专利名称：一种合成有机钴盐的工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种有机钴盐的制备方法，特别是用硫酸钴或氯化钴等无机钴盐为原料合成有机钴盐的制备工艺，该钴盐主要作粘合剂用来粘合钢丝与橡胶，应用于子午线轮胎及其它橡胶金属复合制品中。
合成有机钴盐的传统方法是干法合成法，即用硫酸钴或氯化钴等无机钴盐与纯碱先制成碱式碳酸钴，经过洗涤干燥制成钴粉，再与有机酸合成钴盐粘合剂，由于该方法需经干燥粉碎等工序，因此工艺流程长，设备投资大，中间产品需包装贮藏，生产周期长。
本发明任务是设计一种新工艺即湿法合成有机钴盐，是将生成的碱式碳酸钴中间体不经干燥直接送入反应釜合成有机钴盐，该工艺由于省去了干燥工序而具有工艺先进流程短，设备投资少，生产周期短等特点。
本发明的特点是采取乳化分散技术即利用生成的有机钴自身的乳化功能，将生成的碱式碳酸钴中间体滤饼不经干燥直接与有机酸在溶剂油介质中合成有机钴盐。本发明的合成工艺是1、碱式碳酸钴的合成碱式碳酸钴用纯碱和硫酸钴加水反应制得，反应方程式如下
将反应生成的碱式碳酸钴中间体水洗至中性，压滤得到湿碱式碳酸钴滤饼。
2、有机钴盐的合成将碱式碳酸钴滤饼、有机酸和溶剂油直接投入反应釜中合成有机钴盐，反应温度为40～230℃，反应时间为16～24小时；合成时为了加快反应速度并及时脱水，加入了溶剂油作反应介质，因为含水湿滤饼在油相中聚集成团，很难分散开，与有机酸不易接触，使合成反应难以进行，所以利用生成的有机钴盐自身的乳化作用，在加料时，将化学计算量的有机酸分2～4次投入，在搅拌推进器剪力作用下，使含水滤饼在溶剂油中乳化分散成5mm以下的小颗粒块，同时在有机酸或有机酸钴表面活性剂的作用下形成油包水和滤饼的体系。当反应温度达到90℃，反应时间超过4小时后，反应釜中的水和溶剂油形成共沸物开始脱水回流过程，经冷凝后进入溶剂油贮罐，分层后下层水放掉，上层溶剂油回流循环使用，脱水回流温度在90～160℃，脱除中间体碱式碳酸钴的夹带水与合成有机钴盐的反应生成水；如采用减压蒸馏，真空度达-0.05～-0.1Mpa时，脱水和溶剂油时间可缩短2～4hr。当反应温度达到160～230℃为脱溶剂油回流过程，脱水和脱溶剂是在整个升温反应过程中进行的，在220～230℃时溶剂油全部脱除，经冷凝进入溶剂油接收贮罐循环使用，最后得到有机钴盐产品。
本发明所采用的有机酸为C2～C18的各种有机酸，选用其中的一种或多种混合复配酸，这类有机酸如冰乙酸、丙酸、环烷酸、新戊酸、异辛酸、松香酸、九碳酸、十碳酸、硬脂酸、丁酸等；溶剂油可选用甲苯、二甲苯类的溶剂及80～200#溶剂汽油。溶剂油的加入量∶生成有机钴盐的理论量＝1∶1(重量)。
本发明所述的合成有机钴盐进一步的工艺条件反应温度在40～80℃区间的反应温度为2～3小时，80～120℃区间的反应时间为10～14小时。有机酸分两次投料，首次投入总料量的20～50％(重量)，第二次在反应时间达2小时，温度60～80℃时投入总料量的剩余量；有机酸分三次投料，首次投入总料量的20～30％(重量)，第二次在反应时间达2小时，温度60～80℃时再投入总料量的20～50％，第三次在反应时间达4小时，温度80～90℃时投入剩余量。
本发明具有工艺流程缩短，减少设备投资、工艺先进、产品生产周期短等优点。
下面通过附图结合本发明的实施例作一描述。
图1为现有干法合成工艺流程图。
图2为本发明湿法合成有机钴盐工艺流程图。
