ОКСИЭТИЛИРОВАННЫЕ ЖИРНЫЕ АМИНЫ КОМПАНИИ «CLARIANT»

 

Оксиэтилированные жирные амины производятся компанией «Clariant» под торговой маркой Genamin. Они представляют собой небольшой класс поверхностно-активных веществ (ПАВ), полученных путем взаимодействия первичных жирных аминов с окисью этилена.

 

          H                                                           (CH₂CH₂O)_xH                   

        /                                                              /                                       

R-N           +        (х+у) H₂C–CH₂     =   R-N                                     

                                             /                                                          

          H                                O                         (СH₂CH₂O)_yH,

 

 

где R – углеводородный радикал с длиной цепи от С₈ до С₁₈, а x + y = n количество моль этиленоксида, добавленных к одному молю жирного амина или степень этоксилирования. Изменяя тип углеводородного радикала и/или количество звеньев этиленоксида в молекуле ПАВ можно синтезировать этоксилированные амины с заданными свойствами и назначением. Компания «Clariant» производит четыре серии «Genamin», отличающихся природой жирного амина (табл.1).

 

Таблица 1. Серии оксиэтилированных жирных аминов торговой марки «Genamin»

 

Каждая серия оксиэтилированных жирных аминов «Genamin» включает в себя ряд продуктов, отличающихся степенью этоксилирования (табл. 2). Количество содержащихся в молекуле амина оксиэтилированных групп обозначается числом в торговом названии вещества. Например, запись «Genamin S 80» означает, что этоксилированный стеариламин получен присоединением к амину 8 молей этиленоксида. Последняя цифра «нуль» во всех числах указывает, что  содержание активного вещества в  продукте около 100%. Степень этоксилирования аминов в различных сериях «Genamin» изменяется в диапазоне от 2 до 20 (табл. 2). Если для специальных целей требуется промежуточная степень этоксилирования амина, а в наличии только продукты с большей и меньшей степенью этоксилирования, то можно приготовить необходимый продукт путем смешения соседних продуктов. При смешении этоксилированных аминов используют показатель «аминное число» как основу для расчетов. Иногда, такие смеси обладают лучшей  эффективностью при практическом применении, чем исходные индивидуальные вещества.

 

Таблица 2. Некоторые свойства оксиэтилированных жирных аминов «Genamin»

 

 

 

Этоксилированные амины «Genamin» представляют собой прозрачные вязкие жидкости.  В зависимости от особенностей технологии производства и качества исходного сырья их цвет может изменяться от светло-желтого (практически бесцветного) до коричневого. Типичное аминное число колеблется в пределах от 44 до 216 мг КОН/г вещества. Максимальное содержание воды 1,0-0,5%. Концентрация первичных и вторичных аминов составляет менее 1-2%. Растворимость этоксилированных аминов в воде зависит от гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) продукта. Продукты со значением ГЛБ ≥ 9 хорошо растворимы в воде, этиленгликоле, ацетоне, хлороформе и этаноле; при значениях 5 ≤ ГЛБ ≤ 9 этоксилированные амины образуют с водой дисперсии, а с минеральными маслами прозрачные растворы. Водные растворы этоксилатов имеют щелочную реакцию среды рН = 9-11.

Этоксилированные жирные амины в зависимости от условий проявляют характеристики неионогенных или катионных ПАВ. В щелочных средах они приобретают неионогенные свойства, сходные со свойствами этоксилированных спиртов. Наличие полиэфирной цепи в молекуле аминов придает им прекрасные эмульгирующие, диспергирующие, смачивающие и моющие свойства. За счет образования водородных связей между водой и эфирными атомами кислорода амины приобретают свойства растворяться в воде, в том числе содержащей электролиты.  Степень гидратации полиэфирной цепи уменьшается с ростом температуры, приводя к помутнению раствора, свидетельствующему о потере молекулой ПАВ гидратной оболочки с соответствующим снижением растворимости. В высокоэтоксилированных аминах точка помутнения может отсутствовать. В таких случаях к ее появлению приводит добавление в раствор неионогенного ПАВ неорганических электролитов: хлорида натрия, сульфата натрия, хлорида калия и др., что объясняется эффектом высаливания. Существует взаимосвязь между точкой помутнения этоксилированного амина и значением гидрофильно-липофильного баланса. В системе ГЛБ неионогенные ПАВ классифицируются по шкале от 0 до 20. В идеальном случае ГЛБ ПАВ определяется как соотношение молекулярной массы гидрофильной части молекулы ПАВ (Мм) к общей молекулярной массе (М), умноженное на число 20.

