环烷酸镍的制备

2020/10/22 21:04:06

背景及概述[1][2]

环烷酸(naphthenic acid)是原油中有机酸的总称,是一种粘性液态混合物。由于有苯和硫化物的存在而有特殊的气味,颜色从淡黄色到琉拍色都有可能,比重一般小于1,不溶或难溶于水,能溶于任何有机溶剂,具有很强的表面张力,分子量一般为180~350,其通式为RCOOH,大约占总酸物的90%。环烷酸为弱酸性化合物,其酸强度约和高级脂肪酸相当,但弱于低分子的羧酸高于酚类。低沸点馏分(<350℃)中的环烷酸主要为环戊烷基一元羧酸还有少量的环已烷基一元羧酸其碳原子数为8~12。

常用的环烷酸金属盐有环烷酸铁、高碱性环烷酸钙、环烷酸钴、环烷酸锰、环烷酸镍及环烷酸镁等20余种,多以固体产品销售,广泛用于油漆油墨催干剂、防毒防霉剂、表面活性剂、植物生长调节剂、催化剂、燃料和润滑油添加剂等。

环烷酸镍溶液作为生产顺丁橡胶的催化剂的主要组分之一。已经成功用于在万吨级顺丁橡胶的工业生产.几年来的生产实践证明该环烷酸镍有机溶液生产工艺是合理的。生产该种液体产品的有机溶剂沸点较低,夏季更易挥发;在气温较高的地区,该产品应储存在温度相对较低的地方.以降低有机溶剂的蒸发逸散。工业化实验表明,环烷酸镍一三异丁基铝一三氟化硼乙醚络合物一含氧化合物催化剂具有催化活性高、稳定性好的特点,能灵活调节顺丁橡胶的门尼黏度,加入含氧化合物有不会影响顺丁橡胶微观结构。

应用[1][3][4]

环烷酸镍是一种绿色透明粘稠液体或紫色固体。不溶于水,溶乙醇、乙醚、苯、甲苯、松节油和松香水等有机溶剂。通用催干剂、研磨分散剂、紫外光吸收剂。主要用于顺丁橡胶的合成和用于其它产品的有机合成催化剂。其其应用举例如下:

1. 制备一种耐水侵蚀电缆材料。

按照重量份有以下原料组成:偶联剂5-9份、多异氰酸酯2-4份、古马隆树脂1-6份、小分子扩链剂0.5-2份、亚麻油酸4-7份、棕榈纤维6-9份、塑化剂8-12份、二氧化硅气凝胶5-9份、乙酰丙酮铁3-8份、松香甘油酯2-7份、聚苯硫醚2-6份、线性酚醛树脂1-4份、环烷酸镍2-8份、抗氧剂TNP占1-5份和润滑剂4-9份。本发明具有提高了电缆的强度、耐磨性和耐水侵蚀性以及提高了电缆的寿命等特点。

2. 制备一种乳化重油组合物 。

由重油、水和添加剂组成,各组分的重量百分比为:重油69.9%-89.9%、水10%-30%、添加剂0.1%;添加剂由异辛酸钴、异辛酸锰、环烷酸镍、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇聚氧乙烯单油酸酯、韧基酚聚氧乙烯6醚、氢氧化钠、二甲苯、甲醇、落日红组成。

各组分所占的重量份数为:异辛酸钴6-20份,异辛酸锰6-20份,环烷酸镍1-10份,失水山梨醇单有酸酯35-65份,失水山梨醇聚氧乙烯单油酸酯4-8份,韧基酚聚氧乙烯6醚1-2份,氢氧化钠4-8份,二甲苯2-4份,甲醇1-6份,落日红1份。本发明具有配比合理,工艺方法先进,价格低,稳定性高,具备催化、助燃效果的优点。

制备[1][5]

方法1:环烷酸镍采用复分解方法,其过程主要有如下三步:

步:皂化反应。:将反应所需环烷酸与12%氢氧化钠按摩尔比为1:0.98~0.995加入到反应器中,开动搅拌器,加热升温至90~97℃,反应时间为2~3h。实验中皂化反应后油相和皂相的分离是通过自然沉降实现,皂化后需静置30min左右。如效果不明显可加入食盐进行盐析处理后,再进行分离。反应如下:

第二步:复分解反应。反应摩尔配比为环烷酸钠NiC1.6H2O=2:0.98,将NiCI.6H2O水溶液逐滴加到皂化液中,并开动搅拌器,温度维持90~97℃,滴加时间为1.0~1.5h,滴加完毕后继续反应2h。

第三步:后处理过程。通过第二步制成了环烷酸镍,但该物中含有较多的无机盐(主要是NaCI等),需经水洗除去。但环烷酸盐的粘度较大,为使水洗分层方便,保持一定的温度,并需加入一定量的溶剂稀释(甲苯或二甲苯)。水洗2 3次,水洗结束并排净水层后,再进行脱水、脱溶剂处理。因为各种环烷酸盐的稳定性不同,脱水干燥控制温度和终点,一般控制在80-120qE为宜。

方法2:用硫酸溶解废镍催化剂,加次氯酸钠使Fe2+氧化成Fe3+,调节pH 值,将Fe3+、Cr 3+以氢氧化物沉淀形式去除。补加硫酸,浓缩结晶的硫酸镍。硫酸镍溶液经氨化,在搅拌下缓慢滴加到环烷酸与C5~C9酸的混酸中,合成反应后,经蒸馏回收溶剂,即得环烷酸镍。工艺过程见图:

合成反应的主要反应式为:

主要参考资料

[1] 郭永辉, 杨占奎. 环烷酸镍的应用与制备[J]. 價值工程, 2010 (212): 247-247.

[2] 孔凡利. 相转移法合成环烷酸镍有机溶液[J]. 中外能源, 2007, 12(3): 89-91.

[3] 何俊文;唐俊丽;唐青松.一种耐水侵蚀电缆材料 . CN201711177114.3 ,申请2017-11-22

[4] 陈金义.一种乳化重油组合物CN200710069651.6 ,申请日2007-06-22

[5] 齐向阳. 用含镍废催化剂生产环烷酸镍[J]. 辽宁化工, 2003, 32(11): 496-498.

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