專利名稱：一種水溶劑合成新癸酸鈷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橡膠制品生產(chǎn)所用的加工助劑-新癸酸鈷的制備方法。屬于有機(jī)化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
新癸酸鈷是一種由三 四種碳鏈長短不同的羧酸與鈷堿反應(yīng)生成的有固定組成 的深藍(lán)色玻璃體，是目前鋼絲與橡膠之間粘合的主要粘合增進(jìn)劑品種之一，其主要用于鋼 絲子午線輪胎、橡膠鋼絲輸送帶、鋼編鋼繞膠管等橡膠-金屬復(fù)合材料產(chǎn)品的生產(chǎn)。隨著 汽車工業(yè)和交通運輸業(yè)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的斜交輪胎正逐步被性能優(yōu)異的子午線輪胎所代 替，子午線輪胎優(yōu)異的力學(xué)性能主要源于其堅固的帶束層和柔軟的胎體，因此，鋼絲簾線與 橡膠之間的粘合特別重要。實際應(yīng)用中，鋼絲簾線與橡膠之間具有的良好初始粘合性還不 能保證輪胎的使用性能與壽命，還要求其在老化和腐蝕后仍具有較高的粘性保持率。通過 在膠料中加入粘合增進(jìn)劑鈷鹽(皂)，可在不同程度上改善橡膠與鋼絲簾線間的粘合性。由 于新癸酸鈷抗老化、耐濕熱，具有優(yōu)異的粘合性能，因此，其在世界范圍內(nèi)的子午線輪胎生 產(chǎn)中被廣泛采用，它代表了當(dāng)今粘合增進(jìn)劑的主流與發(fā)展趨勢，國內(nèi)外市場的需求量也在 不斷攀升。新癸酸鈷屬于熱硫化型粘合劑，國內(nèi)總產(chǎn)量不到一千噸，70%的消費市場由進(jìn)口 產(chǎn)品占據(jù)。目前，國內(nèi)外新癸酸鈷工業(yè)化生產(chǎn)工藝一般是采用氫氧化鈷、有機(jī)酸等原料，合 成中所使用的溶劑主要是甲苯和二甲苯。傳統(tǒng)工藝存在的主要問題是(1)大量使用有毒溶 齊U。工藝中一般溶劑要占到總物料的50%以上，且甲苯、二甲苯易燃、易爆，毒性高，醫(yī)學(xué)界 已確認(rèn)其是白血病致因物之一。歐盟會議和歐盟理事會2006年12月18日通過了《關(guān)于化 學(xué)品注冊、評估、許可和限制制度》(2007年6月1日正式實施)，對進(jìn)入歐盟的產(chǎn)品提出了 更嚴(yán)格的人類健康安全和環(huán)境要求，如果產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝不符合其要求，產(chǎn)品就不能進(jìn)入 歐盟。因此，傳統(tǒng)工藝不但在產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用過程中存在安全隱患，而且因溶劑的殘留而 影響產(chǎn)品的質(zhì)量和出口。(2)以氫氧化鈷為鈷源生產(chǎn)成本較高，且在儲運和生產(chǎn)過程中無法 避免部分Co (II)氧化生成Co (III)，由于Co (III)無法與有機(jī)酸反應(yīng)，其將成為雜質(zhì)(不溶 物)進(jìn)入產(chǎn)品而影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，對傳統(tǒng)工藝的改進(jìn)迫在眉睫?；谏鲜黾夹g(shù)背景和產(chǎn)品要求，本專利發(fā)明了以水替代有毒的甲苯和二甲苯作為 溶劑，以堿式碳酸鈷代替氫氧化鈷為鈷源合成新癸酸鈷的新方法。該方法不同于傳統(tǒng)的固 液兩相反應(yīng)，屬含固相、有機(jī)相和水相的三相反應(yīng)體系。考慮到堿式碳酸鈷堿性較氫氧化鈷 稍弱，故選用超細(xì)堿式碳酸鈷粉末(150目)，其在反應(yīng)中不易形成含水的濾餅團(tuán)塊，且在水 相中能大大增加與有機(jī)酸的接觸面積，有效提高反應(yīng)速率。同時，反應(yīng)生成的有機(jī)酸鈷本身 也可作為鈷皂，有效克服水油兩相的界面張力，使有機(jī)酸能很好地分散在水相中進(jìn)一步反 應(yīng)。此外，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)夥者€能阻止Co (II)的氧化，保持其價態(tài)的穩(wěn)定，從 而提高產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)的查新，國內(nèi)外未見相關(guān)報道和專利申請。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種安全節(jié)能、綠色環(huán)保、成本低廉的制備新癸酸鈷的新方法。方法如下在三口燒瓶中，按比例加入各種原料(質(zhì)量份數(shù))堿式碳酸鈷40-45，丙酸13-15 份，新戊酸16-20份，新癸酸65-67份，溶劑水90-100份。電動攪拌機(jī)以500轉(zhuǎn)/分的速度 進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，控制反?yīng)溫度120-130°C，回流反應(yīng)4 8小時，得到丙酸-新戊酸-新癸酸 鈷的混合鹽。最后通過蒸餾的方法除去溶劑水和未反應(yīng)的有機(jī)酸即可得到成品。產(chǎn)品呈藍(lán) 紫色。鈷含量16 21%，軟化點70 110°C，庚烷不溶物小于0. 1%。上述的制備方法中，堿式碳酸鈷為150目的超細(xì)堿式碳酸鈷粉末。上述制備方法中，通過蒸餾的方法除去溶劑水和未反應(yīng)的有機(jī)酸的溫度為 150-180°C。本發(fā)明的優(yōu)點1.