關(guān)于甲基硫醇錫合成工藝分析思考

徐萬立

【摘 要】 甲基硫醇錫在現(xiàn)代社會發(fā)展中因其化學(xué)性能穩(wěn)定得到了廣泛的應(yīng)用。本文從甲基硫醇錫的應(yīng)用與發(fā)展角度入手，對其合成工藝中的氯化物蒸餾與吸收、后處理工藝等技術(shù)進(jìn)行分析，并對合成工藝過程中的影響因素進(jìn)行闡述，以供同行參考。

【關(guān)鍵詞】 甲基硫醇錫 工藝 合成 影響 處理

1 引言

甲基硫醇錫主要由二甲基二巰基乙酸異辛酯與一甲基三巰基乙酸異辛酯組成，把初期穩(wěn)定性與長期穩(wěn)定性的優(yōu)勢相互結(jié)合，形成一種良好的PVC用熱穩(wěn)定劑。甲基硫醇錫沒有毒性，而且熱穩(wěn)定性與透明度非常高，加工性能好，得到了廣泛的應(yīng)用。在其合成工藝過程中，需要對多個因素進(jìn)行綜合考慮，才能達(dá)到最佳的轉(zhuǎn)化率，產(chǎn)生較低的副產(chǎn)物，實現(xiàn)能源的有效利用。

2 甲基硫醇錫應(yīng)用與發(fā)展

甲基硫醇錫的熱穩(wěn)定性非常高，比PVC具有高度的相容性，同時對其的壓延性與吹塑都非常有效的特點以及低毒特點，在食品包裝領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。目前我國對于硬質(zhì)透明聚氯乙烯材料的需求量非常大，其中甲基硫醇錫就占到一半以上。我國對于甲基硫醇錫熱穩(wěn)定性的研究時間較短，工藝技術(shù)也與發(fā)達(dá)國家有很大的差距，對于目前應(yīng)用的美國莫頓公司的熱穩(wěn)定劑價格太高，并未被市場所接受。常用的兩步法合成工藝存在著操作麻煩的問題，而且會對最終產(chǎn)品的質(zhì)量造成影響，而一步法則取消了中間體的提純，只是能耗高一些，對環(huán)境有一定的污染性，成本高。我國的城市發(fā)展中，對于PVC材料的需求量非常大，對甲基硫醇熱穩(wěn)定劑的研究不斷成熟，不斷研制出新產(chǎn)品，應(yīng)用于聚氣乙烯加工企業(yè)。目前對于它的研究主要集中在品種的提高與改進(jìn)方面、產(chǎn)品的性能提高、成本降低方面等。過高的生產(chǎn)成本也有可能導(dǎo)致高性能材料無法得到廣泛的應(yīng)用。我國在塑料門窗生產(chǎn)中多采用鉛熱穩(wěn)定劑，雖然不直接與人體接觸，但產(chǎn)生了一定的環(huán)境污染，一些塑料門窗時間久了就會發(fā)黃，影響產(chǎn)品質(zhì)量，出口后對我國企業(yè)形象不利。[1]

隨著目前我國環(huán)境保護(hù)政策與意識的不斷加強(qiáng)，一些無毒產(chǎn)品將會取代鉛鹽類熱穩(wěn)定劑。傳統(tǒng)的鉛鹽類熱穩(wěn)定劑在發(fā)展過程中也列加注重解決粉塵污染與計量困難的問題，而且市場占有率呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢。2006年開始，歐盟規(guī)定禁止含有鉛與鎘的電子電氣設(shè)備進(jìn)入其市場。我國也早在2004年就已經(jīng)規(guī)定禁止使用PVC-U管采用鉛鹽類穩(wěn)定劑。

3 甲基硫醇錫合成工藝介紹

目前我國經(jīng)常使用的甲基硫醇錫的合成工藝類型主要包括二分法、配位法、真空法與BX-2S高效催化法等。二分法首先形成中間體，甲氯化錫與溶劑巰基乙酸異辛酯進(jìn)行反應(yīng)。采用這種工藝方法的效果并不好，不易保存，而且操作起來非常麻煩，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。配位法的中間體為甲基錫氯化物的水溶液，在這一工藝流程中包括制備甲基錫氯化物、制備配位型硫醇甲基錫的步驟，相對于傳統(tǒng)的硫醇甲基錫混合物的分子量高，在加工過程中熱穩(wěn)定性非常高。真空法主要是在真空的條件下對甲基硫醇進(jìn)行直接合成的方法，操作起來非常簡單，成本低廉，共分為三個工藝階段，每一個工藝階段都需要有壓力、溫度與時間的特定控制參數(shù)，合成的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化率在99%以上，并降低了污染物的排放量。BX-2S高效催化法是通過一甲與二甲的配位鍵連接的方式，合成出單一的配位型硫醇甲基錫化合物。[2]

