PL188490B1 - Środek optycznie rozjaśniający zawierający związki z grupy pochodnych b/s-(s-triazynylo)-diamino-disulfostilbenu - Google Patents

Abstract

Środek optycznie rozjaśniający zawierający związki z grupy pochodnych bis-(s- triazynylo)-diamino-disulfostilbenu o wzorze ogólnym przedstawionym na rysunku, w którym Yii Y2 oznaczają resztę soli metalu alkalicznego i/lub amoniowej, i/lub trietanolo- amoniowej, i/lub wolnego kwasu aminoben- zeno-3-sulfonowego, i/lub wolnego kwasu aminobenzeno-4-sulfonowego, i/lub wolnego kwasu aminobenzeno-disulfonowego, w którym grupy sulfonowe związane są z pierścieniem fenylowym w pozycjach -2 i -5 lub -2 i -4, a M oznacza kation amoniowy lub trieta- noloamoniowy lub kation metalu alkalicznego oraz Xi i X2 oznaczają resztę pochodną aminy alifatycznej, znamienny tym, że resztę tę stanowi reszta N-cyjano-etylowanego alifatycznego aminokwasu lub jego soli zawierającego jako grupę kwasową podstawnik karboksylowy lub sulfonowy.

Description

Przedmiotem wynalazku jest środek optycznie rozjaśniający zawierający związek, z grupy pochodnych bi.s'-(s-triazynylo)-diamino-disulfostilbenu o wzorze ogólnym przedstawionym na rysunku. Powszechnie znane środki optycznie rozjaśniające oparte na układzie fluoryzującym bi.s-(s-triazynylo)-diamino-disulfostilbenu znajdują szerokie zastosowanie w produkcji papieru, tkanin i detergentowych środków piorących. Środki te stanowią pochodne kwasu 4,4'-diaminostilbeno-2,2'-disulfonowego (DASDS), w którym dokonano podstawienia grup aminowych DASDS pochodnymi triazyny wywodzącymi się z chlorku cyjanuru podstawionego w pozycjach pozostałych dwóch chlorów, jak to przedstawiono na rysunku we wzorze ogólnym, tj. w pozycjach Xi i Χ2 oraz Yi i Y2 odpowiednimi aminami. Znaną grupę tego typu środków stanowią podstawione w pozycjach Yji Y2 pochodne kwasów aminobenzeno-sulfonowych i aminobenzeno-disulfonowych, w szczególności kwasów: aminobenzeno3-sulfonowego i aminobenzeno-4-sulfonowego oraz aminobenzeno-2,5-disulfonowego. W zależności od ilości grup sulfonowych w tych aromatycznych podstawnikach wyróżnia się środki optycznie rozjaśniające cztero- lub sześciosulfonowe [z uwzględnieniem grup sulfonowych podstawionych do wyjściowego kwasu 4,4'-diaminostilbeno-2,2'-disulfonowego (DASDS)] o zróżnicowanym poziomie substantywności, odwrotnie proporcjonalnym do ilości grup sulfonowych zawartych w cząsteczce, w odniesieniu do włókien celulozowych stanowiących podstawowy element struktury papieru oraz tkanin bawełnianych i bawełnopochodnych. Pożądany poziom substantywności danego środka zależy od techniki jego stosowania w procesie produkcji rozjaśnianych wyrobów. I, tak np., w szeroko stosowanych technikach rozjaśniania powierzchniowego papieru korzystny jest, na ogół, niski poziom substantywności, typowy dla produktów sześciosulfonowych - charakterystyczny, między innymi, w przypadku pochodnych kwasu aminobenzeno-2,5-disulfonowego. Produkty czterosulfonowe pochodne kwasów aminobenzeno-3-sulfonowego oraz aminobenzeno-4-sulfonowego odznaczają się średnim poziomem substantywności i w związku z tym zaliczają się do rozjaśniaczy uniwersalnych stosowanych zarówno w technikach powierzchniowych jak i do bezpośredniego rozjaśniania surowych mas papierniczych przed sformowaniem wstęgi wytwarzanego papieru.

