本发明属塑料、橡胶加工助剂,尤其是工业上应用的有机化学发泡剂H。 发泡剂H是一类能使处于一定粘液范围内的液态或塑性状态的橡胶、塑料形成微孔结构的物质。如我们日常生活常接触的橡胶开孔海绵制品、泡沫鞋底、海绵垫。由于微孔结构的泡沫橡胶和泡沫塑料,具有质轻、隔热、隔音、有良好的机械阻尼特征,因此,用途十分广泛。
十九世纪三十年代,当人们发明用磺黄使橡胶硫化后不久,用碳酸铵和挥发性液体作为发泡剂以生产天然橡胶的开孔海绵制品,随着发泡剂的需要和应用范围扩大,人们又在发泡过程中利用压缩气体、挥发性液体和可溶性固体达到发泡的目的,制造海绵橡胶。1940年杜邦公司提出二偶氮氨基苯作为工业生产的有机化学发泡剂,得到了广泛的应用,直到到1946年二亚硝基五次甲基四胺的采用,有机化学发泡剂得到突破性的发展。
山西省化工研究所编著的“塑料、橡胶加工助剂”化学工业出版社,1983、5,P442~446介绍了工业生产发泡剂,即采用“六次甲基四胺”(乌洛托品)与亚硝酸钠的混合溶液,在冷却与酸反应来制备发泡剂H。酸可以用醋酸、盐酸、硝酸或硫酸。产率以乌洛托品计为75~79%
上述不足之处在于亚硝化过程是在理论的酸量下进行的,如果酸、亚硝酸钠都过量时,则会生成三亚硝基三次甲基三胺,不能达到制备生产发泡剂H地目的。
其次,回收的副产物氯化钠价格低廉、色度呈淡灰色。
本发明的任务在于避免上述现有技术不足之处,而提供的一种发泡剂H及其制备方法(生产工艺),即先将甲醛与氨水进行混合反应,然后加入亚硝酸钠、硝酸胺、柠檬酸进行亚硝化,并缓慢滴定甲醛溶液,避免酸的易分解,不稳定性,采取分离、抽滤、烘干、筛分等工序来制备发泡剂H。
本发明可以通过以下措施来制备发泡剂H:
(1)一种发泡剂H,含有含量为38%、浓度为37%的甲醛、含量为22.5%、浓度20%的氨水、含量为18.5%、纯度为98%的亚硝酸钠、含量为23%、纯度为98%的硝酸铵、含量为0.01、纯度为98%的柠檬酸;
(2)先将含量为38%、浓度为37%的甲醛与含量为22.5%、浓度为20%的氨水放置在反应釜中进行反应,并不断地搅拌,反应温度为30~70℃、反应时间为3~5小时;
(3)然后,将甲醛与氨水反应的混合溶液倒入夹层反应釜中,分一次加入含量为18.5%、纯度为98%的亚硝酸钠;分四次加入含量为23%、纯度为98%的硝酸铵;含量为0.01、纯度为98%的柠檬酸,在不断地搅动中,向反应的混合液中缓慢地滴定浓度为37%的甲醛溶液,进行亚硝化反应,夹层反应釜中放置浓度为15%、温度为-10℃的冷冻盐水,使反应温度控制在20~30℃、反应时间为5~7小时;
(4)将甲醛、氨水、亚硝酸钠、硝酸铵、柠檬酸反应而生成的母液(甲醛残液、硝酸钠、水)和发泡剂H倒入罐中,进行分离、抽滤;
(5)把过滤后的发泡剂H装入离心机,加水冲洗甲醛残液、离心甩干,使发泡剂的PH=7;
(6)把离心甩干的发泡剂H放入有加热套的烘干机中,通入70~80℃的热水,对发泡剂H干燥2~3小时;
(7)将烘干的发泡剂H粉碎,用120~500目的筛进行振动筛分;
(8)用塑料袋分装筛出后的发泡剂H,称量、封口、装入有铁箍的牛皮纸桶中贮运;
(9)对发泡剂的副产物进行蒸发、浓缩、冷却结晶,离心甩干,形成硝酸钠的结晶体。
本发明还可以通过以下措施来制备发泡剂H。
(1)一种发泡剂H,含有含量为36%、浓度为37%的甲醛、含量为22%、浓度为20%的氨水、含量为18%、纯度为98%的亚硝酸钠、含量为22%、纯度为98%的硝酸铵;
(2)在反应釜中,将含量为36%、浓度为37%的甲醛与含量为22%、浓度为20%的氨水进行反应,反应时间为3-5小时,反应温度为30-70℃,并不断搅拌;
(3)尔后,将甲醛与氨水反应的混合液倒入另一个夹层反应釜中,分一次加入含量为18%、纯度为98%的亚硝酸钠,分四次加入含量为22%、纯度为98%的硝酸铵,在不断搅拌的过程中,向反应的混合液中,缓慢滴定浓度为37%的甲醛溶液进行亚硝化,夹层反应釜中放置冷冻冰块,硝化时间为5~7小时,反应温度控制在20~30℃;
(4)将甲醛、氨水、亚硝酸钠、硝酸铵反应生成的母液(甲醛残液、硝酸钠、水)和发泡剂H倒入罐中,进行分离、抽滤;
(5)把过滤后的发泡剂H装入离心机,加水冲洗甲醛残液、离心甩干,使发泡剂的PH=7;
(6)把离心甩干的发泡剂H放入有夹热套的烘干机中,通入70~80℃热水,对发泡剂H干燥2~3小时;
