Длинноцепочечные алкилзамещенные четвертичных аммониевых солей алкиларилсульфонатов в качестве антистатиков для синтетических волокон

Авторы патента:

ЧЕГОЛЯ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

МИЛЬГРОМ АРНОЛЬД ЕФИМОВИЧ

ЛЕВИН ВЛАДИМИР МИХАЙЛОВИЧ

БЕДЕР НИНА МИХАЙЛОВНА

МУРАВЬЕВ ВЛАДИМИР КУЗЬМИЧ

ПОТАШНИКОВА СВЕТЛАНА ГРИГОРЬЕВНА

ДЬЯЧКОВА ЛЮДМИЛА ЯКОВЛЕВНА

АНУФРИЕВА ВЕРА ИВАНОВНА

C07D295/02 - содержащие кроме гетероатомов кольца только атомы водорода и углерода

C07D213/20 - их четвертичные соединения

Длинноцепочечные алкилэамещенные четвертичных аммониевых солей алкиларилсульфонатов общей формулы 3C5D С 07 С D 06 М 13/46;, С 07 D 295/02; С 07 D 213/20 ...„ I I jaf .-:e-rj{.|;j s 8«г где I если R - децил, то вместе обозначают углеродну1о часть пиридиниевого цикла; 11 если RJ - додецил, то а) R2 Rj - метил, Кд - этилол. или б) Ri 4 метил; III если R цетил, то a)R П, метил, или б) R, R - метил, R - этилол, в)RT, % этил, Rji - бензил, г)R, R +R - углеродная часть W пиридиниевого цикла, д)RI +R, - углеродная часть пиперидиниевого цикла, R - бензил; IV если R. - ок-тадецил, то R у R - метил; - бензил, в качест- В ве антистатиков для синтетических волокон. : D1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И}

Э(51) С 07 С 87/30, D 06 М 13/46,, С 07 D 295/02; С 07 D 213/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ЕТЕНИЙ И ОТКРЫТьИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ j,";: ---К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (,"иь..:,,,: ;; „, В -.0

М вЂ” 1Ч-Я

2 )) я

0ч0 а-(О Мф,б (21).2880338/23-04 (22) 11.02.80 (46) ."L5.08.83. Бюл; Р 30 (72) А.С.Чеголя, А.Е.Мильгром, В.М .Левин, H.М.Бедер, В.К.Муравьев, С.Г.Поташникова, Л.Я.Дьячкова и B.È.Aíóôðèåâà (71 ) Всесоюзный научно-исследовательсзкий институт синтетических волокон и Калининский государственный унив,ерситет (53) 547.233.4(088.8) (56 ) 1. Поверхностно-активные. вещест ва. Справочник, М, 1979, с.283.

;2. Патент СССР Р 486504, кл. С 07 С 87/30, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР .В 285931 кл. С 07 С 87/30 1967. (54) ДЛИВГОЦЕПОЧЕЧНЫЕ АЛККЬАМЕЦ(ЕННЕЖ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ АММОНИЕВЫХ СОЛЕЙ

АЛКИЛАРИЛСУЛЬФОНАТОВ В КАЧЕСТВЕ AH J HCTATHKOB ДЛЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН (57) Длинноцепочечные алкилзамещенные четвертичных аммониевых солей алкиларилсульфонатов общей формулы где если В„- децил, то Н .+R +Г . вместе обозначают углеродную часть пиридиниевого цикла;

Н если R вЂ” додецил, то а) Н = В вЂ” метил, В4 - этилол, или 0) Rg = Q = R4 вЂ” метил; щ если Н1 цетил, то а) R â€” = Г = . вЂ” метил или б) R = R> вЂ” метил, R4 вЂ” этилол, a) к. = R> вЂ” зтил, R4 вЂ” бензил, g

r) Rz+ R> +R4, вЂ” углеродная часть пиридинйевого цикла, Л) R +R> вЂ” углеролная часть пипеРипиниеного пиала, Нн вЂ” беннил; С

IV если R> октадецил, то R

= R> - метил; R+ вЂ” бЕнзил, в качест- Я ве антистатиков для синтетических волокон

1035021

Изобретение относится к новым химическим соединениям, а именно к длинноцепочечным алкилзамещенным четвертичных аммониевых солей алкиларилсульфонатов общей формулы где 1) если R вЂ” децил, то R< + R +

+R4 вместе обозначают углеродную часть пиридиниевого цикла;

h) если Нл - додецил, то а) R2 = Й вЂ” метил; R вЂ” этилол, б) R - = R = R4 вЂ” метил;

4 если ВЛ вЂ” цетил, то а) Rz = R = R вЂ” метил;

6) Н = R вЂ” метил; й4 вЂ” этилол;

s) R =- R вЂ” - этил Н- вЂ” бензил.

