Oxidative decomposition of thin films of oleyl and stearyl alcohols on steel surface

Abstract

Fatty alcohols and their derivatives are popular additives in shampoos, cosmetics, paints, lubricants and other functional fluids, whose films are exposed to the environment. Often these films degrade due to oxidative, thermal, catalytic and other stress factors, producing volatile emissions. Decomposition of fatty materials is rarely viewed as a significant contributor to vapour losses, however, it cannot be assumed that fatty alcohols are completely non-volatile. In this study, oxidative degradation of thin films of oleyl and stearyl alcohols was investigated on the steel surface. Tests at 90 °C showed that within several hours significant portions of these alcohols were lost to volatile emissions. Initially the absolute evaporation rates did not depend on the film thickness and appeared quite similar for both alcohols. In later stages, the evaporation rate of thinner films went down due to the formation of oxidative polymers and functional group oxidation. Acidity of oleyl alcohol increased much more rapidly than that of stearyl. After long-term degradation oleyl alcohol produced gel-like solids, while films of stearyl alcohol began to retain a liquid state at room temperature. Since the volatile emissions amounted to more than 60%, the decomposition products in final applications should be investigated in more detail when stearyl or oleyl alcohols are used as major constituents in commercial liquids.

Riebalų alkoholiai ir jų dariniai plačiai naudojami kaip priedai šampūnuose, kosmetikoje, dažuose, tepaluose ir kituose skysčiuose, kuriais padengti paviršiai yra veikiami aplinkos. Dažnai tokios plėvelės degraduoja dėl oksidacijos, šilumos, katalizinių ir kitų agresyvių veiksnių susidarant išlakoms. Į riebalinių medžiagų skilimą retai žiūrima kaip į reiškinį, susijusį su išgaravimu, tačiau negalima teigti, kad riebalų alkoholiai yra visiškai nelakūs. Tyrime analizuojamas oleilo ir stearilo alkoholių plėvelių oksidacinis irimas ant plieninio paviršiaus. Atlikti bandymai 90 °C temperatūroje parodė, kad per keletą valandų didelė dalis šių alkoholių išgaravo. Kaitinimo pradžioje alkoholių plėvelės storis neturėjo įtakos absoliučiai garavimo spartai, kuri buvo beveik vienoda abiems alkoholiams. Vėlesniais etapais plonesnių plėvelių garavimo sparta sumažėjo dėl oksidacinės polimerizacijos ir funkcinės grupės oksidacijos. Oleilo alkoholio rūgštingumas didėjo daug greičiau nei stearilo alkoholio. Po ilgalaikio kaitinimo oleilo alkoholis įgijo gelio pavidalą, o stearilo alkoholis pradėdavo skystėti jau kambario temperatūroje. Po ilgos trukmės degradacijos daugiau nei 60 % plėvelės virto lakiais irimo produktais. Tais atvejais, kai stearilo arba oleilo alkoholiai yra naudojami kaip pagrindinės sudedamosios dalys komerciniuose skysčiuose, derėtų detaliai ištirti galutinio produkto oksidacinio irimo procesus.