Поліметилати етаноламінів як неіоногенні поверхнево-активні речовини (диспергатори пме)

Реферат: Поліметилати етаноламінів формули + {[NRR1-(СН2-СН2-ОН2)k] (СН3О) k}n, де R=R1=Н, k=1 або R=Н, R1=СН2-СН2-ОН2, k=2 або R=R1=СН2-СН2-ОН2, k=3 n=200-2000, у вигляді водних розчинів як неіоногенних поверхнево-активних речовин (диспергатори ПМЕ). UA 73613 U (12) UA 73613 U UA 73613 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до поліметилатів етаноламінів, які можуть бути використані як неіоногенні поверхнево-активні речовини у складі всепогодних миючих засобів по догляду за скляними та дзеркальними поверхнями автомобілів; пластиковими, шкіряними та текстильними виробами та аксесуарами автомобілів; кузовами, двигунами, дисками і ковпаками коліс; у складі технічних рідин спеціального призначення, а також розпалювачів вогню. Неіоногенні поверхнево-активні речовини (НПАВ) це найбільш перспективний клас ПАВ, який швидко розвивається. Ряд неіоногенних ПАВ одержують на основі поліатомних спиртів, частково етерифікованих жирними кислотами. Використовують спирти, які містять від 2 до 6 гідроксильних груп, пентаеритрити, полігліцерини, вуглеводи. У процесі оксиетилювання до вільних гідроксильних груп вихідного продукту приєднуються поліоксиетиленові ланцюги різної довжини. Другий шлях одержання НПАВ із поліатомних спиртів - спочатку оксиетилювання, а далі етерифікація (http://www.hydrodynamictechnology.com.ua/pav.html). Задачею корисної моделі є розширення асортименту неіоногенних поверхнево-активних речовин (НПАВ) за рахунок використання доступної сировини, і, як наслідок, їх здешевлення. Поставлена задача вирішується неіоногенними поверхнево-активними речовинами, які являють собою продукти взаємодії метанолу з моно-, ді- та триетаноламінами - поліметилати етаноламінів у вигляді асоціатів. Метанол є легкодоступним продуктом як з точки зору технології виробництва, так і ціни. Загальний світовий об'єм випуску метанолу становить 36 млн. тон/рік. Етаноламіни широко використовуються у різних галузях промисловості, (Справочник нефтехимика, т. 2, Л., 1978, с. 294; "Hydrocarb. processing", 1973, v. 52, № 11, p. 120; Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. 1, N.Y., 1978, p. 944.) і, зокрема, у виробництві товарів побутової хімії (http://nn.pulscen.ru/products/trietanolamin_6689407). Загальний світовий об'єм випуску етаноламінів складає біля 1000 тис. тон/рік. Неіоногенні поверхнево-активні речовини (НПВА), що пропонуються, мають наступну загальну формулу + {[NRR1-(CH2-CH2-OH2)k] (CH3O)k}n, де R=R1=Н, k=1 або R=Н, R1=СН2-СН2-ОН2, k=2 або R=R1=СН2-СН2-ОН2, k=3 n=200-2000. Молекулярну масу одержаних асоціатів визначали оптичним методом по світлорозсіянню. Одержують асоціати метилатів етаноламінів наступним чином. Спочатку здійснюють взаємодію метанолу з моно-, ді- або триетаноламіном у водному середовищі при температурі 45-50 С протягом 25-30 хвилин, потім додають каталітичну кількість нітриту натрію і ведуть конденсацію при температурі 60-65 С і контролі рН протягом 40-45 хвилин. Мольне співвідношення метанол: моноетаноламін становить 1:1, метанол: діетаноламін - 2:1, метанол: триетаноламін - 3:1. Схеми одержання метилатів етаноламінів + СН3ОН + NH2-СН2-СН2-ОН → [(NH2-СН2-СН2-ОН2) (СН3О) ] → NaNO2 + → {[NH2-СН2-СН2-ОН2] [СН3О] }n, + 2СН3ОН + NH-(СН2-СН2-ОН)2 → {[NH-(CH2-CH2-OH2)2] (СН3О)2] } NaNO2 + → {[NH-(СН2-СН2-ОН2)2] [(СН3О)2]-}n, + 3СН3ОН + N-(СН2-СН2-ОН)3 → {[N-(СН2-СН2-ОН2)3] (СН3О)3] } NaNO2 + → {[N-(СН2-СН2-ОН2)3] (СН3О) 3]}n. Відсутність вільного метанолу в одержаному асоціаті підтверджується вимірюванням показника заломлення розчину асоціата на рефрактометрі. Показник заломлення чистого метанолу становить 1,33, асоціата - 1,397. У разі потреби, одержувати асоціати можна у вигляді водних розчинів різної концентрації. Одержані сполуки є стійкими протягом 3-4 місяців при температурі до 65 °C. НПВА, що пропонуються, з науково-технічної літератури не виявлені. Приклад № 1 Взаємодія метанолу з моноетаноламіном У тригорлу колбу ємкістю 250 мл, споряджену мішалкою, термометром та оборотним холодильником, додають послідовно 70 мл дистильованої води, 61,08 г етаноламіну та 40,4 мл метанолу. Установку улаштовують на водяну баню з контактним термометром. Температуру реакційної маси піддержують у межах 45-50 °C і розмішуванні протягом 25-30 хв. Далі при 1 UA 73613 U 5 10 15 20 25 розмішуванні додають 0,45 г каталізатора - NaNO2. Масу підігрівають до температури 60-65 °C і розмішують протягом 40-45 хв., при контролі рН (11,0-12,0). Одержують 93,08 г поліметилату моноетаноламіну у вигляді 56,92 % водного розчину. Знайдено: мол. маса 18616 (визначали оптичним методом), n=200. Приклад № 2 Взаємодія метанолу з діетаноламіном У тригорлу колбу ємкістю 250 мл, споряджену мішалкою, термометром та оборотним холодильником, додають послідовно 90 мл дистильованої води, 105,14 г діетаноламіну та 80,8 мл метанолу. Установку улаштовують на водяну баню з контактним термометром. Температуру реакційної маси піддержують у межах 45-50 °C і розмішуванні протягом 25-30 хв. Далі при розмішуванні додають 0,5 г каталізатора - NaNO2. Масу підігрівають до температури 60-65 °C і розмішують протягом 40-45 хв., при контролі рН (11,0-12,0). Одержують 169,14 г поліметилату діетаноламіну у вигляді 65,14 % водного розчину. Знайдено: мол. маса 287538 (визначали оптичним методом), n=1700. Приклад № 3 Взаємодія метанолу з триетаноламіном У тригорлу колбу ємкістю 250 мл, споряджену мішалкою, термометром та оборотним холодильником, додають послідовно 100 мл дистильованої води, 149,19 г триетаноламіну та 121,2 мл метанолу. Установку улаштовують на водяну баню з контактним термометром. Температуру реакційної маси піддержують у межах 45-50 °C і розмішуванні протягом 25-30 хв. Далі при розмішуванні додають 0,55 г каталізатора - NaNO2. Масу підігрівають до температури 60-65 °C і розмішують протягом 40-45 хв., при контролі рН (11,0-12,0). Одержують 245,19 г поліметилату триетаноламіну у вигляді 70,96 % водного розчину. Знайдено: мол. маса 490380 (визначали оптичним методом), n=2000. Приклади використання пропонованої неіоногенної поверхнево-активної речовини (Диспергатора ПМЕ). Склад для очищення автомобільного скла, дзеркал і світлових приладів автомобільної техніки. Приклад № 1 30 № п/п