte Produkt bei einer Temperatur von 50 C mit einer 4%igen wässrigen Lösung von Ätznatron neutralisiert, wobei ein Produkt in Form einer Schlämme erhalten wird.

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ORIGINAL INSPECTEE

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Beispiel 3 _■.„■-';..'-..'.-■:\ ·.:■-".;.

333 ^rg (f,T5 Äol) hydrierter" Tafg-Fetitsä^:u're^ethylester und 33/3 g pulverisiertes-NatriuAsuif^t^ ?6uafit§}t^! wie Beispiel 2) werden in ein Reäktlonsg'efäss wie * in Beispiel T und 2 gegeben, und wenn eine Temperatur'von 80^C erfeicht '1st, wexderi'i20 g (1,5 Mol) SO^-Gas, welches mit N- auf^;:5 "VolTamenprozent verdünnt ist, mit gleichförmiger Geschwindigkeit'für 40 Minuten in das Reaktionsgefäss eingeleitet«' ISfachdem das Umrühren für 1Ö Minuteri bei der gleichen Temperatur fortgesetzt wurde", wird das so erhaltene sulfonierte Produkt bei einer Temperatur von 5Ö°C mit einer 4%igen wässrigen Losung von Ätznatron neutralisiert, wobei eiii Produkt in Form einer Schlämme er-^: halten wird. - ' ---■-■.■■: :v .;■.■-.·..

Beispiel 4 ■./ . . -.>.....

333 g (1,15 Mol) hydrierter Talg-Fettsäure-Methylester und. 16,7 g Kalziumsulfat (Korngrösse Klasse 1, Kalziumsulfat, wie es von der Firma Junsei Kagaku Co.; Ltd., hergestellt wird) werden in ein Reaktionsgefäss wie in den Beispielen 1 bis 3 gegeben, und v/enn eine Temperatur¹ von¹¹SO C erreicht ist, werden 120 g (1,5 Mol) SO₃-GaS, welches mit N₃ a'uf 5 Volumenprozent verdünnt ist, mit gleichförmiger' Geschwindigkeit für die Dauer von 40 Minuten in das Reaktionsgefäss eingeleitet. Nachdem das umrühren bei der gleichen Temperatür für die Dauer von 10 Minuten fortgesetzt wurde, wurde das sulfonierte Produkt bei einer Temperatur von 50 C mit einer 4%igeri wässrigen Lösung von Ätznatron neutralisiert, Um ein■Produkt in Form einer Schlämme zu erhalten. ' ^- / : ΐ ■■■■;..

■:■■-■■-■ .--./'.V-V..-. -, ■■■...-: 9.

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ORIGINAL INSPECTED

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Beispiel 5

333 g (1,15 Mol) hydrierter Talg-Fettsäure-Methylester und 16,7 g pulverisiertes schwefelsaures Eisenoxid ( Korngrösse Klasse 1, pulverisiertes schwefelsaures Eisenoxid, v/ie es von der Firma Junsei Kagaku Co., Ltd., hergestellt wird) werden in ein Reaktionsgefäss der bei Beispiel 1 angegebenen Art gegeben, und wenn eine Temperatur von 80 C erreicht ist, werden 120 g (1,5 Mol) SO₃-GaS, welches mit N₃ auf 5 Volumenprozent verdünnt ist, mit gleichmässiger Geschwindigkeit für die Dauer von 40 Minuten in das Reaktionsgefäss eingeleitet. Nachdem das Umrühren für 10 Minuten bei der gleichen Temperatur fortgesetzt wurde, wird das erhaltene sulfonierte Produkt bei einer Temperatur von 50 C mit einer 4%igen wässrigen Lösung von Ätznatron neutralisiert, wobei ein Produkt in Form einer Schlämme erhalten wird.

Beispiel 6

333 g (1,15 Mol) hydrierter Talg-Fettsäure-Methylester und 16,7 g pulverisiertes Aluminiumsulfat (Korngrösse Klasse 1,

Aluminiumsulfat, wie es von der Firma Junsei Kagaku Co., Ltd., hergestellt wird) werden in ein Reaktionsgefäss gemäss Beispiel 1 gegeben, und wenn eine Temperatur von 8O⁰C erreicht ist, v/erden 120 g (1,5 Mol) SO₃-GaS, welches mit N„ auf 5 Volumenprozent verdünnt ist, mit gleichmässiger Geschwindigkeit für die Dauer von 40 Minuten in das Reaktionsgefäss eingeleitet Nach einem weiteren Umrühren bei der gleichen Temperatur für die Dauer von 10 Minuten wird das erhaltene sulfonierte Produkt bei einer Temperatur von 50°C mit einer 4%igen wässrigen Lösung von Ätznatron neutralisiert, wobei ein Produkt in Form einer Schlämme erhalten wird.

