專利名稱：一種c10叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備
方法。
背景技術(shù)：
ClO叔碳酸鈷的結(jié)構(gòu)式如下
R2-C-C-O-Co-O-C-C-R2 ,其中R”R2分別為1 6個碳原子的直鏈或支鏈
CH^CH3
結(jié)構(gòu)的相同或不相同的烷基，R^R2=CT0 ClO叔碳酸鈷主要用作粘合促進(jìn)劑，廣泛應(yīng)用于子午胎以及傳送帶等橡膠金屬復(fù)合制品中，用來粘合鋼絲與橡膠。通常，單組份的ClO叔碳酸鈷的軟化點在60°C，在常溫下是一種粘稠的半固性有機鈷鹽，不便于運輸，同時還會影響橡膠的理化性能，造成粘合度不穩(wěn)定，不利于橡膠生產(chǎn)。因此，為保證粘合劑的軟化點范圍在80°C 100°C，C10叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑通常選用兩種及兩種以上的酸和氫氧化鈷或碳酸鈷或堿式碳酸鈷在一定溶劑條件下制備而成，所得到的ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑是一種混合物，包含了多種酸的鈷鹽，其通式如下
OO
二酸一鈷鹽D HIi ,
μ Rm~C-O-Co-O—C-Rn
OO
二酸二鈷鹽IlIl
Riii-C—O —Co —O—Co ——O —Rn
其中的Rm和Rn為含有2 9個碳原子的直鏈或支鏈結(jié)構(gòu)的相同或不相同的烷基。其反應(yīng)原理如下
反應(yīng)式A
O ο OO
Rra~C-OH + Rn—— —OH + CoOH-一 Rm~C一O—Co—O—C一Rn + H2O
其中，Rm和Rn為含有2 9個碳原子的直鏈或支鏈結(jié)構(gòu)的相同或不相同的烷基； 反應(yīng)式B
O O OO
Rm~J -O-Co-O —C —Rn + C οΟΗ-"-Rm^C —O —C ο—O —Co^O ~C —Rn + H2O
其中，Rm和Rn為含有2 9個碳原子的直鏈或支鏈結(jié)構(gòu)的相同或不相同的烷基。目前，國內(nèi)外合成ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑通常采用甲苯、二甲苯等芳烴作為溶劑，通過氫氧化鈷(或堿式碳酸鈷)和有機弱酸等原料反應(yīng)而制得。由于甲苯、二甲苯等芳烴具有毒性，會對人體的肺等器官造成傷害，長期接觸，必然會嚴(yán)重影響員工的身體健康。同時，在該工藝中，使用的溶劑通常占總物料質(zhì)量的50%以上，如果不能夠妥善處理，必然會嚴(yán)重污染環(huán)境。為了避免甲苯、二甲苯等芳烴溶劑的污染，近年來有人開始采用水作為溶劑，但由于氫氧化鈷和ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑都不溶于水，因此，完全不能起到溶劑的效果，還會使ClO叔碳酸鈷以及氫氧化鈷(或堿式碳酸鈷)混合物形成團(tuán)聚，導(dǎo)致產(chǎn)品的不均勻，影響產(chǎn)品性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有的ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑采用甲苯、二甲苯等芳烴作為溶劑，會嚴(yán)重影響員工的身體健康，污染環(huán)境，而采用水作為溶劑，雖然能夠減少環(huán)境污染，但是會影響產(chǎn)品性能的問題，提供一種Cio叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備方法，本方法既不會對員工的身體健康造成影響，又能保證原料的溶解性，制備的產(chǎn)品中，鈷含量、軟化點均達(dá)到國標(biāo)要求，三價鈷含量低，庚烷不溶物低，反應(yīng)時間短，顯著降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備方法，包括如下步驟
(1)低溫反應(yīng)將鈷原料、ClO叔碳酸、有機弱酸、助劑加入到反應(yīng)釜中，加熱至100°C， 回流，收集回流的助劑、水和過量的有機弱酸，恒溫反應(yīng)1. 4-2h ；
(2)升溫低溫反應(yīng)后，加熱至200°C，加熱的時間為20-60min；
(3)高溫反應(yīng)在200°C恒溫反應(yīng)l_2h，除去殘余水蒸汽后，即得產(chǎn)品；
