Способ получения поверхностно-активных веществ Советский патент 1986 года по МПК C07C69/80 C11C1/08 B01F17/36 

F СЛ

СП

а

со

1

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 промьпплен- ности химических волокон, формулы

где R - алкил- С,, - ;

X - К Na , (), , NHCCH CH OH) , NH,CH,.,CH2,OH.

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

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В реактор, снабженньй 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 постепенно эквимольное количество этанол- амина или этанольного раствора гидроокисей калия, натрия, бензилтри- этиламмония. Через 30 мин удаляют раст воритель под вакуумом Р рт.ст. и температуре 40-60 С. Получают этаноламмониевые, калиевые натриевые и бензилтриэтиламмониевые соли моноалкилфталевых кислот с выходом более 90%. Продукты прозрачны светло-желтые вязкие жидкости, хорошо растворимые в воде, этаноле, ацетоне, эфире, диоксане, бензоле, хлороформе, диметштформамиде, диме- тилсульфоксиде и других органических растворителях.

В случае синтеза БТЭА - солей мо- нОалкилфталевых кислот по реакции ионного обмена осуществляют взаимодействие калиевых, солей соответствуЬ щих кислот с бензилтриэтиламмоний- хлоридом в среде абсолютного этанола при 30-40°С в течение 30 мин при

255619г

эквимольном соотношении реагентов. Дпя смещения равновесия вправо необ- ходимо удалять один из продуктов реакции из ее зоны. В предлагаемом спо5 собе обменную реакцию проводят в среде абсолютного этанола. При этом неорганическая соль выпадает в осадок практически количественно. После отделения осадка чистые моноалкилфта10 латы бензилтриэтиламмония выделяют путем отгонки растворителя. Выход 90-95%.

Пример 1. В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником,

15 мешалкой и термометром, загружают 29,6 г (0,2 М) фталевого ангидрида и 30,2 г (5% избыток) синтетических жирных спиртов (СЖС) фракции Сд состава,%: массовая доля спиртов до

20 С не более 5; массовая доля спиртов С-,- Сд 90; массовая доля спиртов выше Сд не более 5.

Содержание спиртов в пределах фракции не регламентируется и по дан- 25 ным хроматографического анализа составляет, мас.%: С 35; С Aj32;

Cg 23.

Реакционную смесь постепенно нагревают на масляной бане до 130±10°С

30 и вьщерживают при перемешивании 1 ч. Получают 59,8 г желтой вязкой жидкости моноалкилфталата, где R - Сд, с содержанием основного вещества 96%. 10,5 г (0,036 М) полученного

35 соединения растворяют в 20 мп этанола (для уменьшения вязкости и улучшения видимости титрования) и при перемешивании нейтрализуют 10%-ной спиртовой щелочью КОН по фе40 нолфталеину, после чего отгоняют этиловьш спирт при пониженном давлении ( мм рт.ст.) и выделяют 10,4 г (90%) желтой тягучей вязкой жидкости калиевой соли моноалкилфта45 лата (препарат Фталанол 7К) формуль

где R - Сд.

Из полученного соединения гото- вят 6%-ный водный раствор, который 55 затем наносят с помощью аппликатора на полиамидную нить 29 текс в количестве 0,6% от массы нити. Удельное электрическое сопротивление обрабо

3

тайной нити определяют на приборе ЮСН-1 по ГОСТ.

Дпя оценки смачивающих свойств вещества готовят 1%-ный водный {iatT- вор и определяют краевой угол смачи- вания им полиамидной и полиэфирной пленки по методу сидящей капли.

Дпя оценки пенообразования и пе- ноустойчивости готовят 1%-ный водный раствор и определяют пенообра- 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 натяжения.

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

Пример 2. 10,62 г моноалкилфталата, полученного в примере 1, помещают в химический стакан, добавт ляют 8 МП этанола. При из капельной воронки приливают 40 мл эта- нольного 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 (95%) очень вязкой желтой жидкости бензилтриэтиламмониё- вой соли алкилфталата (препарат Фта- ланол 7Б) формулы

CfiHsCHjNlCgHsls

где R - Сд.

Пример 3. В стакан помещают 14,435 г (0,05) моноалкилфталевого эфира на основе фракций СЖС с R C-J- Cg , полученного в примере 1, добавляют постепенно 7,45 г (0,05 М) триэтаноламина и получают 21,885 г желтой вязкой жидкости триэтанолам- мониевой соли алкилфталата (препарат Фталанол 7Т) формулы

где

ОН .1(СН2СН20Н)з

сг

OR

R - Сд.

П р и м е р 4, Аналогично примеру 1 в трехгорлую колбу загружают 14,8 г (0,1М) фталевого ангидрида и 21,4 г (0,1 М) СЖС фракции С - С (молекулярную массу определяют по гидро ;-. ксильному числу), состава, %: массовая доля спиртов до С не более 6;

массовая доля спиртов с

С, 90;

массовая доля спиртов выше C.j, не бо/лее 4.

