CN101914219B - 一种复合环氧增塑剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合环氧增塑剂的制备方法，原料由脂肪酸甲酯和大豆油混合而成(脂肪酸甲酯占质量比重25-90％)，双氧水为给氧体(占原料质量比重25-35％)，甲酸作载氧体(占原料质量比重5-10％)，一步环氧化反应制备复合环氧增塑剂，其主要成分是环氧脂肪酸甲酯和环氧大豆油。本发明制备方法具有无毒环保、手感柔软、环氧值高、热稳定性好、成本调节弹性大的特点。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种塑料添加剂的合成方法，特别是一种复合环氧增塑剂的制备方法。
(二)背景技术
我国近年来各地相继投资建设大吨位乙烯工程，因而整个塑料加工业对增塑剂需求也逐年增加，此外还有一定数量增塑剂出口。
随着人们环保意识的逐步增强，世界各国对增塑剂提出了更高的卫生要求。目前主要使用的邻苯二甲酸酯类增塑剂，由于属于低分子物质，挥发性较大，容易在环境中散逸，具有潜在的致癌危险性，在许多国家其生产、应用已受到相关法规(如欧盟ROHS环保指令)的严格限制。同时我国也于2006年颁布中国版的ROHS指令以及2008年6月1日实施的对塑料袋的“限塑令”。这些环保法规的实施，对增塑剂企业来说是挑战更是机遇。而且，临苯二甲酸酯类增塑剂来源于石油，近年来，能源危机不断加剧，原油大幅涨价带动了增塑剂成本急剧上涨，发展明显减缓，增塑剂面临产品结构和品种调整，由再生植物资源制备的环氧大豆油，作为性能优越的新型环境友好增塑剂，已受到越来越多塑料加工和增塑剂生产企业的高度关注，被视为临苯二甲酸酯类增塑剂的良好代替品，但由于环氧大豆油和水常温下相对密度相近，环氧大豆油生产工艺脱水困难，从而制成率降低，且由于环氧大豆油本身易氧化，高温蒸馏脱水时温度过高或时间过长，环氧大豆油颜色变深，影响成品质量。
2007年6月随着大豆油价格不断上涨的趋势，在现货市场其涨幅已从当初的25％升到43％，然而2008年受美国次贷危机影响，银行资金纷纷从期货市场撤离，导致国际农产品价格大幅“跳水”，大豆油行情出现跌停行情。不难看出环氧大豆油的价格会随原料大豆油的价格波动而波动，给环氧大豆油的销售带来很大压力，直接影响工厂效益，因此寻找一种可替代环氧大豆油，与环氧大豆油物化性质相似的绿色环保增塑剂已迫在眉睫。
(三)发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种具有无毒环保、手感柔软、环氧值高、热稳定性好、成本调节弹性大的复合环氧增塑剂的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种复合环氧增塑剂的制备方法，原料由脂肪酸甲酯和大豆油混合而成(脂肪酸甲酯占质量比重25-90％)，双氧水为给氧体(占原料质量比重25-35％)，甲酸作载氧体(占原料质量比重5-10％)，一步环氧化反应制备复合环氧增塑剂，其主要成分是环氧脂肪酸甲酯和环氧大豆油。
具体制备步骤如下：
A.将脂肪酸甲酯和大豆油混合物和占原料质量比重5-10％甲酸投入反应釜，升温并开启搅拌，升温到40-45℃停止加热，然后搅拌10-20分钟。
B.滴加占原料质量比重25-35％的双氧水，由于是放热反应，在滴加过程中开启冷水循环装置，反应液温度控制在40-60℃，减少副反应发生。
C.双氧水滴加结束后进行保温回流，确保环氧化反应充分进行，从而制得复合环氧增塑剂初产品。
D.对复合环氧增塑剂初产品进行水洗去酸，取样检测酸值(KOHmg/g)小于1时，再减压蒸馏进行脱水处理，获得复合环氧增塑剂成品。
所述原料之一脂肪酸甲酯由地沟油或动物油脂酯化获得。
在塑料和橡胶添加增塑剂的生产工艺中，并不需要成本较高的纯环氧大豆油增塑剂，而原料由含量为25-90％脂肪酸甲酯和剩余量的大豆油混合所得的复合环氧增塑剂性能与环氧大豆油性质相近，可适合不需要添加纯环氧大豆油的生产工艺。
利用脂肪酸甲酯制备的环氧增塑剂产品质量与植物油如环氧大豆油增塑剂相比，脂肪酸甲酯制备的环氧增塑剂不仅可以完全代替DOP增塑剂制造出无毒、环保的PVC产品，用于食品包装、医疗用品材料、玩具和供水管道等，同时也用作纤维素树脂和合成橡胶的无毒增塑剂与软化剂，在制品的加工中，添加环氧脂肪酸甲酯能明显提高制品的物理性能和延长老化时间，与钡、镉、锌等金属稳定剂并用时，有良好的协同作用。此外，因其还具有良好的润滑性、相容性和分散性性能，还可用作表面活性剂和分散剂应用于环氧涂料和环氧树脂等生产行业。环氧脂肪酸甲酯原料脂肪酸甲酯采用来源广泛，价格低廉的废弃油脂为主原料，实现了国家一直以来倡导的废物再利用的节约理念，从原料价格上降低了生产成本，因此增加了企业的盈利空间，但成品环氧脂肪酸甲酯和环氧大豆油相比碘值略偏高、环氧值略偏低。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
