SURFACE-ACTIVE CONDENSATION PRODUCTS

Abstract: 1. A process for the production of surface active condensates by esterification of carboxylic acis with salts of hydroxyalkanesulfonic acids, characterized in that carboxylic acids correponding to the general formula RCOOH, where R is a saturated and/or unsaturated hydrocarbon radical containing from 7 to 31 carbon atoms, are esterified with a salt corresponding to the formula HO-(CH2 )n -SO3 X, where n may assume a value of from 2 to 4 and X is an alkali metal or NH4 , in the presence of a viscosity regulator, synthetic or natural fatty acids being used as the consistency regulator.

Description: Oberflächenaktive Kondensationsprodukte Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ober flächenaktiven Kondensationsprodukten durch Verestern von Carbonsauren mit Salzen von Hydroxyalkansulfonsauren. Die Herstellung derartiger Kondensationsprodukte ist bereits seit langem bekannt. So wird in dem Buch von August Chwala, Textilhilfsmittel, Ihre Chemie, Kolloid-Chemie und Anwendung Verlag J. Springer, Wien, 1939 auf den Seiten 173 bis 174 ein solches Verfahren beschrieben. Dabei wird Ölsäure oder blsäure- chlorid mit hydroxyäthansulfonsaurem Natrium verestert. Der dabei entstehende Ester der Ölsäure und der Hydroxyäthansulfonsäure (Isäthionsäure), auch Igepon genannt, ist oberflachenaktiv und hat sich z.B. als Waschmittel fur Proteinfasern und Kunstfasern aus regenerierter Cellulose bewährt. Die Bedeutung derartiger Kondensationsprodukte hat im Laufe der Zeit zugenommen, und so gibt es zahlreiche Hinweise auf derartige Herstellungsverfahren, sei es in der Patentliteratur oder in Fachzeitschriften. So wird z.B. in der US-PS 2.635.103 ein Verfahren beschrieben, bei der ein Fettsäuregemisch, in dem der Hauptbestandteil Laurinsäure ist, mit 2-hydroxyäthansulfonsaurem Natrium umgesetzt wird. Die US-PS 2.857.370 lehrtdie Umsetzung einer Reihe von Carbonsuren mit hydroxyalkansulfonsauren Salzen in Gegenwart eines borhaltigen Katalysators. In der europäischen Patentanmeldung Nr. 0067624 wird ein Verfahren zur Herstellung derartiger Kondensationsprodukte beschrieben, bei dem 2-hydroxyalkansulfonsaures Alkali mit einer Fettsäure verestert wird, wobei ein Veresterungskatalysator und zusätzlich ein Alkalimetallhydroxid oder ein Alkalimetallsalz einer Carbonsäure eingesetzt wird. Dadurch soll einer Verfärbung des Reaktionsproduktes vorgebeugt werden. Es hat sich gezeigt, daB es zweckmäBig ist, bei dieser Reaktion für eine gute Homogenisierung der Reaktionsmischung zu sorgen, d.h. es muB wahrend der Umsetzung standing gerührt werden. Da die Reaktion im allgemeinen einige Stunden dauert und die Viskosität mit zunehmender Veresterung stark ansteigt, ist ein verhältnismäBig hoher Energieaufwand für das Homogenisieren erforderlich. Dies ist besonders gegen Ende der Reaktion ein Problem, wenn der Gehalt an Kondensationsprodukt nahezu seinen Endwert erreicht hat und überschüssige Carbonsaure weitgehend abdestilliert wird. Daher ist es notwendig, entsprechend robuste Rtihrer einzusetzen, die in der Lage sind, die hochviskose Reaktionsmasse noch ausreichend zu durchmischen. Es besteht deshalb noch ein Bedtirfnis nach einem verbesserten Verfahren, das in einfacher, wirtschaftlicher Weise zu Kondensationsprodukten der oben erwähnten Art führt. Aufgabe der Erfindung ist es ferner ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem sich die Reaktionsmasse während der gesamten Reaktion und insbesondere auch gegen Ende der Reaktion leichter homogenisieren läBt und bei dem es mglich ist, mit Rtihrwerkzeugen einfacherer Art zu arbeiten, die nicht auf höchste Beanspruchung ausgelegt sein mussen. Aufgabe der Erfindung ist es ferner ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das zu Kondensationsprodukten der oben erwähnten Art führt, die gute oberflächenaktive Eigenschaften aufweisen und die sich gut zu Fertigprodukten, wie Detergentien in kompakter oder pulvriger Form verarbeiten lassen. Diese Aufgabe wird gelst durch ein Verfahren zur Herstellung von oberflächenaktiven Kondensationsprodukten durch Verestern von Carbonsäuren mit Salzen von Hydroxyalkansulfonsuren, das dadurch gekennzeichnet ist, daB man Carbonsäuren der allgemeinen Formel RCOOH, wobei R ein gesättigter und/oder unge sättigter Kohlenwasserstoffrest mit 7 bis 31 Kohlenstoffatomen ist, mit einem Salz der Formel HO(CH2) SO3X, wobei n Werte von 2 - 4 annehmen kann und X ein Alkalimetall oder NH4 bedeutet, in Gegenwart eines Konsistenzreglers verestert. Vorzugsweise verwendet man als Konsistenzregler Ester synthetischer oder natürlicher Fettsäuren, wobei die Methylester besonders vorteilhaft sind. Als Konsistenzregler sind besonders geeignet Ester der allgemeinen Formel R'COOR", wobei bei R' ein ge sattigter und/oder ungesattigter Rest mit 7 bis 17 Kohlenstof'- atomen bedeutet und R" CH3 oder C2H5 bedeutet. Sehr geeignet sind Methylester von aliphatischen Carbonsauren mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen. Der Konsistenzregler wird im a1lgeeinp in Mengen von 1 bis 50 Gew.-%, insbesondere in Mengen von 10 bis 20 % verwendet; dabei werden die Gewichtsprozente bezogen auf die Menge der Ausgangsstoffe, d.h. der Carbon sure, des hydroxyalkansulfonsauren Salzes, des Konsistenzreglers und gegebenenfalls weiterer Zusatzstoffe. Zur Umsetzung werden bevorzugt Carbonsauren mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen oder deren Gemische verwendet, insbesondere Kokosfettsäuren. Als Salze von Hydroxyalkansulfon suren werden vorzugsweise Alkalisalze der 2-Hydroxyäthan- sulfonsäure, insbesondere das 2-hydroxyäthansulfonsaure Natrium verwendet. Die Reaktion kann in Gegenwart eines Katalysators durchge fuhrt werden, der vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-% zugegen ist. Besonders geeignet sind 0,1 bis 2 Gew.-% Phosphorsäure. In einer besonders vorteilhaften Ausftihrungsform der Erfindung wird die Reaktionsmasse nach der Veresterung ohne wesentliche Abkuhlung in Wasser gels, anschlieBend wird die erhaltene Lösung sprühgetrocknet. Die Veresterung wird vorzugsweise bei Temperaturen von etwa 220 bis 2450C im Vakuum durchgeführt, insbesondere bei 225 bis 2350C. Bevorzugt wird die Veresterung unter Schutzgas, insbesondere unter Stickstoff durchgeführt. Als Konsistenzregler im Rahmen der Erfindung ist zu verstehen ein Mittel, das die Viskositat des Reaktionsgemisches herabsetzt. Bevorzugt werden solche Konsistenzregler, die nach Beendigung der Umsetzung weitgehend aus dem Endprodukt entfernt werden kbnnen oder die im Endprodukt keine schäd- lichen oder unerwtinschten Nebenwirkungen entfalten. Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann auf folgende Weise geschehen: Ein Salz einer entsprechenden Hydroxyalkansulfonsaure, z.B. 2-hydroxyäthansulfonsaures Natrium wird mit der Carbonsäure oder einem Carbonsäuregemisch und dem Konsistenzregler vermischt, wobei gegebenenfalls ein Katalysator zugeführt wird. Weitere bliche Zusätze sind mbglich. Die Reihenfolge der Zugabe der Ausgangsstoffe in das ReaktionsgefäB kann beliebig erfolgen. Das ReaktionsgefäB ist mit einem entsprechenden Rührer versehen. Sodann wird auf eine Temperatur von beispielsweise 230 bis 2350C erhitzt. Bei dieser Temperatur wird das Reaktionsgemisch einige Stunden gehalten, z.B. 4 Stunden, bis die Veresterung weitgehend abgeschlossen ist. Sowohl beim Aufheizen als auch während der Veresterung wird gerührt. Sodann