CN105622402A - 一种柠檬酸三丙酯增塑剂的制备方法 - Google Patents

一种柠檬酸三丙酯增塑剂的制备方法 Download PDF

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刘颖
李敢
王德堂
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Abstract

本发明公开了一种柠檬酸三丙酯增塑剂的制备方法；通过以柠檬酸和正丙醇为原料，用大孔阳离子交换树脂作为固体催化剂合成柠檬酸三丙酯增塑剂，在反应中加入带水剂所述的柠檬酸与正丙醇的摩尔比为：1:3.5~5.5；所述的催化剂质量是柠檬酸质量的40~50%；所述的带水剂质量是柠檬酸质量的45~55%；采用本发明制备出的柠檬酸酯增塑剂纯度高达99.9%，收率达99.0%。本发明所用的催化剂可回收再生，重复使用，节省资源，并且避免了对设备的腐蚀，后处理工艺简单，减少污染，并且能够得到良好的产品，可以广泛应用在食品、医疗、儿童玩具等领域。

Description

一种柠檬酸三丙酯增塑剂的制备方法
技术领域
本发明涉及塑料工业的一种添加剂或助剂，特别是一种环保无毒柠檬酸酯类增塑剂，主要用于食品包装塑料及医疗器械和儿童玩具，属于塑料助剂领域。
背景技术
柠檬酸酯类增塑剂安全无毒，是国内外塑料行业的首选环保型增塑剂之一，目前主要的品种有柠檬酸三丁酯，乙酰基柠檬酸三丁酯，柠檬酸三乙酯等。虽然柠檬酸三丁酯、乙酰基柠檬酸三丁酯，柠檬酸三乙酯具有优良的增塑剂效果和良好的耐寒性，耐光行，耐水性，抗酶性，但是与邻苯二甲酸酯类增塑剂相比有易析出，其挥发性也比较大，从而影响了柠檬酸酯类增塑剂的使用范围。为满足市场需求的环保，无毒，功能更强的增塑剂，目前急需改善和提高现有柠檬酸酯类增塑剂的性能，开发新型柠檬酸酯增塑剂。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种柠檬酸三丙酯增塑剂的制备方法，所述的柠檬酸三丙酯的结构式，见式Ⅰ：
式（Ⅰ）
其制备方法如下：
在配有温度计，分水器（装有环己烷），回流冷凝器的250ml四口烧瓶中加入柠檬酸、正丙醇、催化剂、带水剂；所述的柠檬酸与正丙醇的摩尔比为：1:3.5~5.5；所述的催化剂质量是柠檬酸质量的40~50%；所述的带水剂质量是柠檬酸质量的45~55%。
用恒温电热套缓慢加热，并搅拌，搅拌速度为200~300rpm，加热至90℃以上出现回流，带水剂带出的水在分水器中分层，将反应温度控制在90-95℃，回流至无水珠出现为止，结束反应。
反应液冷却至20-30℃，抽滤回收催化剂，将反应液转移至分液漏斗中，再用10％的NaOH溶液洗涤反应液至中性，然后用分液漏斗分出反应液的下层，留下酯层。
将分出的酯层在压力-0.08MPa，温度80℃条件下，进行减压蒸馏；蒸馏后的产品，再用G4砂芯漏斗进行过滤提纯，将得到的产品进行定性及定量分析，计算收率。
所述的催化剂为大孔阳离子交换树脂NKC-9，732阳离子交换树脂；选用该催化剂使得工艺简化，后处理方便，还可以回收再生，重复利用，并且这种催化剂减少了设备的腐蚀性，节省了成本。
所述的带水剂为环己烷；相比苯、甲苯这些毒性较大的带水剂来说，环己烷是比较环保的带水剂了，它毒性小。
该化学反应式如下：
本发明的有益效果：
以柠檬酸、正丙醇为原料，在大孔阳离子交换树脂催化作用下进行酯化反应，反应完成后，抽滤，分离出催化剂，然后再进行催化剂的再生，重复使用。滤液中和，分层萃取，除去未反应的柠檬酸，所得溶液蒸馏得到产品，纯度达99.9%，收率为99.0%。该产品增塑效果提高，挥发性小，耐候性好。
选择离子交换树脂做催化剂，它有良好的催化作用，并且这种催化剂可以回收再生，重复利用，节省资源，还有避免了对设备的腐蚀，后处理工艺简单，减少污染，并且能够得到良好的产品，并且节约成本。
附图说明
图1为本实施例1的红外图；
图2为本实施例1的氢谱图；
图3为本实施例1的质谱图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐明本发明的方案及效果。
实施例1
在配有温度计，分水器（装有环己烷），回流冷凝器的250ml四口烧瓶中加入柠檬酸50g、正丙醇2.5g、催化剂NKC-9，20g、带水剂环己烷，25g。
用恒温电热套缓慢加热，并搅拌，搅拌速度为200~300rpm，加热至90℃以上出现回流，带水剂带出的水在分水器中分层，将反应温度控制在92℃左右，回流至无水珠出现为止，结束反应。
反应液冷却至25℃，抽滤回收催化剂，将反应液转移至分液漏斗中，再用10％的NaOH溶液洗涤反应液至中性，然后用分液漏斗分出反应液的下层，留下酯层。
将分出的酯层在压力-0.08MPa，温度80℃条件下，进行减压蒸馏；蒸馏后的产品，再用G4砂芯漏斗进行过滤提纯，透明的淡黄色的液体，将得到的产品进行定性及定量分析；见图1，图2和图3。
经检测，本实施例制得的柠檬酸三丙酯，收率99.0%；粘度30.99cp；折光率1.4430；沸点140℃；酸值0.0002；纯度高达99.9%。

Claims (3)

1.一种柠檬酸三丙酯增塑剂的制备方法，其特征在于，所述的柠檬酸三丙酯的结构式，见式Ⅰ：
式（Ⅰ）
其制备方法如下：
在配有温度计，分水器（装有环己烷），回流冷凝器的250ml四口烧瓶中加入柠檬酸、正丙醇、催化剂、带水剂；所述的柠檬酸与正丙醇的摩尔比为：1:3.5~5.5；所述的催化剂质量是柠檬酸质量的40~50%；所述的带水剂质量是柠檬酸质量的45~55%；
用恒温电热套缓慢加热，并搅拌，搅拌速度为200~300rpm，加热至90℃以上出现回流，带水剂带出的水在分水器中分层，将反应温度控制在90-95℃，回流至无水珠出现为止，结束反应；
反应液冷却至20-30℃，抽滤回收催化剂，将反应液转移至分液漏斗中，再用10％的NaOH溶液洗涤反应液至中性，然后用分液漏斗分出反应液的下层，留下酯层；
将分出的酯层在压力-0.08MPa，温度80℃条件下，进行减压蒸馏；蒸馏后的产品，再用G4砂芯漏斗进行过滤提纯，将得到的产品进行定性及定量分析，计算收率。
2.根据权利要求1所述的一种柠檬酸三丙酯增塑剂的制备方法中，其特征在于，所述的催化剂为大孔阳离子交换树脂NKC-9，732阳离子交换树脂。
3.根据权利要求1所述的一种柠檬酸三丙酯增塑剂的制备方法中，其特征在于，所述的带水剂为环己烷。
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