Composiciones tensioactivas.

Una composición tensioactiva que comprende moléculas de alquilarilsulfonato en la que más del 30% en peso de las moléculas de alquilarilsulfonato de la composición tensioactiva son independientemente entre sí una o más especies de la fórmula:

[R - X - Ar (SO3)-]a [Mn+]b

en la que:

X es una cadena de hidrocarbilo alifática acíclica lineal;

R está unido a un átomo de carbono no terminal de X y se selecciona de H y grupos alquilo C1, C2 y C3;

X y R juntos tienen 10 átomos de carbono;

Ar es fenilo;

M es un catión,

n se selecciona de 1, 2 y 3; y

a y b se seleccionan de modo que la molécula de alquilarilsulfonato es eléctricamente neutra,

en la que más del 20% en peso de las moléculas de alquilarilsulfonato de la composición tensioactiva tienen un R que es metilo y

en la que más del 40% en peso de las moléculas de alquilarilsulfonato de la composición tensioactiva tienen el grupo fenilo unido al átomo de carbono que está unido a cualquiera de los dos átomos de carbono terminales de X (la posición beta en la cadena de hidrocarbilo X).

Composiciones tensioactivas Antecedentes de la invención Esta invención se refiere a composiciones tensioactivas mejoradas.

Los alquilbencenosulfonatos, los derivados sulfonados de los alquilbencenos, son tensioactivos conocidos usados comúnmente en una diversidad de aplicaciones en las que se requieren tensioactivos (detergentes, limpiadores de superficies duras, fluidos para sondeos, fluidos para herramientas de corte, etc.) . Una molécula de alquilbenceno incluye una cadena de alquilo alifática acíclica, producida típicamente destilando una fracción de intervalo de ebullición de hidrocarburos de una materia prima a base de petróleo. Esta fracción de intervalo de ebullición contiene típicamente una mayor parte de hidrocarburos que tienen entre 10 y 13 átomos de carbono por molécula (hidrocarburos C10 -C13) . Esta cadena de alquilo está típicamente deshidrogenada y alquilada con benceno para formar alquilbenceno, la parte hidrófoba de la molécula de alquilbencenosulfonato. La molécula de alquilbenceno está derivatizada adicionalmente, típicamente mediante sulfonación con trióxido de azufre, para producir el alquilbencenosulfonato, en el que el grupo sulfonato está unido a la parte del benceno del alquilbenceno, y es la parte hidrófila de la molécula tensioactiva.

Históricamente se usaban en detergentes los tensioactivos de alquilbencenosulfonato (ABS) altamente ramificados. Sin embargo, se halló que estos eran escasamente biodegradables y fueron sustituidos por alquilbencenosulfonatos lineales (ASL) , que son fácilmente biodegradables. Mejoras adicionales de los ASL incluyen la producción de "ASL modificados", o "ASLM" (ASLM) , que consisten en 2 modificaciones de la molécula de ASL: una concentración más alta del isómero 2-fenilo, que mejora la actividad superficial, y la introducción de una cantidad limitada de ramificaciones de metilo en la cadena de alquilo, que mejoran la solubilidad.

Aunque los alquilbencenosulfonatos normales son populares debido a su disponibilidad y excelentes atributos de coste/eficacia, tienen tendencia a interaccionar con iones de aguas duras (iones calcio y magnesio) , lo que reduce efectivamente su solubilidad, y por lo tanto su capacidad de actuar como agentes activos superficiales. Las temperaturas más frías exacerban este efecto. Incluso ASLM C10-13, aunque mejorado en términos de actividad superficial y solubilidad, está influido negativamente por los iones de la dureza del agua y/o temperaturas del agua más frías.

Se conocen composiciones tensioactivas que comprenden alquilarilsulfonatos, por ejemplo, a partir de los documentos EP 2233461 A1, GB 917432 A y GB 1068528 A de los que el documento EP 2233461 A1 divulga con mayor detalle alquilbencenosulfonatos altamente lineales que comprenden isómeros 2-fenilo. La presente invención difiere de la técnica anterior anteriormente mencionada al menos en que el contenido de los alquilbencenosulfonatos que comprenden 2-fenilo es de más del 40% en peso y está presente un alto grado de ramificaciones de metilo en la cadena de alquilo.

Con el fin de evaluar la efectividad de las composiciones tensioactivas o detergentes, sería, por lo tanto, importante medir diversos parámetros de eficacia tales como eficacia de detergencia intrínseca (capacidad limpiadora) , tolerancia al Ca2+ (dureza del agua) , actividad superficial, tolerancia a la sal (NaCl) y eficacia de detergencia en agua fría.

