[发明专利]以浮油脂肪酸为原料合成妥尔油脂肪酸钴的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种用于轮胎工业的有机钴盐的合成方法。属有机化工技 术领域。

(二)背景技术

在轮胎工业中，通常通过添加各类有机钴盐以提高橡胶与金属的粘合 增强性能。在各类有机钴盐，如硼酰化钴、新癸酸钴、环烷酸钴和硬脂酸 钴的生产工艺中，其中间产品钴碱的制备是极重要的环节。目前常用的中 间产品钴碱有二个，一个是氢氧化钴，其优点是与有机酸反应活性大，反 应比较完全，缺点是刚生成的氢氧化钴胶体性很强，因而粘附性也强，结 晶又细，很难清洗。由于钴价格昂贵，因而在生成氢氧化钴的复分解反应 工艺设计中一般采取液碱过量，反应物终点pH值往往大于12。又因其很 难清洗，就使二价钴离子长期置于碱性环境之中，因而易被氧化生成三价 钴。而三价钴的稳定性使其不参加与有机酸反应，以金属杂质形式存在于 钴盐产品中，与铜、锰等金属杂质一样，进入橡胶硫化体系的钴金属杂质 同样会影响橡胶抗老化性能。另一个就是碱式碳酸钴，其优点是生成物晶 态易洗涤，因其反应生成环境碱性相对较低，因而其三价钴的生成率也较 低。其缺点是与有机酸反应活性低，需相应提高反应温度，而当达到反应 温度时，又有大量二氧化碳气体逸出，极易发生冲料事故。若以碱式碳酸 钴为原料制备有机钴盐，一般均需添加一定数量的溶剂作为反应缓冲液， 以避免反应溢锅。但最终产品溶剂的去除却会延长生产时间，消耗能源， 增加生产成本。有效利用上述二种钴碱的优点，克服其缺点，成为研究重 点之一。

当前在轮胎工业中常用的有机钴盐，基本上均是以石油中提取的各类 有机酸为原料制备的。例如新癸酸、新戊酸、环烷酸等等，其中新癸酸、 新戊酸是以石油为原料，通过分子异构人工合成制得的，国内尚无同类产 品，因而价格昂贵，更由于国际石油资源的逐渐紧缺，其价格更是波动， 给钴盐生产成本带来压力。而另一种石油制品酸环烷酸，由于炼油工艺的 进步，国外已几乎没有这类油中的副产品，国内也仅有新疆等少数企业能 供货，几乎可以说是朝不保夕。鉴于以上情况，拓宽生产有机钴盐新的资 源渠道替代各类石油酸，已作为当务之急！

浮油脂肪酸(又称妥尔油脂肪酸)，是植物性油脂的皂化产物，是一种 天然脂肪酸，它可以从造纸废液(又称黑液皂)中提取获得，在造纸过程 中，纤维性植物经碱液浸泡、煮解，植物中的脂肪酸和树脂酸以钠皂形式 溶解在碱液中得到“黑液皂”，用硫酸处理，蒸馏等工艺环节，即制得浮 油脂肪酸。浮油脂肪酸是各类植物脂肪酸的混合物，主要成份是油酸、亚 油酸(均为18碳素)以及少量16碳素、20碳素酸等等，还可能有少量树 脂酸，液态不溶解于水，其分子结构特点均是以羧基(-COOH)与脂烃 基相连的酸，这一点与新癸酸、新戊酸等合成脂肪酸相同，均能与钴碱反 应生成有机钴盐，这就为替代这类昂贵的合成脂肪酸提供了可能性。

(三)发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种既能保持反应活性、三价 钴生成少，又易于漂洗，且所用原料能替代各类石油酸的以浮油脂肪酸为 原料合成妥尔油脂肪酸钴的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种以浮油脂肪酸为原料合成妥尔油脂 肪酸钴的方法，其特征在于：所述方法是浮油脂肪酸先与等反应当量的钴 碱进行有机成盐反应，然后再投适量的浮油脂肪酸，第二次浮油脂肪酸的 投入量以最终产品的含钴量的8％±0.5％质量百分比为计量指标进行换算， 与浮油脂肪酸反应的钴碱是氢氧化钴和碱式碳酸钴共存的混合型钴碱，其 成份中氢氧化钴占75％～80％质量百分比，碱式碳酸钴占20％～25％质量百 分比，二者的质量百分比总和为100％，所述方法包括以下工艺过程：

步骤一、成盐反应

以浮油脂肪酸为原料，根据其实测酸值(mgKOH/g)换算成反应当量， 在常压密封容器中，温度在60～80℃，投入等反应当量的混合型钴碱，升 温到180℃±10℃维持1小时±0.5小时，反应生成妥尔油脂肪酸钴，其总 反应式为：

上式中R_mCOOH是指各种脂肪酸的混和物，包括油酸，亚油酸，软脂 酸及少量20碳酸和树脂酸，其主要成份为油酸，分子式为：

CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COOH

步骤二、投第二次浮油脂肪酸