[發明專利]一種高性能、低鈷含量硼酰化鈷粘合增進劑的制備方法

有效

• 申請號: 201310215449.5
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103275356A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 于立珍;周江淮;周建強
• 申請（專利權）人: 江蘇卡歐化工有限公司
• 主分類號: C08K13/02
• 分類號: C08K13/02;C08K5/55;C08K5/41
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 肖明芳

技術領域

本發明屬于材料工程技術領域，具體涉及高性能、低鈷含量硼酰化鈷粘合增進劑的制備方法。

背景技術

隨著我國高速公路的迅速發展，汽車產量的迅猛增加，對子午線輪胎的需求將大幅度增加，那么對生產子午線輪胎的必備原料—有機鈷鹽粘合增進劑的需求量越來越大，對質量要求越來越高。就目前而言，不論是國內還國外所生產的有機鈷鹽粘合增進劑均是采用鈷與不同的有機酸反應得到的產品，屬于有機酸鈷混合物，鈷的含量按不同牌號的產品標準有所不同，但在橡膠制品的配方設計時，不同有機鈷鹽粘合增進劑的使用量是以鈷含量來計算，也就是在每百份數橡膠中所占有的純鈷量。因為有機鈷粘合增進劑在應用過程中作用原理是：有機鈷鹽粘合增進劑在煉膠過程中加入并且均勻地分散到整個體系中，此時只是物理性分散，當生膠進行硫化時，有機鈷鹽粘合增進劑在一定溫度下與金屬表面的鍍層表面發生了置換反應，生成自由基的鈷離子，鈷離子催化橡膠和金屬與硫之間形成穩定的化學鍵，達到橡膠與金屬之間的強力粘合，不僅確保輪胎擁有高速行駛性能，而且還延長輪胎的使用壽命。而有機鈷鹽粘合增進劑中鈷是一種有色金屬，又是有色金屬中的小品種，全國從原礦生產的鈷不足千噸，大部分依靠從國外進口鈷礦，故而鈷的價格始終處于高端價位，從鈷鹽粘合增進劑產品中其成本占總原料價格的80%。隨著市場競爭日趨激烈情形下，鈷鹽粘合增進劑在用量上將會成幾何級增長，但價位卻不會成比例上升，故研究開發代鈷新原料或新工藝是極其必要的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高性能、低含量硼酰化鈷粘合增進劑的制備方法，該方法全面采用綠色環保技術生產，使產品的各項物化指標均達到企業標準要求，使用性能優于同類產品。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種高性能、低鈷含量硼酰化鈷粘合增進劑的制備方法，該方法包括如下步驟：

（1）將無機可溶性鈷鹽溶解于水，配置鈷濃度達30～45g/L的鈷溶液，配置濃度為40～50g/L的氫氧化鈉溶液，上述兩種溶液分別經過濾后備用；

（2）向反應釜中加入水，再加入濃氨水使得水的pH值達到9.5以上，然后加入抗氧化劑，開啟攪拌，將步驟（1）配制的鈷溶液和氫氧化鈉溶液分別加熱至85±5℃后，再分別以15～16L/h和17～18L/h的流速同時加入上述反應釜中，根據pH計變化適當調整加料流速，使pH值始終維持在9.2～9.5，直至鈷溶液完全加入；

（3）將步驟（2）得到的反應液打入壓濾機進行洗滌，直至洗液的pH值達到7；

（4）將經過步驟（3）處理后的無機鈷鹽進行第一次脫水，使其含水量達到50%以下；

（5）將經過第一次脫水后的無機鈷鹽采用旋轉閃蒸干燥系統進行第二次脫水；

（6）將經過兩次脫水的無機鈷鹽在乙酸丁酯中與弱的有機酸進行復分解反應，反應溫度在5～11小時內由室溫緩慢升至126±2℃，然后在此溫度下繼續保溫反應1小時；

（7）步驟（6）保溫反應1小時后，于1～2小時內繼續升溫至140℃，蒸出全部的乙酸丁酯；

（8）向步驟（7）得到的反應體系中加入有機硼，進行硼酰化反應，反應溫度在130～140℃之間保持反應1小時后，再以20～30℃/h的速度升溫至160℃蒸出副產物；

（9）向步驟（8）得到的反應體系中加入六亞甲基-1，6-雙硫代硫酸鈉二水合物和高性能橡膠分散劑，待分散均勻后進行造粒，得到高性能、低鈷含量硼酰化鈷粘合增進劑。

步驟（1）中，所述的無機可溶性鈷鹽為硫酸鈷、氯化鈷或硝酸鈷。

步驟（2）中，所述的抗氧化劑為鹽酸羥胺，抗氧化劑的摩爾量與鈷元素的摩爾量比為1～1.05：32。

步驟（2）中，攪拌條件為50～60rpm；反應釜不需加熱。

步驟（4）中，所述的第一次脫水為加壓壓濾脫水。

步驟（5）中，采用旋轉閃蒸干燥系統進行第二次脫水的時間不超過5秒，即易被氧化的二價鈷離子在瞬間失水，迅速脫離被氧化環境，避免三價鈷產生。

步驟（6）中，所述的有機酸為從兩個碳原子起至三十個碳原子的直鏈烴類或十字異構或環狀結構的有機酸中的任意一種或幾種的組合。所述的有機酸優選為復合脂肪酸、松香酸、新癸酸、異辛酸、新戊酸、丙酸和乙酸中任意一種或幾種的組合。

步驟（6）中，所述的反應溫度由室溫緩慢升至126±2℃按如下方式進行：反應溫度在100℃以下時，以20～30℃/h的速度升溫；反應溫度在100～126±2℃時，以5～10℃/h的速度升溫。