專利名稱：一種高級脂肪酸金屬鹽及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高級脂肪酸金屬鹽，本發(fā)明還涉及一種采用熱壓法制備該高級脂肪酸金屬鹽的方法。
背景技術(shù)：
目前脂肪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、熔融法、半熔融法。傳統(tǒng)復(fù)分解法的整個反應(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。熔融法是熔融的脂肪酸與金屬氧化物或氫氧化物在所生成的脂肪酸金屬鹽的融點以上的溫度下，呈熔融狀態(tài)進(jìn)行反應(yīng)得到液態(tài)產(chǎn)品，然后冷卻得到固體成品；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脂肪酸金屬鹽的融點以下的溫度下反應(yīng)直接制得固體成品。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，生產(chǎn)工序繁瑣復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。熔融法是生產(chǎn)多價脂肪酸金屬鹽的良好方法，但對于活性較高的鈣、鎂金屬氧化物或氫氧化物來講，反應(yīng)產(chǎn)物在熔點以上的粘度非常大，不利于工業(yè)化生產(chǎn)，質(zhì)量也得不到保證；半熔融法和熔融法存在同樣的問題，反應(yīng)后期很難完全徹底反應(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，可操作性強(qiáng)、利于產(chǎn)業(yè)化的、高效的制備高級脂肪酸金屬鹽的工業(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，提供一種高級脂肪酸金屬鹽；本發(fā)明的另一個目的是為了提供一種工藝相對簡單、既能夠順利實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化又方便操作、節(jié)能減排的高級脂肪酸金屬鹽的制備方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下方案一種高級脂肪酸金屬鹽，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 Zn2+、Mg2+、Ca2+或 Ba2+中的一種；η = 10 18。
如上所述的一種高級脂肪酸金屬鹽，其特征在于所述的M為鋅、鈣、鎂或鋇的氧化物中的一種。如上所述的一種高級脂肪酸金屬鹽，其特征在于所述的M為鋅、鈣、鎂或鋇的氫氧化物中的一種。本發(fā)明中鋅、鈣、鎂或鋇的氧化物，或者鋅、鈣、鎂或鋇氫氧化物的粒徑分布為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，不利于分散， 現(xiàn)時攜帶大量的空氣，影響壓力大?。蝗绻酱笥?0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當(dāng)量比， 才能使游離酸的值降到合格的范圍內(nèi)，這樣最終會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。本發(fā)明一種制備如上所述的高級脂肪酸金屬鹽的方法，其特征在于包括如下步驟A、將高級脂肪酸加熱熔融，在60 80°C加入Zn2+、Mg2+、Ca2+或Ba2+中的一種粉末， 分散均勻；B、向步驟A中得到的體系加入水和催化劑，在溫度低于120°C、壓力小于0. 3MPa下密封反應(yīng)0. 5 1小時，然后排除壓力，經(jīng)攪拌冷卻即制得粉狀的高級脂肪酸金屬鹽產(chǎn)物。如上所述的一種高級脂肪酸金屬鹽的制備方法，其特征在于所述的高級脂肪酸為 C12 C2tl的飽和脂肪酸。如果碳數(shù)小于12，脂肪酸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，產(chǎn)生壓力過大，導(dǎo)致制備過程無法順利進(jìn)行；如果碳數(shù)大于20，則由于反應(yīng)活性太低，而需要加入過多的催化劑，最終影響產(chǎn)品的純度、色澤。如上所述的一種高級脂肪酸金屬鹽的制備方法，其特征在于所述的水為過濾純凈水或工業(yè)用自來水。