Способ получения поверхностно-активных веществ

(51)4 С 07 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ дейсненни ил соде ями, о что, с ких св ия карбок с основан ащих соедили.ч аелью повьпп я темистатич щи и ния а проду жащих ехеркиств целев рбоксилсо тов, в качестве соединениэфиры фтал испол зуют мон слоты об ы рмулы 0 ОК ОН, Ианзилтртанолают в сл твию ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетического волокна (72) В.П.Кабанов, А.Т.Смирнова и С.Н.Харьков(56) Поверхностно-активные вещества, Справочник./Под ред. А.А,Абрамзона, -Л.:Химия, 1979, с306.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 взаимогде К - С - С, -алкил, а в качестве основания - или 2-гидроксиэтиламин, б этиламмонийгидроксид, три и полученную соль подверг чае необходимости взаимод бензилтриэтиламмонийхлори1255 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 уО р30 где К - алкил- С - С,з,ЫН(СН СН ОН) , ИН 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 Р .=20 мм рт.ст. и температуре 40-60 С, Получают этаноламмониевые, калиевые, натриевые и бензилтриэтиламмониевые соли моноалкилфталевых кислот с выходом более 90%. 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 БТЭА - солей моноалкилфталевых кислот по реакции ионного обмена осуществляют взаимодействие калиевых солей соответствующих кислот с бензилтриэтиламмонийхлоридом в среде абсолютного этанола при 30-40 С в течение 30 мин при619 1 эквимольном соотношении реагентов. Для смещения равновесия вправо необ ходимо удалять один из продуктов ре" акции 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 90-95%.П р и м е р 1. В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и термометром, загружают 29,6 г (0,2 М) фталевого ангидрида и 30,2 г (57, избыток) синтетических жирных спиртов (СЖС) фракции С - С состава,%: массовая доля спиртов до С не более 5; массовая доля спиртов С - С 90; массовая доля спиртов выше С не более 5.Содержание спиртов в пределах фракции не регламентируется и по данным хроматографического анализа составляет мас.% С 351 С 321 С 23.Реакционную смесь постепенно нагревают на масляной бане до 130+10 С и выдерживают при перемешивании 1 ч. Получают 59,8 г желтой вязкой жидкости .моноалкилфталата, где Е - С - С, с содержанием основного вещества 96%. 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 г (90%) желтой тягучей вязкой жидкости калиевой соли моноалкилфталата (препарат Фталанол 7 К) формулы 0 ОК ОВ где К - С - Ст 9Из 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 зтаиной нити определяют на приборе ИЭСНпо ГОСТ.Для оценки смачивающих свойств вещества готовят 17-ный водный раствор и определяют краевой угол смачивания им полиамидной и полиэфирной пленки по методу сидящей капли.Для оценки пенообразования и пеноустойчивости готовят 17"ный водный раствор и определяют пенообра зующую способность соединения взбиванием раствора перфорированным диском.Поверхностно-активные свойства вещества оценивают, снимая изотерму 15 поверхностного натяжения на приборе Ребиндера методом максимального давления пузырьков, критическую концентрацию мицеллообразования находят графически из изотермы поверхностного 0 натяжения,Во всех остальных примерах поверхностно-активные и антистатические свойства соединений определяют по ме тодикам, приведенным в примере 1.Пр им ер 2. 10,62 г моноалкилфталата, полученного в примере помещают в химический стакан, добавк ляют 8 мл этанола. При 20 С из ка пельной воронки приливают 40 мл этанольного раствора гидроокиси бензилтриэтиламмония с концентрацией 0,92 моль/л (мольное соотношение реагентов 1:1). Через 30 мин раствори- тель отгоняют, продукт высушивают в вакуум-эксикаторе в течение суток. Получают 16,63 г (957.) очень вязкой желтой жидкости бензилтриэтиламмониевой соли алкилфталата (препарат Фта ланол 7 Б) формулы 0+СбН 5 СН 2 М(С 2 Нь) з ,0ОК гдеК-С-С7 9П р и м е р 3. В стакан помещают 50 .14,435 г (0,05) моноалкилфталевого эфира на основе фракций СЖС с КС - С , полученного в примере 1, добавляют постепенно 7,45 г (0,05 М) триэтаноламина и получают 21,885 г 5 желтой вязкой жидкости триэтаноламмониевой соли алкилфталата (препарат Фталанол 7 Т) формулы Сф00 ц М(СН,СН,ОН),0Ов где К - С - С7П р и м е р 4. Аналогично примеру 1 в трехгорлую колбу загружают )4,8 г (0,1 М) фталевого ангидрида и 21,4 г (0,1 М) СЖС фракции С - С, (молекулярную массу определяют по гидро- ксильному числу), состава, 7.: массовая доля спиртов до С, не более 6; массовая доля спиртов с С, - С,а 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.7:Получают 36,0 г светлой вязкой жидкости моноалкилфталата, где К - С - С , с содержанием основного вещества 99,9 Ж, 18,1 г (0,05 М )моноалкилфталата нейтрализуют 1 ОХ-ной спиртовой щелочью КОН и получают 18 г (907) светлой тягучей жидкости калиевой соли алкилфталата (препарат Фталонол 10 К) формулы СОК 1ОВ где К - С - Си 18П р и м е р 5. 