PL221105B1 - Glinokrzemiany warstwowe organofilizowane solą amidoamoniową pochodną N-(3-dimetyloaminopropylo) amidu kwasu 12-hydroksystearynowego oraz sposób ich otrzymywania - Google Patents

Glinokrzemiany warstwowe organofilizowane solą amidoamoniową pochodną N-(3-dimetyloaminopropylo) amidu kwasu 12-hydroksystearynowego oraz sposób ich otrzymywania

Info

Publication number
PL221105B1
PL221105B1 PL398283A PL39828312A PL221105B1 PL 221105 B1 PL221105 B1 PL 221105B1 PL 398283 A PL398283 A PL 398283A PL 39828312 A PL39828312 A PL 39828312A PL 221105 B1 PL221105 B1 PL 221105B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
amide
aluminosilicates
organophilized
dimethylaminopropyl
hydroxystearic acid
Prior art date
Application number
PL398283A
Other languages
English (en)
Other versions
PL398283A1 (pl
Inventor
Małgorzata Gazińska
Adam Kiersnowski
Jacek Pigłowski
Konrad Szustakiewicz
Małgorzata Żabska
Original Assignee
Wrocławskie Ct Badań Eit & Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialności
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wrocławskie Ct Badań Eit & Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialności filed Critical Wrocławskie Ct Badań Eit & Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialności
Priority to PL398283A priority Critical patent/PL221105B1/pl
Publication of PL398283A1 publication Critical patent/PL398283A1/pl
Publication of PL221105B1 publication Critical patent/PL221105B1/pl

