Производные диалкилсульфосукциновой кислоты в качестве диспергирующих агентов магнитного порошка гамма-оксида железа
Изобретение касается производных диалкилсульфосукциновой кислоты, в частности соединений общей ф-лы R - [O - S(O)<SB POS="POST">2</SB> - CH(CH<SB POS="POST">2</SB> - C(O) - OR<SB POS="POST">1</SB>) - C(O) - OR<SB POS="POST">1</SB>]<SB POS="POST">X</SB>, где а) R = н-C<SB POS="POST">4</SB>H<SB POS="POST">9</SB>, н-C<SB POS="POST">7</SB>H<SB POS="POST">15</SB>, н-C<SB POS="POST">8</SB>H<SB POS="POST">17</SB>, изо-C<SB POS="POST">8</SB>H<SB POS="POST">17</SB>, н-C<SB POS="POST">9</SB>H<SB POS="POST">19</SB>, при X = 1, б) R = SI(CH<SB POS="POST">3</SB>)<SB POS="POST">3</SB>, R<SB POS="POST">1</SB> = н-C<SB POS="POST">7</SB>H<SB POS="POST">15</SB>, изо-C<SB POS="POST">8</SB>H<SB POS="POST">17</SB>, н-C<SB POS="POST">9</SB>H<SB POS="POST">19</SB> при X = 1 в) R = SI(CH<SB POS="POST">3</SB>)<SB POS="POST">2</SB>, R<SB POS="POST">1</SB> = н-C<SB POS="POST">7</SB>H<SB POS="POST">15</SB>, изо-C<SB POS="POST">8</SB>H<SB POS="POST">17</SB>, н-C<SB POS="POST">9</SB>H<SB POS="POST">19</SB>, которые могут быть использованы в качестве диспергрирующих агентов магнитного порошка γ-оксида железа. Цель - создание новых более эффективных веществ указанного класса. Синтез ведут реакцией NA-солей диалкиловых эфиров сульфоянтарной кислоты с конц. HCI с выделением диалкилсульфосукциновой кислоты и обработкой ее триметилхлорсиланом или диметилдихлорсиланом. При этом сначала процесс ведут в спиртовой среде при 60 - 80°С, а затем при 50 - 90°С в среде толуола с использованием избыточного количества соответствующего силана. Выход,%, брутто-ф-ла: а) 73,8, C<SB POS="POST">12</SB>H<SB POS="POST">22</SB>O<SB POS="POST">7</SB>S, б) 80, C<SB POS="POST">18</SB>H<SB POS="POST">34</SB>O<SB POS="POST">7</SB>S, в) 82, C<SB POS="POST">20</SB>H<SB POS="POST">38</SB>O<SB POS="POST">7</SB>S, г) 76, C<SB POS="POST">20</SB>H<SB POS="POST">38</SB>O<SB POS="POST">7</SB>S, д) 83, C<SB POS="POST">22</SB>H<SB POS="POST">42</SB>O<SB POS="POST">7</SB>S, е) 90, C<SB POS="POST">21</SB>H<SB POS="POST">42</SB>O<SB POS="POST">7</SB>S SI, ж) 86, C<SB POS="POST">23</SB>H<SB POS="POST">46</SB>O<SB POS="POST">7</SB>S SI, з) 89, C<SB POS="POST">25</SB>H<SB POS="POST">50</SB>O<SB POS="POST">7</SB>S SI , и) 85, C<SB POS="POST">38</SB>H<SB POS="POST">72</SB>O<SB POS="POST">14</SB>S<SB POS="POST">2</SB>SI, к) 95,6, C<SB POS="POST">42</SB>H<SB POS="POST">80</SB>O<SB POS="POST">14</SB>S<SB POS="POST">2</SB>SI, л) 93,2, C<SB POS="POST">46</SB>H<SB POS="POST">88</SB>O<SB POS="POST">14</SB>S<SB POS="POST">2</SB>SI. Новые соединения могут быть введены в ферролак, содержащий γ-оксид железа, AL<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">3</SB> или CR<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">3</SB>, эпоксидную смолу, меламинои фенолформальдегидную смолы, оксиалкиленсилоксановый блоксополимер, толуол, ксилол, циклогексанон, изофорон и моноэтиловый эфир этиленгликоля. Достигается лучшая разрешающая способность. 2 табл.
