Соли моноэфиров фталатов в качестве поверхностно-активных веществ и антистатиков

 

Соли моноэфиров фталатов общей формулы r v-COOX COOR где R - нормальные бутил, гексил, октил, цетил; X - К, (С,,Е , в качестве поверхностно-активных веществ и антистатиков.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СООХ

C00R

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3831338/23-04 (22) 29.12.84 (46) 07.09,86. Бюл. В 33 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетического волокна (72) В. П, Кабанов, А. Т. Смирнова и С, Н. Харьков (53) 547,584(088.8) ,(56) Поверхностно-активные вещества, Справочник/Под ред. А. А. Абрамзона. - Л.: Химия, 1979, с. 306

Рясенкий С. С. и др. Коллоиднохимические свойства солей высших кислот. — В сб.: Поверхностно-активные вещества. — Калинин, Изд-во

КГУ, 1980 с. 106-111.

„„SU„„1255620 А 1

ag 4 С 07 С 69/80, С 11 С 1/08, 1717 6 (54) СОЛИ МОНОЗФИРОВ ФТАЛАТОВ В КАЧЕСТВЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

И АНТИСТАТИКОВ (57) Соли моноэфиров фталатов общей формулы где H — - нормальные бутил, гексил, октил, цетил; (С Н )3 в качестве поверхностно-активных веществ и антистатиков.

1 1

Изобретение относится к HoBbiM органическим соединениям, обладающим поверхностно-активными свойствами и антистатическим действием, а. именно к солям моноэфиров фталатов формулы

ФО

ОХ

С

Ф

0Н где R — нормальные бутил, гексил, октил, цетил;

Х К (С6Н СН М (C Íb) ) е

Целью изобретения является выявление соединений, обладающих улучшенными поверхностно-активными и антистатическими свойствами.

Указанные соединения получают взаимодействием соответствующих спиртов с фталевым ангидридом при о, 130-140 С в течение ) .ч в отсутствие растворителя.

Моноэфир фталата характеризуют содержанием основного вещества с последующей нейтрализацией последнего соответствующим основанием при комнатной температуре. В качестве нейтрализующего агента используют этанольные растворы гидроокисей калия, бензилтриэтиламмония. Этанол удаляют под вакуумом.

Бензилтриэтиламмониевые (БТЭА) соли моноэфиров фталатов получают также путем ионного обмена калиевых солей моноэфиров фталевых кислот с бензилтриэтиламмонийхлоридом в среде абсолютного этанола.

Выпавший осадок хлорида калия отделяют фильтрованием, растворитель отгоняют под вакуумом.

Получают калиевые и бензилтриэтил" аммониевые соли с выходом более 90%, представляющие собой белые кристаллические вещества или слегка окрашенные в желтый цвет прозрачные вязкие жидкости, хорошо растворимые в воде, полярных и неполярных органических растворителях.

Пример 1. В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и термометром, загружают 22,2 r (0,15 M) фталевого ангидрида и 11,7 r (0,16 М) бутилового спирта. Реакционную смесь постепенно нагревают на масляной бане до

130 .10 С и выдерживают при перемешивании 1 ч. Получают 33,3 г монобути2 55620 2

2О

5G

55 лового эфира фталевой кислоты с содержанием основного вещества 99%, затем добавляют 80 мл этанола и при перемешивании нейтрализуют 10 -ной спиртовой КОН по фенолфталеину, после чего отгоняют этанол при пониженном давлении (15"5 мм рт. ст) и выделяют 34,6 г (93 .) белого кристаллического вещества монобутилфталата калия, t„„ =-105 С (из четыреххлористого углерода).

Элементный состав.

Найдено %: С 55 24» Н 5,08

К 15,15.

Вычислено, % С 55,38; Н 5,00;

К 15,00.

ИК-спектр содержит характеристические полюсы поглощения карбонила сложноэфирных (1730 см ) и карбоксилатных (1590, 1400 см ) групп, а также набор полос поглощения валентных и деформационных колебаний связей-С-Н, Из полученного соединения готовят 6 -ный водный раствор, который затем наносят с помощью аппликатора на полиамидную нить 29 текс в количестве 0,6 от массы нити, Удельное электрическое сопротивление обработанной нити определяют на приборе

ИЭСН-1 по ГОСТ.

Для оценки смачивающих свойств готовят I -ный водный раствор и определяют краевой угол смачивания им полиамидной {ПА) и полиэфирной (ПЭ) пленок по методу сидящей капли.

