本发明属于有机化学领域烷烃类深度氯化的催化方法。 氯蜡-70是含氯量在70%左右的氯化石蜡,广泛用于塑料和橡胶制品中作为添加型阻燃剂,且为目前阻燃剂中产量较大,价格较低的一种。
到目前为止在国内外生产氯蜡-70基本上采用下述三种工艺路线进行:热氯化法、悬浮法及四氯化碳溶剂法。前二种方法生产的氯蜡-70产品的质量较差,软化点偏低,色泽也不好(黄褐色),产品含氯量很难达到70%。我国目前采用前两种方法生产的氯蜡-70产品其含氯量仅达68%。而采用以四氯化碳为溶剂的光氯化法工艺,产品质量虽然能达到国际标准(含氯量为68-72%;软化点为95℃以上;热稳定指数为0.3%以下)但由于氯蜡-70为蜡的深度氯化产品,其反应速度随含氯量的增加,而逐渐下降,尤其当含氯量达到60%以上时,速度较反应初下降10倍以上。因此,大大延长了反应周期,降低了设备利用率,与此同时,在反应后期由于反应速度太慢,氯气利用率下降,致使反应尾气中含有大量的氯气,造成严重的空气污染,为防止和减少污染,则需要使用大量烧碱中和来处理含氯尾气,总之造成人、财、物力的极大损耗。
长期以来,为了加快深度氯化的反应速度,各国曾研究了许多措施,例如:增加单位反应容器中的光照强度;改变光源的波长;增加原料中低碳蜡的含量;采用有机过氧化物做引发剂等等,但都由于深度氯化时,物料粘度较大,透光率较低,有机过氧化物接触面受限等原因,反应速度虽有改善,但其结果并不理想。到目前为止,尚未有采用加入催化剂-过硫酸钾,进行催化氯化反应的方法。
本发明就是在以四氯化碳为溶料,以氯蜡-42和氯气为原料进行深化氯化反应来生产氯蜡-70的过程中加入适量过硫酸钾作为催化剂进行催化氯化反应,使反应速度增加了3-4倍,生产出的氯蜡-70产品各项指标均达到国际标准水平。
在用蜡与氯气直接加四氯化碳溶剂来生产氯蜡产品的整个过程中,加入适量过硫酸钾均起到催化作用。但因反应初期,本身反应速度就比较快,因而催化作用并不明显,而在深化氯化反应阶段,其催化作用十分显著,因此本发明仅以氯蜡的一般产品:氯蜡-42(即含氯量为42%)和氯气为反应原料,以四氯化碳为溶剂作为基础做进一步说明。
具体实施例证如下:
1、实施室试验例:
四氯化碳与氯蜡-42重量比为3∶1。
反应温度为55±5℃。
催化剂过硫酸钾加入量是氯蜡-42重量的0.1-5%向溶质中通以氯气。氯化的全过程为3小时,所得产品含氯量为70.12%。软化点为102℃。而在其他条件均相同的情况下,只是不加过硫酸钾,则氯化时间为13小时方能达到同样质量水平(含氯量70%),即反应周期由13小时缩至3小时。提高反应速度四倍以上。
2、大批生产实施例:
向反应釜中加入氯蜡-42:800公斤。
加入三倍的四氯化碳2400公斤。
再加入与上述相等比例的过硫酸钾(即氯蜡-42重量的0.1-5%)。
反应温度仍为:55±5℃。
然后通入氯气,直至成槽。所需时间为:18-20小时。而在未加入过硫酸钾之前,同样的反应过程则需要80小时。即反应周期由80小时缩至18-20小时,同样提高速度四倍左右。
由于采用本发明地方法,使反应速度提高3-4倍。从而提高了劳动生产率及设备利用率。节省了水、电、汽等能源消耗。同时反应尾气中含氯气量较少,降低了空气污染程度,因而减少了为防止空气污染而用以中和氯气所需要的液体碱的用量。从以上几方面降低了生产成本。
采用本发明的方法所得到的中间产品,由于残余氯气较少,易于水洗中和。
同时本方法所使用的催化剂-过硫酸钾,价格便宜,无毒无味,无燃烧危险,易于保管。
本发明所述的催化氯化方法,操作简单,反应平稳,无任何危险。
采用本发明的方法所生产的氯蜡-70产品质量确保达到国际标准要求,属于国内优质产品。