分析樹脂酸酯化改性試驗(yàn)和擴(kuò)大生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)

陳敬

（廣西梧州荒川化學(xué)工業(yè)有限公司 廣西梧州市 543100）

分析樹脂酸酯化改性試驗(yàn)和擴(kuò)大生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)

陳敬

（廣西梧州荒川化學(xué)工業(yè)有限公司 廣西梧州市 543100）

松香是我國的資源性商品，主產(chǎn)于廣東、廣西、福建、湖南、江西、云南等地。為了有效改善松香產(chǎn)品軟化點(diǎn)比較低、易結(jié)晶與易氧化等問題，需要在無惰性的氣體保護(hù)環(huán)境下對精制松香進(jìn)行改性。并考察攪拌速度、催化劑用量、酯化的反應(yīng)速度與反應(yīng)時間等因素對于酯化反應(yīng)所產(chǎn)生的影響。經(jīng)試驗(yàn)后，證明酯化的反應(yīng)最佳條件是：酯化的溫度一般為270℃，酯化的時間一般為8h，催化劑中松香占比為15%，季戊四醇中松香占比為12%，每分鐘攪拌的速度為60r。按照最佳工藝的條件進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)的試驗(yàn)，在這種情況下產(chǎn)品產(chǎn)率達(dá)到106%、酸值為20mgKOH/g、軟化點(diǎn)為103℃，產(chǎn)品的改性效果比較好。

樹脂酸化；實(shí)驗(yàn)；擴(kuò)大生產(chǎn)

引言

我國屬于松香生產(chǎn)的大國，在世界的總產(chǎn)量中占比大約為60%，其中，廣西松香產(chǎn)量則位居全國第一位。但是廣西松香產(chǎn)業(yè)還不夠強(qiáng)大，目前，還存在深加工的能力比較差與技術(shù)水平比較低等問題，加之，產(chǎn)品存在軟化點(diǎn)比較低、易結(jié)晶與易氧化等缺陷，而且松香的深加工技術(shù)研究比較滯后，因此，迫切需要進(jìn)行松香改性的研究，以提高松香產(chǎn)品的附加值與應(yīng)用性能。在松香的改性過程中，一種重要的方式就是酯化改性，在松香改性以后，能夠大幅度降低產(chǎn)品的酸值，提高產(chǎn)品色澤的穩(wěn)定性與軟化溫度。

1 實(shí)驗(yàn)的方法

1.1 原材料

精制的松香由廣西北流市的兆周林產(chǎn)有限公司生產(chǎn)，W（樹脂酸）高達(dá)99%；季戊四醇由深圳市的鴻鑫化工有限公司生產(chǎn)；催化劑屬于自制產(chǎn)品，是一種混合物；乙醇由上海國藥集團(tuán)生產(chǎn)；氫氧化鉀由上海國藥集團(tuán)生產(chǎn)；酚酞由上海國藥集團(tuán)生產(chǎn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

將精制松香與特定比例季戊四醇一起投入相關(guān)的反應(yīng)釜之中，將其均勻混合，再投入適量催化劑，然后在特定溫度條件下進(jìn)行一定時間的反應(yīng)，獲得樣品經(jīng)過減壓蒸餾3h，能夠提取到無色的松香季戊四醇酯。同時計(jì)算所得的松香中季戊四醇酯產(chǎn)率，然后對軟化點(diǎn)、色澤與酸值等指標(biāo)進(jìn)行測試。

1.3 測試的方式

產(chǎn)率：把精制松香作為參照，實(shí)際產(chǎn)率等于所得松香中季戊四醇酯的質(zhì)量除以松香的質(zhì)量。

色澤：把樣品以及苯按1：1的質(zhì)量體積之比進(jìn)行溶解，再將其裝到潔凈干燥比色管中，同時根據(jù)GB/T9282.1-2008配制鉑鈷的標(biāo)準(zhǔn)溶液情況對溶液色澤情況進(jìn)行測定。

