制造抗静电剂的方法技术

本发明专利技术公开了制造通式（１）所示的磺酸鏻盐的方法，该方法包括将通式化合物（２）与通式化合物（３）：（Ｒ）↓［４］Ｐ－Ｚ在水介质中合并，并从该水介质中分离出式（１）所示的磺酸鏻。在通式化合物（１）中，各个Ｘ独立地是卤素或氢，条件是卤素与氢的摩尔比大于约０．９０；ｐ为０或１，且ｑ和ｒ为０至大约７的整数，条件是ｑ＋ｒ小于８并且如果ｐ为１则ｒ大于０；并且每个Ｒ是相同的或不同的含有１个至大约１８个碳原子的烃基；在通式化合物（２）中，Ｍ为Ｋ，且Ｘ、ｐ、ｑ和ｒ的定义如上；在通式化合物（３）中，Ｚ为卤素，且Ｒ的定义如上。本发明专利技术还公开了包含磺酸鏻（１）的抗静电组合物，以及由该组合物制造的物品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术所公开内容涉及。热塑性材料在物品和组件的制造中具有广泛的应用范围，包括从汽车组件到电子产品。由于其广泛的应用，尤其是在电子产品领域，需要提供含有抗静电剂的热塑性树脂。许多聚合物或聚合物共混物相对地不导电，这可能导致在加工和应用这些聚合物过程中产生静电荷累积。带电的模具，举例来说，可以吸附小的尘埃颗粒，并因此可通过例如降低物品透明度的方式来妨碍其表面光滑的外观。此外，静电荷有可能成为此类聚合物材料的制造过程中的严重阻碍因素。抗静电剂是用来加入到聚合物材料中以降低其获得静电荷的趋势，或者当电荷存在时能促进其消散的一类材料。有机的抗静电剂通常在本质上是亲水性或离子性的。当存在于聚合物材料表面时，有机抗静电剂可通过促使电子转移来消除静电荷的累积。抗静电剂在聚合物组合物被加工成物品之前也已加入其中，并因此可被认为是“内部应用”的。以这种方式应用的有效的抗静电剂，具有热稳定性，并能够在加工过程中迁移到物品表面。大量的以表面活性剂为其主要组分的抗静电剂均被考虑及试验过。其中许多均含有一个或多个缺陷，例如缺乏与聚合物的相容性(即妨碍均匀分散性)、差的热稳定性、和/或差的抗静电性。差的耐热性尤其会对以芳族聚碳酸酯为例的工程热塑性材料的光学性质产生不利影响。然而，某些磺酸的特定的盐，被发现是有效的抗静电剂。美国专利第4943380号公开了利用抗静电组合物来减少聚碳酸酯树脂上的静电荷的方法，该抗静电剂包含90至99.9％重量的聚碳酸酯，和0.1至10％重量的由下列通式所示的耐热的磺酸 其中R为具有1至18个碳原子的直链或支链烷基；R1、R2与R3相同，各自为具有1至8个碳原子的脂族烃或具有6至12个碳原子的芳族烃；且R4为具有1至18个碳原子的烃基。美国专利第6194497号公开了抗静电树脂组合物，尤其是透明树脂组合物，其包含热塑性聚合物和四取代阳离子的卤化的中链或短链烷基磺酸盐。其中所述的抗静电剂，是通过卤代烷基磺酸钾的离子交换，生成相应的酸，再将该卤代烷基磺酸与四丁基氢氧化反应而制备的。该合成方法的一个优点是，合成过程中采用的离子交换这一步骤使产物很纯，即该产物几乎不含或完全不含最终可导致以聚碳酸酯为例的树脂的降解的卤代化合物。然而，该特定的合成方法虽然适合其预期目的，同时也含有许多缺陷。例如，离子交换步骤的采用，增加了该合成过程的费用，同时还可能产生需要进一步处理加工的废物。该合成方法还利用钾盐作为起始物，所述钾盐由相应的磺酰氟制备。由于全烷基磺酸钾的溶解度相对较低，例如在20℃时其溶解度的数量级为5％，因此需要在该离子交换中应用水/乙醇的混合物。乙醇因具有可燃性而要求在合成过程中实施重要的安全预防措施。此外，选择合适的水/乙醇比例也至关重要。过量的乙醇可使最终反应产物溶解于反应溶剂中，而导致该反应产物的分离可能需要进一步的萃取步骤。因此，该
需要更有效的合成方法，特别是一步方法，来制备磺酸抗静电剂，以及加入了该抗静电剂的热塑性树脂组合物。对于该方法而言更理想的是，在生成高产量的抗静电剂同时，不对生产过程安全性和/或产品纯度产生不利影响。专利技术概述该
