CN106008214A - 十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯及其制备方法和应用 - Google Patents

十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开的十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯,至少包含如下结构式(1)的成分,其中:‑R1为‑C15H25、‑C15H27、‑C15H29或C15H31的直链结构;‑R2为‑H或‑CH3;‑R3为‑C7H15(异辛酸),‑C11H23(月桂酸),‑C17H24(油酸);‑m为1‑3;‑n为1‑3。本发明还公开了该十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯的制备方法及其应用。

Description

十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯及其制备方法和应用
技术领域
本发明橡胶、塑料耐寒增塑剂技术领域,特别涉及一种十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯及其制备方法和应用。
背景技术
寒冷地区的农用薄膜、塑料管材及各种具有耐寒要求的塑料、橡胶制品,目前均采用一般的增塑剂,致使塑料、橡胶制品在低温下的性能不佳,使用寿命缩短,每年仅农用薄膜一项的损失就达数千万元以上。耐寒塑料、橡胶的性能,主要取决于耐寒增塑剂。增塑剂的耐寒性与增塑剂的结构有密切的关系,一般相容性良好的增塑剂耐寒性较差,而含有直链烷基的增塑剂的耐寒性是良好的;此外,含有的支链烷基越多,其耐寒性越差。在普通塑料、橡胶中,加入耐寒增塑剂,可以降低塑料、橡胶制品的软化温度,明显改善塑料、橡胶制品的耐寒性能,使塑料、橡胶在寒冷地区仍具有良好的使用性能。目前,国际、国内使用的耐寒增塑剂大部分是双酯类耐寒增塑剂,己二酸酯类耐寒增塑剂是最常用的品种,主要包括己二酸二辛酯、己二酸-2-正己酯、己二酸正辛正癸酯和二甘醇单丁醚己二酸酯等,目前国内还没有十五烷(烯)基间二酚(强心酚)聚氧乙烯醚脂肪酸酯耐寒增塑剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种新型的、性能优越的、性价比高的双酯类耐寒增塑剂-十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯,该十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯生产过程环保,无明显三废产生。
本发明所要解决的技术问题之二在于提供上述十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯的制备方法。
本发明所要解决的技术问题之三在于提供上述十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯的应用。
作为本发明第一方面的十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯,其特征在于,至少包含如下结构式(1)的成分:
其中:
-R1为-C15H25、-C15H27、-C15H29或C15H31的直链结构;
-R2为-H或-CH3
-R3为-C7H15(异辛酸),-C11H23(月桂酸),-C17H24(油酸)
-m为1-3;
-n为1-3。
作为本发明第二方面的十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚的合成
取精制的十五烷(烯)基间二酚投入高压反应器内,加入催化剂I,进行氮气置换,氮气置换时,真空度≥-0.095MPa,置换压力至0.15MPa~0.25MPa;氮气置换完毕后,升温至110℃~130℃进行脱水,脱水完毕后,升温至135℃~160℃,加环氧乙烷进行环氧化反应,加成反应的温度控制在130℃~190℃,压力控制在0.3MPa以下,待加成反应完成,降温至65℃~75℃,然后加入适量有机酸中和至pH值至5.0~8.0,得到十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚;
(2)月桂酸和步骤(1)制备的十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚在催化剂Ⅱ的催化下进行酯化反应,反应温度180~210℃,0.093MPa真空度下进行脱水,反应时间3~5h,得到十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯;其中月桂酸和步骤(1)制备的十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚的摩尔比为1.9:1,催化剂用量为月桂酸和十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚总质量的0.25%。
在本发明的一个优选实施中,所述步骤(1)中的催化剂I为氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠、乙醇钠、月桂醇钠、异丙醇钠、氢氧化钡中的任意一种或两种以上的混合物。
在本发明的一个优选实施中,所述步骤(1)中的有机酸中和剂为甲酸、乙酸、乳酸、草酸中的一种或两种以上混合物。
在本发明的一个优选实施中,所述步骤(2)中的催化剂Ⅱ为强酸性催化剂、阳离子交换树脂、分子筛、固体新型超强酸、碱金属氧化物或铝化合物。
作为本发明第三方面的十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯在制备表面活性剂中的应用。
本发明的十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯生产过程环保,无明显三废产生。其作为双酯类耐寒增塑剂具有性能优越和性价比高的优点。
具体实施方式
以下结合具体实施例来详细描述本发明,但是下述实施例仅是对本发明的描述,并不构成对本发明权利要求保护范围的限制。
实施例:
1、十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚的合成:
取精制的腰果酚投入高压反应器内,加入NaOH催化剂,进行氮气置换,氮气置换时,真空度≥-0.095MPa,置换压力至0.15MPa~0.25MPa;氮气置换完毕后,升温至130℃进行脱水,脱水完毕后,升温至150℃,加环氧乙烷进行环氧化反应,加成反应的温度控制在145℃~155℃,压力控制在0.3MPa以下,待加成反应完成,降温至65℃~75℃,然后加入适量有机酸中和至pH值至5.0~8.0,得到十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚。
2.十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯的合成
(1)在装有搅拌器、温度计、分水器及取样管的四口烧瓶中,加入一定量的月桂酸和步骤1制备的十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚,同时加入铝酸盐催化剂,搅拌下升温,使酸全部溶解于醇后,分析系统的初始酸值。继续升温至160℃,使两者反应生成单酯,反应生成的水被过量的醇带出反应系统进入分水器,冷凝分层后,醇返回系统,160℃反应2小时后,继续升温至190℃,要控制较高的温度,约180~210℃,0.093MPa真空度下进行脱水,反应时间3小时使单酯进一步转化为双酯,停止加热,冷却,先用少量5%碳酸钠水溶液洗涤,分去水层,有机层用水洗涤两次。最后在5kPa下脱水、脱醇,得到十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚月桂酸酯耐寒增塑剂。
实施例2
1、十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚的合成:
取精制的腰果酚投入高压反应器内,加入NaOH催化剂,进行氮气置换,氮气置换时,真空度≥-0.095MPa,置换压力至0.15MPa~0.25MPa;氮气置换完毕后,升温至130℃进行脱水,脱水完毕后,升温至150℃,加环氧乙烷进行环氧化反应,加成反应的温度控制在145℃~155℃,压力控制在0.3MPa以下,待加成反应完成,降温至65℃~75℃,然后加入适量有机酸中和至pH值至5.0~8.0,得到十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚。
2.十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯的合成
在装有搅拌器、温度计、分水器及取样管的四口烧瓶中,加入一定量的异辛酸和步骤1制备的十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚,同时加入浓硫酸做催化剂,浓硫酸量为总质量的0.25%。搅拌下升温,使酸全部溶解于醇后,分析系统的初始酸值。继续升温至150℃,使两者反应生成单酯,反应生成的水被过量的醇带出反应系统进入分水器,冷凝分层后,醇返回系统,150℃反应2小时后,继续升温至190℃,约0.093MPa真空度下进行脱水,反应时间3小时使单酯进一步转化为双酯,停止加热,冷却,先用少量5%碳酸钠水溶液洗涤,分去水层,有机层用水洗涤两次。最后在5kPa下脱水、脱醇,得到十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚异辛酸酯耐寒增塑剂。