) ) f ) >- ij) i>а
СООЗ СОВЕТСКИХ
C0UH
РЕСПУБЛИК
„.SU„„71658
А1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с11)1;нам> общей Ф,)р)1ул>ы
R i O S Cf»COOR, 1 ! С I-I„COOH
) Х (1) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4730620/04 (22) 14.08.39 (46) 23.03.91. Бюл. 11> 31 (71) Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений (72) Г.С. Гольдин, К.О. Авероах, Т.А. ».»лагина, Л.А. Некрасова, В.В. »»1ербинин, В.В. Баенкевич, О.П. Барабанова и t1.Â. Фалеева (53) 547.269 (088.3) .(56) Патент С»»»А 1» 2176423, кл. 260431, 1950.
Лнторское свидетельство СССР
»» 1247923, кл, Г 11 В 5/68, 1984. (54) ПРОИЗ ВОДûûŠQUUII
ГВ1НОВОЙ 1<ИСЛОТ! I B I
aI-0t ;57) Изобретение касается производных,1иалки.тсульфосукциновой кислоты d частности соединений оощей ф-лы Г<- 0-8(0), -СН(СН„-С(О) -ОВ1) -С(О) -0К,1„, где а) R — н= С 1»9, í-ст111>, í-(81» т изо -C81! f 7 H-(9 tl 19 при х = б) R-81(I»>) >, R»,ff-СуН»В Нао СВ1» н-С >» 19 при х = 1; в) R — 81-(СН ) > н С7Н15 изо С8Н17 и С4 Н1 которые могут бить использованы в качестве д;1спергирующих агентов Нзooptтеьч1е относится к новым химическffff саединениям, а именно к .1иа)1килс. л1,4)асукцинавым кислотам и их кремний рганическим про 1зваднь)м гримет11лд11алкилсульфосукцинил- и:н1 „имети;1б;1 „ иалкилсу;1ьфосук))ин..л) (g))fl С 07 С 309/63, G I I В 5/70 магнитного порошка >-оксида железа. Цель — создание HQBbfx более эффективных веществ указанного класса. Синтез ведут реакцией Na-солей диалкиловых эфиров сульфоянтарной кисло— ты с 1 60-30 С, а затем при 50-90 С в среде толуола с использованием избыточного кали>)еа1на соответствующего силана. Выход, 7-., брутто-ф-ла: а) 73,8, з40т С zZI 4 07- > с ) 90 > С 2„Н4аот В ж) 36 ° Сг»»4ьоqВ Bi з) 89 -у 11 yp0)," 31, )1) 35 > С 81» т20«5 81, к) 35 6, Cqzi»fop )146гái > л) 93,2> С4b II 880 14 8 z » i Hcff f fe с ое,1ине1п1я гут быть вводеffbl в ферралак, содер— жа)щ1>f -окс11д железа, Al.)0 у или С1-, î у эпоксидную смолу, меламино- и фен..1фармл,fhf,åãи,1ную смолы, оксиалкиленс)1лакса11ан11й O.foêñoïoлимер, та )уoJI кcff)101 Щ1клогексанон, изофорон и минаэтиланий эфир этиленгликаля. )1ос гигается:1учшая разр >шающая способность. 2 табл. 1671658 где R — Н, 1 — н — С4Н9, н — С Н (5, н — Г Н," изо-С Н1, н — С9Н 19, х = 1; или 5 .>I (СН>)g R1 н-С Н(5 изо Я 17 < 9 19 или R — Si(CHg)g R1 — н-СуН <5, изоС Н17, н — С9Н19 и х = 2. 10 ДиалкилсульАосукциновые кислоты и «х кремнийорганические производные являются соединениями, обладающими высокой активностью — диспергирующей способностью и хорошей расп- 15 ределяемость(с> в массе многокомпонентной суспензии. Они могут найти применение в качестве диспергаторон магнитного порошка 2N -оксида железа, улучшающие технологические и эксплу- 2р атационные характеристики (I>eppoJ(axoвых композиций. Известны соли (калия, натрия, аммония) диалкилсульфосукцинатов с различным строением радикала. Однако 25 указанные соединения не активны в высоконаполненных системах, не растворяются в растворителях (толуол, этилцеллозольв, циклогексанон), при-меняемых в ферролаковых композициях. 