一种环保型金属羧酸盐及其制备方法.pdf

本发明公开了一种环保型金属羧酸盐及其制备方法，该金属羧酸盐具有如下结构：CH3(CH2)nCOO-M-OOC(CH2)nCH3，其中M为Zn2+、Mg2+，n＝10～16；由直链饱和一元羧酸与锌、镁的氧化物或氢氧化物粉末在催化剂作用下进行成盐反应，该金属羧酸盐为可熔融固体，经过粉碎后，即可制备出一种粉状的环保型金属羧酸盐产物。本发明制备过程简单，可操作性强，节省能源，产品纯度较高，绿色环保符合ROHS指令、欧盟REACH法规及EN71-3标准的要求。

1.一种环保型金属羧酸盐，其特征在于具有以下化学式组成：
CH₃(CH₂)_nCOO-M-OOC(CH₂)_nCH₃，
其中M为Zn²⁺或Mg²⁺，n＝10～16。
2.根据权利要求1所述的一种环保型金属羧酸盐，其特征在于该金属羧酸
盐为可熔融固体，研磨后为白色粉末。
3.根据权利要求1所述的一种环保型金属羧酸盐，其特征在于所述的Zn²⁺
为锌的氧化物或氢氧化物。
4.根据权利要求1所述的一种环保型金属羧酸盐，其特征在于所述的Mg²⁺
为镁的氧化物或氢氧化物。
5.一种制备权利要求1所述的环保型金属羧酸盐的方法，其特征包括以下
步骤：
A、将直链饱和一元羧酸在90～100℃加热熔融，然后升温至130～135℃加
入Zn²⁺或Mg²⁺粉末，搅拌约0.5小时，混合均匀；其中饱和一元羧酸与Zn²⁺或Mg²⁺
质量比为6.6～8∶1；
B、向步骤A得到的体系加入催化剂，在135～145℃下反应1～2小时，然
后冷却、粉碎、研磨制得金属羧酸盐，其中所述的所述的催化剂用量为一元羧
酸和Zn²⁺或Mg²⁺质量和的2～5％。
6.根据权利要求5所述环保型金属羧酸盐的制备方法，其特征在于所述的
直链饱和一元羧酸为C₁₂～C₁₈的长链脂肪羧酸。
7.根据权利要求5所述环保型金属羧酸盐的制备方法，其特征在于所述的
催化剂为有机一元酸，有机二元酸或双氧水中的一种。
8.根据权利要求7所述的环保型金属羧酸盐的制备方法，其特征在于所述
的有机一元酸为甲酸、乙酸、丙酸、对甲苯磺酸中的一种或两种以上的混合物。
9.根据权利要求7所述的环保型金属羧酸盐的制备方法，其特征在于所述
的有机二元酸为乙二酸、丙二酸、丁二酸，邻苯二甲酸、对苯二甲酸中的一种
或两种以上的混合物。
10.根据权利要求5所述的环保型金属羧酸盐的制备方法，其特征在于所述
的Zn²⁺或Mg²⁺的粒径分布为2～50微米，Zn²⁺或Mg²⁺粉末中重金属铅含量：＜50ppm；
镉含量：＜10ppm。

一种环保型金属羧酸盐及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保型金属羧酸盐，本发明还涉及一种该金属羧酸盐的制备方法。

背景技术

目前直链饱和脂肪羧酸金属盐的制备方法有四种，传统复分解法、复分解一步法、半熔融法、直接法。

传统复分解法又称两步法，整个反应在水相中进行，俗称水洗法或湿法。首先向熔融的脂肪羧酸中加入NaOH水溶液反应生成脂肪酸钠(溶于水)，然后再用无机金属离子置换钠离子，经离心干燥制得成品。

复分解一步法是在传统复分解法工艺基础上进行改进，反应不需要进行置换而在水作介质的前提下，熔融的脂肪羧酸直接与金属氧化物或氢氧化物反应再经脱水干燥制得成品；

半熔融法是熔融的脂肪羧酸与金属氧化物或氢氧化物在所生成的金属羧酸盐的融点以下的温度下，呈半熔融状态进行反应而直接得到固体成品；

直接法是粉状的脂肪羧酸与金属氧化物或氢氧化物在高速分散搅拌的条件下，直接形成粉状固体产品。

复分解法生产过程中产生大量的含盐废水，对环境污染较大，且产品含杂质较多，正逐渐被淘汰。

复分解一步法虽然对传统工艺进行完善与改进，但生产过程中对产品的烘干所需电能和水资源的消耗都很大，对资源本身是一种浪费，生产工序繁琐复杂，生产成本较高。半熔融法和直接法对于活性较高的钙、镁金属氧化物或氢氧化物来讲，反应可以进行，但由于反应温度较低，很难完全彻底反应，特别是氧化锌低温下基本不与脂肪羧酸发生反应，此两种工艺在实际操作中缺乏可行性。