酸值：根據(jù)GB/T8146-2003中的第5條規(guī)定，準(zhǔn)確稱取2g樣品放入250ml的錐形瓶中，精確到0.001g，然后滴加5滴0.01g/mL酚酞酒精的溶液為，并作為指示劑，再用0.5mol/L標(biāo)準(zhǔn)的氫氧化鉀溶液進(jìn)行滴定，一直到微紅30s并且不褪色才能停止嗎，酸值通過單位樣品消耗的氫氧化鉀實(shí)際質(zhì)量分?jǐn)?shù)來計(jì)算。

軟化點(diǎn)：按照GB/T8146-2003中的第4條規(guī)定，應(yīng)用環(huán)球方法對軟化點(diǎn)進(jìn)行測量。先把樣品粉碎，一直到直徑為5him為止，同時稱量5g放入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的厚度6.4mm以及直徑為23mm的銅環(huán)之中，并填滿與熨平，然后在熨平松香上放上規(guī)定質(zhì)量為3.45g、直徑為9.5mm的鋼球，根據(jù)特定升溫速率逐漸加熱到包裹鋼球樣品下落的固定距離瞬間溫度也就是軟化點(diǎn)，而容器中傳熱介質(zhì)主要是丙三醇。

2 結(jié)果分析

2.1 攪拌的速度對于酯化產(chǎn)品性能影響情況

攪拌能夠推動反應(yīng)物傳質(zhì)以及反應(yīng)物和催化劑間充分的接觸，還有助于反應(yīng)物的溫度保持恒定，防止出現(xiàn)局部過熱的情況。本次研究中，反應(yīng)的溫度是270℃，反應(yīng)的時間是8h，季戊四醇的用量用m（季戊四醇）表示，其中m（松香）占比為12%，而D催化劑用量用m（D催化劑）來表示，其中m（松香）占比為0.15%，以上為實(shí)驗(yàn)的基本條件，同時觀察了每分鐘30r、40r、50r、60r與70r時對于產(chǎn)品性能產(chǎn)生的影響，具體結(jié)果從圖1中可以看出。隨著攪拌速度增加，產(chǎn)品軟化點(diǎn)與產(chǎn)率也會隨著增加，當(dāng)每分鐘的攪拌速度達(dá)到60r時，產(chǎn)品軟化點(diǎn)與產(chǎn)率達(dá)到最高，并且不再隨著速度增加而升高。產(chǎn)品色澤與酸值隨著攪拌速度提高呈現(xiàn)出下降的趨勢，每分鐘攪拌的速度達(dá)到60r時，產(chǎn)品色澤與酸值會達(dá)到較低值或者是最低值，如果再提高攪拌的速度，其色澤與酸值也基本不會發(fā)生改變。

圖1 產(chǎn)品指標(biāo)隨著攪拌速度變化的趨勢

2.2 反應(yīng)的時間對于產(chǎn)品性能影響情況

反應(yīng)的溫度為270℃，季戊四醇的用量用m（季戊四醇）來表示，其中m（松香）占比為12%，D催化劑的用量用m（D催化劑）來表示，其中，m（松香）占比為0.15%，同時觀察6h、7h、8h與9h反應(yīng)時間下，對于產(chǎn)品性能所產(chǎn)生的影響，具體結(jié)果從圖2中可以看出。產(chǎn)品軟化點(diǎn)與產(chǎn)率會隨著反應(yīng)時間增加而逐漸提高，8h達(dá)到最大，而后，反應(yīng)時間增加，軟化點(diǎn)以及產(chǎn)率也不會再發(fā)生變化；產(chǎn)品色澤隨著反應(yīng)時間增加而逐漸下降，在8h達(dá)到最低，這時候酸值也最低，可見，8h是最佳反應(yīng)的時間。

圖2 產(chǎn)品性能的指標(biāo)隨著反應(yīng)時間變化的趨勢

2.3 催化劑用量與種類對于產(chǎn)品性能產(chǎn)生的影響

反應(yīng)溫度是270℃，反應(yīng)的時間7h，在m（季戊四醇）中m（松香）占比為10%，m（催化劑）中m（松香）占比為0.2%，觀查A催化劑、B催化劑、C催化劑與D催化劑對于酯化產(chǎn)品的性能影響。把酯化產(chǎn)品軟化點(diǎn)、酸值、色澤與產(chǎn)率作為產(chǎn)品性能的衡量標(biāo)準(zhǔn)，具體從圖3中可以看出。在以上四種催化劑的催化作用下，酯化產(chǎn)品軟化點(diǎn)與產(chǎn)率變化的趨勢比較相似，B催化劑催化作用下軟化點(diǎn)與產(chǎn)品產(chǎn)率最低，而D催化劑下達(dá)到最高。而在酸值與色澤方面，在D催化劑作用下，顏色最淺與酸值最低，可見，在四種催化劑中D催化劑的催化效果比較好。

