Длинноцепочечные алкилзамещенные четвертичных аммониевых солей алкиларилсульфонатов в качестве антистатиков для синтетических волокон Советский патент 1983 года по МПК C07C87/30 D06M13/46 C07D295/02 C07D213/20 

Изобретение относится к новым химическим соединениям, а именно к длинноцепочечным алкилзамещенным четвертичных аммониевых солей алкиларилсульфонатов общей формулы

Ч®

OSO,

P«j-lf-R

3

где 1).если R. - децил, то R + R- + +Ri вместе обозначают углеродную часть пиридиниевого цикла; ll) если R - додецил, то а) R2 н, - метил; R. - этилол

о; R R. R4 метил:

lU если R - цетил, то

а) Rj RI R4 метил;

6} R Е, - метил; R - Этилол

в) R R - этил; R - бензил;

г Rj вместе обозначают углеродную часть пиридиниевого цикла;

д) R. +R-1 вместе обозначают углеродную часть пиперидиниевого цикла; И бензил;

W если Н - октадецил, то R .

R, - метил; R. - бензил, в качестве антистатиков для синтетических волокон.

Предложенные соединения могут быть использованы в текстильной промьвиленности для волокнистых изделий текстильного ассортимента, антистатиков для электризующихся волоконных резинотехнических и пластмассовых изделий технического ассортимента, а в качестве текстильновспомогательных веществ при переработке волокон, пластмасс и т.д.

В промышленности для антистатической отделки полиакрилонитрильных волокон используют антистатик Триамон (Tpwc - (.2-оксиэтил) петиламмоиий метасульфат) Q - з .

Недостатком используемого антистатика является его малая устойчивость при стирке.

Цель изобретения - создание антистатиков для Волокон, обладакядих улучшенными свойствами.

Поставленная цель достигается новыми длинноцепочечными алкилзаме денными аммониевыми солями алкиларилсульфонатов приведенной общей формулы, в качестве антистатиков для синтетических волокон.

Указанные соединения получают взаимодействием длинноцепочечных сшкил (алкарил )зс1мещенных четвертичных аммониевых солей минеральных кислот и длинноцепочечных алкиларилбензолсульфонатов в подходящем растворителе, например в воде, в низших алифатических спиртах.

Пример 1. Н-Децилпиридиниевая соль yt -додецилбензолсульфо- . кислоты.

Раствор 10,23 г (0,04 моль) N -децилпиридинийхлорида в 15 мл воды 5 приливают при комнатной температуре к р аствору 13,9 г (0,04 моль натриевой соли VI -додецилбензолсульфокислоты в 50 мл воды. Образуется нерасслаивающимся коллоидный раствор 0 Реакционную смесь упаривают в вакууме (60-5 мм) при 40 С. Образовавщийся сироп экстрагируют эфиром. Неорганический остаток промывают эфиром, просушивают и взвешивают. Экстракт 5 упаривают в вакууме (150-5 мм при комнатной температуре и сушат в течение ночи в вакуум-эксикатор над едким кали. Получают 18 г (82,60%) ОДНОРОДНОЙ светло-коричневой пасты. 0 Ьроъмгмен о -11 с-Температура нача|ла разложения 230 С.Продукт малорастворим в воде, ацетоне и гексане,. хорошо растворим в этаноле, хлороформе , бензоле, четыреххлористом угле g роде и эфире. Поверхностное натяжение водного раствора (Г 2810 Н/м, критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) 5,510 кмоль/м. Найдено,%: С 72,49; В 10,31;

Ы 2,74; S 5,50. 0 С„Н55Ш 5

Вычислено,%: С 72,62; Н 10,16;

N 2,57; S 5,86.

Неорганический осадок анализируют по Фольгарту.

5 Получено 2,31 г (98,31%) хлористого натрия.

Пример 2. N -Цетилбензилэтиламмониевая соль vi -додецил-бен3олсульфокислоты.

