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1、·90·塑料工业1997年皂化法合成硬脂酸稀土新工艺吴茂英(广东工业大学化工系,广州510090)本文介绍一种在水介质中由硬脂酸与新生成的氢氧化稀土进行皂化反应合成硬脂酸稀土的新工艺。通过两阶段反应工艺方式并选择适当的碱分配比例[最佳碱分配比例(质量分数)为:第一阶段80%,第二阶段20%],可有效地消除游离酸的不利影响,制得色泽好、纯度高的硬脂酸稀土产品。其主要质量指标与传统的复分解法产品完全等同。反应的最佳工艺条件为:氯化稀土和烧碱溶液浓度(质量分数)分别为45%和50%,反应物料浓度(产物质量分数)为2
2、5%,反应温度65℃,第一阶段反应时间为15min,第二阶段反应加碱时间和续反应时间分别为15min和10min。此法与传统的复分解法相比,可大大提高生产效率和降低能耗、水耗。关键词:塑料助剂硬脂酸稀土皂化法工业上合成金属硬脂酸盐主要采用复分解法工1.2.1皂化法〔1~3〕艺,该工艺分两步进行:分别将氯化稀土和烧碱溶解,配成质量分数为△45%和50%的溶液,澄清,备用。C17H35COOH+NaOHC17H35COONa+H2O△在100L带搅拌的反应器中加水30L,开动搅拌,3C17H35COONa+MAn
3、(C17H35COO)nM+3NaCl投入45%氯化稀土溶液6.92kg(12.44mol),50%烧MAn代表水溶性金属盐。复分解法的反应在水介碱溶液2.39kg(29.85mol),硬脂酸10.00kg(37.31质中进行,反应条件温和,具有产品色泽好的优点。但mol),加热升温至65℃,保温,反应15min,然后在是,由于钠皂胶化能大、溶解度小、溶液粘稠,易与硬脂15min内徐徐加入50%烧碱溶液0.60kg(7.46mol),酸结合生成酸性皂,也易被盐析,要获得纯的金属硬脂继续反应10min。反应完毕
4、,生成物移入洗涤罐用水洗酸盐产品,反应必须在相当稀释的条件下以缓慢的速涤,然后用离心机分离脱水,滤饼经干燥、粉碎即得硬度进行。因此,复分解法工艺存在容器设备大、生产效脂酸稀土产品。率低、能耗水耗高等缺点。笔者为此对金属硬脂酸盐的1.2.2产品分析测定合成工艺进行了系统的研究,摸索出一种新的工艺方(1)稀土含量:用硝酸分解,二甲酚橙为指示剂,法,其反应原理为:MAn+nNaOH→M(OH)n+nNaClEDTA滴定分析;△(2)游离酸含量:用乙醇浸取,酚酞为指示剂,M(OH)n+nC17H35COOH(C17H
5、35COO)nM+nH2ONaOH滴定分析;由于新工艺的主要反应为金属氢氧化物与硬脂酸的皂(3)氯含量:用硝酸分解,AgCl比浊法测定;化反应,因此可称之为“皂化法工艺”。新工艺避开了复(4)熔点:用显微熔点仪测定;分解法工艺存在的各种问题,可有效地克服其工艺缺(5)密度:按照GB4472-84比重瓶法测定。点。硬脂酸稀土是最近出现的新型无毒、无异味、透明2结果与讨论〔4~5〕2.1工艺方式和耐硫污PVC热稳定剂,本文就它的皂化法合成工艺作一介绍。首先将化学计量比的硬脂酸、氯化稀土溶液、部分1实验化学计量比烧
6、碱溶液和适量水混合搅拌加热进行第一1.1原料阶段反应,再缓慢加入余量烧碱溶液进行第二阶段反氯化稀土(RECl3):工业品,TREO(质量分数)≥应,烧碱在第一、二阶段反应的分配比例与产物组成的45%,广州珠江冶炼厂产;关系见表1。硬脂酸:工业品,一级,重庆长江化工厂产;由表1可见,随第一阶段反应碱分配比例的减小,NaOH:工业品,纯度(质量分数)≥95%,广州化产物稀土含量提高而游离酸含量降低;当第一阶段反工厂产。应碱分配比例减小到80%以下时,产物稀土含量接近1.2工艺操作理论值,游离酸含量则降低到最低值(
7、可能因为产物有第一期塑料工业·91·轻微水解,游离酸含量不能再降低)。第一阶段反应碱表2正交实验方案和结果分配比例小于65%时产物游离酸含量反而提高,这是Tab2Orthogonaltestplanandresult因为这时第一阶段反应产物发生熔结因而进一步反应ABCD游离酸实验号难以顺利进行的缘故。由上述实验结果看,通过两阶℃minminmin%段反应工艺方式并选择适当的碱分配比例,可有效地1555553.79消除游离碱的不利影响,用皂化法制得纯度高的硬脂2551010101.373551515150.74
8、酸稀土产品。考虑到提高第一阶段反应的碱分配比例455202020071有利于缩短反应周期,由实验结果可以确定,最佳的碱565510151.79分配比例为:第一阶段反应80%,第二阶段反应20%665105202.03左右。765152051.24表1碱分配比例与产物组成的关系8652015100.75Tab1Alkalidistributionratiovsproductcomposition975