Links

Landscapes

  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku są warstwowe organofilizowane solą amidoamoniową pochodną N-(3-dimetyloaminopropylo)amidu kwasu 12-hydroksystearynowego oraz sposób ich wytwarzania. Modyfikacja glinokrzemianów warstwowych przy zastosowaniu czwartorzędowych soli amidoamoniowych pochodnych N-(3-dimetyloaminopropylo)amidu kwasu 12-hydroksystearynowego prowadzi do zmiany charakteru glinokrzemianu z hydrofilowego na hydrofobowy (organofilowy) oraz do zwiększenia odległości pomiędzy pakietami warstw glinokrzemianu. Powyższa modyfikacja zwiększa powinowactwo glinokrzemianów do polimerów, dzięki czemu mają one zastosowanie jako napełniacze do kompozytów i nanokompozytów polimerowych. Glinokrzemiany warstwowe organofilizowane solą amidoamoniową pochodną N-(3-dimetyloaminopropylo)amidu kwasu 12-hydroksystearynowego mogą być stosowane jako napełniacze do polimerów termoplastycznych, elastomerów i duroplastów.
Istotnym etapem podczas otrzymywania nanokompozytów polimerowych na bazie montmorylonitu jest organofilizacja napełniacza. Celem organofilizacji jest zwiększenie odległości międzypłaszczyznowej w warstwowym glinokrzemianie, redukcja oddziaływań pomiędzy płytkami, której towarzyszy zwiększenie oddziaływań pomiędzy napełniaczem a polimerem. Wszystkie te cele osiąga się w procesie wymiany jonów ulokowanych w przestrzeniach międzypakietowych (najczęściej sodowych, lub innych nieorganicznych) na kationy organiczne, np. powszechnie stosowane IV-rzędowe sole alkiloamoniowe i protonowane alkiloaminy. Znane są czwartorzędowe sole amoniowe z jednym prostym łańcuchem alkilowym o wzorze ogólnym R-N+(CH3)3 X-.
Związki tego typu zastosowali Klapyta, Z., Fujita, T., Iyi, N., i opisali w artykule Adsorption of dodecyl- and oktadecyltrimethylammonium ions on smectite and synthetic micas (Appl. Clay Sci. 19, 5-10, 2001). Znane są również czwartorzędowe sole amoniowe z dwoma prostymi łańcuchami alkilowymi, o wzorze ogólnym R1-N+R2(CH3)2 X-. Związki tego typu zastosowali Vaia, R.A., Teukolsky, R.K., Giannelis, E.P. i opisali w pracy pt. Interlayer structure and molecular environment of alkylammonium layered silicates (Chem. Mater. 6, 1017-1022, 1994). Znany jest również szereg amidoamin oraz diamidoamin pochodnych długołańcuchowych amin alifatycznych o wzorze ogólnym R-N [CH2CH2CONH(CH2)3N(CH3)2]2, opisywanych w Patencie PL200365 przez A. Piaseckiego i S. Karczewskiego. W artykule Novel New Ester Quaternaries for Improved Performance Benefis as Rinse Cycle Fabric Softeners autorstwa F.E. Frideli, R. Keys, C. Joe Toney, O. Portwood, D. Whittlinger, M. Doerr (Journal of Surfactants and Detergents, 4, 401-405, 2001) znaleźć można również doniesienia na temat czwartorzędowych soli amido lub diamidoamoniowych, o wzorze CH3-N+[CH2CH2NHCOR]2CH2-CH2OH X-. Znane są ponadto zgłoszenia patentowe A. Piaseckiego oraz W. Zielińskiego PL375938 z 2007 r. dotyczące czwartorzędowych soli amoniowych, pochodnych diamidoamin. Dostępne na rynku czwartorzędowe sole amoniowe znajdują zastosowanie w chemii przemysłowej. Produkty tej klasy są najczęściej mieszaniną związków nasyconych i nienasyconych. Ponadto komercyjnie dostępne rozwiązania nie posiadają reaktywnych grup funkcyjnych w łańcuchach bocznych. Obecnie znana organofilizacja glinokrzemianów wymaga konieczności neutralizacji ścieków powstałych podczas przebiegającej w środowisku wodnym reakcji wymiany jonowej. Natomiast sól amidoamoniowa pochodna N-(3-dimetyloaminopropylo)amidu kwasu 12-hydroksystearynowego przedstawione na rysunku 1, są biodegradowalne i przez to nie jest konieczna utylizacja ścieków pozostałych po reakcji wymiany jonowej.
Przedmiotem wynalazku są glinokrzemiany warstwowe organofilizowane solą amidoamoniową pochodną N-(3-dimetyloaminopropylo)amidu kwasu 12-hydroksystearynowego o wzorze:
Związki chemiczne stosowane jako czynniki organofilizujące przedstawione na rysunku 1 otrzymane zostały według standardowej metody opisanej w patencie US4220581 Castor based quaternaries autorstwa M.C. Cooperman, F. Duneczky, F.C. Naughton, R.W. White. Struktury potwierdzono metodą protonowego rezonansu magnetycznego. Fakt organofilizacji potwierdzono na podstawie pomiarów odległości międzypłaszczyznowej d001 wyznaczonych metodą proszkowej dyfraktometrii
PL 221 105 B1 rentgenowskiej (XRD). Z dyfraktogramów dokonuje się oznaczenia d001 w czystym montmorylonicie a następnie porównuje się tę wielkość z odległością międzypłaszczyznową w glinokrzemianie organofilizowanym, zgodnie z powszechnie przyjętą metodą opisaną na przykład w publikacji The viscosity of liquid suspensions of trimethyldococlyammonium-montmorillonite complexes przez Mokoto Minase, Mitsuji Kondo, Masanbon Onikata, Katsuyuki Kawamura (Clays and Clay Minerals, 5-6, 49-65, 2008). Wzrost wartości d001 oznacza rozsunięcie płytek glinokrzemianu w obrębie pakietów. Potwierdzeniem modyfikacji glinokrzemianów jest również wynik oznaczenia zawartości części organicznych z pomiarów termograwimetrycznych.