0 Раствор 4,46 г (0,011 моль) N-цетилбензилдиэтиламмонийхлорида в 15 мл воды нагревают до , приливают к нагретому до этой же температуры раствору 3,65 г (0,11 юль) г натриевой соли И -додецилбензолсульфокислоты в 13 мл воды. Тотчас же образуется эмульсия, разделяюсдаяся на органический и водный слои. Органический слой отделяют и просушивают в вакуум-эксикаторе над едким кали. Получают 5,90 г (78,66%) од-, нородного пастообразного светло-коричневого вещества. 1,, 110-114°С. Температура начала разложения . Продукт плохо растворим в воде, ацетоне, гексане, хорошо растворим в этаноле, хлороформе, бензоле, четыреххлористом углероде и эфире.

Поверхностное натяжение водного раствора (Г 29-10- Н/м, ККМ 2,5. 0 10 кмоль/м.

Найдено,%: С 75,41; Н 10,89;

N 2,37; S 4,85.

Вычислено,%: С 75,69; Н 11,15; N 1,96; S 4,48. Водный слой упаривают. Остаток промывают ацетоном н. эфиром. Неорга нический остаток просушивают и анализируют по Фольгарту. Получено 0,89 г ,96,72%) хлористого натрия. П р и м е р 3-. N -Цетилпиридини вая. соль И-додецилбензолсульфокислйты. : Раствор 3,86 г (0,01 моль) цетил пиридинийброкгада. в 14 мл воды нагревёцот до 90с, приливают к нагретому до этой же температуры раствору 3,48 г 10,01 моль натриевой соли И-додецилбензолсульфокислоты в 12,5 мл воды. Обработку реакционной смеси провод1 т как в примере 2. Получают 4,5 г 171,54%) цетилпиридини вой соли и -додецилбензолсульфокислоты. Tp(,, . Тег-шература начала ра зложения 200С. Продукт мало растворим в воде, хорошо растворим в ацетоне, этаноле, хлороформе, бензоле, четыреххлористом углер де, эфире и гексане. Поверхностное натяжение водного раствора (Т 26,3-1(. ККМ 1,2 10 кмоль/м.. Найдено,%: С 74,07; Н 10,51; N 2,01} S 5,14. CjoH N0,5 Вычислено,%: С 74,36; Н 10,72; N 2,22; S 5,08. Получено 0,95 Р (92,23%) хлористбго натрия. Пример 4. -N-Петилбензилпиперидиниевая соль И-додецилбензолсульфокислоты. Раствор 2,18 г (0,005 моль) цетилбензилпиперидиний хлорида в 11 м воды нагревают, до , приливают к нагретому до этой же- температур раствору 1,74 г (0,Q05 моль натрие вой соли и-додедилбензолсульфокислоты в 6 мл воды.Обработку реакцион ной смеси проводят аналогично прагме ру 2. Получают 2,73 г (75,20%) цетилбензилпиперидиниевой соли И -додецилбензолсульфокислоты. Tpgyu,, 41 . Температура начала разложения . Продукт мало растворим в воде, хорошо растворим в .ацетоне, этаноле, хлороформе, бензоле, четыреххлористом углероде, эфире и гексане. Поверхностное натяжение водного раствора ff 27,, ККМ 0,9-1СГ кмоль/м. Найдено,%: С 75,82; Н 10,59; N 2,24; S 4,59. Qt-fiH NO S Вычислено,%: С 76,13; Н 10,97; N 1,93; S 4,41. Получено 0,26 г (89,65%) хлористого натрия. Пример 5. N-Додецилдиметилэтаноламмониевая соль h-додецил бензолсульфокислоты. Раствор 10,15 г (0,03 моль) додецилдиметилэтаноламмонийбром ;да в 30 мл воды нагревают До , приливают к нагретому до этой же температуры раствору 10,44 г (0,03 моль) натриевой соли И-додецилбензолсульфокислоть в 37 мл воды. Реакционную смесь обрабатывают как описано в примере 2. Получают 14 ,9 ir (85 ,14%) додецилдиметилэтаноламмониевой соли И -додецилбензолсульфокислоты. 1J aM««r 20.2-206 С. Температура начала разложения . Продукт мало растворим в воде,- ацетоне и гексане, хорошо растворим в этаноле, хлороформе , бензоле,- четыреххлористом углероде и эфире. Поверхностное натяжение водного раствора (Г 26,8 , ККМ 1,3-10 кмоль/м Найдено,%: С 70,25; Н 10,79 N 2,57; S 5,61. C34l%5N04S Вычислено,%: С 69,99; Н 11,23; N 2,40; S 5,48.. Получено 2,46 г (79,61%) бромистого натрия. Пример 6. N -ДоДецилтриметиламмониевая соль W-додецилбензолсульфокислоты. Раствор 9,25 г (0,03 моль) додецилтриметиламмонийбромида в 24 мл воды нагревают до 90С и приливают к нагретому до этой же температуры раствору 10,44 г (0,03 моль) натриевой соли и -додецилбензолсульфокислоты в 37 мл воды. Реакционную смесь- обрабатывают по методике, описанной в примере 2. Получают 13,87 г (83,36%) додецилтриметиламмониевой соли и -дойецилбензолсульфокислоты. Тро /1 г197-201с. Температура начала разложения . Продукт мало растворим в воде, четыреххлористом углероде, эфире и гексане, хорошо растворим-в ацетоне, этаноле, хлороформе, бензоле. Поверхностное натягсение водного раствора СГ 2610- Н/м, ККМ 1,4 кмоль/м. Найдено,%: С 71,39; Н 12,01; N 2,72; S 5,45. Cj Hfe-jNO iS Вычислено,%: С 71,61; Н 11,47; N 2,53; S 5,78. Получено, 2,92 г (94,50%) бхюмистого натрия. Пример 7. Петилтримётиламлониевая соль