Un ensayo de detergencia intrínseca da una indicación de la capacidad limpiadora de un tensioactivo, y es por lo tanto, un ensayo de eficacia de detergencia. La medición de la tolerancia al Ca2+ / turbidez proporciona información sobre el nivel de tensioactivo soluble disponible para la actividad interfacial dependiendo de la dureza del agua. Con una dureza del agua creciente (cantidades crecientes de iones calcio) la solubilidad de los tensioactivos tipo ASL típicamente decrece; el tensioactivo comienza a precipitar y la solución se vuelve turbia.

Con el fin de evaluar la actividad interfacial de una composición tensioactiva, la tensión superficial de las composiciones tensioactivas puede determinarse dependiendo de la dureza del agua. Esta medición determina las condiciones óptimas de solubilidad para el tensioactivo dado con el fin de maximizar la actividad interfacial.

La medición de la tensión superficial dinámica es la determinación de la tensión superficial (o la actividad interfacial) dependiendo de la edad de la superficie. Especialmente para procesos dinámicos como el lavado y limpieza, las propiedades dinámicas de un tensioactivo son incluso más importantes que las estáticas.

La tolerancia a la sal (NaCl) se determina midiendo la solubilidad del tensioactivo en soluciones de alta fuerza iónica. La medición de la transparencia de la solución da una indicación de la solubilidad del tensioactivo a una concentración de sal específica. Una alta tolerancia a la sal sería importante para aplicaciones técnicas en las que se encuentran altas cargas de sal. Los ejemplos incluyen recuperación mejorada de petróleo (RMP) , polimerización de emulsiones o fluidos para el trabajado del metal.

Por último, sería también importante evaluar una eficacia de detergencia en agua fría de un tensioactivo determinando su capacidad para eliminar suciedad sólida en condiciones de agua fría.

Es un objeto de la presente invención proporcionar nuevas composiciones tensioactivas que, aparte de ser

fácilmente biodegradables, solubles y tener buena actividad superficial, tienen tolerancia al agua dura significativamente mejorada, buenas propiedades de aplicación física (lavado) a una dureza del agua más alta y condiciones de baja temperatura, y tienen excelente tolerancia a la fuerza iónica.

Sumario de la invención De acuerdo con la presente invención, se proporciona una composición tensioactiva que comprende moléculas de alquilarilsulfonato en las que más del 30% en peso, preferentemente más del 40% en peso, lo más preferentemente más del 50% en peso, de las moléculas de alquilarilsulfonato de la composición tensioactiva son independientemente entre sí una o más especies (que son preferentemente mezclas) de la fórmula:

[R -X -Ar (SO3) -]a [Mn+]b

en la que:

X es una cadena de hidrocarbilo alifática acíclica lineal; R está unido a un átomo de carbono no terminal de X y se selecciona de H, grupos alquilo C1, C2 y C3, o alternativamente de C1, C2 y C3; X y R juntos tienen 10 átomos de carbono; Ar es fenilo;

M es H+ u otro catión, típicamente un metal alcalino tal como Na+, u otros cationes, tales como Ca2+, Mg2+, K+, NH4+, una (alcanol-) amina, tal como mono-isopropanol amina o u otros cationes que contienen nitrógeno, n se selecciona de 1, 2 y 3; y a y b se seleccionan de modo que la molécula de alquiarilsulfonato es eléctricamente neutra y en la que más del 20% en peso de las moléculas de alquilarilo de la composición tensioactiva tienen un R que es metilo.

Más del 40% en peso, más preferentemente más del 60% en peso y lo más preferentemente más del 70% en peso de las moléculas de alquilarilsulfonato de la composición tensioactiva tienen el grupo fenilo unido al átomo de carbono que está unido a cualquiera de los dos átomos de carbono terminales de X (la posición beta sobre la cadena de hidrocarbilo X) , es decir, en la posición 2-fenilo del isómero.

Preferentemente más del 50% en peso de las moléculas de alquilarilsulfonato de la composición tensioactiva incluyen un R que es metilo o etilo, lo más preferentemente metilo.

Los alquilarilsulfonatos son alquilbencenosulfonatos.

La composición tensioactiva puede comprender adicionalmente uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste en:

a. coadyuvantes tensioactivos

b. cargas

c. polímeros solubles en agua

d. enzimas

e. aditivos, 50 f. blanqueantes

g. ácidos

h. bases

i. fragancias y

j. otros agentes diseñados para ajustar el pH, características de viscosidad y solubilidad.

