Четвертичные аммониевые соли карбоновых кислот,обладающие поверхностно-активными свойствами и антистатическим действием Советский патент 1985 года по МПК C07C87/30 C11D1/62 

ьо

«(

Од 00 Изобретение относится к новым химическим соединениям, а именно к четвертичным аммониевым солям карбоновых кислот общей формулы , где a).R-CHj; , С Н с Н,,; к , остаток фракции синтетически жирных кислот С,-СА, остаток фракции синтетических жирных кислот С|Q-C(g, , проявляющим поверхностно-активные свойства и антистатическое действие, и может использоваться в промышленности химических волокон и текстильной промышленности. Известны натриевые и калиевые сол карбоновых кислот, например лаурат калия, обладающие поверхностно-актив ными свойствами PJ . Однако эти соли не проявляют анти статических свойств. Б качестве антистатика з промышленности химических волокон исполь зуется Лаурокс-9 (полизтиленгликол монолаураты) 2j . Цель изобретения - поиск новых соединений в ряду анионных поверхностно-активных веществ, которые наряду с поверхностно-активными свойст вами обладают антистатическим действием. Поставленная цель достигается четвертичными аммониевыми солями карбоновых кислот общей формулы (l|, которые могут .быть получены взаимодействием калиевых или натриевых солей карбоновых кислот с тетраэтиламмоний - или бензилтриэтиламмонийгало генидами либо нейтрализацией карбоновых кислот соответствующими гидроокисями четвертичного аммония. Пример 1. 7,14 г (0,03 соль лаурата калия -помещают в трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой, меша кой и капельной воронкой, растворямт при нагревании (t° 78°С). в минималь ном количестве абсолютного этанола (75 мл) и по каплям при перевешивани в течении 15 мин добавляют раствор 4,965 г (0,03 моль) тетраэталаммоний хлорида в 20 мл абсолютного этанола. Реакционную массу выдерживают при нагревании () и перемешивании 1 ч, затем после охлаждения отфильтровывают выпавший хлорид.калия, отгоняют досуха этиловый спирт при пониженном давлении (15-20 мм рт.ст.,) и выделяют 9,42 г (96%) мазеобразной тетраэтиламмониевой соли лауриновой кислоты (ta) белого цвета, Найдено, %: С 72,75; Н 12,99; N 4,29. Вычислено, %: С 72,90; Н 13,07; N 4,26. Из полученного соединения готовят 6%-ный водньй раствор, который затем наносят с помощью аппиликатора на полиамидную нить 29 текс. Обработанную полиамидную нить (содержание антистатика на нити 0,1 вес.%) выдерживают в климате по ГОСТ t0681-63 в течение 24 ч, затем в тех же условиях определяют ее удельное сопротивление на приборе ИЭСН-1 по ГОСТ 19806-74 ( Ом.см - минимальное сопротивление, замеряемое на приборе). П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 из 0,03 моль тетраэтиламмонийхлорида и 0,03 моль каприната калия получают в растворе абсолютного этанола 8,1 г (90%) прозрачной вязкой жидкости тетраэтиламлниевой соли каприновой кислоты .(1б). Найдено, %: С 71,65; Н 13,00; N4,55. Вычислено, %t С 72,76; Н 12,96; N 4,65. Полученным соединением обрабатывают полиамидную нить аналогично примеру 1. Пример 3. Аналогично из 0,03 моль тетраэтиламмонийхлорида и 0,03 моль пальмитата калия в растворе абсолютного этанола получают 10,8 г (выход 95%) белой мазеобразной соли тетраэтиламмонийпальмитата (Хв). Найдено, %: С 74,40; Н 13,58; N 3,55. Вычислено, %: С 74,73; Н 13,23; N 3,63. Полученным соединением обрабатывают полиамидную нить аналогично примеру t. Пример 4, В трехгорлую колбу, снабженную обратнь М холодильником с хлоркальциевой трубкой и капельной воронкой, помещают 23,8 г (О,Т моль) лаурата калия, растворяют при нагревании (t 78°С) в 120 мл абсолютного этанола. По .каплям при температуре кипения растворителя (t 78°С) добавляют 22,78 бензилтриэтиламмонийхлорида, растворенного в 50 мл абсолютного этанола. Реакционнуто массу кипятят 1,5 ч. После охлаждения отфильтровывают выпавший хлорид калия и отгоняют досуха этиловый спирт при пониженном давлении (15+5 мм рт.ст,). Выделяют 38,1 г (97%) бензилтриэтиламмониевой соли лауриновой кисло ты ( г) . Найдено, %:-С 76,43; Н 11,50; N 3,36. Вычислено, %: С 76,67; Н 11,60; N 3,58, . Полученным соединением обрабатывают полиамидную нить аналогично примеру 1. Пример 5. 