Ji-додецилбензолсульфокислоты. Раствор 5,75 г (0,01-6 моль) : цетилтриметиламмонийбромида в 50 мл воды нагревают до и приливают к нагретому до этой же температуры раствору 5,5 г 0,016 MOJibj) натриевой соли У) г додецилбензолсульфокислоты в 19,5 мл -води. Реакционную смесь обрабатывают по методике, описанной в примере 2. Получают 7,8 г(82,ОВ% цетилтриметилаглмониевой соли И-додецилбензолсульфокислоты. Трд,,„,г 117-123 С. Температура начала разложения г 230с. Продукт мало растворим в воде, эфире и гексане. Хорошо растворим в ацетоне, этаноле, хлороформе, бензоле и четыреххлористом углероде. Поверхност ное натяжение водного раствора & 27,52-10- Н/м , ККМ 1,6 Ю- кмоль/м Найдено, %: С 73,22; Н 11,5.7; N 2,11; S 5,47. , Вычислено,: С 12,ЭО; Н 11,74; N 2,30; S 5,25. Получено 1,51 ) бромистого натрия. Пример 8, Н-Петилдиметил этаНОЛаммониевая соль И-додецилбензолсульфокислоты, Раствор 39,45 г (0,1 моль) Н-цетилдиметилэтаНОЛаммонийбромида в 135 мл воды нагревают до , приливают к нагретому до этой же. температуры раствору 34 ,8 г (О , натриевой соли vi-додецилбензолсул фокислоты в 123,4 мл воды. Обработ ку реакционной смеси проводят как В примере 2. Получают 59,7 (93,43%) М-цетилдиметилэтаноламмониевой сол И -додецилбензолсульфокислоты. Трд, 177-1&1 с. Температура нача ла разложения 220С. Продукт мало . растворим в воде и ацетоне, раств рим в этаноле, хлороформе, бензоле четыреххлористом углероде, эфире и гексане. Поверхностное натяжение водного раствора О 29 ,9-10 Н/м, ККМ 4,6-10 кмоль/м. Найдено,%: С-71,05; Н 11,92; N 2,05; S 5,12. C3gt{7: N04S Вычислено,%: С 71,37.; Н 11,51; N 2,19; S 5,00. Получено 9,84 г (95,53%) бромис того натрия. Пример 9. Октадецилдиметилбензиламмониевая соль И -додеци бензолсульфокислоты. Раствор 4,66 г (0,011 моль) октадецилдиметилбензиламмонийхлоридав 30 мл воды нагревают до 90С, приливают к нагретому до этой же те пературы раствору 3,83 г fO,011 мол натриевой соли vi-додецилбензолсульфокислоты в 13,6 мл воды. Реакционную смесь обрабатывают по методике описанной в примере 2. Получают 7,63 г 197,3%) (эктадецилдиметилбензиламмониевой соли i .-додецилбензол сульфокислоты. Трд м-«г97-100°С. Температура начала разложения /v-270c. Продукт мало растворим в воде, растворим в ацетоне, этаноле, хлороформе, бензоле, четыреххлористом углероде, эфире и гексане. .Поверхностное натяжение водного раствора б 23,6., ККМ 13,5 lO кмоль/м. Найдено,%: С 76,19; Н 10,85; N 2,21; S 4,17, Вычислено,%: С 75,73; Н 11,16; N 1,96; S 4,48. Получено, 0,59 г (92,18%) хло-. ристого натрия. Обработкой полиамидного волокна, свежесформованного на машине Фур-. не, 7%-ной эмуль.сией цетилпиридиниевой солью И тдодецилбензолсульфокислоты (нанесение эмульсий .с вращающихся шайб) без использования других замасливателей с последующей термовытяжкой на утюгах (К 4,45) и высокоскоростной перемоткой без дополнительного применения текстильно-вспомогательных веществ достигнуто снижение электросопротив ления полиамидной нити примерно в тысячу раз.. Сравнение действия известного препарата и предложенных соединений показывает, что последние облад ют более устойчивыми долговременными антистатическими свойствами. В таблице представлены электрические характеристики полиакрилонитрильных (ПАН)-волокон, обработанных известным антистатиком Триамоном и предлагаемыми соединениями. Антистатические свойства волоков оценивают по их объемному электросопротивлению, а также способности к электризации при трении, которая характеризуется величиной потенциала, возникающего на волокне при трении его о чужеродную поверхность, например алюминиевый валик или кожу руки человека. Антистатические свойства волокна считаются улучшенными, если в резулК тате проведенной модификации его объемное электросопротивление и ( или ) способность к электризации уменьшается. Долговременность анти.статических свойств оценивается по сохранен.-ию модифицированными волокнами приобретенных электрических свойств до и после многократных стирок, имеющих место в процессе их эксплуатации. Как видно из таблицы ПАН волокна, модифицированные производными длинноцепочечных алкилзамещенных четвертичных аммониевых солей алкиларилсульфонатов, меньше, электризуются при трении и имеют меньшее объемное электросопротивление до и в процессе многократных стирок по сравнению с волокнами, обработанныт ми Триамоном, которые сохраняют приемлемые для эксплуатации электрические характеристики не более, чем после 2-Зстирок.