实施例1取CoSO4(硫酸钴)与Na2CO3(工业纯碱)以1∶1摩尔比在水溶液中反应生成碱式碳酸钴沉淀，反应PH值10～11，反应浓度17～54％(重量)，反应温度40～95℃，生成的碱式碳酸钴用水洗至中性，PH值≤8时压滤备用；取环烷酸、异辛酸、松香酸和乙酸(混合酸的总摩尔数＝4)与1摩尔的碱式碳酸钴中间体反应，溶剂油选用二甲苯，二甲苯加入量∶有机钴盐理论生成量＝1∶1(重量比)。当升温达40℃时，投入混合酸总重量的40％；反应温度60～80℃，反应时间达2小时，投入混合酸的剩余量；当反应温度为90℃时开始脱水回流，回流时间10～14小时，温度在160℃以上开始脱溶剂，回流时间为4～6小时，当温度220℃±5，溶剂脱除干净；然后降温至160℃±5℃后，加硼酸丙酯，加入量为碱式碳酸钴摩尔数的1/6，脱反应生成的醋酸丙酯，最后得产品硼酰化钴。
实施例2制备碱式碳酸钴中间体同实施例1。取硬脂酸∶碱式碳酸钴＝4∶1(摩尔比)及170#溶剂汽油，汽油加入量∶有机钴盐理论生成量＝1∶1(重量比)；当升温至40℃时，投入硬脂酸总量的20％，反应时间达2小时，反应温度70±2℃时，再投入总酸量的40％，当反应温度达85±2℃，反应时间达4小时，投入硬脂酸总量的剩余量。脱水脱溶剂油工艺条件同实施例1，最后得产品硬脂酸钴。
实施例3制备碱式碳酸钴中间体同实施例1。取异辛酸、碱式碳酸钴＝4∶1(摩尔比)及120#溶剂汽油，汽油加入量∶有机钴盐理论生成量＝1∶1(重量比)；当升温40℃时投入异辛酸总量的40％，反应时间达2小时，反应温度60±2℃时，再投入总酸量的60％，脱水脱溶剂油工艺条件同实施例1，最后得产品异辛酸钴。
权利要求
1.一种合成有机钴盐的工艺方法，是由硫酸钴或氯化钴等无机钴盐、纯碱和水反应生成碱式碳酸钴中间体，并水洗至中性，在升温反应过程中进行回流脱除其中的水和溶剂油，脱水回流温度90～160℃，脱溶剂油回流温度160～230℃，其特征是a)将湿碱式碳酸钴直接与溶剂油和有机酸反应合成有机钴盐，反应温度为40～230℃，反应时间为16～24小时；b)按化学计算量加入的有机酸分2～4次投入。
2.按照权利要求1所述的工艺方法，其特征是所述的有机酸为C2～C18的各种有机酸，如冰乙酸、丙酸、环烷酸、异辛酸、硬脂酸等其中的一种或多种混合物，溶剂油为甲苯、二甲苯类的溶剂及80～200#汽油。
3.按照权利要求1所述的工艺方法，其特征是反应温度在40～80℃区间的反应时间为2～4小时，80～120℃区间的反应时间为10～14小时。
4.按照权利要求1所述的工艺方法，其特征是有机酸分2次投料，首次投入总料量的20～50％，第2次在反应时间达2小时，温度60～80℃时投入剩余量。
5.按照权利要求1所述的工艺方法，其特征是有机酸分3次投料，首次投入总料量的20～30％，第2次在反应时间达2小时，温度60～80℃时再投入总料量的20～50％，第3次在反应时间达4小时，温度80～90℃时投入剩余量。
6.按照权利要求1或2所述的工艺方法，其特征是溶剂油的加入量∶生成有机钴盐的理论量＝1∶1(重量)。
7.按照权利要求1所述的工艺方法，其特征是碱式碳酸钴滤物在合成有机钴盐反应过程中的颗粒块控制在5mm以下。
全文摘要
本发明涉及一种合成有机钴盐的方法，是由硫酸钴等无机钴盐与纯碱和水反应生成碱式碳酸钴中间体，本发明特点是将湿碱式碳酸钴直接与溶剂油和有机酸反应合成有机钴盐，反应温度为40～230℃，反应时间为16～24小时；为了加快反应速度，将化学计算量的有机酸分2～4次投入，使含水中间体在溶剂油中乳化分散成小颗粒块；在升温反应过程中回流脱除其中的水和溶剂，脱水回流温度为90～160℃，脱溶剂油回流温度160～230℃。本发明由干法合成改为由湿碱式碳酸钴滤物直接合成有机钴盐，省去了干燥、粉碎、包装工序，减少了设备投资，工艺先进合理，生产周期短。
文档编号C07C51/41GK1623972SQ20031010526
公开日2005年6月8日 申请日期2003年12月2日 优先权日2003年12月2日
发明者颜秉舟, 于立珍, 王心满 申请人:颜秉舟