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Verfahren zur Herstellung von Reinigungs-, Emulgierungs- und Benetzungsmitteln
An anderer Stelle wurde der Vorschlag gemacht, Reinigungs-, Emulgierungs- und Benetzungsmittel
herzustellen durch Behandlung von Fetten und fettähnlichen Stoffen oder deren Gemischen
mit aromatischen oder hydroaromatischen Kohlenwasserstoffen bzw. deren Derivaten
mit stark wasserentziehenden und gleichzeitig sulfonierenden Mitteln, insbesondere
mit Schwefelsäurehalogenhydrinen in ausreichenden Mengen. Ferner wurde im Patent
575 831 der Vorschlag gemacht, Reinigungs-, Emulgierungs- und Benetzungsmittel aus
Wollfett oder dessen Destillationsprodukten, gegebenenfalls unter Zusatz gewisser
Mengen von hochmolekularen Alkoholen, durch Behandlung mit Schwefelsäurehalogenhydrinen
zu gewinnen. Die nach diesen Verfahren gewonnenen Produkte zeichnen sich vor den
bekannten Türkischrotölen durch Beständigkeit gegen Säuren, Alkalien und Salzen,
insbesondere des Calciums und Magnesiums, sowie durch intensives Netzvermögen aus.
Diese Steigerung der wertvollen Eigenschaften wurde auf die intensive Sulfonierung
zurückgeführt, welche zur Bildung von echten, die Sulfogruppe direkt am Kohlenstoffatom
enthaltenden Sulfonsäuren Anlaß gibt.
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Es hat sich nun gezeigt, daß man zu Erzeugnissen gelangen kann, die
in ihrer Wirkungsweise die vorerwähnten noch übertreffen, sofern man Gemische von
Neutralfetten, Fettsäuren oder fettähnlichen Stoffen, wie Harzsäuren, Naphthensäuren
o. dgl., mit Alkoholen, Ketonen, Thioalkoholen, Laktonen usw. unter energischen
Bedingungen mit kondensierenden und gleichzeitig sulfonierenden Mitteln behandelt.
Hierbei ist es gleichgültig, ob derartige Gemische. natürlicher Herkunft sind oder
aus voll verseifbaren Fettstoffen und den entsprechenden Mengen von Alkoholen u.
dgl. hergestellt werden. Die eingangs erwähnte Sulfonierung von Wollfett, gegebenenfalls
in Mischung mit.gewissen Mengen von hochmolekularen Alkoholen, wird hier nicht beansprucht.
Sehr wertvoll bei dem vorliegenden Verfahren ist außerdem die Tatsache, daß bei
der Kondensation der etwa vorhandene charakteristische Geruch der unverseifbarenAnteile
völlig verschwindet. Das Verfahren gestattet es auch, aus den denkbar billigsten
Rohstoffen, wie Harzöl, Tran, Tallöl u. dgl., klar lösliche und gut schäumende technische
Reinigungsmittel zu gewinnen, die den gewöhnlichen Seifen noch durch Beständigkeit
gegen Säuren, Salze und die Härtebildner des Wassers überlegen sind. Es ist aber
auch möglich, durch Zusätze der vorerwähnten Art besondere Eigenschaften der kondensierten
Sulfonsäuren, wie z. B. das Netzvermögen, die Beständigkeit gegen Magnesiumsalze
o. dgl. besonders zu verstärken.
Als fettartige Rohstoffe eignen
sich alle Fette, Fettsäuren, Oxyfettsäuren, Harze, De= stillationsprodukte der Harze,
wie Harzöle, Tallöle, Trane, Naphthensäuren usw. Als unverseifbare Zusatzstoffe
sind Laktone, genügend hochmolekulare Alkohole, wie Propylalkohole, Butylalkohole,
Montanalkohole, hydroaromatische Alkohole sowie die Ketone der aliphatischen und
hydroaromatischen Reihe o. dgl. geeignet.