3р Наиболее близкими соединениями к предлагаемому являются калиевые изп( натриеные соли диалкилсульфосукцинатон, общей . формулы МО 5С НСс>а9, < Си СО О r,--(e К вЂ” С Н „, С,Н(, СдН„, И-Na, К. 40 Указ анйые с оеди не ния используются н составах моющих средств. Однако эти сопи не оказывают диспергирующего эффекта по отношению магнитного порошка (-оксида железа. В качестве диспергатора -оксида железа прииеняется фенилтриэтоксисилоксан. По он не полностью удовлетворяет требованиям эффективности диспергирующего действия. Например, при 50 ннедени((его н ферролаковую композицию он не обеспечивает необходимого сниже((ия модуляции перезаписи отнержденного покрытия для дисков с высокой плотностью записи. 55 U< JII l<> изобретения ян -яется выянление новь(х соедине ний, обладающих высокой диспергирующей активностью к I% -окс((ду желез>з и хорошо совмещающихся с эп<>ксидной, фенол- н меламиноформальдегидными смолами и органическими растворителями, Указанным требованиям соответствуют диалкилсульфосукциновые кислоты и их кремнийорганические производные триметилдиалкилсульфосукцинил- или диметилбис(диалкилсульфосукцинил)силаны формулы (I). Эти соединения представляют собой вязкие жидкие вещества от желтого до коричненогс> цвета, растворимые в этаноле, серном эфире, толуоле, хлороформе, этилцеллозольве и в других органических растворителях. Гинтер соединений формулы (I) осущестн>(яют взаимодеиствием натриеных солей диалкиловых эфиров сульфоянтарной кислоты с концентрированной соляной кислотой, выделяя сначала диалкилсульфосукциноную кислоту с последующим нзаимодейстнием ее с триметилхлорсиланом или с диметилдихлорсиланом. Получегн(е сульфокислоты осуществляют в спиртовой среде при 60-80 С в о течение 3-5 ч (до полного удаления натрия, аналитически определяется содержание натрия в молекуле) . Вторую реакцию осуществляют при э0-90 С н среде тс>луола при иэбыточНоМ KoJIH÷åñòIIe алкилхлорсил;.НоВ в течение 20-25 ч. Получен нь(с соединения (выход 8090%) охарактеризованы данными элеМЕНтпс ГO;lllaJ(llэа, ПрИВЕдЕННЫМИ В табл. 1. l1 р и м е р 1. 16,9 r (0,05 г-моль) натриевой со ш дибутилсукцината, растворенного в 100 >IJ(этилового или изопропплоного спирта, смешивают с 7,7 г (0,075 моль) концентрированной хлористово,(оро„(ной кислотой, перемешивают при 80 С в течение 3 ч. Отфильтрован х:(орид натрия от реакционной массы, отгоняют спирт, затем сушат аэеотропной отгонкой с толуолом. (1осле этого дополните>(ьно от<рп((ьтровынают oò следов хлорида натрпя,,(oñy;.а отгоняют ToJIyoJ(и выделяю(12 г (73,8", -) дибутилсукциноной кислоты. П р и и е р и 2-5. Аналогично примеру 1 из U,1 г-моль диалкилсульс(осукц,(ната н 0 15 г-моль концентрированной хлорпстоводородной кислоты 1671653 Эффективность действия синтезированных соединений как диспергирующих агентов для -оксида железа оценивают следуюыим образом. Навеску 1-оксида железа массой 180 мг помещают в О, ЭХ-ный раствор исследуемого соединения в толуоле и в течение 30 мин суспензию обрабатывают ультра звуком 35 кГц (ультразвуковой генера тор фирмы Retsch, ФРГ) . Далее еще в течение 