CN103012128A

CN103012128A - 一种利用工业副产物尼龙酸生产耐寒增塑剂的方法

Info

Publication number: CN103012128A
Application number: CN2012105775905A
Authority: CN
Inventors: 冯烈; 蒋平平; 陈云斌; 董玉明; 刘朋
Original assignee: ZHEJIANG JIANYE CHEMICAL CO Ltd; Jiangnan University
Current assignee: ZHEJIANG JIANYE CHEMICAL CO Ltd; Jiangnan University
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-04-03

Abstract

一种利用工业副产物尼龙酸生产耐寒增塑剂的方法，属于尼龙酸的综合再利用和增塑剂制备技术领域。本发明利用工业副产物尼龙酸代替价格昂贵的长碳链脂肪酸为原料与新型的高分子量增塑剂用醇2-丙基庚醇反应制备，使副产物得到合理再利用，同时又解决了废物污染环境的问题，可大大降低成本；本发明采用先脱醇后水洗工序，简化了生产工艺、节约了能耗，缩短生产周期，本发明方法具有可观的经济效益和社会效益，且产品具有与PVC相容性好、增塑性和耐寒性能优良的优点，达到制品加工和应用要求。

Description

一种利用工业副产物尼龙酸生产耐寒增塑剂的方法

技术领域

一种利用工业副产物尼龙酸生产耐寒增塑剂的方法，属于尼龙酸的综合再利用和增塑剂制备技术领域。

背景技术

脂肪族二元酸酯因其低温性能优良, 耐冲击性、塑化效率及粘度性能好的特点，所以作为一种特种的耐寒增塑剂在有机高分子材料的加工和应用上有着广泛的应用，近年来发展较快，需求逐年上升。目前工业化生产的耐寒增塑剂主要有以己二酸、葵二酸等长碳链二元酸做原料与2-乙基己醇、正丁醇等酯化反应制备，但是所用的原料价格较高、来源不太稳定，从经济上又制约了它的应用，因此，寻找开发低成本、高性能的替代品成为众多生产厂家竞相研究的方向。本发明制备的尼龙酸二（2-丙基庚醇）酯是一种低成本的新型耐寒增塑剂，是利用工业副产物尼龙酸代替了价格昂贵的长碳链二元酸做原料与新型的高分子量增塑剂用醇2-丙基庚醇反应制备，实现了尼龙酸副产物的高效合理再利用，同时也解决了废物污染环境的问题，现有增塑剂的生产方法存在工艺复杂、生产周期长、能耗大和产生大量的工业“三废”等缺点和不足。

尼龙酸的结构式：

HOOC-(CH₂)₂-COOH

HOOC-(CH₂)₃-COOH

HOOC-(CH₂)₄-COOH

尼龙酸是一种二元酸的混合物，其主要由丁二酸、戊二酸和己二酸组成。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术的缺点和不足，本发明提供了一种利用工业副产物尼龙酸生产耐寒增塑剂的方法，该方法具有节约能耗、工艺简单、降低生产成本、生产周期短和减少了工业“三废”排出等优点，且利用工业副产物尼龙酸为原料，实现了副产物尼龙酸的高效合理再利用、也解决了废物污染环境的问题。

一种利用工业副产物尼龙酸生产耐寒增塑剂尼龙酸二（2-丙基庚醇）酯的反应过程为：

Figure 2012105775905100002DEST_PATH_IMAGE001

Figure 2012105775905100002DEST_PATH_IMAGE003

该反应分两步进行，第一步生成尼龙酸单（2-丙基庚醇）酯，反应迅速而完全；第二步生成尼龙酸二（2-丙基庚醇）酯，反应需要较高的温度，且因为第二步为可逆反应，为使平衡向酯化完全的方向移动，采用过量的2-丙基庚醇，根据2-丙基庚醇与反应生成的水形成共沸物，反应过程中利用分水器不断将反应生成的水出去，使酯化完全。

生产经过酯化反应、脱醇、水洗、过滤等工序，工艺流程图如附图1所示。

为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现的：

一种利用工业副产物尼龙酸生产耐寒增塑剂的方法，利用工业生产副产物尼龙酸为原料，其主要成分为由丁二酸、戊二酸和已二酸组成的二元酸混合物。采用固体尼龙酸与新型的高分子量的增塑剂醇2-丙基庚醇反应，以钛酸酯为催化剂，根据二元共沸理论，反应采用醇过量，过量的醇用以与反应生产的水形成二元共沸物除去。尼龙酸与2-丙基庚醇反应摩尔比为1︰1.9~2.2，酯化反应温度为160~180℃，反应时间为4h；然后经脱醇、水洗和过滤，得尼龙酸二（2-丙基庚醇）酯产品。

