專利名稱：一種環(huán)保型金屬羧酸鹽及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)保型金屬羧酸鹽，本發(fā)明還涉及一種該金屬羧酸鹽的制備方法。
背景技術(shù)：
目前直鏈飽和脂肪羧酸金屬鹽的制備方法有四種，傳統(tǒng)復(fù)分解法、復(fù)分解一步法、 半熔融法、直接法。傳統(tǒng)復(fù)分解法又稱兩步法，整個反應(yīng)在水相中進(jìn)行，俗稱水洗法或濕法。首先向熔融的脂肪羧酸中加入NaOH水溶液反應(yīng)生成脂肪酸鈉(溶于水)，然后再用無機(jī)金屬離子置換鈉離子，經(jīng)離心干燥制得成品。復(fù)分解一步法是在傳統(tǒng)復(fù)分解法工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，反應(yīng)不需要進(jìn)行置換而在水作介質(zhì)的前提下，熔融的脂肪羧酸直接與金屬氧化物或氫氧化物反應(yīng)再經(jīng)脫水干燥制得成品；半熔融法是熔融的脂肪羧酸與金屬氧化物或氫氧化物在所生成的金屬羧酸鹽的融點(diǎn)以下的溫度下，呈半熔融狀態(tài)進(jìn)行反應(yīng)而直接得到固體成品；直接法是粉狀的脂肪羧酸與金屬氧化物或氫氧化物在高速分散攪拌的條件下，直接形成粉狀固體產(chǎn)品。復(fù)分解法生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的含鹽廢水，對環(huán)境污染較大，且產(chǎn)品含雜質(zhì)較多， 正逐漸被淘汰。復(fù)分解一步法雖然對傳統(tǒng)工藝進(jìn)行完善與改進(jìn)，但生產(chǎn)過程中對產(chǎn)品的烘干所需電能和水資源的消耗都很大，對資源本身是一種浪費(fèi)，生產(chǎn)工序繁瑣復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。 半熔融法和直接法對于活性較高的鈣、鎂金屬氧化物或氫氧化物來講，反應(yīng)可以進(jìn)行，但由于反應(yīng)溫度較低，很難完全徹底反應(yīng)，特別是氧化鋅低溫下基本不與脂肪羧酸發(fā)生反應(yīng)，此兩種工藝在實際操作中缺乏可行性。所以尋求一種工藝簡單，反應(yīng)條件溫和、可操作性強(qiáng)、高效的制備金屬羧酸鹽的工業(yè)方法，是目前工業(yè)界的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種金屬羧酸鹽；本發(fā)明的另一個目的是提供一種制備該金屬羧酸鹽的方法，該方法工藝相對比較簡單，反應(yīng)條件溫和、可操作性強(qiáng)，且高效。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下方案一種金屬羧酸鹽，其特征在于具有以下化學(xué)式組成CH3 (CH2) nC00-M-00C (CH2) nCH3,其中M 為 Si2+或 Mg2+，η = 10 16。如上所述的一種金屬羧酸鹽，其特征在于該金屬羧酸鹽為可熔融固體，研磨后為白色粉末。如上所述的一種金屬羧酸鹽，其特征在于所述的為鋅的氧化物或氫氧化物。如上所述的一種金屬羧酸鹽，其特征在于所述的Mg2+為鎂的氧化物或氫氧化物。本發(fā)明制備如上所述的金屬羧酸鹽的方法，其特征包括以下步驟A、將直鏈飽和一元羧酸在90 100°C加熱熔融，然后升溫至130 135°C加入Si2+ 或Mg2+粉末，攪拌約0. 5小時，混合均勻；其中飽和一元羧酸與Si2+或Mg2+質(zhì)量比為6. 6 8:1;B、向步驟A得到的體系加入催化劑，在135 145°C下反應(yīng)1 2小時，然后冷卻、 粉碎、研磨制得金屬羧酸鹽，其中所述的所述的催化劑用量為一元羧酸和Si2+或Mg2+質(zhì)量和的2 5%。如上所述金屬羧酸鹽的制備方法，其特征在于所述的直鏈飽和一元羧酸為C12 C18的長鏈脂肪羧酸。