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硬脂酸钴的主要应用

发布日期:2020/10/18 17:56:53

背景及概述[1]

我国人口众多,电池消耗量约占全球总量的三分之一。2010年,我国仅手机用锂离子电池的生产量就达到200亿块,这些电池中含有大量的钴、铜、铝、铁等有价金属,其中钴含量为17%~23%。若将其随意丢弃,不仅污染环境、危害人类健康,且造成了资源的巨大浪费,因此,开展废旧电池化利用具有非常重要的意义和价值。硬脂酸盐类热稳定剂主要是硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸锂、硬脂酸锌、硬脂酸铝、双硬脂酸铝、硬脂酸铅、硬脂酸锶、硬脂酸钴、硬脂酸钠、硬脂酸亚锡等。硬脂酸钴为紫色或红色粉状物,钴含量8.4~9.55%。熔点85~112℃。

应用[2-4]

硬脂酸钴可作为聚氯乙烯用热稳定剂。其应用举例如下:

1)制备一种三价铬黑锌钝化液,包括以下步骤:称取制备钝化液用原料;将三价铬化合物、硬脂酸钴、硝酸钴、盐酸和硝酸加入到搅拌机中,搅拌混合后溶解得混合液A;将氯化钠和水玻璃加入到去离子水中,搅拌混合后溶解得混合液B;将混合液A和混合液B与称取的阴离子表面活性剂共同加入到分散机中,分散混合均匀即得。本发明采用三价铬化合物为主要原料,完全不含六价铬化合物,符合国家安全环保的理念,其制备方法简单,制备成本低,所得三价铬黑锌钝化液使用方便,常温钝化,钝化效率高,所得黑色钝化膜表面光滑,致密性好,结合力强,膜层的耐磨、耐蚀性强,可广泛应用于镀锌金属的表面钝化,效果持久,值得推广。

2)制备一种耐腐蚀的亲水铝箔,由铝箔以及涂覆在铝箔上的亲水涂层组成,所述亲水涂层由以下按照重量份的原料制成:改性环氧树脂75-80份、二缩三丙二醇二丙烯酸酯23-27份、季戊四醇三丙烯酸酯18-21份、聚丙二醇二缩水甘油醚1-3份、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚2-5份、聚乙烯醇缩丁醛7-10份、烷基酚聚氧乙烯醚4-8份、聚乙二醇2-5份、硬脂酸钴3-6份。本发明还公开了所述耐腐蚀的亲水铝箔的制备方法。本发明制备的亲水铝箔具有优异的耐腐蚀性能,市场前景广阔。

3)制备一种聚酚氧树脂增强聚乙烯电缆料,其由以下重量份的原料制成:高密度聚乙烯37-52、聚酚氧树脂25-35、聚苯胺16-30、石英砂7-14、氯化石油脂5-10、转炉钢渣9-16、滑石粉12-19、牡蛎壳粉10-15、氢化蓖麻油6-12、煤矸石10-15、低分子量聚丙烯6-8、锂瓷石5-10、硬脂酸钴2-3、蓖麻油酸锌1-2、蓖麻油酸钡1-2、重钙粉10-15。本发明采用聚酚氧树脂增强聚乙烯,可以显著提高其力学性能,使制得的聚乙烯电缆料强度高、韧性好,添加的聚苯胺、氢化蓖麻油等成分,可以改善聚乙烯电缆料的耐腐蚀性、耐油性和耐热老化性。

制备[5-6]

方法1:以废旧锂离子电池为原料,用湿法工艺提取锂离子电池中的钴制备硬脂酸钴。研究了溶剂体系、反应温度以及乙醇用量对硬脂酸钴性能的影响,得到制备硬脂酸钴的较好合成工艺条件。

1)氯化钴的制备:将废旧手机锂电池破碎后,加入浓硫酸,待反应完全后过滤得到滤液,然后用氨水调节滤液pH值到4.0左右,使滤液中的Fe3+和Al3+沉淀;再经过滤除去沉淀物,并用硫酸将滤液pH值调至1.0,采用萃取剂CP150萃取除去Cu2+;然后再调节pH至4.0,用萃取剂P204萃取除去溶液中残留的杂质Fe3+、Al3+、Cu2+、Mg2+、Mn2+等,并用浓盐酸反萃,得到的溶液蒸干即得到较为纯净的氯化钴晶体(≥98%)。

2)硬脂酸钴的制备:将0.05mol硬脂酸和一定量的溶剂加入三口烧瓶中,加入2.5molL的氢氧化钠20mL,充分搅拌,并采用水浴加热进行皂化反应,待反应完全后,加入2mol/L的氯化钴溶液13.13mL(过量5%)进行复分解反应,最后经过滤、洗涤即得到硬脂酸钴。其工艺流程图如图所示。

方法2:一种硬脂酸钴的制备方法,可作为性能良好的橡胶复合材料促进剂,该方法包括:将硬脂酸1845、二甲苯与氢氧化钴混合进行酸碱中和反应,中和反应完成后得到的产物即为硬脂酸钴;具体步骤:将硬脂酸1845、二甲苯搅拌混合后,在搅拌抽真空的状态下加入氢氧化钴;氢氧化钴加入后,升温至85~95℃时,蒸馏排出二甲苯和水;升温至165~175℃时,保持60分钟后进行减压蒸馏,减压过程中真空度从‑0.01MPa降至‑0.08MPa,并在真空度‑0.08MPa下保持120分钟后,完成酸碱中和反应得到的产物即为硬脂酸钴。为使制得的硬脂酸钴方便包装与使用,可进一步对反应后得到的反应产物进行造粒,如,可采用回转带式冷凝造粒机进行造粒,造粒的冷却温度为25~35℃。制得颗粒状的硬脂酸钴更易于包装及在生产橡胶复合材料中添加。

主要参考资料

[1] 塑料橡胶助剂手册

[2] CN201710208684.8一种三价铬黑锌钝化液的制备方法

[3] CN201710591090.X一种耐腐蚀的亲水铝箔及其制备方法

[4] CN201611100203.3一种聚酚氧树脂增强聚乙烯电缆料及其制备方法

[5] 废旧锂离子电池制备硬脂酸钴的研究

[6] CN201210591508.4一种硬脂酸钴的制备方法

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