Способ получения антистатика для синтетических волокон

Способ получения антистатика для синтетических волокон

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИСТАТИКА ДЛЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН, этерификацией сырья на основе высших жирных кислот триэтаноламином с последующей кватернизацией полученных эфиров диметилсульфат(|, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности действия антистатика, в качестве сырья используют талловое масло или жирные кислоты таллового масла и перед этерификацией обрабатывают его малеиновым ангидридом, взятш в количестве 10-20% от массы , 2-4 ч в инертной среде при 195205°С . g (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COUHIII

РЕСИУБЛИН

ОПИСАНИЕ.: ИЗОБРЕТЕНИ ( н a»TopcKo»vсвтдвтвъатвт 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО. ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 32314122/28-05 (22) 08.01.81 (46) 07 ° 05.83. Вюл. Р 17 (72) Я.Г.Зандерсон, A.T.Тарденака, A.È.ÆóðHíüø, A.ß. Êóëüêåâèö, К.Д.Под»шибякнна, Н.И.Рубене, О.А.Тимофеева и Вв КбРОЩина (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт химии древесины AH Лат.вийской ССР и Латвийский научно-исследовательский институт легкой промышленности (53) 677.862.517.(088.8) (56). 1. ей.Bayer. АпШЭйае. ke textit пе pripravky» Bratistava, паЮ. За Иа, 1978, s.81-82, 2. Патент Великобритании

9 1556176, кл. D 1 Р, опублнк. 1979 (прототип) .,SU„„1016408 А

3СЮ.О 06 М 13 46 С 07 С 93 18 (54) (57) СПОСОБ . ПОЛУЧЕНИЯ АНТНСТАТИКА ДЛЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН этерификацией сырья на основе высших жирных кислот триэтаноламином с последукщей кватернизацией полученных эфиров диметилсульфатом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности действия антистатика, в качестве сырья используют талловое масло или жирные кислоты таллового масла и перед этерификацией обрабатывают его малеиновым ангидридом, взятьве в количестве 10-20% от массы сырья, 2-4 ч в инертной среде при 195205 С.

1016408

Изобретение относится к технологии получения антистатиков для синтетических волокон, которые могут быть использованы, например, в составе замасливателей для антистатической обработки трикотажной пряжи, а также в процессе заключительной отделки трикотажных полотен из синтетических волокон.Известен способ получения антистатика для синтетических волокон этери-10 фикацией стеариновой кислоты триэтаноламином. Этот антистатик под Взванием Syntamin КХ используется для антистатической обработки полиакрилонитрильных волокон в ви- 15 де водных эмульсий (1 1.

Однако антистатическое действие этого антистатика недостаточно эффективно прн обработке им синтетических волокон перед прядением, например, при использовании его в составе замасливающих эмульсий.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения антистатика для синтети ческих волокон этерификацией исходного сырья на основе алифатических высших жирных кислот, содержащих ,8-22 атомов с в углеводородном радикале, например, бегеновой кислоты, изостеариновой кислоты, кислот го-; вяжьего жира или .самого говяжьего жира триэтаноламином известными методами при нагревании в инертной среде с последующей кватернизацией полученных эфиров диметилсульфатом по известной технологии; Полученный продукт в виде водного раствора смешивают с оксиэтилированными алифати-. ческими аминами, содержащими в алки- 40 ле 8-22 атомов С, с целью повыше;;ия водорастворимости антистатика. Содержание оксиэтилированных алифа" тических аминов в антистатике составляет 1-303 от ма .сы кватернизиро- 45 ванных диметилсулъфатом эфиров высших жирных кислот (2 ).

Однако известный антистатик обладает недостаточно высокой эффективностью действия, 50

Цель изобретения - повышение эф. фективности действия антистатика.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения ан1 тистатика для синтетических волокон этерификацией сырья на основе высших жирных кислот триэтаноламинами с последующей кватернизацией полученных эфиров диметилсульфатом, в качестве сырья используют талловое масло или жирные кислоты таллового масла и 60 перед этерификацией обрабатывают его малеиновым ангидридом, взятым в количестве 10-203 от массы исходного сырья, 2-4-ч в инертной среде при

