Натриевые соли полибутиленгликолевых эфиров сульфоянтарной кислоты в качестве антистатика в производстве полиамидных волокон Советский патент 1983 года по МПК C07C143/12 C11D3/34 

СП

vj

4

CD

to Изобретение относится к новым н триевым солям полибутиленгликолевы эфиров сульфоянтарной кислоты формулыROOC-CHj-CH-COORi j где R - группа (СН2) R - группа L(CH2), или 30; или R ,и RI - группа (0142)0 которые обладают поверхностно-активными свойствами и могут поэтому найти применение в качестве антист тика в производстве полиамидных во локон. Известны соединения из класса производных сульфоянтарной кислоты например динатриевая соль сульфосукцината додецилового спирта, которая проявляет поверхностно-актив сврйства .Qj . Однако указанное соединение не проявляет антистатического действи Цель изобретения - расширение арсенала поверхностно-активных веществ , которые бы обладали высокими антистатическими свойствами. Поставленная цель достигается нопымй соединениями формулы I, которые могут найти в применение в к честве антистатика в производстве полиамидных волокон. Новые соединения получают в две стадии: этерификацией малеинового ангидрида полибутиленгликолями и сульфированием полученных моно- и диэфиров. Моноэфиры получают взаимодействием эквимолярных количеств . малеинового ангидрида и полибутиленгликолей при температуре 120-140 С, с подводом азота для устранения процессов окисления. Контроль за реакцией осуществляют по кислотному чис лу (КЧ). Остаточное KB в зависимости от молекулярной массы подибутиленгликолей составляет 25-62 мг/г. Время реак1щи 6ч. Образование диэфира проходит в более жестких условиях: используют избыток полибутиленгликолей (2,2 М на 1М малеинового ангидрида),реакцию катализируют п-толуолсульфоки лотой (0,03 М на 1 М малеинового ангидрида); синтез ведут при 140leO C, Для предотвращения реакции полимеризации добавляют гидрохинон (1-2% от веса малеинового ангидрида). Время реакции 10 ч. Моно- и дималеаты полибутилен.гликолей сульфируют в водо-этанольном растворе 22%-ным водным раствором сульфита натрия при мольном соотношении 1,2 М на 1 М эфира, температуре 80-100 С, атмосферном давлении, с подводом азота. Скорость сульфирОвания моноэфира контролируют по КЧ. В зависимости от молекулярной массы и строения полученных эфиров время реакции составляет от 0,25 до 5ч. Синтезированные моно- и динатри.евые соли эфиров сульфоянтарной кислоты и полибутиленгликолей получают в виде паст, восков, порошков белого или кремового цвета. Использование полибутиленгликолей молекулярной массы более 2000 и менее 800 нецелесообразно ввиду того, что с у зели ением молекулярной массы ухудшается растворшмость в воде, а с уменьшением молекулярной массы снижается антистатическое действие. П р и М е р t. В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкойj термометром, обратным холодильником иi барботером для подачи азота, загружают 41,,7 г (0,02 М) полибутиленгликоля (средняя мол.мае. 2000 п-ЗО) и расплавляют его при 80 С. В расплав при перемедшвании загружают J,96 г (0,02 М) маяеинового ангидрида. Реакционную массу нагревают при 140 С в течение 6ч. Для полученного мономапеата полибутиленгликоля найдены КЧ, эфирное число (ЭЧ) и гидроксильное число (ГЧ), которые составляют соответственно 22,8; 25,5; 23,5 мг/г (теоретические значения ,7 мг/г). Моноэфир не растворяется в воде, растворяется в бензоле, этаноле, ацетоне, гексане, серном эфире. Далее в четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником и барботером для подачи азота, загружают 21,8 г (0,001 М)полученного мономапеата полибутиленгликоля, 1,5 г (0,012М) сульфита натрия в 5,4 мл воды, 5 мл этилового спирта. Реакционную смесь нагревают при 100 С и интенсивном перемешиванни в течение 30 мин. Продукт синтеза, полученный в виде пасты, сушат в закууме, Динатриевая соль сульфосукцината полибутиленгликоля 2000 представляет собой порошок белого цвета с т.пл. 46-54°С. Температура разложения 290 С. Определены ,8 (теоретическое ); ЭЧ 28,3 ,5 мг/г (теоретическое ,3 мг/г). Продукт . растворяется в воде, этаноле, серном эфире, рН 1%-ного водного раствора 6,7. Прн ме р 2. В условиях примера 1 загружают 17,6 г (0,022 М) полибутиленгликоля (средняя , . мол.мае. 800 п-10),- 0,98 г (0,01 М) малеинового ангидрида, 0,02 г гидрохинона и О,05 г п-толуолсульфоки лоты. Смесь нагревают при 160°С в течение 10 ч. Получают димааеат полибутиленгликоля - 800 в виде вяз кой коричневой жидкости. Остаточное ,I мг/г (теоретическое ). ,1 мг/г; ,3 мг/г (теорети ческое ,8 мг/г). Диэфир не растворяется в воде, растворяется в бензоле, этаноле, ацетоне, гек сане, серном эфире. Затем в колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником, термометром и барботером для подачи азота, загружают 8,7 г полученного дим леата полибутиленгликоля, 0,8 г сул фита натрия в 3 мл воды, 3 мл этило вого спирта. Реакционную смесь при 100 С и перемешивании нагревают в т чение 3 ч и получают прозрачный раствор с небольшим кристаллическим осадком. Осадок удаляют. После отгонки растворителя и сушки продукта получают мононатриевую соль сульфосукцината полибутиленгликоля - 880 () в виде вазелиноподобной ко924ричневой массы. Ойределбны мг/г; (теоретическое ); ,1 мг/г; ,3 мг/г /теоретическое 62,9 мг/г/. Продукт растворяется в воде, этаноле, серном эфире, ацетоне, бензоле, рН 1%-ного водного раствора 6,8. Пример 3. Аналогично -примеру 1 получают мономалеат полибутиленгликоля мол.нас. 800 () при 120 С. Время реакции 6 ч. Эфир представляет собой светло-желтую вязкую жидкость. . Определены: ,5 мг/г; ,6 мг/г, (теоретическое ,4 мг/г). Аналогично примеру 1 проводят сульфирование мономалеата полибутиленгликоля - 800. Время реакции 0,25 ч. Получают динатриевую соль сульфосукцината полибутиленгликоля 800 в виде белого воскообразного вещества. ,8 мг/г (теоретическое ); ,3 мг/г; ,2 мг/г (теоретическое , 8 мг/г). Продукт растворяется в воде, этаноле, бензоле, рН 1%-ного водного раствора 6,8. Из полученных соединений готовят 6%-ный водный раствор, который затем наносят с пoмoпvью аштикатора на полиамидную нить 29 текс.Обра-- ботанную полиамидную нить (содержание антистатика на нити 0,1%) выдерживают в климате по известной методике 24 ч, затем в тех же услоВИЯХ определяют ее удельное сопротивление на приборе ИЭСН-1 10 ом-см минимальное сопротивление, замеряемое на приборе, меньшие значения прибор не улавливает). Поверхностно-активные и антистатические свойства новых соединений приведены в табл. 1.

