Жирные тетраалкиламмониевые соли @ -оксиалкансульфокислот в качестве антистатиков для синтетических волокон

 

Жирные тетраалкиламмонневые соли оС -оксиалкансульфокислот общей формулы DSOgCH-OH Rj-N-Rj RS 1Ц где, если Rj- атом водорода, то R,- децил, додецил, цетил или октадецил , причем если R - децил; то R И R4 Образуют пиридинневый R 2 цикл,если R - додецил, то Rj метил, R4 бензил или циклогексил , если R. - цетар, то Rj, и R4 kn образуют пиридиниевый цикл или R метил или бутил, а R - бензил, если R - октадецил, то Rj Rj мв тил. Hi - бензил, если метил, 15 этил и В - фв- g то R - цетил, R -- НИЛ , для синтев качестве антистатиков тических волокон.

I (!Ю (И!

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН »5И Я 07 С 87/30; С 07 D 213/20, ОПИСАНИЕ ИЗОБАТЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ТВУ где, если R - атом водорода, то

R»- децил, додецил, цетил или октаДецил, причем если R» - децил, то

В», R и В4 образуют пиридиниевый цикл, если В» - додецил, то Rg Вметил, R4 — бензил или циклогек- g сил, если" В». - цетил, то В|,R> и В4 образуют пириднниевый цикл. или R

R>- метил или бутил, а В4 - бензил, если H» — октадецил, то В R - ме- С тил, н4 - бензил, если R - метил, то R — цетил, R R - этил и R4 - фе-

1 нил, в качестве антистатиков для синтетических волокон.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3220110/23-04 .(22) 17.12.80 .(46) 23 .09.83. Бюл. М 35 (72) A.Ñ.×åãîëÿ, A.Å.Èèëüãðîì, С.Г.Поташникова и А.Г.11ухометзянов -. (71) Всесоюзный научно-исследова-,: тельский институт синтетических во-, локон и Калининский государственный университет (53) 547.233.07 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 285931, кл. С 07 С 87/30, 1967.

2. Справочйик по поверхностно- . активным веществам и отделочным пре.. -. паратам для текстильной промышлен-.,- ности. М., изд-во Государственного комитета по координации научно-ис- . следовательских работ СССР, 1965, с. 94-97 °

3. Патент СССР 9 486504, кл. С 07 С 87/30, 1970. (54 ) хиРные тетРААлкилА1Ф10ниеВые

СОЛИ ot, -ОКСИАЛКАНСУЛЬФОКИСЛОТ В КА""", ЧЕСТВЕ AHTHCTATHKOB ДЛЯ СИНТКТИЧЕС

KNx волокон. (57) Жирные тетраалкиламмониевые соли 0(-оксиалкансульфокислот общей формулы и а1-а-а, ОЭО аа-ОН

И» 5

1043143: е +

I - N= Ез О 80е СВ- ОН

I I

Ry Eg

+ +Ь- ндг и- e >(,oem>QH )0QH<- ì(Ñíü)ã) (Се О 3 О з)е

I I г СН2 1/

Изобретение относится к новым органическим соединениям, а именно к жирным тетраалкиламмониевым солям

g-оксиалкансульфокислот общей формуФ лы

ГДЕ, ЕСЛИ R< - атом водорОда, то

Rq - децил, додецил, цетил или октадецил, причем если Й - децил, то обладающие антистатическими свойст- 20 вами (1) .

Недостатком соединений является высокая растворимость в воде, не позволяющая придать волокнам долговременные антистатические свойства. 25

Наиболее близким к предлагаемому по химической структуре являются соединения (йлкамон ДЛ) общей формулы ((СрНь} М-СНгОЕ) ОН ОБО

eHi где R - . С(ю l -алкил ,обладающие антистатическими свойст- 35 вами f2) . .Однако отсутствие у таких соединений реакционноспосоьных групп,способных химически реагировать с волокнообразующим полимером, такие не 40 позволяет придать волокнам долговременные антистатические свойства.

Целью изобретения является расширение ассортимента антистатиков, обладающих повышенными антистатическими45 свойствами.

Укаэанная цель достигается жирными тетраалкиламмониевыми солями K -оксиалкансульфокислот общей формулы (I), где Rl- R< имеют указанное знаЧЕНиЕ, получаемыми по известной реакции взаимодействия четвертичных аммониевых солей с солью сульфокислоты (3) .

Концентрированные исходные растворы компонентов, предварительно нагретых, например, до 60 С, вводят в реакцию SS путем постепенного добавления одного из компонентов к другому при перемешивании. В зависимости от растворимости, удельного веса продукта реакции он остается в растворе, выделяет-60 ся в отдельный слой или осаждается.

