呋喃表面活性剂组合物和方法技术

化学组合物和用于合成呋喃(例如，油呋喃、表面活性剂)的相关方法包括钙、镁、铵和/或锂阳离子和数个呋喃衍生物中的一个。用于合成含有钙、镁、铵和/或锂阳离子的这种呋喃表面活性剂的方法可包括化学反应剂和纯化过程以制备含有钙、镁、铵和/或锂阳离子的呋喃表面活性剂。这些呋喃表面活性剂组合物可不含二噁烷和乙氧基化物。乙氧基化物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】呋喃表面活性剂组合物和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请案要求2020年5月4日申请的美国临时专利申请案第63/019,485号的优先权和权益。


[0003]本公开大体上涉及表面活性剂组合物和用于合成这种表面活性剂的相关方法。尤其，本文中所公开的为包括无二噁烷呋喃表面活性剂组合物和用于合成无二噁烷呋喃表面活性剂的实施例。

技术介绍

[0004]表面活性剂为具有各种应用的化学化合物。这种应用可包括家用清洁剂和洗涤剂、公共机构和工业清洁产品、农业化学品，例如喷涂辅料、油田应用和各种涂层添加剂。表面活性剂的简称，表面活性剂由吸引水的亲水性部分和吸引油和污垢的疏水性部分组成。表面活性剂分子的两性结构使得其能够悬浮污垢、乳化和修改材料的表面特性。表面活性剂分子的化学结构中的变化可实现可调节性质，例如乳化能力(亲水性/亲油性平衡)、油/污垢悬浮能力(临界胶束浓度)、冷水性能(克拉夫特点(Krafft point))、发泡和生物降解。
[0005]表面活性剂通常已由石化原料合成，例如长链烷烃/烯烃和环氧乙烷。然而，由石化原料合成的表面活性剂可存在数个问题。一方面，这种表面活性剂包括可对环境有危害性的化学品。此外，这种表面活性剂可不按某些应用中所预期的执行。举例来说，尽管发展了数十年，但这些各种表面活性剂结构面对统一问题，即硬水(例如含有钙、镁、铁等)的存在使这些表面活性剂失活。当发生失活时，这使得表面活性剂形成固体沉淀且基本上失去预期功能性。
[0006]为了解决与由石化原料合成的表面活性剂相关联的问题中的一些，表面活性剂开始衍生自天然来源，例如油和糖。发展主要集中在用具有相同化学结构的生物基类似物替换石化表面活性剂。结果为相对于石化表面活性剂对生态环境更友好的表面活性剂。
[0007]然而，当前生产石化表面活性剂和最近开发的生物基类似物两者通常涉及大批量生产月桂基醚硫酸钠(SLES)表面活性剂。SLES表面活性剂的生产副产物为1,4
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二噁，这是数个近期监管发展的目标，因为根据美国环境保护局，1,4
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二噁很可能为人类致癌物且不能轻易地生物降解。因此，工业和消费型产品(例如，洗涤剂、化妆品、洗发剂)的排放可致使1,4
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二噁经由饮用水与一般群体接触。实际上，已在跨越US的饮用水中检测到升高含量的1,4
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二噁，带动法规对消费型产品中存在1,4
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二噁设置限制。对1,4
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二噁的限制对于表面活性剂生产者成问题，因为主要产品品牌含有高于设置限制的数量级含量的1,4
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二噁。因此，受影响产品将需要退出市场或符合新污染物限制，意味着生产者需要用二噁烷减小版本或无二噁烷替代物再设计当前配制物。因为在当前制造期间抑制1,4
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二噁配制物可能成本高且困难的归因于对可用技术的限制，这可能不使有成本效益的顺应性解决方案。
[0008]为了进一步复杂化面向当前表面活性剂生产者的问题，对环氧乙烷放出提出限
制，SLES的化学构建块被认为是致癌气体。以来自表面活性剂生产设备的环氧乙烷发出降低为目标的这种限制将需要大量且成本高的设备修改，其可限制主流产品的生产能力。

