?。ㄋ模┧上愕膽?yīng)用與再加工
松香由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)具有許多優(yōu)良性能,如防腐、防潮、絕緣、粘合、乳化、軟化等,因此廣泛應(yīng)用于肥皂、造紙、油漆、橡膠、塑料、電氣、醫(yī)藥、農(nóng)藥、印染、化工等部門。但由于松香本身還存在一些不足之處,如在溶劑中的結(jié)晶傾向性大,易被大氣中的氧氧化,軟化點(diǎn)低,易于和清漆中的重金屬鹽發(fā)生反應(yīng),因而限制了它在許多工業(yè)部門中更廣泛的應(yīng)用。
為了消除松香的一些缺陷,提高其使用價(jià)值,可以利用松香樹脂酸結(jié)構(gòu)中的雙鍵和羧基兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)活性中心進(jìn)行松香改性和制備松香衍生物。松香的改性和衍生物產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定,在各種工業(yè)中的應(yīng)用更為廣泛。尤其在國外,如日本和美國,松香基本上通過改性和制備衍生物后應(yīng)用于各工業(yè)部門。
我國各工業(yè)部門絕大部分是直接使用未改性松香,據(jù)統(tǒng)計(jì),松香用量為:肥皂50%,油漆25%,造紙12%,其他13%。
松香改性產(chǎn)品,如氫化松香,歧化松香,聚合松香,馬來松香等我國已有生產(chǎn)。松香衍生物,如松香酯,松香鹽等在油漆涂料工業(yè)中早已應(yīng)用。松香腈與松香胺亦有生產(chǎn)。其他松香再加工產(chǎn)品,如松香不飽和聚酯,氯化松香等均已試制成功。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各工業(yè)部門對松香改性和衍生物產(chǎn)品的需要量正在日益增長,這將促使我國松香再加工工業(yè)的迅速發(fā)展。
1.松香的直接應(yīng)用
未改性松香雖然存在著一些不足之處,但因其具有許多獨(dú)特性能,目前仍被廣泛的直接應(yīng)用于國內(nèi)各工業(yè)部門。
(1) 肥皂工業(yè)
松香與苛性鈉一起蒸煮,形成松香皂。其反應(yīng)如下:
C19H29C00H+Na0H→C19H29C00Na+H20
松香皂的特點(diǎn)是質(zhì)軟,有很大的去垢力。它容易溶解在水中,易起泡沫,能溶解油脂。因此,松香廣泛地應(yīng)用于肥皂工業(yè)。生產(chǎn)肥皂耗用的松香定額,根據(jù)肥皂的品級(jí)以及松香、油脂的品質(zhì)而定,其用量一般為肥皂用油的15—50%(1噸肥皂約用油脂0.5噸)。對松香的質(zhì)量要求與油脂的質(zhì)量有關(guān),生產(chǎn)高級(jí)肥皂或配用質(zhì)量較差、顏色較深的油脂時(shí),需要淺色高級(jí)松香。
(2) 造紙工業(yè)
松香用于紙張上膠。未經(jīng)上膠的紙張書寫時(shí)容易透過墨水,并且對印刷油的接受能力很差。
紙漿上膠,通常松香膠料(松香鈉皂)和硫酸礬土加入打漿機(jī)內(nèi)的紙漿中,這時(shí)發(fā)生如下的相互反應(yīng):
1.6C19H29COONa+A12(S04)3→2Al(C19HCOO) 3+3Na2S04
2.A12(S04) 3+2H20←→Al2(S0) 2(OH) 2+H2S04(水解作用)
3.2A1(C19H29COO) 3+3H2S04→A12(S04) 3+6C19H29COOH
4.2C19H29COONa+H2S04→Na2SO4+2C19H29C00H
這些反應(yīng)得到樹脂酸的鋁鹽和游離樹脂酸,兩者都不溶于水,呈極小的微粒狀態(tài)附著在紙漿的小纖維上。當(dāng)紙漿在干燥圓筒上滾壓和加熱時(shí),樹脂酸和松香皂軟化,膠粘著各個(gè)小纖維,并填充在小纖維之間。
