CN101735055A - 增塑剂柠檬酸三丁酯的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种增塑剂柠檬酸三丁酯(TBC)的生产方法，该方法先将柠檬酸、正丁醇和第一催化剂氨基磺酸加入反应釜中，在105～115℃下进行反应，接着搅拌加入第二催化剂钛酸四丁酯，继续升温至160～165℃下反应，反应结束后，用硅藻土、活性炭传统脱色过滤得到柠檬酸三丁酯。本发明以氨基磺酸和钛酸四丁酯双催化剂制备柠檬酸三丁酯的方法，该方法产率高，催化剂用量小，反应时间短，工艺简单，无环境污染。

Description

增塑剂柠檬酸三丁酯的生产方法

技术领域

本发明涉及一种增塑剂柠檬酸三丁酯(TBC)的生产方法，尤其是一种适用于以柠檬酸和正丁醇为主要原料合成增塑剂柠檬酸三丁酯的方法。

背景技术

柠檬酸三丁酯为无毒无味的“绿色”环保增塑剂，广泛应用于食品及医药包装、化妆品、日用品、玩具、军用品等领域，具有相容性好、增塑效率高、无毒、易被生物降解和挥发性小等优点、耐寒性、耐光性和耐水性优良，并且在树脂中有抗霉性，不滋长霉菌。柠檬酸三丁酯与其他无毒增塑剂共用可提高制品硬度，尤其对软的纤维醚更为适用。同时，具有改善硝化纤维抗紫外线能力，并是多种香料的溶剂，还可用于蛋白质类溶液的消泡剂。因此，柠檬酸三丁酯成为目前传统增塑剂邻苯二甲酸酯类的“绿色”替代品。合成柠檬酸三丁酯的传统方法是以浓硫酸为催化剂，这种催化剂存在副反应多，精制困难，设备腐蚀严重，后处理复杂，污染环境等缺点。后来发展起来的一些催化剂如以对甲苯磺酸为催化剂，对该反应均具有较好的催化效果，但催化剂价格昂贵，生产成本较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种产率高、工艺简单增塑剂柠檬酸三丁酯的生产方法。

本发明所述的反应通式如下所示：

按照本发明提供的技术方案，一种增塑剂柠檬酸三丁酯，其特征在于，所述增塑剂柠檬酸三丁酯的组成为：柠檬酸30％～40％、正丁醇60％～70％；单位为重量百分数；

还包括第一催化剂氨基磺酸0.05％～0.2％、第二催化剂钛酸四丁酯0.05％～0.1％、活性炭0.1％～0.2％及硅藻土0.1％～0.2％；单位为占柠檬酸和正丁醇总投量的重量百分数；

所述方法包括如下步骤：

(1)、在装有搅拌器、温度计、精馏塔、冷凝器的不锈钢反应釜中加入柠檬酸30％～40％及正丁醇60％～70％，单位为重量百分数；以及占柠檬酸和正丁醇总投量的0.05％～0.2％的第一催化剂氨基磺酸，单位为重量百分数；在油浴中升温至105～115℃，油浴温度为220～250℃，使柠檬酸溶解；

(2)、等到柠檬酸全部溶解后，开启搅拌器，加入占柠檬酸和正丁醇总投量的0.05％～0.1％的第二催化剂钛酸四丁酯，搅拌速度为60～100r/min，反应时间为30-60分钟，使柠檬酸和正丁醇充分混合均匀；

(3)、继续升温至160～165℃，保温4～6小时，酯化反应阶段，使酯化反应完全；

(4)、降温至125～135℃，减压脱醇，去除未反应完的正丁醇，减压时的真空度≤-0.095MPa，得到粗品；

(5)、在粗品中加入占柠檬酸和正丁醇总投量的0.1％～0.2％的活性炭及占柠檬酸和正丁醇总投量的0.1％～0.2％的硅藻土，对粗品进行脱色处理，单位为重量百分数；经脱色并过滤，采用板框压滤机过滤，过滤掉活性炭、硅藻土及杂质后得到柠檬酸三丁酯。

本发明以氨基磺酸和钛酸四丁酯双催化剂制备柠檬酸三丁酯的方法，该方法产率高，催化剂用量小，反应时间短，工艺简单，无环境污染。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：

在装有搅拌器、温度计、精馏塔、冷凝器的15m³的不锈钢反应釜中投入柠檬酸4000kg、正丁醇6000kg，第一催化剂氨基磺酸5kg，在220℃油浴中升温至105℃，使柠檬酸溶解；等到柠檬酸全部溶解，开启搅拌，搅拌速度为60r/min，使柠檬酸和正丁醇充分混合均匀；加入第二催化剂钛酸四丁酯10kg，继续升温至160℃，保温6小时，酯化反应阶段，使酯化反应完全；再降温至125℃，减压脱醇，去除未反应完的正丁醇，真空度≤-0.095MPa，得到粗品TBC；在粗品TBC中加入硅藻土10kg和活性炭15kg，经脱色并过滤，采用板框压滤机过滤，过滤掉活性炭、硅藻土及杂质后得到柠檬酸三丁酯。

实施例二：

在装有搅拌器、温度计、精馏塔、冷凝器的15m³的不锈钢反应釜中投入柠檬酸3800kg、正丁醇6200kg，第一催化剂氨基磺酸5kg，在250℃油浴中升温至110℃，使柠檬酸溶解；等到柠檬酸全部溶解，开启搅拌，搅拌速度为70r/min，使柠檬酸和正丁醇充分混合均匀；加入第二催化剂钛酸四丁酯7.5kg，继续升温至165℃，保温4小时，酯化反应阶段，使酯化反应完全；再降温至130℃，减压脱醇，去除未反应完的正丁醇，真空度≤-0.095MPa，得到粗品TBC；在粗品TBC中加入硅藻土15kg和活性炭20kg，经脱色并过滤，采用板框压滤机过滤，过滤掉活性炭、硅藻土及杂质后得到柠檬酸三丁酯。