195-205 С. 65

Для получения антистатика в качестве исходного сырья используют кислоты жирные талловые (ГОСТ 14845-79), которые содержат в качестве примеси 2-3% смоляных кислот и 2-4В не мыляемых веществ,,и масло талловое дистиллированное (Ту 81-05-26-75), соотоящее из.30-50 мас.Ъ смоляных кислот, 6-13 мас.Ъ неомыляемых веществ и 64-37 мас.Ъ жирных кислот. Жирные кислоты таллового масла хвойных пород содержат, в основном, ненасыщенные жирные кислоты (олеиновую, линолевую, линоленовую), в среднем 85 -95% от массы всех кислот. Насыщенные кислоты представлены пальмитиновой С1, стеариновой С 18, миристинОВОй C„4.j лигноцериновой С19 эруковой С 2 и другими кислотами

Жирные кислоты таллового масла лиственных пород отличаются большим содержанием насыщеннйх кислот, которое достигает 25-30% от массы всех кислот (генэйкозановая С, стеариновая и другие).

В состав неомыляемых веществ входят фитостеарины,,высокомолекулярнйе алифатические спирты и. углеводороды.

Смоляные кислоты представляют собой смесь изомерных алициклических дитерпеновых монокарбоновых кислот

Общей ФОРмУлы С Н О . Основным компонентом смолянокислой фракции является абиетиновая кислота, Имеющая в молекуле систему сопряженных связей и наряду с другими смоляными кислотами абиетинового типа способная реагировать с малеиновым ангидридом с образованием аддукта — трикарбоновой кислоты. В зависимости от. сырья, герерабатываемого на сульфатцеллюлозных заводах (породный состав баланса), состав кислот таллового масла может меняться в широких пределах.

При взаимодЕйствии ненасыщенных жирных кислот с маленковым ангидридом в первую очередь реагируют триеновые, диеновые и потом моноеновые кислоты. При этом ненасыщенность непрореагировавшей смеси кислот понижается. Нудное число, например, дистиллированного таллойого масла понижается с 132.до 121. Одновременно в непрореагировавшей с малеиновым ангидридом смеси повышается содержание смоляных кислот:. с 28,63 в исходном дистиллированном талловам

;масле до 38,7 мас.%.

Точно указать жирнокислотный состав непрореагировавшей смеси жирных кислот невозможно. Однако. преобладающими будут насыщенные жирные кислоты, имеющие 18 атомов угле- . рода, с примесью насыщенной жирной кислоты С2о (геиэйкозановой) в случае использовайия жирных кислот лиственного таллового масла.

1-016408

3 4

Полифункциональные кватернизиро- шает антистатические свойства анванные аминоэфиры карбоновых кислот тистатнка. Кроме того, названные являются метилсульфатами 2-N(метил- соединения действуют в качестве диэтаноламино)-этнловых эфиров кар- солюбилизаторов, способствующих пебоновых кислот таллового масла и реведению в раствор не только сложных могут быть .охарактеризованы сле- . 5 эФиров кватернизированных амнноспирдующей структурной формулой: . тов и карбоновых кислот, но и неомыФ ляемых веществ, которые могут при 0 (- 6 ОП1,(1 О сутствовать в случае использования

2 Й) 2 2 2 > :% 3 в качестве сырья таллового масла. (!m

10 Рекомендуемое количество малеиновоI ro ангидрида при модификации кисгде Р— углеводородный остаток мо- лот составляет 10-20% от массы исдифицированных ненасыценных ходного сырья, что обесгечивает карбоновых кислот. улучшение растворимости и антистатиПрисутствие в смеси сложных эфи- 5 ческих свойств состава, но исклюров карбоновых кислот и кватернизи- чает возможность образования полированных аминоспиртов полифункцио- мероэ во время этерификации. нальных полярных соединений, полу- Ненасыщенные жирные кислоты с ченных при модификации исходного малеиновым ангидридом реагируют сырья малеиновым ангидридом, позы- по схеме: Н (CHy) -Й1-6Н _#_Hg)д 600Н+НС ОК

О= С С=О о с.образованием группы ангидрида янтарной кислоты. Смоляные кислоты абиентинового типа, имеющие две двойные связи, с малеиновым ангидридом образуют аддукты Дильса-йльдера.

Затем этерифицируют карбоксильные и ангидридные группы кислот три,этаноламином из расчета 1 моль амина.на одну карбоксильную группу при

180200©С.

Завершающей операцией является 40 кватернизацйя третичных аминогрупп.

Третичные аминогруппы полученной смеси сложных эфиров кватернизируют

-диметилсульфатом при 100-120 С. Кватернизации подвергают 85-95% всех 45 .третичных аминогрупп.