造紙工業(yè)需要的松香等級(jí),一般由三級(jí)到六級(jí)(相當(dāng)于國際標(biāo)準(zhǔn)N級(jí)到F級(jí))。紙張品種繁多,使用松香多少不一,一般每噸紙平均約需松香10公斤。
(3) 油漆工業(yè)
松香常用作制漆的基本原料,用來制造干燥劑、軟化劑和人造干性油。如松香與石灰反應(yīng)制成的鈣化松香用于漆料中以增加漆膜硬度和抗水性。松香在油漆中的作用是使油漆色澤光亮,干燥快,漆膜光滑不易脫落。油漆的松香耗用量大致為:調(diào)和漆8%,清漆12%,噴漆8%,防銹漆6%,絕緣漆15%等。
(4) 油墨工業(yè)
主要用作快干和聚烯烴類表面印刷用油墨的載色體,并增強(qiáng)油墨對聚烯烴表面的附著力。油墨中若不用松香,印刷后的墨跡就會(huì)色調(diào)呆滯,模糊不清。印刷用的油墨含有約7%的松香。
(5) 橡膠工業(yè)
各種橡膠制品都要加入松香。松香可使生膠軟化,增加彈性。合成橡膠(如丁苯橡膠)粘性較差,加入松香以增加其粘性。合成橡膠每100公斤用10公斤松香。含松香2—6%的橡膠能增加其抗撕裂強(qiáng)度,特別適用于輪胎表面。
(6) 電氣工業(yè)
在電氣工業(yè)中松香起著絕緣作用。用松香35%與光亮油65%配制的絕緣油用作電纜保護(hù)膜起絕緣和耐熱作用。電纜每千米耗用松香50公斤。
松香還可用來制造絕緣材料。松香和電木以及其他人造樹脂混和,象漆一樣用以涂刷機(jī)械零件和浸涂線圈。松香在電器絕緣上的耗用量按不同品種而異,絕緣油漆、漆布每噸各用松香25公斤。
此外,電池封口用火漆,電珠粘合用的油膏粉均需用松香。
(7) 塑料、樹脂工業(yè)
電木粉加松香可使電木粉流動(dòng)快,亮度好,每噸用松香17公斤。松香甘油樹脂中用松香可使光亮和硬度加強(qiáng),每噸用松香10-90公斤。
松香改性酚醛樹脂中用松香可使漆膜堅(jiān)硬,光亮,抗水耐久,每噸用松香829公斤。
失水蘋果酸酐(順丁烯二酸酐)樹脂中用松香可起發(fā)光作用,每噸用松香904公斤。
(8) 金屬加工工業(yè)
1.助焊劑 松香是一種弱酸性物質(zhì),它能除去金屬表面的氧化膜,并輕微地刻蝕金屬表面。因此許多焊劑中都含有松香,如含松香的焊錫條。
2.金屬拋光劑 用磨料粉3—58,油酸20—40,石蠟5—10和加厚溶液(由12%松香、39%松節(jié)油、46%酒精和10%煤油組成)2—5份所組成的混合物,可作為金屬制品的磨蝕拋光膏。
(9) 食品工業(yè)
在肉類加工工業(yè)中,宰豬、牛、羊時(shí),經(jīng)過用脫毛機(jī)械操作之后,遺留在動(dòng)物體和頭部的毛,可用由88—93%的熔融松香和7—12%棉子油所組成的脫毛劑來除去。
(10) 醫(yī)藥、農(nóng)藥工業(yè)
在醫(yī)用橡皮膏中,松香起軟化、粘合、防潮、防燥和防腐作用,每萬筒橡皮膏用550公斤松香。
絕緣膏中松香起軟化、粘合作用,每噸用松香400公斤。
臭藥水中松香起乳化、粘合作用,每噸用松香63公斤。
DDT乳劑、殺蟲乳劑加松香起乳化作用,每噸用松香180—200公斤。
松香可制農(nóng)藥。取20份粉狀五氯酚鋇和60份松香以及20份樹脂酸堿金屬一起加熱至100—120℃,冷卻后磨成粉。然后按每5份所制得的粉末加入95份氫氧化鈣作填充劑,即可得到一種良好的殺(霉)菌劑。
(11) 印染、針織工業(yè)
防火榨絲綢和防水卡其加松香起防水、耐溫作用。防水卡其每千米用松香35公斤。
針織業(yè)用松香與立德粉及各色顏料制成松香顏料粉,溶粘在商標(biāo)圖案上,經(jīng)加熱復(fù)印于棉毛衫等針織品上。松香在配料中起著粘性附著作用。
(12) 粘合劑工業(yè)