wird Vakuum angelegt und der Konsistenzregler zusammen mit überschüssiger Fettsäure und dem Rest Wasser zu einem groBen Teil abdestilliert. Dies ist im allgemeinen der Fall, wenn sich ein Vakuum von etwa 35 bis 40 mbar einstellt. Während der Destillation wird das Gemisch auf einer Temperatur von etwa 2300C gehalten. AnschlieBend wird das noch heiBe Gemisch in vorgelegtes Wasser gegossen, so daB beispielsweise eine etwa 30 bis 40%ige Lbsung entsteht. Diese Lösung kann sofort sprühgetrocknet werden. Selbstverständlich kann die Schmelze auch ohne Loosen in Wasser und ohne Einschalten einer Sprühtrocknung weiterverarbeitet werden, z.B. durch GieBen, Mahlen oder Granulieren. Die Umsetzung des sulfonsauren Salzes mit den Carbonsäuren kann in stöchiometrischen Verhältnis erfolgen, d.h. daB auf 1 Mol Salz 1 Mol Azure eingesetzt wird. Vorzugsweise wird jedoch mit einem UberschuB an Sabre gearbeitet, z.B. mit einem Molverhältnis hydroxyalkansulfonsaurem Salz zu Fettsaure von 1 : 1,2 bis 1 : 1,4. Die Reaktionszeit hängt selbstverständlich von den Ausgangsstoffen und auch von der gewählten Temperatur ab. Im allgemeinen genugen bei Temperaturen um 2300C z.B. Zeiten von 2 bis 5 Stunden, insbesondere von 3,5 bis 4 Stunden, um eine ausreichende Veresterung zu erhalten. Die Reaktion wird vorzugsweise unter Normaldruck durchgeführt, wobei es sich empfiehlt, unter einer Schutzgasatmosphäre, insbesondere unter Stickstoffatmosphäre zu arbeiten. Die Veresterung kann mit oder ohne Katalysator durchgeführt werden. Bei Einsatz von Katalysatoren reichen im allgemeinen Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-% aus. Sehr geeignet als Katalysatoren sind Säuren des Phosphors, insbesondere die Ortho phosphorsäure und die hypophosphorige Surge. Die Säuren des Phosphors konnen auch im Gemisch verwendet werden. Nach Beendigung der Veresterung kann das Produkt in Formen gegossen werden, in denen es abkühlt. Es ist auch möglich, die noch heiBe Schmelze in Wasser zu gieBen, wobei eine Lbsung des oberflächenaktiven Mittels entsteht. Das Wasser dieser Lösung kann durch Sprühtrocknen entfernt werden. Je nach den geforderten Reinheitsansprüchen kann das Produkt direkt ohne weitere Aufbereitung verarbeitet werden oder man kann auch weitere Reinigungsprozesse wie Umkristallisieren oder das eben erwähnte Sprühtrocknen durchftihren. Als Carbonsäuren kbnnen bliche synthetische oder natür- lich vorkommende Carbonsauren verwendet werden; sehr geeignet sind auch Gemische von Carbonsäuren mit unterschiedlichen Kettenlängen, wie sie aus naturlichen Produkten wie Kokosöl gewonnen werden kbnnen. In einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform werden deshalb Kokosfettsäuren eingesetzt. Es war besonders überraschend, daB sich mit dem erfindungs gemäBen Verfahren auf einfache Weise die gewtinschten ober flächenaktiven Kondensationsprodukte herstellen lassen. Durch die Mitverwendung des Konsistenzreglers wird die Viskosität während der Veresterung bis zum AbschluB der Umsetzung erheblich niedriger gehalten, als das bei einer Veresterung ohne die Mitverwendung der Konsistenzregler der Fall ware. Dadurch ist erheblich weniger Rührenergie erforderlich; die Durchmischung und Homogenisierung des Reaktionsgemisches erfolgt leichter und vollständiger, was sich vorteilhaft auf die Umsetzung und die GleichmäBigkeit des erhaltenen Produktes auswirkt. Besondere Hochleistungsrührer oder Kneter brauchen nicht eingesetzt werden. So lassen sich einfache Balkenrührer einsetzen. Der durch Abdestillieren entfernte Konsistenzregler kann ftir weitere Reaktionen wieder eingesetzt werden. Das gleiche gilt für die abdestillierten Fettsäuren. Beim Sprühtrocknen einer wäBrigen Lösung wird weiterer