Олигоэтиленоксидсульфонат натрия в качестве модификатора полиэтилентерефталата и способ его получения

 

Изобретение относится к области химии полимеров и может быть использовано для модификации полиэтилентерефталата. Изобретение позволяет получить с высоким (более 90%) выходом олигоэтиленоксидсульфонат натрия общей формулы HO-(CH₂CH₂O)_n-CH₂-CH(SO₃Na)-CH₂OH , где n = 8 - 20, и использовать его в процессе синтеза полиэтилентерефталата в качестве гидроксилсодержащего компонента. 1 табл.

Изобретение относится к области химии полимеров, а именно к олигоэтиленоксидсульфонату натрия в качестве модификатора полиэтилентерефталата и способу его получения и может быть использовано в производстве полиэтилентерефталатных волокон. Целью изобретения является создание олигоэтиленоксидсульфоната натрия в качестве модификатора полиэтилентерефталата. П р и м е р 1. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, при температуре 30^оС помещают 186 г 20%-ного водного раствора Na₂S₂O₅. Колбу продувают азотом и при перемешивании добавляют 200 г моноглицидилового эфира олигоэтиленгликоля (МЭО) с молекулярной массой 512. Температуру в колбе поднимают до 90^оС и проводят реакцию сульфирования в течение 4 в атмосфере азота. Продукт фильтруют, перемещают на ротационный испаритель и отгоняют под вакуумом воду при 35-40^оС в течение 2-4 ч. Затем продукт подсушивают под вакуумом барботируя через него азот до содержания влаги 0,02-0,04%. Полученный модифицированный олигомер этиленоксида, характеризуют по содержанию влаги, содержанию серы, гидроксильных групп и остаточному содержанию эпоксидных групп. Содержание приведено ниже, %: Вода (по Фишеру) 0,03 Эпоксидные группы (остаточное) 0,75 Гидроксильные группы 5,64 Сера: рассчитано для HOCH₂CH₂OCHOH 5,3 где n = 10, Определено 4,84 Выход целевого продукта составляет 91,3%. П р и м е р 2. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой и холодильником, при температуре 30^оС помещают 149 г 25%-ного раствора Na₂S₂O₅. Колбу продувают азотом и при перемешивании добавляют 200 г МЭО с молекулярной массой 512. Температуру в колбе поднимают до 95^оС и проводят реакцию в течение 5 ч в атмосфере азота. Продукт фильтруют и сушат как в примере 1. Содержание продукта приведено ниже, %: Влага 0,032 Эпоксидные группы (остаточные) 0,71 Гидроксильные группы 5,9 Сера 5,08 Выход целевого продукта составляет 96%. П р и м е р 3 (контрольный). В трехгорлую колбу с обратным холодильником и мешалкой помещают 149 г 25%-ного раствора Na₂S₂O₅. Колбу продувают азотом и при перемешивании добавляют 200 г МЭО с молекулярной массой 512. Температуру поднимают до 80^оС и проводят реакцию в течение 6 ч. Продукт фильтруют, сушат и анализируют как в примере 1. Содержание продукта следующее, %: Влага 0,034 Эпоксидные группы 0,70 Гидроксильные группы 7,51 Сера 3,55 Выход целевого продукта составляет 67%. П р и м е р 4 (контрольный). В трехгорлую колбу с обратным холодильником и мешалкой помещают 247,5 г 15%-ного раствора. Na₂S₂O₅. Колбу продувают азотом и при перемешивании добавляют 200 г МЭО с молекулярной массой 512. Температуру поднимают до 90^оС и проводят реакцию в течение 5 ч. Продукт фильтруют, сушат и анализируют как в примере 1. Содержание продукта следующее, %: Влага 0,038
Эпоксидные группы 1,85 Сера 4,41
Выход целевого продукта составляет 83,2%. П р и м е р 5 (контрольный). В трехгорлую колбу с обратным холодильником и мешалкой помещают 247,5 г 15%-ного раствора Na₂S₂O₅. Колбу продувают азотом и при перемешивании добавляют 200 г МЭО с молекулярной массой 512. Температуру поднимают до 95^оС и проводят реакцию в течение 5 ч. Продукт фильтруют, сушат и анализируют как в примере 1. Содержание продукта следующее, %: Влага 0,038
Эпоксидные группы 0,84 Сера 4,57