Таким образом, полученный антистатик представляет собой смесь сложных эфиров, которые в молекуле:содержат один или три катионоактивных центра (один или три остатка четырехэамещенного аммония)..Содержание полифункциональных катионоактивных сложных эфиров модифицированных ненасыценных кислот в смеси c ñò â - 55 ет от 70 до 50% от массы антистатика. Внешне антистатик представляет собой коричневую вязкую жидкость, которая смешивается с водой в любых . соотношениях. Водные растворы антистатика имеют кислую реакцию (рН от И . 2. до 6) и характеризуются низкой вязкостью даже при высоких концентрациях (йри концентрации 100 г/л вязкость водных растворов составляет

"1 6-1 7 сП).

КС вЂ” Щ2

I ().= С С=О

Пример 1. В реактор с злектрообогревом и турбинной мешалкой загружают 2,77 кг жирных кислот таллового масла (кислотное число

185,8 кг КОН/г, йодное число 159,4,. содержание смоляных кислот 1,7% от массы кислот) и 0,42 кг малеинового ангидрида, что составляет

15% от массы кислот таллового масла.

При перемешивании в атмосфере двуокиси углерода температуру реакционной смеси поднимают до 200 С, и при этой температуре выдерживают смесь 3 ч.

Получают 3,19 кг продукта реакции с кислотным числом 251 мг KOH/г и примесью 0,0l кг непрореагировавшего малеинового ангидрида (2,5% от массы взятого малеинового ангидрида).

К полученному продукту добавляют 2,10 кг триэтаноламина и при перемешнвании в..атмосфере двуокиси углерода этерифицируют 2,5 ч при

180-200 С. Получают 4,87 кг сложного эфира с кислотным числом

6,6 мг K0H/г, содержащего 3,8% от массы смеси аминного азота.

Сложный эфир охлаждают до 95 С и при перемешивании, поддерживая температуру на уровне 95-105оС, постепенно добавляют 1,55 кг диметилсульфата. После того, как добавлен весь диметилсульфат, температуру ре-. .акционной смеси поднимают до 120 С и выдерживают в течение 20 мии.

Получают 6,4 кг антистатика в виде вязкой прозрачной коричневой жид1016408

Таблица 1 рН среды

Полотно из биополиакрилонитрильных волокон

ФФДо обработки антистатиком

0,5 ° 10

Препарат

ОС-20

О, 1. ? . 1 О

0,56.10«

О, 29 ° 10 2

0 2ci ° 101+

0,42 10

0,9 10

0,43- 10

0,1 10f3 ю»

0,7-1O"2

0,14 ° 10 "

0,33 10 ®

0,46.101+

6,7

По примеру 1

3,46

6,9

3,8

По примеру 2

Известный

10 кости, хорошо растворимой в воде во всех соотношениях. 10%-ный раствор полученного антистатика. имеет плотность 1,013 r/см3, вязкость

1,61 сП и рй 2,30.

П р и м е. р 2. В реактор аналогично примеру 1 загружают 2,50 кг дистиллированного таллового масла (кислотное число 165 мг КОН/г, содержание смоляных кислот 28,6%, жир- i0 ных кислот 60,3%, неомыляемых веществ 1,1% от массЫ дистиллирован- ного масла) и 0,250 кг малеинового ангидрида, что составляет 10% от мас. сы таллового масла, и модифицируют, как в примере 1, 2 ч. Получают 2,75 кг продукта реакции с кислотньм числом

246 мг КОН/г, содержащего 0,00$ кг непрореагировавшего малеинового ангидрида (2,2% от массы взятого малеинового ангидрида). 20

К полученному продукту,добавляют 1,90 кг триэтаноламина и при

200-210 С этерифицируют аналогично примеру 1. Получают 4,40 кг сложного эфира с кислотным числом 7,3 мг

КОН/r, содержащего 3,8% от массы сложного эфира аминного азота.

Сложный эфир кватернизируют

1,43 кг днметилсульфата аналогично ,примеру 1 и получают 5,71 кг анти-. 30 статика в виде вязкой прозрачной. коричневой жидкости, которая хорошо растворима в воде во всех соотно,шениях. 10%-ный раствор антистатика в дистиллированной воде имеет 35 плотность 1,018 г/см, вязкость

1,62 cII и рН 3,45.

