Arylsulfonové kyseliny patří k nejsilnějším organickým kyselinám, se kterými se v průmyslu běžně pracuje. Kyselina p‑toluensulfonová (PTSA) a kyselina xylensulfonová (XSA) slouží jako kyselé katalyzátory a aktivátory: v procesu odběratele spouštějí a řídí vytvrzení nebo chemickou reakci.
Pro technologa i nákupčího z toho plyne jedno: nejde o položku zaměnitelnou podle názvu látky nebo ceny za kilogram. O chování v procesu rozhoduje koncentrace, obsah volné kyseliny sírové, nosič, tedy kapalina, ve které je kyselina rozpuštěna (voda, ethanol nebo jejich směs), a stabilita parametrů mezi šaržemi. Tento přehled vysvětluje, co arylsulfonové kyseliny jsou, čím se liší PTSA a XSA a podle čeho je vybírat.
Co jsou arylsulfonové kyseliny
Arylsulfonové kyseliny jsou organické kyseliny, u kterých je sulfoskupina –SO3H navázaná přímo na aromatické jádro. Právě sulfoskupina jim dává vysokou kyselost srovnatelnou s minerálními kyselinami. Na rozdíl od nich se ale dobře rozpouštějí i v organických rozpouštědlech, takže je lze zapracovat do vodných i organických systémů.
Vyrábějí se sulfonací, tedy reakcí, při které se sulfoskupina zavádí do aromatické molekuly: u PTSA do toluenu, u XSA do xylenu. Z výroby pochází i parametr, který odběratel sleduje v každé šarži: obsah volné kyseliny sírové, tedy množství nezreagované H2SO4, které v produktu zůstalo po sulfonaci.
Arylsulfonovou kyselinu a její neutralizovanou sůl (sulfonát) nelze zaměňovat. Liší se reaktivitou i pH, a proto mají v receptuře jinou funkci. Poptávka by vždy měla uvádět přesný název látky, číslo CAS a požadovanou koncentraci roztoku.
PTSA a XSA – identifikace a základní parametry
Kyselina p‑toluensulfonová má CAS 104-15-4 a ES 203-180-0. HABRINOL ji vyrábí a dodává jako vodný roztok PTSA, standardně o koncentraci 64–66 %. Na přání zákazníka lze připravit i nižší koncentrace. Koncentrace nad 66 % se obecně nedoporučují kvůli zvýšenému riziku krystalizace během skladování a přepravy.
Kyselina xylensulfonová je směs izomerů dimethylbenzensulfonové kyseliny s CAS 25321-41-9 a ES 701-247-3. PTSA i XSA jsou registrované podle nařízení REACH (ES) č. 1907/2006.
| Parametr | PTSA (vodný roztok) | XSA (vodný roztok) |
|---|---|---|
| Obsah účinné látky | 40–66 hm. % | 65–90 hm. % |
| Obsah volné kyseliny sírové | 0,4–15 hm. % | 1–15 hm. % |
| Hustota při 20 °C | 1,13–1,29 g/cm³ | 1,22–1,29 g/cm³ |
| Doporučená teplota skladování | 5–25 °C | 5–25 °C |
Hodnoty z technických listů popisují vyráběné rozpětí; závazná je vždy dohodnutá jakostní specifikace. Pod 5 °C se může objevit zákal nebo jemná usazenina, homogenitu obvykle obnoví šetrné zahřátí na skladovací teplotu a promíchání. Podrobné údaje obsahují produktové listy kyseliny p‑toluensulfonové a kyseliny xylensulfonové.
Co rozhoduje o chování kyseliny v procesu
Prvním rozhodujícím parametrem je jakost. Reaktivitu produktu a dobu zpracování totiž neurčuje samotná koncentrace PTSA, ale i obsah volné kyseliny sírové. Jakost se proto zapisuje ve tvaru koncentrace / volná H2SO4, například 65/0,5, 65/1 nebo 65/2. Oba údaje lze upravit podle požadavků aplikace a nastavit jimi reaktivitu tak, aby odpovídala procesu odběratele.
Druhým rozhodujícím parametrem je nosič. Vodný, alkoholový nebo vodně‑alkoholový roztok vnáší do systému různé množství vody či rozpouštědla, a tím mění dávkování i chování směsi.
