CN1757626A

CN1757626A - 硬脂酸铁合成方法

Info

Publication number: CN1757626A
Application number: CN 200510015710
Authority: CN
Inventors: 周学永; 董庆杰; 邵仕香
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: CN100391927C

Abstract

本发明公开了一种硬脂酸铁合成方法。该方法将硬脂酸加入到0.5％－3％的氢氧化钠溶液中，反应至pH9～10，得到硬脂酸钠溶液；再将硬脂酸钠溶液降温至60－80℃，向其中加入50－70℃的1％－10％的可溶性铁盐溶液，生成橙黄色的硬脂酸铁沉淀；最后经过滤、水洗、干燥得到硬脂酸铁粉末。本发明对皂化－复分解法合成硬脂酸铁的工艺进行了改进，在皂化阶段硬脂酸能够完全转化，产物中不含硬脂酸；复分解反应阶段生成的硬脂酸铁能够以沉淀形式析出，沉淀水洗操作十分方便。得到的硬脂酸铁产品纯度高，熔点范围窄，铁含量接近理论值，收率93.8％－95.1％。

Description

硬脂酸铁合成方法

【技术领域】

本发明属于有机化合物合成技术领域，具体地说涉及到塑料光敏助剂硬脂酸铁的合成工艺新方法。

【背景技术】

硬脂酸铁是一种塑料光敏助剂，具有低毒、廉价、光敏化作用效果明显等优点，因而在降解塑料研究中得到广泛应用。有关硬脂酸铁的理化性质及制备方法文献报道很少。硬脂酸铁的合成有直接合成法和皂化-复分解合成法两种，直接合成法采用可溶性铁盐(三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁)和硬脂酸为反应原料，工艺路线相对简单，但由于硬脂酸不溶于水，而可溶性铁盐溶液是一种水溶液，为了形成均相反应体系需要加入有机溶剂，造成成本增加，因此，硬脂酸铁的合成主要采用皂化-复分解法。采用皂化-复分解法制备硬脂酸铁近年来已有文献报道，然而在研究中发现，目前文献报道的硬脂酸铁合成工艺存在一定缺陷，主要体现在硬脂酸皂化时酸碱加料次序颠倒以及复分解反应温度过高两个方面。文献中报道硬脂酸与氢氧化钠进行皂化反应时，均采用先往反应器中加硬脂酸和水，然后再加氢氧化钠的加料次序。采用这样的加料方式就会造成在皂化反应初期硬脂酸过量，进而生成粘稠的酸性皂：

这种粘性的酸性皂在搅拌条件下对未反应的硬脂酸进行了部分包裹，阻止了反应的进一步进行，反应至终点时得到的硬脂酸钠溶液呈乳白色，氢氧化钠实际用量仅为理论值的70％左右，一部分未反应的硬脂酸包含其中。由这种硬脂酸钠溶液制备硬脂酸铁时，铁盐溶液的用量低于理论用量，结果导致未反应的硬脂酸进入产物。这种产物测定熔点时，70-71℃(硬脂酸熔点)便开始部分熔化，产率和收率都较低。

此外，文献报道在进行硬脂酸钠的复分解反应时，采用了90℃的温度，在此温度下生成的硬脂酸铁呈熔融状态，熔融状态的硬脂酸铁不是生成沉淀下沉到溶液底部而是浮在液面上，阻止了铁盐溶液的加入并对铁盐形成包裹，严重影响产品的收率和质量。

【发明内容】

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种硬脂酸铁合成方法，该合成方法对皂化工艺的加料次序作出改变，使得硬脂酸在皂化反应阶段具有高的转化率，避免产物中含有末反应的硬脂酸；对硬脂酸钠和可溶性铁盐的复分解反应工艺条件作出调整，避免硬脂酸铁在高温下熔化上浮，妨碍可溶性铁盐溶液的加入。