無論是橡膠粘合劑還是合成樹脂基粘合劑,或植物成分粘合劑中,常用松香作為粘合劑成分。松香基材料一般適用于熱熔性粘合劑、壓敏粘合劑、橡膠增粘劑和膠粘劑等,特別是熱熔性粘合劑的迅速增加,松香在粘合劑工業(yè)中的使用量顯著增加。松香的加入主要是增加粘合劑的強(qiáng)度、柔軟性和粘合性能。
(13) 密封劑材料
由88—92%松香和8—12%地蠟組成的密封劑,可用于零下重95℃的低溫。由松香48%、聚乙烯醇縮丁醛7.2%和白堊32.0%、石蠟9.4%以及顏料3.4%組成的密封劑,適用于密封各種盛裝酒類、植物油、醫(yī)藥制品和其他要求密封液體的玻璃容器。由松香10—15、石蠟1—28、礦物油1—10、長石20一80、石墨1—12(按重量%)組成的混合物可作固封的密封劑。
(14) 建筑材料工業(yè)
用木粉(0.05—0.1毫米)70、松香3、二醋酸纖維10,乙酸乙酯3、鄰苯二甲酸二丁酯2、松節(jié)油3.5、聚氯乙烯(溶于環(huán)己酮中)1、硬脂酸鉛1、五氯酚鋅0.2和丙酮6.3(按重量%)組成的“塑料木”可用于修補(bǔ)木器。在建筑工業(yè)中,由松香2.5、日本蠟1.5、巴西棕櫚蠟1.0、丁基化羥基甲苯0.1(按重量%)、油酸2.5、NH38.0(按體積%),然后加水至100%體積組成的浸漬劑,可以使原來可透水的建筑材料具有疏水性。
此外,松香在軍工生產(chǎn)中用于雷管,榴彈導(dǎo)火線,在火柴工業(yè)中用作引燃劑,水泥工業(yè)用作起泡劑,釀酒工業(yè)用作除沫劑等。
2.改性松香
松香樹脂酸結(jié)構(gòu)中的雙鍵是反應(yīng)活性中心之一。基于雙鍵,尤其是共軛雙鍵的反應(yīng)要比以羧基為基礎(chǔ)的反應(yīng)復(fù)雜得多,而且反應(yīng)產(chǎn)物的數(shù)目也多得多。因而這類反應(yīng)無論在松香的研究或應(yīng)用方面都占有非常重要的位置。所謂松香的改性,實(shí)質(zhì)上也就是以這類反應(yīng)為基礎(chǔ),通過在樹脂酸中的雙鍵引進(jìn)適當(dāng)?shù)幕鶊F(tuán),以達(dá)到改性的目的。
(1) 氫化松香
氫化松香系松香內(nèi)樅酸型樹脂酸的共軛雙鍵在催化劑作用下,經(jīng)過一定的溫度和壓力,部分或全部地被氫氣飽和而成。部分被氫飽和的松香稱為二氫松香,通稱氫化松香。全部被氫飽和的松香稱為四氫松香,又稱全氫化松香。氫化松香含有二氫樅酸75%,全氫化松香含有二氫樅酸1一14%和四氫樅酸66—80%。經(jīng)氫化后的松香具有抗氧性能好,脆性小,熱穩(wěn)定性高,顏色淺等特點(diǎn)。
(2) 歧化松香
用松香作丁苯橡膠的乳化劑時(shí),發(fā)現(xiàn)脫氫樅酸、二氫樅酸使丁苯聚合速度加快,而當(dāng)共共軛雙鍵型的樹脂酸存在時(shí)卻使丁二烯和苯乙烯的聚合速度顯著減慢,非共軛雙鍵型樹脂酸的存在影響則很小。在普通的脂松香中含共軛雙鍵型的樹脂酸在70%以上。因此,為了減少共軛雙鍵型樹脂酸對橡膠單體的阻聚作用,必須將其轉(zhuǎn)化成脫氫或氫化樹脂酸。歧化反應(yīng)是一種有效的方法,可使松香中共軛雙鍵型的樹脂酸含量大大降低,樅酸含量低于0.5%以下,而使脫氫、氫化樹脂酸的含量相應(yīng)增加。歧化松香中脫氫樅酸的含量一般在45%以上。
松香歧化反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是氧化還原過程。樹脂酸分子間發(fā)生氫原子的重排,一部分樅酸共軛雙鍵上失去二個(gè)氫原子,形成穩(wěn)定的苯環(huán)結(jié)構(gòu)即脫氫樅酸,另一部分樅酸分子則吸收二個(gè)或四個(gè)氫原子而生成二氫樅酸或四氫樅酸。
(3) 聚合松香
聚合松香是松香改性產(chǎn)品中的重要品種之一。它具有軟化點(diǎn)高,色澤淺,不結(jié)晶,有優(yōu)良抗氧性,在有機(jī)溶劑中有更高的粘度,以及低酸值等特點(diǎn)。