以水代替毒性較大的甲苯，二甲苯等有機(jī)溶劑制備新癸酸鈷，不但避免了產(chǎn)品 生產(chǎn)和使用過程中存在的安全隱患，同時產(chǎn)品中無溶劑殘留，有效保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，降低 了生產(chǎn)成本，且生產(chǎn)工藝綠色環(huán)保，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益2.以堿式碳酸鈷代替氫氧化鈷，大幅降低鈷源成本(按相同含鈷量計算以氫氧 化鈷為鈷源的市場成本約為以堿式碳酸鈷為鈷源的四倍)的同時，有效保持了 Co(II)的穩(wěn) 定，有效提升了產(chǎn)品質(zhì)量。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施實例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明實例1在三口瓶中加入丙酸15g，新戊酸16g，新癸酸67g和堿式碳酸鈷45g，然后注入 90g水，開動電動攪拌機(jī)，以500轉(zhuǎn)/分的速度進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?20°C溫度下反應(yīng)7h，最后 通過蒸餾除去產(chǎn)品水分和未反應(yīng)的有機(jī)酸即可出料，蒸餾溫度160°C。產(chǎn)品外觀呈藍(lán)紫色， 含鈷量為20. 5%。軟化點89°C，庚烷不溶物0. 039%。實例2在三口瓶中加入丙酸15g，新戊酸16g，新癸酸67g，堿式碳酸鈷45g，然后注入90g 水，開動電動攪拌機(jī)，以500轉(zhuǎn)/分的速度進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?30°C溫度下反應(yīng)5h。最后通 過蒸餾除去產(chǎn)品水分和未反應(yīng)的有機(jī)酸即可出料，蒸餾溫度180°C。產(chǎn)品外觀呈藍(lán)紫色，含 鈷量為20.6%。軟化點89°C，庚烷不溶物0.041%。實例3在三口瓶中加入丙酸13g，新戊酸20g，新癸酸65g，堿式碳酸鈷45g，然后注入90g 水，開動電動攪拌機(jī)，以500轉(zhuǎn)/分的速度進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，?30°C溫度下反應(yīng)5h。最后通 過蒸餾除去產(chǎn)品水分和未反應(yīng)的有機(jī)酸即可出料，蒸餾溫度180°C。產(chǎn)品外觀呈藍(lán)紫色，含 鈷量為18. 2%。軟化點80°C，庚烷不溶物0. 046%。實例 4在三口瓶中加入丙酸13g，新戊酸20g，新癸酸65g，堿式碳酸鈷40g，然后注入90g 水，開動電動攪拌機(jī)，以500轉(zhuǎn)/分的速度進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，?30°C溫度下反應(yīng)5h。最后通過蒸餾除去產(chǎn)品水分和未反應(yīng)的有機(jī)酸即可出料，蒸餾溫度180°C。產(chǎn)品外觀呈藍(lán)紫色，含鈷量16.7%，軟化點75°C，庚烷不溶物0. 053 %。
權(quán)利要求
一種水溶劑合成新癸酸鈷的方法，其特征在于將堿式碳酸鈷、丙酸、新戊酸和新癸酸加入到溶劑水中，邊攪拌邊進(jìn)行回流反應(yīng)；其中堿式碳酸鈷40-45質(zhì)量份，丙酸13-15質(zhì)量份，新戊酸16-20質(zhì)量份，新癸酸65-67質(zhì)量份，溶劑水90-100份；回流反應(yīng)溫度為120-130℃，回流反應(yīng)時間為4～8小時；反應(yīng)完畢后得到丙酸-新戊酸-新癸酸鈷的混合鹽；最后通過蒸餾的方法除去溶劑水和未反應(yīng)的有機(jī)酸即可得到新癸酸鈷。
2.權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于采用電動攪拌機(jī)以500轉(zhuǎn)/分的速度進(jìn) 行充分?jǐn)嚢琛?br> 3.權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于堿式碳酸鈷為150目的超細(xì)堿式碳酸鈷 粉末。
4.權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于通過蒸餾的方法除去溶劑水和未反應(yīng)的 有機(jī)酸的溫度為150-180°C。
5.采用權(quán)利要求1的合成方法合成的新癸酸鈷，其特征在于新癸酸鈷呈藍(lán)紫色，鈷含 量16 21 %，軟化點70 110°C，庚烷不溶物小于0. 1 %。
全文摘要
一種水溶劑合成新癸酸鈷的方法，涉及橡膠制品生產(chǎn)所用的加工助劑。其特征在于將堿式碳酸鈷、丙酸、新戊酸和新癸酸加入到溶劑水中，邊攪拌邊進(jìn)行回流反應(yīng)；其中堿式碳酸鈷40-45質(zhì)量份，丙酸13-15質(zhì)量份，新戊酸16-20質(zhì)量份，新癸酸65-67質(zhì)量份，溶劑水90-100份；回流反應(yīng)溫度為120-130℃，回流反應(yīng)時間為4～8小時；反應(yīng)完畢后得到丙酸-新戊酸-新癸酸鈷的混合鹽；最后通過蒸餾的方法除去溶劑水和未反應(yīng)的有機(jī)酸即可得到新癸酸鈷。制備過程以水代替毒性較大的甲苯，二甲苯等有機(jī)溶劑，以堿式碳酸鈷代替氫氧化鈷，不但生產(chǎn)工藝綠色環(huán)保，還大幅降低生產(chǎn)成本，有效保持了Co(II)的穩(wěn)定，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
文檔編號C07C51/41GK101805253SQ201010137339
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者柯振華, 賀敏強, 陸金城, 陳西農(nóng) 申請人:鎮(zhèn)江邁特化工新材料有限責(zé)任公司