酯化反应完全采用先脱醇后水洗的工艺，既节约了能耗，又减少了水洗时醇的流失，缩短了生产周期。

所述脱醇温度为170~180℃，真空度为0.080~0.095MPa。

所述钛酸酯催化剂为钛酸四甲酯、钛酸四乙酯、钛酸四异丙基酯、钛酸四丁酯、钛酸四辛酯、钛酸十四烷基酯、钛酸十八烷基酯、钛酸四苯酯中的一种或多种混合物。

反应脱的醇可以重新再利用，达到废料最优化利用。

产品的主要物性特征为：色泽（Pt-Co）≤95，闪点(℃)≥150，酸值（mgKOH/g）≤0.3，皂化值（mgKOH/g）为440~480，密度（g/cm³）为0.93~0.97，加热减量≤0.3%。

本发明的有益效果：

（1）本发明采用先脱醇后水洗工序，简化了生产工艺、节约了能耗，缩短生产周期，投资少，具有可观的经济效益和社会效益。

（2）本发明利用工业副产物尼龙酸代替价格昂贵的长碳链二元脂肪酸为原料，使副产物得到合理再利用，同时又解决了废物污染环境的问题，可大大降低成本。

（3）本发明生产产品具有与PVC相容性好、增塑性和耐寒性能优良的优点，达到制品加工和应用要求。

附图说明

图1为本发明的生产工艺流程图。

图2为本发明生产产品的红外谱图，由图2可以看出，尼龙酸在3000~3500 cm^-1处强的伸缩振动吸收峰消失，说明尼龙酸反应完全，2958cm^-1、2930 cm^-1和2870 cm^-1为烷基伸缩振动吸收峰，1730 cm^-1处为C=O强伸缩振动吸收峰， 1162 cm^-1处为C-O-C的强伸缩振动吸收峰，以上两个为酯的特征吸收峰，所以证实产品的生成。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步阐述，但本发明不限于此。

实施例1

固体尼龙酸2.7kg，2-丙基庚醇6.4kg(尼龙酸平均分子量为135，尼龙酸与2-丙基庚醇的摩尔比1:2)，投入酯化釜，投入催化剂钛酸四丁酯0.009kg，活性炭0.009kg，用以吸附氧气和脱色，搅拌升温。控制酯化温度170℃，反应时间4h，反应完全后直接进行蒸馏脱醇，脱醇温度175℃，真空度为0.085MPa，待醇不再脱出后，停止蒸馏，降温到70℃，进行温水水洗，最后进行过滤，得产品尼龙酸二（2-丙基庚醇）酯。

实施例2

固体尼龙酸2.7kg，2-丙基庚醇7.0kg(尼龙酸平均分子量为135，尼龙酸与2-丙基庚醇的摩尔比1:2.1)，投入酯化釜，投入催化剂钛酸四甲酯0.010kg，活性炭0.010kg，用以吸附氧气和脱色，搅拌升温。控制酯化温度165℃，反应时间4h，反应完全后直接进行蒸馏脱醇，脱醇温度为170℃，真空度为0.09MPa，待醇不再脱出后，停止蒸馏，降温到60℃，进行温水水洗，最后进行过滤，得产品尼龙酸二（2-丙基庚醇）酯。

经浙江建业化工股份有限公司测试，该产品具有挥发性小、耐抽出、耐迁移，相容性、加工性、低温性能优越等优点，达到PVC制品加工和应用要求。

Claims

1.一种利用工业副产物尼龙酸生产耐寒增塑剂的方法，尼龙酸为工业副产物，主要由丁二酸、戊二酸和已二酸组成的二元酸混合物；其特征在于：固体尼龙酸与2-丙基庚醇反应，以钛酸酯为催化剂，根据二元共沸理论，反应采用醇过量，过量的醇用以与反应产生的水形成二元共沸物除去；尼龙酸与2-丙基庚醇反应摩尔比为1︰1.9~2.2，酯化反应温度为160~180℃，反应时间为4h；然后经脱醇、水洗和过滤，得尼龙酸二（2-丙基庚醇）酯产品。

2.根据权利要求1所述的利用工业副产物尼龙酸生产耐寒增塑剂的方法，其特征在于：酯化反应完全采用先脱醇后水洗的工艺，既节约了能耗，又减少了水洗时醇的流失，缩短了生产周期。

3.根据权利要求1所述的利用工业副产物尼龙酸生产耐寒增塑剂的方法，其特征在于：脱醇温度为170~180℃，真空度为0.080~0.095MPa。

4.根据权利要求1所述的利用工业副产物尼龙酸生产耐寒增塑剂的方法，其特征在于：反应脱的醇可以重新再利用，达到废料最优化利用。

5.根据权利要求1所述的利用工业副产物尼龙酸生产耐寒增塑剂的方法，其特征在于：钛酸酯催化剂为钛酸四甲酯、钛酸四乙酯、钛酸四异丙基酯、钛酸四丁酯、钛酸四辛酯、钛酸十四烷基酯、钛酸十八烷基酯、钛酸四苯酯中的一种或多种混合物。

6.根据权利要求1所述的利用工业副产物尼龙酸生产耐寒增塑剂的方法，其特征在于产品的主要物性特征为：色泽Pt-Co≤95，闪点≥150℃，酸值≤0.3 mgKOH/g，皂化值为440~480 mgKOH/g，密度为0.93~0.97 g/cm³，加热减量≤0.3%。