La composición tensioactiva puede comprender adicionalmente especies de alquilarilsulfonato o mezclas isoméricas de alquilarilsulfonato. La composición puede incluir una mezcla isomérica de moléculas que tienen una cadena de hidrocarburo alifática acíclica (hidrófoba) con de 9 a 14 átomos de carbono por molécula. Tales mezclas de alquilarilsulfonato "convencionales" típicamente comprenden una distribución de moléculas por número de átomos 60 de carbono en su cadena hidrófoba. Típicamente esta distribución incluye de 10 -25% en peso de moléculas que tienen 10 átomos de carbono en la cadena hidrófoba. La composición puede también... [Seguir leyendo]

1. Una composición tensioactiva que comprende moléculas de alquilarilsulfonato en la que más del 30% en peso de las moléculas de alquilarilsulfonato de la composición tensioactiva son independientemente entre sí una o más especies de la fórmula:

[R -X -Ar (SO3) -]a [Mn+]b

en la que:

X es una cadena de hidrocarbilo alifática acíclica lineal; R está unido a un átomo de carbono no terminal de X y se selecciona de H y grupos alquilo C1, C2 y C3; X y R juntos tienen 10 átomos de carbono; Ar es fenilo; M es un catión, n se selecciona de 1, 2 y 3; y a y b se seleccionan de modo que la molécula de alquilarilsulfonato es eléctricamente neutra, en la que más del 20% en peso de las moléculas de alquilarilsulfonato de la composición tensioactiva tienen un R que es metilo y en la que más del 40% en peso de las moléculas de alquilarilsulfonato de la composición tensioactiva tienen el grupo fenilo unido al átomo de carbono que está unido a cualquiera de los dos átomos de carbono terminales de X (la posición beta en la cadena de hidrocarbilo X) .

2. La composición tensioactiva de acuerdo con la reivindicación 1, en la que más del 40% en peso, preferentemente más del 50% en peso, de las moléculas de alquilarilsulfonato de la composición tensioactiva son especies de la fórmula tal como se ha descrito en la reivindicación 1.

3. La composición tensioactiva de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, que además comprende uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste en:

a. coadyuvantes tensioactivos

b. polímeros solubles en agua

c. enzimas

d. aditivos

e. blanqueantes

f. ácidos

g. bases y

h. fragancias.

4. La composición tensioactiva de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende otras especies de alquilarilsulfonato, especies o mezclas isoméricas de especies de alquilarilsulfonato, por ejemplo una mezcla isomérica de moléculas que tienen una cadena de hidrocarbilo alifática acíclica (hidrófoba) con de 9 a 14 átomos de carbono por molécula, o que tienen el mismo número de átomos de carbono C11 a C14 en su cadena hidrófoba.

5. La composición tensioactiva de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende especies de alquilarilsulfonato como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, y otras especies de alquilarilsulfonato en una proporción mayor que 30:70, preferentemente mayor que 30:70 y hasta una proporción de 50:50.

6. El uso de una composición tensioactiva como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, como un tensioactivo en una solución acuosa.

7. El uso de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la solución acuosa tiene una alta concentración de Ca2+ o Mg2+ por encima de 50 ppm (basado en peso/peso) .

8. El uso de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la solución acuosa tiene una concentración de NaCl por encima del 3% en peso.

9. El uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que la solución acuosa está a una temperatura de 5 a 65 ºC.

10. Uso de una composición tensioactiva como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, como un detergente de lavandería, especialmente un detergente de lavandería para eliminar suciedad sólida en condiciones de agua fría de 10 a 40 ºC.

11. Uso de una composición tensioactiva como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en un campo petrolífero y aplicación de recuperación mejorada de petróleo (RMP) , seleccionada del grupo que consiste en

un tensioactivo RAM, mejorador de reflujo, agente humectante, dispersante, agente emulsionante, fluido de perforación, fluido fracturante, fluido espaciador, limpiador de detrito de sondeos, limpiador de pozos y espumante para fluidos para sondeo.

12. Uso de una composición tensioactiva como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en aplicaciones de trabajado del metal, seleccionada del grupo que consiste en un agente dispersante, agente antioxidado, lubricante de refrigeración, agente neutralizante, aceite básico o sulfonato superbásico, tal como sales de calcio.

13. Uso de una composición tensioactiva como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en procesado textil, pinturas, tintas, recubrimientos y adhesivos, polimerización de emulsiones, dispersantes de pigmento y auxiliares de humectación, y formulaciones para la protección de cosechas.

14. Una composición que comprende moléculas de alquilarilo en la que más del 30% en peso de las moléculas de 15 alquilarilo de la composición son de la fórmula:

R-X-Ar

en la que:

X es una cadena de hidrocarbilo alifática acíclica lineal R está unido a un átomo de carbono no terminal de X y se selecciona de H y grupos alquilo C1, C2 y C3; X y R juntos tienen 10 átomos de carbono o ambos; Ar es fenilo;

en la que más del 20% en peso de las moléculas de alquilarilo de la composición tensioactiva tienen un R que es metilo y en la que más del 40% en peso de las moléculas de alquilarilo de la composición tensioactiva tienen el grupo fenilo unido al átomo de carbono que está unido a cualquiera de los dos átomos de carbono terminales de X (la posición beta en la cadena de hidrocarbilo X) .

15. La composición de acuerdo con la reivindicación 14, que comprende moléculas de alquilarilo en la que más del 40% en peso, preferentemente más del 50% en peso, de las moléculas de alquilarilo de la composición son de la fórmula tal como se ha descrito en la reivindicación 14.