的上述以及其它缺陷，由制造式(1)所示的磺酸盐的方法弥补， 其中各个X独立地是卤素或氢，条件是卤素与氢的摩尔比大于约0.90；p为0或1，且q和r为0至大约7之间的整数，条件是q+r小于8，并且如果p不为0，则r大于0；并且每个R独立为具有1个至大约18个碳原子的烃基，该方法包括将式(2)化合物 与式(3)化合物(R)4P-Z(3)合并于水介质中；并从该水介质中分离出式(1)的产物；在式(2)中，M为K，且X、q、p和r的定义如上；在式(3)中，Z为卤素，且R的定义如上。在另一实施方案中，制造式(1)所示的磺酸盐的方法包括，首先在水介质中将式(4)化合物 与氢氧化钾以及化学计量过量的通式(3)化合物合并，(R)4P-Z(3)并从该水介质中分离出式(1)所示的产物；其中X、p、q、r和R具有与式(1)中同样的意义，且Z为卤素。另一实施方案包含由上述方法之一制造而得的式(1)所示的抗静电剂。另一实施方案提供了热塑性组合物，该组合物包含热塑性聚合物以及由上述方法之一制造而得的抗静电剂。专利技术详述本专利技术的专利技术人意外地发现，适合用作抗静电剂的卤代烷基磺酸盐可容易地由相应的四烷基卤化和卤代烷基磺酸钾盐在水介质中一步制成。该卤代烷基磺酸盐可在温度为大约15℃至大约100℃下进行的方法中制得。或者，该卤代烷基磺酸盐可以由相应的四烷基卤化、卤代烷基磺酰氟和氢氧化钾在水介质中一步制得，其中，卤代烷基磺酸钾盐可原位制备。该反应物可以轻易地获得，而以水作为反应溶剂则加速了产物的分离。因此，本专利技术的专利技术人发现，简单地将反应物混合即可生成高产量的目标抗静电分子的沉淀物，该过程具有令人惊讶并非常有利的特征。一般而言，卤代烷基磺酸盐可由通式(1)表示 其中X独立地选自卤素或氢，条件是卤素与氢的摩尔比大于约0.90。卤素可以独立地选自溴、氯、氟和碘。具体地说，该卤素为氟。此外，在式(1)中，p为0或1，且q和r为0至大约7之间的整数，条件是q+r小于8，并且如果p不为0，则r大于0。在一个实施方案中，p为0。式(1)中的每个R独立地是含有1个至大约18个碳原子的烃基，即每个R是相同的或不同的，且可以是包含1至大约18个碳原子的直链或支链的脂族烃基或者是包含6至大约18个碳原子的芳族烃基。按此处之应用，芳族基团包括完全芳族基团、芳烷基和烷芳基。在一个实施方案中，有机阳离子中有3个R基团可以是相同的含有1至大约8个碳原子的脂族烃基或含有6至大约12个碳原子的芳族烃基，而第4个R基团可以是含有1至大约18个碳原子的烃基。该抗静电剂因此可以是包含有机磺酸根阴离子和四取代有机阳离子的高度卤化的磺酸盐。具体的例子为全氟化盐。应了解，该全氟化盐由于其氟化方法(电解)的缘故可能包含仅部分氟化的化合物。合适的有机磺酸根阴离子的具体例子包括全氟甲烷磺酸根、全氟乙烷磺酸根、全氟丙烷磺酸根、全氟丁烷磺酸根、全氟戊烷磺酸根、全氟己烷磺酸根、全氟庚烷磺酸根和全氟辛烷磺酸根。上述阴离子的不同组合也可以适用。特定的阳离子的例子包括四甲基、四乙基、四正丙基、四异丙基、四丁基、三乙基甲基、三丁基甲基、三丁基乙基、三辛基甲基、三甲基丁基、三甲基辛基、三甲基月桂基、三甲基硬脂基、三乙基辛基、四苯基、三苯基甲基、三苯基苄基和三丁基苄基等阳离子。上述阳离子的不同组合也可以适用。在一个实施方案中，提供了制造式(1)所示的磺酸的方法，该方法包括在大约50℃至大约100℃的高温下将式(2)化合物 与化学计量过量的式(3)化合物(R)4P-Z (3)在水介质中合并，并分离出式(1)产物；在式(2)中，M为钾，且X、q、p和r的定义如上；在式(3)中，Z为卤素，且R的定义如上。具体地说，Z可以是溴或氯。一种进行方式中，该方法可在水介质中包含式(2)的全卤代烷基磺酸钾盐。令人惊讶的是，式(2)所示的钾盐，在大约85℃时完全溶于水，免除了对助溶剂的需要。该水介质因此可以基本上不含以乙醇为例的助溶剂。如在此处的应用，“水介质”指全卤代烷基磺酸盐在水中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造通式（１）所示的磺酸鏻盐的方法：ＣＸ↓［３］－（ＣＸ↓［２］）↓［ｑ］－（Ｏ）↓［ｐ］－（ＣＸ↓［２］）↓［ｒ］－＊－Ｏ↑［－］Ｐ↑［＋］（Ｒ）↓［４］（１）其中各个Ｘ独立为卤素或氢，条件是卤素与氢的摩尔比大于约０．９０；ｐ为０或１，且ｑ和ｒ为０至大约７的整数，条件是ｑ＋ｒ小于８，并且如果ｐ为１，则ｒ大于０；并且每个Ｒ为含有１个至大约１８个碳原子的相同或不同的烃基，该方法包括将通式（２）化合物：ＣＸ↓［３］－（ＣＸ↓［２］）↓［ｑ］－（Ｏ）↓［ｐ］－（ＣＸ↓［２］）↓［ｒ］－＊－Ｏ↑［－］Ｍ↑［＋］（２）与通式（３）化合物：（Ｒ）↓［４］Ｐ－Ｚ（３）合并于水介质中；并从该水介质中分离出式（１）的磺酸鏻；在式（２）中，Ｍ为Ｋ，且Ｘ、ｑ、ｐ和ｒ的定义如上；在式（３）中，Ｚ为卤素，且Ｒ的定义如上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：TL赫克斯，CA利恩德斯，RD范德格拉姆佩尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]