A.本发明采用一步环氧法直接合成复合环氧增塑剂，生产工艺简单、成本低，因此增加了企业的盈利空间。
B.本发明所制备的复合环氧增塑剂更具有无毒环保、手感柔软、环氧值高、热稳定性好、与塑料和橡胶相容性好等优点，可部分或完全代替环氧大豆油市场主导环氧增塑剂。
C.本发明原料之一脂肪酸甲酯采用来源广泛，价格低廉的废弃油脂为主原料，实现了国家一直以来倡导的废物再利用的节约理念，废弃油脂经除杂、脱酸脱色处理后，再经甲醇预酯化、酯交换过程制得脂肪酸甲酯，整个过程大大提高了其附加值，从根本上保证了复合增塑剂无毒环保的特性，并且从原料价格上降低了生产成本，因此增加了企业的盈利空间。
D.可根据市场原料价格变化和客户要求25-90％调控原料之一脂肪酸甲酯含量，应对瞬息万变的市场价格变化，成本调节弹性大，减轻企业生存压力。
(四)具体实施方式
实施例1：
将按重量比重25％脂肪酸甲酯和剩余量的大豆油混合物，以及占原料质量比重10％的甲酸投入反应釜，升温并开启搅拌，升温到45℃停止加热，搅拌15分钟，然后滴加占原料质量比重25％的双氧水，由于是放热反应，在滴加过程中开启冷水循环装置，反应液温度控制在40-60℃，减少副反应发生，双氧水滴加结束后进行保温回流，确保环氧化反应充分进行，从而制得复合环氧增塑剂初产品，对复合环氧增塑剂初产品进行水洗去酸，取样检测酸值(KOH mg/g)小于1时，再减压蒸馏进行脱水处理，获得复合环氧增塑剂成品。
实施例2：将按重量比重90％脂肪酸甲酯和剩余量的大豆油混合物，以及占原料质量比重10％的甲酸投入反应釜，升温并开启搅拌，升温到40℃停止加热，搅拌10分钟，然后滴加占原料质量比重35％的双氧水，由于是放热反应，在滴加过程中开启冷水循环装置，反应液温度控制在40-60℃，减少副反应发生，双氧水滴加结束后进行保温回流，确保环氧化反应充分进行，从而制得复合环氧增塑剂初产品，对复合环氧增塑剂初产品进行水洗去酸，取样检测酸值(KOH mg/g)小于1时，再减压蒸馏进行脱水处理，获得复合环氧增塑剂成品。
实施例3：
将按重量比重45％脂肪酸甲酯和剩余量的大豆油混合物，以及占原料质量比重8％的甲酸投入反应釜，升温并开启搅拌，升温到43℃停止加热，搅拌20分钟，然后滴加占原料质量比重30％的双氧水，由于是放热反应，在滴加过程中开启冷水循环装置，反应液温度控制在40-60℃，减少副反应发生，双氧水滴加结束后进行保温回流，确保环氧化反应充分进行，从而制得复合环氧增塑剂初产品，对复合环氧增塑剂初产品进行水洗去酸，取样检测酸值(KOH mg/g)小于1时，再减压蒸馏进行脱水处理，获得复合环氧增塑剂成品。
实施例4：
将按重量比重70％脂肪酸甲酯和剩余量的大豆油混合物，以及占原料质量比重7％的甲酸投入反应釜，升温并开启搅拌，升温到44℃停止加热，搅拌18分钟，然后滴加占原料质量比重28％的双氧水，由于是放热反应，在滴加过程中开启冷水循环装置，反应液温度控制在40-60℃，减少副反应发生，双氧水滴加结束后进行保温回流，确保环氧化反应充分进行，从而制得复合环氧增塑剂初产品，对复合环氧增塑剂初产品进行水洗去酸，取样检测酸值(KOH mg/g)小于1时，再减压蒸馏进行脱水处理，获得复合环氧增塑剂成品。
Claims (1)
1.一种复合环氧增塑剂的制备方法，其特征在于：原料由脂肪酸甲酯和大豆油混合而成，其中所述脂肪酸甲酯占原料质量比重25-90％；以双氧水为给氧体，甲酸作载氧体，一步环氧化反应制备复合环氧增塑剂，其具体步骤如下：
A.将脂肪酸甲酯和大豆油混合物和占原料质量比重5-10％甲酸投入反应釜，升温并开启搅拌，升温到40-45℃停止加热，然后搅拌10-20分钟；
B.滴加占原料质量比重25-35％的双氧水，由于是放热反应，在滴加过程中开启冷水循环装置，反应液温度控制在40-60℃，减少副反应发生；
C.双氧水滴加结束后进行保温回流，确保环氧化反应充分进行，从而制得复合环氧增塑剂初产品；
D.对复合环氧增塑剂初产品进行水洗去酸，取样检测酸值KOHmg/g小于1时，再减压蒸馏进行脱水处理，获得复合环氧增塑剂成品；
所述原料之一脂肪酸甲酯由地沟油或动物油脂酯化获得。
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