CN102863332B - 一种有机琥珀及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机琥珀的制备方法，具体涉及采用丁二酸、丙三醇、苯酐作为原料，采用逐步升温法，以3-5℃/min的升温速度，逐渐升温至160-170℃，保温2-3小时，然后再以3-5℃/min的升温速度，逐渐升温至200-210℃保温2-3小时，完成固化即得有机琥珀；采用该方法制备的合成琥珀与天然琥珀在化学成分上极为近似，同时具有和天然琥珀相似的色泽、触感、折射率等物理性质，且该方法操作简单，成本低，适宜工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机宝石琥珀及其化学合成方法，属于宝石领域。
背景技术
琥珀是一种天然有机宝石。它温润光滑，色彩明艳，备受人们的喜爱。随着中国珠宝市场爆炸性需求增长，天然琥珀资源日益稀少，价格不断攀升，难以满足各层次的需求。从保护自然环境和降低人们购买成本的角度出发，如何利用化学方法制备有机宝石琥珀是一个急需解决的问题。
珠宝鉴定的权威教材《系统宝石学》对琥珀的描述是：琥珀含有琥珀酸（化学学名为丁二酸）和琥珀树脂（丁二酸酯类）等有机物。而从现有文献报道和发明专利检索情况来看，目前所谓的“人造琥珀”大多是采用以191号树脂为代表的不饱和聚酯树脂为原料加入引发剂（例如过氧化环己酮）、促进剂（辛酸钴液）、耐热剂等多种化学试剂合成，个别以聚苯乙烯或是玻璃加氯仿或是汽车油漆作为原料合成人造琥珀。这些合成方法因为含有多种其它化学成分与天然琥珀的化学成分相差较大，另外其中含有的很多物质具有毒性，长期佩戴此类制品对人体健康极为不利。同时上述方法合成的人工琥珀在外观色泽、宝石学物理性质（如折射率、密度、紫外荧光等多种参数）与天然琥珀差异十分显著，准确的讲不能定名为“人造琥珀”而应定名为“仿琥珀塑料（树脂）”。有机宝石琥珀的合成应从天然琥珀本身的化学成分及其性质研究出发，制备出与天然琥珀近似的人工有机宝石材料。
目前尚无从天然琥珀本身的化学成分出发，合成与之化学成分基本一致的有机化合物的相关研究文献及发明专利的报道。
发明内容
本发明目的是提供一种有机琥珀的制备方法，通过该方法制备与琥珀化学成分基本一致的有机化合物，将其做为天然琥珀的替代品，满足科学研究和市场需求。
本发明中以丁二酸、丙三醇、苯酐为原料进行合成，将丁二酸、丙三醇和苯酐混合后，以3-5℃/min的升温速度，逐步升温至160-170℃，保温2-3小时后，再以每分钟3-5℃/min的升温速度，逐步升温至200-210℃，保温2-3小时，自然冷却至室温后，即得有机琥珀。
本发明所述丁二酸：丙三醇：苯酐的摩尔比为1-3:1:1。
本发明另一目的在于提供一种有机琥珀，该琥珀色泽和触感接近天然琥珀，且无毒无害。
通过对大量天然琥珀样品的光谱学分析测试研究，发现琥珀中的主体成分为丁二酸（又称“琥珀酸”）和多元醇（以丙三醇为代表），另外还含有少量萜类化合物。因此本发明选用分析纯的丁二酸（白色粉末）、丙三醇（透明粘稠液体）和苯酐作为合成原料，根据三种物质摩尔比的不同，可以形成性质各异的有机化合物，根据大量实验的比对研究，进行了筛选，去除了合成化合物与天然琥珀外观及性质差异较大的配比配方，采用以下配比进行化合物的合成，其合成产品与天然琥珀最为接近,具体可以有以下化学反应：
1、C4H6O4（丁二酸）+C3H8O3（丙三醇）+C8H4O3（苯酐）=C15H16O9+H2O
本反应中丁二酸：丙三醇：苯酐的摩尔比为1:1:1
2、C4H6O4（丁二酸）+C3H8O3（丙三醇）+C8H4O3（苯酐）=C15H24O12+H2O
本反应中丁二酸：丙三醇：苯酐的摩尔比为2:1:1
3、C4H6O4（丁二酸）+C3H8O3（丙三醇）+C8H4O3（苯酐）=C15H24O12+H2O
本反应中丁二酸：丙三醇：苯酐的摩尔比为3:1:1