8,0-iO (lo) д 0(0) 4,5, 10 (0) 3,2-10 (20) О 10

1000 ао

1000(20)

1200 а0) 1200(20)

Длинноцепочечные алкилэамещенные четвертичных аммониевых солей алкиларилсульфонатов общей формулы 3C5D С 07 С D 06 М 13/46;, С 07 D 295/02; С 07 D 213/20 ...„ I I jaf .-:e-rj{.|;j s 8«г где I если R - децил, то вместе обозначают углеродну1о часть пиридиниевого цикла; 11 если RJ - додецил, то а) R2 Rj - метил, Кд - этилол. или б) Ri 4 метил; III если R цетил, то a)R П, метил, или б) R, R - метил, R - этилол, в)RT, % этил, Rji - бензил, г)R, R +R - углеродная часть W пиридиниевого цикла, д)RI +R, - углеродная часть пиперидиниевого цикла, R - бензил; IV если R. - ок-тадецил, то R у R - метил; - бензил, в качест- В ве антистатиков для синтетических волокон. : D1

« 9,1-10 (10)

4,51(Г (0).3,2

-

eHs

.. . 5-1б 5) 6,5-10 (О;2,8 Г

25

t

16

%CgH5

Н-Додецилэдиметилэтанрлгшмониеваясоль м-додецштсульфоКЙСЛОТЫ

ГФ С З-10

CijHgj-lf-CHf-CHjOHloSOjJ

X

сн.

Ц-Додецнлтриметилам1«эниеваясоль И-додецилбен.ЭОЛ суль фокислоты

...0(0) 0(5)

300(10)

10(20) (0) 300(10)

500 (20) 600 (20)

2500 (io

1-1100(0 1700(5)

10 (10) 1100(0)1800(5)

2300 tlO)

600 (0) 1600(5 1000(0) 1800(5) 2600 (10)

2300 (20)

200(0) 900(10) 300(0) 1100(10) 2200(20

200 (10) 300(10)

2500(20;

Продолжение таблицы