Полученные продукты хорошо растворимы в хлороформе, гексане, спиртах и других ОРганических растворителях.

Такие соединения хорошо сорбируются

R, Н и Н4 образуют пиридиниевый цикл, если R - додецил, то R = Rgметил, Н4 - бензил или циклогексил, если Rl - цетил, то Rg, Н и Rq образуют пиридиниевый цикл или Н =Н— метил или ьутил, а R4- бензил, если

RI - октадецил, то R = R - метил, R4 - бензил, если Н - метйл, то R g цетил, R<= R> - этил и Н4- фенил, в качестве антистатиков для синтетических волокон.

Известны соединения общей фюрмулы из растворов на свежесформованном волокне и вступают с ним в химическое взаимодействие (например, в случае полиамидных и полиэфирных волокон) и прочно удерживаются на волокне в процессе многократных стирок.

Соединения имеют температуру разложения 190-220 С, характеризуются о низкими значениями критической

Константы мицеллообразования (ККМ), существенно снижают поверхностное натяжение воды.

Пример 1. Бензилдиметилок тадециламмониевая соль оксиметансульфокислоты.

Раствор 80 r (0,19 моль) бензилдиметилоктадециламмоний хлорида в

28 мл 50%-ного этилового спирта приливают при 85 +» 5 С к раствору 25,5 г оксиметансульфоната натрия в 38 мл воды. Образуется прозрачный раствор, который упаривают в фарфоровой чашке в токе воздуха, подогретого до 70 С. Полученный остаток экстрагируют хлороформом и отфильтровывают неорганический осадок. Экстракт упаривают при комнатной температуре в вакуум-эксикаторе и сушат над едким кали. Неорганический остаток промывают хлороформом.Получают 90 г (95,3%) белого порошка, Tna = 65oC

Тра =. 200 С. Продукт растворим в этиловом спирте, хлороформе, бензоле, малорастворим в ацетоне и эфире.

Поверхностное натяжение водного раствора S = 40,1 «10 ЭН/м, ККМ равна

2, 01 10 моль/л.

Найдено,%: С 67,56; Н 10,2;

Н Зю1, S бюб °

СУ4ВЯ "804

Вычислено,Ъ| С 67,6; Н 10,3;

И 2,8; s 6,45.

Неорганический остаток сушат и анализируют по Фольгарту. Получено

10,8 г (983) хлористого натрия.

Пример 2. Цетилпиридиниевая соль оксиметансульфокислоты.. : 1043143

Раствор 67,9 r (0,2 моль) цетил-.пиридиний хлорида в 150 мп воды приливают при 50 + 5 C к раствору 26,8 -г (0,2 моль) оксиметансульфоната нат.рия в 40,2 мл воды. Полученный раст - вор упаривают потоком воздуха с темйературой 70 4 5ОС. Остаток экстрагируют хлороформом и отфильтровывают неорганический -осадок. Экстракт уйа-. ривают в вакууме 100 мм рт. ст. при . комнатной температуре и сушат в ва-.. 1О куум-эксикаторе над едким кали. Получают 81,5 r (98,2%) белого поройка, Тпа, = 110 СУ Троза= 1930С. Пр дукт растворим в хлороформе, воде, этиловом спирте и нерастворнм в ацетоне.: f5

Поверхностное натяжение водного раствора о = 45,4 ° 10 Н/м, ККИ рав-. .на 4,6 " 10 моль/л.

Найдено,%: С 63,4; Н 9,9;

СfgЕ4(И$04

Вычислено, %: С 63,61, Н .9,89, N 3,37, $7,71 . .Неоргаиический остаток промывают, хлороформом, сушат, анализируют но: р

Фольгарту. Йолучают 10,5 r (90%) хлористого натрия.

Пример 3. Цетилдиметилбен- зиламмониевая соль оксяметансульфокислоты.

Раствор 79,1 г (0,2 моль) цетил-, диметилбензиламмоний хлорида в

200 мл воды приливают при 75 С к растРаствору 26,8 г (0,2 моль) оксиме-. тансульфоната натрия в 40,2 мл воды.

Полученный раствор упаривавт потоком З5 воздуха с температурой 70 С. Остаток экстрагируют хлороформом и отфильт-: ровывают неорганический осадок. Экстракт упаривают в вакууме 100 мм рт.ст. при комнатной температуре и сушат30 над едкии кали. Получают 91,6 r (97,1%) белого порошка, TNh = 60 С, Трез„ = 200 С. Продукт растворим в хлороформе, воде. Поверхностное натя . жение водного раствора 3 = 57,8 "

10 Н/м, ККИ равна 4 ° 10 з моль/л.

Найдено., %: С 66,21; Н 10, 42;

N 2,98 S 6 75.С2684911$04

Вычислено, %з С 66,24; Н 10,40;

N 2,97, S 6,78.

