способ получения стеарата кальция

Формула изобретения

1. Способ получения стеарата кальция взаимодействием стеариновой кислоты и гидроксида кальция при нагревании и интенсивном перемешивании, отличающийся тем, что стеариновую кислоту предварительно растворяют при 70 - 75^oC в 2 - 6-кратном избытке по отношению к массе стеариновой кислоты водно-спиртового раствора при объемном соотношении спирт : вода 1,5 ^oC 0,5 : 0,5 ^oC 1,5 соответственно с последующим взаимодействием полученной смеси с 18 - 25% водным раствором гидроксида кальция при мольном соотношении стеариновой кислоты и водного раствора гидроксида кальция 2 : 1,3 ^oC 1,5 соответственно и выделением готового продукта известными способами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что спиртоводный раствор получают растворением одноатомных спиртов предельного ряда C₁ и C₄.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтехимическому синтезу, а именно к способу получения стеарата кальция, применяемого как стабилизатор для поливинилхлорида, а также при производстве лаков, поверхностно-активных составов, используемых как флотационные агенты.

Известен способ получения стеарата кальция реакцией обменного разложения стеарата натрия с хлоридом кальция (Б.Г.Горбунов. Химия и технология стабилизаторов полимерных материалов. Издат. "Химия", 1981, с. 150):

2C₁₇H₃₅COONa + CaCl₂ -> (C₁₇H₃₅COO)₂Ca + 2NaCl.

Недостатком способа является необходимость отмывки стеарата кальция от ионов хлора, что приводит к образованию большого количества промывных вод.

Наиболее близким к заявленному по сущности является способ получения Mg, Ca, Zn солей стеариновой кислоты реакцией гидроксидов Mg, Ca, Zn со стеариновой кислотой при 65-70^oC в присутствии едкого натрия (патент США N 2915051, кл. 554-75, 1960).

К раствору 400 г ZnSO₄H₂O в 2 л воды прибавляют при перемешивании 179,5 г 100%-ной NaOH. 100 г стеариновой кислоты расплавляют при 65-70^oC в 16 г воды при слабом перемешивании, добавляют при 65-70^oC полученный раствор Zn(OH)₂ и отфильтровывают Zn - соль стеариновой кислоты, которая после промывки и сушки в течение 45 минут при 100-105^oC имеет кислотное число 1,68.

Авторами проведены дополнительные опыты по получению стеарата кальция по вышеописанному способу, где в качестве исходных компонентов используют CaSO₄H₂O и гидроксид кальция.

Стеарат кальция получается в виде мелких комочков, а для использования его в качестве стабилизатора поливинилхлорида требуется определенная форма - мелкодисперсный порошок.

Недостатком способа является:

- сложность и длительность процесса, связанная с необходимостью предварительной обработки солей стеариновой кислоты каустической содой для перевода их в соответствующие гидраты оксидов Mg, Ca, Zn;

- получение стеаратов Mg, Ca, Zn в виде комочков затрудняет их дальнейшее использование.

Задача изобретения - упрощение способа.

Сущность изобретения достигается совокупностью существенных признаков:

- стеариновую кислоту предварительно растворяют при 70-75^oC в 4-6-кратном избытке по отношению к массе стеариновой кислоты водно-спиртового раствора при объемном соотношении спирт : вода - 1,5...0,5 : 0,5...1,5 соответственно;

- полученную смесь подвергают взаимодействию с 18-25%-ным водным раствором гидроксида кальция;

- мольное соотношение стеариновой кислоты и водного раствора гидроксида кальция 2:1,3...1,5 соответственно;

- спиртоводные растворы получают растворением одноатомных спиртов предельного ряда C₁-C₄.

Сущность изобретения заключается в том, что стеарат кальция получают предварительным растворением при 70-75^oC в 4-6-кратном избытке по отношению к массе стеариновой кислоты водно-спиртового раствора при объемном соотношении спирт : вода 1,5...0,5 : 0,5...1,5 соответственно с последующим взаимодействием полученной смеси с 18-25% -ным водным раствором гидроксида кальция при мольном соотношении стеариновой кислоты и водного раствора гидроксида кальция 2:1,3...1,5 соответственно. Спиртоводный раствор получают растворением одноатомных спиртов предельного ряда C₁-C₄.

Совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, а именно упрощение процесса.

Проведение процесса в присутствии 4-6-кратного избытка по отношению к массе стеариновой кислоты водно-спиртового раствора, где в качестве спиртов используют одноатомные спирты предельного ряда C₁-C₄, в объемном соотношении спирт : вода 1,5. ..0,5 : 0,5...1,5 способствует тому, что предварительно растворенные вещества легко реагируют друг с другом. Водно-спиртовой раствор "измельчает" растворенную стеариновую кислоту до отдельных молекул, что обеспечивает однородность среды и возможность компонентов системы вступать в химическое взаимодействие. В результате стеарат кальция получается в виде мелкодисперсного порошка.

Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером.

В 3-горлую колбу, снабженную обратным холодильником, загружают расчетное количество стеариновой кислоты, 4-6- кратный избыток по отношению к массе стеариновой кислоты водно-спиртового раствора при объемном соотношении спирт : вода 1,5...0,5 : 0,5...1,5 соответственно. В качестве спиртов используют предельные одноатомные спирты C₁-C₄. Смесь нагревают до 70-75^oC и перемешивают 30-40 минут. В течение этого времени стеариновая кислота растворяется в спиртоводном растворе, обеспечивая однородность среды.

Далее при интенсивном перемешивании вводят расчетное количество 18-25%-ного водного раствора гидроксида кальция, реакционную смесь интенсивно перемешивают в течение 2-х часов, при этом мольное соотношение стеариновой кислоты и водного раствора гидроксида кальция 2 : 1,3...1,5 соответственно.

Готовый продукт с кислотным числом не более 2 мГ КОН/г отфильтровывают, промывают водой и сушат горячим воздухом в аэрофонтанной сушилке при 80-90^oC.

Выход стеарата кальция - 99,2%.

Пример 1.

В 3-горлую колбу, снабженную обратным холодильником, загружают 42,66 г стеариновой кислоты (во всех примерах количество стеариновой кислоты остается равным 42,66 г), 100 мл изопропилового спирта и 100 мл дистиллированной воды (объемное соотношение 1,5 : 1,5).

Смесь нагревают на водяной бане до 70-75^oC и при этой температуре перемешивают 30-40 минут до полного растворения стеариновой кислоты. Затем при интенсивном перемешивании вводят через делительную воронку 40,17 г 18%-ного водного раствора гидроксида кальция, перемешивая при вышеуказанной температуре в течение 2 часов, при этом мольное соотношение стеариновой кислоты и водного раствора гидроксида кальция 2 : 1,3 соответственно. Готовый продукт с кислотным числом не более 2 мГ КОН/г отфильтровывают, промывают водой и сушат горячим воздухом в аэрофонтанной сушилке при 80-90^oC.

Полученный стеарат кальция анализируют на соответствие требованиям ТУ 6-14-72-66. Выход стеарата кальция 99,2%.

Пример 2.

Аналогично примеру 1, загружают 42,66 г стеариновой кислоты, 100 мл изопронилового спирта и 100 мл воды при объемном соотношении 1,5 : 0,5 соответственно, причем стеариновую кислоту растворяют в 2-6-кратном избытке спиртоводного раствора при объемном соотношении спирт : вода - 1,5 : 0,5 соответственно. В полученную смесь вводят 18%-ный водный раствор гидроксида кальция в количестве 43,17 г при мольном соотношении стеариновой кислоты и водного раствора гидроксида кальция 2 : 1,4 соответственно. Выход стеарата кальция 99,5%.

Пример 3.

Аналогично примеру 1, стеариновую кислоту растворяют в спиртоводном растворе при объемном соотношении спирт : вода 0,5 : 1,5 соответственно. В полученную смесь вводят 18%-ный водный раствор гидроксида кальция в количестве 46,33 г при мольном соотношении стеариновой кислоты и водного раствора гидроксида кальция 2 : 1,5.