Выход целевого продукта составляет 86,1%. П р и м е р 6. В трехгорлую колбу с обратным холодильником и мешалкой помещают 76,1 г 25% -ного раствора Na₂S₂O₅. Колбу продувают азотом и при перемешивании добавляют 200 г МЭО с молекулярной массой 1000. Температуру поднимают до 95^оС и проводят реакцию в течение 5 ч. Продукт фильтруют, сушат и анализируют как в примере 1. Содержание продукта следующее, %: Влага 0,031
Эпоксидные группы 0,79
Сера
рассчитано
для формулы,
приведенной
в примере 1, при
n =20 2,90 определено 2,61
Выход целевого продукта составляет 90,1%. П р и м е р 7 (контрольный). В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, помещают 51,4 г (0,1 моль) моноглицидилового эфира олигоэтиленоксида со степенью полимеризации n = 10, 29 г сульфита натрия Na₂SO₃·7H₂O (0,1 моль + 15% избытка) и 50 мл воды. Добавляют 10 мл этанола, нагревают реакционную смесь до кипения и проводят реакцию при перемешивании в течение 5 ч. Полученный продукт фильтруют, удаляют воду. Выход олигоэтиленоксидсульфоната натрия составляет 42%. П р и м е р 8. Синтез ОЭС с n = 8. В трехгорлую колбу с обратным холодильником и мешалкой помещают 230 г 20%-ного водного раствора пиросульфита натрия Na₂S₂O₅. Колбу продувают азотом и при перемешивании добавляют 250 г моноглицидилового эфира олигоэтиленоксида с n 9. Температуру в колбе поднимают до 90^оС и проводят реакцию в течение 4 ч. Продукт фильтруют и сушат. Выход ОЭС составляет 96,8%. Полученный продукт характеризовали по содержанию углерода, водорода, серы, - ОН- и SO₃H-групп, а также по содержанию воды. Олигоэтиленоксидсульфонаты натрия представляет собой вязкие жидкости со значением динамической вязкости η, равной при n=8-10 40 Пас и при n=20 45 Па. При температуре 0-5^оС они затвердевают в воскообразную массу. Присутствие в ИК-спектре олигоэтиленоксидсульфоната натрия полос поглощения в области 1040-1050, 1190 и 1220-1230 см^-1, которые однозначно относятся к поглощению структуры - SO₃Na, подтверждает наличие - SO₃Na-групп в составе молекул ОЭС. Индивидуальность описываемых соединений подтверждена элементным анализом (содержание С, Н, S) и по функциональному составу (содержанию - ОН- и SO₃H-групп) химическими и физическим
HOCH₂CH₂O CH₂-CN-, (ИК-спектроскопия) методами анализа. Результаты анализа для двух значений n приведены в таблице. П р и м е р 9. Получение модифицированного ПЭТФ с использованием предлагаемого соединения. В лабораторный автоклав, снабженный мешалкой, помещают 150 г диметилтерефталата, 98 г этиленгликоля, 0,1 г этиленгликоля, 0,1 г ацетата марганца и нагревают до 160-220^оС в течение 95 мин, отгоняя расчетное количество метанола. Затем в реакционную смесь добавляют 0,1 г Sb₂O₃ и 9,5 г (2 мол.%) олигоэтиленоксидсульфоната натрия с n 8 в виде 50%-ного раствора в этиленгликоле. Реакционную смесь нагревают до 240^оС и отгоняют избыточный этиленгликоль. Понижают давление до 1 мм рт.ст. и проводят поликонденсацию при 275^оС в течение 95 мин. Получают модифицированный полиэтилентерефталат, обладающий следующими свойствами:
Температура плавления, ^оС 255
Характеристическая
вязкость в ортохлорфе- ноле при 25^оС, дл/г 0,655
Сорбция влаги (при относи-
тельной влажности воздуха 65%), % 2,9
Сорбция красителя
дисперсный розовый, мг/г 39
Сорбция красителя
катионный розовый 2^оС, мг/г 22
Удельное объемное
электрическое сопротивление, Ом см 1,5 ˙10¹⁴
Олигоэтиленоксидсульфонат формулы NaO₃SOCH₂CHO(CH₂CH₂O)SO₃N, не имеет ОН-реакционноспособных групп и выпотевает из полиэтилентерефталата. где n = 8-20, в качестве модификатора полиэтилентерефталата.

Формула изобретения

1. Олигоэтиленоксидсульфонат натрия формулы
HO-(CH₂CH₂O)-CH₂-OH,
в качестве модификатора полиэтилентерефталата. 2. Способ получения олигоэтиленоксидсульфоната натрия, заключающийся в обработке моноглицидилового эфира олигоэтиленоксида 20 - 25%-ным водным раствором пиросульфита натрия при 90 - 95^oС в течение 4 - 5 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1