(Riebalų alkoholis) – viena iš pagrindinių paviršinio aktyvumo medžiagų sudedamųjų dalių

1. Kas yrariebusis alkoholis

Riebalų alkoholiai yra alifatiniai alkoholiai, kurių anglies grandinėse yra nuo 8 iki 22 anglies atomų. Riebalų alkoholiai paprastai turi lyginį anglies atomų skaičių ir hidroksilo grupę, prijungtą prie anglies grandinės galo.

Jie yra viena iš žaliavų paviršinio aktyvumo medžiagoms, naudojamoms plovikliuose, kurių bendra formulė yra ROH. Ploviklių klasės alkoholiams R paprastai yra angliavandenilių grupė nuo C12 iki C18. Tokie daug anglies turintys riebalų alkoholiai iš prigimties pasižymi amfifilinėmis savybėmis, tai reiškia, kad jų molekulėse yra ir hidrofobinių grupių, tokių kaip angliavandenilių grandinės, ir hidrofilinių grupių, tokių kaip hidroksilo grupės. Tačiau dėl labai mažo tirpumo vandenyje būtina pridėti hidrofilinių grupių arba paversti hidroksilo grupę sulfato grupe. Tik tada, kai hidrofilinio-lipofilinio balanso vertė pasiekia reikiamą lygį, kad riebalų alkoholio darinys įgautų pakankamai hidrofilinių grupių, kad ištirptų vandenyje ir sudarytų agregatus (miceles), riebalų alkoholio darinys veikia kaip paviršinio aktyvumo medžiaga. Pavyzdžiui, dodekanolis netirpsta vandenyje, tačiau kai jis paverčiamas natrio dodecilsulfatu, jo tirpumas vandenyje pagerėja dėl sulfato grupės (-SO₃⁻), todėl jis gali sudaryti miceles vandenyje. Esant tam tikrai koncentracijai, jis pasižymi puikiu paviršiaus aktyvumu. Pasinaudodami šia savybe, žmonės sukūrė įvairias paviršinio aktyvumo medžiagas, pasižyminčias išskirtinėmis savybėmis, naudodami riebalų alkoholius kaip žaliavas.

2. Riebalų alkoholių kūrimo procesas

Riebalų alkoholiai iš pradžių buvo gaminami iš spermaceto. Gauti mišrūs riebalų alkoholiai po sulfoninimo ir neutralizavimo sudarė sulfatus, kurie buvo vieni iš ankstyviausių anijoninių ploviklių. Vėliau buvo sukurtas ir kaip žaliavos naudojamas kokosų aliejus, palmių aliejus ir jautienos taukai, kurie yra gana gausūs šaltiniai. Hidrolizės būdu gautos riebalų rūgštys buvo redukuojamos iki alkoholių, bendrai vadinamų natūraliais riebalų alkoholiais. Tobulėjant naftos chemijos pramonei, riebalų alkoholiai, pagaminti naudojant naftos produktus kaip žaliavas, tapo žinomi kaip sintetiniai riebalų alkoholiai. Santykinai svarbūs riebalų alkoholių gamybos metodai yra aukšto slėgio hidrinimas, Zieglerio procesas ir oksosintezės procesas. Jei plaukų kaukėje yra nesočiųjų riebalų alkoholių, ji gali atkurti ir maitinti plaukus; riebalų alkoholių įdėjimas į lūpų blizgesį pagerina produkto glotnumą naudojimo metu.

3. Riebalų alkoholių gamybos metodas

3.1Aukšto slėgio hidrinimo metodas

Riebalų alkoholiai gaunami hidrinant esant aukštam slėgiui, naudojant gyvūninius ir augalinius aliejus kaip žaliavas. Pramoniniu būdu neapdorotas aliejus pirmiausia apdorojamas ir atliekamas alkoholizė (t. y. transesterifikacija), kad prieš hidrinimą paverstų jį riebalų rūgštimis. Riebalų alkoholiai taip pat gali būti gaminami tiesiogiai hidrinant riebalų rūgštis arba hidrinant po esterifikacijos. Tiesioginis riebalų rūgščių hidrinimas riebalų alkoholiams gauti reikalauja didelių medžiagų reikalavimų įrangai.

Riebalų rūgščių hidrinimo į riebalų alkoholius cheminės reakcijos lygtis:

RCOOH + 2H₂ → RCH₂OH + H₂O

Riebalų rūgščių esterių hidrinimo į riebalų alkoholius cheminės reakcijos lygtis:

RCOOR′ + 2H₂ → RCH₂OH + R′OH

Aukšto slėgio hidrinimo metodas apima fiksuoto sluoksnio ir pakabinamo sluoksnio procesus, tačiau jų pagrindiniai technologiniai procesai yra identiški.

3.2. Zieglerio metodas

Naudojant etileną kaip žaliavą reakcijai su trialkilaliuminiu, grandinės augimo ir oksidacijos būdu gaunami aliuminio alkoksido junginiai, o hidrolizės, neutralizacijos ir frakcinės distiliacijos būdu gaunami riebalų alkoholiai.