30 мин суспенэию перемешивают на механическом вибраторе, затем разбавляют толуолом до 275 мл и помещают в седиментационный сосуд; Седиментационные кривые снимают при 50 получают диалкилсукциновые кислоты формулы (1) с различной длиной цепи (R — н-С т11 <, н-С8П 1, из о-C II 17 у н-С, Н ). Пример 6. К 50r (0,126моль) дигептилсукциновой кислоты, растворенной в 150 мл толуола, прикапывают 62 r (0,567 моль) триметилхлорсилана. Затем при 50-60 С перемешивают реакционную массу в течение 2530 ч с отдувом выделяющегося хлористого водорода азотом. После отгона растворителя выделяют 53,2 г (907) триметил, дигептилсульфосукцинилсила15 на. Пример 7 и 8. Аналогично примеру 6 иэ 0,2 r-моль диалкилсукциновой кислоты и 0,9 г-моль триметилхлорсилана получают триметил, диалкилсульфосукцинилсиланы формулы (I) С,Н где R — СНАП вЂ” (СН ) ЗСНэ, -СН (СН ) СН 3 Пример 10. К 25,8 г (0,06 г-моль) ди (2-этилгексил) сукциновой кислоты, растворенной в 100 четыреххлористого углерода, прикапывают 3,94 г (0,09 r-моль) диметилдихлорсилана . Затем при 60-65о С перемешивают реакционную массу в течение 10 ч в токе азота.. После отгона растворителя выделяют 26,3 г (95,67) диметилбис(ди(2-этилгексил) сульфосукцинил)силана. Пример ы 9 и 11. Аналогично примеру 10 иэ 0,1 r-моль диалкилсукциновой кислоты и 0,15 r-моль диметилдихлорсилана выделяют диметил— 40 бис (диалкилсульфосукцинил) силаны форЬлы (I), где R — Сн (СН,),СН,;— С 2(2.) 7С 13 ° 25 С на седиментационных весах фирмы "Sartorius" модель 4610 (ФРГ). Расположение седиментационных кривых соответствует среднему размеру агрегатов g -Fe О, который получается в результате обработки магнитного порошка диспергирующими агентами. Использование предлагаемых соеди— нений в качестве циспергирующих агентов существенно позволяет уменьшить средний размер агрегатов магнитных частиц / -оксида железа, что является необходимым условием эффективности процесса диспергирования магнитных пигментов. Зведение новых соединений в качестве диспергирующих агентов в рецептуру ферролака позволяет существенно улучшить разрешающую способность и модуляцию перезаписи отвержденного покрытия (табл,2), что само по себе связано с улучшением диспергируемости магнитных частиц. Изготовление ферролака, состоящего из g -оксида железа (21-237), оксида алюминия (0,25-0,37) или оксида хрома (0,67) эпоксидной смолы 305/?1/2 (15,3-16,3/), меламиноформальдегидной смолы (1-2Z), фенолформальдегндной смолы ГИ-3 (5, 7-7,07), оксиалкиленсилоксанового блоксополимера КЭП-2 (0,2-0 75/), толуола (14-157), моноэтилового эфира этиленгликоля (14-21,67), циклогексанона (13,0-13,7X), изофорона (7,8-!3,07.) и ксилола (20,6Е) проводят путем диспергирования компонентов в шаровых мельницах при постадийной загрузке компонентов (диаметр стальных шаров 5 жч). Испытания функциональных параметров (раэрешающая способность и модуляция перезаписи) магнитных покрытий дисков проводят на установке AT-3. Точность измерения функциональных параметров составляет -5X. -1Составы приведены в табл.2. Полученные данные свидетельствуют о высокой эффективности диалкилсульфосукциновых кислот и их производных при введечии в магнитную композицию в качестве диспергирующих агентов магнитного порошка. Формула изобретения Произ вод ные диалкилс ульф ос укциновой кислоты общей формулы 1671658 R О,8CHCOOR СН COOH или где R — Н, К» - Н - С4Н9, í-C7H s н-СВН»7 5 иэо-СдН»» э н-СС/Н» Х се!