[發明專利]一種含不飽和酸的新癸酸鈷混合鹽及其制備方法

有效

• 申請號: 201310084830.2
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103183843A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 胡國和;李欣;李應平
• 申請（專利權）人: 陜西煤業化工技術研究院有限責任公司
• 主分類號: C08K5/098
• 分類號: C08K5/098;C08K9/06;C08K3/26;C09J11/06;C09J11/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于有機合成技術領域，具體涉及一種含不飽和的新癸酸鈷混合鹽及其相應的工藝技術。

背景技術

新癸酸鈷是鋼絲和橡膠之間粘合的主要粘合增進劑的一種，主要用于子午輪胎、輸送帶、鋼扁鋼繞膠管等橡膠-金屬復合材料中金屬與橡膠的初始粘合，其保證了輪胎的使用性能與使用壽命，同時又保證在后期橡膠老化和腐蝕后仍能具有較高的粘性保持率，因而新癸酸鈷已成為橡膠-金屬復合材料生產中不可缺少的組份。新癸酸鈷其理論分子式為：[CH₃(CH₂)₈CO₂]₂Co，理論含鈷量只有14.7%，達不到橡膠生產的使用要求。因此，目前國內外文獻及專利報道的新癸酸鈷均是一種混合物，是一種由三到四中碳鏈長短不同的羧酸與鈷鹽反應生產的有固定組成的深藍色玻璃體，其合成方法都是采用氫氧化鈷和三到四種飽和有機酸等原料在溶劑存在下的生產工藝。然而，該方法合成的含飽和酸基新癸酸鈷與橡膠基體本身粘接僅僅是物理的范德華作用力，這種物理作用力相對化學作用力較弱。基于上述技術背景和產品要求，本專利發明了一種含不飽和酸的新癸酸鈷混合鹽及其制備方法，經檢索專業技術數據，國內外未見相關報道和專利申請。

發明內容

本發明的目的在于是提供含有一種含不飽和酸的新癸酸鈷混合鹽及其制備工藝，這種含不飽和酸的新癸酸鈷鹽既保持鈷鹽粘合力，同時在橡膠硫化時不飽和酸的C=C雙鍵參與硫化形成新的化學鍵，使得這種金屬-橡膠之間的粘接力更強。本發明制備出的癸酸鈷，含鈷量高，熔點高，特別是粘合力強。

本發明的目的是這樣實現的：

一種含不飽和酸的新癸酸鈷混合鹽，包括下述質量份數的原料：

氫氧化鈷??????????25～35份；

新癸酸????????????40～50份；

丙酸??????????????10～15份；

丙烯酸????????????2～10份；

新戊酸????????????3～6份；

4-戊烯酸??????????2～4份；

活性碳酸鈣????????3～6份。

進一步地，所述丙烯酸或用甲基丙烯酸替代。

相應地，本發明還提供了一種含不飽和酸的新癸酸鈷混合鹽的制備方法，該方法包括下述步驟：

1）將質量份數為25～35份的氫氧化鈷和10～15份丙酸、2～10份丙烯酸或甲基丙烯酸和40～50份新癸酸置于常壓密封容器中，回流，反應生成丙烯酸或甲基丙烯酸-丙酸-新癸酸鈷混合鹽；

2）然后在上述反應體系中加入質量份數為3～6份新戊酸和2～4份4-戊烯酸，控制回流反應條件，置換出丙酸或丙烯酸；

3）控制溫度條件，添加質量份數為3～6份的活性碳酸鈣，不斷攪拌下，制成含不飽和酸的新癸酸鈷混合鹽。

進一步地，所述方法中：

所述步驟1）中在溫度140～180℃回流反應3～5h。

所述步驟2）中回流溫度為160～200℃，反應時間為2～4h。

所述步驟3）中控制溫度為170～200℃，攪拌時間1～2小時。

本發明通過不飽和酸與飽和有機酸共混后與氫氧化鈷進行酸堿成鹽反應和酸置換反應，最后生成含不飽和酸的新癸酸鈷混合物，其中包括：

（一）酸堿成鹽反應

以氫氧化鈷和丙酸、丙烯酸（或甲基丙烯酸）、新癸酸組成的混合酸為原料，在常壓密封容器中，溫度140～180℃回流反應3～5h，反應生成丙烯酸（或甲基丙烯酸）-丙酸-新癸酸鈷混合鹽，其總的反應式為：

其中：n的范圍為3～5，視丙烯酸和丙酸的比例而定。

（二）酸置換反應

在上述反應體系中，生成的丙烯酸（或甲基丙烯酸）-丙酸-新癸酸鈷混合鹽，低碳酸鈷鹽含量過多也有缺陷，低碳酸鈷鹽的酸性在橡膠硫化離解后可能會加上橡膠類制品的老化與金屬鋼絲的銹蝕。考慮到這個因素，需用碳個數高于丙酸、低于新癸酸的新戊酸或4-戊烯酸置換出部分的丙酸和丙烯酸（或甲基丙烯酸）。具體實驗參數：在上述反應體系中加入新戊酸和4-戊烯酸，控制溫度160～200℃，時間2～4h，回流反應置換出丙酸或丙烯酸。其反應式為：

其中：m的范圍為7～9，視新戊酸和4-戊烯酸的比例而定；n的范圍為3～5。

（三）成品的制備