Способ получения поверхностно-активных веществ

Способ получения поверхностно-активных веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 07 С 69/80, С 11 С 1/08, F

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ действия карбоксилсодержащих соединений с основаниями, о т л и -ч а юшийся тем, что, с целью повьппения антистатических свойств целевых продуктов, в качестве карбоксилсодержащих соединений используют моноалкиловые эфиры фталевой кислоты общей формулы

СООН

COOR

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3831338/23-04 (22) 29.12.84 (46) 07.09.86.Бюл. У 33 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетического волокна (72) В.П.Кабанов, А.Т.Смирнова и С.Н.Харьков (53) 547.584(088.8) (56) Поверхностно-активные вещества, Справочник./Под ред. А.А.Абрамзона.

-Л.:Химия, 1979, с ° 306. Рясенский С.С. и др. Коллоиднохимические свойства солей высших кислот. — В сб.:Поверхностно-активные вещества. — Калинин, Изд-во КГУ, 1980, с.106-111. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНИХ ВЕЩЕСТВ на основе взаимо„„SU„„1255619 А 1 где R — - С вЂ” С, -алкил, а в качестве основания — КОН, NaOH или 2-гидроксиэтиламин, бензилтриэтиламмонийгидроксид, триэтаноламин и полученную соль подвергают в случае необходимости взаимодействию с бензилтриэтиламмонийхлоридом.

1255

Изобретение относится к синтезу поверхностно-активных веществ (ПАВ), конкретно к получению металлических, алканоламмониевых или четвертичных аммониевых .солей алкилфталевых кислот, обладающих поверхностно-активными свойствами и антистатическим действием, которые могут быть использованы в различных областях промышленности, в частности в промышленности химических волокон, формулы

pi 0 сох а

15 где К вЂ” алкил- С вЂ” С,з, нн(сн сн он), ын сн сн он.

Целью изобретения является повышение антистатических свойств целевых продуктов за счет изменения кислотной части ПАВ.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В реактор, снабженный мешалкой, термометром и обратным холодильником, помещают фталевый ангидрид и соответствующий спирт.

Смесь постепенно нагревают и выдерживают при 130-140 С около 1 ч.

Полученный моноалкилфталат характеризуют содержанием основного вещества, затем после охлаждения до комнатной температуры добавляют постепеино эквимольное количество этаноламина или этанол ного раствора гидроокисей калия, натрия, бензилтриэтиламмония. Через 30 мин удаляют растворитель под вакуумом P .=20мм Рт.ст. и температуре 40-60 С, Получают этаноламмониевые, калиевые, натриевые и бензилтриэтиламмониевые соли моноалкилфталевых кислот с выходом более 90Х ° Продукты прозрачные, светло-желтые вязкие жидкости, хорошо растворимые в воде, этаноле, ацетоне, эфире, диоксане, бензоле, хлороформе, диметилформамиде, диметилсульфоксиде и других органических растворителях °

В случае синтеза BT3A — солей моноалкилфталевых кислот по реакции ионного обмена осуществляют взаимо-. действие калиевых солей соответствующих кислот с бензилтриэтиламмонийхлоридом в среде абсолютного этанола при 30-40 С в течение 30 мин при

619 2 эквимольном соотношении реагентов.

Для смещения равновесия вправо необ ходимо удалять один из продуктов реакции из ее зоны. В предлагаемом способе обменную реакцию проводят в среде абсолютного этанола. При этом неорганическая соль выпадает в осадок практически количественно. После отделения осадка чистые моноалкилфталаты бензилтриэтиламмония выделяют путем отгонки растворителя. Выход

90-95Х.

Пример 1. В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и термометром, загружают

29,6 r (0,2 M) фталевого ангидрида и

30,2 r (57. избыток) синтетических жирных спиртов (СЖС) фракции С вЂ” С состава,X: массовая доля спиртов до

С не более 5; массовая доля спиртов

С вЂ” С 90; массовая доля спиртов выme С не более 5.

Содержание спиртов в пределах фракции не регламентируется и по данным хроматографического анализа составляет, мас.X С 35; С 32;

С 23.

Реакционную смесь постепенно нагревают на масляной бане до 130+10ОС и выдерживают при перемешивании 1 ч.

Получают 59,8 r желтой вязкой жидкости .моноалкилфталата, где R — С—

С, с содержанием основного вещества

96Х. 10,5 г (0,036 М) полученного соединения растворяют в 20 мп этанола (для уменьшения вязкости и улучшения видимости титрования) и при перемешивании нейтрализуют

107.-ной спиртовой щелочью КОН по фенолфталеину, после чего отгоняют этиловый спирт при пониженном давлении (15+5 мм рт.ст.) и выделяют

10,4 r (90X) желтой тягучей вязкой жидкости калиевой соли моноалкилфталата (препарат Фталанол 7К) формулы 0

0К Ф

0В где К вЂ” С вЂ” С т

Из полученного соединения готовят 67-ный водный раствор, который затем наносят с помощью аппликатора на полиамидную нить 29 текс в количестве 0,6% от массы нити. Удельное электрическое сопротивление обрабо1255619 з таиной нити определяют на приборе

ИЭСН-1 по ГОСТ.