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Die erforderliche Menge des Sulfonierungs-und Kondensationsmittels
richtet sich ganz nach der Reaktionsfähigkeit des Bestandteiles, der mit dem Fettstoff
kondensiert werden soll. So sind beispielsweise bei Alkoholen, deren Hydroxylgruppe
leicht Alkylierungen gestattet, z. B. 5o % Chlorsulfonsäure vom angewandten
Fettstoff sehr häufig völlig ausreichend. Wird pro Mol Fettsäure, Harzsäure o. dgl.
bzw. pro % Mol Triglycerid mehr als 1 Mol des kondensierbaren Zusatzes angewandt,
so wird die Sulfonierungsmittelmenge zweckmäßig gesteigert. Das gleiche gilt, wenn
an 'die Beständigkeit der Endprodukte, etwa gegen Säuren, Erdalkalien usw., ganz
besonders hohe Anforderungen gestellt werden. Man wird in solchen Fällen das Sulfonierungsmittel
auf Zoo bis Zoo 0/0
vom Fettgewicht steigern.
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Als kondensierende und gleichzeitig sulfonierende Agentien sollen
Verbindungen mit kräftiger Wirkungsweise betrachtet werden. Geeignet sind in erster
Linie die Schwefelsäurehalogenhydrine, wie Chlorsulfonsäure oder Fluorsulfonsäure
bzw. Mischungen, welche solche enthalten oder welche solche bilden, wie z. B. Oleum
und Alkalihalogenide. Nahezu gleichartig wirken aber auch Schwefelsäureanhydrid
oder hochprozentige Olea. Dagegen sollen Sulfonierungen mit konzentrierter Schwefelsäure
oder schwachem Oleurn, wie sie zur Herstellung bekannter Fettschwefelsäureester
dienen, nicht beansprucht werden.
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Auf diese Weise hat man es in der Hand, nicht nur die Kondensation
glatt durchzuführen und in die Fettkomponente die esterartig gebundene Sulfogruppe
einzuführen, sondern sogar auch echte Sulfogruppen unmittelbar an die Kohlenstoffatome
zu binden und darüber hinaus gegebenenfalls auch die kondensierte Komponente, wie
Alkohol, Keton usw., zu sulfonieren. Der Sitz der eingetretenen Gruppen in den erhaltenen
Sulfonierungsprodukten dürfte von den angewandten Arbeitsbedingungen, insbesondere
von der Menge der benutzten Chlorsulfonsäure und von der Einwirkungsdauer abhängen.
Bei sehr kräftigen Arbeitsbedingungen scheint ein Eintritt der molekülvergrößernden
Gruppen in die Kohlenstoffkette bewirkt zu werden, während bei weniger intensiven
Sulfonierungsbedingungen, vorzugsweise bei Anwendung von Alkoholen als Zusatzstoffe
auch Veresterungen, sei es an der Carboxyl-, sei es an der Sulfogruppe, in untergeordnetem
Maße vorzukommen scheinen. Die Sulfonierungsbedingungen selbst sind so geartet,
daß neben esterartig gebundenen Sulfogruppen auch echte, das heißt direkt am Kohlenstoff
sitzende Sulfogruppen auftreten können.
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Zwecks Herstellung der Sulfonsäuren läßt man in das natürlich anfallende
oder künstlich hergestellte Gemisch unter Kühlung und Rührung das Sulfonierungs-
und Kondensierungsmittel langsam einfließen. Zwecks Regelung der Salzsäureentwicklung
empfiehlt es sich, die Temperatur unter 4o° zu halten. Mitunter ist es zweckmäßig,
die Temperaturen durch geeignete Kühlvorrichtungen noch tiefer zu halten. Nach Beendigung
der Reaktion wird ia Wasser aufgenommen oder auf Eis gegeben, filtriert, wahlweise
ausgesalzen, ganz oder teilweise neutralisiert oder wahlweise durch Kalken von überschüssiger
Schwefelsäure und schlecht durchsulfonierten. Resten befreit.
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Beispiele _. 28,2 Gewichtsteile Olein und 6 Gewichtsteile Isopropylalkohol
werden mit z9,7 Gewichtsteilen Chlorsulfonsäure unter Kühlung und Rührung behandelt.
