(Alkool yndyror) – një nga anëtarët kryesorë të surfaktantëve

1. Çfarë ështëalkool yndyror

Alkoolet yndyrore janë alkoole alifatike me zinxhirë karboni prej 8 deri në 22 atome karboni. Alkoolet yndyrore zakonisht kanë një numër çift të atomeve të karbonit dhe një grup hidroksil të bashkangjitur në fund të zinxhirit të karbonit.

Ato janë një nga lëndët e para për surfaktantët e përdorur në detergjentë, me formulën e përgjithshme ROH. Për alkoolet e gradës së detergjentit, R është përgjithësisht një grup hidrokarburesh nga C12 deri në C18. Alkoole të tilla yndyrore me përmbajtje të lartë karboni kanë në thelb veti amfifile, që do të thotë se molekulat e tyre përmbajnë si grupe hidrofobike siç janë zinxhirët hidrokarbure ashtu edhe grupe hidrofile siç janë grupet hidroksil. Megjithatë, për shkak të tretshmërisë së tyre shumë të ulët në ujë, është e nevojshme të shtohen grupe hidrofile ose të shndërrohet grupi hidroksil në një grup sulfati. Vetëm kur vlera e ekuilibrit hidrofil-lipofilik arrin nivelin e kërkuar, në mënyrë që derivati ​​i alkoolit yndyror të fitojë grupe hidrofile të mjaftueshme për t'u tretur në ujë dhe për të formuar agregate (micele), derivati ​​i alkoolit yndyror vepron si një surfaktant. Për shembull, dodekanoli është i patretshëm në ujë, por kur shndërrohet në sulfat dodecil natriumi, tretshmëria e tij në ujë përmirësohet për shkak të futjes së një grupi sulfati (-SO4).₃⁻), duke i mundësuar asaj të formojë micela në ujë. Në një përqendrim të caktuar, ai shfaq aktivitet të shkëlqyer sipërfaqësor. Duke shfrytëzuar këtë veti, njerëzit kanë prodhuar një sërë surfaktantësh me performancë të jashtëzakonshme duke përdorur alkoole yndyrore si lëndë të para.

2. Procesi i zhvillimit të alkooleve yndyrore

Alkoolet yndyrore fillimisht u prodhuan nga spermaceti. Alkoolet yndyrore të përziera që rezultuan, pas sulfonimit dhe neutralizimit, formuan sulfate, të cilat ishin një nga detergjentët më të hershëm anionikë. Më vonë, vaji i kokosit, vaji i palmës dhe dhjami i viçit, të cilët janë burime relativisht të bollshme, u zhvilluan dhe u përdorën si lëndë të para. Acidet yndyrore të përftuara përmes hidrolizës u reduktuan më pas në alkoole, të referuara kolektivisht si alkoole yndyrore natyrale. Pas zhvillimit të industrisë petrokimike, alkoolet yndyrore të prodhuara duke përdorur produkte nafte si lëndë të para u bënë të njohura si alkoole yndyrore sintetike. Metodat relativisht të rëndësishme për prodhimin e alkooleve yndyrore përfshijnë hidrogjenizimin me presion të lartë, procesin Ziegler dhe procesin e sintezës okso. Nëse një maskë flokësh përmban alkoole yndyrore të pangopura, ajo mund të riparojë dhe ushqejë flokët; shtimi i alkooleve yndyrore në shkëlqyesin e buzëve rrit butësinë e produktit gjatë aplikimit.

3. Metoda e prodhimit të alkooleve yndyrore

3.1Metoda e Hidrogjenizimit me Presion të Lartë

Alkoolet yndyrore merren nëpërmjet hidrogjenizimit me presion të lartë duke përdorur vajra shtazorë dhe bimorë si lëndë të para. Në mënyrë industriale, vaji i papërpunuar së pari paratrajtohet dhe i nënshtrohet alkoolizës (domethënë transesterifikimit) për ta shndërruar atë në acide yndyrore para hidrogjenizimit. Alkoolet yndyrore mund të prodhohen gjithashtu me anë të hidrogjenizimit të drejtpërdrejtë të acideve yndyrore ose hidrogjenizimit pas esterifikimit. Hidrogjenizimi i drejtpërdrejtë i acideve yndyrore për të prodhuar alkoole yndyrore imponon kërkesa të larta materiale për pajisjet.