Drugim przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania organofilizowanych glinokrzemianów zdefiniowanych w pierwszym przedmiocie wynalazku charakteryzujący się tym, że obejmuje:
a) przygotowanie zawiesiny glinokrzemianu w wodzie, korzystnie o stężeniu 5 - 10% wagowych;
b) pęcznienie glinokrzemianu, korzystnie w czasie 1 godziny i temperaturze z zakresu 25 60°C zależnie od rozpuszczalności czynnika organofilizującego w wodzie;
c) przygotowanie 10% wodnego roztworu odpowiedniej soli podgrzanego do temperatury z zakresu 25 - 60°C;
d) wkraplanie roztworu z etapu c) do zawiesiny bentonitu i reakcję w temp. 25 - 60°C przez co najmniej 2 godziny przy czym organofilizację prowadzi się przy stosunku zdolności jonowymiennej glinokrzemianu do ekwiwalentu czynnika organofilizującego wynoszącym od 1:0,5 do 1:4, przy czym korzystnie wymiana jonowa zachodzi przy stosunku 1:1;
e) oddzielenie dyspersji organobentonitu oraz jego przemycie, korzystnie wodą domineralizowaną w przypadku metylosiarczanów lub ilością niezbędną do odmycia jonów bromkowych i chlorkowych;
f) suszenie odmytego organobentonitu, korzystnie przez 24 h w temperaturze 50°C w suszarce z obiegiem powietrza, a następnie przez 24 h w suszarce próżniowej (40°C) do uzyskania stałej masy. Korzystnie jako glinokrzemiany stosuje się glinokrzemiany wybrane z grupy smektytów zawierającej: naturalny bentonit wapniowy, bentonit sodowy, fluoromika syntetyczna.
Glinokrzemiany warstwowe organofilizowane solą amidoamoniową pochodną N-(3-dimetyloaminopropylo)amidu kwasu 12-hydroksystearynowego charakteryzują się tym, że zawierają reaktywną grupę hydroksylową w łańcuchu alkilowym oraz nie stanowią toksycznego odpadu dzięki obecności wiązania amidowego w strukturze zarówno czwartorzędowych soli amoniowych jak i protonowanych amidoamin i co więcej cechuje je wysoka stabilność termiczna. Dużą zaletę pochodnej 3-dimetyloaminopropyloamidu kwasu 12-hydroksystearynowego stanowi reaktywna grupa hydroksylowa. Ich użyteczność do organofilizacji wynika z obecności w cząsteczce długiego łańcucha hydrofobowego, polarnego ugrupowania czwartorzędowego atomu azotu oraz dodatkowej grupy hydroksylowej. Dodatkowo związek charakteryzuje się dobrą biodegradowalnością ze względu na obecność amidowego łącznika labilnego.
P r z y k ł a d 1 3
W kolbie trójszyjnej o pojemności 500 cm zaopatrzonej w szklane mieszadło kotwicowe, termometr i chłodnicę zdyspergowano 5 g naturalnego bentonitu wapniowego (o zdolności jonowymiennej CEC = 80 meq/100 g) w 95 ml wody demineralizowanej, a następnie mieszano przez 1 h w temperaturze 50°C. W ten sposób uzyskano 5% zawiesinę bentonitu w wodzie. Oddzielnie sporządzono roztwór 2,01 g metylosiarczanu N-(3-dimetyloaminopropylo)amidu kwasu 12-hydroksystearynowego w 18,09 ml wody demineralizowanej. Roztwór ogrzewano do 50°C i dodano do dyspersji glinokrzemianu. Następnie układ mieszano intensywnie (min. 100 obr/min) przez 2 h w temperaturze 50°C, po czym odsączono na lejku ze spiekiem i przemywano ciepłą wodą demineralizowaną (50°C). Uzyskany produkt suszono 24 h w temperaturze 50°C w suszarce z obiegiem, następnie w suszarce próżniowej w temperaturze 40°C przez 24 h. Suchy produkt zmielono młynkiem udarowym przy użyciu sita o wielkości oka <0,08 mm. Stabilność termiczna otrzymanego organofilizowanego glinokrzemianu warstwowego odpowiadająca utracie 3% wagowych wynosi 280°C. Odległość pomiędzy warstwami krystalicznymi (d001) zmodyfikowanego glinokrzemianu wynosi 20 A.
P r z y k ł a d 2 3
W kolbie trójszyjnej o pojemności 500 cm zaopatrzonej w szklane mieszadło kotwicowe, termometr i chłodnicę zdyspergowano 5 g naturalnego bentonitu wapniowego (o zdolności jonowymiennej CEC = 80 meq/100 g) w 95 ml wody demineralizowanej, a następnie mieszano przez 1 h w temperaturze 50°C. W ten sposób uzyskano 5% zawiesinę bentonitu w wodzie. Oddzielnie sporządzono roztwór 1,61 g metylosiarczanu N-(3-dimetyloaminopropylo)amidu kwasu 12-hydroksystearynowego amoniowego w 14,49 ml wody demineralizowanej. Roztwór ogrzewano do 50°C i dodano do dyspersji
PL 221 105 B1 glinokrzemianu. Następnie układ mieszano intensywnie (min. 100 obr/min) przez 2 h w temperaturze 50°C, po czym odsączono na lejku ze spiekiem i przemywano ciepłą wodą demineralizowaną (50°C). Uzyskany produkt suszono 24 h w temperaturze 50°C w suszarce z obiegiem, następnie w suszarce próżniowej w temperaturze 40°C przez 24 h. Suchy produkt zmielono młynkiem udarowym przy użyciu sita o wielkości oka <0,08 mm. Stabilność termiczna otrzymanego organofilizowanego glinokrzemianu warstwowego odpowiadająca utracie 3% wagowych wynosi 295°C. Odległość pomiędzy warstwami krystalicznymi (d001) zmodyfikowanego glinokrzemianu wynosi 19 A.