Konsistenzregler und freie Carbonsäure, die im Rohprodukt noch vorhanden sind, entfernt, so daB ein qualitativ gutes Produkt erhalten wird, das sich vorteilhaft als Rohstoff ftir die Waschmittelherstellung, als Detergens und als Rohstoff für kosmetische Formulierungen, insbesondere Seifen eignet. Besonders überraschend ist, daB der erfindungsgemasse Einsatz des viskosittserniedrigenden Konsistenzreglers es ermbglicht, das Endprodukt problemlos direkt in Wasser zu loosen und auf diese Weise die vorteilhafte Sprtihtrocknung des Produkts durchführen zu können. Man erhält auf diese Weise ein rieselfähiges Produkt mit hervorragenden Eigenschaften, das sehr vielseitig einsetzbar ist.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von oberflachenaktiven Konden sationsprodukten durch Verestern von Carbonsuren mit Salzen von Hydroxyalkansulfonsäuren, dadurch gekennzeich net, daB man Carbonsuren der allgemeinen Formel RCOOH, wobei R ein gesättigter und/oder ungesättigter Kohlen wasserstoffrest mit 7 bis 31 Kohlenstoffatomen ist, mit einem Salz der Formel HO-(CH2)n-SO3X, wobei n Werte von 2 - 4 annehmen kann und X ein Alkalimetall oder NH4 bedeutet, in Gegenwart eines Konsistenzreglers verestert. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB man als Konsistenzregler Ester synthetischer oder natür- licher Fettsauren verwendet. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB man Methylester verwendet. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB man Ester der allgemeinen Formel R'COOR" verwendet, wobei R' ein gesättigter und/oder ungesättigter Rest mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen und R" CH3 oder C2H5 bedeutet. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daB man Methylester von aliphatischen Carbonsauren mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen verwendet. 6. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daB man 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Menge der Ausgangsstoffe des Konsistenzreglers verwendet. 7. Verfahren nach einem der Ansprche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daB man Gemische der Konsistenzregler verwendet. 8. Verfahren nach einem der Ansprtiche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daB man zur Veresterung aliphatische Carbonsauren mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen verwendet. 9. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daB man zur Veresterung Kokosfettsäuren verwendet. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daB man zur Veresterung Gemische der Carbonsäuren verwendet. 11. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daB man als Salz von Hydroxyalkansulfon suren 2-hydroxyäthansulfonsaures Natrium verwendet. 12. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daB man die Veresterung in Gegenwart von 0,1 bis 5 Gew.-% eines Veresterungskatalysators durchführt. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man als Katalysator 0,1 bis 2 Gew.-% Phosphor säure verwendet. 14. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daB man die Reaktionsmasse nach der Veresterung ohne wesentliche Abktihlung in Wasser lbst und die erhaltene Lösung anschlieBend sprüh- trocknet. 15. Verfahren nach einem der Ansprtiche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daB man die Veresterung bei einer Temperatur von 220 bis 2450C im Vakuum durchführt. 16. Verfahren nach Ansruch 15, dadurch qekennzeichnet, daB man die Veresterung bei einer Temperatur von 225 bis 2350C durchführt.

Inventors: ZOK, CLAUS-PETER, CHEM.-ING.
Applicants: AKZO PATENTE GMBH
Application year: 1985
Main classification: C07C143
IPC codes: B01F17, C11D17, C07C309, B01J27, C07C301, C11D1, C07C303, C07B61, C07C67