Пример 3. 2,50 кг жирных кислот таллового масла аналогично примеру 1 модифицируют 0,25 кг малеинового ангидрида, что составляет 10% от массы таллового масла, 3 ч. Получают 2,75 кг модифицированнйх жирных кислот с примесью

0,004 кг ° (1,5% от исходной массы

КонцентраАнтистатик ция антистатика, г/л малеинового ангидрида) непрореагировавшего малеинового ангидрида. Кис лоты этерифицируют 1,99 к: триэтаноламина до кислотного числа

3,2 мг КОН/г, а потом кватернизируют

1,60 кг диметилсульфата. Получают

6 кг антистатика. Антистатик хорошо растворим в воде. 10%-ный раствор антистатика имеет плотность

1,037 г/см,вязкость 2,7 сП и рН 5,3.

Пример 4. 2,50 кг жирных кислот таллового масла аналогично примерам 1 и 3 модифицируют 0,50 кг малеинового ангидрида, что составляет

20% от массы таллового масла, 4 ч, этерифицируют 2,75 кг триэтаноламина (кислотное число полученного эфира

;5,2 кг КОН/г) и кватернизируют. 2,20 кг диметилсульфата. Получают 7,50 кг антистатика в виде коричневой прозрачной массы. 10%-.„ный водный раствор антистатика имеет плотность

1,035 г/см, вязкость 1,52 сП и рН 3,00.

П р и Я е р 5. Эффективность действия предлагаемых антистатиков по сравнению с известными и препаратом ОС-20 на основе полиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов определяют при обработке трикотажных полотен из различных синтетических волокон.

В табл.1 приведены данные антистатического действия антистатиков при заключительной отделке трйкотажных полотен из синтетических нитей; в табл.2 - данные антистатического действия антистатиков при эмульсировании трикотажных полотен из синтетических нитей.

Для этого полотна обрабатывают водными растворами соответствующих антистатиков (табл.l) или специально приготовленными эмульсиями, содержащимч добавку этих антистатиков (табл.2).

Удельное электрическое сопротивление, Ом .

Полотно из Полотно из полиамид- полиэфирных нитей ных нитей

О 17.101+ 0,15 10 "+

1016408

Т а..б л и ц а 2

»»»»»»»»Ю«В»» электрическое сопротивление

: полотен, Ои

»» «ф

Удельное

Содержание компонентов в эмульсии, мас.Ф

Компоненты эмулъсий 1

Полотно Полотно иэ

as полиамид- полиэфирных ных нитей . .: нитей

Полотно нэ бнополиакрилоиитрилъных волокон

«»» » »»»»

° й» »» Ю. Трнэтаноламик

1,5 1,5. 1,5 l 5

Препарат

ОС-20

- 0,18.10™

0,56.10 . 0,4 ° 10"

6,0

Антистатик по примеру 1

0,83 "109

0,13 1010 0,,15 10 1

6 0

Антистатик по примеру

0,87 109

0,73 109

0,10 -10m

6,0

Иэвестнйй антиста-тик

0,37 10.

6,0 0,3.10

77 ° 5 77 5 77-с.5 77m 5

Вада

Составителъ..Т.Смирнова РЕДакт0Р О.Юрковецкая .Техред Л.Пекарь ЕорректорС.Мекмар

« »»

Заказ 3328/29: . Тираж 465 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобратеиий.и открытий

113035, Москва, Ж-35, -Раущская иаб., д. 4/5

Филиал НПП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,.4

Олеиновая кислота 7,-5 7,5 .7,5 7,5

Велоаит 7,.5 7,5 7,5 7,5

Для .9риготовлеиия эмульсии сна.чала растворяют в воде ара перемешива» иии:s течение 10 .мин и температуре :.

50-.60еС олеиновую кислоту, затем вво-45 дят велоситовое масло и триэтаноламин,,перемешивают еще 20 мин и добавляют айтистатик НригОтовленные таким об.разам эмульсии: наносят на трикотажное .по ютно в:количестве ЗОВ от массы Я ,полотна.

Для выравнивания распределения

Змулъсии по полотну обработанное по= лотно выдерживавт, в .. герметичном па- . кете 24 ч. Сушку образцов проводят на воздухе при кманатной температуре, Оценку антистатйчеСких свойств . об-. разцов проводят по мелодике ГОСТ

19616-74.

Из таблиц видно, что ао 944ÔÊòèÂности антйстатического действия полученный предлагаемъаа, способом as-. тистатик значительно превоюходит известные.