Неорганический остаток анализируюТ по Фольгарту. Получено 11,11 г.(95%). хлористого натрия.

П Р и M е Р 4» децйлпирндинивая 55 соль оксиметансульфокислоты.

Раствор 51,1 r (0,2 моль)децилпиридиний хлорида в 100 мм воды при.-„ ливают при 70 С краствору 26,8г (О, 2 моль) оксиметансульфоната натрия:: 40 в 40,2мл воды. Полученный растворупа -.. ривают потокомвоздуха стемпературой.", .

70 C,Остаток экстрагируют хлороформом и отфильтровывают неорганическийоса» док. Экстракт Упаривают в вакууме, 65

100 мм рт; ст. при комнатной температуре и сушат над едким кали.

Получают 0,5 r (98,2%) белого порошка, ТlIh = 86 С, TPQ3A = 210 С.

Продукт растворим в хлороформе, воде и днметилформамиде. Поверхностное натяжение водного раствора о = 48,3 ° 10 Н/м, ККИ равна 4.10 моль

Найдено, %: С 58,2; Н 8,73;

14 4 i 20i S 9с69Сь НЖМ$04

Вычислено, %: С 58; Н 8,76;

N 4,23; $ 9,67, Неорганический остаток анализируют по Фольгарту.Получено .11,17 г (95,5%) хлористого натрия.

П р и.м е р 5. Додецилдиметилбензиламмониевая соль оксиметансульфокислоты.

Раствор .67,9 r (0,,2 моль) додецилметилбензиламмоний хлорида в

100 мл воды приливают при 60 С к раствору 26,8 г (0,2 моль ) оксиметансульфоната натрия в . 40,2 мл воды. Полученный раствор упаривают потоком воздуха с температуРой 70 С. Вязкий остаток экстраги0

Руют хлороформбм и отфильтровывают неорганический осадок. Экстракт упаривавт в вакууме 100 мм рт. ст. при комнатной температуре и сушат над едким кали. Получают 81,0 г (97,6%) вязкой жидкости, Т д4= 198 С.

Продукт растворим в воде, хлороформе и спирте. Поверхностное. натяже- . ние водного раствора8 --41,1 1С ЗП/м, KKM равна 4,6-1б моль/л.

Найдено, %:. С 63,20; Н 9,92;

N 3,34; S 7;65.. СД,Н4104Б$

Вычислено, %: С 63,1; Н 9,88; и 3,37; $ 7 71.

Йеорганический остаток анализи-. руют по Фольгарту.,Получено 10,998 г (94%) хлористого натрия.

Пример 6. Додецилдиметилциклогексиламмониевая соль.-оксиметансульфокислоты.

Раствор 66,3 г (0,2 моль) додецилдиметилциклогексиламмоний.хлорида в 100 мл воды приливают при 60ОС. .к раствору 26,8 r (0,,2 моль) оксиметансульфоната натрия в 40,2 мл воды. Полученный раствор упаривают потоком воздуха с температурой 70 С.

Вязкий остаток экстрагируют хлороформом и отфильтровывают неорганический осадок. Экстракт упаривают в вакууме 100 мм рт. ст. при комнатной температуре и сушат над едким кали. Получают 79,53 г (97,7%) вяэ" кой жидкости, т,е „ = 184 с. продукт растворим в воде, хлороформе и спирте. Поверхностное натяжение водного раствора о = 45,4 ° 1ИН/м, КК3 равна 4,2".10 моль/л.

1043143!

Таблица 1

Серийное волокно

Стирка

11а в сан

Ом

Капрон

Лаводан

Капрон

Н, Ом: у,Ы

Ró (у,B R, OM фф 1,,Ом g В

2 10 О

3 10 О

6 10 600

2 10

5 10

1 10

1"10

1 10

650 4 10 О 2 10 О

1200 1 10 0 3,4 10 О

Найдено, Вг С 61,98; Н 11,00, N 3,41; s 7,85.

° ((Н НБ04

Вычислено, Ъ| С 61,92; Н 11,06;

N 3,44; s 7,86.

Неорганический остаток анализируют по Фольгарту. Получено 11,2 r (95,7%) хлористого натрия.

Пример 7. Дибутилбензилцетиламмониевая соль оксиметансульфокислоты.

Раствор 95,9 r (0,2 моль) дибутилбензйлацетиламмония хлорида в

200 мл воды приливают при 60 С к раствору 26 8 r (0,2 моль) окси" метансульфоната натрия в 40,2 мл (5 воды. Полученный раствор упариO вают потоком воздуха с температуQ Ф рои 70 С. Остаток экстрагируют хлороформом и отфильтровывают неорга ническии осадок. Экстракт упаривают в вакууме 100 мм рт. ст. при комнатной температуре и сушат над едким кали. Получают 109,2 г (98,4%) белого порошка Т(,л = 76 С, Т (л(л=

201 С. Продукт растворим в воде и хлороформе.. Поверхностное натяжение водного раствора О = 50,1:10 Н/м, KKM равна 5 ° 10 моль/л.

