[发明专利]一种高性能、低钴含量癸酸钴粘合增进剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料工程技术领域，具体涉及高性能、低钴含量癸酸钴粘合增进剂的制备方法。

背景技术

随着我国高速公路的迅速发展，汽车产量的迅猛增加，对子午线轮胎的需求将大幅度增加，那么对生产子午线轮胎的必备原料—有机钴盐粘合增进剂的需求量越来越大，对质量要求越来越高。就目前而言，不论是国内还国外所生产的有机钴盐粘合增进剂均是采用钴与不同的有机酸反应得到的产品，属于有机酸钴混合物，钴的含量按不同牌号的产品标准有所不同，但在橡胶制品的配方设计时，不同有机钴盐粘合增进剂的使用量是以钴含量来计算，也就是在每百份数橡胶中所占有的纯钴量。因为有机钴粘合增进剂在应用过程中作用原理是：有机钴盐粘合增进剂在炼胶过程中加入并且均匀地分散到整个体系中，此时只是物理性分散，当生胶进行硫化时，有机钴盐粘合增进剂在一定温度下与金属表面的镀层表面发生了置换反应，生成自由基的钴离子，钴离子催化橡胶和金属与硫之间形成稳定的化学键，达到橡胶与金属之间的强力粘合，不仅确保轮胎拥有高速行驶性能，而且还延长轮胎的使用寿命。而有机钴盐粘合增进剂中钴是一种有色金属，又是有色金属中的小品种，全国从原矿生产的钴不足千吨，大部分依靠从国外进口钴矿，故而钴的价格始终处于高端价位，从钴盐粘合增进剂产品中其成本占总原料价格的80%。随着市场竞争日趋激烈情形下，钴盐粘合增进剂在用量上将会成几何级增长，但价位却不会成比例上升，故研究开发代钴新原料或新工艺是极其必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高性能、低含量癸酸钴粘合增进剂的制备方法，该方法全面采用绿色环保技术生产，使产品的各项物化指标均达到企业标准要求，使用性能优于同类产品。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种高性能、低钴含量癸酸钴粘合增进剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）将无机可溶性钴盐溶解于水，配置钴浓度达30～45g/L的钴溶液，配置浓度为40～50g/L的氢氧化钠溶液，上述两种溶液分别经过滤后备用；

（2）向反应釜中加入水，再加入浓氨水使得水的pH值达到9.5以上，然后加入抗氧化剂，开启搅拌，将步骤（1）配制的钴溶液和氢氧化钠溶液分别加热至85±5℃后，再分别以15～16L/h和17～18L/h的流速同时加入上述反应釜中，根据pH计变化适当调整加料流速，使pH值始终维持在9.2～9.5，直至钴溶液完全加入；

（3）将步骤（2）得到的反应液打入压滤机进行洗涤，直至洗液的pH值达到7；

（4）将经过步骤（3）处理后的无机钴盐进行第一次脱水，使其含水量达到50%以下；

（5）将经过第一次脱水后的无机钴盐采用旋转闪蒸干燥系统进行第二次脱水；

（6）将经过两次脱水的无机钴盐在乙酸丁酯中与弱的有机酸进行复分解反应，反应温度在5～11小时内由室温缓慢升至126±2℃，然后在此温度下继续保温反应1小时；其中，所述的有机酸为新癸酸、新戊酸、丙酸和乙酸中的任意几种的组合，优选配方是新癸酸、新戊酸与丙酸的组合，或者新癸酸、新戊酸与乙酸的组合，最优质量百分比为：新癸酸：新戊酸：丙酸或乙酸=47～57：23～28：15～30；

（7）步骤（6）保温反应1小时后，于1～2小时内继续升温至140℃，蒸出全部的乙酸丁酯；

（8）向步骤（7）得到的反应体系中加入六亚甲基-1，6-双硫代硫酸钠二水合物和高性能橡胶分散剂，待分散均匀后进行造粒，得到高性能、低钴含量癸酸钴粘合增进剂。

步骤（1）中，所述的无机可溶性钴盐为硫酸钴、氯化钴或硝酸钴。

步骤（2）中，所述的抗氧化剂为盐酸羟胺，抗氧化剂的摩尔量与钴元素的摩尔量比为1～1.05：32。

步骤（2）中，搅拌条件为50～60rpm；反应釜不需加热。

步骤（4）中，所述的第一次脱水为加压压滤脱水。

步骤（5）中，采用旋转闪蒸干燥系统进行第二次脱水的时间不超过5秒，即易被氧化的二价钴离子在瞬间失水，迅速脱离被氧化环境，避免三价钴产生。

步骤（6）中，所述的反应温度由室温缓慢升至126±2℃按如下方式进行：反应温度在100℃以下时，以20～30℃/h的速度升温；反应温度在100～126±2℃时，以5～10℃/h的速度升温。

步骤（6）中，无机钴盐与弱的有机酸的反应，其反应物料比遵循常规技术。