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辛酸亚锡的应用

发布日期:2019/12/25 8:29:42

背景及概述[1][2]

辛酸亚锡,是一种重要的锡化合物,广泛用于塑料、泡沫、橡胶制品中作催化剂和稳定剂。据调查,中国仅用于聚氨酯软质泡沫塑料中作催化剂的辛酸亚锡年需求就在1 000 t 以上,且90%以上依赖于进口。而且,随着科技的不断发展,辛酸亚锡的应用领域也在不断扩大。因此可以预见,进行辛酸亚锡制备新工艺的研究并使其产业化,将具有十分重要的现实意义。

目前国内外制备辛酸亚锡大多采用醛歧化法、酸酐法和复分解法。用电化学法制备辛酸亚锡未见工业化生产方面的报导。与传统的方法相比,电化学法具有生产过程控制稳定、操作简单、规模化生产成本低及产品质量好等特点。因此,对电化学法制备辛酸亚锡新工艺进行研究,替代目前国内外广泛采用的复分解法,对提高辛酸亚锡产品质量,降低成本,提高产品市场竟争力具有重要的意义。

应用[1-3]

辛酸亚锡是聚氨酯工业中应用最为广泛的锡催化剂。它可以加速聚醚多元醇和TDI发生交联反应,与胺催化剂配合使用,可以使发泡反应和交联反应保持平衡,从而得到泡孔均匀、透气性好的泡沫塑料产品。因而在聚氨醋泡沫,特别是软泡制造中起着极为重要的作用。

此外,它还有作为润滑剂、硫化剂等多种用途。如有研究开发一种锌酸亚锡催化法制备笼形八乙烯基硅倍半氧烷的方法,以乙烯基三乙氧基硅烷作为反应物,辛酸亚锡作为催化剂,按以下步骤制得,按体积比为3∶2.5-4∶12-18∶80-150分别量取辛酸亚锡、少量的水、乙烯基三乙氧基硅烷以及甲苯,并将各组分充分混合,在搅拌条件下,加热至55-65℃,然后在60-70℃条件下,回流反应4-6h后,通过抽滤过滤,得到白色粉末状,在60-70℃鼓风高温干燥,得到最终产物。

上述方法提供的锌酸亚锡催化法制备笼形八乙烯基硅倍半氧烷的方法,条件温和,方法简单,收率提高显著,且制备周期短,特别适合推广应用。此外,辛酸亚锡还可用于以PE-1320C为原料的胶水制作工艺中,包括以下步骤:将PE-1320C、多官能团扩链剂、二异氰酸酯、碳酸二甲酯和辛酸亚锡一次性加入反应器中,将反应器中通入氮气并通过加热装置加热至75-85度之间,并通过搅拌器搅拌,持续两个小时。

持续滴加如上述一致的二异氰酸酯、碳酸二甲酯和辛酸亚锡,通入氮气并通过加热装置加热至75-85度之间,并通过搅拌器搅拌,持续数个小时;最后再滴加一次上述所述的碳酸二甲酯和辛酸亚锡,再加入抗氧化剂、紫外光吸收剂,通入氮气并通过加热装置加热至75-85度之间,并通过搅拌器搅拌,持续两个小时

制备 [1,4]

方法1:电化学法制备辛酸亚锡,电化学法制备辛酸亚锡的工艺是可行的。最佳工艺条件为:以浓度为6 mol/L 的氯化钠为电解质,以金属锡为阳极,以钛板为阴极,阳极电流密度为100~120 A/m2,阴极电流密度为800~1 000 A/m2,搅拌转速为100 r/min,电解液温度为60~70 ℃,同时加入两种具有协同作用的抗氧化剂。2)与传统工艺复分解法相比,该工艺流程短、操作控制简单,且产品质量和稳定性均有了较大提高。该工艺采用1﹟精锡为原料,替代价格较高的氯化亚锡,同时不需要消耗大量的碱,可大大降低生产成本。

由于采取完全闭路循环,该工艺生产过程无三废排放,作业环境较好。该工艺为国内首创,填补了这一领域的生产技术空白。所生产的产品经用户使用后证明,已完全可以替代进口产品,可为国家节约大量外汇。具体步骤为:以金属锡为阳极,以不锈钢、钛或石墨作阴极,以碱金属盐这样的强电解质为电解液,电解槽中放入异辛酸和抗氧化剂。使用阴极、阳极产物与异辛酸在电解槽中一次性合成辛酸亚锡是本工艺的特点之一。当有电流通过时使阳极溶解,从而与阴极产生的氢氧根及异辛酸反应生成辛酸亚锡,将产品取出后进行提纯(如有必要可用溶剂进行萃取),得到辛酸亚锡产品。在电解过程中有如下一些反应发生:

两极间的反应:

辛酸亚锡产品生成后,由于其密度较大能够沉于电解槽底部,产品容易取出并进行提纯,且电解液可重复使用。电化学法制备辛酸亚锡工艺流程见图。

方法2:一种辛酸亚锡的制备工艺,其在于将氧化亚锡、异辛酸按比例投入反应釜中,开动搅拌、真空泵,在115~130℃脱水反应直至没有馏份出来继续反应2~3小时,后降温冷却过滤,得到成品辛酸亚锡。反应方程式为:

具体步骤为:

(1)SnCl2生产:将119kg锡投入反应釜中,然后用泵将208.6kg按质量百分含量计浓度为35%的盐酸溶液打入反应釜中(HCl∶Sn摩尔比2∶1),升温至回流状态反应18小时,H2用放空管放至高空中,将反应液进行过滤滤除未反应的锡,将滤出的SnCl2稀溶液 (Sn2+质量含量10~12%)浓缩至Sn2+质量百分含量为30%;溶液中所含的Sn2+为 117.81kg,产率为99%。

(2)将170.478kg碳酸氢钠配制成质量百分含量为10%的水溶液放入一敞口的反应釜中,在20℃滴加步骤(1)制备的SnCl2溶液(NaHCO3∶SnCl2摩尔比为2.05∶1),控制PH 值6~6.2至反应终点,将反应后的反应液通过离心过滤得到氧化亚锡。(3)将氧化亚锡、异辛酸按摩尔比为1∶4的比例投入反应釜中,开动搅拌、真空泵,在120℃脱水反应直至没有馏份出来继续反应2~3小时,后采用降温冷却过滤,即可得到成品辛酸亚锡(Sn2+含量27~28%)。

主要参考资料

[1] 电化学法制备辛酸亚锡新工艺

[2] CN201610330338.2 一种锌酸亚锡催化法制备笼形八乙烯基硅倍半氧烷的方法

[3] CN201510646085.5一种以PE-1320C为原料的胶水制作工艺

[4] CN201110123822.5 一种辛酸亚锡的制备工艺

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