3.1 單雙甲基錫氯化物的蒸餾與吸收

在金屬錫與氯甲烷在催化作用下進(jìn)行鹵化反應(yīng)時，加入分配劑合成二甲基二氯化物與一甲基三氯化錫，同時還混有一定量的三甲基氯化物，在合成之后的混合物需要通過蒸餾的辦法對三甲基氯化錫以及未來得及反應(yīng)的物質(zhì)進(jìn)行消除。在蒸餾完成后，冷卻形成晶，采用水吸收的方式制成一定濃度的二甲基二氯化錫與一甲基三氯化錫混合物。

3.2 粗品甲基硫醇錫后處理工藝

在合成過程中的縮合反應(yīng)過程中，會產(chǎn)生氯化氫，需要采用捕酸中和反應(yīng)，在縮合中加入部分有機(jī)溶劑對于分層非常有利，在分層與水洗后，脫去低沸點的有機(jī)溶劑油，脫脫氣過濾后得到成品。[3]通過合成的甲基硫醇錫產(chǎn)品質(zhì)量要經(jīng)過相關(guān)的檢測才能轉(zhuǎn)為成品。

4 甲基硫醇錫合成工藝影響因素

首先是氯甲烷的用量對合成中的轉(zhuǎn)化率造成了一定的影響。氯甲烷是甲基錫縮合體系中的重要組合部分，起到錫化作用與配比作用。經(jīng)過實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，氯甲烷的用量與反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率間呈現(xiàn)出正比關(guān)系，最高有可能會達(dá)到90%；其次是縮合反應(yīng)的溫度也會對轉(zhuǎn)化率造成一定的影響。[4]不同的反應(yīng)溫度對應(yīng)著不同的錫化性，凝聚率懷機(jī)械穩(wěn)定性會隨著溫度的增加而不斷降低，中間體顏色會不斷變藍(lán)，同時泡沫現(xiàn)象越來越多；攪拌速率也會對轉(zhuǎn)化率形成一定的影響，攪拌速度越憶人，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率越高，但高于一定程度時，轉(zhuǎn)化率反而又會下降。要把攪拌率控制在一定的范圍之內(nèi)；第四是催化劑的用量也會對反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率形成影響。催化劑的用量與轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系并非線性，而在階段內(nèi)呈現(xiàn)出遞增或遞減的關(guān)系，最高時，轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到95%；最后影響因素為反應(yīng)時間。反應(yīng)時間對甲基硫醇錫的轉(zhuǎn)化率影響與溫度影響作用趨勢幾乎相同。通過對所有的影響因素進(jìn)行綜合確定出最佳的轉(zhuǎn)化率操作方案，達(dá)到原料的充分反應(yīng)，提高能源利用率。[5]

5 結(jié)語

甲基硫醇錫合成工藝類型非常多，生產(chǎn)企業(yè)要通過對實際設(shè)備與政策的問題考慮后選擇最恰當(dāng)?shù)纳a(chǎn)技術(shù)。同時甲基硫醇錫合成工藝受到多個因素的影響，只有掌握這些因素的影響規(guī)律，才能在工藝流程中應(yīng)用準(zhǔn)確的參數(shù)。甲基硫醇錫熱穩(wěn)定劑在我國的應(yīng)用將會更加廣泛，其環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性等都直接決定著消費市場需求。在未來，甲基硫醇錫合成工藝技術(shù)將會不斷進(jìn)步，促進(jìn)我國建材市場的不斷完善發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉松偉，吳廣文，孫煒.甲基硫醇錫合成工藝研究[J].化學(xué)與生物工程，2010，04：33-35.

[2]魯伊恒，武成利，曹發(fā)明.塑料熱穩(wěn)定劑甲基硫醇錫熱分解紅外及質(zhì)譜分析[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，04：468-471.

[3]江從宇.真空法合成甲基硫醇錫研究[J].塑料助劑，2008，05：31-34.

[4]劉松偉.一步法合成甲基錫巰基乙酸異辛酯的工藝研究[D].武漢工程大學(xué)，2010.

[5]汪濤鋒，葉焙，江世履，屠木森.三甲基氯化錫（TMT）的毒性及對甲基硫醇錫開發(fā)工作的幾點建議[J].塑料助劑，2003，03：25-29.endprint