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Tabelle

Beispiel Kontrolle

Beispiele

Zugesetzte Natrium-Sulfatsulfat menge (g) 3,3 g Natri- Natri- Kalzi- Eisen-lC-Äluumsulumsulumsulsulfat mini fat fat fat 16,7 g umsu 16,7 g 33,3 g 16,7 g fat

16,7

Sulfonierung in 96,5

98,0 98,6 98,0 97,6 97,4 96,9

Fettsäure-Ester-Monoalka-Ii-SaIz in % +

86,1

81,5 95,2 89,8 87,7 88,3 86,5

Farbe ++

2000 500

600

1200 11OO 1200

Anteil an in Alkohol unlöslichen Stoffen in % +++

2,1

1,3

5,1 8,3 4,7 4,9 5,3

+' prozentualer Anteil des cC-Sulfo-Fettsäure-Ester-Monoalkali-Salzes

OL -Sulfo-Fettsäure-Ester-Monoalkali-Salz

-Sulfo-Fettsäure-Ester-Monoalkali-SaIz χ 100

-Sulfo-Fettsäure-Dialkali-Salz

-11,-

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++ Bedingungen bei der Farbtonmessung:

Probe = 3%ige wässrige Lösung des aktiven Bestand-

: teils :

ÄbsbrptionsmetlTtöde""= Wellenlänge 420.UItI/ -r'"'-_r /. ' ; ; '"-'■-".-■ Schlitzbreite 0,05 mm '

• ■-: <Es wurde ein Spectrometer vom. Typ 139 der Firma Hitachi Ltd., verwendet)

Numerische Darstellung = gemessene Absorption

(-Log T) χ 10³

In Alkohol unlösliche Stoffe:

Der Rest wurde erhalten, indem das oc-Sulfo-Fettsäure-Dialkali-Salz von allen in Alkohol unlöslichen Stoffen entfernt wurde (die Prozentangabe gilt für den ermittel ten Weit gegenüber dem Gesamtanteil an oC -Sulfo-Fettsäure-Ester-Monoalkali-Salz und CC-Sulfo-Fettsäure-Dialkali-Salz).

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Claims (1)

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   Patentansprüche :

   1. ■' Verfahren zum Herstellen eines oC -Sulfo-Fettsäure-

   salzes, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

   ta) man sulfoniert eine Mischung von 100 Gewichtsteilen eines Alkylesters einer gesättigten Fettsäure mit 9 bis 26 Kohlenstoffatomen und weniger als 10 Gewichtsteilen eines anorganischen Sulfats mit Hilfe eines sulfonierenden Gases, welches 1,0 bis 2,0 Mol SO₃ pro Mol des Fettsäureesters enthält und welches durch ein inertes Gas auf eine Konzentration von 3 bis 20 Volumenprozent verdünnt ist bei einer Temperatur, die höher ist als die Verfestigungstemperatur des Fettsäureesters und

   (b) man neutralisiert mit Ätz-Alkali.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein anorganisches Sulfat in Form seines kristallwasserfreien Pulvers verwendet.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als anorganisches Sulfat einen der folgenden Stoffe verwendet: Natriumsulfat, Kalziumsulfat, Eisen-

   Ill-Sulfat, Aluminiumsulfat, Ammoniumsulfat.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man pro 100 Gewichtsteile des Alkylesters der

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   gesättigten Fettsäure weniger als 10 Gewichtsteile des anorganischen Sulfats und vorzugsweise 0,5 Gewichtsteile oder mehr verwendet.

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkylester der gesättigten Fettsäure durch eine Veresterungsreaktion zwischen einer gesättigten Fettsäure mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen und einem Alkohol mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen erfolgt.

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasr man einen Alkylester einer gesättigten Fettsäure verwendet, deren Jodv/ert kleiner ist als 1 .

   7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als gesättigte Fettsäure einen der folgenden Stoffe verwendet: Capronsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palminsäure, -Stearinsäure, hydrierte Talg-Fettsäure, hydrierte Kokosnussöl-Fettsäure, hydrierte Palmöl-Fettsäure, synthetische Fettsäure.

   8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Alkohol einen der folgenden Stoffe verwendet: Methanol, Äthanol, Propanol, Butanol.

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