Podstawienie pozostałego, trzeciego chloru przy pierścieniach triazynowych w pozycjach Xi i Χ2 dokonywane jest najczęściej za pomocą różnorodnych amin alifatycznych lub cykloalifatycznych i ich pochodnych. Znane np. z polskich opisów patentowych nr 163456 i 172872 obejmuje: alkiloaminy-etyloaminę, cykloalkiloaminy-morfolinę, hydroksyalkiloaminy-dietanoloaminę oraz N-P-(cyjanoetylo)-etanoloaminę oraz kwas aminooctowy. Z kolei międzynarodowy opis patentowy PCT nr WO 96/00221 dotyczy szerokiej grupy rozjaśniaczy

188 490 zawierających jako podstawniki w pozycjach Yi i Y2 reszty kwasu aminobenzeno-3sulfonowego lub aminobenzeno-4-sulfonowego i obejmuje podstawione w pozycjach X1 i X2 pochodne różnorodnych alifatycznych karboksy- i sulfo-aminokwasów z grupami hydroksylowymi. Opis ten przypisuje pochodnym kwasu iminodioctowego i glutaminowego szczególnie korzystne własności aplikacyjne.

Z praktyki przemysłowej wiadomo, że średnio substantywne czterosulfonowe środki optycznie rozjaśniające wykazują wyraźnie ograniczoną zdolność do rozjaśniania powierzchniowego papieru stosunkowo szybko osiągając stan nasycenia i dając w związku z tym ograniczony, maksymalny stopień bieli wyrobów. Natomiast środki bazujące na produktach sześciosulfonowych cechuje znacznie podwyższona dawka maksymalna pozwalająca na uzyskanie znacząco wyższego poziomu bieli, niezbędnego przy produkcji wysoko gatunkowych papierów drukowych o szczególnie wysokim stopniu bieli. Produkty te są jednakże, na ogół mniej efektywne w małych dawkach, co znacznie ogranicza ich zastosowanie. Ze względu na konieczność stosowania wysokich dawek użytkowych są one nieekonomiczne w stosowaniu i oznaczają się wysokim jednostkowym kosztem rozjaśnienia.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że jeżeli do związku chemicznego objętego wzorem ogólnym, przedstawionym na rysunku, jako podstawniki aromatyczne wprowadzi się reszty kwasu aminobenzeno-3-sulfonowego i/lub kwasu aminobenzeno-4-sulfonowego i/lub kwasu aminobeinzeno-2,5-disulfonowego, a w charakterze podstawników alifatycznych, wprowadzi się reszty N-cyjanoetylowanego alifatycznego aminokwasu zawierającego jako grupę kwasową podstawnik karboksylowy lub sulfonowy, takiego jak kwas N-P-(cyjanoetylo)-aminooctowy lub N-e-(cyjanoetylo)-2-aminoetano-sulfonowy, to otrzymuje się środek optycznie rozjaśniający zawierający nowe związki i charakteryzujący się wysoką efektywnością rozjaśnienia oraz dogodną dla wielu zastosowań charakterystyką aplikacyjną, a w przypadku pochodnych wywodzących się z kwasu aminobenz.cno-4-sulfonowego odznaczają się one również wyjątkowo wysoką rozpuszczalnością ich soli sodowych, co pozwala na wytwarzanie produktów o niższym obciążeniu ścieków technologicznych (mierzonym wskaźnikiem ChZT) w procesie stosowania w przemyśle papierniczym.

Przedmiotem wynalazku jest środek optycznie rozjaśniający z grupy pochodnych bis-(striazynyloj-diamino-disulfostilbenu zawierający jako substancję czynną związki o wzorze ogólnym przedstawionym na rysunku, w którym Yii Y2 oznaczają resztę soli metalu alkalicznego i/lub amoniow ej i/lub trietanoloamomowej i/lub wolnego kwasu aminobenzeno-3 sulfonowego i/lub wolnego kwasu aminobenzcn o-4-sul fonowego i/lub wolnego kwasu aminobenzeno-disulfonowego, w którym grupy sulfonowe związane są z pierścieniem fenylowym w pozycjach -2 i -5 lub -2 i -4, a M oznacza wodór kation amoniowy lub trietanoloamoniowy lub kation metalu alkalicznego oraz Xi i Χ2 oznaczają resztę pochodną aminy alifatycznej znamienną tym, że resztę tę stanowi reszta N-cyjanoetylowanego alifatycznego aminokwasu lub jego soli zawierającego jako grupę kwasową podstawnik karboksylowy lub sulfonowy. Jest on szczególnie efektywny jako rozjaśniać/, optyczny do papieru i wykazuje charakterystykę aplikacyjną pozwalającą na wytwarzanie papierów drukowych o szczególnie wysokim stopniu bieli, przy zachowaniu korzystnych warunków ekonomicznych. Odznacza się on wysoką efektywnością rozjaśnienia przy umiarkowanym dawkowaniu zwłaszcza w technikach powierzchniowego rozjaśniania papieru, co wykazano poniżej w przykładach jego stosowania.

