CN116003282A - 一种抗静电剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗静电剂的制备方法,包括在反应釜中,首先投入硬脂酸、N,N‑二甲基‑1,3‑丙二胺、4‑二甲氨基吡啶原料,缓慢升温并缓慢搅拌,直至完全熔融成为均一液体,搅拌情况下,在100‑120℃下继续反应1‑2小时,反应过程中,不断有水蒸馏移除至反应完全等步骤,本发明中采用了独特的4‑二甲氨基吡啶原料,不仅具有优良的催化效果,而且后续产品极大改善了抗静电性能,可以高效催化硬脂酸和N,N‑二甲基‑1,3‑丙二胺两者的酰胺化反应,极大改善了反应,本发明没有中间的分离除杂过程,工艺条件温和,工艺操作简便,产品收率达到100%,本发明的工艺成本低,是完全的绿色工艺。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域,具体地说,是一种抗静电剂的制备方法。
背景技术
表面活性剂品种繁多,应用日趋广泛,已成为人类生活中不可缺少的产品。阳离子表面活性剂的产量虽然较少,但不同结构的产品种类却多达上千种,应用广泛。季铵盐型阳离子表面活性剂是最重要的阳离子表面活性剂,不仅品种多、产量大,而且应用范围广、发展速度快,已经成为一个独立的门类,广泛应用于抗静电剂产品领域。
抗静电剂是添加在塑料之中或涂敷于模塑制品的表面,以达到减少静电积累目的的一类添加剂。通常根据使用方法的不同,抗静电剂可分为内加型和外涂型两大类,用于塑料的主要是内加型抗静电剂。也可按抗静电剂的性能分为暂时性的和永久性的两大类。
表面活性抗静电剂可分为阳离子型的、阴离子型的和非离子型的。其中阳离子抗静电剂,通常是些长链的烷基季铵、磷或鏻盐,以氯化物作平衡离子。它们在极性基质中,如硬质聚氯乙烯和苯乙烯类聚合物中效果很好。
脂肪酰胺型阳离子表面活性剂是一类重要的特殊抗静电剂,在国外已有广泛应用,国内并无生产。与传统阳离子表面活性剂相比,具有较好的乳化、杀菌、抗静电性能,还具有与其他表面活性剂复配性好、不易产生沉淀的特点。
目前,脂肪酰胺型阳离子表面活性剂抗静电剂产品的市场需求量正在逐渐增加,但由于工艺技术的瓶颈问题,找到一条能降低生产成本,可操作性强,且又可以工业化生产的工艺迫在眉睫。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的各种不足之处,提供了一种抗静电剂的制备方法。
本发明为达到上述目的,是通过这样的技术方案来实现的:
本发明公开了一种抗静电剂的制备方法,包括以下步骤:
1)在反应釜中,首先投入硬脂酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、4-二甲氨基吡啶原料,缓慢升温并缓慢搅拌,直至完全熔融成为均一液体。
2)搅拌情况下,在100-120℃下继续反应1-2小时。反应过程中,不断有水蒸馏移除至反应完全。
3)反应液缓慢降温,在60-80℃下,慢慢滴加硫酸二乙酯。反应过程中,监控体系胺值变化,当胺值小于1.0mgKOH/g时,停止反应。
4)反应液继续降温,在40-60℃下加入水稀释,配成质量浓度为25-50%的水溶液,即为所得抗静电剂产品。
作为进一步地改进,本发明中,各原料的摩尔比例,硬脂酸:N,N-二甲基-1,3-丙二胺:4-二甲氨基吡啶=1.0:1.0:0.05-0.30。
作为进一步地改进,本发明所述的抗静电剂产品的收率为100%。
作为进一步地改进,本发明所述的步骤4)中加入水稀释中的水为纯化水。
本发明还公开了一种用抗静电剂的制备方法制备而成的抗静电剂用于各类塑料的抗静电剂。
本发明还公开了一种抗静电剂的制备方法制备而成的抗静电剂用于聚苯乙烯泡沫塑料的外部抗静电剂。
本发明的有益效果如下:
1.本发明中采用了独特的4-二甲氨基吡啶原料,不仅具有优良的催化效果,而且后续产品极大改善了抗静电性能。
硬脂酸和N,N-二甲基-1,3-丙二胺两者通过酰胺化反应制备得到脂肪酰胺丙基二甲基胺。这个反应位阻大,反应条件苛刻,一般需要采用催化剂,还需要用到有毒有害的溶剂,而且反应收率不高。4-二甲氨基吡啶(结构是如下)是一种广泛应用于化学合成的新型高效催化剂,其结构上供电子的二甲氨基与母环(吡啶环)的共振,能强烈激活环上的氮原子进行亲核取代,显著地催化高位阻、低反应性的醇和胺的酰化(磷酰化、磺酰化、碳酰化)反应,其活性约为吡啶的104-6倍。
本发明采用了独特的4-二甲氨基吡啶原料,可以高效催化硬脂酸和N,N-二甲基-1,3-丙二胺两者的酰胺化反应,极大改善了反应。
