Новый антистатик для стекловолокон и ароматических полиэфиров и технология его синтеза Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 661 + 678

Н. Б. Садыков, А. А. Исламутдинова

Новый антистатик для стекловолокон и ароматических полиэфиров и технология его синтеза

Стерлитамакский филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета 453110, г. Стерлитамак, пр. Октября, 2; тел.: (3473) 24-25-18, факс: 24-24-08

Синтезирован новый эффективный антистатик, понижающий статическую электризацию полимерных материалов: тканей из синтетических волокон, пленок, пластмасс и др. более устойчиво, чем известные промышленные аналоги, в результате усиления электрической проводимости обрабатываемого материала.

Ключевые слова: антистатик, амины, отходы Сз, кватернизация, структура, производство, экология, экономика.

Антистатики подразделяются на внешние и внутренние. Такое разделение объясняется тем, что внутренние антистатики вводят в полимер перед их переработкой в товарную продукцию 1'2.

Промышленные антистатики обычно представляют собой высокодисперсные электропроводящие вещества типа сажи, графита, оксидов металлов, полиакриламида, различных поверхностно-активных веществ 2.

Самые эффективные внутренние антистатики — это соли четвертичных аммониевых соединений общей формулы [R1 R2 R3 R4 N+] Hal-, где R1—R4 — алкилрадикалы C10—C18 , Hal —галоген (обычно хлор и бром) 3.

Из известных антистатиков для производственных целей в основном применяется умеренно токсичный Триамон (трис-(2-гидрокси-этил)метиламмонийметилсульфат), получаемый взаимодействием триэтаноламина и диме-тилсульфата, общей формулы: [(НОСН2СН2)3 NCH3]+-[CH3SO4]-. Другим антистатиком является Катамин АБ (алкил-бензилдиметиламмоний хлорид), получаемый взаимодействием первичных аминов и алкил-галогенидов общей формулы 3: [СnH2n+lN(CHз)2СН2СбН5]+ Cl-, где n=10-16.

Эти соединения являются катионактивны-ми поверхностно-активными веществами (ПАВ) и находят широкое применение не только в качестве антистатика в производстве химических волокон, но и как гербициды, дезинфицирующие средства, дезодоранты, аль-

гициды, диспергаторы, эмульгаторы, гидрофо-бизаторы глинистых минералов, мягчители в текстильной промышленности 2'4.

Недостатками вышеупомянутых антистатиков являются изготовление их из труднодоступного и экологически опасного исходного сырья, а также достаточно сложная техноло-

3

гия получения .

В этой связи представляют интерес многотоннажные отходы производства аллилхлори-да на ЗАО «Каустик», г. Стерлитамак, которые, за небольшим исключением, не находят квалифицированного применения: большая их часть обезвреживается сжиганием в печах циклонного типа 5.

В настоящее время осветленная часть этих отходов, состоящая из смеси 30—50 % 1,3-ди-хлорпропенов, 30—60 % 1,2-дихлорпропана, 3—5 % 1,2,3-трихлорпропана используется в основном как сырье для получения перхлор-этилена, так как разделить их на индивидуальные продукты не представляется возможным ввиду близких температур кипения 5.

Синтез нового антистатика осуществляется по следующей разработанной нами технологии.

В реактор, снабженный перемешивающим устройством, термометром, обратным холодильником и термостатирующим устройством, при температуре 5—10 оС помещают диметил-амин, либо при температуре 50—55 оС эквивалентное ему количество диэтиламина . При соответствующих температурах амины первоначально обрабатывают осветленными отходами производства аллилхлорида, содержащими 30—50 % мас. 1,3-дихлорпропенов, 30—60 % мас. 1,2-дихлорпропана, 3—5 % мас. 1,2,3-трихлорпропана при мольном соотношении амин : 1,3-ди-хлорпропен, равном 1,1 : 1,0 с дальнейшей обработкой реакционной массы стехиометричес-ким по отношению к вторичным аминам количеством водного раствора 25—35 % №ОН. После выдерживания каждой из этих смесей при температуре 5—10 оС или 50—55 оС соответственно в течение 0,5—1,0 ч реакционную

Дата поступления 01.03.06 56 Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. №2

массу охлаждают и разделяют на водную и органическую фазы.

