颗粒状的硬脂酸盐及其制备方法和应用 【技术领域】
本发明涉及颗粒状的硬脂酸盐及其制备方法。更具体地， 本发明涉及粒度和堆积密 度更大而加热减量更小的硬脂酸盐及其制备方法， 以及该硬脂酸盐在橡塑领域中的应用。背景技术
众所周知， 金属硬脂酸盐 ( 也称作金属皂 )， 例如硬脂酸钙、 硬脂酸锌、 硬脂酸铅 等， 广泛地用作聚氯乙烯的热稳定剂和多种塑料加工的润滑剂、 脱模剂等。然而， 现有的硬 脂酸盐产品绝大多数为粉末状的， 例如化工行业标准 HG/T 2424-93 规定， 轻质硬脂酸钙的 细度需达到 99％可经过 75μm 的筛子。 尽管人们已经认识到， 这种粉末状的硬脂酸盐， 不仅 导致粉尘污染或者粉尘爆炸， 而且在应用中会因其流动性而导致加料和计量困难， 并引起 堵塞、 混料不匀和挂壁等， 影响塑料产品的质量。
针对上述问题， CN 1107168A 公开了球形粒状硬脂酸盐的制造方法， 该方法包括 令融化的硬脂酸与金属氧化物反应， 及将所得硬脂酸盐熔体加到乙二醇中， 于 130℃搅拌均 匀， 且边搅拌边冷却， 但是该专利申请没有具体地定义这种球形粒状的硬脂酸盐。
CN1132763A 公开了用作塑料添加剂的低粉尘颗粒， 该颗粒包含至少 10％重量的 含水量小于 2％的硬脂酸钙， 粒径为 1 ～ 10mm， 松密度大于 400g/l， 流动性小于 15s(tR25)。
CN 101045681A 公开了利用螺杆反应器反应挤出工艺生产重质硬脂酸盐的方法， 该方法利用切粒模头造粒， 但是其中并未给出所生产的硬脂酸盐的具体颗粒尺寸。
CN 1837176A 公开一种金属硬脂酸盐的制备方法， 即在常压下， 将硬脂酸、 金属氢 氧化物 ( 或者氧化物或者碳酸盐 ) 和介质水在硬脂酸熔点以下搅拌， 然后加热至硬脂酸熔 点以上进行反应， 反应产物经甩干脱水、 分散和干燥， 得到金属硬脂酸盐。该方法虽然克服 了复分解法和直接法的一些缺点， 但是由该方法制得的硬脂酸盐为粉末状， 其表观密度小 3 于 0.39g/cm ( 参见说明书第 8 页中的表 1)。
CN 101353300A 公开了一步法合成硬脂酸钙的方法， 即在常压下， 令硬脂酸和氢氧 化钙的悬浊液在稀氨水催化下于水介质中加热反应， 由该方法制得的硬脂酸钙可 99％通过 200 目 (75μm) 的筛子， 含水量在 2.5％以上 ( 参见说明书第 10 页的例 8 和例 9)。
另外， 由于现有硬脂酸盐的粒度很小， 控制其吸湿性也十分困难， 因而在使用中不 可避免地影响塑料主产品的性能。 发明内容
鉴于现有硬脂酸盐的上述问题， 本发明人进行了广泛和深入的研究， 并意想不到 地发现， 在加温条件下， 通过先将硬脂酸在与欲制备的硬脂酸盐对应的金属盐的水溶液中 乳化， 随后加入氢氧化钠水溶液， 可以制得粒度为 150 ～ 880μm， 堆积密度为 0.3 ～ 0.7g/ 3 及加热减量≤ 1.5％重量的硬脂酸盐。 cm ，
因此， 一方面， 本发明提供一种颗粒状的硬脂酸盐， 该硬脂酸盐具有 150 ～ 880μm 3 的粒度， 0.3 ～ 0.7g/cm 的堆积密度， 及≤ 1.5％重量的加热减量。在一优选的实施方案中， 所述硬脂酸盐的粒度为 180 ～ 830μm。