Claims (3)

1. Glinokrzemiany warstwowe organofilizowane solą amidoamoniową pochodną N-(3-dimetyloaminopropylo)amidu kwasu 12-hydroksystearynowego o wzorze:
2. Sposób otrzymywania organofilizowanych glinokrzemianów zdefiniowanych w zastrz. 1 charakteryzujący się tym, że obejmuje:
a) przygotowanie zawiesiny glinokrzemianu w wodzie, korzystnie o stężeniu 5 - 10% wagowych;
b) pęcznienie glinokrzemianu, korzystnie w czasie 1 godziny i w temperaturze 25 - 60°C;
c) przygotowanie 10% wodnego roztworu soli amidoamoniowej pochodnej N-(3-dimetyloaminopropylo)amidu kwasu 12-hydroksystearynowego podgrzanego do temperatury 25 - 60°C;
d) wkraplanie roztworu z etapu c) do zawiesiny bentonitu i reakcję w temp. 25 - 60°C przez co najmniej 2 godziny przy czym organofilizację prowadzi się przy stosunku zdolności jonowymiennej glinokrzemianu do ekwiwalentu czynnika organofilizującego wynoszącym od 1:0,5 do 1:4, przy czym korzystnie wymiana jonowa zachodzi przy stosunku 1:1;
e) oddzielenie dyspersji organobentonitu oraz jego przemycie, korzystnie wodą demineralizowaną;
f) suszenie odmytego organobentonitu, korzystnie przez 24 h w temperaturze 50°C w suszarce z obiegiem powietrza, a następnie przez 24 h w suszarce próżniowej (40°C) do uzyskania stałej masy.
3. Sposób wg zastrz. 2, znamienny tym, że jako glinokrzemiany stosuje się glinokrzemiany wybrane z grupy smektytów zawierającej: naturalny bentonit wapniowy, bentonit sodowy, fluoromika syntetyczna.
PL398283A 2012-03-02 2012-03-02 Glinokrzemiany warstwowe organofilizowane solą amidoamoniową pochodną N-(3-dimetyloaminopropylo) amidu kwasu 12-hydroksystearynowego oraz sposób ich otrzymywania PL221105B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL398283A PL221105B1 (pl) 2012-03-02 2012-03-02 Glinokrzemiany warstwowe organofilizowane solą amidoamoniową pochodną N-(3-dimetyloaminopropylo) amidu kwasu 12-hydroksystearynowego oraz sposób ich otrzymywania