Środek optycznie rozjaśniający będący przedmiotem wynalazku można wytwarzać w postaci stężonego roztworu wodnego substancji czynnej w formie czwartorzędowych soli kwasów sulfonowych nie stwarzających zagrożeń chemicznych i pożarowych, metodami ekologicznie bezpiecznymi omówionymi w opisach patentowych nr 172872 i 176069 oraz projekcie wynalazczym nr P-326017. Otrzymywana płynna postać gotowego, handlowego środka optycznie rozjaśniającego jest dogodna do bezpośredniego stosowania na zautomatyzowanych liniach produkcyjnych papierów drukowych, powszechnie stosowanych w przemyśle papierniczym. ...

Wybrane z wielu możliwych sposobów wytwarzania środka optycznie rozjaśniającego wg wynalazku ilustrują poniższe przykłady:

188 490

Przykład I Kondensacja I

Do kolby szklanej o poj. 1,5 l wyposażonej w mieszadło mechaniczne, termometr, elektrodę pomiarową pH, wkraplacz o poj. 250 cm³ i łaźnię grzejno-chłodzącą, wlać 170 cz. wag. wody z dodatkiem 1,5 cz. wag. oksyetylowanego alkoholu tłuszczowego a następnie zawiesić przy intensywnym mieszaniu 80 cz. wag. chlorku cyjanuru. Zawiesinę schłodzić do temp. 0 - 5°C. Do zawiesiny wsypać 112 cz. wag. dobrze rozdrobnionego kwasu aminobenzeno-2,5disulfonowego, po czym utrzymując temperaturę w granicach 5 - 25°C i pH < 3,5 prowadzić z wkraplacza dozowanie 45% roztworu wodnego wodorotlenku sodowego w celu zneutralizowania uwalniającego się w wyniku reakcji chlorowodoru, aż do zakończenia reakcji, co sprawdza się znanymi metodami.

Kondensacja II

Po zakończeniu kondensacji I do mieszaniny reakcyjnej wdozować z wkraplacza roztwór wodny zawierający 139 cz. wag. soli trietanoloamoniowej kwasu 4,4'-diaminostilbeno2,2'-disulfonowego (DASDS), utrzymując temperaturę 10 - 20°C i pH < 8,0. Po połączeniu roztworów dozować z wkraplacza 45% roztwór wodny wodorotlenku sodowego w celu zneutralizowania uwalniającego się w wyniku reakcji chlorowodoru podnosząc jednocześnie temperaturę do maksimum 75°C i pH < 7,5, aż do zakończenia reakcji kondensacji co sprawdza się znanymi metodami.

Kondensacja III

Po zakończeniu kondensacji II do mieszaniny reakcyjnej wdozować 68,3 cz. wag. soli sodowej kwasu N-(3-(cyjanoetylo)-aminooctowego i 92,3 cz. wag. trietanoloaminy, po czym podnieść temperaturę do minimum 95°C i całość mieszać w ciągu 5 godzin. Po tym czasie otrzymany surowy roztwór przefiltrować od zanieczyszczeń mechanicznych i schłodzić do temperatury 20°C. Otrzymany produkt uzupełnić wodą destylowaną do 1200 cz. wag. gotowego środka rozjaśniającego w postaci płynu stabilnego na przechowywanie.

Otrzymany środek optycznie rozjaśniający zawiera związek z grupy pochodnych bis-(stri^ynylo)-diamino-disulfostilbenu o wzorze ogólnym przedstawionym na rysunku, w którym Yji Y2 oznaczają resztę soli metalu alkalicznego i/lub trietanoloamoniowej kwasu aminobenzeno-disulfonowego, w którym grupy sulfonowe związane są z pierścieniem fenylowym w pozycjach -2 i -5, a M oznacza kation trietanoloamoniowy lub kation metalu alkalicznego oraz Χ1 i Χ2 oznaczają resztę pochodną kwasu N-p-(cyjanoetylo)-ammooctowego.