所以寻求一种工艺简单，反应条件温和、可操作性强、高效的制备金属羧酸盐的工业方法，是目前工业界的需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种金属羧酸盐；

本发明的另一个目的是提供一种制备该金属羧酸盐的方法，该方法工艺相对比较简单，反应条件温和、可操作性强，且高效。

为了达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种金属羧酸盐，其特征在于具有以下化学式组成：

CH₃(CH₂)_nCOO-M-OOC(CH₂)_nCH₃，

其中M为Zn²⁺或Mg²⁺，n＝10～16。

如上所述的一种金属羧酸盐，其特征在于该金属羧酸盐为可熔融固体，研磨后为白色粉末。

如上所述的一种金属羧酸盐，其特征在于所述的Zn²⁺为锌的氧化物或氢氧化物。

如上所述的一种金属羧酸盐，其特征在于所述的Mg²⁺为镁的氧化物或氢氧化物。

本发明制备如上所述的金属羧酸盐的方法，其特征包括以下步骤：

A、将直链饱和一元羧酸在90～100℃加热熔融，然后升温至130～135℃加入Zn²⁺或Mg²⁺粉末，搅拌约0.5小时，混合均匀；其中饱和一元羧酸与Zn²⁺或Mg²⁺质量比为6.6～8∶1；

B、向步骤A得到的体系加入催化剂，在135～145℃下反应1～2小时，然后冷却、粉碎、研磨制得金属羧酸盐，其中所述的所述的催化剂用量为一元羧酸和Zn²⁺或Mg²⁺质量和的2～5％。

如上所述金属羧酸盐的制备方法，其特征在于所述的直链饱和一元羧酸为C₁₂～C₁₈的长链脂肪羧酸。如果碳数小于12，与金属氧化物或氢氧化物，尤其是与金属氢氧化物反应速度太快，导致制备过程无法顺利进行；如果碳数大于18，则由于反应活性太低，而需要加入过多的催化剂和助剂，最终影响产品的纯度、色泽，甚至是使用性能。

如上所述金属羧酸盐的制备方法，其特征在于所述的催化剂为有机一元酸，有机二元酸或双氧水中的一种。

如上所述的金属羧酸盐的制备方法，其特征在于所述的有机一元酸为甲酸、乙酸、丙酸、对甲苯磺酸中的一种或两种以上的混合物。

如上所述的金属羧酸盐的制备方法，其特征在于所述的有机二元酸为乙二酸、丙二酸、丁二酸，邻苯二甲酸、对苯二甲酸中的一种或两种以上的混合物。

本发明中若考虑反应的催化效果，可以选用有机二元酸和对甲苯磺酸；若考虑最终产成品的纯度，选用双氧水为宜；综合评估反应活性及环保性，选取用双氧水和乙酸比较合适。催化剂用量为一元羧酸和锌、镁的氧化物或氢氧化物质量和的2～5％。如果催化剂用量小于2％，反应活性太低，反应速度缓慢，导致制备过程无法顺利进行；如果催化剂用量大于5％，则由于反应速度太快，反应难以控制，而且加入过多的催化剂最终影响产品的纯度。

如上所述的金属羧酸盐的制备方法，其特征在于所述的Zn²⁺或Mg²⁺为粉状的锌、镁的氧化物或氢氧化物，其粒径分布为2～50微米。如果粒径小于2微米，在熔融的脂肪羧中分散时，容易产生团聚物，携带大量的空气，阻碍了两相物料的充分接触，使反应的彻底性受到影响；如果粒径大于50微米，相应接触面积明显减小，使固-液相反应难以彻底进行，只能使金属氧化物或氢氧化物的加入量明显大于等于当量比，才能使游离酸的值降到合格的范围内，最终会影响到产品的质量。

另外本方案中所使用的锌、镁的氧化物或氢氧化物必须符合环保要求，重金属铅含量：＜50ppm；镉含量：＜10ppm。

本方案中的反应可在较宽的温度范围内进行，但反应温度过低或过高都会影响产品质量。熔融的长链脂肪羧酸和金属氧化物或氢氧化物粉末的反应温度一定要高于生成物金属羧酸盐熔点10～20℃，不能太高也不能过低。因为温度过高时，整个反应体系稳定性变差，产品会因高温氧化而变质，颜色发黄，硬度增大，不利于后续粉碎加工；如果温度过低，反应活性降低，反应速度减缓，对于反应本身没有什么意义而且反应周期变长，产品颜色加深。本方案中反应时间控制在1～2个小时。