在另一优选的实施方案中， 所述硬脂酸盐的堆积密度为 0.4 ～ 0.6g/cm3。
在再一优选的实施方案中， 所述硬脂酸盐的加热减量≤ 1.0％重量。
在又一优选的实施方案中， 所述硬脂酸盐为选自硬脂酸钙， 硬脂酸钡， 硬脂酸锌， 硬脂酸镁， 硬脂酸镉， 硬脂酸铅， 硬脂酸锂， 硬脂酸铝及硬脂酸亚锡中的一种。
另一方面， 本发明提供一种制备硬脂酸盐的方法， 该方法包括在加温条件下， 令硬 脂酸在与该硬脂酸盐对应的金属盐的水溶液中乳化， 以及随后加入氢氧化钠水溶液并保温 反应 0.2 ～ 5 小时。
在一优选的实施方案中， 本发明的方法中所述的加温条件是指温度为 60 ～ 180℃ 的反应条件。
在另一优选的实施方案中， 本发明的方法中所述的加温条件是指温度为 60 ～ 160℃的反应条件。
在另一优选的实施方案中， 本发明的方法还包括在所述乳化步骤中加入数量为硬 脂酸重量 0 ～ 15％的乳化剂。
在又一优选的实施方案中， 本发明的方法还包括在反应完成之后， 将反应产物冷 却、 离心分离和干燥的步骤。 再一方面， 本发明提供上述硬脂酸盐作为橡塑助剂的应用。
在再一方面， 本发明提供上述硬脂酸盐与抗氧剂 168 和抗氧剂 1010 的混合物作为 橡塑助剂的应用 ； 还提供下列包含本发明的硬脂酸盐的复合稳定剂 ： 钙锌复合稳定剂， 钡 锌复合稳定剂， 钡镉复合稳定剂， 镉铅复合稳定剂， 或者钡镉锌铅复合稳定剂。
此外， 还提供根据本发明的方法制备的硬脂酸盐， 该硬脂酸盐具有 150 ～ 880μm 的 3 粒度， 0.3 ～ 0.7g/cm 的堆积密度， 及≤ 1.5％重量的加热减量， 并且为选自硬脂酸钙， 硬脂酸 钡， 硬脂酸锌， 硬脂酸镁， 硬脂酸镉， 及硬脂酸铅， 硬脂酸锂， 硬脂酸铝及硬脂酸亚锡中的一种。
由于本发明的硬脂酸盐为颗粒状， 这不仅避免了粉尘污染或者爆炸， 使得该产品 对环境友好， 而且克服了常规粉状硬脂酸盐的加料和计量困难以及堵塞、 混料不匀和挂壁 等缺点， 进而显著地提高了橡塑主产品的生产效率和质量。
此外， 由于本发明的硬脂酸盐颗粒大， 产品自身的吸湿性小， 而且加热减量也较常 规的粉状硬脂酸盐低， 故可以进一步地提高橡塑主产品的质量。
现将说明本发明的下列有关实施方案， 以使本领域的技术人员更加明了本发明的 其它目的及具体的优点。
附图说明
图 1 是制备本发明的硬脂酸盐的工艺流程图。具体实施方式
下面将参照附图， 结合本发明的优选实施方案， 更具体地说明本发明的硬脂酸盐 及其制备方法， 以及该硬脂酸盐在橡塑领域中的应用。
如文中所述， 本发明中所使用的术语 “与该硬脂酸盐对应的金属盐” 是指该硬脂酸 盐的金属离子的氯化物、 硫酸盐、 醋酸盐、 硝酸盐等， 例如当该硬脂酸盐为硬脂酸钙时， “与该硬脂酸盐对应的金属盐” 可以为氯化钙等。
需要指出的是， 在本发明中， “与该硬脂酸盐对应的金属盐” 可以为钙盐， 钡盐， 锌 盐， 镁盐， 镉盐， 铅盐， 锂盐， 铝盐和锡盐， 特别优选能够溶解于水中的钙盐， 钡盐， 锌盐， 镁 盐， 镉盐， 铅盐， 锂盐， 铝盐和锡盐。
如文中所述， 本发明中所使用的术语 “加热减量” 是指在常压和 105±3℃温度下， 将样品加热 2 小时之后， 样品重量损失的百分数 ； “粒度” 是指用振筛法测得的物料粒度 ； “堆积密度” 是指按 HG/T2424-93 中 4.7 条款规定的方法测得的物料的堆积密度。
