Verfahren zur Herstellung von Alkylsulfatpasten mit verbesserter Fließfähigkeit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkyl¬ sulfatpasten mit verbesserter Fließfähigkeit durch gemeinsame Sulfierung von aliphatischen Alkoholen und ungesättigten Fett- säureglyceridestern sowie nachfolgende Neutralisation und Hydro¬ lyse der entstandenen Reaktionsprodukte-
Anionische Tenside vom Typ der Alkylsulfate, insbesondere solche, die Alkylreste mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen enthalten, zeigen ausgezeichnete Detergenseigenschaften und finden insbesondere in pulverförmigen Waschmitteln Verwendung.
Zur Herstellung derartiger Pulverwaschmittel geht man von wäßrigen Alkylsulfatpasten aus. Um einen überflüssigen Massentransport bei der Sprühtrocknung zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die wäßrigen Tensidpasten einen möglichst hohen Feststoffgehalt auf¬ weisen. Alkylsulfatpasten können jedoch nur bis zu einem bestimm¬ ten Feststoffgehalt aufkonzentriert werden. Oberhalb dieser Grenze erreicht die Viskosität in der Regel so hohe Werte, daß die Pump- barkeit der Tensidlösungen selbst bei erhöhten Temperaturen nicht mehr gewährleistet ist.
Es hat in der Vergangenheit nicht an Versuchen gemangelt, das Problem der hohen Viskosität von Aniontensidpasten zu lösen. Aus den deutschen Patentanmeldungen DE-A-3447859 und DE-A-2251 405 sind beispielsweise die Verwendung von sekundären Alkansulfonaten und Hydroxycarbonsäuresalzen als Viskositätsminderer für Aniontensid-Konzentrate bekannt. Zur Erniedrigung der Viskosität von Alkylbenzolsulfonat-Pasten eignen sich alkoxylierte Alkohole [DE-A-37 18 896] oder aliphatische Kohlenwasserstoffe [DD-A-240 025]. Andere bekannte Viskositätsminderer sind sulfonierte aroma¬ tische Verbindungen [DE-A-23 05 554], Cumolsulfonat oder saure Phosphorsäureester [DE-B-16 17 160], mehrwertige Alkohole, Car¬ bonsäuren oder Ester derselben [EP-A-0008060] oder Mono-und/oder Disulfate von Polyalkylenglycolethern [EP-B-0024711].
Die genannten Viskositätsminderer versagen jedoch, wenn es darum geht, die Viskosität wäßriger Alkylsulfatpasten herabzusetzen.
Die Aufgabe der Erfindung bestand somit darin, ein Verfahren zur Herstellung von Alkylsulfatpasten mit verbesserter Fließfähigkeit bereitzustellen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Alkylsulfatpasten mit verbesserter Fließfähigkeit, welches sich dadurch auszeichnet, daß man Gemische enthaltend
a) 50 bis 99 Gew.-% mindestens eines aliphatischen primären Al¬ kohols mit 6 bis 22 Kohlenstoffen und
b) 1 bis 50 Gew.-% mindestens eines ungesättigten Fettsäure- glyceridesters, der sich von Fettsäuren mit
16 bis 22 Kohlenstoffatomen und 1, 2 oder 3 Doppelbindungen ableitet,
mit gasförmigem Schwefeltrioxid sulfiert und die Reaktionsprodukte anschließend dergestalt mit wäßrigen Basen neutralisiert und hy- drolysiert, daß Pasten mit Feststoffkonzentrationen von 30 bis 80 Gew.-% resultieren.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß Mischungen der Komponenten a) und b), die diese in den angegebenen Grenzen enthalten, nach Sulfierung, Neutralisation und Hydrolyse eine deutlich geringere Viskosität aufweisen als die Sulfierprodukte, die sich von den reinen Einsatzstoffen ableiten. Die Erfindung schließt die Er¬ kenntnis ein, daß sich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten sulfierten Gemische bei der Sprühtrocknung durch eine verbesserte Förderbarkeit und einen niedrigeren Energiebedarf auszeichnen.
Bei den als Komponente a) erfindungsgemäß einzusetzenden alipha- tischen primären Alkoholen handelt es sich um Fettalkohole, wie beispielsweise Capronalkohol, Caprylalkohol, Caprinalkohol, Lau- rylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Stearylalkohol oder Behenylalkohol. Bevorzugt ist der Einsatz von Fettalkoholen mit 12 bis 18, vorzugsweise 16 bis 18 Kohlenstoffatomen.