本发明为解决上述问题公开了一种硬脂酸铁合成方法。其特征在于：

(1)将硬脂酸加入到0.5％-3％(W/W)的氢氧化钠溶液中，于90-95℃反应至pH9～10，得到硬脂酸钠溶液；

(2)将硬脂酸钠溶液降温至60-80℃，向其中加入预热至50-70℃的1％-10％(W/W)的可溶性铁盐溶液，生成橙黄色的硬脂酸铁沉淀；

(3)经过滤、水洗、干燥得到硬脂酸铁粉末。

所说的硬脂酸是纯品硬脂酸和工业级的硬脂酸，其化学成分为十八烷酸或十八烷酸与十六烷酸的混合物。

所说的可溶性铁盐是三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁的一种或两种或两种以上的混合物。

本发明合成的硬脂酸铁产品与现有技术比较具有以下特点：

(1)产品收率高。采用先往反应器中加氢氧化钠溶液、后加硬脂酸的改进投料方式，避免了酸性皂的生成，硬脂酸可以在碱性条件下与氢氧化钠反应完全，转化率高。由此硬脂酸钠合成的硬脂酸铁收率稳定在93.8％-95.1％。

(2)产品纯度好。按照新工艺条件进行硬脂酸钠与可溶性铁盐的复分解反应，避免了硬脂酸铁在高温条件下熔化上浮的现象，由于硬脂酸铁沉降到溶液底部，故不会对加入的铁盐形成包裹，产品中铁杂质含量很少。此外，皂化工艺的改进避免了产品中包含未反应的硬脂酸，纯度可达97.1％-98.5％。

(3)熔点范围窄。如果硬脂酸铁产品中含有未反应的硬脂酸，则产物加热到70-71℃(硬脂酸的熔点)就开始部分熔化，一直到86℃熔化完成。采用新工艺制备的硬脂酸铁熔点为86-88℃。

(4)产品水洗方便。如果硬脂酸铁产品中含有未反应的硬脂酸，则产品就会凝固成团块，造成水洗困难。新工艺条件能使硬脂酸与氢氧化钠反应完全，得到的硬脂酸铁呈粉末状，过滤、水洗十分方便。

【具体实施方式】

本发明可分成两个步骤完成。

(1)硬脂酸钠溶液的制备：

取氢氧化钠配置成浓度0.5％-3％(W/W)水溶液，但最好配成浓度为0.5％-1.5％(W/W)的水溶液。加热至90-95℃，搅拌下缓慢加入硬脂酸。随时测定反应液的pH值，当反应液pH达到9～10时，停止加硬脂酸，继续搅拌反应20～25min。复测反应液的pH值，如果pH值大于10，则应补加硬脂酸继续反应；如果pH值小于9，则应补加氢氧化钠溶液继续反应；如果pH值在9～10之间，则反应液合格，即可出料。

(2)硬脂酸铁的制备：

将可溶性铁盐溶液配成浓度为1％-10％(W/W)的水溶液，但最好配成浓度为1％-5％(W/W)的水溶液，预热至50～70℃备用，最好预热至60-65℃。将已制备好的硬脂酸钠溶液调温至60-80℃，最好为70-75℃。搅拌下缓慢滴加铁盐溶液，橙黄色硬脂酸酸铁沉淀即开始生成。随时测反应液的pH值，当pH为3～4时，停止加铁盐溶液。真空抽滤，滤饼用自来水洗涤3次，蒸馏水洗涤3次，抽干。将滤饼取出放入蒸发皿，烘箱中于70-80℃，最好为75℃干燥24h，得橙黄色硬脂酸铁粉末。

实施例1：硬脂酸铁的合成

硬脂酸为分析纯或工业品，氢氧化钠、三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁均为分析纯。将氢氧化钠用蒸馏水配成1.0％(W/W)的溶液，加热至95℃，搅拌下加入硬脂酸。随时测定反应液的pH值，当反应液pH为9～10时，停止加硬脂酸，继续搅拌反应20min，得澄清透明硬脂酸钠溶液。复测反应液pH值，仍在9～10之间。

三氯化铁用蒸馏水配成浓度为3％(W/W)的溶液，预热至50℃备用。将硬脂酸钠溶液降温至80℃，搅拌下缓慢滴加三氯化铁溶液，橙黄色硬脂酸铁沉淀立即生成。随时测反应液的pH值，当pH为3～4时，停止加三氯化铁溶液。真空抽滤，滤饼用自来水洗涤3次，蒸馏水洗涤3次，抽干。将滤饼取出放入蒸发皿，烘箱中于80℃干燥24h，得橙黄色硬脂酸铁粉末。含量97.1％，收率94.6％(以硬脂酸计)。