而且在酰胺化反应完成后,本发明意外发现,如果不将4-二甲氨基吡啶移除,继续进行硫酸二乙酯的季铵化反应,4-二甲氨基吡啶其中的叔胺同样会发生季铵化反应,得到的产品复配产物,具有更为优良的抗静电性能,特别适合作为聚苯乙烯泡沫塑料的外部抗静电剂。
2.本发明中的工艺过程一锅反应到底,没有中间的分离除杂过程,工艺条件温和,工艺操作简便,产品收率达到100%。本发明的工艺成本低,是完全的绿色工艺。
具体实施方式
本发明公开了一种抗静电剂的制备方法,包括以下步骤:
1)在反应釜中,首先投入硬脂酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、4-二甲氨基吡啶原料,缓慢升温并缓慢搅拌,直至完全熔融成为均一液体;
2)搅拌情况下,在100-120℃下继续反应1-2小时,反应过程中,不断有水蒸馏移除至反应完全;
3)反应液缓慢降温,在60-80℃下,慢慢滴加硫酸二乙酯,反应过程中,监控体系胺值变化,当胺值小于1.0mgKOH/g时,停止反应;
4)反应液继续降温,在40-60℃下加入水稀释,配成质量浓度为25-50%的水溶液,即为所得抗静电剂产品。加入水稀释中的水为纯化水或自然水,纯化水的效果比较好。
硬脂酸:N,N-二甲基-1,3-丙二胺:4-二甲氨基吡啶=1.0:1.0:0.05-0.30,制备而成,抗静电剂产品的收率为100%。
本发明还公开了一种用抗静电剂的制备方法制备而成的抗静电剂用于各类塑料的抗静电剂,尤其用于聚苯乙烯泡沫塑料的外部抗静电剂。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步地的详细说明,但本发明的范围并不局限于实施例。
实施例1
1)在反应釜中,首先投入硬脂酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、4-二甲氨基吡啶原料,缓慢升温并缓慢搅拌,直至完全熔融成为均一液体。各原料的摩尔比例,硬脂酸:N,N-二甲基-1,3-丙二胺:4-二甲氨基吡啶=1.0:1.0:0.05。
2)搅拌情况下,在120℃下继续反应1小时。反应过程中,不断有水蒸馏移除至反应完全。
3)反应液缓慢降温,在60℃下,慢慢滴加硫酸二乙酯。反应过程中,监控体系胺值变化,当胺值小于1.0mgKOH/g时,停止反应。
4)反应液继续降温,在40℃下加入水稀释,配成质量浓度为25%的无色透明水溶液,即为所得抗静电剂产品。
抗静电剂产品的收率为100%。将其应用于聚苯乙烯泡沫塑料的外部抗静电剂,加入量为100ppm,塑料表面电阻降为107欧姆。
实施例2
1)在反应釜中,首先投入硬脂酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、4-二甲氨基吡啶原料,缓慢升温并缓慢搅拌,直至完全熔融成为均一液体。各原料的摩尔比例,硬脂酸:N,N-二甲基-1,3-丙二胺:4-二甲氨基吡啶=1.0:1.0:0.30。
2)搅拌情况下,在100℃下继续反应2小时。反应过程中,不断有水蒸馏移除至反应完全。
3)反应液缓慢降温,在80℃下,慢慢滴加硫酸二乙酯。反应过程中,监控体系胺值变化,当胺值小于1.0mgKOH/g时,停止反应。
4)反应液继续降温,在60℃下加入水稀释,配成质量浓度为25%的无色透明水溶液,即为所得抗静电剂产品。
抗静电剂产品的收率为100%。将其应用于聚苯乙烯泡沫塑料的外部抗静电剂,加入量为100ppm,塑料表面电阻降为107欧姆。
实施例3
1)在反应釜中,首先投入硬脂酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、4-二甲氨基吡啶原料,缓慢升温并缓慢搅拌,直至完全熔融成为均一液体。各原料的摩尔比例,硬脂酸:N,N-二甲基-1,3-丙二胺:4-二甲氨基吡啶=1.0:1.0:0.10。
2)搅拌情况下,在110℃下继续反应1.5小时。反应过程中,不断有水蒸馏移除至反应完全。
3)反应液缓慢降温,在70℃下,慢慢滴加硫酸二乙酯。反应过程中,监控体系胺值变化,当胺值小于1.0mgKOH/g时,停止反应。
4)反应液继续降温,在50℃下加入水稀释,配成质量浓度为25%的无色透明水溶液,即为所得抗静电剂产品。
抗静电剂产品的收率为100%。将其应用于聚苯乙烯泡沫塑料的外部抗静电剂,加入量为100ppm,塑料表面电阻降为107欧姆。
对照例1
