合成硬脂酸钙的工业化研究

直接法工艺合成硬脂酸钙的工业化研究

来源:中国化工信息网 2007年1月12日

硬脂酸钙是硬脂酸金属皂的代表品种，在PVC、PP、ABS等塑料加工中作为稳定剂和润滑剂应用广泛，同时可作为涂料生产中的平光剂和耐水剂，也可

作为脱模剂使用。

众所周知，硬脂酸金属皂的合成工艺有两种，即复分解法和直接法，其中复分解作为经典的合成工艺得到了广泛的应用，其工艺流程为硬脂酸与氢氧化钠在70℃热水中进行皂化反应，然后与金属盐水溶液进行复分解反应，得到的糊状物料用离心机脱水、闪蒸机干燥，化学反应式为：

C

17H

35

COOH+NaOH→C

17

H

35

COONa+H

2

O

2C

17H

35

COONa+CaCl

2

→(C

17

H

35

COO)

2

Ca+2NaCl

直接法也得到了很多厂家和研究者的重视，其中以低熔点的硬脂酸盐熔融法合成工艺最为成熟，其工艺流程为将硬脂酸加热，温度达到硬脂酸盐的熔点以上时，投入金属氧化物，根据需要添加催化剂，反应一定时间后，产物冷却

切片，粉碎或直接应用，例如：

ZnO+2C

17H

35

COOH→(C

17

H

35

COO)

2

Zn+H

2

O

PbO+2C

17H

35

COOH→(C

17

H

35

COO)

2

Pb+H

2

O

高熔点的硬脂酸钙直接法合成工艺目前已成为研究热点，但鲜见有成熟的工业化生产的案例。笔者用硬脂酸与氢氧化钙在双氧水的催化作用下，于水相中合成了硬脂酸钙，并进行了工业放大实验，得到了与复分解法合成的硬脂酸钙指标类似但品质更为纯净的硬脂酸钙。

1 实验部分

1.1 主要原料及仪器

硬脂酸1801，工业级，印尼斯文油脂公司；氢氧化钙，工业级，山东齐鲁乙烯化工厂；双氧水，浓度27.5%，汕头光华化学试剂厂。

98-Ⅱ-C型数显温控电热套，天津泰斯特仪器有限公司；8CA-6T显微熔点仪，上海光学仪器厂；常规玻璃器皿和常用分析试剂。

1.2 主要生产设备

FS蒸汽加热搪瓷反应釜，莱州远达化工机械厂；SS1000三足式上部卸料离心机，德邦化工机械有限公司；XSG-10旋转闪蒸干燥机产品，常州市长江干

燥设备有限公司。

1.3 反应原理

2C

17H

35

COOH+Ca(OH)

2

→(C

17

H

35

COO)

2

Ca+2H

2

O

1.4 合成方法

在1000mL烧瓶中加500mL的水、54.2g硬脂酸，加热至60℃，待其熔融后，加入10mL双氧水，在强力搅拌下，徐徐投入7.4g氢氧化钙，保温30min，

取出悬浮物，抽滤，烘干。

1.5 分析测试

1.5.1 游离酸的测定

按照HG/T2424-93，用乙醇溶解硬脂酸钙中的游离硬脂酸，滤纸过滤后以

酚酞作指示剂，用氢氧化钠滴定滤液。

1.5.2 钙含量的测定

按照HG/T2424-93，用2：1硝酸加热溶解样品，冷却后用氨水调节pH值至7-8，以二甲酚橙作指示剂，用EDTA滴定。

1.5.3 熔点的测定

按照GB617-88，用显微熔点仪测定。

1.5.4 加热减量的测定

按照HG/T2424-93，在(105±3)℃下，于烘箱中放置2h，测质量损失。

1.5.5 堆积密度

按照HG/T2424-93测定。

1.6 工业放大实验

在2m3蒸汽加热敞口反应釜中，加入约1000kg水，投入100kg硬脂酸开动搅拌桨并打开蒸汽阀门，加热至55℃，关闭蒸汽阀门，分多次投入13.6kg氢氧化钙，此时由于蒸汽余热，温度会上升至60℃，持续搅拌约45min，该过程中如果温度低于60℃，可以短时间打开蒸汽阀门供热，但注意温度不要超过

65℃。

2 结果讨论

(1)该方法经过大量的对比实验，得出产物的最佳合成工艺条件如1.4。产

物经过理化检验指标见表1，并与HG/T.2424-93(一等品)进行了对比。

表1 产品的主要质量指标

(2)对于复分解方法合成硬脂酸钙，因皂化、复分解、离心脱水、旋转闪蒸干燥等烦琐的工艺流程导致生产效率低下，并且排放大量的含盐废水，水资

源浪费严重，也会造成环境污染。

对于熔融法直接合成工艺，由于硬脂酸钙的熔点较高，在合成过程中热量消耗大，并且由于较高的温度和长时间加热，造成产品色泽较差，而且在不加催化剂的情况下，反应较难进行，游离酸偏高，而如果添加催化剂又难于去除，

造成产物纯度不高。

(3)硬脂酸与氢氧化钙在双氧水的催化作用下，在水相中合成了硬脂酸钙。其优点在于：合成反应工艺简单，过程中无副产物产生，产物纯度高，介质水和余热可反复利用，不存在环境污染问题。另外值得注意的是，本实验用双氧水作催化剂，相对其他低碳链的脂肪酸和脂肪醇，不但具有乳化长链脂肪酸分子的作用，而且由于双氧水的不稳定特性，不会向产品引入杂质，而且双氧水作为一种强氧化剂，对脂肪酸钙有一定的漂白作用，产物的色泽较好。

(4)经过多次工业放大实验，本方法产品质量稳定，为便于对比，同时对

复分解工艺生产的产品作了测试，结果如表2所示。

数据表明，直接法工艺和复分解工艺相比，产品指标差别不大，熔点与表观密度略有提高，水份则有所下降，更加有利于硬脂酸钙的应用效果，其原因