Ekuacioni i reaksionit kimik për hidrogjenizimin e acideve yndyrore në alkoole yndyrore:

RCOOH + 2H₂ → RCH₂OH + H₂O

Ekuacioni i reaksionit kimik për hidrogjenizimin e estereve të acideve yndyrore në alkoole yndyrore:

RCOOR′ + 2H₂ → RCH₂OH + R′OH

Metoda e hidrogjenizimit me presion të lartë përfshin procesin me shtrat të fiksuar dhe procesin me shtrat të pezulluar, por proceset e tyre themelore teknologjike janë identike.

3.2. Metoda Ziegler

Duke përdorur etilenin si lëndë të parë për të reaguar me trialkilalumin, komponimet e alkoksidit të aluminit prodhohen përmes rritjes së zinxhirit dhe oksidimit, dhe më pas alkoolet yndyrore merren përmes hidrolizës, neutralizimit dhe distilimit fraksional.

E shpikur nga K. Ziegler në vitin 1954, kjo metodë u aplikua për herë të parë komercialisht nga Continental Oil Company e Shteteve të Bashkuara në vitin 1962, duke prodhuar alkoole me zinxhir të drejtë dhe karbon të barabartë. Reaksionet kryesore të kësaj metode prodhimi përfshijnë hapat e mëposhtëm:

Përgatitja e trietilaluminit (reaksion hidrogjenizimi dhe shtimi):

Al + H2 + 2Al(C2H5)3 → 3Al(C2H5)2H

3Al(C2H5)2H + 3C2H4 → 3Al(C2H5)3

Përgatitja e alkilaluminës (reaksion zinxhir i rritjes):

Al(C2H5)3 + 3nC2H4 → R3Al

Përgatitja e alkoksidit të aluminit (reaksion oksidimi):

R₃Al + O₂ → Al(OR)₃

Përgatitja e alkooleve yndyrore (reaksioni i hidrolizës):

Al(OR)₃ + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3ROH

or

Al(OR)₃ + H₂O → Al₂O₃ + 3ROH

3.3. Metoda e Oxo Sintezës

Olefinat, monoksidi i karbonit dhe hidrogjeni sintetizohen në aldehide në kushte katalizatori dhe nën presion. Aldehida ka një atom karboni më shumë se olefina e papërpunuar. Alkoolet yndyrore merren me hidrogjenizimin e aldehideve.

Ky reaksion hidroformilimi i olefinave (reaksioni OXO) u zbulua nga kimisti gjerman O. Roelen në vitin 1938.

Reaksioni OXO është si më poshtë:

Reaksioni i hidroformilimit

4. Zbatimet dhe Zhvillimi i Tregut të Produkteve të Alkoolit Yndyror

Alkoolet yndyrore natyrale të gradës së lartë shërbejnë si lëndë të para bazë për produkte kimike të imëta, siç janë detergjentët, surfaktantët dhe plastifikuesit e plastikës. Mijëra produkte kimike të imëta prodhohen prej tyre, të cilat përdoren gjerësisht në sektorë duke përfshirë industrinë kimike, naftën, metalurgjinë, tekstilet, makineritë, minierat, ndërtimin, plastikën, gomën, lëkurën, prodhimin e letrës, transportin, ushqimin, mjekësinë dhe shëndetësinë, industrinë kimike të përditshme dhe bujqësinë.

