Brevet FR2027734A1 — publié le 19701002

La présente invention concerne un procédé pour la décoloration, par action de la lumière, d'agents tensioactifs organiques à "base de sulfonates et de sulfates. On prépare habituellement des détergents à base de sulfa-5 tes et de sulfonates en faisant réagir des composés organiques avec des agents de sulfatation ou de sulfonation puissants tels que l'acide suifurique concentré, lfoléum, l'anhydride sulfuri-que ou l'acide chlorosulfonique. Les agents plus énergique& tels que de l'oléum à forte concentration, l'anhydride "suif urique et 10 l'acide chlorosulfonique ont tendance à produire des sulfates ou tergents organiques à base de sulfonates et de sulfates en les soumettant, alors qu'ils sont dissous ou dispersés dans un liquide, à l'action de la lumière visible en présence d'oxygène. Les radiations dans la région du proche infra-rouge du spectre 30 normalement présentes dans le spectre d'émission des sources de lumière visible exercent également un effet décolorant. Conformément à l'invention, on fournit un pi'océdé pour la réduction de la teinte des agents tensioactifs organiques à base de sulfonates ou de sulfates en les exposant, alors qu'ils sont 35 dissous ou dispersés dans un liquide, à une radiation d'une longueur d'onde supérieure à 390 m[JL (millimicrons) émanant d'une source de lumière visible en présence d'oxygène dans des conditions telles qu'au moins 11.000 lumens heures d*énergie radiante soient absorbés par kg d'agent tensioactif. 40 La vitesse à laquelle a lieu la décoloration dépend d'un 69 45741 " 2027734 2 certain nombre de facteurs parmi lesquels la nature de l'agent tensioactif et des substances colorées qui y sont associées, l'éclat et la longueur d'onde de la lumière, la disponibilité d'oxygène et la température. La lumière doit évidemment parvenir jus~ 5 qu'au produit à traiter et il est préférable d'appliquer le procédé à àes solutions ou à des dispersions limpides ou translucides, moyennant quoi la lumière peut pénétrer jusqu'à une profondeur considérable et de la matière fraîche peut, par convection ou par une agitation calculée, être amenée de façon continue au 10 contact direct des rayons lumineux. On peut atteindre un degré de décoloration très appréciable en soumettant l'agent tensioactif, par exemple en solution aqueuse à environ 4-0 % en poids ou davantage, à environ 22.000-770.000 lumens heures d'énergie lumineuse par kg d'agent tensio-15 actif dans des conditions telles que soit absorbée la plus grande partie de la lumière, par exemple 80 % environ ou plus. Avec certains agents tensioactifs tels que les alcoyl sulfates et les alcoyl éther sulfates, on enregistre une décoloration appréciable avec aussi peu que 11.000 lumens heures par kg d'agent ten-20 sioactif. Dans la majorité des cas, on obtient une décoloration efficace entre environ 66.000 et 440.000 lumens heures. Une énergie lumineuse plus élevée peut être nécessaire dans certains cas, mais habituellement un accroissement supplémentaire produit progressivement moins d'effet et devient peu économique. Pour 25 réduire la durée du traitement au minimum, il est souhaitable d'utiliser une lumière aussi intense que possible et l'intensité lumineuse à la surface de l'agent tensioactif, de sa solution ou de sa dispersion doit, se situer entre environ 5.000 à environ 1.000.000 lux ou davantage. De bons résultats ont été obtenus 50 avec environ 100.000 à envifon 600.00C lux. On peut utiliser une lumière produisant un éclairement extrême d'environ 10.000.000 lux mais il faudra évidemment veiller à éviter une surchauffe locale de la solution ou de la dispersion qui pourrait provoquer une carbonisation et annuler l'effet décolorant de la radiation. 