Zakaj vaša nevtralizacija LABSA povzroči izsoljenje in regresijo kisline: globok potop v prosti nadzor olja in nevtralizacijske toplote

V praktični proizvodnji detergentov in formulacij emulgatorjev se ponavlja ponavljajoč se scenarij: operaterji izračunajo teoretični odmerek alkalije na podlagi vrednosti nevtralizacije, počasi dodajajo raztopino natrijevega hidroksidaDodecilbenzensulfonska kislina (LABSA, CAS 68584-22-5), začetni pregledi pH in videza pa so uspešni. Vendar pa po večurnem stanju na površini paste priplava oljnata plast ali pa pH končnega izdelka med shranjevanjem počasi upada. To običajno ni preprosta operativna napaka, temveč posledicaprosto olje in nevtralizacijska toplota hkrati uideta nadzoru na lestvici mikro mešanja.

Nevtralizacija LABSA ni standardna kislinsko-bazična titracija. Njegovo končno učinkovitost določajo štirje povezani parametri: vsebnost aktivne snovi (več kot ali enako 96,0 %), nevtralizacijska vrednost (175–190 mg KOH/g), prosto olje (manj kot ali enako 2,0 %) in prosta žveplova kislina (manj kot ali enako 1,5 %). Prva dva določata, "koliko alkalije je teoretično potrebno", medtem ko zadnja dva določata, "s kom bo alkalija najprej reagirala in kaj po reakciji ostane v sistemu."

Med sulfoniranjem alkilbenzena nezreagirani alkilbenzen, anhidridi sulfonske kisline in stranski produkti sulfona tvorijo proste oljne komponente v LABSA. Kemično to prosto olje ostanepotencialno sulfonabilen alkilbenzen. Njegova prisotnost pomeni dve posledici: prvič, ta del materiala ne prispeva nobene površinske aktivnosti; drugič, med nevtralizacijo, medtem ko prosto olje ne porabi alkalij, bo obstajalo kot neodvisna oljna faza v končni nevtralizirani raztopini soli.

Vpliv vsebnosti prostega olja na nadaljnje procese se razlikuje glede na uporabo. V konvencionalnempralni praški in tekoči detergenti, po nevtralizaciji LABSA z manj kot ali enakim 2,0 % prostega olja, lahko nereagirana oljna faza tipično dispergira v stanju mikroemulzije znotraj micelnega sistema LAS-Na, pri čemer ohrani vpliv na detergentnost v sprejemljivem območju. Vendar pa vemulzijska polimerizacijascenarijev, ta logika ne drži več. LABSA deluje kot emulgator in dispergator v akrilnih, stiren-akrilnih ali vinil acetatnih emulzijah, običajno pri 0,5–2 % mase monomera. Prosto olje ne sodeluje pri emulgiranju in bo obstajalo kotneodvisna oljna fazav vodni fazi. Ko ga sistem emulgatorja ne more učinkovito raztopiti, lahko ta oljna faza tvori hidrofobne lise na površini delcev lateksa, kar povzroči širšo porazdelitev velikosti delcev ali postanevir zmanjšanega sijaja premaza in nihanja oprijemamed nastajanjem filma.

Logika za prosto žveplovo kislino je bolj neposredna. Specifikacija prostega H₂SO₄ manj kot ali enaka 1,5 % obstaja, kerekvivalentna nevtralizacijska toplota in reakcijska hitrost žveplove kisline se razlikujeta od tistih za alkilbenzen sulfonsko kislino. Žveplova kislina je močna kislina; med nevtralizacijo prednostno reagira z alkalijami, pri čemer se bolj koncentrirano sprošča toplota. Če je prosta žveplova kislina visoka, bo v lokalnem kontaktnem območju, kjer je dodana alkalija, nevtralizacija žveplove kisline dvignila lokalno temperaturo, kar bo prekrivalo reakcijsko toploto sulfonske kisline, da nastanemikroskopske vroče točke. Sulfonska kislina v območju vročih točk je lahko podvržena stranskim reakcijam, ki se na koncu pokažejo kot temnejša sulfonatna barva in povečanje barve Klett.

Nevtralizacija je eksotermna reakcija; vsak priročnik za obdelavo to omenja. Toda tisto, kar določa uspeh ali neuspeh serije, pogosto ni "ali je hladilna voda vključena", ampaklokalno stehiometrično razmerje in učinkovitost mikro mešanja, ko dodamo raztopino alkalije.

Ko raztopino natrijevega hidroksida (običajno 30–49 %) dodamo LABSA relativno hitro, je alkalija lokalno v presežku blizu kontaktne točke kapljanja. V lokalno alkalnih pogojih, ki jih spremljajo visoke temperature, lahko nezreagirano prosto olje podvrže stranskim reakcijam, ki niso umiljenje, medtem ko visoke temperature pospešijo nagnjenost k hidrolizi skupine sulfonske kisline. Pravilna strategija dodajanja jepočasi dodajajte raztopino alkalije v LABSA, medtem ko ohranjate učinkovito mešanje in hlajenje, pri čemer ohranjate idealno nadzorovano reakcijsko temperaturo pod 50 stopinj. Namen te temperaturne omejitve je zaviranje stranskih reakcij skupine sulfonske kisline pod sinergističnim delovanjem "toplota + alkalija."

