合成异辛酸钴是一个复杂而关键的化学过程,对于制备高质量的催化剂具有重要意义。
简述:合成异辛酸钴所用的异辛酸为一种人工合成的、带有支链的有机酸,与传统的环烷酸相比,具有溶解性好、纯度高、质量稳定、颜色浅、无味等特点,从而使其相应的钴皂产品具有混溶性好、色泽浅、钴含量高等优点。异辛酸钴用于涂料,可使涂料涂层无色透明,不泛黄,粘度低。因此,作为一种新型的催干剂产品已逐渐甚至完全替代环烷酸钴等传统产品,异辛酸钴还可用作不饱和聚酯促进剂。
合成:
1.方法一
1.1反应原理
沉淀法是以氢氧化钠、异辛酸和硫酸钴为原料,通过皂化反应和复分解反应来制备异辛酸钴。
沉淀法的第一步是先制成钠皂,即氢氧化钠和异辛酸反应生成钠皂(异辛酸钠)。该反应的化学方程式如下:
皂化反应完成之后,使用硫酸钴溶液置换生成异辛酸钴。该反应的化学方程式如下:
1.2实验步骤
(1)量取一定量异辛酸置于250mL三口烧瓶中,再补加水至酸量的2倍左右。在水浴加热条件下搅拌一定时间。
(2)按酸量的95%(摩尔百分比)加入氢氧化钠溶液(配成10%~15%的浓度)。升温条件下搅拌,皂化一定时间。
(3)然后加入一定量200#溶剂汽油,充分摇匀,缓慢滴加硫酸钴料液(配成20%左右的浓度),反应一段时间。
(4)将液体转移到250mL分液漏斗中,静置分层。然后进行分液操作,将上层液倒入150mL烧杯中。为了除去有机相中的SO2-4等无机离子,用金属皂量一半的热水洗涤3次。
(5)将洗涤后的有机相蒸馏,浓缩,即得异辛酸钴产品。
(3)最佳条件
硫酸钴体系沉淀法合成异辛酸钴的最佳条件:nNaOH/n异辛酸=0.94:1、皂化时间30min、体系反应温度90℃、nCoSO4/n异辛酸=0.4∶1、复分解反应时间50min、水洗温度40℃、搅拌速度800r/min、水洗次数3次。钴的转化率达96.5%以上。
2.方法二
采用硫酸钴沉淀法制备异辛酸钴,并与水相有机相的分离过程中添加助剂的方法,可使分离后,有机相不经过水洗即可彻底除去SO42-离子,简化了工艺过程。具体步骤如下:
(1)皂化
将三口瓶置于水浴中控制水温90%左右。称取一定量的异辛酸置于250ml三口瓶中,按酸量的95%加入NaOH溶液,不断搅拌,反应0.5-l小时,至皂液呈黄色透明液体。
(2)合成
皂化完毕后水浴降温至70℃,加入一定量的200#溶剂汽油,充分搅拌均匀,再控制水温在50-60℃,缓慢滴加硫酸钴料液,至反应达到平衡。
(3)分离洗涤
转移到分夜漏斗中,加入3%助剂,再加约35ml、50-60℃温水,振荡、洗涤、静止、分层,分出上层有机相,然后再同样方法洗涤两次,最后分出有机相。取样,用BaC12检验S042-是否除净。
(4)蒸馏浓缩
将分离出的有机相倒人三口瓶中,用电加热套加热蒸馏,温度控制在 228%以下,蒸馏出水分和溶剂,至基本无馏出物为止,在调配成规定浓度,即得产品。
参考文献:
[1] 秦毅红,何汉兵,程玉贤,等. 异辛酸钴合成工艺研究[J]. 有色金属(冶炼部分),2005(6):39-41,45. DOI:10.3969/j.issn.1007-7545.2005.06.013.
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