通过本发明方法制备得到的有机琥珀在折射率有细微的差异，按照丁二酸：丙三醇：苯酐的物质量比为1:1:1的比例制备的有机琥珀折射率为1.55-1.56；采用丁二酸：丙三醇：苯酐的物质量比为2:1:1的比例制备的合成琥珀的折射率为1.52-1.53。采用丁二酸：丙三醇：苯酐的物质量比为3:1:1的比例制备的合成琥珀的折射率为1.52。天然琥珀的折射率参考值为1.55，与丁二酸：丙三醇：苯酐的物质量比为1:1:1的比例制备的有机琥珀基本一致，但丁二酸：丙三醇：苯酐的物质量比为2:1:1的比例制备的有机琥珀在色泽和触感方面与天然琥珀更为接近。
本发明相对于现有技术制备的有机琥珀，具有以下的优点和技术效果：
1、合成方法简单、易操作、一步合成、成本低、无污染，适用于工业化生产；
2、合成的有机琥珀与天然琥珀的化学成分基本一致，因此具有天然琥珀的色泽外观，是其本身的性质，不需要添加致色剂；其物理性质如折射率，与天然琥珀一致；
3、本发明选用的原材料丁二酸、丙三醇、苯酐都属于天然有机产物，合成的有机琥珀是分子结构稳定的高分子化合物，均对人体无毒无害，适合制作成工艺品，随身佩戴。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：有机琥珀的制备方法，具体操作如下：
将丁二酸粉末倒入坩埚内，然后加入苯酐粉末，将两者充分混匀后，加入丙三醇，搅拌均匀，其中丁二酸：丙三醇：苯酐的摩尔比为1:1:1，然后以5℃/min的升温速度缓慢由室温升温至160℃，保温3小时进行预烧；最后3℃/min的升温速度缓慢由160℃升温至200℃，保温3小时进行固化，固化完成后自然冷却至室温，取出即得有机琥珀。
采用该配比比例生成的有机琥珀折射率为1.55，密度为1.11，紫外荧光长短波下均为弱蓝绿色，外观呈黄褐色，透明至半透明，油脂光泽，硬度与天然琥珀相近，本配比所合成的琥珀的物理化学性质及其外观均与天然琥珀极为相近，天然琥珀的折射率为1.55，密度为1.08。
实施例2：有机琥珀的制备方法，具体操作如下：
将丁二酸粉末倒入坩埚内，然后加入苯酐粉末，将两者充分混匀后，加入丙三醇，用搅拌棒将其混合均匀，其中丁二酸：丙三醇：苯酐的摩尔比为2:1:1，然后以3 ℃/min的升温速度缓慢由室温升温至170 ℃，保温2小时进行预烧；最后5 ℃/min的升温速度缓慢由170℃升温至210 ℃，保温2小时进行固化，固化完成后自然冷却至室温，取出即得有机琥珀。
采用该配比生成的有机琥珀折射率为1.52，密度为1.31，紫外荧光长短波下均为弱蓝绿色，外观呈淡黄褐色，透明至半透明，油脂光泽，硬度与天然琥珀相比较低。
实施例3：有机琥珀的制备方法，具体操作如下：
将丁二酸粉末倒入坩埚内，然后加入苯酐粉末，将两者充分混匀后，加入丙三醇，搅拌均匀，其中丁二酸：丙三醇：苯酐的摩尔比为3:1:1，然后以4 ℃/min的升温速度缓慢由室温升温至165 ℃，保温2.5小时进行预烧；最后4 ℃/min的升温速度缓慢由165℃升温至205 ℃，保温2.5小时进行固化，固化完成后自然冷却至室温，取出即得有机琥珀。
采用该配比比例生成的有机琥珀折射率为1.52，密度为1.39，紫外荧光长短波下均为弱绿色，外观呈极淡黄褐色，半透明至不透明，油脂光泽，硬度比天然琥珀低。
Claims (2)
1.一种有机琥珀的制备方法，其特征在于：以丁二酸、丙三醇、苯酐为原料进行合成，首先将丁二酸、丙三醇和苯酐混合后，以3-5℃/min的升温速度，逐步升温至160-170℃，保温2-3小时后，再以每分钟3-5℃/min的升温速度，逐步升温至200-210℃，保温2-3小时，自然冷却至室温后，即得有机琥珀；
所述丁二酸：丙三醇：苯酐的摩尔比为1-3:1:1。
2.一种权利要求1所述有机琥珀的制备方法制得的有机琥珀。
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