Найменування сировини 1 Поліметилат моноетаноламіну у розрахунку на 100 % Синтанол АЛМ-10 або 2 Синтанол ДС 3 Барвник спирторозчинний жовтий 4 Віддушка з запахом лимону 5 Вода підготовлена (демінералізована) ГОСТ, ОСТ, ТУ ТУ 6-14-864 ТУ 6-14-577 Мас. % 25,0 1,5 0,004 0,001 до 100 Приклад № 2 № п/п 1 2 3 4 5 35 Найменування сировини Поліметилат діетаноламіну у розрахунку на 100 % Неонол АФБ 10-12 Барвник зелений спирторозчинний Віддушка з запахом яблука Вода підготовлена (дистильована) ГОСТ, ОСТ, ТУ ТУ 38.507-63-046 Мас. % 20,0 2,0 0,004 0,001 до 100 Приклад № 3 № п/п Найменування сировини 1 Поліметилат триетаноламіну у розрахунку на 100 % Синтанол АЛМ-10 або 2 Синтанол ДС 3 Барвник синій спирторозчинний 4 Віддушка з запахом свіжості 5 Спирт ізопропіловий 6 Вода підготовлена (демінералізована) Приклад № 4 2 ГОСТ, ОСТ, ТУ ТУ 6-14-864 ТУ 6-14-577 ГОСТ 9805 Мас. % 25,0 2,0 0,004 0,001 1,0 до 100 UA 73613 U № п/п 1 2 3 4 5 6 Найменування сировини Поліметилат триетаноламіну у розрахунку на 100 % Неонол АФБ 10-12 Барвник синій спирторозчинний Віддушка з запахом свіжості Спирт ізопропіловий Вода підготовлена (демінералізована) ГОСТ, ОСТ, ТУ ТУ 38.507-63-046 ГОСТ 9805 Мас. % 45,0 2,0 0,004 0,001 1,0 до 100 Приклад № 5 № Найменування сировини п/п 1 Поліметилат триетаноламіну у розрахунку на 100 % Синтанол АЛМ-10 або 2 Синтанол ДС 3 Барвник зелений спирторозчинний 4 Віддушка з запахом свіжості 5 Спирт ізопропіловий 6 Вода підготовлена (демінералізована) ГОСТ, ОСТ, ТУ Мас. % 65,0 ТУ 6-14-864 ТУ 6-14-577 ГОСТ 9805 2,0 0,004 0,001 1,0 до 100 5 Склад за прикладами № 1-3 випробували на миючу здатність при наступних температурах: Температура, °C + 45 +25 0 -10 Миюча здібність, % 98 99 99 99 Склад за прикладами № 4, 5 випробували на миючу здатність при наступних температурах: 10 Температура, °C -10 -20 -40 15 20 Миюча здатність, % 99 99 98 Склад для очищення автомобільного скла, дзеркал і світлових приладів автомобільної техніки, одержаний згідно з вищенаведеними прикладами, має високу миючу здатність (98-99) %, не залишає розводів на склі, надає блиск скляним поверхням, дозволяє очищати скло автомобіля в будь-яку пору року в залежності від марки продукту, не руйнує лакофарбові покриття, пластикові деталі, гумові ущільнювачі. Показники миючої здатності визначали по ТУ У 24.5-2798301652-002-2011, температуру замерзання визначали по ТУ 20-287-74, дію на гуми (набухання гуми) визначали за методикою п. 4.7 ГОСТ 28084-89. Склад миючого засобу по чищенню та догляду за пластиковими, шкіряними і текстильними виробами та аксесуарами автомобілів Приклад № 1 № п/п Найменування сировини 1 Поліметилат моно- або ді-, або триетаноламіну у розрахунку на 100 % 2 Синтанол АЛМ-10 або Синтанол ДС або Неонол 3 Віддушка з запахом свіжості або інша парфумерна віддушка 4 Вода підготовлена (демінералізована) ГОСТ, ОСТ, ТУ Мас. % 5-15 ТУ 6-14-864 ТУ 6-14-577 ТУ 38.507-63046 3 4,5 0,001 до 100 UA 73613 U 5 Синтетичні миючі засоби легко дозуються, добре розчиняються у воді при кімнатній температурі, не вимагають попереднього пом'якшення води і добре відмивають забруднення у воді будь-якої жорсткості. Ці синтетичні миючі засоби