提高氯化石蠟熱穩定性

權旭平　　王旭光 (沈陽化工股份有限公司,沈陽 110026)

　　摘 要 介紹了氯化石蠟降解機理, 并從原料精制、合成工藝的改進以及熱穩定劑的選擇等方面闡述了提高氯 化石蠟熱穩定性的途徑。

關鍵詞 氯化石蠟 降解機理 熱穩定性

前 言

氯化石蠟的熱穩定性是衡量氯化石蠟質量優劣 的一項重要指標。為了提高產品的熱穩定性 ,在氯化 石蠟產品中加入適量的穩定劑 ,是人們最易想到的途 徑,如熱穩定劑乙二醇二縮水甘油醚。由于它與氯化 石蠟具有良好的相容性, 并對產品色澤、酸值無影響, 且沸點高、毒性小、使用方便, 20 多年來一直被氯化 石蠟生產廠作為首選熱穩定劑。但乙二醇二縮水甘 油醚價格昂貴, 用量大,增加了氯化石蠟產品的成本, 影響到企業的經濟效益。為此應考慮其它途徑如 :精 制原料、改進氯化工藝及改善操作條件等。因為這些 途徑能夠很好地提高氯化石蠟的熱穩定性,若再加入 少量熱穩定劑, 則可大大增強氯化石蠟的熱穩定性, 由此降低生產成本, 提高產品在市場上的競爭力。

1  氯化石蠟的熱降解機理

氯化石蠟熱降解機理 :首先是由于分子結構中有 不穩定的氯原子存在(一般認為是碳鏈的末端氯原 子)。這部分氯原子易于脫氯化氫產生烯鍵, 烯鍵一 經產生 ,由于脫出的氯化氫的催化作用 ,加速了繼續 脫氯化氫過程,這樣就產生了共軛雙鍵多烯結構, 多 烯結構容易聚合生成膠質溶于物料中。此外雙鍵也 容易受氧的侵襲形成叔碳醇, 它在酸性介質中也生成 烯鍵 ,多烯的疊合物和氧化的羰基化合物都是使產品 帶顏色的原因。要保持產品的穩定性, 就必須消除或 阻遏這些不利反應。

氯化石蠟的脫氯化氫或氧化作用通常被認為是 游離基反應,它與外界條件尤其是熱的作用有關。由 于分子結構和氯原子位置等因素 , 使其活性有所不 同,因而其耐熱性也有差異。氧的存在加速了其脫氯 化氫和降解過程 ,熱解和脫氧是互相影響的, 使反應 比較復雜而且加速其反應的歷程。

2  提高氯化石蠟熱穩定性的途徑

由氯化石蠟的降解機理可知:提高氯化石蠟熱穩

定性有三個途徑。

2.1  原料石蠟的精制

因為氯化石蠟用原蠟除直鏈烷烴外 ,還有支鏈烷 烴、環烷烴、芳香烴及堿性氮等有機化合物。這些非 支鏈烷烴含量在 0 .5%以上, 則會影響氯化石蠟的熱 穩定性。因為在氯代烷烴的親核反應中 ,熱氯化過程 生成的支鏈烷烴氯化物經常消去一分子的氯化氫而 得到烯烴 ;在熱氯化過程中, 芳烴可以生成側鏈氯代 芳烴和具有較長共軛體系的氯代芳烴。這些化合物 極易熱解縮合,生成烯烴;堿性氮有機化合物如吡啶、 喹啉等, 是氯代烷烴脫氯化氫的催化劑, 氯代烷烴脫 氯化氫產生烯烴。因此,一般采用活性炭吸附精制法 對原蠟進行精制 ,投資少, 工藝簡單 ,可減少原料中芳 烴環烷烴及堿性氮等有機化合物。

2.2  氯化反應的改進

因為相對低溫氯化比高溫氯化得到的產品熱穩 定性好, 所以改進生產工藝條件 , 如熱氯化也可選擇 添加催化劑及能充分使反應液循環起來的氯化工藝 ; 光氯化可選擇光效率較強的光源為引發劑,以及氯氣 在反應液中充分分散的工藝,氯化釜帶攪拌裝置便是 一例。從而降低反應溫度 , 提高氯化反應速度, 使氯 化石蠟中的游離氯及氯化氫降至最低值 ,同時防止氯 化石蠟支鏈末端進入不穩定的氯原子,進而抑制氯化 石蠟脫氯化氫的反應, 即減緩氯化石蠟的熱降解過 程 ,由此提高氯化石蠟的熱穩定性。

2.3  熱穩定劑的選擇

選擇熱穩定劑需具備以下性能 : ①迅速地與生成的氯化氫結合, 避免介質呈酸

性 ; ②迅速與氧化活性物質反應, 阻止其進一步反

應 ; ③與多烯結構反應生成穩定物質,阻止進一步脫

氯化氫 ; ④穩定劑不應影響氯化石蠟產品的色澤、酸值及

產品毒性等。 目前國內普遍采用的乙二醇二縮水甘油醚雖然

具有上述性能 , 但加量大(一般為 0 .8%), 綜合單位 成本高。根據熱穩定劑的協同效應 ,應該選擇一種液 體復合穩定劑,即以乙二醇二縮水甘油醚為主體, 同 時配合使用其它適宜的熱穩定劑。這樣可以降低乙 二醇二縮水甘油醚使用量(0 .3%以下),降低產品成 本,同時還可以提高石蠟的熱穩定性。

結 語

根據氯化石蠟熱降解機理 ,解決氯化石蠟的熱穩 定性是比較復雜的,單靠添加熱穩定劑的途徑解決氯 化石蠟的熱穩定性很難達到理想的效果。因此應該 從原料的精制、氯化石蠟產品生產工藝的改進及選用 一種在穩定氯化石蠟過程中能產生協同作用的復合 穩定劑等方面著手,以提高氯化石蠟的熱穩定性。