Alkoolet yndyrore mund të përdoren për të prodhuar derivate të shumta. Surfaktantët me bazë alkooli kanë qenë kategoria me rritjen më të shpejtë midis të gjitha llojeve të surfaktantëve që nga vitet 1980. Si përbërës aktivë të detergjentit, ato kanë veti të shkëlqyera, duke përfshirë detergjent të fortë, përputhshmëri të mirë, shkumëzim të ulët, biodegradueshmëri të lehtë, rezistencë ndaj ujit të fortë dhe performancë të mirë larjeje në ujë me temperaturë të ulët. Ato po zëvendësojnë gradualisht alkilbenzen sulfonatet lineare (LAS) dhe acidin dodecilbenzensulfonik për t'u bërë lëndët e para të detergjentit të gjeneratës së tretë. Produktet më përfaqësuese këtu përfshijnë AEO3 deri në AEO9 të sintetizuara nga alkoolet yndyrore dhe oksidi i etilenit, i cili mund të sulfonohet më tej për të prodhuar AES. Këta surfaktantë me bazë alkooli kanë një gamë të gjerë aplikimesh dhe kërkesë të madhe tregu, janë të lidhur ngushtë me jetën e përditshme dhe përmirësimin e cilësisë së jetesës, dhe krenohen me tregje të gjera aktuale dhe potenciale. Prandaj, ato ofrojnë një hapësirë ​​relativisht të gjerë zhvillimi për prodhimin e alkooleve yndyrore, veçanërisht alkooleve yndyrore natyrale.

Aditivët plastikë janë lëndë të para ndihmëse për industrinë e plastikës, dhe industria e aditivëve zhvillohet paralelisht me industrinë e plastikës. Zhvillimi i shpejtë i industrisë së plastikës në Kinë është i njohur mirë. Në vitin 1985, konsumi global i aditivëve të ndryshëm plastikë arriti në 13 milionë ton, dhe plastifikuesit janë ndër aditivët plastikë më të përdorur. Aktualisht, kapaciteti i prodhimit të huaj të plastifikuesve ka tejkaluar 4.5 milionë ton, ndërsa kapaciteti i Kinës ka tejkaluar 500,000 ton. Ndër plastifikuesit, dibutil ftalati (DBP) dhe dioktil ftalati (DOP) përbëjnë një pjesë të madhe të prodhimit. Përveç anhidridit ftalik, butanoli dhe oktanoli janë gjithashtu lëndë të para kryesore në prodhimin e tyre. Aktualisht, Kina konsumon më shumë se 300,000 ton butanol dhe oktanol çdo vit për të prodhuar këta dy plastifikues. Megjithatë, butanoli dhe oktanoli kanë zinxhirë karboni relativisht të shkurtër, dhe plastifikuesit e prodhuar prej tyre nuk mund t'i plotësojnë më nevojat e zhvillimit të industrisë së përpunimit të plastikës për sa i përket rezistencës ndaj nxehtësisë, rezistencës ndaj motit dhe izolimit elektrik. Aktualisht, alkoolet yndyrore me zinxhir të gjatë si alkoolet C10, C12, C14, C16 dhe C18 po testohen për të zëvendësuar butanolin dhe oktanolin, të cilët mund të prodhojnë produkte plastike me rezistencë të shkëlqyer ndaj nxehtësisë, rezistencë ndaj motit dhe izolim elektrik, duke zgjeruar kështu aplikimet e plastikës. Prandaj, perspektivat e aplikimit të alkooleve yndyrore me zinxhir të gjatë në industrinë e plastifikuesve të plastikës janë mjaft premtuese.

Alkoolet yndyrore natyrale kanë më shumë përparësi sesa alkoolet sintetike në aplikimet e përditshme kimike. Edhe nëse treguesit e tyre fizikë dhe kimikë të cilësisë janë identikë, konsumatorët ende preferojnë alkoolet natyrale, gjë që është bërë një trend mbizotërues "i gjelbër". Prandaj, alkoolet yndyrore natyrale janë lëndë të para ideale në industrinë e kozmetikës për prodhimin e produkteve të tilla si sapunë të lëngshëm dhe me vaj, pasta dhëmbësh dhe emulsione kozmetike.