技术实现思路

[0009]考虑到上述挑战，需要引入无二噁烷和无乙氧基化物的SLES替代物。本文中所公开的实施例可提供无有问题的二噁烷和乙氧基化物的表面活性剂(例如，油
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呋喃表面活性剂)组合物，且由此提供解决与市场上的SLES和其它表面活性剂相关联的当前挑战的替代物。值得注意的是，同时与SLES表面活性剂相比，本文中所公开的实施例可提供具有类似性能的这些替代性表面活性剂组合物，但同时从可再生资源生产这些表面活性剂组合物。
[0010]本公开描述化学组合物实施例以及用于合成含有钙、镁、铵和/或锂阳离子和数个呋喃衍生物中的一个的呋喃表面活性剂的方法的实施例。用于合成含有钙、镁、铵、和/或锂阳离子的呋喃表面活性剂的方法的实施例可包括新颖化学反应剂和纯化工艺以制备含有钙、镁、铵和/或锂阳离子的呋喃表面活性剂。
[0011]本文中所公开的含有钙、镁、铵和/或锂阳离子的呋喃表面活性剂实施例可提供数个有用的、改良的相关联特性，例如与钠阳离子表面活性剂相比。尤其，本文中所公开的呋喃(例如，油呋喃)表面活性剂组合物实施例可为有用的，因为这些呋喃表面活性剂组合物可具有产生于包括于呋喃(油
‑
呋喃)表面活性剂组合物实施例中的钙、镁、铵和/或锂阳离子的相异物理特性和表面活性剂特性。举例来说，含有钙、镁、铵和/或锂阳离子的呋喃(例如，油呋喃)表面活性剂组合物实施例可提供一或多个改良特性，包括溶解度、克拉夫特点、临界胶束浓度、表面张力、织物润湿动力学、泡沫生成和泡沫稳定性。因此，本文中所公开的呋喃(例如，油呋喃)表面活性剂组合物可以使得此等组合物更多用于各种日常表面活性剂应用的方式调节。
[0012]本文中所公开的特定实施例包括一类油
‑
呋喃磺酸盐表面活性剂(OFS)分子以及用于调节期望特性的方法，例如发泡和临界胶束浓度。更尤其，本文中所公开的实施例包括可具有有益性能性质(例如，改良临界胶束浓度)的甲基取代的油呋喃表面活性剂的子群。如本文所描述，某些实施例可将油呋喃磺酸盐表面活性剂与除钠以外的阳离子中和(例如，与钙阳离子中和)，因此其可赋予独特发泡特性以及临界胶束浓度(CMC)、CMC下的表面张力、润湿行为(例如，德拉夫润湿时间(Drave's wetting time))和硬水条件下的功能的显著改良。经组合，本文中所公开的甲基取代的和钙中和的油呋喃磺酸盐表面活性剂实施例可具有独特性能性质，其模仿(且在某些状况下胜过)醚硫酸酯表面活性剂的那些性质(例如，SLES)，但值得注意的是，在不存在1,4
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二噁副产物和环氧乙烷子单元两者的情况下，其另外通常需要获得可由本文中所公开的实施例提供的性能的水平。因此，本文中所公开的表面活性剂实施例可具有类似或优于商业表面活性剂月桂基醚硫酸钠，SLES的性质，同时避免以其它方式生产为不可避免的月桂基醚硫酸钠副产物的致癌化合物1,4
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二噁烷。因此，本文中所公开的表面活性剂实施例可向SLES表面活性剂提供高性能、生物可再生和无二噁烷替代物。
[0013]通常，阴离子表面活性剂已使用碱性钠盐中和，这是因为这可提供预期功能性以及基于水的应用中的钠表面活性剂的可接受溶解度。举例来说，十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠(用于清洁产品的两个常见阴离子表面活性剂)分别具有0.2和0.25g/mL的可溶
性。相反，尽管与钠形式相比这些表面活性剂的钙形式提供一些有利特性，但其在水中℃具有低得多的溶解度，使得在基于水的应用中使用更困难。尽管归因于极低溶解度，钙表面活性剂溶解度的直接测量可能是困难的，但钙十二烷基硫酸盐的克拉夫特点可大约是29℃，且钙十二烷基苯磺酸盐的溶解度甚至在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有式(1)的化合物其中M选自由以下组成的群组：NH
4+
、Li
+
、Ca
2+
、Na
+
和Mg
2+
，其中R选自由以下组成的群组：CH3和其它烷基取代基，其中y选自由以下组成的群组：1、2和1与2之间的非整数值，且其中n为长度为4到28个碳原子的烷基链。2.根据权利要求1所述的化合物，其中所述烷基链包括呋喃环的酮官能团α。3.根据权利要求1所述的化合物，其中R为CH3。4.根据权利要求1所述的化合物，其中M为Na
+
且y为1。5.根据权利要求1所述的化合物，其中M为NH
4+
且y为1。6.根据权利要求1所述的化合物，其中M为Li
+
且y为1。7.根据权利要求1所述的化合物，其中M为Ca
2+
且y为2。8.根据权利要求1所述的化合物，其中M为Mg
2+
且y为2。9.根据权利要求1所述的化合物，其中M为Na
...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩，
申请(专利权)人：西罗尼斯可再生能源有限公司，
类型：发明
国别省市：