由于松香中樅酸型樹脂酸存在著共軛雙鍵,因此,松香聚合為樅酸型樹脂酸的二聚。通常在酸性催化劑作用下發(fā)生聚合而生成聚合松香。聚合反應(yīng)的最終產(chǎn)物是大部分樅酸型樹脂酸聚合而成的不均一的二聚體。通常所指的聚合松香一般軟化點(diǎn)140℃以下,含二聚體約35%。如軟化點(diǎn)在150℃以上,含二聚體達(dá)80%,則稱為二聚松香。
(4) 馬來松香
馬來松香是一種高效能的改性松香。它是松香與馬來酐經(jīng)一定化學(xué)反應(yīng)所得到的產(chǎn)物。這種產(chǎn)品在本世紀(jì)三十年代制成,并逐步應(yīng)用在造紙、油漆和油墨等部門。特別在造紙行業(yè)中用作強(qiáng)化施膠劑,不僅提高了施膠效果,而且節(jié)省了松香用量。近些年來,馬來松香及其衍生物除用在造紙、油漆、油墨等部門外,其應(yīng)用范圍已擴(kuò)大到建筑、化工、有機(jī)合成等方面。
3.松香衍生物
松香中的樹脂酸,結(jié)構(gòu)中除了含有雙鍵外,還含有一個(gè)羧基。因此,松香樹脂酸也和其他一元羧酸一樣,具有典型的羧基反應(yīng)。未改性松香和改性松香都可以轉(zhuǎn)化為羧酸衍生物。統(tǒng)稱為松香衍生物。松香衍生物中最重要的是樹脂酸鹽類和酯類,廣泛使用于油漆和油墨工業(yè)。其他反應(yīng)也包括羧基脫水成酸酐和還原為松香醇,以及氨解為腈并還原為胺等。
(1) 樹脂酸鹽
樹脂酸中羧基(一C﹨OH∥O上的氫原子為金屬原子所取代即得其鹽。生產(chǎn)上制備樹脂酸鹽是使松香和堿金屬、堿土金屬或重金屬粉末及其氧化物等反應(yīng)。樹脂酸堿金屬鹽主要是鈉鹽和鉀鹽,堿土金屬鹽常用的是鈣鹽,重金屬鹽常用的有錳鹽、鉛鹽和鈷鹽等。
樹脂酸重金屬鹽一般可用兩種方法制備。熔融法是把金屬氧化物、金屬碳酸鹽或醋酸鹽加入熔融的松香中制備。沉淀法是把重金屬鹽溶液加入松香鈉鹽溶液中,在40—70℃進(jìn)行沉淀,經(jīng)過濾、干燥而得。此兩法制得的鹽溶于脂族和芳族溶劑中。常見的樹脂酸鉛鹽用熔融法制備,樹脂酸鈷鹽用沉淀法制備。
a.樹脂酸的鈉鹽和鉀鹽
大量的樹脂酸鈉鹽被用作造紙膠料和制造洗滌肥皂的原料,這是大家所熟知的。此外,樹脂酸鈉鹽(0.5%)還有加速硅酸鹽水泥的凝固作用。
樹脂酸鉀鹽和鈉鹽常用作合成橡膠的乳化劑。在丁苯橡膠中,歧化松香鉀皂起乳化和增塑作用。
b.鈣化松香
俗稱石灰松香,也稱鈣脂。其生產(chǎn)工藝如下:
2C19H29COOH+Ca(OH) 2→(C10H29C00)2Ca+2H20
將總量一半的原料松香投入反應(yīng)鍋中,加熱熔化。通入C02,開動(dòng)攪拌器。溫度達(dá)225—235℃時(shí)將另一半松香加入(亦可先將松香熔解,真空進(jìn)料)。
加完松香后,在溫度140一150℃時(shí)加入消石灰[Ca(0H) 2],其量為原料量的6%。加完消石灰繼續(xù)通C02,在此溫度下反應(yīng)1小時(shí)。然后升溫至220℃保持1小時(shí)。取樣化驗(yàn),合格后用C02將成品壓出。
石灰松香的質(zhì)量指標(biāo):軟化點(diǎn)(環(huán)球法)100℃以上,酸值100以下。
松香如和氧化鈣反應(yīng),可用醋酸作催化劑。
單純的中性鈣脂難溶于溶劑,不便調(diào)制成清漆,所以需與桐油或亞麻子油共熱相混制成清漆。漆膜堅(jiān)硬且光滑平整,但機(jī)械強(qiáng)度和耐水性稍差,適用于制光亮漆和快干漆,也用于調(diào)制成鈣脂瓷漆等。如果松香酸鈣和松香酸鋅鹽按適當(dāng)比例配合(Zn/Ca克分子比為0.5/9.5),溶于甲苯,可制得堅(jiān)硬的松香漆。其光澤、干性和油墨的滲透性均可與松香改性酚醛樹脂相媲美。
c.樹脂酸鋅鹽
松香與氧化鋅加熱制得樹脂酸鋅鹽.