如果碳數(shù)小于12，與金屬氧化物或氫氧化物，尤其是與金屬氫氧化物反應(yīng)速度太快，導(dǎo)致制備過程無法順利進(jìn)行；如果碳數(shù)大于18，則由于反應(yīng)活性太低，而需要加入過多的催化劑和助劑，最終影響產(chǎn)品的純度、色澤，甚至是使用性能。如上所述金屬羧酸鹽的制備方法，其特征在于所述的催化劑為有機(jī)一元酸，有機(jī)二元酸或雙氧水中的一種。如上所述的金屬羧酸鹽的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)一元酸為甲酸、乙酸、 丙酸、對甲苯磺酸中的一種或兩種以上的混合物。如上所述的金屬羧酸鹽的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)二元酸為乙二酸、丙二酸、丁二酸，鄰苯二甲酸、對苯二甲酸中的一種或兩種以上的混合物。本發(fā)明中若考慮反應(yīng)的催化效果，可以選用有機(jī)二元酸和對甲苯磺酸；若考慮最終產(chǎn)成品的純度，選用雙氧水為宜；綜合評估反應(yīng)活性及環(huán)保性，選取用雙氧水和乙酸比較合適。催化劑用量為一元羧酸和鋅、鎂的氧化物或氫氧化物質(zhì)量和的2 5%。如果催化劑用量小于2%，反應(yīng)活性太低，反應(yīng)速度緩慢，導(dǎo)致制備過程無法順利進(jìn)行；如果催化劑用量大于5%，則由于反應(yīng)速度太快，反應(yīng)難以控制，而且加入過多的催化劑最終影響產(chǎn)品的純度。如上所述的金屬羧酸鹽的制備方法，其特征在于所述的加2+或Mg2+為粉狀的鋅、鎂的氧化物或氫氧化物，其粒徑分布為2 50微米。如果粒徑小于2微米，在熔融的脂肪羧中分散時，容易產(chǎn)生團(tuán)聚物，攜帶大量的空氣，阻礙了兩相物料的充分接觸，使反應(yīng)的徹底性受到影響；如果粒徑大于50微米，相應(yīng)接觸面積明顯減小，使固-液相反應(yīng)難以徹底進(jìn)行， 只能使金屬氧化物或氫氧化物的加入量明顯大于等于當(dāng)量比，才能使游離酸的值降到合格的范圍內(nèi)，最終會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。另外本方案中所使用的鋅、鎂的氧化物或氫氧化物必須符合環(huán)保要求，重金屬鉛含量< 50ppm ；鎘含量< IOppm0本方案中的反應(yīng)可在較寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，但反應(yīng)溫度過低或過高都會影響產(chǎn)品質(zhì)量。熔融的長鏈脂肪羧酸和金屬氧化物或氫氧化物粉末的反應(yīng)溫度一定要高于生成物金屬羧酸鹽熔點(diǎn)10 20°C，不能太高也不能過低。因為溫度過高時，整個反應(yīng)體系穩(wěn)定性變差，產(chǎn)品會因高溫氧化而變質(zhì)，顏色發(fā)黃，硬度增大，不利于后續(xù)粉碎加工；如果溫度過低，反應(yīng)活性降低，反應(yīng)速度減緩，對于反應(yīng)本身沒有什么意義而且反應(yīng)周期變長，產(chǎn)品顏色加深。本方案中反應(yīng)時間控制在1 2個小時。本方案中使用的粉碎機(jī)可采用高速碰撞式的機(jī)械粉碎，也可以采用氣流粉碎；產(chǎn)品粒徑范圍可調(diào)，25 75微米均可(根據(jù)客戶實際要求)。在粉碎過程中，產(chǎn)品進(jìn)一步脫除水分。(硬脂酸鋅化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3667-2000，加熱減量< 0. 8% ；硬脂酸鎂藥典2005 版，加熱減量< 5.0% )0綜上所述，本發(fā)明的有益效果(1)本發(fā)明產(chǎn)品主要用于涂料、塑料、化妝品、粉末冶金、制藥行業(yè)等作家具底漆透明打磨劑、塑料熱穩(wěn)定劑和潤滑劑、化妝品潤滑劑、粉末冶金脫模劑和藥片賦形劑等領(lǐng)域， 是一種綠色環(huán)保型的產(chǎn)品。(2)該金屬羧酸鹽制備過程簡單，可操作性強(qiáng)，適于多種羧酸與金屬氧化物或氫氧化物粉末的成鹽反應(yīng)。