Г г) R2 +R +В4 вЂ” вместе обознаЪ чают углеродную часть пиридиниевого цикла; д) R +R вместе обозначают углеродную часть пиперидиниевого цикла; Rq - бензил;

И если + вЂ” октадецил, то Н

= R> вЂ” метил; R4 вЂ” бензил, в качестве антистатиков для синтетических волокон.

Предложенные соединения могут быть использованы в текстильной промышленности для волокнистых изделий текстильного ассортимента, антистатиков для электризующихся волоконных резинотехнических и пластмассовых изделий технического ассортимента, а также в качестве текстильновспомогательных веществ при переработке волокон, пластмасс и т.д.

В проглышлейности для антистатической отделки полиакрилонитрильных волокон используют антистатик "Триамон" (Т рс вЂ (2-оксиэтил) метиламмоний метасульфат) {1) вЂ” (3).

Недостатком используемого антистатика является его малая устойчивость при стирке.

Цель изобретения вЂ” создание антистатиков для волокон, обладающих улучшенными свойствами.

Поставленная цель достигается новыми длинноцепочечными алкилзамеценными аммониевыми солями алкиларилсульфонатов приведенной общей формулы. В качестве антистатиков для синтетических волокон.

Укаэанные соединения получают. взаимодействием длинноцепочечных алкил{алкарил )замешенных четвертичных аммониевых солей минеральных кислот и длинноцепочечных алкиларилбензолсульфонатов в подходящем растворителе, например в воде, в низшйх алифатических спиртах.

15 мл воды нагревают до 90 С, приливают к нагретому до этой же температуры раствору 3,65 r (0,11 моль) натриевой соли И -додецилбензолсульфокислоты в 13 мл воды. Тотчас же образуется эмульсия, разделяющаяся на органический и водный слои. Органический слой отделяют и просушивают в вакуум-эксикаторе над едким кали. Получают 5,90 r (78,66%) однородного пастообразного светло-коричневого вещества. 1 „,„ 110-114 С.

Температура начала разложения 200 С, Продукт плохо растворим в воде, ацетоне, гексане, хорошо растворим в этаноле, хлороформе, бензоле, четыреххлористом углероде и эфире.

Поверхностное натяжение водного раствора б 29. 10 Н/м, KKN 2,5 ° 10 кмоль/м".

Найдено,Ъ: С 75,41; Н 10,89;

N 2,37; 8 4,85.

С4.6Н-9ИО S

Вычислено,Ъ: С 75,69; Н 11,15;

N 1 96; Б 4,48.

Пример 1 . )(-Децилпиридиниевая соль М -додецилбензолсульфокислоты.

Раствор 10,23 r (0,04 моль) Й

-децилпиридинийхлорида в 15 мл воды приливают при комнатной температуре к раствору 13,9 г {0,04 моль) натриевой соли И -додецилбензолсульфокислоты в 50 мл воды. Образуется нерасслаивающимся коллоидный раствор

10 Реакционную смесь упаривают в вакууме (60-5 мм) при 40 С. Образовавшийся сироп экстрагируют эфиром. Неорганический остаток промывают эфиром, просушивают и взвешивают. Экстракт упаривают в вакууме (150-5 мм) при комнатной температуре и сушат в течение ночи в вакуум-эксикаторе над едким кали. Получают 18 г (82,60%) однородной светло-коричневой пасты.