35 La lumiène émané d'une source de lumière visible fournis sant une radiation d'une longueur d'onde de plus de 3.90 mp se situant principalement dans la gamme de 390 à 700 mjJi , la région la plus efficace de cette plage s'étendant de 4-00 à 600 mjji . De telles sources émettent normalement aussi dans le proche infra 40 rouge du spectre et, avec certains agents tensioactifs, le proche 69 45741 _ 2027734 0 infra rouge exerce également un effet décolorant. Par "radiation dans le proche infra rouge" on entend une radiation infra rouge de longueur d'onde proche de celle de la lumière rouge, par exemple dans le domaine de 700 à environ 900 my . De la 5 mi ère de longueur d'onde moyenne d'environ 4-75 niU s'est révélée particulièrement eff'^ace pour la décoloration des oléfines sulfonates. Comme sources lumineuses appropriées, on peut citer la lumière solaire, des lampes au tungstène, des lampes au tungstène survoltées, des lampes au tungstène-halogène et des tubes à 10 décharge dans la vapeur tels que les lampes au xénon. Les lampes à vapeur de mercure sont efficaces avec certains agents tensioactifs mais sont, de façon surprenante, peu efficaces pour la décoloration des oléfines sulfonates. On préfère des sources (telles que lampes aux ménon) à forte émission dans la région 15 bleue du spectre, surtout à cause du fait que l'on peut obtenir un meilleur effet par lumen heure de lumière absorbée. Pour une décoloration efficace sous l'action de la lumière conforme à l'invention, de l'oxygène doit être présent. Lien qu'il se produise une légère décoloration avec un récipient en 20 verre fermé entièrement rempli de solution de surfactif ou avec un récipient comportant un espace rempli d'azote, probablement par suite de l'oxygène dissous dans la solution, on obtient un effet plus prononcé lorsque le récipient n'est que partiellement rempli et qu'il y a de l'oxygène ou de l'air dans l'espaça 25 au-dessus du liquide. 11 est généralement souhaitable d'introduire de l'oxygène de propos délibéré eu faisant par exemple barboter de l'air ou de l'oxygène à travers la solution ou la dispersion à traiter. Il se produit une décoloration un peu plus rapide lorsqu'on introduit de l'oxv^ène gazeux mais l'air donne 50 de très bons résultats et le coût supplémentaire droxygène n'est souvent pas justifié. La température de l'agent tensioactif pendant 1 'ex;)ositio à la lumière n'est pas critique, cependant la décoloration se déroule ^toç..icpidement à mesure que le température croît dans 35 l'intervalle d'environ 0 à 100°C à la pression atmosphérique. De bons résultats ont été enregistrés dans la ganme de 5°C à 85°0 ou plus, en particulier à la limite supérieure de cet intervalle. Dans certains cas toutefois, les agents tensioactifs on| tendance à foncer lorsqu'on les maintient à des têmpératu-4-0 res aussi élevées qu'environ 85°C et on devra alors utiliser des BAD ORIGINAL 69 45741 2027734 températures plus basses, par exemple 30° environ à 50o0„ D'autre part, on peut dans certains cas utiliser des températures pouvant atteindre environ 200°C à des pressions qui empêchent 1'ébullition. 5 Le procédé s'applique à tous les types d'agents surfactifs à base de sulfates et de sulfonates conventionnels tels que les alcoylarylsulfonates (normalement des alcoylarylsulfonates de métaux alcalins, drammonium ou d'aminés où le groupe alcoyle est une chaîne droite ou ramifiée ayant de 8 à 16 atomes de carbone) 10 les alcoyl sulfates et les alcoyl étlier sulfates (normalement ceux dans lesquels la chaîne alcoyle possède de 8 à 20 atomes de carbone et qui peuvent renfermer des résidus d'osyde d'alcoy-lène, en particulier jusqu'à 10 résidus d'oxyde d'éthylène par molécule); les olefine sulfonates et similaires. Il présente 15 mi intérêt particulier dans le cas des eléfine sulfonates par lesquels on entend les produits de la réaction d'alpha-oléfines et de SO^ gazeux dilué avec un gaz inerte (ou à une pression inférieure à la pression atmosphérique) suivie d'une neutralisation et drune hydrolyse, par exemple ceux décrits dans le breveO 20 britannique U° 1 077 333• On a trouvé que, lorsqu'on utilise des sulfonates, il est souhaitable qu'au moins 22.000 lumens heures soient absorbés par kg de sulfonate. Lorsqu'on utilise des sulfates,, on peut se contenter de quantités de rayonnement plus faibles mais des quan-25 tités d'au moins 22.000 lumens heures donnent de meilleurs résultats. Lorsqu'on traite une solution ou une dispersion, la solution ou la dispersion peut être aqueuse ou non aqueuse et peut contenir d'autres substances. Par exemple, des sels minéraux 30 tels que des sulfates ou des chlorures de métaux alcalins peuvent être présents eh tant que sous-produits de la réaction de sulfonation. On peut également incorporer des adjuvants de dé-tergence minéraux ou organiques, des hydrotarpos ou des solvants et des substances similaires mais il est évidemment préférable 35 d'éviter des substances qui réduisent la tronslucidité de la solution ou de la dispersion. ' C'est un fait extrêmement surprenant que la lumière visible et même le rayonnement infra rouge présentent l'effet décrit ici et que la présence de radiations ultraviolettes soiè superflue. 