Содержание спиртов с различной длиной радикала в пределах фракции не регламентируется. Типовой хромато- графический анализ фракции, мае.%:

1o 11

10,9; С,2 11,6; Ц, 11,8;

С, 11,5; С 11,0; С 10,0; q, 8,2;

s

Получают 36,0 г светлой вязкой

жидкости моноалкилфталата, где R - 10 18 содержанием основного вещества 99,9%, 18,1 г (0,05 М )моно- алкилфталата нейтрализуют 10%-ной спиртовой щелочью КОН и получают 18 г (90%) светлой тягучей жидкости калиевой соли алкилфталата (препарат Фталонол 10К) формулы

и

0

5

0

5

где R - С,„ 18

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

Примерб. В трехгорлую колбу, снабженную холодильником, мешалкой и капельной воронкой, помещают 10 г (0,025 М) моноалкилфталата калия,- полученного в примере 4, растворяют в 40 мл абсолютного этанола и постепенно при перемешивании и ела- - бом нагреве (30-40°С) добавляют 5,695 г (0,025 М) бензилтриэтиламмо- нийхлорида в 30 МП абсолютного эта- иола. Выпавший осадок хлористого ка5125

ЛИЯ отделяют фильтрованием на фильтре Шотта, Из фильтрата при пойиженном давлении (151 5 мм рт.ст,) и нагревании (30±10°С) отгоняют растворитель и получают 11,86 г (90%) светлой желеобразной массы бензилтриэтиламмони- евой соли моноалкилфталата (препарат Фталанол 10Б) формулы

О СбН5СН2(С2Н5)з

-.

19 . 6

вого эфира на основе фракций СЖС с R - . 14 полученного в примере 7, и 6,1 г (0,1 М) моноэтаноламина получают 41,5 г желтой вязкой жидкости моноэтаноламмониевой соли моноалкилфталата (препарат Фталанол 12М) формулы

ННгСНгСНгОН

где R - С,„ М9

Пример 7. Аналогично примеру 3 из 18,1 г (0,005 М) моноалкилфтале- вого эфира на основе фракции СЖС с R - - С.- , полученного в примере 4, и 3,05 г (0,05 М) моноэтаноламина получают 21,15 г желтой вязкой жидкости моноэтаноламмониевой соли моноалкилфталата (препарат фталанол ЮМ) формулы

СС

- БНзСНзСНзОН

OR

С.ОL8

где R Пример 8. Аналогично примеру 1 в трехгорлую колбу загружают 29,2 г (О,2 М) фталевого ангидрида и 41,24 г (0,2 М) СЖС фракции Ц, - С (молекулярную массу определяют по гидроксильному числу), состава,%: массовая доля спиртов до С более 3;; массовая доля спиртов С,-С, 94; массовая доля спиртов вьше С. 4.

Получают 70,3 г светлой вязкой жидкости моноалкилфталата (где R

12

С.. ) с содержанием основного

щества 97,5%.

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

С-

где R - С, - С,, .

П р и М е -р 9. Аналогично примеру 3 из 35,42 г (0,1 М) моноалкилфтале

где R - С,2

Пример 10 (сравнительный, известный). В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой с термометром, помещают 20,0 г (0,1 М) лауриновой кислоты, расплавляют ее при и добавляют 6,15 г (0,1 М)моноэтаноламина (мольное соотношение реагентов 1:1) Полученную соль формулы С H2jCOO H,,jOH перекристапли- зовывают из дизтилового зфира (выход после перекристаллизации 60%) и сушат до постоянного веса при 30 С. Получают белое кристаллическое вещество, слегка окращенное в бежевый цвет.

Свойства солей алкилфталевых кислот по примерам l-lOi приведены в таблице ( рнеобработанной нити 10 10 0м-см),

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

Все полученные соединения по сравнению с солями высших карбоиовых кислот лучше растворяются в воде, полярных и неполярных органических растворителях - этаноле, ацетоне, диок- сане, бензоле, эфире, хлороформе, четыреххлористом углероде, диметил- формамиде, диметилсульфоксиде, Растворимость в вазелиновом масле Фтала- нолов ЮК, ЮКв, Нв, ЮМ, 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 зффектив712556198

ных ПАВ, хороших антистатиков, сма- пользовать их в различных отраслях чивйтелей, что дает возможность ис-. производства.

Примечание. А

, где V - объем пены, мл (V

Vj - объем исследуемого раствора ( 200 мл); А - объем пены в начальный момент времени;

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

Редактор Н.Гулько

Составитель А.Евстигнеев

Техред И.Попович Корректор Л, Пилипенко

Заказ 4785/28Тираж 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