如何提高氯化石蜡的热稳定性

提高氯化石蜡热稳定性

权旭平　　王旭光 (沈阳化工股份有限公司,沈阳 110026)

　　摘 要 介绍了氯化石蜡降解机理, 并从原料精制、合成工艺的改进以及热稳定剂的选择等方面阐述了提高氯 化石蜡热稳定性的途径。

关键词 氯化石蜡 降解机理 热稳定性

前 言

氯化石蜡的热稳定性是衡量氯化石蜡质量优劣 的一项重要指标。为了提高产品的热稳定性 ,在氯化 石蜡产品中加入适量的稳定剂 ,是人们最易想到的途 径,如热稳定剂乙二醇二缩水甘油醚。由于它与氯化 石蜡具有良好的相容性, 并对产品色泽、酸值无影响, 且沸点高、毒性小、使用方便, 20 多年来一直被氯化 石蜡生产厂作为首选热稳定剂。但乙二醇二缩水甘 油醚价格昂贵, 用量大,增加了氯化石蜡产品的成本, 影响到企业的经济效益。为此应考虑其它途径如 :精 制原料、改进氯化工艺及改善操作条件等。因为这些 途径能够很好地提高氯化石蜡的热稳定性,若再加入 少量热稳定剂, 则可大大增强氯化石蜡的热稳定性, 由此降低生产成本, 提高产品在市场上的竞争力。

1  氯化石蜡的热降解机理

氯化石蜡热降解机理 :首先是由于分子结构中有 不稳定的氯原子存在(一般认为是碳链的末端氯原 子)。这部分氯原子易于脱氯化氢产生烯键, 烯键一 经产生 ,由于脱出的氯化氢的催化作用 ,加速了继续 脱氯化氢过程,这样就产生了共轭双键多烯结构, 多 烯结构容易聚合生成胶质溶于物料中。此外双键也 容易受氧的侵袭形成叔碳醇, 它在酸性介质中也生成 烯键 ,多烯的叠合物和氧化的羰基化合物都是使产品 带颜色的原因。要保持产品的稳定性, 就必须消除或 阻遏这些不利反应。

氯化石蜡的脱氯化氢或氧化作用通常被认为是 游离基反应,它与外界条件尤其是热的作用有关。由 于分子结构和氯原子位置等因素 , 使其活性有所不 同,因而其耐热性也有差异。氧的存在加速了其脱氯 化氢和降解过程 ,热解和脱氧是互相影响的, 使反应 比较复杂而且加速其反应的历程。

2  提高氯化石蜡热稳定性的途径

由氯化石蜡的降解机理可知:提高氯化石蜡热稳

定性有三个途径。

2.1  原料石蜡的精制

因为氯化石蜡用原蜡除直链烷烃外 ,还有支链烷 烃、环烷烃、芳香烃及碱性氮等有机化合物。这些非 支链烷烃含量在 0 .5%以上, 则会影响氯化石蜡的热 稳定性。因为在氯代烷烃的亲核反应中 ,热氯化过程 生成的支链烷烃氯化物经常消去一分子的氯化氢而 得到烯烃 ;在热氯化过程中, 芳烃可以生成侧链氯代 芳烃和具有较长共轭体系的氯代芳烃。这些化合物 极易热解缩合,生成烯烃;碱性氮有机化合物如吡啶、 喹啉等, 是氯代烷烃脱氯化氢的催化剂, 氯代烷烃脱 氯化氢产生烯烃。因此,一般采用活性炭吸附精制法 对原蜡进行精制 ,投资少, 工艺简单 ,可减少原料中芳 烃环烷烃及碱性氮等有机化合物。

2.2  氯化反应的改进

因为相对低温氯化比高温氯化得到的产品热稳 定性好, 所以改进生产工艺条件 , 如热氯化也可选择 添加催化剂及能充分使反应液循环起来的氯化工艺 ; 光氯化可选择光效率较强的光源为引发剂,以及氯气 在反应液中充分分散的工艺,氯化釜带搅拌装置便是 一例。从而降低反应温度 , 提高氯化反应速度, 使氯 化石蜡中的游离氯及氯化氢降至最低值 ,同时防止氯 化石蜡支链末端进入不稳定的氯原子,进而抑制氯化 石蜡脱氯化氢的反应, 即减缓氯化石蜡的热降解过 程 ,由此提高氯化石蜡的热稳定性。

2.3  热稳定剂的选择

选择热稳定剂需具备以下性能 : ①迅速地与生成的氯化氢结合, 避免介质呈酸

性 ; ②迅速与氧化活性物质反应, 阻止其进一步反

应 ; ③与多烯结构反应生成稳定物质,阻止进一步脱

氯化氢 ; ④稳定剂不应影响氯化石蜡产品的色泽、酸值及

产品毒性等。 目前国内普遍采用的乙二醇二缩水甘油醚虽然

具有上述性能 , 但加量大(一般为 0 .8%), 综合单位 成本高。根据热稳定剂的协同效应 ,应该选择一种液 体复合稳定剂,即以乙二醇二缩水甘油醚为主体, 同 时配合使用其它适宜的热稳定剂。这样可以降低乙 二醇二缩水甘油醚使用量(0 .3%以下),降低产品成 本,同时还可以提高石蜡的热稳定性。

结 语

根据氯化石蜡热降解机理 ,解决氯化石蜡的热稳 定性是比较复杂的,单靠添加热稳定剂的途径解决氯 化石蜡的热稳定性很难达到理想的效果。因此应该 从原料的精制、氯化石蜡产品生产工艺的改进及选用 一种在稳定氯化石蜡过程中能产生协同作用的复合 稳定剂等方面着手,以提高氯化石蜡的热稳定性。