[发明专利]一种含不饱和酸的新癸酸钴混合盐及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种含不饱和的新癸酸钴混合盐及其相应的工艺技术。

背景技术

新癸酸钴是钢丝和橡胶之间粘合的主要粘合增进剂的一种，主要用于子午轮胎、输送带、钢扁钢绕胶管等橡胶-金属复合材料中金属与橡胶的初始粘合，其保证了轮胎的使用性能与使用寿命，同时又保证在后期橡胶老化和腐蚀后仍能具有较高的粘性保持率，因而新癸酸钴已成为橡胶-金属复合材料生产中不可缺少的组份。新癸酸钴其理论分子式为：[CH₃(CH₂)₈CO₂]₂Co，理论含钴量只有14.7%，达不到橡胶生产的使用要求。因此，目前国内外文献及专利报道的新癸酸钴均是一种混合物，是一种由三到四中碳链长短不同的羧酸与钴盐反应生产的有固定组成的深蓝色玻璃体，其合成方法都是采用氢氧化钴和三到四种饱和有机酸等原料在溶剂存在下的生产工艺。然而，该方法合成的含饱和酸基新癸酸钴与橡胶基体本身粘接仅仅是物理的范德华作用力，这种物理作用力相对化学作用力较弱。基于上述技术背景和产品要求，本专利发明了一种含不饱和酸的新癸酸钴混合盐及其制备方法，经检索专业技术数据，国内外未见相关报道和专利申请。

发明内容

本发明的目的在于是提供含有一种含不饱和酸的新癸酸钴混合盐及其制备工艺，这种含不饱和酸的新癸酸钴盐既保持钴盐粘合力，同时在橡胶硫化时不饱和酸的C=C双键参与硫化形成新的化学键，使得这种金属-橡胶之间的粘接力更强。本发明制备出的癸酸钴，含钴量高，熔点高，特别是粘合力强。

本发明的目的是这样实现的：

一种含不饱和酸的新癸酸钴混合盐，包括下述质量份数的原料：

氢氧化钴          25～35份；

新癸酸            40～50份；

丙酸              10～15份；

丙烯酸            2～10份；

新戊酸            3～6份；

4-戊烯酸          2～4份；

活性碳酸钙        3～6份。

进一步地，所述丙烯酸或用甲基丙烯酸替代。

相应地，本发明还提供了一种含不饱和酸的新癸酸钴混合盐的制备方法，该方法包括下述步骤：

1）将质量份数为25～35份的氢氧化钴和10～15份丙酸、2～10份丙烯酸或甲基丙烯酸和40～50份新癸酸置于常压密封容器中，回流，反应生成丙烯酸或甲基丙烯酸-丙酸-新癸酸钴混合盐；

2）然后在上述反应体系中加入质量份数为3～6份新戊酸和2～4份4-戊烯酸，控制回流反应条件，置换出丙酸或丙烯酸；

3）控制温度条件，添加质量份数为3～6份的活性碳酸钙，不断搅拌下，制成含不饱和酸的新癸酸钴混合盐。

进一步地，所述方法中：

所述步骤1）中在温度140～180℃回流反应3～5h。

所述步骤2）中回流温度为160～200℃，反应时间为2～4h。

所述步骤3）中控制温度为170～200℃，搅拌时间1～2小时。

本发明通过不饱和酸与饱和有机酸共混后与氢氧化钴进行酸碱成盐反应和酸置换反应，最后生成含不饱和酸的新癸酸钴混合物，其中包括：

（一）酸碱成盐反应

以氢氧化钴和丙酸、丙烯酸（或甲基丙烯酸）、新癸酸组成的混合酸为原料，在常压密封容器中，温度140～180℃回流反应3～5h，反应生成丙烯酸（或甲基丙烯酸）-丙酸-新癸酸钴混合盐，其总的反应式为：

其中：n的范围为3～5，视丙烯酸和丙酸的比例而定。

（二）酸置换反应

在上述反应体系中，生成的丙烯酸（或甲基丙烯酸）-丙酸-新癸酸钴混合盐，低碳酸钴盐含量过多也有缺陷，低碳酸钴盐的酸性在橡胶硫化离解后可能会加上橡胶类制品的老化与金属钢丝的锈蚀。考虑到这个因素，需用碳个数高于丙酸、低于新癸酸的新戊酸或4-戊烯酸置换出部分的丙酸和丙烯酸（或甲基丙烯酸）。具体实验参数：在上述反应体系中加入新戊酸和4-戊烯酸，控制温度160～200℃，时间2～4h，回流反应置换出丙酸或丙烯酸。其反应式为：

其中：m的范围为7～9，视新戊酸和4-戊烯酸的比例而定；n的范围为3～5。

（三）成品的制备