Для .оценки пенообразования и пеноустойчивости используют 1%-ный водный раствор и определяют пенообразующую 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 изотерм поверхностноно натяжения.

Поверхностно-активные и антистатические свойства соединений примеров 2-9 определяют по методикам, приведенным в примере 1, Пример 2. В,трехгорлую колбу, снабженную холодильником, мешалкой и капельной воронкой, помещают

3 125

5,2 r (0,02 M) моно-H-бутилфталата калия, полученного в примере 1, растворяют в 15 мл абсолютного этанола и по каплям при перемешивании добавляют 4,596 г (0,02 M) бензилтри- этиламмонийхлорида, растворенного в 5 мл абсолютного этанола. Выпавший осадок хлористого калия отделяют фильтрованием на стеклянном пористом фильтре. Из фильтрата при пониженном 10 давлении удаляют растворитель и получают 7,5 r (91X) прозрачной вязкой жидкости бутилфталата бензилтриэтиламмония, и =1,5418 °

Элементйый состав.

Найдено, : С 72,50; Н 8,35;

N=3,4О.

Вычислено, Х: С 72,64; Н 8,47;

И=3,39. 20

ИК-спектр соответствует предполагаемой структуре.

Пример 3. Аналогично примеру 1 из 22,2 г (0,15 M) фталевого ангидрида и 15,33 r (0,15 М) гексанола 25 получают 37,5 г моно-и-гексилового эфира фталевой кислоты с содержанием основного вещества 99 . Нейтрализацией последнего 10Х-ной спиртовой

KOH получают 42,6 г (95 .) светло-жел-30 той вязкой жидкости моногексилфталата калия, и =1,5019, Элементный состав, Найдено, .: С 58,12; Н 5,80;

К 13,60.

С„Н„,О,К

Вычислено, .: С 58,33; Н 5,90; . К 13,54.

ИК-спектр соответствует предполагаемой структуре.

Пример 4. Аналогично примеру 2 из 14 41 r (О 05 М) моногексилфталата калия и 11,39 г (0,05 М) бензилтриэтиламмонийхлорида получают 19,8 г (90X) желтой вязкой жид- 45 кости бензилтриэтиламмониевой соли . гексилфталата, п =1,5223., Элементный состав.

Найдено, .: С 73,10; Н 8,75;.

N 3,23. 50

Вычислено, Х: С. 73,47; Н 3,84;

N 3,17.

Ик-спектр соответствует предполагаемой структуре.

П р.и м е р 5. Аналогично примеру 1 из 14,8 r ..(0,1 М) фталевого ангидрида и 13,0 г (0,1 М) октилового

5620 4 спирта получают 27,6 г моно-H-октилового эфира фталевой кислоты с содержанием основного вещества 98,8, нейтрализацией последнего 10Х-ной спиртовой КОН получают 29,8 r (96X) вязкой светлой жидкости монооктилфталата калия, и =1,5038, Элементный состав.

Найдено, .: С 60,49; Н 6,58;

К 12,80, Вычислено, : С 60,76; Н 6,65;

К 12,34.

ИК-спектр соответствует предполагаемой структуре

Пример 6. Аналогично примеру 2 из 15,8 r (0,05 М) монооктилфталата калия и )1,39 r (0,05 М) бензилтриэтиламмонийхлорида получают 22,8 r (97 ) светло-желтой вязкой жидкости октилфталата бензилтриэтиламмония, и =1,5116.

Элементный состав.

Найдено, .: С 74,16; Н 8,99;

N 2,87.

Вычислено, Х: С 74,20; Н 9,17,»

N 2,99.

ИК-спектр соответствует предпола" гаемой структуре.

Пример 7. Аналогично примеру 1 из 7,4 г (0,05 М) фталевого ангидрида и 12,1 г (0,05 М) цетилового спирта получают 19,4 r моно-H-цетилового эфира фталевой кислоты с содержанием основного вещества 98,4Х, нейтрализацией последнего 10Х-ной спиртовой щелочью КОН получают 20,6 r (96X) белого кристаллического вещества моноцетилфталата калия, 56,4 С (иэ ацетона) °

Элементный состав °

Найдено, : С 66,80; Н 8,32;

К 9,10.

С ДН370 К

Вычислено, Х: С 67,29; Н 8,64;

К 9,11.