如上所述的一種高級脂肪酸金屬鹽的制備方法，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。如上所述的一種高級脂肪酸金屬鹽的制備方法，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。如上所述的一種高級脂肪酸金屬鹽的制備方法，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。 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，選取用雙氧水或乙酸比較合適。催化劑用量為高級脂肪酸和金屬氧化物或氫氧化物質(zhì)量和的1 2%。如果催化劑用量小于1%，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2%，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。本發(fā)明中的反應(yīng)最終溫度控制在120°C以下，以110 115°C為宜，反應(yīng)溫度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色； 如果溫度過低，反應(yīng)活性降低，反應(yīng)速度減緩，很難徹底進(jìn)行，對于反應(yīng)本身沒有什么意義而且反應(yīng)周期變長。本方案中的反應(yīng)會產(chǎn)生一定的壓力，壓力控制在0. 3MPa以下，以0. 2 0. 25MPa 為最佳，不能太高也不能過低。壓力過高時，反應(yīng)更加徹底但很難控制，而且存在一定的安全風(fēng)險；如果壓力過低，反應(yīng)活性降低，反應(yīng)速度減緩，不能徹底反應(yīng)。本方案中反應(yīng)時間控制在0. 5 1個小時。本方案中使用的水為過濾純凈水或工業(yè)用自來水，其加入量為高級脂肪酸和金屬氧化物或氫氧化物質(zhì)量和的2 5%。如果水用量大于5%，會使反應(yīng)過程中產(chǎn)生的壓力過高，反應(yīng)很難控制，而且存在一定的安全風(fēng)險；如果如果水用量小于2%，反應(yīng)產(chǎn)生壓力過低，反應(yīng)速度減緩，不能徹底反應(yīng)。本方案中使用的 反應(yīng)設(shè)備要求能夠密封而且能承受0.6Mpa以上的壓力，加熱方式以蒸氣加熱為好，能夠通水冷卻。粉體如果要做到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的粒徑，可配置高速碰撞式的機(jī)械粉碎，也可以選用氣流粉碎機(jī)；產(chǎn)品粒徑范圍可調(diào)，25 75微米均可。在粉碎過程中，產(chǎn)品也可以進(jìn)一步脫除水分。綜上所述，本發(fā)明的有益效果(1) 一種全新的脂肪酸金屬鹽制備工藝，比傳統(tǒng)工藝適用范圍廣，適于多種脂肪酸與金屬氧化物或氫氧化物粉末的成鹽反應(yīng)。(2)該工藝制備的產(chǎn)品可不經(jīng)過粉碎直接制得粉狀產(chǎn)物，用于塑料加工行業(yè)；也可根據(jù)客戶要求加工成超細(xì)粉體，靈活性強(qiáng)。(3)該高級脂肪酸金屬鹽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，做到真正的節(jié)能減排。(4)該高級脂肪酸金屬鹽制備工藝反應(yīng)徹底，產(chǎn)品純度高，含水率低，易于加工，適合連續(xù)化、規(guī)?；厣a(chǎn)。
具體實施例方式下面結(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硬脂酸(酸值210)加熱熔融至65°C，加入135kg氧化鋅(彡99.7%)、 30kg水和13kg30%的雙氧水，密封、混合、攪拌反應(yīng)，密封1 2分鐘后就會產(chǎn)生壓力；控制升溫速度，20分鐘后溫度達(dá)到90°C即可停止升溫，此時反應(yīng)溫度會持續(xù)上升，當(dāng)壓力達(dá)到0. 25MPa時開始排壓。壓力排完后通冷卻水冷卻，整個反應(yīng)過程不停攪拌，即可制得粉狀硬脂酸鋅產(chǎn)品。其質(zhì)量指標(biāo)為鋅含量10.8% ；加熱減量<0.8% ；熔點> 1200C ；游離酸 < 0. 8%。實施例2硬脂酸鋅的制備將900kg硬脂酸(酸值210)加熱熔融至75°C，加入115kg氫氧化鋅(彡99.7%)、 28kg水和10kg30%的雙氧水，密封、混合、攪拌反應(yīng)，密封1 2分鐘后就會產(chǎn)生壓力；控制升溫速度，20分鐘后溫度達(dá)到90°C即可停止升溫，此時反應(yīng)溫度會持續(xù)上升，當(dāng)壓力達(dá)到0. 