另外， 本发明中所使用的 “粒度” 、 “堆积密度” 、 “乳化剂” 、 “离心分离” 等术语具有 与现有技术中相同的含义。
在本发明中， 所使用的乳化剂通常为选自阿拉伯胶， 十二烷基苯磺酸钠， 十二烷基 磺酸钠， 十八烷醇聚氧乙烯醚、 壬基酚聚氧乙烯醚及双苯乙基酚聚乙烯醚中的一种或多种。 按硬脂酸的重量计， 乳化剂的用量一般为 0 ～ 15％。
在本发明中， 所使用的硬脂酸、 金属盐、 氢氧化钠和乳化剂等原料是本领域技术人 员熟知的化工原料， 并且均可从商业上购得。
如图 1 中所示， 首先在搅拌下于密闭反应器中， 将硬脂酸在与硬脂酸盐对应的金 属盐的水溶液中乳化， 然后升温至 60 ～ 180 ℃， 接着加入氢氧化钠的水溶液， 并保温反应 0.2 ～ 5 小时。
待反应完成之后， 将反应混合物冷却， 离心分离， 必要时对产物进行洗涤， 最后将 产物干燥。
在乳化步骤中， 必要时可以使用乳化剂， 这不仅可以提高乳化之后的溶液的稳定 性， 还可以提高硬脂酸在与硬脂酸盐对应的金属盐的水溶液中的分散度， 进而提高产物硬 脂酸盐的颗粒均匀性， 使得本发明的硬脂酸盐更适合于橡塑加工， 如聚乙烯、 聚丙烯的造 粒。
在保温反应步骤中， 本领域的技术人员可根据具体的需要选择保温反应的时间。 而且， 本领域的技术人员对常规的离心分离和干燥也是熟知的。
下面通过实施例进一步地说明本发明。应当理解， 这些实施例仅用于更具体地说 明本发明， 而不是对本发明的范围的限制。
实施例 1 ： 硬脂酸钙的合成
在 3L 密闭反应器中加入 900mL 水 ； 加入 300g 硬脂酸 ； 加入 62 氯化钙 ( 以干基计 ) ； 在搅拌条件下， 再加入 22.5g 十二烷基苯磺酸钠。 将反应釜温度加热至 125±5℃， 使硬脂酸 在氯化钙的水溶液中充分乳化。然后加入用 48g 氢氧化钠配制的碱液， 加完之后， 使反应混 合物保温反应 2 小时。 反应完成后， 冷却、 离心分离和干燥， 得到粒度为 180 ～ 830μm、 堆积 3 密度为 0.48g/cm 和加热减量为 1.0％的颗粒状硬脂酸钙。
实施例 2 ： 硬脂酸钙的合成
在 3L 密闭反应器中加入 900mL 水 ； 加入 300g 硬脂酸 ； 加入 62 氯化钙 ( 以干基 计)； 在搅拌条件下， 将反应釜温度加热至 125±5℃， 使硬脂酸在氯化钙的水溶液中充分乳 化。然后加入用 48g 氢氧化钠配制的碱液， 加完之后， 使反应混合物保温反应 2 小时。反应 完成后， 冷却、 离心分离和干燥， 得到粒度为 600 ～ 880μm、 堆积密度为 0.50g/cm3 和加热减 量 1.0％重量的颗粒状硬脂酸钙。实施例 3 ： 硬脂酸钙的合成
在 3L 密闭反应器中加入 900mL 水 ； 加入 300g 硬脂酸 ； 加入 62 氯化钙 ( 以干基计 ) ； 在搅拌条件下， 再加入 22.5g 十二烷基苯磺酸钠。 将反应釜温度加热至 110±5℃， 使硬脂酸 在氯化钙的水溶液中充分乳化。然后加入用 48g 氢氧化钠配制的碱液， 加完之后， 使反应混 合物保温反应 2 小时。 反应完成后， 冷却、 离心分离和干燥， 得到粒度为 150 ～ 180μm、 堆积 3 密度为 0.32g/cm 和加热减量 1.5％重量的颗粒状硬脂酸钙。