27,9г (0,2 моль) синтетических жирных кислот (СЖК) фракций C-J-CQ (молекулярную массу определяют по кислотному числу) поме щают в трехгорлую колбу с мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой. По каплям в течение 40 мин добавляют 111 мл 1,8 н.раствора (0,2 моль) бензилтриэтиламмонийгидро ксида в этаноле, что соответствует эквимольному содержанию карбЬксилатных групп. При пониженном давлении (5t.5 мм рт.ст.) отгоняют эта нол, после сушки в вакуумном шкафу ;при t° 50°С получают 61,1 г (92,4%) -бензилтриэтиламмониевой соли СЖК фра ции (j формулы RCOO O/-CHjj-N ( йнешний вид - светлая вязкая жидкость. Полученным соединением обрабатывают полиамидную нить аналогично примеру 1. Пример 6. 43,63 г (0,2 моль СЖК фракции С,.. -С растворяют в 40 мл этанола при нагревании и по ка лям при перемешивании добавляют 131,6 мл 1,52 н.(раствора 0,2 моль) бензилтриэтиламмонийгидроксида в этаноле. При пониженном давлении , (I5t5 мм рт.ст.) отгоняют этанол. После сушки в вакуумном шкафу при t° 50°С получают 80 г (99%) желеобразной коричневой бензилтриэтиламмониевой соли СЖК фракции CJQ Формулы RCOO (C,j,H),j где К-С,(Ь) . Полученным соединением обрабатывают полиамидную нить аналогично примеру 1. Пример 7. 36,27 г (0,27 моль) СЖК фракции в 20 мл этанола нейтрализуют 100%-ным раствором гидроксида калия по фенолфталеину. К полученной калиевой соли СЖК фракции С,-Со по каплям при перемешивании и нагревании (трехгорлая колба, снабженная холодильником с CaClo трубкой, мешалкой и капельной воронкой) добавляют 59,23 г (0,26 моль) бензилтриэтиламмонийхлорида, растворенного -в 85 мл этанола. После охлаждения реакционной массы отфильтровывают выделившийся хлорид калия и отгоняют досуха этанол при пониженном давлении (1515 мм рт.ст.). Получают 85,7 (99%) бензилтриэтиламмониевой соли СЖК фракции С,-С„ формулы RCOO ( , где , (1д). Внешний вид - вязкая жидкость светло-коричневого цвета. Полученным соединением обрабатывают полиамидную нить аналогично примеру 1. Поверхностно-активные и антистатические свойства полученното соединения такие же как у соединения, полученного в примере 5. Поверхностно-активные и антистатические свойстваполученных сгпдннений приведены в табл. 1. Поверхностное натяжение водных растворов полученных соединений определяют по методу .наименьшего давления пузырьков на приборе Ребиндера, критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ) находят графически из изотермы поверхностного натяжения, поверхностную активность рассчитывают по формуле: где 6 и 6 - поверхностное натя°жение чистой во№ и раствора исследуемого вещества при ККМ соответственно. 51 Удельное сопротивление полиамидной нити определяют на приборе ИЭСН-1 по ГОСТ 19806-74 ( Ом.см - минимальное сопротивление, замеряемое-на приборе)., В табл. 2 представлены результаты определения электрического сопротивления стандартных замасливающих композиций на основе минерального масла НЗМ-40 и эмульгаторов ДС-4, ДС-10, в которых в качестве антистатиков использованы лаурокс-9 и соли высших йарбоновых кислот с четвертич ными аммониевыми соединениями (1а-1е). Замасливающую композицию готовят в виде 10%-ной водной эмуль8сии и наносят на полиамидную нить. 29 текс с помощью аппиликатора так, что на обработанной полиамидной нити.с.рдержится 0,1 вес.% замасливателя. Как видно из представленных данных, соединения .(l) обладают высокими поверхностно-активными свойствами, проявляя при этом антистатическое действие, превышающее действие антистатика Лаурокс-9. Таким образом, четвертичные аммониевые соли карбоновых кислот общей формулы (J) обладают поверхностноактивными свойствами и антистатическим действием. Т а б л и ц а 1

Четвертичные аммониевые соли карбоновых кислот общей формулы , где а) R ,,H .25 S , V . / б) ,, : остаток фракции синтетических жирных кислот , остаток фракции синтетических жирных . кислот С , обладающие поверхностно-активными свойствами и антистатическим дейст(Л вием.

RCOOO (C2H)jKf CH/Oj

где ,0

RCOO с С И )j / СНдЛ}

25,0

ДО

10

25,0 -20,8

;4,810 2,0f10

х10