(7)将烘干的发泡剂H粉碎,用120~500目的筛进行振动筛分;
(8)用塑料袋分装筛分后的发泡剂H,称量、封口、装入有铁箍牛皮纸桶中贮运;
(9)对发泡剂H的副产物进行蒸发、浓缩、冷却结晶、离心甩干,形成硝酸钠的结晶体。
本发明与现有技术制备发泡剂列表进行对比,可以显示其优点和产生的积极效果。
现有技术制备发泡剂H工业生产的方法本发明制备发泡剂H工业生产的方法原料六次甲基四胺(乌洛托品)甲醛+氯水-->亚硝化产率75~79%不小于90%稳定性不稳定(在酸的存在下,在低温下引起分解)避免用酸、较安全、稳定发气量270~285270~290副产氯化钠(硫酸钠)约300元/吨硝酸钠约1300元/吨成本乌洛托品价格高将甲醛与氨水混合,经亚硝酸钠、硝酸铵、柠檬酸亚硝化作用下而得,工序简便,成本低分解温度205℃205℃加热减量0.30.3色度发灰淡黄
图1是本发明的制备方法(工艺流程)示意图
a-甲醛 b-氨水 1-配料 2-亚硝化
3-抽滤母液和发泡剂H 4-发泡剂H
5-离心甩干 6-干燥 7-筛分 8-称量
9-包装 10-母液 11-蒸发 12-浓缩
13-冷却结晶 14-硝酸钠晶体 5′-离心甩干
本发明将结合发泡剂H制备方法(生产工艺)流程示意图作进一步详述:
实施例一,在搪瓷反应釜中,将含量为38%、浓度为37%的甲醛(a)和含量为22.5%、浓度为20%的氨水(b)混合配料(1)进行反应,并不断搅拌,反应温度为30-70℃,反应时间为5小时。然后,将甲醛与氨水反应的混合溶液倒入夹层反应釜中,分一次加入含量为18.5%、纯度为98%的亚硝酸钠;分四次加入含量为23%、纯度为98%的硝酸铵;含量为0.01、纯度为98%的柠檬酸,在不断地搅动中,通过高位槽阀门,将浓度为37%的甲醛溶液缓慢地滴定混合液中进行亚硝化反应,夹层反应釜中通入浓度为15%、温度为-10℃的冷冻盐水来控制反应温度,使反应温度保持在20-30℃。在氨水、甲醛进行亚硝化(2),经过5小时不断搅拌,在反应釜的表面逐渐有絮状淡黄色的团块出现,即发泡剂H(4)的生成。由于发泡剂H不易溶水,其浮在溶液的表面上。再将混合溶液倒置底部有管道的罐中,在罐口放置漏斗,用滤布过滤发泡剂H。过滤(3)后的发泡剂H(4)装入编制袋,倒入离心机,一边甩离,一边用水冲洗发泡剂H中残存的甲醛溶液,使发泡剂H的PH=7。发泡剂H甩干(5)后,放入有夹热套的烘干机里,烘干机夹热套中通入70~80℃的热水。待2小时发泡剂H干燥(6)后,扒出,粉碎,用细度为300目的筛振动筛分(7)。然后,用塑料袋分装发泡剂H,称量(8)封口,放置在有铁箍的牛皮纸桶中贮运。
沉淀在罐中的母液(10)(甲醛、硝酸钠、水溶液),由管道抽出后,蒸发(11)、浓缩(12)、冷却结晶(13)、离心甩干(5′),形成白色细小的晶体-硝酸钠(14)。
实施例二,将含量为36%、浓度为37%的甲醛(a)与含量为22%、浓度为20%的氨水(b)进行混合配料(1),放入反应釜中反应,在不断地搅拌过程中,经过5小时的反应,反应温度30-70℃,将甲醛(a)与氨水(b)反应的混合溶液倒入夹层反应釜中,分一次加入含量为18%、纯度为98%的亚硝酸钠;分四次加入22%、纯度为98%的硝酸铵;在不断地搅动过程中,向反应溶液滴定浓度为37%的甲醛溶液进行亚硝化(2),并在反应釜的夹层中放入冷冻冰块来控制温度,反应温度保持在30℃以下。经过7小时的反应,在溶液的表面逐渐有絮状,淡红色的团块出现,即发泡剂H(4)的生成。由于发泡剂H(4)不易溶水,浮在溶液的表面上,其母液(10)-甲醛残液,硝酸钠沉淀底部,再将混合液倒入底部有管道的罐中,在罐口放置漏斗,用滤布过滤发泡剂H。过滤(3)后的发泡剂H装入编制袋,倒入离心机,一边甩离,一边用水冲洗发泡剂H中残存的甲醛溶液,使发泡剂H的PH=7。发泡剂H甩干后,放入有夹热套的烘干机里,烘干机夹热套中通入70~80℃的热水。待2小时发泡剂H干燥(6)后,扒出,粉碎,用细度为120-500目的筛振动筛分(7)。然后,用塑料袋分装发泡剂H,称量(8)、封口、包装(9)好后,放置在有铁箍的牛皮纸桶中贮运。
沉淀在罐中的母液(10)(甲醛、硝酸钠、水溶液),由管道抽出后,蒸发(11)、浓缩(12)、冷却结晶(13)、离心甩干(5),形成白色细小的晶体-硝酸钠(14)。