CN106117063A - 腰果酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯及其制备方法和应用 - Google Patents

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戴志成
刘骥
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Abstract

本发明公开的腰果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‑C7H15，‑C11H23，‑C17H24；‑m为1‑3。本发明还公开了该腰果酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯的制备方法和应用。

Description

腰果酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及橡胶、塑料耐寒增塑剂技术领域，特别涉及腰果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。目前国内外没有腰果酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯作为耐寒增塑剂的相关报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于针对现有耐寒增塑剂所存在的补足而提供一种新型的、性能优越的、性价比高的腰果酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯，该腰果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腰果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腰果酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯的应用。
作为本发明第一方面的腰果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-C7H15(异辛酸)，-C11H23(月桂酸)，-C17H24(油酸)；
-m为1-3。
作为本发明的第二方面的腰果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)腰果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，得到腰果酚聚氧乙烯醚；
(2)腰果酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯的合成
脂肪酸和步骤(1)制备的腰果酚聚氧乙烯醚在催化剂Ⅱ的催化下进行酯化反应，反应温度为180～210℃，0.093MPa真空度下进行脱水，反应时间3～5h，获得腰果酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤(1)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例中，所述步骤(1)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例中，所述步骤(2)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。
作为本发明的第二方面的腰果酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯在制备耐寒增塑剂中的应用。
本发明提供的腰果酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯可以作为耐寒增塑剂使用，该腰果酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯生产过程环保，无明显三废产生。
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、腰果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KOH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，得到腰果酚聚氧乙烯醚；
2.腰果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,加入一定量的月桂酸和步骤1制备的腰果酚聚氧乙烯醚,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,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,得到腰果酚聚氧乙烯醚月桂酸酯耐寒增塑剂。
实施例2
1、腰果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KOH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，得到腰果酚聚氧乙烯醚；
2.腰果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制备的腰果酚聚氧乙烯醚,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,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，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,得到腰果酚聚氧乙烯醚异辛酸酯耐寒增塑剂。

Claims (6)

1.腰果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-C7H15，-C11H23，-C17H24；
-m为1-3。
2.权利要求1所述的腰果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)腰果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，得到腰果酚聚氧乙烯醚；
(2)腰果酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯的合成
脂肪酸和步骤(1)制备的腰果酚聚氧乙烯醚在催化剂Ⅱ的催化下进行酯化反应，反应温度为180～210℃，0.093MPa真空度下进行脱水，反应时间3～5h，获得腰果酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)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)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)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所述的腰果酚聚氧乙烯醚脂肪酸酯在制备耐寒增塑剂中的应用。
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