20MPa時開始排壓。壓力排完后通冷卻水冷卻，整個反應(yīng)過程不停攪拌，即可制得粉狀硬脂酸鋅產(chǎn)品。其質(zhì)量指標(biāo)為鋅含量10.4% ；加熱減量< 0.8% ；熔點> 1200C ；游離酸 < 0. 8%。實施例3硬脂酸鎂的制備將900kg硬脂酸(酸值210)加熱熔融至60 °C，加入101. 6kg氫氧化鎂(≥96.0% )、35kg水和15kg 30%的雙氧水，密封、混合、分散反應(yīng)，密封1 2分鐘后就會產(chǎn)生壓力；控制升溫速度，20分鐘后溫度達(dá)到90°C即可停止升溫，此時反應(yīng)溫度會持續(xù)上升，當(dāng)壓力達(dá)到0. 22MPa時開始排壓。壓力排完后通冷卻水冷卻，整個反應(yīng)過程不停攪拌，即可制得粉狀硬脂酸鎂產(chǎn)品。其質(zhì)量指標(biāo)為鎂含量6. 6% ；加熱減量≤1.5% ；熔點≥1200C ；游離酸≤2.0%.實施例4硬脂酸鎂的制備將900kg硬脂酸(酸值210)加熱熔融至80°C，加入IlOkg氧化鎂(≥96. 0% )、 40kg水和18kg 30%的雙氧水，密封、混合、分散反應(yīng)，密封1 2分鐘后就會產(chǎn)生壓力；控制升溫速度，20分鐘后溫度達(dá)到90°C即可停止升溫，此時反應(yīng)溫度會持續(xù)上升，當(dāng)壓力達(dá)到0. 22MPa時開始排壓。壓力排完后通冷卻水冷卻，整個反應(yīng)過程不停攪拌，即可制得粉狀硬脂酸鎂產(chǎn)品。其質(zhì)量指標(biāo)為鎂含量7. 4% ；加熱減量≤1. 5% ；熔點≥120°C ；游離酸 ≤2. 0%。實施例5硬脂酸鈣的制備將800kg硬脂酸(酸值210)加熱熔融至60 °C，加入118. 6kg氫氧化鈣 (≥96.0% )、30kg水和15kg 30%的雙氧水，密封、混合、分散反應(yīng)，密封1 2分鐘后就會產(chǎn)生壓力；控制升溫速度，20分鐘后溫度達(dá)到90°C即可停止升溫，此時反應(yīng)溫度會持續(xù)上升，當(dāng)壓力達(dá)到0. 25MPa時開始排壓。壓力排完后通冷卻水冷卻，整個反應(yīng)過程不停攪拌，即可制得粉狀硬脂酸鎂產(chǎn)品。其質(zhì)量指標(biāo)為鈣含量6. 8% ；加熱減量≤2.0% ；熔點≥1400C ；游離酸≤0. 5%0實施例6硬脂酸鈣的制備將800kg的硬脂酸(酸值210)加熱熔融至75 °C，加入123. 6kg氧化鈣 (≥96.0% )、35kg水和20kg 30%的雙氧水，密封、混合、分散反應(yīng)，密封1 2分鐘后就會產(chǎn)生壓力；控制升溫速度，20分鐘后溫度達(dá)到90°C即可停止升溫，此時反應(yīng)溫度會持續(xù)上升，當(dāng)壓力達(dá)到0. 25MPa時開始排壓。壓力排完后通冷卻水冷卻，整個反應(yīng)過程不停攪拌，即可制得粉狀硬脂酸鎂產(chǎn)品。其質(zhì)量指標(biāo)為鈣含量7. 1% ；加熱減量≤2.0% ；熔點≥1400C ；游離酸≤0. 5%0實施例7硬脂酸鋇的制備將800kg的硬脂酸(酸值210)加熱熔融至60 °C，加入238. 6kg氧化鋇 (≥96. 0% )、30kg水和15kg 30%的雙氧水，密封、混合、分散反應(yīng)，密封1 2分鐘后就會產(chǎn)生壓力；控制升溫速度，20分鐘后溫度達(dá)到90°C即可停止升溫，此時反應(yīng)溫度會持續(xù)上升，當(dāng)壓力達(dá)到0. 25MPa時開始排壓。壓力排完后通冷卻水冷卻，整個反應(yīng)過程不停攪拌， 即可制得粉狀硬脂酸鎂產(chǎn)品。其質(zhì)量指標(biāo)為鋇含量20% ；加熱減量≤0. 5% ；熔點≥210°C ； 游離酸≤0.5%。實施例8硬脂酸鋇的制備將800kg硬脂酸(酸值210)加熱熔融至80 °C，加入224. 5kg氫氧化鋇 (≥96.0% )、26kg水和16kg 30%的雙氧水，密封、混合、分散反應(yīng)，密封1 2分鐘后就會產(chǎn)生壓力；控制升溫速度，20分鐘后溫度達(dá)到90°C即可停止升溫，此時反應(yīng)溫度會持續(xù)上升，當(dāng)壓力達(dá)到0. 25MPa時開始排壓。壓力排完后通冷卻水冷卻，整個反應(yīng)過程不停攪拌，即可制得粉狀硬脂酸鎂產(chǎn)品。其質(zhì)量指標(biāo)為鋇含量19. 