Šį metodą 1954 m. išrado K. Ziegleris, o 1962 m. jį pirmą kartą komerciškai pritaikė JAV bendrovė „Continental Oil Company“, gamindama tiesiosios grandinės lyginio anglies atomo alkoholius. Pagrindinės šio gamybos metodo reakcijos apima šiuos etapus:

Trietilaliuminio paruošimas (hidrinimas ir prijungimo reakcija):

Al + H₂ + 2Al(C2H5)3 → 3Al(C2H5)2H

3Al(C2H5)2H + 3C₂H4 → 3Al(C2H5)₃

Alkilaliuminio paruošimas (grandininės augimo reakcija):

Al(C2H5)3 + 3nC₂H4 → R₃Al

Aliuminio alkoksido paruošimas (oksidacijos reakcija):

R₃Al + O₂ → Al(OR)₃

Riebalų alkoholių paruošimas (hidrolizės reakcija):

Al(OR)₃ + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3ROH

or

Al(OR)₃ + H₂O → Al₂O₃ + 3ROH

3.3. Oksosintezės metodas

Olefinai, anglies monoksidas ir vandenilis sintetinami į aldehidus katalizatoriaus ir slėgio sąlygomis. Aldehidas turi vienu anglies atomu daugiau nei neapdorotas olefinas. Riebalų alkoholiai gaunami hidrinant aldehidus.

Šią olefinų hidroformilinimo reakciją (OXO reakciją) 1938 m. atrado vokiečių chemikas O. Roelenas.

OXO reakcija yra tokia:

Hidroformilinimo reakcija

4. Riebalų alkoholio produktų taikymas ir rinkos plėtra

Natūralūs aukštos kokybės riebalų alkoholiai yra pagrindinės žaliavos smulkiosios chemijos produktams, tokiems kaip plovikliai, paviršinio aktyvumo medžiagos ir plastikų plastifikatoriai. Iš jų gaminama tūkstančiai smulkiosios chemijos produktų, kurie plačiai naudojami tokiuose sektoriuose kaip chemijos pramonė, naftos, metalurgijos, tekstilės, mašinų gamybos, kasybos, statybos, plastikų, gumos, odos, popieriaus gamybos, transporto, maisto, medicinos ir sveikatos priežiūros, kasdienės chemijos pramonės ir žemės ūkio.

Riebalų alkoholiai gali būti naudojami daugeliui darinių gaminti. Nuo devintojo dešimtmečio alkoholio pagrindu pagamintos paviršinio aktyvumo medžiagos yra sparčiausiai auganti kategorija tarp visų tipų paviršinio aktyvumo medžiagų. Kaip aktyvūs ploviklių ingredientai, jos pasižymi puikiomis savybėmis, įskaitant stiprų plovimą, gerą suderinamumą, mažą putojimą, lengvą biologinį skaidumą, atsparumą kietam vandeniui ir gerą plovimo efektyvumą žemos temperatūros vandenyje. Jos palaipsniui keičia linijinius alkilbenzensulfonatus (LAS) ir dodecilbenzensulfonrūgštį ir tampa trečios kartos ploviklių žaliavomis. Tipiškiausi produktai čia yra AEO3–AEO9, susintetinti iš riebalų alkoholių ir etileno oksido, kurie gali būti toliau sulfoninti, kad būtų pagaminti AES. Šios alkoholio pagrindu pagamintos paviršinio aktyvumo medžiagos yra plačiai naudojamos ir turi didelę rinkos paklausą, yra glaudžiai susijusios su kasdieniu gyvenimu ir gyvenimo kokybės gerinimu, be to, jos gali pasigirti plačiomis esamomis ir potencialiomis rinkomis. Todėl jos suteikia gana didelę plėtros erdvę riebalų alkoholių, ypač natūralių riebalų alkoholių, gamybai.

Plastiko priedai yra pagalbinės žaliavos plastikų pramonei, o priedų pramonė vystosi kartu su plastikų pramone. Sparčiai vystosi Kinijos plastikų pramonė. 1985 m. įvairių plastikų priedų suvartojimas pasaulyje siekė 13 milijonų tonų, o plastifikatoriai yra vieni iš plačiausiai naudojamų plastikų priedų. Šiuo metu užsienio plastifikatorių gamybos pajėgumai viršija 4,5 milijono tonų, o Kinijos pajėgumai – 500 000 tonų. Iš plastifikatorių didžiąją produkcijos dalį sudaro dibutilftalatas (DBP) ir dioktilftalatas (DOP). Be ftalio rūgšties anhidrido, butanolis ir oktanolis taip pat yra pagrindinės žaliavos jų gamyboje. Šiuo metu Kinija kasmet sunaudoja daugiau nei 300 000 tonų butanolio ir oktanolio šiems dviem plastifikatoriams pagaminti. Tačiau butanolis ir oktanolis turi santykinai trumpas anglies grandines, o iš jų pagaminti plastifikatoriai nebegali patenkinti plastikų perdirbimo pramonės plėtros poreikių, susijusių su atsparumu karščiui, atsparumu oro sąlygoms ir elektros izoliacija. Šiuo metu bandomi ilgos grandinės riebalų alkoholiai, tokie kaip C10, C12, C14, C16 ir C18 alkoholiai, siekiant pakeisti butanolį ir oktanolį, kurie gali padėti gaminti plastikinius gaminius, pasižyminčius puikiu atsparumu karščiui, oro sąlygoms ir elektros izoliacija, taip išplečiant plastikų pritaikymą. Todėl ilgos grandinės riebalų alkoholių taikymo perspektyvos plastikų plastifikatorių pramonėje yra gana perspektyvios.

Natūralūs riebalų alkoholiai kasdieniame chemijos naudojime turi daugiau pranašumų nei sintetiniai alkoholiai. Net jei jų fiziniai ir cheminiai kokybės rodikliai yra vienodi, vartotojai vis tiek renkasi natūralius alkoholius, o tai tapo vyraujančia „žaliąja“ tendencija. Todėl natūralūs riebalų alkoholiai yra ideali žaliava kosmetikos pramonėje tokių produktų kaip skysti ir tepaliniai muilai, dantų pastos ir kosmetinės emulsijos gamybai.