20 iT „„„„„,ц,,1 10 114 С.Температура нача,ла разложения 230 С.Продукт малорастворим в воде, ацетоне и гексане, хорошо растворим в этаноле, хлороформе, бензоле, четыреххлористом углероде и эфире. Поверхностное натяже. ние водного раствора Q 28-10 Н/и, критическая концентрация мицеллообразования (KKt1) 5, 5 10 кмоль/глэ.

Найдено,Ъ: С 72,49; Н 10,31;

И 2,74; S 5,50.

С 3 НУ ИО Б

Вычислено,Ъ: С 72,62; Н 10 16

Ы 2,57; S 5,86.

Неорганический осадок анализируют по Фольгарту.

35 Получено 2,31 г (98,31%) хлористого натрия.

Пример 2. М -Цетилбензилэтиламмониевая соль М -додецил-бензолсульфокислоты.

Раствор 4,46 г (0,011 моль) И-цетилбензилдиэтиламмонийхлорида в

1035021

Раствор 2,18 г (О, 005 моль) цетилбензилпиперидиний хлорида в 11 мл воды нагревают.до 90 С приливают к нагретому до этой же-температуры раствору 1,74 г (0,()05 моль) натриевой соли И-додецилбензолсульфокислоты в 6 мл воды. Обработку реакционной смеси проводят аналогично приме- . ру 2. Получают 2,73 г (75,20%) цетилбензилпиперидиниевой соли г1 -додецилбензолсульфоккслоты. Tpawer 4146 С. Температура начала разложения 230 С. Продукт мало растворим в воде, хброшо растворим в ацетоне, 50 этаноле, хлороформе, бензоле, четыреххлористом углероде, эфире и гексане. Поверхностное натяжение водного раство. а 6 27,2 ° 0 Н/м, ККМ 0,9-10 кмоль/м . 55

Найдено,%: С 75,82; Н 10,59;

N 2у24т S 4ю59 °

С,д Н-г НО $

Вычислено,%: С 76,13; Н 10,97;

N 1.,93; $4,41.

Получено 0,26 r (89,65%) хлористого натрия.

Пример 5. (г-Додецилдиметилэтаноламмониевая соль И -додецилбензолсульфокислоты.

Водный слой упаривают. Остаток промывают ацетоном и. эфиром. Неорганический остаток просушивают и анализируют по Фольгарту. Получено

0,89 r (,96,72%) хлористого натрия.

Пример 3. Н -Цетилпиридиниевая соль И-додецилбензолсульфокисЛОТЫ, Раствор 3,86 г (0,01 моль) цетил пиридинийбромида. в- 14 мл воды нагревают до 90 с приливают к нагре- г0 тому до этой же температуры раствору 3,48 r (0,01 моль) натриевой соли И -додецилбензолсульфокислоты в

12,5 мл воды. Обработку реакционной смеси проводят как в примере 2. Получают 4,5 г (71,54%) цетилпиридиниевой соли И -додецилбензолсульфокислоты. Т „ 110-115 С. Температура начала разложения 2000С. Продукт мало растворим в воде, хорошо растворим в ацетоне, этаноле, хлороформе, бензоле, четыреххлористом углероде, эфире и гексане.

Поверхностное натяжение водного раствора б = 26,3 ° 10 Н/м. KKM 1.2

-Ъ

1 0 кмОль/м м

Найдено,%г С 74,07; Н 10,51;

N 2 01; S 5 14. с 9н .г ыоз$

Вычислено,%: С 74,36; Н 10,72;

N 2,22; $5,08 °

Получено 0,95 r- (92,23%) хлористого натрия.

Пример 4. N -Иетилбензилпиперидиниевая соль И -додецилбен- 35 золсульфокислоты.

С 71,39; Н 12,01;

N 2ю72ч S 5 42 °

Суу Н,э NO@S

Вычислено,%: С 71,61; Н 11,47;

N 2,53; S 5,78.

Получено, 2,92 r (94,50%) бромистого натрия.

Пример 7. Петилтриметил.аммониевая соль и -додецилбензолсульфокислоты.

