專利名稱：一種水溶劑合成新癸酸鈷的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種橡膠制品生產所用的加工助劑-新癸酸鈷的制備方法。屬于有機化工技術領域。
背景技術：
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生成的有固定組成 的深藍色玻璃體，是目前鋼絲與橡膠之間粘合的主要粘合增進劑品種之一，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-金屬復合材料產品的生產。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，其在世界范圍內的子午線輪胎生 產中被廣泛采用，它代表了當今粘合增進劑的主流與發(fā)展趨勢，國內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，國內總產量不到一千噸，70%的消費市場由進口 產品占據(jù)。目前，國內外新癸酸鈷工業(yè)化生產工藝一般是采用氫氧化鈷、有機酸等原料，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)學界 已確認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《關于化 學品注冊、評估、許可和限制制度》(2007年6月1日正式實施)，對進入歐盟的產品提出了 更嚴格的人類健康安全和環(huán)境要求，如果產品和生產工藝不符合其要求，產品就不能進入 歐盟。因此，傳統(tǒng)工藝不但在產品的生產和使用過程中存在安全隱患，而且因溶劑的殘留而 影響產品的質量和出口。(2)以氫氧化鈷為鈷源生產成本較高，且在儲運和生產過程中無法 避免部分Co (II)氧化生成Co (III)，由于Co (III)無法與有機酸反應，其將成為雜質(不溶 物)進入產品而影響產品質量。因此，對傳統(tǒng)工藝的改進迫在眉睫?；谏鲜黾夹g背景和產品要求，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，屬含固相、有機相和水相的三相反應體系?？紤]到堿式碳酸鈷堿性較氫氧化鈷 稍弱，故選用超細堿式碳酸鈷粉末(150目)，其在反應中不易形成含水的濾餅團塊，且在水 相中能大大增加與有機酸的接觸面積，有效提高反應速率。同時，反應生成的有機酸鈷本身 也可作為鈷皂，有效克服水油兩相的界面張力，使有機酸能很好地分散在水相中進一步反 應。此外，反應過程中產生的二氧化碳氣氛還能阻止Co (II)的氧化，保持其價態(tài)的穩(wěn)定，從 而提高產品質量。經過對現(xiàn)有技術的文獻的查新，國內外未見相關報道和專利申請。

發(fā)明內容
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。電動攪拌機以500轉/分的速度 進行充分攪拌，控制反應溫度120-130°C，回流反應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的有機酸即可得到成品。產品呈藍 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的有機酸的溫度為 150-180°C。本發(fā)明的優(yōu)點1.以水代替毒性較大的甲苯，二甲苯等有機溶劑制備新癸酸鈷，不但避免了產品 生產和使用過程中存在的安全隱患，同時產品中無溶劑殘留，有效保證了產品的質量，降低 了生產成本，且生產工藝綠色環(huán)保，具有較高的經濟效益和社會效益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，有效提升了產品質量。
具體實施例方式下面結合具體實施實例對本發(fā)明作進一步說明實例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，以500轉/分的速度進行充分攪拌，在120°C溫度下反應7h，最后 通過蒸餾除去產品水分和未反應的有機酸即可出料，蒸餾溫度160°C。產品外觀呈藍紫色， 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，以500轉/分的速度進行充分攪拌，在130°C溫度下反應5h。最后通 過蒸餾除去產品水分和未反應的有機酸即可出料，蒸餾溫度180°C。產品外觀呈藍紫色，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，以500轉/分的速度進行充分攪拌，在130°C溫度下反應5h。最后通 過蒸餾除去產品水分和未反應的有機酸即可出料，蒸餾溫度180°C。產品外觀呈藍紫色，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，以500轉/分的速度進行充分攪拌，在130°C溫度下反應5h。最后通過蒸餾除去產品水分和未反應的有機酸即可出料，蒸餾溫度180°C。產品外觀呈藍紫色，含鈷量16.7%，軟化點75°C，庚烷不溶物0. 053 %。
權利要求
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，邊攪拌邊進行回流反應；其中堿式碳酸鈷40-45質量份，丙酸13-15質量份，新戊酸16-20質量份，新癸酸65-67質量份，溶劑水90-100份；回流反應溫度為120-130℃，回流反應時間為4～8小時；反應完畢后得到丙酸-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的有機酸即可得到新癸酸鈷。
2.權利要求1所述的合成方法，其特征在于采用電動攪拌機以500轉/分的速度進 行充分攪拌。
3.權利要求1所述的合成方法，其特征在于堿式碳酸鈷為150目的超細堿式碳酸鈷 粉末。
4.權利要求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的 有機酸的溫度為150-180°C。
5.采用權利要求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，邊攪拌邊進行回流反應；其中堿式碳酸鈷40-45質量份，丙酸13-15質量份，新戊酸16-20質量份，新癸酸65-67質量份，溶劑水90-100份；回流反應溫度為120-130℃，回流反應時間為4～8小時；反應完畢后得到丙酸-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的有機酸即可得到新癸酸鈷。制備過程以水代替毒性較大的甲苯，二甲苯等有機溶劑，以堿式碳酸鈷代替氫氧化鈷，不但生產工藝綠色環(huán)保，還大幅降低生產成本，有效保持了Co(II)的穩(wěn)定，提升了產品質量，具有較高的經濟效益和社會效益。
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)先權日2010年4月1日
發(fā)明者柯振華, 賀敏強, 陸金城, 陳西農 申請人:鎮(zhèn)江邁特化工新材料有限責任公司