其中，各組分的份數(shù)比為鈷原料24 35份、ClO叔碳酸48 53份、有機弱酸12 18份、助劑7 13份；
所述鈷原料為氫氧化鈷、堿式碳酸鈷中一種或兩種； 所述有機弱酸為乙酸、丙酸、丁酸、戊酸中一種或兩種； 所述助劑為飽和烷烴類、酯類、醇類物質(zhì)中的一種或多種。所述步驟(1)中，在100°C時，恒溫反應(yīng)的時間為1. 4-1. 8h。所述步驟(2)中，加熱的時間為0. 5-lh。所述步驟(3)中，在200°C時，恒溫反應(yīng)的時間為1. 4-1. 8h。各組分的份數(shù)比為鈷原料24. 87份、ClO叔碳酸49. 58份、有機弱酸13. 15份、助劑12. 40份。各組分的份數(shù)比為鈷原料25. 03份、ClO叔碳酸52. 15份、有機弱酸12. 39份、助劑10. 43份。飽和烷烴類助劑選自C6-C9的烷烴。酯類助劑包括乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯。醇類助劑選自C4-C7的直鏈或支鏈的醇類。所述反應(yīng)釜為玻璃反應(yīng)釜或搪瓷反應(yīng)釜。發(fā)明人通過大量實驗發(fā)現(xiàn)，通過本發(fā)明的方法所制備的產(chǎn)品為藍(lán)紫色固體，其中鈷的質(zhì)量百分含量為20. 5%士0. 5%w，軟化點、三價鈷含量、庚烷不溶物的含量均達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的制備方法不會影響員工的身體 健康，不會對環(huán)境造成污染，同時，又充分保證原料的溶解性，使最終制備的產(chǎn)品中，鈷含量、軟化點均達(dá)到國標(biāo)要求，三價鈷含量低， 庚烷不溶物低。本發(fā)明操作簡單，工藝周期短，能夠顯著降低生產(chǎn)成本，具有較好的經(jīng)濟效
具體實施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。實施例1
向帶有攪拌器、溫度計以及油水分離器的四口的250mL燒瓶中，加入丙酸17. 18g，ClO 叔碳酸48. 68g，庚烷7. 30g，氫氧化鈷26. 83g，加熱至100°C，回流，回流收集庚烷和水以及未反應(yīng)的丙酸，恒溫反應(yīng)1. 5h，然后加熱至200°C，加熱的時間為0. 5h，在200°C恒溫1. 5h， 除去殘余水蒸汽后，即得產(chǎn)品。實施例2
向帶有攪拌器、溫度計以及油水分離器的四口的250mL燒瓶中，加入乙酸12. 39g，ClO 叔碳酸52. 15g，庚烷10. 43g，氫氧化鈷25. 03g，加熱至100°C，回流，回流收集庚烷和水以及未反應(yīng)的乙酸酸，恒溫反應(yīng)1. 4h，然后加熱至200°C，加熱的時間為1. 0h，在200°C恒溫 1. 8h，除去殘余水蒸汽后，即得產(chǎn)品。實施例3
向帶有攪拌器、溫度計以及油水分離器的四口的250mL燒瓶中，加入戊酸13. 15g，ClO 叔碳酸49. 58g，庚烷12. 40g,氫氧化鈷24. 87g，加熱至100°C，回流，回流收集庚烷和水以及未反應(yīng)的戊酸，恒溫反應(yīng)1. 4h，然后加熱至200°C，加熱的時間為0. 8h，在200°C恒溫1. 6h，
除去殘余水蒸汽后，即得產(chǎn)品。實施例1-3所制備的產(chǎn)品的性能如表1所示。表1 實例1-3的產(chǎn)品物化性能
—I外觀I總鈷(％) I軟化點(°c) I三價鈷(％) I庚燒不溶物(％)
HG/T4073-2008 藍(lán)紫色固體 20. 5±0. 5 80 100 /_/_
實例 1^^色固體 28 98~0.800.045—
實例 2^^色固體 34 81~0.830.090—
實例3I藍(lán)紫色固體 |20.02 丨91|θ. 89|θ. 081—
參照標(biāo)準(zhǔn)中華人民共和國化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T 4073-2008，新癸酸鈷。實施例4
將實例1中的氫氧化鈷換成同摩爾量的堿式碳酸鈷33. 32g，丙酸換成等質(zhì)量的丁酸， 其他操作條件不變。實施例5
將實例2中的氫氧化鈷換成同摩爾量的堿式碳酸鈷31. 09g，將乙酸換成等質(zhì)量的乙酸和丙酸的混合酸(質(zhì)量比為1:1)，其他操作條件不變。實施例6將實例3中的氫氧化鈷換成同摩爾量的堿式碳酸鈷30. 89g，將戊酸換成等質(zhì)量的丙酸和戊酸的混合酸(質(zhì)量比為1:1)，其他操作條件不變。實施例4-6所制備的產(chǎn)品的性能如表2所示。表2 實例4-6的產(chǎn)品物化性能