Для оценки смачивающих свойств вещества готовят 1Х-ный водный раствор и определяют краевой угол смачивания им полиамидной и полиэфирной пленки по методу сидящей капли.

Для оценки пенообразования и пеноустойчивости готовят 1Х-ный водный раствор и определяют пенообра- ip зующую способность соединения взбиванием раствора перфорированным диском.

Поверхностно-активные свойства вещества оценивают, снимая изотерму поверхностного натяжения на приборе

Ребиндера методом максимального давления пузырьков, критическую концентрацию мицеллообразования находят графически из изотермы поверхностного ро натяжения.

Во всех остальных примерах поверхностно-активные и антистатические свойства соединений определяют по ме- - тодикам, приведенным в примере 1.

Пр им е р 2. 10,62 г моноалкилфталата, полученного в примере помещают в химический стакан, добавк ляют 8 мл этанола. При 20 С из ка- 30 пельной воронки приливают 40 мл этанольного раствора гидроокиси бензил триэтиламмония с концентрацией

0,92 моль/л (мольное соотношение реагентов 1:1). Через 30 мин растворитель отгоняют, продукт высушивают в вакуум-эксикаторе в течение суток.

Получают 16,63 г (95Х.) очень вязкой желтой жидкости бензилтриэтиламмониевой соли алкилфталата (препарат Фта- 4О ланол 7Б) формулы

r0

Ci0

С Н5 СН2М (С НЬ) 0

ОК гдето-С-С

7 9

Пр ер 50

14,435 r (0,05) моноалкилфталевого эфира на основе фракций GKC c R

С - Сз, полученного в примере 1, добавляют постепенно 7,45 r (0,05 М) триэтаноламина и получают 21,885 r желтой вязкой жидкости триэтаноламмониевой соли алкилфталата (препарат

Фталанол 7Т) формулы

C ;

0 з ,:0

08 где R— - С вЂ” С

Пример 4. Аналогично примеру

1 в трехгорлую колбу загружают 14,8 г (0,1М) фталевого ангидрида и 21,4 r (0,1 М) СЖС фракции С„ — С, (молекулярную массу определяют по гидро-:: ксильному числу}, состава, Х.: массовая доля спиртов до С, не более 6; массовая доля спиртов с С, — C, 90; массовая доля спиртов выше С, не бо лее 4.

Содержание спиртов с различной длиной радикала в пределах фракции не регламентируется. Типовой хроматографический анализ фракции,.мас.X

Получают 36,0 г светлой вязкой жидкости моноалкилфталата, где R —C„ — С„, с содержанием основного вещества 99,9Х, 18,1 r (0,05 М )моноалкилфталата нейтрализуют 10Х-ной спиртовой щелочью КОН и получают

18 г (90Х) светлой тягучей жидкости калиевой соли алкилфталата (препарат

Фталонол 10K) формулы с-

ОК

С0

03 где R— - С вЂ” С ю

Пример 5. 36 2 г (0,1 М) моноалкилфталата, полученного в примере 4, помещают в химический стакан и нейтрализуют 50Х-ной водной КОН. Получают 48 r желеобразной прозрачной калиевой соли моноалкилфталата (препарат Фталанол 10 Кв) с содержанием воды в продукте 11,6Х.

Пример 6. В трехгорлую колбу, снабженную холодильником, мешалкой и капельной воронкой, помещают

10 r (0,025 М) моноалкилфталата калия; полученного в примере 4, растворяют в 40 мп абсолютного этанола и. постепенно при перемешивании и сла- бом нагреве (30-40 С) добавляют

5,695 r (0,025 М) бензилтриэтиламмонийхлорида в 30 мп абсолютного этанола. Выпавший осадок хлористого ка-.

5 1255619 Ь лия отделяют фильтрованием на фильт- вого эфира на основе фракций СЖС с ре Шотта. Из фильтрата при пониженном R — - C,z — С,, полученного в примере давлении (15 + 5 мм рт.ст.) и нагрева- 7, и 6,1 r (0,1 M) моноэтаноламина нии (30+10 С) отгоняют растворитель получают 41,5 r желтой вязкой жиди получают !l 86 r (90%) светлой же- 5 кости моноэтаноламмониевой соли монолеобразной массы бензилтриэтиламмони- алкилфталата (препарат Фталанол 12М) евой соли моноалкилфталата (препарат формулы

Фталанол 10Б) формулы (С6Н5СН2И(С 2V>) 10 где К вЂ” С, — С,з, Пример 7. Аналогично примеру

3 иэ 8, 1 г (О, 005 М) моноалкилфталевого эфира на основе фракции СЖС с

R — С„ — C, полувоенного в римере

4, и 3,05 r (0,05 M) моноэтаноламина получают 21,15 r желтой вязкой жидкости моноэтаноламмониевой соли моноалкилфталата (препарат фталанол 10 M) формулы

О

ОН

О 2 2 2 О

С=О

0R / О

0Н где R — С, — C«.