1)在反应釜中,首先投入硬脂酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺原料,缓慢升温并缓慢搅拌,直至完全熔融成为均一液体。各原料的摩尔比例,硬脂酸:N,N-二甲基-1,3-丙二胺=1.0:1.0。
2)搅拌情况下,在120℃下继续反应4小时。反应结束后,经过检测,基本未发生酰胺化反应。实验停止。
可见,对照例1中没有加入4-二甲氨基吡啶原料,因此没有催化效果,导致基本未发生酰胺化反应。
对照例2
1)在反应釜中,首先投入硬脂酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、4-二甲氨基吡啶原料,缓慢升温并缓慢搅拌,直至完全熔融成为均一液体。各原料的摩尔比例,硬脂酸:N,N-二甲基-1,3-丙二胺:4-二甲氨基吡啶=1.0:1.0:0.10。
2)搅拌情况下,在110℃下继续反应1.5小时。反应过程中,不断有水蒸馏移除至反应完全。
3)反应液降温后用二氯甲烷溶解,水洗除去4-二甲氨基吡啶。母液进行重结晶纯化,过滤后,40℃干燥。摩尔收率为92%。
4)上述纯化后酰胺产物,加入反应釜中,加入适量异丙醇溶剂,在70℃下,慢慢滴加硫酸二乙酯。反应过程中,监控体系胺值变化,当胺值小于1.0mgKOH/g时,停止反应。回收异丙醇。
5)反应液继续降温,在50℃下加入水稀释,配成质量浓度为25%的无色透明水溶液,即为抗静电剂产品。
将其应用于聚苯乙烯泡沫塑料的外部抗静电剂,加入量为100ppm,塑料表面电阻降为108-9欧姆。
可见,对照例2与对照例1相比,加入4-二甲氨基吡啶原料,可以高效催化硬脂酸和N,N-二甲基-1,3-丙二胺两者的酰胺化反应,极大改善了反应。对照例2与实施例3相比,将4-二甲氨基吡啶移除后制备得到的抗静电剂产品的抗静电效果(108-9欧姆)不及实施例3中的抗静电剂产品的抗静电效果(107欧姆)。这表明4-二甲氨基吡啶其中的叔胺同样会发生季铵化反应,得到的产品复配产物,具有更为优良的抗静电性能,特别适合作为聚苯乙烯泡沫塑料的外部抗静电剂。
最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然,本发明不限于以上实施例子,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种抗静电剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)在反应釜中,首先投入硬脂酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、4-二甲氨基吡啶原料,缓慢升温并缓慢搅拌,直至完全熔融成为均一液体;
2)搅拌情况下,在100-120℃下继续反应1-2小时,反应过程中,不断有水蒸馏移除至反应完全;
3)反应液缓慢降温,在60-80℃下,慢慢滴加硫酸二乙酯,反应过程中,监控体系胺值变化,当胺值小于1.0mgKOH/g时,停止反应;
4)反应液继续降温,在40-60℃下加入水稀释,配成质量浓度为25-50%的水溶液,即为所得抗静电剂产品。
2.根据权利要求1所述的抗静电剂的制备方法,其特征在于,所述的硬脂酸:
N,N-二甲基-1,3-丙二胺:4-二甲氨基吡啶=1.0:1.0:0.05-0.30。
3.根据权利要求1所述的抗静电剂的制备方法,其特征在于,所述的抗静电剂产品的收率为100%。
4.根据权利要求1所述的的抗静电剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤4)中所述的加入水稀释中的水为纯化水。
5.一种用权利要求1或2或3的抗静电剂的制备方法制备而成的抗静电剂用于各类塑料的抗静电剂。
6.一种用权利要求1或2或3的抗静电剂的制备方法制备而成的抗静电剂用于聚苯乙烯泡沫塑料的外部抗静电剂。
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- 2022-12-31 CN CN202211737271.6A patent/CN116003282B/zh active Active
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CN116003282B (zh) | 2024-03-05 |
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