69 45741 ,2027734 ■5 Une "bouteille ën -verre a été remplie, au quart, d'une solution à 4-0 % d'oléfine sulfonates préparés par sulfonation d'alpha oléfines en avec du SG-, gazeux dilué" avec de l'air 5 suivie d'une neutralisation et de l'hydrolyse du produit de réaction. La hauteur de la solution dans le faisceau lumineux était de 2,54- eux. L'espace résiduel de la bouteille a été rempli d'oxygène et la bouteille a été scellée. Get échantillon a été exposé pendant 24- heures dans un appareil de mesure de la soMité à 10 la. lumière "Xenotest 150" (non commercial) à une lumière provenant d'un tube au xénon d'une intensité de 180.000 lux. L'énergie lumineuse absorbée correspondait approximativement à 4-00.000 lumens heures par kg d'oléfine sulfonates. La température de l'échantillon pendant l'exposition à la lumière était de 37°0. 15 Des échantillons à une concentration correspondant à 2 1/2?$ d'oléfine sulfonates ont été contrôlés pour la transmission d'une lumière de 4-00 m^, sur un trajet optique de 1 cm, la transmission de l'eau distillée étant fixée à 100 %, Les oléfine sulfonates non traitée :ont fourni une valeur de 5^ % Qui s'est élevée à 83®£ 20 après le traitement ci-dessus. En effectuant l'essai avec de l'air au-dessus du liquide de la bouteille à la place d'oxygène, le traitement de 1'oléfine sulfonate pendant la sème durée produit un accroissement atteignant 74- .'5 de transmission. 25 EZVTLl " Un échantillon, dans un récipient en verre, d'une solution aqueuse à 40 % d'oléfine sulfonates préparés par sulfonation d'alpha -oléfines en avec du S0- dilué avec de l'air sui vie d'une neutralisation et de l'hydrolyse o.xx produit de réaction 30 avec une hauteur dans le faisceau lumineux de 1,27 cm a été irradié pendant 3 heures avec de la lumière d'une lampe au tungstène-iode (température de couleur nominale de 300C°E). L'intensité lumineuse à la surface était de 3 x environ avaient été absorbés, ce qui correspond à une absorption d'en-35 viron 132.000 lumens heures par kg d'oléfine sulfonates. La température de l'échantillon pendant la durée du traitement était de 4-0°C. Des échantillons de solution aqueuse ayant une concentration correspondant à 2 1/2 % d'oléfine sulfonates ont été contrôlés pour la transmission d'une lumière de 4-00 mp sur un 4-0 trajet optique de 1 cm, la transmission de l'eau distillée étant BAD. ORIGINAL 69 45741 2027734 6 fixée à 100 %, Les oléfines sulfonates non traités ont fourni une valeur de 5^ qui est passée à 74- CA a^rès traitement. SX ^I PLS 3 Un échantillon de 10 g d'une solution aqueuse d'oléfine 5 sulfonate à 40 % a été irradié suivant une section droite de 3,2 p cm avec de la lumière émanant du tube au xénon utilisé dans l'exemple 1 mais avec un filtre absorbant les U.7. Après 22 heures d'exposition correspondant à l'absorption de 141.900 lumens heures par kg d'oléfine sulfonate, la transmission d'une lumière de 10 425 à travers une épaisseur de 1 cm (trajet.optique) d'une solution à 2 1/2 c/o exprimée en pourcentage de transmission par rapport à de l'eau distillée est passée de 50 % avant le traitement à 62 fo après le traitement» EX5KPLE 4 15 On a traité un échantillon de 20 g d'une solution à 40 % d'oléfine sulfonate comme dans l'exemple 1 en l'exposant à une radiation émanant d'un tube au xénon d'une intensité de 180.000 lux. Après 20 heures d'exposition correspondant à l'absorption de 163.400 lumens heures par kg d'oléfine sulfonate, la trans-20 mission d'une lumière de 425 iQ-fï à travers une épaisseur de 1 cm (trajet optique) d'une solution à 2 1/2 % exprimée en pourcentage de transmission par