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【EBS】乙撑双硬脂酸酰胺生产质量把控

文章出处:网责任编辑:青岛赛诺作者:青岛赛诺人气:-发表时间:2019-11-04 10:13:00【

 青岛赛诺小编带大家了解乙撑双硬脂酸酰胺EBS

 

 

摘要:简要分析了以乙二胺和硬脂酸为原料采用常压直接合成法制备乙撑双硬脂酰胺的反应过程中影响其色泽的因素,着重讨论了原料、辅料、反应时间(滴加速度)、反应温度、抗氧剂、催化剂加入量、包装温度等的影响,从而提出了改善EBS色泽的方法,对从事EBS生产管理的技术管理人员具有一定的参考价值。

EBS

1 概述

乙撑双硬脂酰胺( EBS) 英文名称为Ethyienebistearicamide ,别名乙烯基双硬脂酰胺;分子式:C38N76 N2O2,为白色细小颗粒,硬而脆的白色高熔点蜡。工业品熔点为141~146℃,密度为0.98(25℃),闪点约285℃,无毒,对人体无副作用,对酸碱和水介质稳定,在本品的熔点或其以上温度下,可溶于混合二甲苯、萜烯、油漆涂料、石脑油、丁醇、甲基溶剂等和高沸点溶剂,但不溶于水、乙醇、苯、四氯化碳、甘油等沸点溶剂,具有高温润滑和低温防粘,明显提高制品表面光滑度等特性。

 

1.1 技术指标

外观:白色粉状;

密度:0.98(25℃);

初熔点:141~146℃;

总胺值:≤3.0mgKOH/g;

细度:20目,125目,200目,325目,1000目;

色值:≤5.0G;

酸值:≤7.0mgKOH/g;

加热减量:≤0.5%;

1.2 主要应用

1.2.1 塑料

在许多热塑性和热固性塑料中作为内部和外部滑剂,代表者如ABS、PS、AS、PVC,亦可应用于PE、PP、PVAC、醋酸纤维素( cellulose,Acctate),尼龙(Nylon),酚醛树脂( pheonolic - Resin)、氨基塑料等,具有良好的光洁度、脱膜性。

在热塑性的PUR注塑加工中,该助剂也担当了内部脱膜剂,添加量为0.1%~1%。作为聚甲醛润滑剂,添加量为0.5%,提高了熔体流动速率,改善了脱膜性,且聚甲醛的白度、热稳定性及各项物理指标均达到优级品指标。

1.2.2 颜料、填料分散剂

在塑料(化纤) 色母粒( 如ABS、PS、丙纶、涤纶母粒)中,EBS 作为分散剂,可提高颜料、填料的分散性和加入量,提高加工效率,并可提高色母粒的鲜艳度和光亮度;EBS还可作为塑料配色用扩散粉,加入量为0.5% ~5%。

1.2.3 涂料、油墨

涂料及油漆制造时,添加0.5%~2% EBS能提升盐雾及防潮效果;在涂料添加本品可改善脱漆剂性能,可提高烘烤瓷漆表面的流平性。

在家具抛光剂和印刷油墨中可用为消光剂。

本品经微粉化处理后( 粒径:d50约6μ,d90约12μ),具有优良的抗磨性和爽滑性,用于漆系改善打磨性,在多孔的表面改善脱气性,用高剪切的分散设备或球磨机调入,加入量为0.5%~1%,为保证颗粒充分湿润搅拌时间应足够长。

1.2.4 离型剂

铸砂用酚醛树脂添加EBS可作为离型剂。

1.2.5 橡胶

合成树脂及橡胶如Yinyl,polychloroprene,GRS( SBR) 在它们的乳化液中加入1%~3%EBS,有良好的抗粘及抗结块效果,EBS应用于汽车用地板垫,排水管等橡胶制品起到增加表面光泽的效果。

1.2.6 粉末涂料

EBS可用作粉末涂料用流动助剂。

1.2.7 化纤

在化纤工业中,EBS可以提高聚酯、聚酰胺纤维的耐热耐候、流动性能,赋予它们一定的抗静电效果,在抗静电尼龙纤维纺丝中可减少纱线的断裂。

1.2.8 日用塑料制品

随着塑料工业的发展和人民生活水平的提高,日用塑料制品有了很大的发展。它替代许多古老的竹木制品、金属制品和陶瓷制品,已进入现代人们日常生活的各个角落,并以它各种优异的性能日益被人们所接受和喜爱。盆、桶等类聚乙烯日用塑料制品之所以能得到人们的青睐,除了它的内在性能之外,外表的色彩鲜艳和光洁是一个重要因素,但是,塑料制品表面光洁度的好坏可通过改进配方,加入EBS助剂来达到这一目的。

1.2.9 其他用途

EBS的应用近年来发展也较快,国内还开展了其他方面的尝试。山西省化工研究所和上海溶剂厂将EBS作聚甲醛润滑剂,应用效果良好;北京织带厂将EBS应用到所生产的软质PVC输水带中,节省了动力消耗,同时成膜开口效果得到了改善;太原塑料一厂将EBS 应用到所生产的PVC硬片中,提高了物料的流动性,防止了物料结块。

