[發明專利]一種用作抗靜電劑的硼酸單酯及其制備方法

有效

• 申請號: 201410059016.X
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN103772422A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 胡勇剛
• 申請（專利權）人: 博興縣沙索新材料有限公司
• 主分類號: C07F5/04
• 分類號: C07F5/04;C08L27/06;C08K5/55
• 代理公司: 廣州三辰專利事務所(普通合伙) 44227
• 代理人: 范欽正

技術領域

本發明涉及一種硼酸單酯及其制備方法，具體涉及一種用作抗靜電劑的硼酸單酯及其制備方法。

背景技術

大多數聚合物材料具有較強的電絕緣性能，它們在許多方面得到了廣泛的應用。然而，聚合物材料的高電阻率在使用中往往易產生靜電荷積聚，這些靜電荷可以在聚合物表面停留幾小時甚至幾天，引起吸引力和斥力，有時會產生電震、電擊，甚至火花放電。目前，工業上防避此類現象最有效的方法是添加抗靜電劑。

根據現有理論可知，抗靜電劑一般是具有表面活性劑結構特征的有機物質。含硼表面活性劑是以硼酸為母體，形成B、O鍵的硼酸酯類的化合物，是一種獨特的表面活性劑。硼酸結構單元是平面三角形，每個硼原子以SP²雜化與氧原子結合，此時硼仍是缺電子結構，易與有機化合物中的羥基發生反應，脫水后形成硼酸酯。依照硼酸和羥基化合物的比例和類型的不同，其可形成硼酸單酯、雙酯、三酯及四取代螺環結構。

目前合成硼酸酯所采用的方法大多數為直接法、酯交換法和溶劑法，且對于硼酸酯表面活性劑，研究最多的是硼酸雙甘油單脂肪酸酯和硼酸雙甘酯聚氧乙烯單脂肪酸酯的陽離子表面活性劑。

日本東邦化學工業公司利用丙三醇與硼酸反應生成丙三醇硼酸酯，然后用脂肪酸羧基化可得脂肪酸酯，制得的產品廣泛應用于纖維加工中，用作乳化劑、抗靜電劑、柔軟平滑劑等。東邦化學工業公司為了改善其水溶性，把合成分三步進行：丙三醇先與硼酸作用，生成丙三醇硼酸酯；然后引入環氧乙烷，起聚合反應，生成丙三醇聚氧乙烯醚；最后同脂肪酸作用，制得產品。

Ciba公司利用十八胺同縮水甘油雙(2，3-羥基丙基十八胺)反應，然后與硼酸反應生成螺環狀產品。

中國學者張秀玲等在1997年第5期的精細石油化工中報道了《硼系表面活性劑合成與性能研究》一文，其根據酯化反應確定丙三醇、脂肪酸、硼酸摩爾比為2：0.9：0.4，合成了BOR；并將4份烷基醇胺加入反應釜，升溫到60℃加入5份脂肪酸，保持60-70℃，反應l?h生成烷基醇酰胺，然后加入硼酸反應得到BONR。測試表明：它們具有較好的擴散滲透性、乳化性、泡沫性。

中國2012年12月8日公告的專利CN101029151B中披露了采用硼酸酯的抗靜電劑的組成，并且披露其合成工藝，即為：先將甘油和硼酸減壓酯化反應，然后加入脂肪酸進行合成。

以上硼酸酯類多以丙三醇（甘油）作為多羥基化合物，雖然甘油的來源廣泛，但是甘油在處理有機合成方面，容易發生分子內脫水聚合，形成二酯、三酯化合物，大大降低合成物質的抗靜電性能。具體就中國專利CN101029151B而言，本發明作者采取和該專利相同的工藝技術，得到的產品無法達到任何的抗靜電效果；該專利披露的工藝無法保證甘油和硼酸的反應生產單酯，更無法保證后續過量的脂肪酸是否和脂肪酸發生反應，其所得產品結構式里沒有親水基團，而抗靜電劑是利用親水基團吸收空氣中的水來達到遷移電荷的目的。

中國學者楊洗等在《硼酸烷基醇酰胺酯的合成與性質》（精細化工，3（13），1～27，1996）中報道了利用6501(即2：1型)椰油酸二乙醇酰胺和硼酸在不同比例下合成了硼酸烷基酰胺酯，經表征該產品屬于硼氧雜環表面活性劑，既屬于非離子表面活性劑又具有陰離子表面活性劑的某些特性，具有降低表面張力的性能和較強的乳化力。

中國學者王慧敏在《蓖麻油烷醇酰胺硼酸酯的合成與應用研究》（精細化工，6（16），24～27,1999）中利用蓖麻油，二乙醇胺和硼酸為原料合成了蓖麻油烷醇酰胺硼酸酯。該合成工藝，殘留的二乙醇胺（未分子蒸餾）高溫下會分子內脫水，導致單酯含量低；合成的產品以聚乙烯的質量比為2％添加于聚乙烯中，僅使其表面電阻下降到10⁹Ω，可見產品的抗靜電性能非常低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用作抗靜電劑的硼酸單酯，該硼酸單酯抗靜電劑結構穩定、抗靜電性能好，且耐高溫、耐低濕。

與此相應地，本發明的另一目的在于提供一種制備上述用作抗靜電劑的硼酸單酯的方法。

本發明提供的用作抗靜電劑的硼酸單酯，其名稱為N,N-羥乙基脂肪酸胺硼酸單酯，其結構見通式（Ⅰ）：

其中R為C₁₂～C₂₂直鏈或帶支鏈的飽和或不飽和烴基。