Пример 4.

Аналогично примеру 1, в примере 4 используют 20%-ный водный раствор гидроксида кальция в количестве 36,15 г.

Пример 5.

Аналогично примеру 2, используют 20%-ный водный раствор гидроксида кальция в количестве 38,85 г.

Пример 6.

Аналогично примеру 3, используют 20%-ный водный раствор гидроксида кальция в количестве 41,70 г.

Пример 7.

Аналогично примеру 1, используют 25%-ный водный раствор гидроксида кальция в количестве 28,92 г.

Пример 8.

Аналогично примеру 2, используют 25%-ный водный раствор гидроксида кальция в количестве 31,08 г.

Пример 9.

Аналогично примеру 3, используют 25%-ный водный раствор гидроксида кальция в количестве 33,36 г.

Примеры 10-18.

Аналогично примерам 1-9, в качестве спирта для приготовления спиртоводного раствора используют метиловый спирт.

Примеры 19-27.

Аналогично примерам 1-9, в качестве спирта для приготовления спиртоводного раствора используют этиловый спирт.

Примеры 28-36.

Аналогично примерам 1-9, в качестве спирта для приготовления спиртоводного раствора используют бутиловый спирт.

Результаты опытов приведены в табл. 1.

Количество стеариновой кислоты во всех примерах - 42,66 г.

Полученный продукт - стеарат кальция - анализируют на соответствие требованиям ТУ (табл. 2).

Полученный стеарат кальция испытывают в качестве стабилизатора в поливинилхлоридных композициях: в рецептуре пленок ПВХ марки "ОН" пластикате ПВХ марки И40-12К. Испытания физико-механических свойств ПВХ пленки марки "ОН" проводят согласно требованиям ГОСТ 11645-78, показатель текучести композиций определяют по ГОСТ 11645-78 при 170^oC и нагрузке 16,6 кгс на приборе ИИРТ-2, термостабильность пленок определяют по ГОСТ 14041-91 при 185^oC и 175^oC. Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Из данных табл. 3 видно, что пленки марки "ОН" опытным образцом стеарата кальция в рецептуре по своим физико-механическим показателям фактически не отличаются от пленки с серийным стеаратом кальция в рецептуре, термостабильность испытуемых образцов увеличивается по сравнению с контрольными образцами. Показатель текучести расплава не ухудшается и равен 1,2 г/10 мин как у контрольного образца.

Испытания физико-механических свойств пластиката ПВХ марки И40-12К проводили в соответствии с требованиями ТУ 6-01-0203314-122-91. Показатели текучести расплава композиций определяли по ГОСТ 11645-78 при температуре 170^oC и нагрузке 16,6 кгс на приборе ИИРТ-2, термостабильность пленок определяли по ГОСТ 14041-91 при температуре 185^oC.

Результаты испытаний пластиката ПВХ марки И40-12К с введением в качестве стабилизатора полученного стеарата кальция приведены в табл. 4.

Испытания пластиката ПВХ марки И40-12К с опытным стеаратом кальция в рецептуре показали, что идет увеличение показателя текучести расплава от 2,7 до 3,9 г/10 мин. По увеличению показателя текучести расплава можно судить о хорошей смазывающей способности полученного стеарата кальция, при этом термостабильность и физико-механические показатели полученного пластиката марки И40-12К на уровне контрольного образца.

На основании испытаний можно сделать вывод о том, что стеарат кальция пригоден для использования в качестве стабилизатора поливинилхлоридных композиций.

Данный способ позволяет:

- упростить процесс за счет проведения его в одну стадию;

- проводить процесс без образования побочных продуктов;

- получать стеарат кальция, соответствующий требованиям ТУ.

Литература.

1. Б.Г.Горбунов. "Химия и технология стабилизаторов полимерных материалов", изд-во "Химия", 1981 г., стр. 150.

2. Патент США N 2945051, 12.07.60 г.