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL398283A PL221105B1 (pl) 2012-03-02 2012-03-02 Glinokrzemiany warstwowe organofilizowane solą amidoamoniową pochodną N-(3-dimetyloaminopropylo) amidu kwasu 12-hydroksystearynowego oraz sposób ich otrzymywania

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL398283A1 PL398283A1 (pl) 2013-09-16
PL221105B1 true PL221105B1 (pl) 2016-02-29

Family

ID=49156091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL398283A PL221105B1 (pl) 2012-03-02 2012-03-02 Glinokrzemiany warstwowe organofilizowane solą amidoamoniową pochodną N-(3-dimetyloaminopropylo) amidu kwasu 12-hydroksystearynowego oraz sposób ich otrzymywania

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL221105B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL398283A1 (pl) 2013-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Patel et al. Preparation and characterization of phosphonium montmorillonite with enhanced thermal stability
Tiwari et al. Synthesis and characterization of novel organo-montmorillonites
Yu et al. Clean production of CTAB-montmorillonite: formation mechanism and swelling behavior in xylene
Tartaglione et al. Thermal and morphological characterisation of organically modified sepiolite
Mittal Gas permeation and mechanical properties of polypropylene nanocomposites with thermally-stable imidazolium modified clay
Pazos et al. Synthetic high-charge organomica: effect of the layer charge and alkyl chain length on the structure of the adsorbed surfactants
Ganguly et al. Organophilic nano clay: a comprehensive review
US20070197711A1 (en) Organoclay suitable for use in halogenated resin and composite systems thereof
del Mar Orta et al. Interrelations of structure, electric surface charge, and hydrophobicity of organo-mica and–montmorillonite, tailored with quaternary or primary amine cations. Preliminary study of pyrimethanil adsorption
US6414069B1 (en) Hybrid mixed ion clay structures for polymer nanocomposite formation
Galán-Jiménez et al. Factors affecting the design of slow release formulations of herbicides based on clay-surfactant systems. A methodological approach
Yu et al. Preparation of organo-montmorillonites and the relationship between microstructure and swellability
Mittal Modification of montmorillonites with thermally stable phosphonium cations and comparison with alkylammonium montmorillonites
Gürses et al. The investigation of electrokinetic behaviour of micro-particles produced by CTA+ ions and Na-montmorillonite
JP2004217501A (ja) 第四アンモニウム塩化合物を担持させた抗菌性層状珪酸塩
ITMI20112156A1 (it) Procedimento per la rimozione del solvente da una soluzione polimerica
Goswami et al. Thermally stable organically modified layered silicates based on alkyl imidazolium salts
PL221105B1 (pl) Glinokrzemiany warstwowe organofilizowane solą amidoamoniową pochodną N-(3-dimetyloaminopropylo) amidu kwasu 12-hydroksystearynowego oraz sposób ich otrzymywania
Feng et al. Influence of ethanol addition on the modification of montmorillonite by hexadecyl trimethylammonium bromide
Livi et al. Tailoring of interfacial properties by ionic liquids in a fluorinated matrix based nanocomposites
US20130197137A1 (en) Process for preparing high-purity organically modified phyllosilicates
Naveau et al. Organomodification of montmorillonite in supercritical carbon dioxide
Alves et al. Hybrid organo-montmorillonite produced by simultaneous intercalation of phosphonium and ammonium/amine based surfactants
Dehghanpour et al. Surfactant-assistant solvo/hydrothermal methods for preparation of nanoscale calcium aminodiphosphonates exhibiting high methylene blue adsorption affinity
Zhu et al. The structure of montmorillonites modified with zwitterionic surfactants and their sorption ability.