Třetím je stabilita mezi šaržemi. Pokud se koncentrace nebo obsah volné kyseliny sírové mezi dodávkami mění, musí odběratel upravovat dávkování a jeho proces přestává být opakovatelný.
Na tyto parametry navazují zakázkové receptury: úprava koncentrace PTSA a obsahu volné kyseliny sírové nebo směsi PTSA či XSA s dalšími organickými nebo anorganickými látkami, například s monoetylenglykolem, kyselinou fosforečnou nebo kyselinou mléčnou. Možnosti popisuje stránka výroby na zakázku.
Kde se PTSA a XSA používají
Aktivátor pro výrobce pojivových systémů. Ve slévárenském řetězci jsou PTSA, XSA a jejich směsi aktivátorem furanových a fenolických no‑bake systémů. Aktivátor jde ke koncovému uživateli spolu s pryskyřicí jako jedna složka dvousložkového systému. HABRINOL dodává tuto složku výrobcům pojivových a tvrdidlových systémů, nikoli celý systém.
Katalyzátor pryskyřic, nátěrových hmot a lepidel. Při výrobě a modifikaci pryskyřic, v nátěrových hmotách a lepidlech působí PTSA i XSA jako kyselý katalyzátor vytvrzování. Vhodnost pro konkrétní systém ověřuje formulátor ve vlastní receptuře.
Organická syntéza a meziprodukty. PTSA se uplatňuje jako katalyzátor kysele katalyzovaných reakcí v organické syntéze. XSA slouží také jako meziprodukt pro výrobu barviv, pigmentů a speciálních chemikálií.
Regulace pH a další aplikace. Obě kyseliny se používají k úpravě pH v průmyslových formulacích a ve vybraných procesech textilních úprav a galvanického pokovování.
Přehled všech oborů kde je možné produkty aplikovat najdete na stránce odvětví použití.
Výroba a kontrola kvality v Děčíně
HABRINOL Děčín s.r.o. vyrábí arylsulfonové kyseliny v Děčíně od roku 1996 a navazuje na výrobní tradici německé společnosti HABRINOL Halle. Areál dnes zahrnuje 10 reaktorů a vlastní laboratoř, dusíkovou stanici pro inertizaci reaktorů a úpravnu vody. Každá šarže prochází kontrolou ve vlastní laboratoři a odběratel k ní dostává certifikát analýzy.
Firma má integrovaný systém řízení podle norem ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001 a ISO 50001; certifikaci ISO 9001 drží nepřetržitě od roku 2017. Vyrábí v rámci IPPC/BAT a je držitelem hodnocení EcoVadis Silver. Jako výrobce v EU nese HABRINOL povinnosti podle REACH, odběratel tedy nepřebírá povinnosti dovozce. Certifikáty jsou ke stažení na stránce o společnosti.
Jak připravit poptávku a schválení dodavatele
Kvalifikace, tedy schválení suroviny nebo dodavatele do výroby odběratele, proběhne rychleji, když poptávka obsahuje víc než roční objem a cenu. Užitečné je uvést:
- aplikaci a funkci kyseliny v procesu (aktivátor, katalyzátor, regulace pH),
- požadovanou koncentraci, obsah volné kyseliny sírové a nosič,
- parametry, které proces nejvíc ovlivňují, a jejich přijatelné tolerance,
- roční odběr, typ obalu a místo dodání,
- požadovanou dokumentaci: technický list, bezpečnostní list a podklady k REACH a CLP.
Dalším krokem bývá vzorek, laboratorní zkouška v receptuře odběratele a pilotní dodávka. Standardní produkty HABRINOL dodává i v menších množstvích, například v jednom IBC kontejneru; u zakázkových směsí a speciálních produktů je minimální objem výroby 3 tuny. Balení začíná kanystry od 10 litrů a pokračuje sudy a IBC kontejnery až po autocisterny.
Do vyhodnocení dodavatele patří celkové náklady vlastnictví, nejen cena za kilogram: doprava, potřebná bezpečnostní zásoba, vázaný kapitál a náklady na případnou reklamaci. Pro odběratele v Evropě znamená výroba v Děčíně dodání v řádu dnů, nikoli týdnů jako u přepravy ze zámoří; HABRINOL dnes dodává do více než 15 zemí. Komunikace i dokumentace je možná v češtině, němčině a angličtině.