实施例2：硬脂酸铁的合成

氢氧化钠用蒸馏水配成1.0％(W/W)的溶液，加热至90℃，搅拌下加入硬脂酸，当反应液pH为9～10时，停止加硬脂酸。继续搅拌反应25min，得澄清透明硬脂酸钠溶液，复测反应液pH值为10，补加硬脂酸使pH值在9-10之间，继续搅拌反应20min。复测反应液pH值在9～10之间，反应结束。

三氯化铁用蒸馏水配成浓度为3％(w/w)的溶液，预热至55℃备用。将硬脂酸钠溶液降温至75℃，搅拌下缓慢滴加三氯化铁溶液，橙黄色硬脂酸铁沉淀立即生成。当反应液pH为3～4时，停止加三氯化铁溶液。真空抽滤，滤饼用自来水洗涤3次，蒸馏水洗涤3次，抽干。将滤饼取出放入蒸发皿，烘箱中于70℃干燥24h，得橙黄色硬脂酸铁粉末。含量98.5％，收率95.1％(以硬脂酸计)。

实施例3：硬脂酸铁的合成

氢氧化钠用蒸馏水配成1.0％(W/W)的溶液，加热至90℃，搅拌下加入工业品硬脂酸，当反应液pH为9～10时，停止加硬脂酸。继续搅拌反应25min，得澄清透明硬脂酸钠溶液，复测反应液pH值仍在9～10之间，反应结束。

三氯化铁用蒸馏水配成浓度为5％(W/W)的溶液，预热至60℃备用。将硬脂酸钠溶液降温至70℃，搅拌下缓慢滴加三氯化铁溶液，橙黄色硬脂酸铁沉淀立即生成。当反应液pH为3～4时，反应结束。真空抽滤，滤饼用自来水洗涤3次，蒸馏水洗涤3次，抽干。将滤饼取出放入蒸发皿，烘箱中于75℃干燥24h，得橙黄色硬脂酸铁粉末。含量97.6％，收率93.8％(以硬脂酸计)。

实施例4：硬脂酸铁的合成

氢氧化钠用蒸馏水配成3.0％(W/W)的溶液，加热至95℃，搅拌下加入硬脂酸。随时测定反应液的pH值，至pH为9～10时停止加硬脂酸，继续搅拌反应20min。复测反应液pH值为9，补加氢氧化钠溶液至pH在9～10之间。继续搅拌反应20min，复测溶液pH值为10，补加硬脂酸至pH在9～10之间。搅拌反应25min，复测反应液pH在9～10之间，反应结束。

三氯化铁用蒸馏水配成浓度为1％(W/W)的溶液，预热至65℃备用。将硬脂酸钠溶液降温至65℃，搅拌下缓慢滴加三氯化铁溶液，橙黄色硬脂酸铁沉淀立即生成。随时测反应液的pH值，当pH为3～4时，停止加三氯化铁溶液。真空抽滤，滤饼用自来水洗涤3次，蒸馏水洗涤3次，抽干。将滤饼取出放入蒸发皿，烘箱中于80℃干燥24h，得橙黄色硬脂酸铁粉末，含量97.4％，收率94.4％(以硬脂酸计)。

实施例5：硬脂酸铁的合成

氢氧化钠用蒸馏水配成0.5％(W/W)的溶液，加热至95℃，搅拌下加入硬脂酸。随时测定反应液的pH值，至pH为9～10时停止加硬脂酸，继续搅拌反应20min。复测反应液pH值为9，补加氢氧化钠溶液至pH在9～10之间。继续搅拌反应20min，复测溶液pH值仍在9-10之间，反应结束。

硫酸铁用蒸馏水配成浓度为10％(w/w)的溶液，预热至70℃备用。将硬脂酸钠溶液降温至60℃，搅拌下缓慢滴加硫酸铁溶液，橙黄色硬脂酸铁沉淀立即生成。随时测反应液的pH值，当pH为3～4时，停止加硫酸铁溶液。真空抽滤，滤饼用自来水洗涤3次，蒸馏水洗涤3次，抽干。将滤饼取出放入蒸发皿，烘箱中于75℃干燥24h，得橙黄色硬脂酸铁粉末，含量98.2％，收率94.9％(以硬脂酸计)。