проявляють мийну дію при порівняно низькій температурі (18-25) °С. Склад миючого засобу по догляду за кузовами, дисками і ковпаками колес транспортних засобів № п/п Найменування сировини Поліметилат моно- або ді-, або триетаноламіну у розрахунку на 100 % Ортофосфорна кислота 1 2 3 5,020,0 5,4 ТУ 6-14-864 ТУ 6-14-577 0,5-1,0 ТУ 38.507-63046 до 100 Синтанол АЛМ-10 або Синтанол ДС, або Неонол АФБ 10-12 4 10 ГОСТ, ОСТ, ТУ Мас. % Вода демінералізована Для випробування миючого засобу з різним вмістом пропонованих НПВА були виготовлені металеві пластини із сталі розміром 30×30 мм. На них наносили забруднення з сирої нафти і залишали на 7 діб. Пластини зважувались до нанесення нафти і після нанесення забруднення, після чого пластини занурювали в ємкість з розчином миючого засобу і витримували їх у розчині при постійному перемішуванні на протязі 30 хв. Після чого пластини промивали водою, сушили і зважували. Миючу здатність (ступінь очистки) визначали згідно формули P1  P2  100 % P1  P0 , де Р0 - початкова маса зразка, г; Р1 - маса зразка із забрудненням, г; Р2 - маса зразка після очистки, г. Ступень очистки кузовів, дисків і ковпаків колес транспортних засобів становить 97-99 %. Склад миючого засобу може використовуватися в галузях промисловості, де має місце забруднення поверхні продуктами органічного походження: від масел, змазок, нафти, асфальтових відкладень. Склад миючого засобу для миття двигунів автотранспортних засобів L 15 20 № п/п Найменування сировини 1 Поліметилат моно- або ді-, або триетаноламіну у розрахунку на 100 % 2 Синтанол АЛМ-10 або Синтанол ДС, або Неонол АФБ 10-12 ГОСТ, ОСТ, ТУ Мас. % 96,5 ТУ 6-14-864 ТУ 6-14-577 ТУ 38.507-63046 3,5 25 30 Випробування миючого засобу з вмістом моно- або ді-, або триетаноламіну проводили як вище описано. Миюча здатність пропонованих складів становила 96,5-99 %. Склад технічної рідини спеціального призначення, наприклад для очистки рейок перед проведенням дефектоскопічного контролю № п/п 1 2 3 4 Найменування сировини Поліметилат моно- або ді-, або триетаноламіну у розрахунку на 100 % Етилацетат Гас для технічних цілей Барвники органічні Засіб для розпалювання вогню. 4 ГОСТ, ОСТ, ТУ Мас. % 95,999,0 0,3-0,5 0,5-1,0 0,01 UA 73613 U Засіб для розпалювання вогню, який використовується в побуті для розпалювання деревного вугілля, побутових камінів; в умовах туристичних походів; в геологічних експедиціях; для швидкого розпалювання вогнищ в несприятливих погодних умовах. № п/п 1 2 Найменування сировини ГОСТ, ОСТ, Мас. % ТУ Поліметилат моно- або ді-, або триетаноламіну у розрахунку на 100 % Метилцелюлоза або карбоксиметилцелюлоза 90,0 5,0 ТУ 6-14-864 ТУ 6-14-577 3 Вода питна 4 Барвник органічний червоного, зеленого або іншого кольору 4,97 0,03 5 Тривалість горіння 100 мл засобу становить 6-10 хв. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Поліметилати етаноламінів формули + {[NRR1-(СН2-СН2-ОН2)k] (СН3О) k}n, де R=R1=Н, k=1 або R=Н, R1=СН2-СН2-ОН2, k=2 або R=R1=СН2-СН2-ОН2, k=3 n=200-2000, у вигляді водних розчинів як неіоногенних поверхнево-активних речовин (диспергатори ПМЕ). Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5