CN101805253A - 一种水溶剂合成新癸酸钴的方法 - Google Patents

Abstract

一种水溶剂合成新癸酸钴的方法，涉及橡胶制品生产所用的加工助剂。其特征在于：将碱式碳酸钴、丙酸、新戊酸和新癸酸加入到溶剂水中，边搅拌边进行回流反应；其中碱式碳酸钴40-45质量份，丙酸13-15质量份，新戊酸16-20质量份，新癸酸65-67质量份，溶剂水90-100份；回流反应温度为120-130℃，回流反应时间为4～8小时；反应完毕后得到丙酸-新戊酸-新癸酸钴的混合盐；最后通过蒸馏的方法除去溶剂水和未反应的有机酸即可得到新癸酸钴。制备过程以水代替毒性较大的甲苯，二甲苯等有机溶剂，以碱式碳酸钴代替氢氧化钴，不但生产工艺绿色环保，还大幅降低生产成本，有效保持了Co(II)的稳定，提升了产品质量，具有较高的经济效益和社会效益。

Description

一种水溶剂合成新癸酸钴的方法

技术领域

本发明涉及一种橡胶制品生产所用的加工助剂-新癸酸钴的制备方法。属于有机化工技术领域。

背景技术

新癸酸钴是一种由三～四种碳链长短不同的羧酸与钴碱反应生成的有固定组成的深蓝色玻璃体，是目前钢丝与橡胶之间粘合的主要粘合增进剂品种之一，其主要用于钢丝子午线轮胎、橡胶钢丝输送带、钢编钢绕胶管等橡胶-金属复合材料产品的生产。随着汽车工业和交通运输业的迅猛发展，传统的斜交轮胎正逐步被性能优异的子午线轮胎所代替，子午线轮胎优异的力学性能主要源于其坚固的带束层和柔软的胎体，因此，钢丝帘线与橡胶之间的粘合特别重要。实际应用中，钢丝帘线与橡胶之间具有的良好初始粘合性还不能保证轮胎的使用性能与寿命，还要求其在老化和腐蚀后仍具有较高的粘性保持率。通过在胶料中加入粘合增进剂钴盐(皂)，可在不同程度上改善橡胶与钢丝帘线间的粘合性。由于新癸酸钴抗老化、耐湿热，具有优异的粘合性能，因此，其在世界范围内的子午线轮胎生产中被广泛采用，它代表了当今粘合增进剂的主流与发展趋势，国内外市场的需求量也在不断攀升。新癸酸钴属于热硫化型粘合剂，国内总产量不到一千吨，70％的消费市场由进口产品占据。目前，国内外新癸酸钴工业化生产工艺一般是采用氢氧化钴、有机酸等原料，合成中所使用的溶剂主要是甲苯和二甲苯。传统工艺存在的主要问题是(1)大量使用有毒溶剂。工艺中一般溶剂要占到总物料的50％以上，且甲苯、二甲苯易燃、易爆，毒性高，医学界已确认其是白血病致因物之一。欧盟会议和欧盟理事会2006年12月18日通过了《关于化学品注册、评估、许可和限制制度》(2007年6月1日正式实施)，对进入欧盟的产品提出了更严格的人类健康安全和环境要求，如果产品和生产工艺不符合其要求，产品就不能进入欧盟。因此，传统工艺不但在产品的生产和使用过程中存在安全隐患，而且因溶剂的残留而影响产品的质量和出口。(2)以氢氧化钴为钴源生产成本较高，且在储运和生产过程中无法避免部分Co(II)氧化生成Co(III)，由于Co(III)无法与有机酸反应，其将成为杂质(不溶物)进入产品而影响产品质量。因此，对传统工艺的改进迫在眉睫。

基于上述技术背景和产品要求，本专利发明了以水替代有毒的甲苯和二甲苯作为溶剂，以碱式碳酸钴代替氢氧化钴为钴源合成新癸酸钴的新方法。该方法不同于传统的固液两相反应，属含固相、有机相和水相的三相反应体系。考虑到碱式碳酸钴碱性较氢氧化钴稍弱，故选用超细碱式碳酸钴粉末(150目)，其在反应中不易形成含水的滤饼团块，且在水相中能大大增加与有机酸的接触面积，有效提高反应速率。同时，反应生成的有机酸钴本身也可作为钴皂，有效克服水油两相的界面张力，使有机酸能很好地分散在水相中进一步反应。此外，反应过程中产生的二氧化碳气氛还能阻止Co(II)的氧化，保持其价态的稳定，从而提高产品质量。经过对现有技术的文献的查新，国内外未见相关报道和专利申请。