Als Alkohole kommen ferner auch technische Alkoholschnitte in Be¬ tracht, wie sie z.B. bei der Hydrierung von technischen Fettsäuremethylestergemischen natürlicher Herkunft oder von Aldehyden aus der Roelen'sehen Oxosynthese anfallen. Bevorzugt ist hierbei der Einsatz von technischen Kokos- oder Talgalkohol¬ schnitten. Hierunter sind solche primären Fettalkohole zu
verstehen, die im Durchschnitt die folgende C-KettenVerteilung aufweisen:
Kokosalkohol Talgalkohol
Bei den als Komponente b) erfindungsgemäß einzusetzenden Fettsäu- reglyceridestern handelt es sich um ungesättigte Mono-, Di- und/ oder Triglyceride mit Iodzahlen von 60 bis 210, vorzugsweise 100 bis 130, die natürl chen oder synthetischen Ursprungs sein können. Die Fettsäurekomponente kann 16 bis 22 Kohlenstoffatome und 1, 2 oder 3 Doppelbindungen enthalten. Als Beispiele sind die Glyceride der Palmitoleylsäure, Ölsäure, Elaidylsäure, Petroselinsäure, Ri- cinolsäure, Linolsäure, Linolensäure oder Erucasäure zu nennen.
Wie in der Fettchemie üblich, können diese Glyceride auch in Form technischer Gemische vorliegen, beispielsweise als Rüböl, Sonnen¬ blumenöl, Olivenöl, Erdnußöl, Korianderöl, Baumwollsaatöl, Rici- nusöl oder Fischöl. In dieser Form kann die Fettsäurekomponente auch Anteile gesättigter Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen enthalten. Bevorzugt ist der Einsatz von ölsäurereichem Rüböl neuer Züchtung.
Im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Komponenten a) und b) in einem GewichtsVerhältnis von 99 : 1 bis 50 : 50
eingesetzt werden. Alkylsulfatpasten mit besonders vorteilhaften anwendungstechnischen Eigenschaften werden erhalten, wenn man die Komponenten im Verhältnis a : b von 95 : 5 bis 70 : 30, insbeson¬ dere von 95 : 5 bis 90 : 10 einsetzt.
Die Sulfierung der Gemische enthaltend die Komponenten a) und b) wird mit gasförmigem Schwefeltrioxid in der für Fettsäurenie- drigalkylester bekannten Weise [J.Falbe (ed.), "Surfactants in consumer products", Springer Verlag, Berlin-Heidelberg, 1987, S. 61 - 63] durchgeführt, wobei Reaktoren, die nach dem Fallfilmprin¬ zip arbeiten, bevorzugt sind. Dabei wird das Schwefeltrioxid mit einem inerten Gas, vorzugsweise Luft oder Stickstoff verdünnt und in Form eines Gasgemisches, welches das Sulfieragens in einer Konzentration von 1 bis 8, insbesondere 2 bis 5 Vol.-% enthält, eingesetzt.
Das molare Einsatzverhältnis der Gemische enthaltend die Kompo¬ nenten a) und b) zum gasförmigen Schwefeltrioxid kann 1 : 0,95 bis 1 : 1,5. betragen. Im Hinblick auf einen hohen Sulfiergrad einer¬ seits und eine geringe Verfärbung der Produkte andererseits haben sich Einsatzverhältnisse von 1 : 1,05 bis 1 : 1,3 als optimal er¬ wiesen. Die Sulfierung wird bei Temperaturen von 50 bis 90, vor¬ zugsweise 40 bis 80°C durchgeführt.
Die bei der Sulfierung anfallenden sauren Sulfierprodukte werden in wäßrige Basen eingerührt, neutralisiert und auf einen pH-Wert von 7.5 bis 10.5 eingestellt. Als Basen für die Neutralisation kommen Alkalimetallhydroxide wie Natrium-, Kalium- und Lithium¬ hydroxid, Erdalkali etalloxide und -hydroxide wie Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Calciumoxid und Calciu hydroxid, Ammoniak, Mono-, Di- und Tri-C2_4-Alkanolamine, beispielsweise Mono-, Di-
und Triethanolamin sowie primäre, sekundäre oder tertiäre C1.4- Alkylamine in Betracht. Die Neutralisationsbasen gelangen dabei vorzugsweise in Form 5 bis 55 gew.-%iger wäßriger Lösungen zum Einsatz, wobei 5 bis 25 gew.-%ige wäßrige Natriumhydroxidlösungen bevorzugt sind.