Przykład II

Postę^yującjak w przykładzie I po zakończeniu kondensacji II do mieszaniny reakcyjnej wdozować 113,9 cz. wag. soli sodowej kwasu N-P-(cyjanoetylo)-2-aminoetanosulfon_ow_eg_o i 92,3 cz. wag. trietanoloaminy, po czym podnieść temperaturę do minimum 95°C i _cał_ość mieszać w ciągu 5 godzin. Po tym czasie otrzymany surowy roztwór przefiltrować od zanieczyszczeń mechanicznych i schłodzić do temperatury 20°C. Otrzymany produkt _uzup_eł_nić _wodą destylowaną do 1200 cz. wag. gotowego środka rozjaśniającego w postaci pły_nu stabilnego na przechowywanie.

Otrzymany środek optycznie rozjaśniający zawiera związek z grupy pochodny_ch bis-(stri^ynyloj-di^nino-disulfostilbenu o wzorze ogólnym przedstawionym na .rysunku, w którym Y₁ i Y₂ oz_eaCząją resztę soli metalu alkalicznego i/lub trietanoloamoniowej kwasu aminoben z_eno-di_sulfo_nowego, w którym grupy sulfonowe związane są z pierścieniem f_enyl_owy_m w p_ozycj_ach -2 i -5, a M oznacza kation trietanoloamomaeoy lub kation metalu alkaliczwego oraz X₁ i X₂ ozn^zają resztę pochodeąkwacu N-β-(cyjano¢;t^lo)-2-amieoetanoculfonowego.

Przykład III Kondensacja I

Do kolby _szkl_anej _o pój. 1,5 l, wyposażonej w mieszadło mechaniczne, _termome_tr, el_ektrodę pomiarową pH, wkraplacz o poj. 500 cm, łaźnię grzejno-chłodzące wl_ać 200 _cz. w_ag. w_ody _z d_od_atki_em 1,5 cz. wag. oksyetylowćmego alkoholu tiuszczowego, a n_asitępni<i o_awiesić przy intensywnym mieszaniu 80 cz. wag. chlorku Zawi_esinę roWodzić d_o t_emp. 0 - 5°C. Do zawiesicy wdozować roztwór wodny zawierający 85,49 _cz. w_ag. _soli rodowej kwasu sulfanilowego, po czym utrzymując temperatoę _w g_rani_cach 5 - 25°C i pH < 3,5,

188 490 prowadzić z wkraplacza dozowanie 45% roztworu wodnego wodorotlenku sodowego w celu zneutralizowania uwalniającego się w wyniku reakcji chlorowodoru, aż do zakończenia reakcji co sprawdza się znanymi metodami.

Kondensacja II

Po zakończeniu kondensacji I do mieszaniny reakcyjnej wdozować z wkraplacza roztwór wodny zawierający 86,3 cz. wag. soli disodowej kwasu 4,4'-diaminostilbeno-2,2'disulfonowego (DASDS), utrzymując temperaturę 10 - 25°C i pH < 8,0. Po połączeniu roztworów dozować z wkraplacza 45% roztwór wodny wodorotlenku sodowego w celu zneutralizowania uwalniającego się w wyniku reakcji chlorowodoru podnosząc temperaturę do maksimum 75°C i pH < 7,5, aż do zakończenia reakcji co sprawdza się znanymi metodami. Kondensacja III

Po zakończeniu kondensacji II do mieszaniny reakcyjnej wdozować 68,3 cz. wag. soli sodowej N-3-(cyjanoetylo)-aminooctowego, po czym podnieść temperaturę do minimum 95 °C i wdozować 26 cz. wag. wodorotlenku sodowego. Całość mieszać w ciągu 5 godz. w temperaturze 95 - 100°C. Po tym czasie otrzymany surowy roztwór przefiltrować od zanieczyszczeń mechanicznych, po czym oczyszczony produkt zatężyć na wyparce próżniowej do masy równej 1020 cz. wag. Otrzymuje się 1020 cz. wag. gotowego środka rozjaśniającego w postaci płynu stabilnego na przechowywanie.

Możliwe sposoby stosowania środków optycznie rozjaśniających wg wynalazku ilustrują poniższe przykłady:

Przykład IV

100 cz. wag. typowej skrobi modyfikowanej do zaklejania powierzchniowego (sizepress) rozgotowuje się w 1000 cz. wag. wody w temp. 90°C. Otrzymany klej skrobiowy ochładza się do temp. 60°C, wprowadza przy mieszaniu roztwór środka optycznie rozjaśniającego wg wynalazku, po czym podaje na prasę zaklejającą (size-press) lub powlekającą (filmpress, speed sizer) maszyny papierniczej i zakleja powierzchniowo sformowany w poprzedniej sekcji maszyny papier podłożowy lub karton. Wilgotną wstęgę zaklejonego powierzchniowo papieru lub kartonu suszy się następnie w temp. 80 - 120°C na końcowej sekcji suszącej maszyny papierniczej. Otrzymany w ten sposób papier lub karton wykazuje znacznie zwiększony stopień bieli.

