二异丁基二硫代磷酸钠的合成研究

徐庆华

(烟台恒邦化工助剂有限公司,山东 烟台 264100)

二异丁基二硫代磷酸钠俗称异丁钠黑药，它是金矿及银、铜、锌硫化矿的有效捕收剂，在碱性回路中对黄铁矿捕收力很弱,具有很弱的起泡性。二异丁基二硫代磷酸钠的合成是用五硫化二磷、异丁醇、氢氧化钠等原料分两步完成的。第一步在一定催化剂的作用下五硫化二磷与异丁醇在一定的温度下反应生成二异丁基二硫代磷酸。第二步用液碱中和二异丁基二硫代磷酸得到二异丁基二硫代磷酸钠。

1 实验部分

1.1 原料

五硫化二磷、液碱(含量32%)， 异丁醇(≥99%)、催化剂(均为工业品)。

1.2 合成反应

1.3 二异丁基二硫代磷酸的合成

首先在1000mL的四口烧瓶中倒入一定量的异丁醇，升温至一定的温度，在搅拌状态下向烧瓶中缓缓加入五硫化二磷，再加入少量催化剂，控制在一定的温度下反应1.5h得到二异丁基二硫代磷酸(黑药酸)。

1.4 二异丁基二硫代磷酸钠的合成

将合成的二异丁基二硫代磷酸(黑药酸)进行降温至50℃左右，然后向烧瓶中加入32%的液碱进行中和，得到二异丁基二硫代磷酸钠产品。

2 结果与讨论

二异丁基二硫代磷酸钠的合成反应中至关重要的因素是二异丁基二硫代磷酸(黑药酸)的合成效果，本实验主要研究了反应温度，反应时间等对二异丁基二硫代磷酸的影响。

2.1 反应温度的影响

在异丁醇和五硫化二磷的配料比为1∶1的前提下，首先将202g异丁醇加入四口烧瓶中，然后升温至50℃，向烧瓶中加入150g五硫化二磷及少量催化剂，控制一定的反应温度反应2h。不同反应温度对黑药酸的影响见表1、图1。

表1 不同反应温度对黑药酸的影响

随着反应温度的升高，二异丁基二硫代磷酸的含量及收率呈现下降的趋势，并且产品的颜色随着温度的升高而加深。温度升高，产品的损耗增加，异丁醇的挥发量增加，并且高温副反应导致硫脱落等导致产品损耗量大，产品颜色加深，通过数据分析，将反应温度定为90℃。

图1 不同反应温度对黑药酸的影响

2.2 二异丁基二硫代磷酸(黑药酸)配料比的选择

不同配料比对黑药酸的颜色、含量等的影响见表2。

表2 不同配料比对黑药酸的颜色、含量等的影响

由于P2S5干燥时是比较稳定的,但是遇水会发生水解生成磷酸和硫化氢，故在空气中有臭鸡蛋味道并且有剧毒，所以此反应要保证五硫化二磷必须完全反应。在反应温度、时间等其他条件相同的情况下，异丁醇和五硫化二磷的配料比的变化对产品颜色的影响不大，异丁醇和五硫化二磷的配料比为1.02∶1时，合成的黑药酸的含量较高，所以将配料比定为1.02∶1。

2.3 加料温度的影响

异丁醇与五硫化二磷的反应为放热反应，所以反应过程中需要控制加料速度防止温度过高，副反应增加。加料温度同样影响黑药酸的含量，温度过高，副反应增加，温度过低，反应速度太慢，通过反复试验，将加料温度控制在55～70℃之间，合成黑药酸的含量及颜色较好。

2.4 反应时间的影响

反应时间对黑药酸含量等的影响见表3、图2。

通过表3可见，随着反应时间的延长，黑药酸的含量呈现先上升后下降的趋势，考虑到节能等因素最终选择反应时间为2h。

表3 反应时间对黑药酸含量等的影响

图2 反应时间对黑药酸含量的影响

2.5 二异丁基二硫代磷酸钠的合成

通过中和反应得到最后的产品。将32%的液碱加入到二异丁基二硫代磷酸中，保持温度50～60℃之间反应1h得到产品。液碱的加入量通过调节pH值来控制，反应后的二异丁基二硫代磷酸钠的pH值至在11～13之间，含量在49%～53%之间，颜色为黄绿色至棕色透明溶液。

3 结论

以异丁醇、五硫化二磷为原料通过两步反应合成二异丁基二硫代磷酸产品。五硫化二磷的加料温度控制在55℃左右，第一步的反应温度控制在90℃左右，合成的二异丁基二硫代磷酸的含量>90%，颜色为淡黄绿色透明溶液，将二异丁基二硫代磷酸降温至50℃左右再与32%的氢氧化钠溶液进行中和反应得到最终的产品。中和过程控制溶液的pH值在11～13之间，得到的最终产品二异丁基二硫代磷酸钠为含量50%左右的颜色为黄绿色至棕色的透明溶液。