实施例三：

在装有搅拌器、温度计、精馏塔、冷凝器的15m³的不锈钢反应釜中投入柠檬酸3600kg、正丁醇6400kg，第一催化剂氨基磺酸10kg，在230℃油浴中升温至115℃，使柠檬酸溶解；等到柠檬酸全部溶解，开启搅拌，搅拌速度为80r/min，使柠檬酸和正丁醇充分混合均匀；使柠檬酸和正丁醇充分混合均匀，加入第二催化剂钛酸四丁酯7.5kg，继续升温至162℃，保温5.5小时，酯化反应阶段，使酯化反应完全；再降温至135℃，减压脱醇，去除未反应完的正丁醇，真空度≤-0.095MPa，得到粗品TBC；在粗品TBC中加入硅藻土20kg和活性炭15kg，经脱色并过滤，采用板框压滤机过滤，过滤掉活性炭、硅藻土及杂质后得到柠檬酸三丁酯。

实施例四：

在装有搅拌器、温度计、精馏塔、冷凝器的15m³的不锈钢反应釜中投入柠檬酸3400kg、正丁醇6600kg，第一催化剂氨基磺酸15kg，在235℃油浴中升温至108℃，使柠檬酸溶解；等到柠檬酸全部溶解，开启搅拌，搅拌速度为90r/min，使柠檬酸和正丁醇充分混合均匀；加入第二催化剂钛酸四丁酯6kg，继续升温至163℃，保温5.6小时，酯化反应阶段，使酯化反应完全；再降温至126℃，减压脱醇，去除未反应完的正丁醇，真空度≤-0.095MPa，得到粗品TBC，在粗品TBC中加入硅藻土16kg和活性炭14kg，经脱色并过滤，采用板框压滤机过滤，过滤掉活性炭、硅藻土及杂质后得到柠檬酸三丁酯。

实施例五：

在装有搅拌器、温度计、精馏塔、冷凝器的15m³的不锈钢反应釜中投入柠檬酸3200kg、正丁醇6800kg，第一催化剂氨基磺酸15kg，在240℃油浴中升温至112℃，使柠檬酸溶解；等到柠檬酸全部溶解，开启搅拌，搅拌速度为100r/min，使柠檬酸和正丁醇充分混合均匀；加入第二催化剂钛酸四丁酯6kg，继续升温至164℃，保温5.8小时，酯化反应阶段，使酯化反应完全；再降温至128℃，减压脱醇，去除未反应完的正丁醇，真空度≤-0.095MPa，得到粗品TBC；在粗品TBC中加入硅藻土15kg和活性炭15kg，经脱色并过滤，采用板框压滤机过滤，过滤掉活性炭、硅藻土及杂质后得到柠檬酸三丁酯。

实施例六：

在装有搅拌器、温度计、精馏塔、冷凝器的15m³的不锈钢反应釜中投入柠檬酸3000kg、正丁醇7000kg，第一催化剂氨基磺酸20kg，在245℃油浴中升温至114℃，使柠檬酸溶解；等到柠檬酸全部溶解，开启搅拌，搅拌速度为95r/min，使柠檬酸和正丁醇充分混合均匀；加入第二催化剂钛酸四丁酯5kg，继续升温至162℃，保温4.5小时，酯化反应阶段，使酯化反应完全；再降温至128℃，减压脱醇，去除未反应完的正丁醇，真空度≤-0.095MPa，得到粗品TBC，在粗品TBC中加入硅藻土13kg和活性炭18kg，经脱色并过滤，采用板框压滤机过滤，过滤掉活性炭、硅藻土及杂质后得到柠檬酸三丁酯。

Claims (2)

1.一种增塑剂柠檬酸三丁酯，其特征在于，所述增塑剂柠檬酸三丁酯的组成为：柠檬酸30％～40％、正丁醇60％～70％；单位为重量百分数；

还包括第一催化剂氨基磺酸0.05％～0.2％、第二催化剂钛酸四丁酯0.05％～0.1％、活性炭0.1％～0.2％及硅藻土0.1％～0.2％；单位为占柠檬酸和正丁醇总投量的重量百分数；

2.配制权利要求1所述增塑剂柠檬酸三丁酯的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)、在装有搅拌器、温度计、精馏塔、冷凝器的不锈钢反应釜中加入柠檬酸30％～40％及正丁醇60％～70％，单位为重量百分数；以及占柠檬酸和正丁醇总投量的0.05％～0.2％的第一催化剂氨基磺酸，单位为重量百分数；在油浴中升温至105～115℃，油浴温度为220～250℃，使柠檬酸溶解；

(2)、等到柠檬酸全部溶解后，开启搅拌器，加入占柠檬酸和正丁醇总投量的0.05％～0.1％的第二催化剂钛酸四丁酯，搅拌速度为60～100r/min，反应时间为30-60分钟，使柠檬酸和正丁醇充分混合均匀；

(3)、继续升温至160～165℃，保温4～6小时，酯化反应阶段，使酯化反应完全；

(4)、降温至125～135℃，减压脱醇，去除未反应完的正丁醇，减压时的真空度≤-0.095MPa，得到粗品；

(5)、在粗品中加入占柠檬酸和正丁醇总投量的0.1％～0.2％的活性炭及占柠檬酸和正丁醇总投量的0.1％～0.2％的硅藻土，对粗品进行脱色处理，单位为重量百分数；经脱色并过滤，采用板框压滤机过滤，过滤掉活性炭、硅藻土及杂质后得到柠檬酸三丁酯。