Przykład V

Do gorącego (60°C) roztworu rozklejonej uprzednio skrobi modyfikowanej (Iłpcx) dozuje się przy intensywnym mieszaniu wraz z wodą roztwór wodny środka optycznie rozjaśniającego otrzymanego jak w przykładzie I do otrzymania jednorodnego roztworu skrobi o stężeniu 7% i znanej zawartości środka rozjaśniającego. Roztwór skrobi ze środkiem rozjaśniającym wg wynalazku nanosi się następnie za pomocą laboratoryjnego aplikatora na arkusz papieru podłożowego (papier sformowany z typowej masy papierniczej o odczynie neutralnym, zaklejany w masie, o gramaturze 80 g/m², nie zaklejany powierzchniowo i nie rozjaśniany optycznie o wskaźniku białości wg CIE W = 101,7). Wilgotny papier powleczony roztworem skrobi ze środkiem optycznie rozjaśniającym jest następnie suszony i pozostawiany do skondycjonowania na powietrzu w zaciemnionym pomieszczeniu. Otrzymane w ten sposób próbki zaklejonego powierzchniowo papieru poddawane są następnie pomiarom barwometrycznym na kalibrowanym reflektometrze trój chromatycznym w standardowym świetle Dćs symulującym naturalne światło dzienne. Na podstawie zmierzonych współrzędnych trój chromatycznych wylicza się następnie wskaźnik białości wg CIE (1986) zgodnie ze wzorem :

W10 = Y10- (800 · x) - (1700 · y) + 813,7

Proc_es p_owtarza się z użyciem odpowiadającej ilości dostępnego w handlu rozjaśni_{acza o}pty_cznego przeznaczonego do papierów powierzchniowo zaklejanych (H_eli_of_or 2PU-płym) zastępując środek optycznie rozjaśniający wg wynalazku.

Otrzyma wyniki wskaźnika białości Wio wg CIE (1986) próbek papieru otrzymanego _{z u}ży_ci_em środka optycznie rozjaśniającego otrzymanego jak w przykł_adzi_e I i produktu h_andl_owego pokazano na wykresie nr 1.

188 490

Przykład VI

Postępując jak w przykładzie IV dokonuje się rozjaśnienia papieru testowego w procesie zaklejania powierzchniowego z użyciem środka optycznie rozjaśniającego otrzymanego jak w przykładzie II.

Otrzymane wyniki wskaźnika białości W10 wg CIE (1986) próbek papieru otrzymanego z użyciem środka optycznie rozjaśniającego otrzymanego jak w przykładzie II i produktu handlowego pokazano na wykresie nr 2.

Przykład VII

Postępując jak w przykładzie IV dokonuje się rozjaśnienia papieru testowego w procesie zaklejania powierzchniowego z użyciem środka optycznie rozjaśniającego otrzymanego jak w przykładzie III.

Otrzymane wyniki wskaźnika białości W10 wg CIE (1986) próbek papieru otrzymanego z u-życiem środka optycznie rozjaśniającego otrzymanego jak w przykładzie III i produktu handlowego pokazano na wykresie nr 3.

Wykres 1

188 490

Wykres 2

Wykres 3

188 490

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Środek optycznie rozjaśniający zawierający związki z grupy pochodnych bis-(s-triazynylo)-diamino-disulfostilbenu o wzorze ogólnym przedstawionym na rysunku, w którym Yj i Y2 oznaczają resztę soli metalu alkalicznego i/lub amoniowej, i/lub trietanoloamoniowej, i/lub wolnego kwasu aminobenzeno-3-sulfonowego, i/lub wolnego kwasu aminobenzeno-4sulfonowego, i/lub wolnego kwasu aminobenzeno-disulfonowego, w którym grupy sulfonowe związane są z pierścieniem fenylowym w pozycjach -2 i -5 lub -2 i -4, a M oznacza kation amoniowy lub trietanoloamoniowy lub kation metalu alkalicznego oraz Xj i Χ2 oznaczają resztę pochodną aminy alifatycznej, znamienny tym, że resztę tę stanowi reszta N-cyjanoetylowanego alifatycznego aminokwasu lub jego soli zawierającego jako grupę kwasową podstawnik karboksylowy lub sulfonowy.