CN104945607A - 一种环保聚酯增塑剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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本发明涉及一种环保聚酯增塑剂及其制备方法和应用，其解决了现有技术的环保相容性差、可塑化效率低、有污染的技术问题，其为无色油状透明液体，平均分子量为2000～5000，25℃的粘度为1.0～4.0Pa·s。本发明同时提供了其制备方法和应用。本发明可应用于PVC的制备领域。

Description

一种环保聚酯增塑剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种环保增塑剂及其制备方法和应用，特别是一种环保聚酯增塑剂及其制备方法和应用。
背景技术
聚氯乙烯(环保)是五大通用树脂之一，其产量仅次于聚乙烯。在聚氯乙烯(环保)材料的加工过程中，增塑剂是用量最大的助剂之一。增塑剂是加入高聚物(如橡胶、塑料、涂料等)中，在加工成型时增加其可塑性和流动性并使成品具有柔韧性的一类酯类物质。
长期以来，环保材料中使用的增塑剂主要以邻苯二甲酸酯类为主，随着邻苯二甲酸酯类在医疗器械、食品、玩具、人造革等行业上的应用越来越广泛，人们对它的毒性也越来越重视。美国环保总局根据国家癌症所的研究结果，已经限制了6中邻苯二甲酸酯类主增塑剂在环保和卫生等要求较高的行业中的应用，如玩具及儿童用品、医疗用品、食品包装材料等。出口欧盟等国家的塑料制品中邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP或DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)和邻苯二甲酸正辛酯(DNOP)增塑剂的含量不允许超过0.1％；DEHP、DBP和BBP三种增塑剂已被禁止添加到玩具和所有儿童用品用塑料；DINP、DIDP和DNOP三中增塑剂禁用范围为可能被三岁及三岁以下幼儿放入口中的玩具和儿童用品用的塑料，DOP只限于在高水含量的食品包装中使用，肉类包装必须使用其它无毒增塑剂产品来替代。
通用型邻苯二甲酸酯类增塑剂除了具有潜在的致癌性之外，又由于其本身的小分子特性，在环保制品中极易迁移和被溶剂抽出，不但影响产品性能，还直接威胁人类的健康。
发明内容
为了解决现有技术的环保相容性差、可塑化效率低、有污染的技术问题，本发明提供一种环保相容性好、可塑化效率高、污染低、品质高和产品纯度高的环保聚酯增塑剂及其制备方法和应用。
为此，本发明所采用的技术方案如下：
本发明所提供的环保聚酯增塑剂为无色油状透明液体，平均分子量为2000～5000，25℃的粘度为1.0～4.0Pa·s。
优选的，本发明所提供的环保聚酯增塑剂平均分子量为3000～4000，25℃的粘度为2.0～3.5Pa·s。
本发明同时提供一种新型环保聚酯增塑剂的制备方法，其包括以下步骤：将己二酸、二元醇按摩尔比1:1.2～1:1.5加入到酯化反应器中，加入总投料量质量0.05％～0.1％的催化剂，再加入总投料量质量10％～20％的带水剂，反应缓慢升温至180℃～220℃，同时通入高纯氮气常压下搅拌反应，保护反应体系不被氧化和避免各种副反应，直到反应体系停止出水，每小时跟踪测定体系的酸值，当体系中的酸值维持不变且降到1mgKOH/g以下时，停止反应，氮气保护下冷却到室温；改换减压汽提装置，控制汽提温度为120℃～160℃，汽提时间为1h～4h，将过量的醇和带水剂及低沸点的小分子产物在水蒸汽的作用下带出，即得到环保聚酯增塑剂。
优选的，二元醇为乙二醇、二甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2-丙基庚醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇中的三种或三种以上的组合。
优选的，催化剂为二月桂酸二丁基锡、钛酸四正丁酯和钛酸四异丙酯中的一种或多种。
优选的，带水剂为甲苯和环己烷中的一种。
优选的，汽提温度为130℃～150℃，汽提时间为2h～3h。
本发明同时提供环保聚酯增塑剂在制备聚氯乙烯材料中的应用。本发明的新型环保聚酯增塑剂可作为环保的主增塑剂单独使用，也可与本领域的常规增塑剂一起使用。可按以下组分用量加工PVC：增塑剂：稳定剂为100:(40～60):(1～2)。其中所述增塑剂为本发明的新型环保聚酯增塑剂，或本发明的新型环保聚酯增塑剂与本领域的常规增塑剂中的一种或多种增塑剂的组合，所述稳定剂为钙锌、有机锡或稀土。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明生产的产品外观为几乎无色的油状透明液体，色号(铂-钴法)≤30，酸值≤1mgKOH/g，平均分子量为2000～5000，25℃的粘度为1.0～4.0Pa·s，优选的平均分子量为3000～4000，25℃的粘度为2.0～3.5Pa·s，产品具有污染低、品质高和产品纯度高的特点；
(2)本发明与环保的相容性好，可塑化效率高，可作为环保的主增塑剂使用，也可与本领域其他的常规增塑剂一起使用；
(3)本发明的环保制品耐乙醇抽出性及耐正庚烷的迁移性极佳；
(4)本发明的新型环保聚酯增塑剂具有广泛的用途，可广泛用于医疗器械、食品包装、玩具、人造革等行业，并可直接用于加工成不同用途的无毒环保制品，极大地减少了制品加工中的损失及污染，降低了制品成本。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不受实施例的限制。
实施例1