7% ；加熱減量≤0. 5% ；熔點≥210°C ；游離酸≤0. 5%0其中實施例1-8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。附表表1HG/T3667-2000硬脂酸鋅的的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；表2藥典2005版中硬脂酸鎂；表3HG/T2424-1993硬脂酸鈣的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；表4HG/T2338-1992硬脂酸鋇的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量指標(biāo)。表1硬脂酸鋅
權(quán)利要求
1.一種采用新工藝-熱壓法生產(chǎn)的高級脂肪酸金屬鹽，其特征在于具有以下化學(xué)式組成CH3 (CH2) nCOO-M-OOC (CH2) nCH3其中 M 為 Zn2+、Mg2+、Ca2+ 或 Ba2+ 中的一種；η = 10 18。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用新工藝-熱壓法生產(chǎn)的高級脂肪酸金屬鹽，其特征在于所述的M為鋅、鈣、鎂或鋇的氧化物中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用新工藝-熱壓法生產(chǎn)的高級脂肪酸金屬鹽，其特征在于所述的M為鋅、鈣、鎂或鋇的氫氧化物中的一種。
4.一種制備權(quán)利要求1所述高級脂肪酸金屬鹽的方法，其特征在于包括如下步驟Α、將高級脂肪酸加熱熔融，在60 80°C加入Zn2+、Mg2+、Ca2+或Ba2+中的一種粉末，分散均勻；B、向步驟A中得到的體系加入水和催化劑，在溫度低于120°C、壓力小于0. 3MPa下密封反應(yīng)0. 5 1小時，然后排除壓力，經(jīng)攪拌冷卻即制得粉狀的高級脂肪酸金屬鹽產(chǎn)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高級脂肪酸金屬鹽的制備方法，其特征在于所述的高級脂肪酸為C12 C2tl的飽和脂肪酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高級脂肪酸金屬鹽的制備方法，其特征在于所述的水為過濾純凈水或工業(yè)用自來水。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高級脂肪酸金屬鹽的制備方法，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所述的一種高級脂肪酸金屬鹽的制備方法，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。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高級脂肪酸金屬鹽的制備方法，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。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的一種高級脂肪酸金屬鹽的制備方法，其特征在于所述的催化劑用量為高級脂肪酸和Zn2+、Mg2+、Ca2+，Ba2+中的一種粉末的質(zhì)量和的1 2%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高級脂肪酸金屬鹽及其制備方法，該高級脂肪酸金屬鹽具有如下結(jié)構(gòu)CH3(CH2)nCOO-M-OOC(CH2)nCH3，其中M為Zn2+、Mg2+、Ca2+、Ba2+中的一種，n＝10～18；由熔融的高級脂肪酸與鋅、鈣、鎂、鋇的氧化物或氫氧化物粉末預(yù)混分散、密封，在催化劑及壓力作用下進(jìn)行成鹽反應(yīng)，該工藝可不經(jīng)過粉碎直接制得粉狀的高級脂肪酸金屬鹽產(chǎn)物。本發(fā)明制備過程相對簡單，可操作性強(qiáng)，生產(chǎn)周期短，節(jié)省能源且產(chǎn)品純度較高。
文檔編號C07C53/126GK102219667SQ20111010126
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22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