二異丁基二硫代磷酸鈉的合成研究

徐慶華

(煙臺(tái)恒邦化工助劑有限公司,山東 煙臺(tái) 264100)

二異丁基二硫代磷酸鈉俗稱異丁鈉黑藥，它是金礦及銀、銅、鋅硫化礦的有效捕收劑，在堿性回路中對(duì)黃鐵礦捕收力很弱,具有很弱的起泡性。二異丁基二硫代磷酸鈉的合成是用五硫化二磷、異丁醇、氫氧化鈉等原料分兩步完成的。第一步在一定催化劑的作用下五硫化二磷與異丁醇在一定的溫度下反應(yīng)生成二異丁基二硫代磷酸。第二步用液堿中和二異丁基二硫代磷酸得到二異丁基二硫代磷酸鈉。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

五硫化二磷、液堿(含量32%)， 異丁醇(≥99%)、催化劑(均為工業(yè)品)。

1.2 合成反應(yīng)

1.3 二異丁基二硫代磷酸的合成

首先在1000mL的四口燒瓶中倒入一定量的異丁醇，升溫至一定的溫度，在攪拌狀態(tài)下向燒瓶中緩緩加入五硫化二磷，再加入少量催化劑，控制在一定的溫度下反應(yīng)1.5h得到二異丁基二硫代磷酸(黑藥酸)。

1.4 二異丁基二硫代磷酸鈉的合成

將合成的二異丁基二硫代磷酸(黑藥酸)進(jìn)行降溫至50℃左右，然后向燒瓶中加入32%的液堿進(jìn)行中和，得到二異丁基二硫代磷酸鈉產(chǎn)品。

2 結(jié)果與討論

二異丁基二硫代磷酸鈉的合成反應(yīng)中至關(guān)重要的因素是二異丁基二硫代磷酸(黑藥酸)的合成效果，本實(shí)驗(yàn)主要研究了反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間等對(duì)二異丁基二硫代磷酸的影響。

2.1 反應(yīng)溫度的影響

在異丁醇和五硫化二磷的配料比為1∶1的前提下，首先將202g異丁醇加入四口燒瓶中，然后升溫至50℃，向燒瓶中加入150g五硫化二磷及少量催化劑，控制一定的反應(yīng)溫度反應(yīng)2h。不同反應(yīng)溫度對(duì)黑藥酸的影響見表1、圖1。

表1 不同反應(yīng)溫度對(duì)黑藥酸的影響

隨著反應(yīng)溫度的升高，二異丁基二硫代磷酸的含量及收率呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，并且產(chǎn)品的顏色隨著溫度的升高而加深。溫度升高，產(chǎn)品的損耗增加，異丁醇的揮發(fā)量增加，并且高溫副反應(yīng)導(dǎo)致硫脫落等導(dǎo)致產(chǎn)品損耗量大，產(chǎn)品顏色加深，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，將反應(yīng)溫度定為90℃。

圖1 不同反應(yīng)溫度對(duì)黑藥酸的影響

2.2 二異丁基二硫代磷酸(黑藥酸)配料比的選擇

不同配料比對(duì)黑藥酸的顏色、含量等的影響見表2。

表2 不同配料比對(duì)黑藥酸的顏色、含量等的影響

由于P2S5干燥時(shí)是比較穩(wěn)定的,但是遇水會(huì)發(fā)生水解生成磷酸和硫化氫，故在空氣中有臭雞蛋味道并且有劇毒，所以此反應(yīng)要保證五硫化二磷必須完全反應(yīng)。在反應(yīng)溫度、時(shí)間等其他條件相同的情況下，異丁醇和五硫化二磷的配料比的變化對(duì)產(chǎn)品顏色的影響不大，異丁醇和五硫化二磷的配料比為1.02∶1時(shí)，合成的黑藥酸的含量較高，所以將配料比定為1.02∶1。

2.3 加料溫度的影響

異丁醇與五硫化二磷的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)過(guò)程中需要控制加料速度防止溫度過(guò)高，副反應(yīng)增加。加料溫度同樣影響黑藥酸的含量，溫度過(guò)高，副反應(yīng)增加，溫度過(guò)低，反應(yīng)速度太慢，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，將加料溫度控制在55～70℃之間，合成黑藥酸的含量及顏色較好。

2.4 反應(yīng)時(shí)間的影響

反應(yīng)時(shí)間對(duì)黑藥酸含量等的影響見表3、圖2。

通過(guò)表3可見，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，黑藥酸的含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，考慮到節(jié)能等因素最終選擇反應(yīng)時(shí)間為2h。

表3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)黑藥酸含量等的影響

圖2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)黑藥酸含量的影響

2.5 二異丁基二硫代磷酸鈉的合成

通過(guò)中和反應(yīng)得到最后的產(chǎn)品。將32%的液堿加入到二異丁基二硫代磷酸中，保持溫度50～60℃之間反應(yīng)1h得到產(chǎn)品。液堿的加入量通過(guò)調(diào)節(jié)pH值來(lái)控制，反應(yīng)后的二異丁基二硫代磷酸鈉的pH值至在11～13之間，含量在49%～53%之間，顏色為黃綠色至棕色透明溶液。

3 結(jié)論

以異丁醇、五硫化二磷為原料通過(guò)兩步反應(yīng)合成二異丁基二硫代磷酸產(chǎn)品。五硫化二磷的加料溫度控制在55℃左右，第一步的反應(yīng)溫度控制在90℃左右，合成的二異丁基二硫代磷酸的含量>90%，顏色為淡黃綠色透明溶液，將二異丁基二硫代磷酸降溫至50℃左右再與32%的氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和反應(yīng)得到最終的產(chǎn)品。中和過(guò)程控制溶液的pH值在11～13之間，得到的最終產(chǎn)品二異丁基二硫代磷酸鈉為含量50%左右的顏色為黃綠色至棕色的透明溶液。