Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Fettalkohol(ether)sulfate mit verbessertem Kälteverhalten, die man durch Co-Sulfatierung von Alkohol/Ethoxylat-Mischungen erhält, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie die Verwendung der Ethersulfate zur Herstellung von oberflächenaktiven Mitteln.

Stand der Technik

Fettalkoholethersulfate stellen hautverträgliche und schaumstarke Aniontenside dar, die für die Herstellung flüssiger oberflächenaktiver Mittel, wie beispielsweise manuelle Geschirrspülmittel oder Haarshampoos von besonderer Bedeutung sind. Üblicherweise kommen für diesen Einsatzzweck Produkte in Frage, die durch Sulfatierung von niedrigeth- oxylierten Kokosfettalkoholen hergestellt werden. Dabei werden in der Regel wäßrige Pasten hergestellt, die einen Feststoffgehalt im Bereich von 30 bis 50 Gew.-% aufweisen und bei Raumtemperatur noch fließfähig sind. Sowohl bei den Rohstoffherstellern als auch deren Kunden besteht jedoch ein Bedürfnis nach möglichst konzentrierten Produkten mit Fest¬ stoffgehalten weit oberhalb der im Markt etablierten Ethersulfate, um beispielsweise bei Lagerung und Transport Wasser einzusparen oder auf einfachem Wege Konzentrate zur Verfügung stellen zu können. Zwar ist es möglich, Ethersulfate mit einem höheren Fest¬ stoffgehalt durch entsprechende Maßnahmen bei der Neutralisation der Produkte direkt her¬ zustellen oder wenigstens verdünnte Produkte nachträglich aufzukonzentrieren. man stellt jedoch fest, daß die bekannten niedrigethoxylierten Ethersulfate auf Basis von Kokosfett-

alkohol oberhalb eines Feststoffgehaltes von etwa 60 Gew.-% bei Raumtemperatur kristalli¬ sieren und dann nicht mehr pumpbar sind. Die Aufgabe der Erfindung hat somit darin bestanden, diesem Problem abzuhelfen.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung sind Fettalkohol(ether)sulfate mit verbessertem Kälteverhalten, die man erhält, indem man Mischungen von

(a) Fettalkoholen der Formel (I),

R'OH (I)

in der R für lineare und/oder verzweigte, aliphatische Alkylreste mit 8 bis 22, vor¬ zugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen steht, und

(b) Fettalkoholethoxylaten der Formel (II),

R ² O(CH ₂ CH ₂ O) _n H (II)

in der R~ für lineare und/oder verzweigte, aliphatische Alkylreste τιit 8 bis 22, vor¬ zugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen und n für Zahlen von 1 ,9 bis 3,9 steht,

im Gewichtsverhältnis 20 : 80 bis 80 : 20, vorzugsweise 20 : 60 bis 60 : 43 und insbesondere 30 : 70 bis 35 : 65, in an sich bekannter Weise cosuifatiert und anschließend mit wäßrigen Basen neutralisiert.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Fettalkohol(ether)sulfate selbst dann noch bei 20°C fließfähig und pumpbar sind, wenn ihr Feststoffgehalt deutlich oberhalb von 60 Gew.-% liegt. Demgegenüber liegen Ethersulfate vergleichbarer Kettenlänge und Ethoxylierungs- grades, die man durch alleinige Sulfatierung eines entsprechenden Ethoxylats hergestellt hat, unter den gleichen Bedingungen als schnittfeste, kristallisierte Pasten vor.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fett- alkohol(ether)sulfaten mit verbessertem Kälteverhalten, bei dem man Mischungen von

(a) Fettalkoholen der Formel (I),

R'OH (I)

in der R für lineare und/oder verzweigte, aliphatische Alkylreste mit 8 bis 22, vor¬ zugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen steht, und

(b) Fettalkoholethoxylaten der Formel (II),

R ² O(CH,CH ₂ O) _π H (II)

in der R~ für lineare und/oder verzweigte, aliphatische Alkylreste mit 8 bis 22, vor¬ zugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen und n für Zahlen von 1 ,9 bis 3,9 steht,

im Gewichtsverhältnis 20 : 80 bis 80 : 20, vorzugsweise 20 : 60 bis 40 : 80 und insbesondere 30 : 70 bis 35 : 65 in an sich bekannter Weise cosuifatiert und anschließend mit wäßrigen Basen neutralisiert.