權(quán)利要求
1.一種ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備方法，包括如下步驟(1)低溫反應(yīng)將鈷原料、ClO叔碳酸、有機弱酸、助劑加入到反應(yīng)釜中，加熱至100°C， 回流，收集回流的助劑、水和過量的有機弱酸，恒溫反應(yīng)1. 4-2h ；(2)升溫低溫反應(yīng)后，加熱至200°C，加熱的時間為20-60min；(3)高溫反應(yīng)在200°C恒溫反應(yīng)l_2h，除去殘余水蒸汽后，即得產(chǎn)品；其中，各組分的份數(shù)比為鈷原料24 35份、ClO叔碳酸48 53份、有機弱酸12 18份、助劑7 13份；所述鈷原料為氫氧化鈷、堿式碳酸鈷中一種或兩種；所述有機弱酸為乙酸、丙酸、丁酸、戊酸中一種或兩種；所述助劑為飽和烷烴類、酯類、醇類物質(zhì)中的一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中，在100°C時，恒溫反應(yīng)的時間為1.4-1.8h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備方法，其特征在于 所述步驟(2)中，加熱的時間為0. 5-lh。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備方法，其特征在于 所述步驟(3)中，在200°C時，恒溫反應(yīng)的時間為1.4-1.8h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備方法，其特征在于，各組分的份數(shù)比為鈷原料24. 87份、ClO叔碳酸49. 58份、有機弱酸13. 15份、助劑12. 40份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備方法，其特征在于，各組分的份數(shù)比為鈷原料25. 03份、ClO叔碳酸52. 15份、有機弱酸12. 39份、助劑10. 43份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備方法，其特征在于飽和烷烴類助劑選自C6-C9的烷烴。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備方法，其特征在于酯類助劑包括乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備方法，其特征在于醇類助劑選自C4-C7的直鏈或支鏈的醇類。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、5-9任一所述的ClO叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備方法，其特征在于所述反應(yīng)釜為玻璃反應(yīng)釜或搪瓷反應(yīng)釜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種C10叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑的制備方法，目的在于解決現(xiàn)有的C10叔碳酸鈷橡膠粘合促進(jìn)劑采用甲苯、二甲苯等芳烴作為溶劑，會嚴(yán)重影響員工的身體健康，污染環(huán)境，而采用水作為溶劑，雖然能夠減少環(huán)境污染，但是會影響產(chǎn)品性能的問題，該方法包括如下步驟(1)低溫反應(yīng)；(2)升溫；(3)高溫反應(yīng)。本發(fā)明的制備方法，既不會對員工的身體健康造成影響，又能保證原料的溶解性，制備的產(chǎn)品中，鈷含量、軟化點均達(dá)到國標(biāo)要求，三價鈷含量低，庚烷不溶物低，反應(yīng)時間短，顯著降低生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性。
文檔編號C07C53/128GK102432452SQ20111029694
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者劉楊, 朱林, 李毅, 王玲, 程長明, 肖英, 陳春玉, 黃超明 申請人:西南化工研究設(shè)計院