Раствор 5,75 r (0,01-6 моль) цетилтриметиламмонийбромида в 50 мл воды нагревают-до 90 С и приливают к нагретому до этой же температуры раствору 5,5 г (0; 016 моль ) натриевой соли г1-додецилбензолсульфокислоты в 19,5 мл воды. Реакционную смесь обрабатывают по методике, описанной в примере 2. Получают

Раствор 10,15 г (0,03 моль) додецилдиметилэтаноламмонийбромида в

30 мл воды нагревают до 900С, приливают к нагретому до этой же температуры раствору 10,44 r (0,03 моль) натриевой соли И -додецилбензолсульфокислотгг в 37 мл воды. Реакционную смесь обрабатывают как описано в примере 2 ° Получают 14,9 г (85,14%) додецилдиметилэтаноламмониевой соли И -додецилбензолсульфокислоты.

T „,, 202-206 С. Температура начала разложения 230 С. Продукт мало растворим в воде; ацетоне и гексане, хорошо растворим в этаноле, хлороформе, бензоле,- четыреххлористом углероде и эфире. Поверхностное натяжение водного раствора 6 26,8 10 Н/м, KKN 1,3.10 кмоль /мь.

Найдено,%: С 70,25; Н 10,79у

N 2,57; S 5,61.

СЗ4Н НО,г.$

Вычислено,%: С 69,99; Н 11,23;

N 2 40; S 5 48., Получено 2,46 r (79,61%) бромистого натрия.

Пример 6, N -Додецилтриметиламмониевая соль И-додецилбен-. золсульфокислоты.

Раствор 9,25 г (0,03 моль) додецилтриметиламмонийбромида в 24 мл воды нагревают до 90 C и приливают к нагретому до этой же температуры раствору 10,44 r"(0,03 моль) натриевой соли и -додецилбензолсульфокислоты в 37 мл воды. Реакционную смесь- обрабатывают по методике, описанной в примере 2. Получают

13,87 г (83,36%) додецилтриметиламмониевой соли и -дойецилбензолсульфокислоты. ТР0>г 197-201 С. Температура начала разложения 230 С. Про» дукт мало растворим в воде, четыреххлористом углероде, эфире и гексане, хорошо растворим.в ацетоне, этаноле, хлороформе, бензоле. Поверхностное натяжение водного раствора О 26 10 Н/м, ККМ 1,4

10: кмоль/м .

Найдено,%:

1035021 (О

Раствор 4,66 r (0,011 моль) октадецилдиметилбензиламмонийхлорида в 30 мл воды нагревают до 90 С, приливают к нагретому до этой же температуры раствору 3,83 г (0,011 моль) натриевой соли М -додецилбензолсульфокислоты в 13,6 мл воды. Реакционную смесь обрабатывают по методике, описанной в .примере 2. Получают

7,63 r (97,3Ъ) октадецилдиметилбензиламмониевой соли >.-додецилбензолсульфокислоты. T+» r97-100 С. Тем- 60 пература начала разложения 270 С.

Продукт мало растворим в воде, растворим в ацетоне, этаноле, хлороформе, бензоле, четыреххлористом углероде, эфире и гексане. Поверх7,8 r(82,08Ъ ) цетилтриметиламмоние. вой соли И -додецилбензолсульфокислоты, Т,, 117-123 С. Температура начала разложения 230 С. Продукт мало растворим в воде, эфире и гексане. Хорошо растворим в ацетоне, этаноле, хлороформе, бензоле и четыреххлористом углероде ° Поверхностное натяжение водного раствора

<з 27,52.10 Н/м, KKM 1,6

"10 кмоль/м .

Найдено, Ъ | С 73, 22; Н 11, 57;

N 2,11; S 5,47.

С„„Н ИО Я

Вычислено,%: С 72,90; Н 11,74;

N 2,30; Я 5,25. 15

Получено 1, 51 (92 б ЗЪ) бромистого натрия.

Пример 8. Н-Петилдиметилэтаноламмониев ая соль И -додецилбензолсульфокислоты.

Раствор 39,45 r (0,1 моль)

Й-цетилдиметилэтаноламмонийбромида в 135 мл воды нагревают до 90 С, приливают к нагретому до этой же температуры раствору 34,8 г (0,1)моль 2 натриевой соли и -додецилбензолсульфокислоты в 123,4 мл воды. Обработ1ку реакционной смеси проводят как

В примере 2. Получают 59,7 (93,43Ъ) й-цетилдиметилэтаноламмониевой соли

И -додецилбензолсульфокислоты.