П р и м е .р 9. Аналогично примеру

3 из 35,42 г (0,1 M) моноалкилфталегде к - C, C8.

Пример 8. Аналогично примеру 1 в трехгорлую колбу загружают

29,2 г (0,2 M) фталевого ангидрида и 41,24 r (0,2 M) СЖС фракции С„

С„„ (молекулярную массу определяют по гидроксильному числу), состава,%: массовая доля спиртов до С не бо— лее 3;; массовая доля спиртов С, -С, 94; массовая доля спиртов выше C„ 4.

Получают 70,3 r светлой вязкой жидкости моноалкилфталата (где К—

С, — С, ) с содержанием основного вещества 97,5%.

35,42 г (0,1 M) моноалкилфталата нейтрализуют 50%-ной водной ЯаОН и получают 43,4 r прозрачного желеобразного вещества натриевой соли алкилфталата (препарат Фталанол 12Нв, содержание воды менее 10%) формулы

О с где

Пример 10 (сравнительный, известный) . В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой с термометром, помещают 20,0 г (0,1 М) лауриновой

20 кислоты, расплавляют ее при 60 C и добавляют 6,15 r (0,1 М)моноэтаноламина (мольное соотношение реагентов 1:1) . Полученную соль формулы

С Н COOLTH СН СН,ОН перекристалли 11 зовывают из диэтилового эфира (выход после перекристаллизации 60%) и суо шат до постоянного веса при 30 С.

Получают белое кристаллическое вещество, слегка окращенное в бежевый

30 цвет.

Свойства солей алкилфталевых кислот по примерам 1 — 10 приведены в таб« лице (p необработанной нити 10

10 Ом-см).

Из таблицы видно, что предлагаемый способ по сравнению с известными позволяет получить поверхностно-активные вещества, обладающие улучшенным антистатическим действием.

Бсе полученные соединения по сравнению с солями высших карбоновых кислот лучше растворяются в воде, полярных и неполярных органических растворителях — этаноле, ацетоне, диок45 сане, бензоле, эфире, хлороформе, четыреххлористом углероде, диметилформамиде, диметилсульфоксиде. Растворимость в вазелиновом масле Фталанолов 10Ks 10Кв, Нв, 10М 12М позволяет использовать их как в водных, так и в масляных композициях, т.е ° практически во всех составах, применяемых в качестве ТВВ.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить вещества хорошо растворимые в воде и органических растворителях и сочетающие в себе положительные качества эффектив7 1255619 8 ных ПАВ, хороших антистатиков, сма- пользовать их в различных отраслях чивателей, что дает возможность ис-. производства.

Критическая конСвойства IX-ных водных раст. воров

Минимальное поУдельное электрическое соПрепарат центрация мицеллообразования, кмоль/м э верхностное натяПенообразовани и пеноустойчиУгол смачнва противление полиамидной нити,обработанной ния градус, на пленках жение, мН/м вость

А, Ж

ПЭ предлагаемыми препаратами, Р,Ом см

Фталанол

305 О 40 9, 12 2 6 10

165 0,24 8 9 1,1 10

0,03

31,1

7К

7Б

0,01.25

0,038

0,028

0,029

0,018

0,037

0,030

0,034

29,3

О 66 10 11 1 2 10

112

32,0

7Т

080 !3 . 26 40 10

1 0K

33,0

175

0,79 9 15 4,6 10

0,24 18 21 3,4.10

0,78 19 23 1,6 10

0,72 12 18 8,5"10

33,2

IОКв

170

108

33,0

160

10М

35,0

135

12Нв

32,4

280

0,86 10 20 1,4 "10

34,0

12М

225

Лаурат моноэтаноламмония

512 0,80 6 О

110 0,82 16 24

30,0

0,015

Лаурокс-9

1,6- 10

43,0

yI" 1OO

Примечание. А - — —, гдеЧ -объемпены, мл (Ч Ч

0 V Э

1 oSy

V — объем исследуемого раствора (V =200 мл);

А — объем пены в начальный момент времени;

А р

I -, где А, — объем пены через 10 мин.

-v ).

Составитель А.Евстигнеев

Техред И.Попович Корректор Л.Пилипенко

Редактор Н.Гулько

Заказ 4785/28 Тираж 379 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4