发明内容

本发明提供一种安全节能、绿色环保、成本低廉的制备新癸酸钴的新方法。

方法如下：

在三口烧瓶中，按比例加入各种原料(质量份数)：碱式碳酸钴40-45，丙酸13-15份，新戊酸16-20份，新癸酸65-67份，溶剂水90-100份。电动搅拌机以500转/分的速度进行充分搅拌，控制反应温度120-130℃，回流反应4～8小时，得到丙酸-新戊酸-新癸酸钴的混合盐。最后通过蒸馏的方法除去溶剂水和未反应的有机酸即可得到成品。产品呈蓝紫色。钴含量16～21％，软化点70～110℃，庚烷不溶物小于0.1％。

上述的制备方法中，碱式碳酸钴为150目的超细碱式碳酸钴粉末。

上述制备方法中，通过蒸馏的方法除去溶剂水和未反应的有机酸的温度为150-180℃。

本发明的优点：

1.以水代替毒性较大的甲苯，二甲苯等有机溶剂制备新癸酸钴，不但避免了产品生产和使用过程中存在的安全隐患，同时产品中无溶剂残留，有效保证了产品的质量，降低了生产成本，且生产工艺绿色环保，具有较高的经济效益和社会效益

2.以碱式碳酸钴代替氢氧化钴，大幅降低钴源成本(按相同含钴量计算：以氢氧化钴为钴源的市场成本约为以碱式碳酸钴为钴源的四倍)的同时，有效保持了Co(II)的稳定，有效提升了产品质量。

具体实施方式

下面结合具体实施实例对本发明作进一步说明

实例1

在三口瓶中加入丙酸15g，新戊酸16g，新癸酸67g和碱式碳酸钴45g，然后注入90g水，开动电动搅拌机，以500转/分的速度进行充分搅拌，在120℃温度下反应7h，最后通过蒸馏除去产品水分和未反应的有机酸即可出料，蒸馏温度160℃。产品外观呈蓝紫色，含钴量为20.5％。软化点89℃，庚烷不溶物0.039％。

实例2

在三口瓶中加入丙酸15g，新戊酸16g，新癸酸67g，碱式碳酸钴45g，然后注入90g水，开动电动搅拌机，以500转/分的速度进行充分搅拌，在130℃温度下反应5h。最后通过蒸馏除去产品水分和未反应的有机酸即可出料，蒸馏温度180℃。产品外观呈蓝紫色，含钴量为20.6％。软化点89℃，庚烷不溶物0.041％。

实例3

在三口瓶中加入丙酸13g，新戊酸20g，新癸酸65g，碱式碳酸钴45g，然后注入90g水，开动电动搅拌机，以500转/分的速度进行充分搅拌，在130℃温度下反应5h。最后通过蒸馏除去产品水分和未反应的有机酸即可出料，蒸馏温度180℃。产品外观呈蓝紫色，含钴量为18.2％。软化点80℃，庚烷不溶物0.046％。

实例4

在三口瓶中加入丙酸13g，新戊酸20g，新癸酸65g，碱式碳酸钴40g，然后注入90g水，开动电动搅拌机，以500转/分的速度进行充分搅拌，在130℃温度下反应5h。最后通过蒸馏除去产品水分和未反应的有机酸即可出料，蒸馏温度180℃。产品外观呈蓝紫色，含钴量16.7％，软化点75℃，庚烷不溶物0.053％。

Claims (5)

1.一种水溶剂合成新癸酸钴的方法，其特征在于：将碱式碳酸钴、丙酸、新戊酸和新癸酸加入到溶剂水中，边搅拌边进行回流反应；其中碱式碳酸钴40-45质量份，丙酸13-15质量份，新戊酸16-20质量份，新癸酸65-67质量份，溶剂水90-100份；回流反应温度为120-130℃，回流反应时间为4～8小时；反应完毕后得到丙酸-新戊酸-新癸酸钴的混合盐；最后通过蒸馏的方法除去溶剂水和未反应的有机酸即可得到新癸酸钴。

2.权利要求1所述的合成方法，其特征在于：采用电动搅拌机以500转/分的速度进行充分搅拌。

3.权利要求1所述的合成方法，其特征在于：碱式碳酸钴为150目的超细碱式碳酸钴粉末。

4.权利要求1所述的合成方法，其特征在于：通过蒸馏的方法除去溶剂水和未反应的有机酸的温度为150-180℃。

5.采用权利要求1的合成方法合成的新癸酸钴，其特征在于：新癸酸钴呈蓝紫色，钴含量16～21％，软化点70～110℃，庚烷不溶物小于0.1％。