Z vidika prenosa toplote je toplota, sproščena pri nevtralizaciji LABSA, odvisna od vsebnosti aktivne snovi in ​​deleža proste žveplove kisline. Toplota nevtralizacije, sproščena na kilogram 96-odstotne aktivne snovi, je ocenljivega reda velikosti. Hladilno območje reaktorja in mešalno Reynoldsovo število skupaj določata, ali je mogoče toploto odstraniti, preden vroča točka difundira. Če je hladilna zmogljivost nezadostna, tudi če je odčitek na merilniku skupne temperature videti "v mejah",temperaturni vrh na lestvici mikro mešanjaše vedno zadostuje, da povzroči lokalno degradacijo. To pojasnjuje, zakaj lahko različne serije kažejo drastično različne barve, medtem ko so temperaturne krivulje na delovnih zapisih videti normalne.

pH nevtralizirane raztopine LAS-Na počasi pada med shranjevanjem, kar se pogosto pripisuje raztapljanju CO₂ iz zraka. Vendar pa je v relativno zaprtih sistemih glavni vir regresije kislinenepopolno nevtralizirana sulfonska kislina. Če se med stopnjo nevtralizacije doda prekomerna količina alkalij, da bi se dosegel ciljni visok pH, bo presežek alkalij v sistemu med shranjevanjem reagiral s CO₂, da se tvorijo karbonati, ki porabijo alkalnost in povzročijo padec pH. Hkrati se lahko prosto olje izloči iz micelov, ko temperatura shranjevanja niha, kar se kaže kot razslojevanje paste ali površinskega olja.

Pot do rešitve te težave ne leži v večkratnem prilagajanju pH nevtralizacijskega procesa, temveč vkontrola vhodnih specifikacij LABSA. Vsebnost aktivne snovi, ki je večja ali enaka 96,0 %, pomeni, da se na serijo vnese manj vlage in nečistoč, okno vrednosti nevtralizacije (175–190 mg KOH/g) pa je ožje. Procesno osebje lahko natančno izračuna odmerek alkalije na podlagiizmerjena vrednost nevtralizacijena potrdilo o originalnosti, namesto da bi se za ocenjevanje zanašali na specifikacijo mediane. Sinergistični nadzor prostega olja, manjšega ali enakega 2,0 %, in prostega H₂SO₄, manjšega ali enakega 1,5 %, zmanjšuje "komponente, ki jim ni treba reagirati", preden se nevtralizacija sploh začne.

Ista specifikacija LABSA se običajno uporablja neposredno pri 3–15 % inindustrijska čistila. After neutralization to LAS-Na, it provides removal capabilities for oil and particulate soils, with the optimal performance range at pH>10. Vemulgator pesticidovsistemih se LABSA pojavlja pogosteje kotkalcijeve ali aminske soli, ki deluje kot anionska komponenta sestavljenih emulgatorjev za pomoč pri stabilizaciji vmesnika olje-voda koncentratov in mikroemulzij, ki jih je mogoče emulgirati. V teh dveh scenarijih sprejemljiv prag za prosto olje ni povsem enak: čistila imajo relativno višjo toleranco za oljno fazo, medtem ko sta emulzijska polimerizacija in emulgiranje pesticidov bistveno bolj občutljivi na prosto olje, ker lahko katera koli neodvisna oljna faza moti celovitost medfaznega filma.

Linearna C10–C16 alkilna veriga LABSA je njegova temeljna značilnost, ki jo razlikuje od razvejane alkilbenzen sulfonske kisline (ABS). Linearna struktura omogoča nemoten potek mikrobne oksidacije in desulfonacije. V testih serije OECD 301 se LABSA običajno ocenjuje kotinherentno biorazgradljivo, with degradation rates reaching >90 % Razvejan ABS je slabo biološko razgradljiv zaradi razvejanih točk na alkilni verigi, ki ovirajo encimski napad, kar je strukturni razlog, da je bil opuščen na večini trgov. Ta razlika izvira iz same molekule in ni povezana s postopkom nevtralizacije ali zasnovo formulacije.

Proizvodna linija LABSA družbe Alfa Chemical v Zhengzhouju izvede šest osnovnih testov, preden sprosti vsako serijo: videz, aktivna snov, vrednost nevtralizacije, prosta H₂SO₄, prosto olje in vlaga. Barva Klett (5 % raztopina, manj kot ali enako 50) je zabeležena na potrdilu o originalnosti kot dodatni indikator. Ti podatki so izdani z blagom kotizmerjene vrednostinamesto "tipičnih razponov". Formulatorji na nižji stopnji lahko neposredno izračunajo odmerek alkalije z uporabo nevtralizacijske vrednosti in podatkov o prosti žveplovi kislini na potrdilu o originalnosti, ne da bi bilo treba za varnostno mejo pretirano alkalizirati. Za stranke, ki morajo LABSA pretvoriti vNatrijev dodecilbenzensulfonat (LAS-Na, CAS 69669-44-9)ali nadaljnjo pripravokalcijev dodecilbenzensulfonat (CAS 26264-06-2), nizko nihanje vrednosti nevtralizacije in prosto olje med serijami pomenita, da procesnega okna za korak nevtralizacije ni treba ponovno raziskovati za vsako serijo.

LABSA je korozivno nevaren material razreda 8 po UN 2586. Dokumenti IMDG, oznake sodov in odpremni dokumenti so izdani z vsako serijo blaga.