2C19H29COOH+Zn0→(C19H29C00) 2Zn+H20
松香皂溶液與氯化鋅溶液作用:
2C19H29COONa+ZnCl2→(C19H29COO) 2Zn+2NaCl
生成的樹脂酸鋅鹽,熔點(diǎn)為120一130℃,酸性很低,可達(dá)零。由于形成中性鹽可與酸性物質(zhì)起反應(yīng)。
聚合松香的鋅鹽由聚合松香與醋酸鋅一起加熱至220—270℃制得。此法可制得熔點(diǎn)較高(140—150℃)和含鋅量等于或大于9%(用氧化鋅時(shí)最高為7%)的鋅鹽。它可溶于脂肪烴或芳香烴中,適用于配制高質(zhì)量的套色印刷油墨。在此合成過程中,揮發(fā)性醋酸可以得到回收。
d.樹脂酸錳鹽
松香與金屬氧化物共熔得到的樹脂酸鹽在油漆涂料工業(yè)上用作干燥劑。
2C19H29COOH+Mn02→(C19H29C00)2Mn+H20
樹脂酸錳鹽易溶于油、松節(jié)油、汽油和其他溶劑。加入少量樹脂酸錳鹽于油漆或涂料中,可加速氧化和聚合過程,即形成堅(jiān)硬的薄膜。用作干燥劑的樹脂酸鹽除錳鹽外,還有樹脂酸鉛鹽和鈷鹽。
樹脂酸鹽除用作油漆、底漆、干燥劑外,還用于制油墨、油氈、防腐劑、防銹劑、驅(qū)蟲劑和潤滑油添加劑等。
e.樹脂酸銅鹽
它是一種防腐劑和殺蟲劑。因它對海洋中存在的分解纖維素的很多種細(xì)菌都有強(qiáng)烈的毒性,且價(jià)格低廉,在水中又有較大的耐久性,因此它很早就被用于漁網(wǎng)防腐劑和航??埂?/p>
垢漆的配方。它與脂肪酸混合,配合一些石油蒸餾物作乳化劑,是一種液體殺菌劑。如與水混合即成高度穩(wěn)定的乳液,對花生、甜菜等植物的葉斑病及馬鈴薯、西紅柿等作物的晚疫病的預(yù)防都有良好的效果。此外,銅鹽還可用于鋁合金的焊接劑。
(2)樹脂酸酯
由于松香本身酸值高,熱穩(wěn)定性較差,限制了它在某些部門,如涂料工業(yè)中的應(yīng)用。但經(jīng)酯化,性質(zhì)得到了改善。故松香的酯化反應(yīng)很早就被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。
樹脂酸也和其他的一元羧酸一樣,可與多種醇類反應(yīng)生成相應(yīng)的酯。但是由于空間位阻的原因,這一反應(yīng)比脂肪酸的酯化反應(yīng)往往要在更高的溫度和更苛刻的條件下才能實(shí)現(xiàn)。因此,它的酯化工藝也就受到相應(yīng)的重視。
酯化產(chǎn)品一般具有耐水、耐酸和耐堿性,故被廣泛用于涂料工業(yè)和橡膠工業(yè),以及用作粘合劑、增塑劑等。尤其是松香甘油酯和季戊四醇酯都有良好的成膜性能,因之是許多油漆中不可缺少的成分。
松香如果在雙鍵上發(fā)生反應(yīng),又在羧基上發(fā)生反應(yīng),如一些改性松香(馬來、聚合、氫化松香等)的酯化產(chǎn)品可以得到令人更為滿意的效果。例如,馬來酐改性松香甘油酯和季戊四醇酯是高熔點(diǎn)樹脂,用來生產(chǎn)印刷油墨、涂料和膠粘劑;聚合松香季戊四醇酯在油漆、油墨等工業(yè)中具有較松香酯類更優(yōu)良的性能;氫化松香甲酯是木材和家具用漆的主要組分;高度氫化的松香甘油酯和季戊四醇酯具有更好的抗氧性,顏色穩(wěn)定等優(yōu)良性能,用于生產(chǎn)熱熔膠粘劑、紙及紙板的涂料。
a.松香的一元醇酯