(3)反應(yīng)溫度相對較高，易于金屬羧酸鹽產(chǎn)品脫水，產(chǎn)品質(zhì)量較傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的有明顯提高。(4)制備過程中能耗比傳統(tǒng)工藝有大幅降低，對環(huán)境污染較小，綠色環(huán)保。(5)該金屬羧酸鹽熔融冷卻后呈固態(tài)，易于加工成粉狀成品；加工設(shè)備易尋，適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實施例來對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍并不局限于實施例所記載的范圍。實施例1硬脂酸鋅的制備將900kg的硬脂酸(酸值210)在90°C加熱熔融，然后加熱至135°C，加入135kg 氧化鋅O 99.7%)，混合、分散均勻后，半小時內(nèi)、分三次加入25kg 30%的雙氧水催化反應(yīng)，保溫1. 5個小時。然后冷卻成固體片狀，經(jīng)過高速碰撞式的粉碎機(jī)粉碎制得硬脂酸鋅產(chǎn)品。其質(zhì)量指標(biāo)為鋅含量10. 8% ；加熱減量彡0. 8% ；熔點(diǎn)彡1190C ；游離酸彡0. 8% ；細(xì)度< 75 μ m。實施例2硬脂酸鋅的制備將900kg的硬脂酸(酸值210)，在95°C加熱熔融，然后加熱至135°C，加入1妨kg 氫氧化鋅O 99. 7% )，混合、分散均勻后，半小時內(nèi)、分三次加入20kg 30%的雙氧水催化反應(yīng)，保溫1.5個小時。然后冷卻成固體片狀，經(jīng)過高速碰撞式的粉碎機(jī)粉碎制得硬脂酸鋅產(chǎn)品。其質(zhì)量指標(biāo)為鋅含量10. 6% ；加熱減量彡0. 8% ；熔點(diǎn)彡119°C ；游離酸彡0. 8% ； 細(xì)度< 75 μ m。實施例3硬脂酸鎂的制備將900kg的硬脂酸(酸值210)，在100°C加熱熔融，然后加熱至138°C，加入 101. 8kg氫氧化鎂(彡96.0% )，混合、分散均勻后，半小時內(nèi)、分三次加入20kg 30%的雙氧水催化反應(yīng)，保溫1.5個小時。然后冷卻成固體，經(jīng)過高速碰撞式的粉碎機(jī)粉碎制得硬脂酸鎂產(chǎn)品。其質(zhì)量指標(biāo)為鎂含量4. 8%;加熱減量< 1.5%;熔點(diǎn)彡120°C;游離酸< 2.0%; 細(xì)度< 75 μ m。實施例4硬脂酸鎂的制備
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將900kg的硬脂酸(酸值210)，在98°C加熱熔融，然后加熱至138°C，加入98. 6kg 氧化鎂(>96.0%)，混合、分散均勻后，半小時內(nèi)、分三次加入20kg 30%的雙氧水催化反應(yīng)，保溫1. 5個小時。然后冷卻成固體，經(jīng)過高速碰撞式的粉碎機(jī)粉碎制得硬脂酸鎂產(chǎn)品。其質(zhì)量指標(biāo)為鎂含量4. 8%;加熱減量彡1.5%;熔點(diǎn)彡120°C;游離酸彡2.0%;細(xì)度 < 75 μ m。其中實施例1至4中所使用的硬脂酸(酸值210)為含有60%的十六碳酸和40% 的十八碳酸的混合酸。實施例5月桂酸鋅的制備方法將900kg月桂酸(酸值沘0)加熱至i;35°C，加入183. 5kg氧化鋅(彡99. 7%)，混合、分散均勻后，半小時內(nèi)、分三次加入20kg 30%的雙氧水催化反應(yīng)，保溫1.5個小時。然后冷卻成固體片狀，經(jīng)過高速碰撞式的粉碎機(jī)粉碎制得硬脂酸鋅產(chǎn)品。其質(zhì)量指標(biāo)為鋅含量14.8% ；加熱減量彡0.8% ；熔點(diǎn)彡1240C ；游離酸彡0.8% ；細(xì)度彡75 μ m。其中本實施例中所使用的月桂酸(酸值觀0)含量彡99%。附表HG/T3667-2000硬脂酸鋅的的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和藥典2005版中硬脂酸鎂質(zhì)量指標(biāo)表1硬脂酸鋅