Bei der gemeinsamen Sulfierung der aliphatischen Alkohole und der Fettsäureglyceridester findet die Bildung der entsprechenden Al- kylsulfate statt. Die ungesättigten Glyceride können mit dem Schwefeltrioxid in vielfältiger Weise abreagieren. So entstehen beispielsweise Additionsprodukte des Sθ3's an die olefiπische Doppelbindung sowie diverse Glyceridsulfate. Schließlich sind auch Anteile an Seifen und sulfierten Seifen enthalten. Um ein Nach¬ säuern der Produkte zu vermeiden, ist eine Nachbehandlung erfor¬ derlich, bei der man die neutralisierten Produkte bei Temperaturen von 50 bis 90°C über einen Zeitraum von 30 bis 240 min bei pH = 7,5 bis 8,5 hydrolysiert.
Die Sulfierprodukte können nach Neutralisation und Hydrolyse in an sich bekannter Weise durch Zusatz von Wasserstoffperoxid- oder Natriumhypochloritlösung gebleicht werden. Dabei werden, bezogen auf den Feststoffgehalt in der Lösung der Sulfierprodukte, 0,2 bis 2 Gew.-% Wasserstoffperoxid, berechnet als 100 %ige Substanz, oder entsprechende Mengen Natriumhypochlorit eingesetzt. Der pH-Wert der Lösungen kann unter Verwendung geeigneter Puffermittel, z. B. mit Natriumphosphat oder Citronensäure konstant gehalten werden. Zur Stabil sierung gegen Bakterienbefall empfiehlt sich ferner eine Konservierung, z. B. mit Formaldehydlösung, p-Hydroxybeπzoat, Sorbinsäure oder anderen bekannten Konservierungsstoffen.
Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern ohne ihn darauf einzuschränken.
Beispiele
Beispiele 1 bis 4:
Allgemeine Vorschrift zur Herstellung Talgalkylsulfat/Sulfotri- glycerid-Gemisehen. In einem 1-1-Sulfierreaktor mit Mantelkühlung und Gaseinleitungsrohr wurden jeweils 600 g einer Mischung aus 70 bis 95 Gewichtsteilen Ciö/is-Talgalkohol (Hydrenol(R) DD, Hydro- xylzahl 215, Fa.Henkel) und 5 bis 30 Gewichtsteilen ölsäurereiehern Rüböl (Ölsäureanteil > 80 Gew.-%) vorgelegt und bei T = 80°C mit Schwefeltrioxid im molaren Verhältnis von Mischung : SO3 von 1 : 1,05 umgesetzt. Das Schwefeltrioxid wurde durch Erhitzen aus einer entsprechenden Menge 65 gew.-%igen Oleums ausgetrieben, mit Stickstoff auf eine Konzentration von 5 Vol.-% verdünnt und in¬ nerhalb von 50 min in das Ausgangsprodukt eingeleitet. Das rohe Sulfierprodukt wurde im Anschluß mit wäßriger 25 gew.-%iger Na¬ tronlauge neutralisiert und über einen Zeitraum von t = 2 h bei einer Temperatur T = 80°C und einem pH-Wert von 8 hydrolysiert. Die resultierende ca. 25 gew.- %ige Paste wurde mit 2 Gew.-%, be¬ zogen auf den Feststoffgehalt der Paste, 35 gew.-%iger Wasser¬ stoffperoxidlösung gebleicht. Anschließend wurde das Produkt mit Salzsäure auf einen pH-Wert von 7,5 eingestellt und mit 1 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt, Citronensäure gepuffert. Einzel¬ heiten der Reaktionsansätze sowie die Kenndaten der Produkte sind in Tab.l und 2 zusammengefaßt.
Der Aniontensidgehalt (WAS) und die Unsulfierten Anteile (US) wurden nach den DGF-Einheitsmethoden, Stuttgart, 1950-1984, H- III-10 bzw. G-II-6b ermittelt. Der Sulfatgehalt wurde als Natri¬ umsulfat berechnet, die Bestimmung des Wassergehaltes erfolgte nach der Fischer-Methode.
Tab.l; Sulfierung von Talgalkohol/Triglycerid-Gemischen a = Ci5/χ8-Talgalkohol b = ölsäurereiches Rüböl
Tab.2; Kenndaten der Produkte
Bsp. WAS US S04 2- H20
8 «S-* S*=S? S-S-
1 18,8 3,6 0,6 77,0
2 21,0 1,0 0,0 77,0
3 20,7 1,7 0,5 77,0 20,5 2,1 0,4 77,0
II. Viskosität von Talgalkylsulfat/Sulfotrioylcerid-Gemischen
Beispiele 5 bis 8;
Die Bestimmung der Viskosität der sulfierten Mischungen gemäß der Beispiele 1 bis 4 wurde mit Hilfe eines Brookfield-Viskosimeters bei einer Temperatur von 80°C durchgeführt. Die Meßergebnisse sind in Tab.3 zusammengefaßt.
Tab.2; Viskositätsmessun en