Fettalkohole

Typische Beispiele für Fettalkohole, die als Komponente (a) in Betracht kommen, sind Capronalkohol, Caprylalkohol, 2-Ethylhexylalkohol, Caprinalkohol, Laurylalkohol, Isotri- decylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palmoleylalkohol, Stearylalkohol, Isostea- rylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Petroselinylalkohol, Linolylalkohol, Linolenyl- alkohol, Elaeostearylalkohol, Arachylalkohol, Gadoleylalkohol, Behenylalkohol, Erucylalko¬ hol und Brassidylalkohol sowie deren technische Mischungen, die z.B. bei der Hoch- druckhydrierung von technischen Methylestern auf Basis von Fetten und Ölen oder Alde¬ hyden aus der Roelen'schen Oxosynthese sowie als Monomerfraktion bei der Dimerisierung von ungesättigten Fettalkoholen anfallen. Bevorzugt sind technische Fettalkohole mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Kokos-, Palm-, Palmkern- oder Taigfettalkohol.

Unter den verzweigten Einsatzstoffen sind beispielsweise Alkohole bevorzugt, die unter den Handelsbezeichnungen Dobanol® und Lial® im Handel sind.

Fettalkoholefhoxylate

Als Fettalkoholethoxylate, die die Komponente (b) ausmachen, kommen Anlage¬ rungsprodukte von 1 ,9 bis 3,9 und vorzugsweise 2 bis 3 Mol Ethylenoxid an die oben genannten Fettalkohole in Betracht. Bevorzugt ist der Einsatz von Fettalkoliolethoxylaten mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen im Fettalkylrest, wobei es sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat, wenn die Kohlenstoffketten der Fettalkohole der Komponente (a) und der Ethoxylate der Komponente (b) identisch sind. Die Ethoxylate können eine konventionelle oder auch eingeengte Homologenverteilung aufweisen.

Sulfatierung

Die Sulfatierung der Alkohol/Ethoxylat-Mischungen kann in der für Fettsäureniedrigal- kylester bekannten Weise [J.Falbe (ed.), "Surfaetants in consumer products", Springer Verlag, Berlin-Heidelberg, 1987, S. 61] erfolgen, wobei Reaktoren, di; nach dem Fall¬ filmprinzip arbeiten, bevorzugt sind. Als Sulficrmittel kommen Chlorsulfonsäure und insbe¬ sondere gasförmiges Schwefeltrioxid in Betracht. Letzteres wird üblicherweise 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 von Alkohol/Ethoxylat-Mischung zu Sulfatierungsmittel kann 1 : 0.95 bis 1 : 1 ,3 und vorzugsweise 1 : 1 bis 1 : 1 ,05 betragen. Üblicherweise wird die Sulfatierung bei Temperaturen im Bereich von 25 bis 70 durchgeführt. Im Hinblick auf die Viskosität der Einsatzstoffe einerseits und die Farbqualität der resultierenden Sulfatierungs- produkte andererseits, hat es sich als optimal erwiesen, die Reaktion in einem Temperatur¬ bereich von 30 bis 55°C durchzuführen.

Neutralisation

Die bei der Sulfatierung anfallenden sauren Sulfatieφrodukte werden in wäßrige Basen eingerührt, neutralisiert und auf einen pH- Wert von 6,5 bis 8,5 eingestellt. Als Basen für die Neutralisation kommen Alkalimetallhydroxide wie Natrium-, Kalium- und Lithiumhydroxid, Erdalkalimetalloxide und -hydroxide wie Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Calciumoxid und Calciumhydroxid, Ammoniak, Mono-, Di- und Tri-C ₂ . ₄ -Alkanolamine, beispielsweise Mono-, Di- und Triethanolamin sowie primäre, sekundäre oder tertiäre C,. ₄ -Alkylamine sowie Glucamine in Betracht. Die Neutralisationsbasen gelangen dabei vorzugsweise in Form 5 bis 55 Gew.-%iger wäßriger Lösungen zum Einsatz, wobei 25 bis 50 Gew.-%ige wäßrige Na¬ triumhydroxidlösungen bevorzugt sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Neutralisation so ausgeführt, daß Pasten mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 60 bis 80 und insbesondere 65 bis 75 Gew.-% entstehen.