Das am folgenden Tage aus dem Sulfonierungsgemisch hergestellte Natriumsalz erweist
sich als gutes Benetzungsmittel und übertrifft hinsichtlich Netzvermögen das Natriumsalz
der auf gleiche Weise gewonnenen nicht kondensierten Sulfonsäure.
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2. Zoo Gewichtsteile eines dunklen, dickflüssigen Harzöles (V. Z.
93) mit 52 ojo Unverseifbarem werden mit 150 Gewichtsteilen eines 7oo/oigen Oleums
bei etwa 35° innerhalb von 4 Stunden sulfoniert. Am nächsten Tage wird das Produkt
in Wasser aufgenommen und mit Natronlauge zu einer klaren, rotgelben Lösung neutralisiert.
Das Natriumsalz wird durch Eindampfen im Vakuum als gelbbraunes Pulver gewonnen.
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3. 29,3 Gewichtsteile Sojaölfettsäure werden mit 9,8 Gewichtsteilen
Cyclohexanon gemischt und mittels 19 Gewichtsteilen Fluorsolfunsäure bei etwa 3o°
kondensiert und sulfoniert. Die Aufarbeitung erfolgt nach Beispiel 2.
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4. 3o Gewichtsteile Erdnußöl werden mit 27 Gewichtsteilen Cetylalkohol
zusammengeschmolzen und mit 27 Gewichtsteilen Chlorsulfonsäure bei etwa 40° behandelt.
Nach etwa 16stündigem Stehenlassen neutralisiert man das Reaktionsgemisch in wäßriger
Lösung mittels Natronlauge und dampft das
Ganze im Vakuum zu einem
gelblichen Pulver ein.
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5. roo Gewichtsteile Rizinusöl werden mit 6o Gewichtsteilen eines
technischen Gemisches von Butyrolakton und Valerolakton gemischt und mit dem Reaktionsprodukt
aus 138 Gewichtsteilen Oleum (¢5 °/o S O3) und 45,3 Gewichtsteilen Kochsalz
bei etwa 30° behandelt. Nach beendeter Reaktion wird die Sulfonsäure mittels 3/4
ihres Gewichts an 2o'/,i,-er Kochsalzlösung ausgewaschen. Die saure Salzlösung wird
abgelassen und die obere Schicht mit konzentrierter Natronlauge neutralisiert. Man
erhält so ein ölartiges Erzeugnis.
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Die Sulfonsäuren und ihre Alkalisalze, bei energischen Sulfonierungsbedingungen
sogar die Erdalkali- und Schwermetallsalze, lösen sich in Wasser, in Säuren, in
Salzlösungen und Laugen höchster Konzentration auf, ohne Ausscheidungen zu geben;
Sie finden daher als Reinigungs-, Emulgierungs- und Benetzungsmittel in zahlreichen
industriellen Prozessen, besonders aber in 'der Papier-, Textil- und Lederindustrie,
Verwendung.
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Man kann mittels der Sulfonsäuren oder ihrer Salze Fettstoffe,, Mineralöle,
Kohlenwasserstoffe, substituierte oder hydrierte Kohlenwass.erstoffe, Alkohole,
Phenole, Kresole, hydrierte Phenole, Ketone, Chlorhydrine usw. oder Gemische solcher
Lösungsmittel in Emulsionen oder in klare Zubereitungen überführen, die in Wasser
klar oder milchig löslich sind. Derartige Erzeugnisse eignen gich ihrerseits als
Reinigungs-, Emulgierungs-und Benetzungsmittel, Bohröle, Lederfettungsmittel, Spinnschmälzen
u. dgl.
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Die Sulfonsäuren oder die sulfonsauren Salze werden allein oder in
Verbindung mit Lösungsmitteln in den verschiedensten Arbeitsprozessen der Farben-,
Papier-, Textil-und Lederindustrie benutzt. Sie dienen in gelöster Form als Anteigemittel
für Farben aller Art und wirken infolge ihrer starken Kapillaraktivität als Schaum-,
Egalisierungs-und Durchdringungsmittel in Behandlungsbädern jeder Reaktion. Sie
finden insbesondere in der Wäscherei, Färberei, Bleicherei, Karbonisation, Mercerisation,
Appretur sowie auch als sogenannte Vornetzmittel Verwendung.