2.4 反應(yīng)的溫度對于產(chǎn)品的性能影響

反應(yīng)時間一般是7h，而季戊四醇的用量用m（季戊四醇）來表示，其中m（松香）占比為12%；D催化劑的用量用m（D催化劑）來表示，m（松香）占比為0.15%，這也是實(shí)驗(yàn)的基本條件，觀察250℃、260℃、270～280℃條件下，對于產(chǎn)品性能所產(chǎn)生的影響，具體從圖4中可以看出。反應(yīng)的溫度達(dá)到270℃時，產(chǎn)品軟化點(diǎn)與產(chǎn)率達(dá)到最高，而產(chǎn)品色澤與酸值最低，可見，270℃是最佳反應(yīng)的溫度。

圖3 產(chǎn)品性能指標(biāo)隨著催化劑的種類變化趨勢

圖4 品性能指標(biāo)隨著反應(yīng)溫度變化的趨勢

2.5 原輔料的用量比對于產(chǎn)品性能產(chǎn)生的影響

實(shí)驗(yàn)的基本條件為：反應(yīng)溫度是270℃，反應(yīng)的時間是7h，m（催化劑）中m（松香）占比為0.15%，對季戊四醇的用量進(jìn)行改變，季戊四醇和松香質(zhì)量比為8%、10%、12%、14%、16%，觀察實(shí)驗(yàn)中季戊四醇的用量對于產(chǎn)品的性能影響，具體結(jié)果從圖5中可以看出。在實(shí)驗(yàn)開始時，產(chǎn)品軟化點(diǎn)與產(chǎn)率會隨著季戊四醇的用量增加而逐漸提高，當(dāng)達(dá)到12%時，產(chǎn)率基本不會發(fā)生改變。產(chǎn)品色澤與酸值隨著季戊四醇的用量增加呈現(xiàn)出下降的趨勢，當(dāng)季戊四醇用量達(dá)到12～14%時最低，可見，當(dāng)季戊四醇的用量為12%時效果最好。

圖5 產(chǎn)品性能指標(biāo)隨著季戊四醇的用量變化趨勢

2.6 生產(chǎn)擴(kuò)大的實(shí)驗(yàn)

在上述工作的基礎(chǔ)上，實(shí)施生產(chǎn)擴(kuò)大的試驗(yàn)，把1000kg精制松香與120kg季戊四醇融入反應(yīng)釜之中，均勻混合以后，加入D催化劑，量為1.5kg，在60r/min攪拌速度與270℃反應(yīng)溫度下進(jìn)行酯化的反應(yīng)，反應(yīng)時間為8h，獲得產(chǎn)品經(jīng)3h減壓冷卻與蒸餾，獲得1066kg松香的季戊四醇酯。且產(chǎn)品顏色（Hazen）為40、酸值為20mgKOH/g、軟化點(diǎn)為103℃。

3 結(jié)論

綜上所述，本次篩選D催化劑可以推動反應(yīng)的進(jìn)行，松香和季戊四醇的酯化反應(yīng)最好工藝條件如下：酯化的溫度為270℃，酯化反應(yīng)的時間為8h，選擇D催化劑，并且催化劑D的用量是m（催化劑D），其中m（松香）占比為0.15%，季戊四醇的用量是m（季戊四醇），其中m（松香）占比為12%，每分鐘的攪拌速度是60r。

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TQ645.9

A

1004-7344（2016）05-0250-02

2016-1-28

陳敬（1986-），男，本科，主要從事松香樹脂、造紙施膠劑等松香衍生物的產(chǎn)品開發(fā)工作。