Значение р определяют для нити, обработанной l .-ным раствором, ввиду плохой растворимости преперата в воде. . Пример 8. Аналогично примеру 2 из 6,42 г (0,15 M) моноцетилфталата калия и 3,417 r (0,15 М) бензилтриэтиламмонийхлорида получают

8,4 г (95,4Х) светло-желтой вязкой жидкости цетилфталата бензилтриэтиламмония, и =1,5023. 3 5620

Иннималь ное по верхно нов на жение, 8н л э мн/м войства астворо

Удельное электрическое сопротивление полиамндной нити, обработанной нр6!дл& гаемыми соединениями, Р, Ом. ритич ая ко ентра ня ии вллоо азова

ИЯ g кмоль)им ообраз н пен йчивост

С Н

32 60 1,3 10

28 55 5,7.10

21 33 40 10

48,6

0 О

0 О

О О

0 О

285 0,47 (С,Н ) НСН Сн

С Н

-38,8

С Н (С Нв )э ЯСН С Нэ

14 33 1,2. 10

32,9

0,l ф

О 20 4,9 10

С,Н»

С,Н„

0,05 (С нэ) НСН С Н

0,015 II65 0,33 0 20 6,3 10

30,0

С Н K

30 38 24.10

38,6

105 0,81

0,014

Найдено, %: С 76,28; Н 10,20;

N 2,35.

Вычислено, %: С 76,42; Н 10,15", N 2941, С31Н Ч NOIR

Значение Р определяют для нити, обработанной 1%-ным раствором, ввиду плохой растворимости препарата в воде.

Пример 9, Аналогично примеру 1 из 7,4 (0,05 М) фталевого ангидрида и 13,5 r (0,05 И) стеарилового спирта получают 20,7 г моностеарилового эфира фталевой кислоты с содержанием основного вещества 97,8%, нейтрализацией которого 10%-ной спиртовой щелочью КОН получают 22,2 г (97%) белого кристаллического вещества моностеарилфталата калия с t,„

=65 С.

Растворимость в воде синтезированного соединения не превышает 0,2%, вследствие чего исследовать поверхностно-активные и коллоидно-химические свойства не представляется воз- 25 можным

Свойства предлагаемых солей алкилфталевых кислот формулы соох

000R а также известных приведены в таблице (p необработанной нити 10 и

10 Ом. см ).

Приведенные в таблице данные показывают, что в отличие от близких по структуре солей карбоновых кислот, которые практически не изменяют сопротивление полиамидной нити, предлагаемые соли моноалкилфталатов являются хорошими антистатиками, существенно на 3-4 порядка увеличивающими электропроводность нити.

Кроме того, предлагаемые соединения в отличие от солей карбоновых кислот хорошо растворимы в воде, полярных и неполярных органических растворителях — этаноле ацетоне, бензоле, эфире, хлороформе, четыреххлористом углероде, деметилформамиде, диметилсульфоксиде. При этом поверхностно-активные свойства предлагаемых соединений не ухудшаются,. а значительно меньшее пенообразование позволяет предложить их для использования, например, в качестве текстильновспомогательных веществ, В промьппленности химических волокон в качестве антистатиков широко используют различные производные полиэтиленоксидов, например препарат

Лаурокс 9 С Н СОО(СН СН О) Н, ко торый снижает электрическое сопротивление полиамидных и полиэфирных

12 нитей до значений 10 Ом. см, т.е.

его эффективность значительно ниже, чем у предлагаемых соединений.

I 255620

Продолжение таблицы ое ичеспроне нити, таяСк Нзв (C Hþ HCH С, Н, 36,5

С,Н C005H CH СН OH 30,0

0,007 40 0,75 23 34 6,9 10

512 0 80 6 0 10

0,015

С„ Н С00К

0,025 475 0,75 13 15 3,1-10

33,3

Лаурокс-9 . ., 110 0,82 16 24 1,6 ° 10

4310

Ч 100

П р н и е ч а я и е. А - †-, где Ч - объем

Че

-V „ „oo è 1 Ч1 - объем исследуемого paeTaopa (Х - где Л, " объем пены в начальный момент; черве 10 иия.

В яримерак " 3 значения 6 приведены для концентраций

0,4 и 0,2 кмолв/м пены, мп (Ч =Ч е

200 мл). пены

0,4;

Составитель А. Евстигнеев

Редактор Н. Гунько Техред И.Попович

Корректор Т, Колб

Заказ 4785/28 .. Тираж 379

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие У г. жгород, ул. Проектная, 4