本方案中使用的粉碎机可采用高速碰撞式的机械粉碎，也可以采用气流粉碎；产品粒径范围可调，25～75微米均可(根据客户实际要求)。在粉碎过程中，产品进一步脱除水分。(硬脂酸锌：化工行业标准HG/T3667-2000，加热减量≤0.8％；硬脂酸镁：药典2005版，加热减量≤5.0％)。

综上所述，本发明的有益效果：

(1)本发明产品主要用于涂料、塑料、化妆品、粉末冶金、制药行业等作家具底漆透明打磨剂、塑料热稳定剂和润滑剂、化妆品润滑剂、粉末冶金脱模剂和药片赋形剂等领域，是一种绿色环保型的产品。

(2)该金属羧酸盐制备过程简单，可操作性强，适于多种羧酸与金属氧化物或氢氧化物粉末的成盐反应。

(3)反应温度相对较高，易于金属羧酸盐产品脱水，产品质量较传统工艺生产的有明显提高。

(4)制备过程中能耗比传统工艺有大幅降低，对环境污染较小，绿色环保。

(5)该金属羧酸盐熔融冷却后呈固态，易于加工成粉状成品；加工设备易寻，适合产业化生产。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例来对本发明作进一步说明，但本发明所要求保护的范围并不局限于实施例所记载的范围。

实施例1硬脂酸锌的制备

将900kg的硬脂酸(酸值210)在90℃加热熔融，然后加热至135℃，加入135kg氧化锌(≥99.7％)，混合、分散均匀后，半小时内、分三次加入25kg30％的双氧水催化反应，保温1.5个小时。然后冷却成固体片状，经过高速碰撞式的粉碎机粉碎制得硬脂酸锌产品。其质量指标为：锌含量10.8％；加热减量≤0.8％；熔点≥119℃；游离酸≤0.8％；细度≤75μm。

实施例2硬脂酸锌的制备

将900kg的硬脂酸(酸值210)，在95℃加热熔融，然后加热至135℃，加入146kg氢氧化锌(≥99.7％)，混合、分散均匀后，半小时内、分三次加入20kg30％的双氧水催化反应，保温1.5个小时。然后冷却成固体片状，经过高速碰撞式的粉碎机粉碎制得硬脂酸锌产品。其质量指标为：锌含量10.6％；加热减量≤0.8％；熔点≥119℃；游离酸≤0.8％；细度≤75μm。

实施例3硬脂酸镁的制备

将900kg的硬脂酸(酸值210)，在100℃加热熔融，然后加热至138℃，加入101.8kg氢氧化镁(≥96.0％)，混合、分散均匀后，半小时内、分三次加入20kg30％的双氧水催化反应，保温1.5个小时。然后冷却成固体，经过高速碰撞式的粉碎机粉碎制得硬脂酸镁产品。其质量指标为：镁含量4.8％；加热减量≤1.5％；熔点≥120℃；游离酸≤2.0％；细度≤75μm。

实施例4硬脂酸镁的制备

将900kg的硬脂酸(酸值210)，在98℃加热熔融，然后加热至138℃，加入98.6kg氧化镁(≥96.0％)，混合、分散均匀后，半小时内、分三次加入20kg30％的双氧水催化反应，保温1.5个小时。然后冷却成固体，经过高速碰撞式的粉碎机粉碎制得硬脂酸镁产品。其质量指标为：镁含量4.8％；加热减量≤1.5％；熔点≥120℃；游离酸≤2.0％；细度≤75μm。

其中实施例1至4中所使用的硬脂酸(酸值210)为含有60％的十六碳酸和40％的十八碳酸的混合酸。

实施例5月桂酸锌的制备方法

将900kg月桂酸(酸值280)加热至135℃，加入183.5kg氧化锌(≥99.7％)，混合、分散均匀后，半小时内、分三次加入20kg30％的双氧水催化反应，保温1.5个小时。然后冷却成固体片状，经过高速碰撞式的粉碎机粉碎制得硬脂酸锌产品。其质量指标为：锌含量14.8％；加热减量≤0.8％；熔点≥124℃；游离酸≤0.8％；细度≤75μm。

其中本实施例中所使用的月桂酸(酸值280)含量≥99％。

附表：HG/T3667-2000硬脂酸锌的的行业标准和药典2005版中硬脂酸镁质量指标：

表1硬脂酸锌

表2硬脂酸镁