Claims (6)

1.十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯,其特征在于,至少包含如下结构式(1)的成分:
其中:
-R1为-C15H25、-C15H27、-C15H29或C15H31的直链结构;
-R2为-H或-CH3
-R3为-C7H15,-C11H23,-C17H24
-m为1-3;
-n为1-3。
2.权利要求1所述的十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚的合成
取精制的十五烷(烯)基间二酚投入高压反应器内,加入催化剂I,进行氮气置换,氮气置换时,真空度≥-0.095MPa,置换压力至0.15MPa~0.25MPa;氮气置换完毕后,升温至110℃~130℃进行脱水,脱水完毕后,升温至135℃~160℃,加环氧乙烷进行环氧化反应,加成反应的温度控制在130℃~190℃,压力控制在0.3MPa以下,待加成反应完成,降温至65℃~75℃,然后加入适量有机酸中和至pH值至5.0~8.0,得到十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚;
(2)月桂酸和步骤(1)制备的十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚在催化剂Ⅱ的催化下进行酯化反应,反应温度180~210℃,0.093MPa真空度下进行脱水,反应时间3~5h,得到十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯;其中月桂酸和步骤(1)制备的十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚的摩尔比为1.9:1,催化剂用量为月桂酸和十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚总质量的0.25%。
3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中的催化剂I为氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠、乙醇钠、月桂醇钠、异丙醇钠、氢氧化钡中的任意一种或两种以上的混合物。
4.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于所述步骤(1)中的有机酸中和剂为甲酸、乙酸、乳酸、草酸中的一种或两种以上混合物。
5.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于所述步骤(2)中的催化剂Ⅱ为强酸性催化剂、阳离子交换树脂、分子筛、固体新型超强酸、碱金属氧化物或铝化合物。
6.权利要求1所述的十五烷(烯)基间二酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯在制备表面活性剂中的应用。
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