[发明专利]复合型硬脂酸钴粘合增进剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料工程技术领域，具体涉及复合型硬脂酸钴粘合增进剂的制备方法。

背景技术

在钢丝子午线轮胎、钢丝增强运输带、钢编胶管等橡胶制品行业，需要橡胶等弹性体与金属骨架材料高强力粘合。现有技术通常采用直接添加型有机钴盐粘合增进剂(主要包括硬脂酸钴、环烷酸钴、癸酸钴及硼酰化钴四大类)，而硬脂酸钴是由单一硬脂酸与无机钴直接反应所得，其产品在应用过程中有如下缺点：1、工业级的硬脂酸为直链十八烷烃基饱和脂肪酸和十六烷烃基饱和脂肪酸的混合物，一级的硬脂酸十八烷烃基饱和脂肪酸含量在64-78％之间，所以其平均分子量为276，以此计算硬脂酸钴的最高理论含量只有9.7％，目前在市场上流通的硬脂酸钴中的钴含量基本都在9.0-9.6％之间，与标准要求的上限值差距较大。而钴含量低且有机酸根较大，这对其在胶料中起粘合促进作用不利，因主要起粘合增进作用的只有钴离子，有机酸根在橡胶体系中相当于杂质成份被留在橡胶制品中。2、由于硬脂酸为直链烃饱和酸，故其断链能量要比支链烃的高，故在反应体系中不易与钴离子分离，释放出自由基的钴离子。3、由于所用硬脂酸的酸性较弱，为了使反应更加完全在反应过程中控制温度较高，能耗较大。鉴于以上几点，研制一种复合型硬脂酸钴，既满足指标要求，又提高使用性能，同时还降低能耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过对硬脂酸钴合成方法的改进，从而解决其技术指标难以控制的问题及提高其使用性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种复合型硬脂酸钴粘合增进剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)将无机可溶性钴盐溶解于水，配置钴浓度达15～45g/L的钴溶液(以含纯钴量计)，再分别配置浓度为100～300g/L的氢氧化钠溶液和浓度为150～300g/L的碳酸钠溶液，上述三种溶液分别经过滤后备用；

(2)将钴溶液加热至85±5℃，搅拌条件下，缓慢加入温度为40～50℃的氢氧化钠溶液，当反应液的pH值为7时，搅拌条件下，再缓慢加入温度为40～50℃的碳酸钠溶液，当反应液的pH值为9.5时，停止加碳酸钠溶液，维持温度在50～60℃，继续搅拌至pH值不发生变化；

(3)将步骤(2)得到的反应液静置，取沉淀用水漂洗，直至漂洗液的pH值达到7；

(4)将漂洗好的沉淀无机钴盐进行第一次脱水，使其含水量达到50％以下；

(5)将经第一次脱水后的沉淀无机钴盐，采用旋转闪蒸干燥系统进行第二次脱水；

(6)将经过两次脱水的沉淀无机钴盐在有机溶剂中与复合的有机弱酸反应10～18小时，所述的复合的有机弱酸为硬脂酸、异辛酸和松香酸，摩尔比为1.5～1.7∶0.24～0.30∶0.11～0.20；具体为：反应釜内先加入松香酸与有机溶剂混溶后，将经过两次脱水的沉淀无机钴盐加入混合，20～30℃/h的速度升温到硬脂酸熔点温度时投入硬脂酸，继续以20℃/h的速度升温到80～110℃，之后缓慢投入异辛酸，投入时间控制在0.5～2小时，然后以20℃/h的速度升温至140℃后保持2小时，从投料到出料整个反应时间约为10～18小时；

(7)步骤(6)的反应结束后，蒸出残余的有机溶剂，进行造粒，得到复合型硬脂酸钴粘合增进剂产品。

步骤(1)中所述的无机可溶性钴盐为硫酸钴、氯化钴或硝酸钴。

步骤(2)中加入氢氧化钠溶液时的搅拌条件为50～60rpm；加入碳酸钠溶液时的搅拌条件为20～40rpm。

步骤(4)所述的第一次脱水采用离心或压滤的方式。

步骤(5)中，采用旋转闪蒸干燥系统进行第二次脱水的时间不超过5秒，即易被氧化的二价钴离子在瞬间失水，迅速脱离被氧化环境，避免二价钴被氧化成三价钴，同时在干燥系统内是用气流进行切割的，所以钴粉颗粒为原生颗粒，不但颗粒小，且疏松，堆积密度只有0.4～0.5g/cm³，水份含量小于3％，三价钴含量小于0.1％，具有较高的化学反应活性，在显微镜下观察此类钴粉，发现每个小颗粒表面都具有无数个小孔，这也就是本发明制造出的钴粉与常规制造的钴粉不同之处。

步骤(6)中所述的有机溶剂为二甲苯。

步骤(6)中沉淀无机钴盐与复合有机弱酸的摩尔比为1∶2.00～2.05。