198304. lajstromszámú szabadalom • Eljárás zsírsav-polietilénglikol észter típusú nemionos emulgeátor előállítására
1 2 A találmány tárgya eljárás fémmegmunkálási segédanyagokban alkalmazható zsírsav-polietilénglikol észter típusú nemionos emulgeátor előállítására. A 8—24 közötti szénatomszámú telített és/vagy telítetlen karbonsavakat és az 1 —50 átlagos monomeiszámú polietilénglikolt kedvezően megválasztott kationcserélő gyanta katalizátor alkalmazása mellett 80-140 °C-on, 3-12 óra alatt, atmoszférikus nyomáson, célszerűen oldószerben reagáltatjuk. A reakcióelegybőt az oldószert és a vizet azeotróp desztilládóval vagy kiforralással, a katalizátort pedig szűréssel távolítjukel. A zsírsavészter típusú nemionos emulgeátorok a mosószer és tisztítószeriparban már régóta alkalmazott felületaktív anyagok, amelyeknek a fémmegmunkálási segédanyagokban történő alkalmazását azonban eddig a különleges minőségi követelmények korlátozták. A kialakított ipari eljárásokban még többlépéses, bonyolult technológiával is csak nehezen lehet biztosítani az ilyen célú felhasználáshoz szükséges minőséget. A korrózió megelőzése érdekében ugyanis az észterezés során felhasznált katalizátoroknak a reakció végeztével nemcsak semlegesíthetőknek,' hanem ezt követően tökéletesen eltávolíthatóknak is kell lenniük. Továbbá az előállított termékeknek az olaj/víz diszperziók stabilitásához megfelelő monoészter:diészter aránnyal (3:1— 5:1) kell rendelkezniük, ami csak szelektív katalizátorral biztosítható. A zsírsav-polietilénglikol mólarány - amely a monoészter/diészter arányt is befolyásolja — a reagálatlan glikolok körülményes eltávolíthatósága miatt csak egy szűk intervallumban mozoghat. A zsírsav-polietilénglikol észterek egyik előállítási lehetősége a zsírsavak polietilénglikollal történő közvetlen észterezése. A reakció megfelelő lejátszódása érdekében általában savas katalizátort alkalmaznak a szükséges mennyiségű szabad hidrogénion biztosítására. Az észterezés során nehézséget jelent a reakcióban keletkező víz eltávolítása, amelynek jelenlétében az egyensúlyi reakció csak kis konverzióval játszódik le. A korábbiakban több eljárást dolgoztak ki a karbonsav-pohetilénglikol észterek előállítására. Ezekben 3-30 szénatomszámú karbonsavat és 2—28 szénatomszámú poliglikolokat alkalmaznak alapanyagként. Az egyensúlyi reakcióban képződő észterek előállítására katalizátorokat alkalmaznak. Ismeretesek azonban katalizátor nélküli eljárások is, mint a 734.191. sz. szovjet, valamint a 2.469.446. és a 2.655.522. sz. USA szabadalmak, amelyek szerint a megfelelő konverzió elérését magasabb reakcióhőmérséklettel biztosítják. Ez a megoldás azonban a tapasztalatok szerint csak korlátozottan alkalmazható, mivel a magasabb hőmérséklet a nagyobb szénatomszámú zsírsavakban irreverzibilis változásokat okoz, másrészt a konverzió még így sem éri el a kívánt mértéket. Az ismertetett eljárások többségében savas jellegű katalizátorokat alkalmaznak. Így a 76.36.409. sz. japán szabadalmi leírás szerint bórsavat, a 97.568. sz. csehszlovák, valamint a 762.967. sz. nyugatnémet szabadalmi leirat szerint kénsavat, foszforsavat, alumínium-kloridot, illetőleg kénsavat és klórszulfonsavat használnak. Ezek mellett ismeretesek olyan szabadalmak is, amelyek katalizátorként kálium-sztearátot (288.746. sz. szovjet szabadalom) illetőleg nátrium-hidrogén-szulfátot alkalmaznak (744.816. sz. brit szabadalom). Egyik szabadalmi eljárás sem tesz azonban említést a reakció lejátszódása után a termékben maradó katalizátor semlegesítésének vagy eltávolításának lehetőségeiről. A katalizátor jelenléte korlátozza, illetőleg kizárja a terméknek fémmegmunkálási segédanyagokban történő alkalmazását. Az eljárások nagy részénél az igen kis sav:poliol mólarány (1:4- -1:25) okoz kedvezőtlen eredményt. A reagálatlan poliolok eltávolítását ugyanis vagy vizes alkáli-halogenides extrakdóval végzik, amely bonyolult művelet és újabb szennyezőanyagok forrása lehet, vagy pedig egyáltalán nem is foglalkoznak az eltávolítássá. Az emulgeátor hatékonyságát hátrányosan befolyásolják a katalizátorként alkalmazott erős ásványi savak okozta másodlagos reakciók is, mint pl. az izomerizádó, a szulfonálás vagy a termékek elszíneződése. Találmányunk célja olyan, kedvezőbb termékösszetételű és szennyeződéstől mentes emulgeátor előállítása, amely az emulziós fémmegmunkálási segédanyagokban megbízhatóan felhasználható. Az alkalmasan megválasztott katalizátor következtében magas monoészter-tartalommal rendelkezik, továbbá nem korroziv, mivel katalizátormaradékot egyáltalán nem tartalmaz. A találmány alapja az a felismerés, hogy az alkalmasan megválasztott tulajdonságú, erősen savas, hidrogén-formájú, megfelelő pórusméret-tartományú kationcserélő gyanta felhasználásával a megfelelő reakdókörülmények között az ilyen nagy méretű és móltömegű reaktánsoknál szokatlanul nagy konverzióval. az eddig ismerteknél a monoészterre vonatkoztatva kis poliol felesleg esetén is nagy szelek - tivitású észterezés végezhető, llymódon az ioncserélő pórusaiban kialakuló diffúziós folyamatok és a sztérikus gátlások miatt még kis poliol felesleg esetén is kedvező, nagy monoészter/diészter arány érhető el. Ennek következtében a reakdó lejátszódása után a termékben maradt reagálatlan poliolok mennyisége már olyan kicsi, hogy az nem befolyásolja számottevően az emulgeátomak fémmegmunkálási segédanyagokban való alkalmazását. Az ilyen katalizátorok alkalmazásának további előnye az, hogy ezek a reakdó végén egy egyszerű szűréssel tökéletesen eltávolíthatók, így a késztermék mentes mindennemű szennyeződéstől. Ezt követően a megfelelően megválasztott katalizátor regenerálás nélkül is többször felhasználható. Azt tapasztaltuk ugyanis, hogy ha az észterezést 8-24, kedvezően 12-20 szénatomszámú, telített és/vagy telítetlen karbonsavakból és 1-50, kedvezően 3—15 sátlagos monomerszámú polietilénglikolból (a továbbiakban: PEG) vagy ezek elegyéből kiindulva l.0,5-1:6, kedvezően 10,8-15 karbonsav:polietiléngjikol mólarány mellett , a karbonsavra vonatkoztatott 2-15 tömegszázalék mennyiségű, 3—550 m2/g fajlagos felületű, 0,02— -0,65 cm3/g pórustérfogatú, 4-60 nm átlagos pórusméretű, 2,9—4,9 mekvivalens/g íoncserekapadtású kationcserélő gyantával 80-140 °C-on, 3-12 órás reakdóidővel, atmoszférikus nyomáson, oldószer nélkül vagy oldószerben, előnyösen toluolban végezzük, akkor olyan termékelegyet kapunk, 198 304 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