T ä „ r 177-181 С. Температура начала разложения 220 Ñ. Продукт мало растворим в воде и ацетоне, растворим в этаноле, хлороформе, бензоле, четыреххлористом углероде, эфире и гексане. Поверхностное натяжение водного раствора б 29,9 10 Н/м, KKN 4,6 ° 10"+ кмоль/м".

Найдено,Ъ: С -71,05; Н 11,92;

N 2,05; S 5,12. 40

СЗВ Н7Ъ ИО+S

Вычислено,Ъ: С 71,37; Н 11,51;

N 2,19; S 5,00.

Получено 9, 84 r(95,,53Ъ) бромистого натрия. 45

Пример 9. Октадецилдиметилбензиламмониевая соль И -додецилбен золсульфокислоты. ностное натяжение водного раствора

6 23,6 ° 10 Н/м, ККМ 13,5 :

1 (Г кмоль /м >, Найдено,Ъ: С 76,19; Н 10,85;

N 2,21; S 4,17.

С45 Н79 ИО Я

Вычислено,%: С 75,73; Н 11,16;

N 1 к9бч S 4 48 °

Получено, 0,59 г (92,18Ъ) хлористого натрия.

Обработкой полиамидного волокна, свежесформованного на машине "Фурне", 7Ъ-ной эмульсией цетилпиридиниевой солью И вЂ .додецилбензолсульфокислоты (нанесение эмульсий .с вращающихся шайб) без использования других замасливателей с последующей термовытяжкой на утюгах (К

4,45) и высокоскоростной перемоткой без дополнительного применения текстильно-вспомогательных веществ достигнуто снижение электросопротивления полиамидной нити примерно в тысячу раз.

Сравнение действия известного препарата и предложенных соединений показывает, что последние обладают более устойчивыми долговременными антистатическими свойствами.

В таблице представлены электрические характеристики полиакрилонитрильных (ПАН ) волокон, обработанных известным антистатиком "Триамоном" и предлагаемыми соединениями.

Антистатические свойства волокон оценивают о их объемному электросопротивлению, а также способности к электризации при трении, которая характеризуется величиной потенциала, возникающего на волокне при трении его о чужеродную поверхность, например алюминиевый валик или кожу руки человека.

Антистатические свойства. волокна считаются улучшенными, если в резуль тате проведенной модификации его объемное электросопротивление и (или ) способность к электризации уменьшается. Долговременность антистатических свойств оценивается по сохранению модифицированными волокнами приобретенных электрических свойств до и после многократных стирок, имеющих место в процессе их эксплуатации.

Как видно из таблицы tIAH волокна, модифицированные производными длинноцепочечных алкилзамещенных четвертичных аммониевых солей алкиларилсульфонатов, меньше, электризуются при трении и имеют меньшее объемное электросопротивление до и в процессе многократных стирок по сравнению с волокнами, обработанны ми "Триамоном", которые сохраняют приемлемые для эксплуатации электрические характеристики не более, чем после 2-3с.-гирок.

1035021

Объемное электросопротив- Потенциал, возникакиций на волок ление волокон, Ом не при трении, В+{

2 3 4

Антистатический препарат

М -Лецилпириди- 8,0 10 (10) 0 0 . 0 0 {10>. ниевая соль . 4,5 10 (0) 3,2 ° 10 (20) 0 (О) 1200 (10 и -додецилбензолсульфокис- лоты ) 000 120) 1200 (20 ) Si О

СР„-.ОМ 0602 Q СЦН„

901 ° 10 (10) 0 (О)

4,5 10 {0) . 3,2 ° 10 (20) (О) Й-Цетилбензилдиэтиламчоние вая соль" И -доде цилбе нзолсульфокислот

С Н33 И вЂ” СН1С4Н5 золсульфокис-ло

300 (10) О

oso Q C P»

00 20>

600 20) 1Н5 . К-Цетилпириди- ., 5- 10 (5 ) ниевая соиь 6,5 10 (О)

i И-доде цилбе н-.

ДЯЯ 02 0 5)

2,8 13 (10} 1100(0 ) 1800(5

2000 (10)