实施例6：硬脂酸铁的合成

氢氧化钠用蒸馏水配成1.0％(W/W)的溶液，加热至95℃，搅拌下加入硬脂酸。随时测定反应液的pH值，至pH为9～10时停止加硬脂酸，继续搅拌反应25min。复测反应液仍在9-10之间，反应结束。

硝酸铁用蒸馏水配成浓度为1.0％(W/W)的溶液，预热至65℃备用。将硬脂酸钠溶液降温至70℃，搅拌下缓慢滴加硝酸铁溶液，橙黄色硬脂酸铁沉淀立即生成。当反应液pH为3～4时，停止加硝酸铁溶液。真空抽滤，滤饼用自来水洗涤3次，蒸馏水洗涤3次，抽干。将滤饼取出放入蒸发皿，烘箱中于75℃干燥24h，得橙黄色硬脂酸铁粉末，含量97.1％，收率95.0％(以硬脂酸计)。

Claims

1一种硬脂酸铁合成方法，其特征在于：

(1)将硬脂酸加入到浓度为0.5％-3％的氢氧化钠溶液中，于90-95℃反应至pH9～10，得到硬脂酸钠溶液；

(2)将硬脂酸钠溶液降温至60-80℃，向其中加入预热至50-70℃的浓度为1％-10％的可溶性铁盐溶液，生成橙黄色的硬脂酸铁沉淀；

(3)经过滤、水洗、干燥得到硬脂酸铁粉末。

2按照权利要求1所述的硬脂酸铁合成方法，其特征在于所说的硬脂酸是纯品硬脂酸和工业级的硬脂酸。

3按照权利要求1或2所述的硬脂酸铁合成方法，其特征在于所说的(1)是：将硬脂酸加入到浓度为0.5％-1.5％的氢氧化钠溶液中，加热至90-95℃，搅拌下缓慢加入硬脂酸；随时测定反应液的pH值，当反应液pH达到9～10时，停止加硬脂酸，继续搅拌反应20～25min；复测反应液的pH值，通过补加硬脂酸或氢氧化钠溶液继续反应，使pH值在9～10之间，得到澄清透明的硬脂酸钠溶液即可出料。

4按照权利要求1或2所述的硬脂酸铁合成方法，其特征在于所说的可溶性铁盐是三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁的一种或两种或两种以上的混合物。

5按照权利要求3所述的硬脂酸铁合成方法，其特征在于所说的可溶性铁盐是三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁的一种或两种或两种以上的混合物。

6按照权利要求1或2或5所述的硬脂酸铁合成方法，其特征在于所说的(2)是：将可溶性铁盐溶液配成浓度为1％-5％的水溶液，预热至60-65℃；将已制备好的硬脂酸钠溶液调温70-75℃；搅拌下缓慢滴加铁盐溶液，随时测反应液的pH值，当pH为3～4时，停止加铁盐溶液，生成橙黄色的硬脂酸铁沉淀。

7按照权利要求3所述的硬脂酸铁合成方法，其特征在于所说的(2)是：将可溶性铁盐溶液配成浓度为1％-5％的水溶液，预热至60-65℃；将已制备好的硬脂酸钠溶液调温70-75℃；搅拌下缓慢滴加铁盐溶液，随时测反应液的pH值，当pH为3～4时，停止加铁盐溶液，生成橙黄色的硬脂酸铁沉淀。

8按照权利要求4所述的硬脂酸铁合成方法，其特征在于所说的(2)是：将可溶性铁盐溶液配成浓度为1％-5％的水溶液，预热至60-65℃；将已制备好的硬脂酸钠溶液调温70-75℃；搅拌下缓慢滴加铁盐溶液，随时测反应液的pH值，当pH为3～4时，停止加铁盐溶液，生成橙黄色的硬脂酸铁沉淀。

9按照权利要求1或2、5、7、8所述的硬脂酸铁合成方法，其特征在于所说的(3)是：真空抽滤，滤饼用自来水洗涤3次，蒸馏水洗涤3次，抽干；将滤饼取出放入蒸发皿，烘箱中于70-80℃干燥24h，得橙黄色硬脂酸铁粉末。

10按照权利要求6所述的硬脂酸铁合成方法，其特征在于所说的(3)是：真空抽滤，滤饼用自来水洗涤3次，蒸馏水洗涤3次，抽干；将滤饼取出放入蒸发皿，烘箱中于70-80℃干燥24h，得橙黄色硬脂酸铁粉末。