rapport à de l'eau distillée est passée de 50 % avant le traitement à 67 % après le traitement. D'autres échantillons de 20 g de la même solution ont été exposés a) en 25 utilisant un filtre (filtres Wratten Kodak 45 et 70 (nom commercial) superposés) ne laissant passer qu'une radiation de longueur d'onde supérieure à 700 m^ et b) dans une bouteille revêtue d'une peinture noire. Dans a), la transmission est passée à 56 dans b) elle est demeurée inchangée. Cela montre que même la 30 partie infra rouge du rayonnement de la lampe au xénon a produit un effet de blanchiment appréciable sur les oléfine sulfonates et que l'effet était dû à l'énergie radiante. iSXE' :PLE 5 Des échantillons de 20 g de solutions è. 52 c/o de triéthoxy alcoyl sulfates de sodium et d'ammonium (abrégés ci-après en ÎFa AEvS et AE^S) provenant d'alcools de coco ont été irradiés •2!- comme dans l'exemple 1 par de la lumière d'un tube au xénon d'une ■ ^ intensité de 180.00C lux. La surface exposée était de 4,7 cm2 et le taux d'absorption d'énergie lumineuse correspondait à 6270 lumens par kg d'agent surfactif. On a mesuré la transmission d'une lumière de 425 mjj, à travers une épaisseur de 1 cm d'une solution à 2" 1/2 % de l'agent surfactif exprimée en pourcent de transmission par rapport à de l'eau distillée. Les résultats étaient les suivants: 40 lia AE7S M„AE,S 2_ 4 3 Avant traitement 86,5 88 Après exposition pendant 4 heures Ç6 . 93,5 69 45741 2027734 7 R E Y >; ?T D I : G A ? I 0 ;T S 1. Un procédé pour réduire la. teinte d'un agent surfactif organique à "base de sulfonates ou de sulfates qui consiste à Iteposer, lorsqu'il est dispersé ou dissous dnns un liquide, à 5 nne radiation d'une longueur d'onde supérieure à 390 m|Jk émanant d'une source de lumière visible en présence d'oxygène dans des conditions telles qu'au moins 11.000 lumens Iieures d'énergie radiante soient absorbés par kg d'agent surfactif. 2. Un procédé selon la revendication 1 dans lequel l'agent 10 surfactif est soumis à au moins 22.000 lumens heures d'énergie radiante par kg d'agent surfactif dans des conditions telles qu'au moins 80 % de l'énergie soient absorbés. 3. Un procédé selon la revendication 1 dans lequel la longueur d'onde de la lumière se situe entre 390 et 700 . 1-5 4-, Un. procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la longueur d'onde de la lumière se situe entre 4-00 et 600 mjj. . '5. Un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'agent surfactif est un alcoyl sulfate ou un alcoyl étlier sulfate. 20 6. Un procédé seloh l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel 22.000 lumens heures au moins sont absorbés par kg d'agent surfactif. 7. Un procédé selon la revendication 6 dans lequel 1'agent surfactif est un oléfine sulfonate tel que défini précédemment. 25 8. Un procédé selon la revendication 6 dans lequel l'agent surfactif est un alcoyl aryl sulfonate. - 9. Un procédé seloh l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel on introduit de l'oxygène en faisant barboter de l'oxygène gazeux-ou de l'air à travers la dispersion 30 ou la solution d'agent surfactif. 10. Un procédé selon, l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'agent surfactif est maintenu, pendant l'irradiation, à une température comprise entre 0°G et 100°G. ■ • ---■ 11. Un procédé selon la revendication 8 dans lequel l'agent 35 surfactif est maintenu, pendant l'irradiation, à une température comprise entre 30°C et 50°C. . - 12. Un procédé selon l'une quelconque des revendications "précédentes dans lequel l'intensité, lumineuse à la surface de la solution ou de la dispersion est d'au moins 5.000 lux. 40 13. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 69 45741 2027734 8 précédentes dans lequel l'intensité lumineuse à la surface de la solution ou de la dispersion est d'au moins 100.000 lux. 14-. Un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'agent surfactif est exposé à la lumiè 5 re dans des conditions telles que de 5.SQ0 à 4-4-0.000 lumens lieu res d'énergie radiante soient absorbes par kg d'agent surfactif 15. Des agents surfactifs dont la teinte a été atténuée par un procédé conforme à l'une des revendications 1 à 14-.