36,2 г (0,1 М) моноалкилфталата, полученного в примере 4, помещают в химический стакан и нейтрализуют 507-ной водной КОН. Получают 48 г желеобразной прозрачной калиевой соли моноалкилфталата (препарат Фталанол 10 Кв) с содержанием воды в продукте 11,6 Ж.П р и м е р 6. В трехгорлую колбу, снабженную холодильником, мешалкой и капельной воронкой, помещают 10 г (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 г (0,025 М) бензилтриэтиламмонийхлорида в 30 мп абсолютного этанола. Выпавший осадок хлористого ка-,5 1255619 ьлия отделяют фильтрованием на фильт- ваго эфира на основе фракций СЖС с ре Шотта. Из фильтрата при пониженном К - С, - С, , полученного впримере давлении 1155 мм рт.ст.) и нагрева, и 6,1 г (0,1 М) моноэтаноламина нии (30+10 С) отгоняют растворитель получают 41,5 г желтой вязкой жиди получают 1,86 г (903)светлой же кости моноэтаноламмониевой соли монолеобразной массы бензилтриэтиламмони- алкилфталата (препарат Фталанол 12 М) евой соли моноалкилфталата (препарат формулыФталанол 10 Б) формулыде Н -15 м е р 7. Аналогично примеру г (0,005 М) моноалкилфталеа на основе фракции СЖС с С , полученного в примере г (0,05 М) моноэтаноламина 21,15 г желтой вязкой жидоэтаноламмониевой соли моноата (препарат фталанол 10 М) иэ 18,ого эфир- С1 Ои 3,0учают 4,полкос мо алкилфта формулы 25 ООН 5 С,ществ35 97,5 Ж.2 г (0,1 М) моноалкилизуют 503-ной воднойт 43,4 г прозрачнвещества натриевата (препарат Фтние воды менее 1 О алат ОН и нейтралполучаразногкилфталсодерж ого желеобой соли алаланол 12 нв, 7) формулы.о ОН гд 149. Аналогично п 0,1 М) моноалкил р им 35,42 е 30 где к -С, - С,П р и м е р 8, Аналогично примеру 1 в трехгорлую колбу загружают 29,2 г(0,2 М) фталевого ангидрида и 41,24 г (0,2 М) СЖС фракции С С 4 (молекулярную массу определяют по гидроксильному числу), состава,7.: массовая доля спиртов до С 1 не более 3; массовая доля спиртов С, -С,4 94; массовая доля спиртов выше С 4.Получают 70,3 г светлой вязкой жидкости моноалкилфталата (где К -- С, ) с содержанием основного ве где К - С, - СПример 10известный). В треснабженную мешалкопомещают 20,0 гкислоты, расплавдобавляют 6,15 гамина (мольное сотов 1:1) . Полученс н соо 4 Н сн сн11зовывают из диэтилпосле перекристаллшат до постоянногПолучают белое крство, слегка окрацвет.Свойства солейлот по примерам 1 - 1лице ( Д необработ10" Ом см)( сравнительный, горлую колбу,й с термометром, ,1 М) лауриновойют ее при 60 С и0,1 М)моноэтанол" тношение реаген(О ля ую соль фо ОН перекр свого эфир изации 607 веса при сталлическ мулысталли(выход и су С.е вещежевыи енно алкилф О прив алевых кисцены в таб14ти 10 нно Из таблицы видно, й способ по сравне о предлагае.с известными рхностно-акпоз т получить и тивные 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, диоксане, .бензоле, эфире, хлороформе, четыреххлористом углероде, диметилформамиде, диметилсульфоксиде. Растворимость в вазелиновом масле Фталанолов 10 К, 10 Кв, Нв, 10 М, 12 М 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 эффективКритическая конСвойства 1 Х-ных водных раст. воров Минимальное поУдельноеэлектрическое соПрепарат центрация мицеллообразования, кмоль/мэверхностное натяПенообразовани и пеноустойчиУгол смачнва противление поли- амиднойнити,обрабо- танной ния градус, на пленках жение,мН/мвость А, Ж ПЭ предлагаемыми препаратами,1 Ом см Фталанол 305 0)40 9, 12 2,6 1 О 165 0,24 8 9 1,110 0,03 31,1 7 К 7 Б 0,0125 0,038 0,028 0,029 0,018 0,037 0,030 0,034 29,3 0,66 1 О 11 1,2 10 112 32,0 7 Т 0,80 13 . 26 4,0 10 10 К 33,0 175 0,79 9 15 4,6 10 0,24 18 21 3,4 10 0,78 19 23 1,61 О 0,72 12 18 8,5"10 33,2 10 Кв 170 1 ОБ 33,0 160 10 М 35,0 135 12 Нв 32,4 280 0,86 10 20 1,4 "1 О 34,0 12 М 225 Лаурат моноэтаноламмония 512 0,80 6 0110 . 0,82 16 24 10 30,0 0,015 Лаурокс1,6- 10 43,0 Ч" 1 ООП р и м е ч а н и е. А- -- , где Ч - объем пены, мл (Ч Ч1 ) 1 о воЧ - объем исследуемого раствора (Ч =200 мл);А - объем пены в начальный момент времени;Ар1-ф, где А, - объем пены через 10 мин. Составитель А.ЕвстигнеевТехред И.Попович КорректорЛ.Пилипенко Редактор Н.Гулько Заказ 4785/28 Тираж 379 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4 7 1255619 8ных ПАВ, хороших антистатиков, сма- пользовать их в различных отраслях чивателей) что дает возможность ис-. производства.