 

 

Наличие в молекуле этоксилированных аминов атома азота придает данным соединениям важные преимущества в свойствах и, следовательно, в применении перед этоксилированными спиртами. В кислых средах, при рН < 6,0, этоксилированные амины протонируются и приобретают дополнительные антикоррозионные, антистатические, бактерицидные, реологические и др. свойства катионных ПАВ. Отдельно необходимо отметить, высокую устойчивость этоксилированных аминов к разложению в сильно кислых, сильно щелочных и окислительных средах.

 

 

При приготовлении полностью однородных водных растворов этоксилированных аминов «Genamin» предпочтительно проводить процесс растворения при температурах 50-60°С. Данная рекомендация обусловлена тем, что в определенном диапазоне концентраций ПАВ (обычно между 70 и 40% активного вещества) возможно появление желеобразных гидратов, которые медленно растворяются в холодной воде. Образование гелей можно также устранить путем добавления солюбилизаторов, таких как этиловый спирт, изопропиловый спирт, этиленгликоль, пропиленгликоль, простые эфиры этиленгликоля и пропиленгликоля, алкилполигликозиды, кумолсульфонат натрия и т.д. Данные вещества также подходят, если этоксилированные амины образуют мутные растворы (эмульсии) вследствие низкого ГЛБ, ограниченной растворимости в концентрированных растворах и в присутствии большого количества электролитов.  Растворимость этоксилированных аминов всегда повышается с увеличением их степени этоксилирования. Этоксилированные продукты с 2-5 молями окиси этилена в молекуле образуют дисперсии при комнатной температуре. Средние и высокоэтоксилированные продукты растворяются с образованием прозрачных растворов (табл. 2). Смешение низкоэтоксилированных аминов с более высокоэтоксилированными аминами всегда повышает растворимость первых в водных растворах.

При одинаковой степени степени этоксилирования более растворимыми продуктами являются амины с более короткой и менее насыщенной углеводородной цепью. Солюбилизирующая и смачивающая способность этоксилированных аминов увеличивается с повышением молекулярной массы или при увеличении их концентрации в растворе. Максимально возможная пенообразующая способность наблюдается у этоксилированных кокоиламинов и понижается с ростом углеводородной цепи.

В зависимости от величины ГЛБ, степени этоксилирования и типа углеводородного радикала этоксилированные жирные амины "Genamin" можно объединить в следующие группы по применению (табл. 3). 

 

Таблица 3. Применение оксиэтилированных аминов от компании «Clariant»

 

 

 

Этоксилированные амины транспортируют в емкостях, изготовленных из стали и полиэстера, армированного стекловолокном. Для предотвращения разложения и ухудшения цветности продукты рекомендуется хранить при температуре не выше 50°С. В случае замерзания и последующего оттаивания оксиэтилированные амины не теряют своих потребительских свойств.

 

Оксиэтилированные амины являются низкотоксичными продуктами. Летальная доза при приеме во внутрь (LD50) для животных составляет 1,5-2,5 г/кг. При длительном воздействии оксиэтилированные амины могут проникать через неповрежденную кожу человека и животных, вызывая экзему. При попадании в глаза раздражают слизистую оболочку глаз. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в водах культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения менее 5 мг/л.