包括甲酯和乙酯。是不干性液體,可作橡膠、合成樹脂漆的溶劑,也用作多種樹脂的增塑劑。此外,甲酯也用作顯微鏡物鏡的浸漬油。乙酯也常作為許多食品的添加劑,如口香糖、肉汁、冰淇淋等。
b.松香的二元醇酯
如乙二醇酯。它可由松香和乙二醇在250—260℃,用鋅粉或硼酸為催化劑酯化制得。是一種半可塑性樹脂,可作粘合劑和增塑劑。松香和不飽和酸的加成物,經(jīng)乙二醇酯化所得的酯是聚酯樹脂的主要中間體。
松香和環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷在堿性催化劑,如Ca(OH) 2、NaOH存在下,很容易發(fā)生縮合反應(yīng),生成樹脂酸乙二醇單酯(俗稱松香酸乙二醇單酯)。此產(chǎn)物可作為聚酯樹脂的原料,也可用作為聚氨基甲酸酯泡沫的原料。
c.松香的三元醇酯——松香甘油酯
松香甘油脂是應(yīng)用最廣泛的一種松香酯,俗稱酯膠。松香和甘油在加熱的條件下,加入適量的酸性或堿性催化劑,反應(yīng)首先生成二樅酸甘油酯,然后又生成三樅酸甘油酯和二樅酸甘油酯醚。
d.松香的四元醇酯——松香季戊四醇酯
用季戊四醇生產(chǎn)的松香酯有較高的熔點(diǎn),它對水和蘇打的穩(wěn)定性也較好。它不與硝化纖維混溶。把季戊四醇松香與油漆一起煮沸能生成優(yōu)良的薄膜,比用甘油酯形成的薄膜干燥得快些。在耐水、耐堿、耐汽油及耐性等方面都優(yōu)于松香甘油酯。
e.改性松香酯
馬來松香、聚合松香、氫化松香均可與甘油或季戊四醇反應(yīng)生成酯類。目前,生產(chǎn)比較普遍的是422失水蘋果酸酐樹脂(馬來酐改性松香甘油酯)和424失水蘋果酸酐樹脂(馬來酐改性松香季戊四醇)。
(3) 松香與松香胺
松香胺是松香的一種含氮衍生物,主要用于殺蟲劑、除藻劑、潤滑劑、阻蝕劑、浮選劑、光學(xué)拆分劑、木材防腐劑,以及制造油溶和醇溶性染料等。松香胺的中間產(chǎn)品松香腈,可用作增塑劑、潤滑油添加劑等。
(4) 松香酸酐(樹脂酸酐)
松香酸酐可由松香和醋酸酐一起加熱制得。把松香和醋酐按1:1(重量比)的比例,在250℃加熱2小時(shí)。同時(shí)除去所生成的醋酸和過量的醋酸酐,操作重復(fù)至產(chǎn)品酸值小于10為止。這種樹脂酸酐具有較高的反應(yīng)活性,例如它與甲酸原酸酯反應(yīng),幾乎都按定量產(chǎn)率得到松香酸乙酯,而反應(yīng)中生成的甲酸乙酯則由于其沸點(diǎn)較低,很容易用蒸餾法除去。此外,它與氧化鈣的反應(yīng)比松香與氧化鈣的反應(yīng)要容易得多。它還可與尿素、羥胺、肼以及這些化合物的衍生物反應(yīng),分別生成酸脲,異羥肟酸(氧肟酸)和酰肼。
(5) 松香醇
松香甲酯在300℃,352公斤/厘米2的壓力下,以Cu-CrO3為催化劑氫解得松香醇。松香醇的工業(yè)品一般是粘稠性透明的物質(zhì),具低酸值(約為0.2)和高羥基值(約為4.8),即相當(dāng)于產(chǎn)品中含85%的松香醇。其抗空氣氧化性強(qiáng),可作硝化纖維清漆的增塑劑。它也被用于制備酯和環(huán)氧乙烷加成物的中間體,也用于醇酸樹脂。其衍生物可用于清漆、粘合劑、油類添加劑和濕潤劑。
4.松香其他再加工產(chǎn)品
主要介紹在樹脂酸分子上引進(jìn)其他官能團(tuán),擴(kuò)大其在高分子工業(yè)方面的應(yīng)用。它的反應(yīng)仍以共軛雙鍵及羧基為基礎(chǔ)。