Таблица I

Натриевые соли полибутиленгликолевых эфиров сульфоянтарной кислоты формулы . ROOC-CH i-CH-COOR, i где R - группа R,- группа C(CH,5) цпи 30; или R и R - группа t(CH2)xd3j,H; , в качестве антистатика в производстве полиамидных волокон. с 9 (Л с

Соединение известноеДинатриевая соль сульфосукцината додецилового спирта 39, Соединения по формуле 1 Динатриевая соль сульфосукцината полибутиленгликоля 2000 43, Динатриевая соль сульфосукцвната полибутиленгликоля - 80С 42, Мононатриевая соль сульфосук цината полибути лен г лик оля т ЙОО 39, Примечание .

Новые соединения могут быть использованы в качестве антистатиков в составе отделочных препарации при производстве и переработке химических волокон. В настоящее время широко известно использование в промышленности химических волокон таких антистатиков, как 00-20 (полиэтиленгликолевые эфиры кашалотовых спиртов- с «20 оксиэтильньмй группами) и Синтанол-ДС-20 (полиэтиленгликолевые эфиры синтетических спиртов с 20 оксиэтильными группами) . Однако новые высокотемпературные процессы в производстве химических волокон требуют использования более термостойких препаратов. Новые соединения по физико-химическим и поверхностно-активным свойствам близки к широко известным антистатикам, но имеют более высокую термостойкость и пониженную Пенообразующую способность { таб, 2/, 6 находят методом наибольшего давления пузырька воздуха ( метод Ребиндера).Q нгжодят по изотермам поверхностного натяжения. Пенообразующую способность определяют методом взбивания пены перфорированным диском. А Т-, где AJ - высота пены в начальный момент ЗА, опыта, АЗ через 10 мин. рнеобработанной полиамидной текстильной нити 29 текс составляет ом-см. ,0-10 ,2-10 ,0-10 ,9-10

Препарат ОС-20 Паста светло-коричне. вого цвета 1,6-10 Синтанол ДС-20 Воскообразное белое вёщество 0,82-10

Пасты, воскообразные

вещества l, бензол 39,6-5 ,0.,7

- ri р и м е ч а ни е: Сра знительная оценка показывает, что по сравнению с соединениями анаiлогичными по структуре (динатриевая соль сульфосукцината додецилового спирта) новые соединения обладают по ниженным пенообразованием.в 610 раз), пониженной пеноустойчиво.стью («V в 2-5 раз) и хорошим ацтистатическ1Ш действием (снижение р на 2-3 пЬрядка), По сравнению с соеданёниями, используемьши в качестве антистатиков (синтанол ДС-20, препарат ОС-20), новые соединения име-

Таблица 2

Вода, этанол, бензол

45,0

260 193 0,75 .а

Вода, этанол, эфир, ацетон,

290 35-57 0,14i 0,39 Тр,, -температзгра, при которой потеря массы составляет 5%. Определена с помощью дериватографа. Вода, этанол,; бензол, аце45,3 тон, 240 210 0,48 ют повышенную термостойкость ( 10-17%), поименное пенообразовате ( л. в 5-5, раз) пониженнзпо пеноустойчивость 2-5 раз). . . Таким образом, сивтезвровашше соединения имеют хорошие поверхностно-активные свойства, антистатическое действие, пониженные пенообразование и пеноустойчивость, что да ет возможность исполтьзовать их в ка-, честве антистатика в составе отделочных препарации при производстве полиамидного волокна.