Bleiche und Konservierung

Die Sulfatierungsprodukte können nach Neutralisation in an sich bekannter Weise durch Zusatz von Wasserstoffperoxid- oder Natriumhypochloritlösung gebleicht werden. Dabei werden, bezogen auf den Feststoffgehalt in der Lösung der Sulfatierungsprodukte, 0,2 bis 2 Gew.-% Wasserstoffperoxid, berechnet als 100 %ige Substanz, oder entsprechende Mengen Natriumhypochlorit eingesetzt. Der pH-Wert der Lösungen kann unter Verwendung ge¬ eigneter Puffermittel, z. B. mit Natriumphosphat oder Citronensäure konstant gehalten wer¬ den. Zur Stabilisierung gegen Bakterienbefall empfiehlt sich ferner eine Konservierung, z. B. mit Formaldehydlösung, p-Hydroxybenzoat, Sorbinsäure oder anderen bekannten Konservie¬ rungsstoffen.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die erfindungsgemäßen Fettalkohol(ether)sulfate weisen ein vorteilhaftes Kälteverhalten auf, d.h. sind auch bei Feststoffgehalten oberhalb von 65 Gew.-% noch fließ- und pumpfähig. Sie eignen sich daher als Rohstoffe zur Herstellung zahlreicher oberflächenaktiver Mittel wie

beispielsweise Flüssigwaschmittel, Geschirrspülmittel oder Haarshampocs, in denen sie in Mengen im Bereich von 1 bis 50 und vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-% .- bezogen auf die Mittel - enthalten sein können.

Beispiele

Beispiel

In einem 1 -1-Sulfierreaktor mit Gaseinleitungsrohr und Mantelkühlung wurde eine Mischung aus 70 g (0,35 Mol) technischer C _12/14 -Kokosfettalkohol (Lorol® Spezial, Henkel KGaA, Düsseldorf/FRG) und 187 g (0,65 Mol) C _12/14 -Kokosfettalkohol+2EO (Dehydol® LS2, Henkel KGaA) vorgelegt und auf 45 °C erhitzt. In die Mischung wurden innerhalb von 20 min 84 g (1,05 Mol) gasförmiges Schwefeltrioxid (3 Vol-%ig in Stickstoff) eingeleitet, das zuvor aus einer entsprechenden Menge Oleum ausgetrieben worden war. Das rohe Sulfatierungs- produkt wurde zusammen mit 50 Gew.-%iger Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Das re¬ sultierende Gemisch der Alkylsulfat- und Ethersulfat-Natriumsalze wies einen Feststoffgehalt von 70 Gew.-% auf; der mittlere Ethoxylierungsgrad der Mischung betrug 1 ,2. Das Produkt zeigte bei 20°C bzw. 25°C Viskositäten von 14.000 bzw. 10.000 mPas (Brook-field. RVF- Viskosimeter, 20 Upm, Spindel 1), war fließfähig und pumpbar.

Beispiele 2 und 3

Beispiel 1 wurde unter Einsatz von a) 60 g (0,3 Mol) Kokosfettalkohol und 202 g (0,7 Mol) Kokosfettalkohol+2EO bzw. b) 80 g (0,4 Mol) Kokosfettalkohol und 173 g (0,6 Mol) Kokos- fettalkohol+2EO wiederholt. Bei Feststoffgehalten von wiederum 70 Gew.-% wurden bei 20°C in beiden Fällen fließfähige und pumpbare Pasten erhalten.

Vergleichsbeispiele VI und V2

Analog Beispiel 1 wurden a) 1 Mol eines C, _2/ i ₄ -Kokosfettalkohol+lEO-Adduktes bzw. b) 1 Mol eines C[ _2/ | ₄ -Kokosfettalkohol+l ,2EO-Adduktes mit 1 ,05 Mol Schwefeltrioxid sulfatiert und anschließend mit Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Die Produkte wurden jeweils auf einen Feststoffgehalt von 70 Gew.-% eingestellt. Beide Produkte waren jedoch sowohl bei 20 als auch bei 25°C fest.