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保型金屬羧酸鹽，其特征在于具有以下化學(xué)式組成CH3 (CH2) nC00-M-00C (CH2) nCH3,其中 M 為 Si2+ 或 Mg2+，η = 10 16。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型金屬羧酸鹽，其特征在于該金屬羧酸鹽為可熔融固體，研磨后為白色粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型金屬羧酸鹽，其特征在于所述的Si2+為鋅的氧化物或氫氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型金屬羧酸鹽，其特征在于所述的Mg2+為鎂的氧化物或氫氧化物。
5.一種制備權(quán)利要求1所述的環(huán)保型金屬羧酸鹽的方法，其特征包括以下步驟Α、將直鏈飽和一元羧酸在90 100°C加熱熔融，然后升溫至130 135°C加入Si2+或 Mg2+粉末，攪拌約0. 5小時，混合均勻；其中飽和一元羧酸與Si2+或Mg2+質(zhì)量比為6. 6 8:1;B、向步驟A得到的體系加入催化劑，在135 145°C下反應(yīng)1 2小時，然后冷卻、粉碎、研磨制得金屬羧酸鹽，其中所述的所述的催化劑用量為一元羧酸和Si2+或Mg2+質(zhì)量和的 2 5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述環(huán)保型金屬羧酸鹽的制備方法，其特征在于所述的直鏈飽和一元羧酸為C12 Cw的長鏈脂肪羧酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述環(huán)保型金屬羧酸鹽的制備方法，其特征在于所述的催化劑為有機(jī)一元酸，有機(jī)二元酸或雙氧水中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的環(huán)保型金屬羧酸鹽的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)一元酸為甲酸、乙酸、丙酸、對甲苯磺酸中的一種或兩種以上的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的環(huán)保型金屬羧酸鹽的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)二元酸為乙二酸、丙二酸、丁二酸，鄰苯二甲酸、對苯二甲酸中的一種或兩種以上的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)保型金屬羧酸鹽的制備方法，其特征在于所述的Si2+ 或Mg2+的粒徑分布為2 50微米，Si2+或Mg2+粉末中重金屬鉛含量< 50ppm ；鎘含量 < IOppm0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)保型金屬羧酸鹽及其制備方法，該金屬羧酸鹽具有如下結(jié)構(gòu)CH3(CH2)nCOO-M-OOC(CH2)nCH3，其中M為Zn2+、Mg2+，n＝10～16；由直鏈飽和一元羧酸與鋅、鎂的氧化物或氫氧化物粉末在催化劑作用下進(jìn)行成鹽反應(yīng)，該金屬羧酸鹽為可熔融固體，經(jīng)過粉碎后，即可制備出一種粉狀的環(huán)保型金屬羧酸鹽產(chǎn)物。本發(fā)明制備過程簡單，可操作性強(qiáng)，節(jié)省能源，產(chǎn)品純度較高，綠色環(huán)保符合ROHS指令、歐盟REACH法規(guī)及EN71-3標(biāo)準(zhǔn)的要求。
文檔編號C07C51/41GK102276441SQ20111009876
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者李緒邦, 王海, 郭向榮 申請人:中山市華明泰化工材料科技有限公司