?。?)松香改性不飽和聚酯樹脂
不飽和聚酯是一種熱固性工程塑料。用玻璃纖維增強(qiáng)后具有重量輕、比強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、電絕緣性能好、耐腐蝕和易于加工成型等優(yōu)點(diǎn),國內(nèi)外已廣泛地應(yīng)用于建材、造船、汽車、化工、輕工、機(jī)電、水利電力、漁業(yè)和航運(yùn)行業(yè)。
?。?)松香改性酚醛樹脂
松香改性酚醛樹脂,是將酚與醛在堿性催化劑的存在下,生成可溶性酚醛樹脂,再與松香反應(yīng),經(jīng)甘油酯化,得到紅棕色透明的固體樹脂。這種樹脂的軟化點(diǎn)比松香高40—50℃,油溶性良好,能與各種油類共溶。
(3) 甲醛改性松香鋅
松香與甲醛反應(yīng),得到的甲醛改性松香再與氧化鋅反應(yīng)可制得甲醛改性松香鋅。
?。?) 氯化松香
松香氯化后的產(chǎn)物及其衍生物具有抗氧性和耐燃性,用以制造高彈性和高硬度樹脂,耐化學(xué)、耐高溫的金屬和木材的表面涂料和膠粘劑等。
(五)松節(jié)油的再加工產(chǎn)品
松節(jié)油是一種優(yōu)良的溶劑,溶解性很強(qiáng),廣泛地被應(yīng)用于油漆,假漆、催干劑、鞋油、油膏、膠粘劑和其他類似的產(chǎn)品中。在紡織工業(yè)上用來制造媒染劑和染料。松節(jié)油也應(yīng)用在香料工業(yè)、橡膠工業(yè)和醫(yī)藥等方面。
然而,松節(jié)油最主要的用途是用于各種合成工業(yè)。由于松節(jié)油的主要組分是α—蒎烯和β—蒎烯,其應(yīng)用取決于蒎烯分子結(jié)構(gòu)中雙鍵和環(huán)能起的各種化學(xué)反應(yīng)。松節(jié)油目前主要用以合成樟腦和合成龍腦(冰片),在香料工業(yè)上合成松油醇、芳樟醇、合成檀香等,用途正在日益擴(kuò)大。在農(nóng)藥和醫(yī)藥方面用以合成毒殺芬、敵稻瘟(硫氰乙酸異莰酯)、瑩烯二醇-1,2等。松節(jié)油合成的萜烯樹脂,用作壓敏膠粘劑。
1.合成樟腦與龍腦
?。?)合成樟腦
樟腦是一種烯萜類具有C10H16O組成的酮類化合物。系統(tǒng)命名為1,7,7-三甲雙環(huán)[2:2:1]庚酮-[2],即莰酮-[2]。
在自然界中,許多揮發(fā)油的組成部分都含有樟腦。在樟樹中樟腦的含量特別豐富。
天然樟腦來自樟樹,將樟樹樹干、樹枝、樹葉、樹根部分切碎后用蒸汽蒸餾而得。粗樟腦的產(chǎn)量平均約為加工原料重量的2—4%。
全世界的天然樟腦,以我國和日本產(chǎn)量較高,特別是我國臺(tái)灣省最為豐富。但世界樟腦年產(chǎn)水平約2500—3000噸,而各國約需樟腦達(dá)12000—15000噸之多,單靠天然樟腦不能滿足市場的需要。所以,自二十世紀(jì)以來,各國都用松節(jié)油合成樟腦。工業(yè)生產(chǎn)大都采用同分異構(gòu)法,即以生成莰烯為中間體的合成樟腦的方法。
?。?)合成龍腦
龍腦即莰醇。它是一種萜烯類具有C10H170H組成的醇。
天然龍腦以游離或酯的形式存在于植物體中,其分布很廣。右旋龍腦又名冰片,存在于南洋婆羅州的龍腦樹及我國廣東省的“針樹”中。左旋龍腦又名艾片,存在于廣東、廣西的艾草中。