从上述EBS的用途可以看出对其色泽的要求十分苛刻,因此生产过程中如何改善色泽尤为重要。

2 生产工艺

EBS的合成方法一般可分为4种路线:1) 硬脂酸与胺类化合物反应;2) 硬脂酸酯与胺类化合物反应;3) 硬脂酰氯与胺类化合物反应;4) 腈化物的水解。硬脂酸法工艺简单、操作方便,反应条件温和不苛刻,反应原料易得且成本低,收率高、三废少,但在成盐阶段生成的铵盐中间体极易着色,使产品色值偏高,铵盐在脱水阶段有其他副反应发生,导致产品纯度下降,熔程变宽。但只要加强过程控制,生产出产品完全能满足用户需要;酰氯法的特点是两步反应,简单易行、条件温和,但后处理复杂、三废多,总收率相对较低,且不适应当前保形势,但色泽好;脂肪酸酯与胺的反应能获得高纯度的酰胺,收率高,但脂肪酸的酯化及酰胺化过程中醇的蒸发工艺复杂、能耗高,不利于实施清洁生产;氰化物分解虽然简单,但原料氰化物的制备困难。

由于目前大部分EBS厂家均采用硬脂酸法生产EBS,因此下面着重探讨该反应工艺。

H2NCH2CH2NH2+ 2RCOOH

RCOO - + H3N(CH2)2NH3+- OOCR

RCOO- + H3N(CH2)2NH3+- OOCR

RCONH(CH2)2NHCOR+ 2H2O

首先是在熔融状态下,硬脂酸与乙二胺反应,生成中间体铵盐(100℃左右),该中间体极易着色,在140℃以上分解,得到相应的乙撑双硬脂酸酰胺。该方法工艺流程短,但反应温度较高,一般在200℃以上,还需选择适宜的催化剂和抗氧剂,以保证合成过程中物料不被氧化,确保产品色度。

3 影响产品色泽的因素及防范措施

从上面硬脂酸法生产EBS的原理分析可以看出,影响EBS色泽的主要因素,因此这里着重讨论硬脂酸法生产EBS 过程中如何通过有效的工艺过程控制来改善EBS色泽,进而使产品达到用户要求。

3.1 原料硬脂酸质量

原料硬脂酸的质量直接影响产品EBS的色度,一般情况下要求原料硬脂酸色度在30APHA以下,且为同种原料生产,并要求融化状态下不变色。若硬脂酸融化状态下色泽太差,在滴加乙二胺生成胺盐时产品表面氧化更快,从而导致产品色泽变深。

3.2 乙二胺质量

乙二胺质量也是保证EBS色泽的关键,一般要求乙二胺含量大于99. 8%,色泽小于10APHA,且无浑浊变色现象,选择进口乙二胺。

3.3 反应温度

反应温度的影响。硬脂酸与乙二胺成盐过程是个放热过程,反应温度不需太高。根据文献报道,滴加乙二胺的温度控制在80~100℃为宜,成盐过程为100℃左右。但是铵盐分解是个可逆过程,迅速将水移出反应系统,才能使胺分解过程进行到底,反应温度常常控制在160~200℃( 该温度主要与催化剂的类型及添加量相关)。不同温度下铵盐分解反应的结果不同,随着反应温度的提高,产物的收率也相应提高,当反应温度达到185℃左右时,收率达到高值;与185℃ 分解相比,虽然收率高1.2%,但产品色泽偏深,脱色处理效果不好,若继续提高反应温度,则产物的收率又呈降低趋势,同时产品色泽也成褐色,所以反应温度为180℃。当反应温度<180℃时,脱水反应不够完全,使产品得率不够理想;当反应温度>185℃时,铵盐脱水更加彻底,但高温反应会产生更多副产物,使产物收率也随之下降;同时,太高的反应温度会使产品的表面更容易被氧化,导致产品色泽加深。

3.4 乙二胺的滴加速度和反应器的搅拌效果

控制乙二胺的滴加速度也非常重要,若滴加过快,反应器内会大量起泡溢出,不仅浪费乙二胺,而且会使产品收率和色泽受到影响。但若太慢,反应时间将延长,成盐阶段生成的铵盐中间体极易着色,也将会直接影响产品的色泽,因此选择一个适当的滴加速度非常重要。

此外反应器的搅拌效果是否均匀也将影响色泽,因为若搅拌不均匀,反应器中物料可能出现局部过热的现象,因此搅拌器选用变频电机,以便根据反应进行的程度予以控制转速。

3.5 不同抗氧剂的影响

由于反应在较高温度下进行,容易发生氧化副反应,影响产品的收率和色泽。EBS制备的关键是抗氧剂的选择,抗氧化效果的差异对产品的色泽影响大,选择不当则产品发黄。硼氢化物和磷酸氢盐等均可作为抗氧剂使用。笔者经过多年生产试验证明亚硫酸氢钠作为抗氧剂收率高,达到95%,但产品色泽偏深;以硼氢化钠作抗氧剂,产品颜色变浅,但收率不高;当抗氧化剂用量不变的前提下,采用亚硫酸氢钠和硼氢化钠的混合物时,反应收率较高( 但需特别注意其添加量的影响),并得到EBS 的色泽较好。

3.6 氮气的保护

为了保证产品色度,反应进料前需对反应釜抽真空,完毕进行氮气置换,进料后原料未升到反应温度前,反应器中连续通入氮气,使整个反应在氮气氛围中进行( 包括乙二胺),确保产品色度良好;同时氮气连续放空,也使反应生成的水被连续不断地带走,从而促使反应向生成产品方向进行。

3.7 喷粉冷却温度

目前大部分EBS生产工艺反应合格后的物料均进行喷粉包装。根据多年经验,若物料经喷粉冷却后在较高温度下就开始包装,则EBS即使包装成型后色泽也会变深。一般情况下产品温度50℃以下包装,变色的可能性较小。

 

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