在500ml装有搅拌器、分水器、填料柱、球形冷凝管和温度计的玻璃四口烧瓶中加入146.14g己二酸、38.75g二甘醇、44.78g 1,2-丙二醇，32.72g 1,4-丁二醇，加入0.26g(总质量的0.1％)二月桂酸二丁基锡催化剂，加入39.40g(总质量的15％)环己烷带水剂，通入高纯氮气，搅拌缓慢升温至220℃反应，待有水分出时开始计时，每隔一小时测定一次酸值，当酸值降至1mgKOH/g时，停止加热，通氮气下冷却至室温，改为减压汽提装置，控制汽提温度为150℃，汽提2h，减压状态下冷却至室温，即得新型环保聚酯增塑剂；
产品外观为基本无色油状透明液体，酯含量99.5％，成品酸值0.85mgKOH/g，色号(铂-钴法)30，25℃的粘度为2630Pa·s。
按以下组份用量：100份环保粉，新型环保聚酯增塑剂40份，钙锌稳定剂1份，160℃密炼，压片。将其进行耐乙醇抽提和耐正庚烷迁移性测试实验，耐乙醇抽提测试条件为50℃，30min，耐正庚烷迁移性测试条件为常温下，浸泡30min。
实施例2
在500ml装有搅拌器、分水器、填料柱、球形冷凝管和温度计的玻璃四口烧瓶中加入146.14g己二酸、36.05g 1,3-丁二醇、30.44g 1,2-丙二醇，42.22g乙二醇，加入0.13g(总质量的0.05％)钛酸四正丁酯催化剂，加入25.5g(总质量的10％)甲苯带水剂，通入高纯氮气，搅拌缓慢升温至200℃反应，待有水分出时开始计时，每隔一小时测定一次酸值，当酸值降至1mgKOH/g时，停止加热，通氮气下冷却至室温，改为减压汽提装置，控制汽提温度为130℃，汽提3h，减压状态下冷却至室温，过滤，即得新型环保聚酯增塑剂；
产品外观为基本无色油状透明液体，酯含量99.5％，成品酸值0.76mgKOH/g，色号(铂-钴法)25，25℃的粘度为3150Pa·s。
按以下组份用量：100份环保粉，新型环保聚酯增塑剂40份，钙锌稳定剂1份，160℃密炼，压片。将其进行耐乙醇抽提和耐正庚烷迁移性测试实验，耐乙醇抽提测试条件为50℃，30min，耐正庚烷迁移性测试条件为常温下，浸泡30min。
实施例3
在500ml装有搅拌器、分水器、填料柱、球形冷凝管和温度计的玻璃四口烧瓶中加入146.14g己二酸、37.85g二甘醇、43.74g 2-丙基庚醇，31.96g新戊二醇，加入0.19g(总质量的0.075％)钛酸四异丙酯催化剂，加入51.94g(总质量的20％)甲苯带水剂，通入高纯氮气，搅拌缓慢升温至180℃反应，待有水分出时开始计时，每隔一小时测定一次酸值，当酸值降至1mgKOH/g时，停止加热，通氮气下冷却至室温改为减压汽提装置，控制汽提温度为140℃，汽提2.5h，减压状态下冷却至室温，过滤，即得新型PVC聚酯增塑剂；
产品外观为基本无色油状透明液体，酯含量99.6％，成品酸值0.80mgKOH/g，色号(铂-钴法)25，25℃的粘度为3060Pa·s。
按以下组份用量：100份PVC粉，新型PVC聚酯增塑剂40份，钙锌稳定剂1份，160℃密炼，压片。将其进行耐乙醇抽提和耐正庚烷迁移性测试实验，耐乙醇抽提测试条件为50℃，30min，耐正庚烷迁移性测试条件为常温下，浸泡30min。
表1：三种增塑剂的性能比较
注：W-2050为日本DIC公司生产。
从表1可以看出，本发明的耐乙醇抽提性及耐正庚烷迁移性优异。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种环保聚酯增塑剂，其特征是其为无色油状透明液体，平均分子量为2000～5000，25℃的粘度为1.0～4.0Pa·s。
2.根据权利要求1所述的环保聚酯增塑剂，其特征在于平均分子量为3000～4000，25℃的粘度为2.0～3.5Pa·s。
3.如权利要求1所述的环保聚酯增塑剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：将己二酸、二元醇按摩尔比1:(1.2～1.5)加入到酯化反应器中，加入总投料量质量0.05％～0.1％的催化剂，再加入总投料量质量10％～20％的带水剂，缓慢升温至180℃～220℃，常压下搅拌反应，同时通入高纯氮气保护反应体系不被氧化和避免各种副反应，直到反应体系停止出水，每小时跟踪测定体系的酸值，当体系中的酸值维持不变且降到1mgKOH/g以下时，停止反应，氮气保护下冷却到室温；改换减压汽提装置，控制汽提温度为120℃～160℃，汽提时间为1h～4h，将过量的醇、带水剂及低沸点的小分子产物在水蒸汽的作用下带出，即得到环保聚酯增塑剂。
4.根据权利要求3所述环保聚酯增塑剂的制备方法，其特征在于所述二元醇为乙二醇、二甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2-丙基庚醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇中的三种或三种以上的组合。
5.根据权利要求3所述的环保聚酯增塑剂的制备方法，其特征在于所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、钛酸四正丁酯和钛酸四异丙酯中的一种或多种。
6.根据权利要求3所述的环保聚酯增塑剂的制备方法，其特征在于所述带水剂为甲苯和环己烷中的一种。
7.根据权利要求3所述的环保聚酯增塑剂的制备方法，其特征在于所述汽提温度为130℃～150℃，汽提时间为2h～3h。
8.根据权利要求1所述的环保聚酯增塑剂在制备聚氯乙烯材料中应用，其特征是按以下组分用量加工：PVC：增塑剂：稳定剂为100:(40～60):(1～2)；所述稳定剂为钙锌、有机锡或稀土。
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