Найдено, Ъ: С 63,21; H 10,91;

N 2,49; Б 5,80.

С ИН6(НБ04

Вычислено, Ъ: С 63,19; Н 10,99/

М 2,52; Б 5,77.

Неорганический остаток анализируют по фольгарту. Получено 10,9 г (92,69%) хлористого натрия.

И р н м е р 8. Цизтилцетил<реннл.аммониевая соль (6 -оксиэтансульфокислоты.

Раствор 81,.9 г (0,2 моль) диэтилцетилфениламмоний хло ида в 200 мл 40 воды приливают при 60 С к раствору

29,6.г (0,2 моль) (ь -оксиэтансульфоната натрия в 50 мл воды. Полученный раствор упаривают потоком воздуха с температурой 70 С. Оста- 45 ток экстрагируют хлороформом и отфильтровывают неорганический осадок.

Экстракт упарпвают в вакууме 100 мм рт.ст. при комнатной температуре и сушат над едким кали. Получают

95,11 г (95,3%) белого порошка, 1((л = 83 С, Т щл = 216 С. Продукт растворим в воде.и хлороформе. Иоверхн(1стное натяжение водного раствора д = 49 10 Н/м, ККИ равна

4,6 ° 10 моль/л.

Найдено, Ъ: С 67,30, Н 10,70;

Н 2,80, Б б 52. . C„R„NSO<

Вычислено, Вг С 67,33, Н 10,62;

N 2,81; s 6 41.

Неорганический остаток анализируют пи Фольгарту. Получено 10,97 r (93,3%) хлористого натрия.

Результаты сведены в таьл. 1.

Иэ табл. 1 следует, что с помощью соединений полученной структуры -синтетическим волокнам может придаваться неэлектриэуемость при трении и долговременные антистатические свойства, при этом все соединения проявляют укаэанные свойства в сравнимых пределах.

Предлагаемые соединения, нанесенные на волокно, прочно удерживаются на нем и.сохраняют электростатические свойства на протяжении

10 стирок.

Результаты устойчивости модифицированных волокон к стиркам приведены в табл. 2.

Количество нанесенного на волокно модификатора определяют элементным анализом на серу. Содержание модификатора на волокне капрон составляет

36Ъ после отмывки водой и ЗОЪ после

10 стирок. Содержание модификатора на волокне лавсан составляет 30,5% после отмывки водои и 24% после 10 стирок. Стирки, определение величины потенциала и электросопротивления проводят по описанной методике.

Для сравнения в.табл. 3 приведены антистатические свойства волокна, обраьотанного известным антистатиком - алкамоном Д11

Как вытекает из сравнения антистатических свойств предлагаемых соединений и известного (алкамон ДЛ), первые проявляют значительно более длительное антистатическое действие.

Модифицированное волокно

1043143

Продолжение табл. 1

4 °

Стир-:; ка

Серийное волокно

Модифицированное волокно

Лавсан

Лавсан

Капрон

R,Ом y,В

R, Ом Q,B

R, Ом файв

Н, Ом . еВ

1000 3 110

0 1,2 10 .0

2 10

0 0,9 .10 0

2400

009100

3600

Примечание..Стир« ка

Электросопротивлением, Ом

11авсан

Лавсан

Капрон

Капрон

1 10

1.108

2 ° 10

3,4. 10.

1, 2 "10

0,9 10

0 .

2,9,10"

10

Продолжение табл..3

Таблица 3

-1

Сопротивление

Стирволокна, Ом ка

Стир- Сопротивление ка волокна, Ом

Потенциал, В

ПотенциЩ, В

Капрон т

Капрон

Капрон

Капрон

2,0 ° 10

3650

200 - 50, 0 2,5 10 .

4,0 10

6,0 ° 10

Более 3650

650

4,0 10

3,0 10

2100 55

Более 3650.

Составитель Ю.Хропов

Редактор Н.Рогулич Техред Т.Маточка

Корректор В.Вутяга

Заказ 7258/26 Тираж 418 Подписное

ВНИИ11И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква, М-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП ". Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

4 10 7 10

5;1012

1.108

1 ° 10

5 ° 109

1 10

8.101

1600 5 "109

1600 1;10

3600 8,10

R - электросопротивленне, Ом» (t — потенциал, образующийся при .трении пучка волокна о деревянную поверхность, В.

Таблица 2

° ю & 1