冰片是由松節(jié)油經(jīng)有機(jī)酸的作用合成的,與其他的合成方法一樣,常含有少量異龍腦。
2.合成香料
過去,香料多半來自各種天然精油,有的是直接使用精油或從中分離出香料。隨著香料、香精的應(yīng)用日益擴(kuò)大,天然精油的生產(chǎn)跟不上發(fā)展的需要。因此,采用合成方法制造香精引起了人們的重視。近年來,對萜烯類中最大量的蒎烯在合成香料中的應(yīng)用已取得了不少有價(jià)值的成果,如芳樟醇、香葉醇、橙花醇、薄荷腦等均可自蒎烯制得。我國松節(jié)油資源豐富,年產(chǎn)約5—6萬噸,其主要組分為蒎烯。因此,利用松節(jié)油為原料以半合成法生產(chǎn)各種香料具有廣闊的發(fā)展前景。
(1)合成松油醇
松油醇是具有穩(wěn)定的紫丁香香氣的原料,它的香氣帶有樹木和花香的氣息。它的價(jià)格低廉,廣泛的被用于皂用香精中
(2) 合成芳樟醇
芳樟醇是無色油狀液體,具有鈴蘭香氣。芳樟醇及其酯類大都具有優(yōu)美而愉快的香氣,在多種香型的香精配方中占較重要的地位。
芳樟醇有兩種,一種是檸檬萜烯式(即a—芳樟醇),另一種是胡荽萜烯式(即β—芳樟醇)。這兩種芳樟醇異構(gòu)體是由于分子中的一個(gè)碳雙鍵位置不同而引起的。
(3) 合成檀香
a—蒎烯在偏酞酸作用下異構(gòu)為莰烯(Ⅰ),莰烯和愈創(chuàng)木酚(Ⅱ)在白土催化下加熱縮合生成萜酚化合物(Ⅲ),此中間產(chǎn)物為淡黃色透明稠厚液體,沒有香氣。經(jīng)高壓氫化后得到合成檀香(Ⅳ),具有顯著而持久的檀香香氣,用于化妝晶香精、香皂中。
(4)乙酸諾普酯
乙酸諾甫酯具有天然花香,其香氣與乙酸芳樟酯相似,但比乙酸芳樟酯更為穩(wěn)定。
3.松節(jié)油的其他再加工產(chǎn)品
(1) 萜烯樹脂
萜烯樹指是以松節(jié)油萜烯類為原料,經(jīng)過熱裂化、聚合反應(yīng)制備的固休聚合物的統(tǒng)稱。
(2) 銅酸與蒎酸
蒎酮酸、蒎酸,都是由松節(jié)油制造的產(chǎn)品,是單萜烯的二元羧基衍生物。它們的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,是有用的化學(xué)中間體,可用于增塑劑、膠粘劑、合成樹脂、化學(xué)助劑等方面。蒎酸對助焊有很好的活性效果,在電子工業(yè)用作助焊劑的活化劑時(shí),焊接活性好,腐蝕性小。與氫化松香等配制成新型的助焊劑,焊接效果顯著。
(3) 孟烯二醇—1,2
在松節(jié)油合成樟腦的生產(chǎn)過程中,松節(jié)油分餾a—蒎烯的殘液和莰烯異構(gòu)液分餾的殘液中含有芋烯可用來合成孟烯二醇—1,2。孟烯二醇—1,2有驅(qū)蚊作用,用作驅(qū)蚊劑、蚊香、驅(qū)蚊丸等。
(4) 毒殺芬
毒殺芬農(nóng)藥是一種有機(jī)氯殺蟲劑。它能有效地防治水稻、棉花、果樹等作物上的多種害蟲,治蟲范圍廣,殘效期長,藥性穩(wěn)定。據(jù)報(bào)道,氯化殺蟲劑正在衰退,而硫代磷酸酯作為棉花殺蟲劑正在興起,并將越來越普及。目前,我國已漸漸不再生產(chǎn)毒殺芬殺蟲劑。
(5) 硫酸乙酸異茨酯
硫氰乙酸異莰酯俗名“敵稻瘟”??捎伤晒?jié)油分餾出的a—蒎烯為原料,異構(gòu)成莰烯后與氯乙酸起加成酯化反應(yīng)得到氯乙酸異莰酯。氯乙酸異莰酯再與硫氰化鈉或硫氰酸銨起硫氰化反應(yīng)得到硫氰乙酚異莰酯。