И^Н + 2С1-СН2-СН=СНС1 ^ ^ R2NСН2-СН=СНa,

где И — метил, этил.

Далее полученные третичные амины формул (СН3)^-СН2-СН=СНС1 или (С2Нз)^-СН2-СН=СНС1 при перемешивании и температуре 20 оС или 70 оС соответственно в течение 4—5 ч обрабатывают тем же количеством осветленных отходов.

По окончании кватернизации третичного амина в реакционную смесь добавляют экви-молярное количество обессоленной воды до получения 50—60 % водного раствора четвертичной соли — диметил- или диэтилди-у-хлор-пропениламмонийхлорида следующей структурной формулы:

- -1 + И ,СН2-СН = СНС1

N

R SCH2-CH = CHCl

•Cl-

Диметилди-у-хлорпропениламмонийхло-рид, Т.кип. 103-104 оС. Спектр ЯМР*Н (ДМСО-^, 5, м.д., //Гц): 3,23 (с, 6Н, СН3); 4,18 (д, 4Н, СН2, J = 6); 6,62 (д, 2Н, СНС1, J=12,5); 6,8 (м, 2Н, СН). М+ 160. Найдено (%): С, 49,07; Н, 7,03; N 7,06; С1, 36,45 С8Н14NC12. Вычислено (%):С, 49,22; Н, 7,17; N 7,17; С1, 36,47.

Диэтилди-у-хлорпропениламмонийхло-рид, Т.кип. 106-107 оС. Спектр ЯМР*Н (ДМСО^, 5, м.д., //Гц): 1,22 (т, 6Н, СН3, J = 7); 3,2 (к, 4Н, СН2, J = 7); 4,22 (д, 4Н, СН2, J=7); 6,6 (д, 2Н, СНС1, J = 12,5); 6,7 (м, 2Н, СН). М+ 160. Найдено (%): С, 53,65; Н,

7,96; N 6,15; С1, 30,34 С^Н^СЬ. Вычислено (%):С, 53,80; Н, 8,07; N 6,27; С1, 30,46.

Органический слой, полученный на стадии разделения, содержащий в основном 1,2-ди- и 1,2,3-трихлорпропаны, разделяют ректификацией с получением в чистом виде ценных хлорорганических продуктов.

Антистатические свойства стекловолокон, обработанных антистатиками, определены ЦЗЛ ОАО «Стеклонит» г. Уфа.

В табл. приведены сравнительные характеристики стекловолокна, обработанного изве-стноым антистатиком - Триамоном и синтезированным нами антистатиком.

Из приведенных в табл. данных можно сделать следующие выводы:

- получен новый антистатик из относительно дешевого сырья, который не уступает по своим показателям известному антистатику Триамону. Снижение удельного электросопротивления обеспечивает электростатическое рассеяние статических зарядов, которое предотвращает стекловолокно от разрушения;

-дополнительно получают 1,2-дихлорпро-пан и 1,2,3-трихлорпропан, пользующиеся повышенным спросом в различных отраслях нефтехимической промышленности 5.

Литература

1. Производство стеклянных волокон и тканей.-М.: Химия, 1973.

2. Производство и применение замасливателей для стеклянного волокна. (Методические рекомендации).- М.: ВНИИСПВ, 1987.

3. Поверхностно-активные вещества. Справочник / Абрамзон А.А., Бочаров В.В., Гаевой Г.М. и др.- Л.: Химия, 1979.- 376 с.

4. Справочник по пластическим массам. Т 1.- М.: 1975- С. 423-443.

5. Ошин Л. А. Промышленные хлорорганические продукты.- М.: Химия, 1978.- 200 с.

Таблица

Сравнительные показатели антистатических свойств стекловолокна

Антистатик рН Стекловолокно Напряжение, Удельное объемное

антистатика В электрическое сопротивление при 200 оС, Ом-см

Бесщелочное

Триамон 5.0 алюмоборосиликатное: 10% В2О3 10 1012

5.3 8% В2О3 10 1013

5.0 10% В2О3 100 1011

5.0 8% В2О3 100 1013

Бесщелочное

Предлагаемый 7,2 алюмоборосиликатное: 10% В2О3 10 108

антистатик

-//- 7,5 8% В2О3 10 109

7,2 10% В2О3 100 109

7,2 8% В2О3 100 109

Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. №2

57