实施例 4 ： 硬脂酸钙的合成
在 3L 密闭反应器中加入 900mL 水 ； 加入 300g 硬脂酸 ； 加入 62 氯化钙 ( 以干基计 ) ； 在搅拌条件下， 再加入 22.5g 十二烷基苯磺酸钠。 将反应釜温度加热至 125±5℃， 使硬脂酸 在氯化钙的水溶液中充分乳化。然后加入用 48g 氢氧化钠配制的碱液， 加完之后， 使反应混 合物保温反应 2 小时。 反应完成后， 冷却、 离心分离和干燥， 得到粒度为 180 ～ 830μm、 堆积 3 密度为 0.49g/cm 和加热减量 1.1％重量的颗粒状硬脂酸钙。
实施例 5 ： 硬脂酸钙的合成
在 3L 密闭反应器中加入 900mL 水 ； 加入 300g 硬脂酸 ； 加入 62 氯化钙 ( 以干基 计)； 在搅拌条件下， 将反应釜温度加热至 110±5℃， 使硬脂酸在氯化钙的水溶液中充分乳 化。然后加入用 48g 氢氧化钠配制的碱液， 加完之后， 使反应混合物保温反应 2 小时。反应 完成后， 冷却、 离心分离和干燥， 得到粒度为 150 ～ 880μm、 堆积密度为 0.38g/cm3 和加热减 量 1.4％重量的颗粒状硬脂酸钙。
实施例 6 ： 硬脂酸钙的合成
在 3L 密闭反应器中加入 900mL 水 ； 加入 300g 硬脂酸 ； 加入 62 氯化钙 ( 以干基计 ) ； 在搅拌条件下， 再加入 22.5g 十二烷基苯磺酸钠。 将反应釜温度加热至 125±5℃， 使硬脂酸 在氯化钙的水溶液中充分乳化。然后加入用 48g 氢氧化钠配制的碱液， 加完之后， 使反应混 合物保温反应 1.5 小时。 反应完成后， 冷却、 离心分离和干燥， 得到粒度为 150 ～ 700μm、 堆 3 积密度为 0.42g/cm 和加热减量 1.3％重量的颗粒状硬脂酸钙。
将实施例 1 ～ 6 中所得的硬脂酸钙的粒度、 堆积密度和加热减量总结于下面的表 1 中。
表1
粒度 (μm) 实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 实施例 5 实施例 6 180-830 600-880 150-180 180-830 150-880 150-700 堆积密度 (g/cm3) 0.48 0.50 0.32 0.49 0.38 0.42 6 加热减量 (％ ) 1.0 1.0 1.5 1.1 1.4 1.从表 1 中可以看出， 根据本发明的方法制备的硬脂酸盐呈颗粒状， 其粒度远大于 现有的硬脂酸盐， 这不仅避免了粉尘污染或者爆炸， 使得该产品对环境友好， 而且克服了常 规粉状硬脂酸盐的加料和计量困难以及堵塞、 混料不匀和挂壁等缺点， 进而显著地提高了 橡塑主产品的生产效率和质量。
此外， 由于本发明的硬脂酸盐颗粒大， 产品自身的吸湿性小， 而且加热减量也较常 规的粉状硬脂酸盐低， 故可以进一步地提高橡塑主产品的质量。
尽管已经参考其示例性的实施方案具体地说明和描述了本发明， 但是本领域的普 通技术人员应当理解， 可以在形式和内容上对本发明作出各种改变和替换， 而不脱离如权 利要求书中所限定的本发明的构思和范围。