р Т ° О и ° ц ° 1 йналкллсулъФосук)озиоэь)е клслоты л диалзилсуль4юсу«)о)«нас«лены Вычислено, 2 Наддано, ! Ваод, 1 Сосал° Е )IN « ао Формула Н 5 Si арию Ру 10,32 7,09 46,45 С дызз015 c„í os Н 1 Н 1 Ь,62 8,12 54,62 1,5S 56, 61 9,67 С Ы О 5 с н о,s 56,87 9,00 1,58 Н 1 Н 1 5Ь,ЬЬ 9,33 C)2Í З 0«5 C1) e«I0) SS) $4,01 9,01 6,66 6,0 5,65 55,85 9,30 6,41 5,Ь6 5747 957 613 5 ЭЬ 54,03 8,53 7,58 3,31 С«ы«40)55) C21Н эо0755(С 8«0) ° S Si Сз«Нано)ъ 5!sl С(е Нэа01 ° 5151 5,15 3,19 5Ь 00 В ВЬ 1,1(3,11 2, 79 9,20 Ь,Ь9 2,93 57,74 2,65 Т ° опм и ° 2 Иамнепоаанне Изэест — II ныд 111 IV «оззпонентоа мас.з, и парам«трое -Оксид ле1 ° эа 23,0 21,0 21,0 21,0 21,0 21,0 21,0 21,0 21.0 153 153 153 23,0 23,0 1Ь Зпо«сндна« смола 905Е(/2 16,3 15,3 IS,I 1$,3 15,3 15,3 IЬ,3 16,3 ° аиеафорнапъз) °гмдмал снопа ФПФ-1 5, 1 5, 7 5 7 7,0 S,7 5,7 5, 7 S, 7 5, 7 7. О 7,0 НелаыиноФор мапъмегмднан смола (Н-3 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 1,0 1,5 2,0 2,0 2,0 I,S 1,$ 0«сналкмпенснлоксаноэыи Оло«сополинер НЭП-2 0,2 0,4 0,4 OV,4 0,4 0,15 0,4 0,4 0,4 0.2 0,2 0,4 0,3 0,25 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0«снд ап«эе(мма О«сна «розза 0,6 О,Ь 0,6 15,0 15,0 Тапурл (ч.д. ° .) 14,0 1$,0 1$,0 15,0 14,0 14,0 14,0 Ноноэтмлоэыи «4«зр этипен глнкопн 16,3 18,3 13,7 13,7 21,6 leç Ie 3 18. 3 14,0 21,6 14 ° О )4,0 13 О 13 О 13 О 2\,6 Ни«лога«саном (ч.д. ° .) 13,О 13, 1 13,7 !3.7 7,8 13,0 НэоФорои (ч) Нсмлол (I) e,ь 7,S 1,8 7,8 7,8 IЭ,О 8,6 В,Ь 13,0 13,0 20,Ь 20,6 20,Ь Диспаргиру)э нмд ° гент) Фемнлтрнзтоксм— силоксаи сое«мнение 0,7 О,S О, S 0,$ 0,$ 0,5 0,3 0,5 (Сыэ)эsi 1 (Сы ) Si (СН з) Si 1 (Сыэ)з Si 2 (СНЭ)з 51 2 (СНЭ), 5(2 и-C«lls 73,8 н-Сты,э 80 н-СЕН,1 82 иэо-Сеео 76 н-СЭН,З 93 Сты ls ««î-С,Н„ 86 и-сэн)т 69 а-c,e«6$ нзо-СаН,) 95,6 ° -C Н, 93,2 45,65 Ь,Ь(10,02 $4,63 8,9$ 7,88 $6,45 8,83 1,45 S6, 58 8, 15 7,38 S6,05 8,93 6,95 53,95 8,98 6 57 5$,48 9,05 6,30 51, 28 9, 35 5,96 53,90 6,47 7,Ý5 $$,65 8,27 6,89 51,59 9,53 Ь,45 " С7 "(Л ИЗ О С»» 1147 з н С911(9 э Х = !; R S3. (СН )21 R $ -H С71((з Н3ОCg l»(7 ° H C9 ll 49 э X = 2, в качестве диспергируюцих агентов магнитного порошка -оксида иелеза. 1Ь71Ь58 Продо((же((ие таб(л. 2 lleíìåíîeeeèå (V ((еаестаомпонентоа нас .2 н пара метрое 0.5 0,$ 0,76 0,78 0,80 0,60 0 ° 60 О, 78 0,79 0 79 О 7Ь О 79 0 79 0,49 ° N е атее 4 диаметр (164 мм) 0,86 0,8$ 0,6)> 0,$3 0,84 0,86 0,61$ 0,62 0,$2 0,82 0,62 0,72 монупацпи пераеаписа 4,1 4,\ 4 2 4,2 4,0 4 0 4,0 4,2 4,1 4,1 4,09 $,$ а Номера соапмнанн1 ае тарп. 1, Редактор Н. Рогулич Корректор Л. Патай Заказ 2802 Тира(к 251 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.у72(города ул. Гагарина,101 11 ра \peas ltcse н способиоста,2( анутренмнп пиаметр (101 мм) i Ч IX X XI 2(1 Составитель Т. Власова Техред Л.Олейник