CN110204513A - 一种环氧棕榈油复合生物增塑剂的制备方法 - Google Patents

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沈凯华
朱士洪
李文忠
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    • C07D303/40—Compounds containing oxirane rings with hydrocarbon radicals, substituted by carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals by ester radicals
    • C07D303/42—Acyclic compounds having a chain of seven or more carbon atoms, e.g. epoxidised fats

Abstract

本发明涉及一种环氧棕榈油复合生物增塑剂的制备方法，其原料由固有组分（10%‑50%）棕榈油和可变组分（50%‑90%）脂肪酸甲酯、大豆油中的其中一种或两种组分组成，以双氧水作为给氧体，甲酸作为载氧体，不加任何催化剂经环氧化反应制备一种环氧棕榈油复合生物增塑剂。本发明的环氧棕榈油复合生物增塑剂具有无毒环保、环氧值高的技术效果，同时原料有棕榈油和大豆油，棕榈油和脂肪酸甲酯，棕榈油、脂肪酸甲酯和大豆油三种组合方式，选择方式灵活多变，成本调节性大，且反应过程不使用任何催化剂，废水酸值低，更容易处理，简化生产步骤，实现了清洁生产。

Description

一种环氧棕榈油复合生物增塑剂的制备方法
技术领域
本发明属于塑料助剂技术领域，具体涉及一种PVC塑料生产用环氧棕榈油复合生物增塑剂的制备方法。
背景技术
聚氯乙烯( 简称PVC) 是一种热塑性通用树脂，被广泛用于人造革、玩具、复合薄膜、电线绝缘材料等众多领域。但PVC 的熔点高，难于加工成型，因而加工时必须加入增塑剂以提高可塑性。
一直以来，邻苯二甲酸酯在塑料增塑剂中占主要地位并被广泛应用。但邻苯二甲酸酯类增塑剂对人体会产生毒害作用，甚至致癌性，在美国和欧盟等很多国家都已禁用，且邻苯二甲酸酯类增塑剂来源于石油工业，而石油属于不可再生资源。因此发明环保型增塑剂来替代石油类增塑剂产品，已成为社会发展的必然趋势。
目前市场上主要的环保增塑剂有环氧脂肪酸甲酯、柠檬酸三丁酯、乙酰基柠檬酸三丁酯、环氧大豆油、环氧棕榈油等，这些增塑剂的开发应用在近些年得到了快速发展。柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三丁酯无毒，可以用于食品行业、药品包装和儿童玩具等领域，但由于其价格偏高而不被大多数客户选用。环氧脂肪酸甲酯和环氧大豆油是较早应用的环保增塑剂，它们无毒环保、手感柔软、环氧值高、热稳定性好，但价格受原料的影响波动比较大。棕榈油产地主要集中在东南亚的马来西亚、印度尼西亚等国家，每公顷油棕可生产3.7吨油脂，是世界上生产效率最高的产油植物，其价格偏低，利用棕榈油生产环保型增塑剂更具经济价值，具有很强的市场竞争力。
中国专利（CN 101255143A）涉及一种环氧棕榈油增塑剂的生产方法，在不加任何溶剂的条件下，用棕榈油为原料，与环氧化剂在浓硫酸和/或磷酸的催化作用下，在一定的温度、时间配比等条件下合成的环氧棕榈油增塑剂，该专利的环氧棕榈油增塑剂可用于塑料、涂料工业、新型高分子材料、橡胶等工业领域的增塑剂，同时在加工过程中，不产生有机溶剂废液、有毒烟雾污染环境和伤害人体。但增塑剂仅有环氧棕榈油，其容易受原料棕榈油价格的波动影响，市场竞争力较低；另外该专利表述的制备方法制备过程中加入浓硫酸和/或磷酸作为催化剂，加工过程中产生的废水酸值高，难以处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种环氧棕榈油复合生物增塑剂的制备方法，其制备过程中不加入任何催化剂，简化生产工艺，废水酸值低，处理简单，有利于清洁化生产。其增塑剂具有无毒环保、环氧值高等优点，且成本调节性大，克服环氧脂肪酸甲酯和环氧大豆油的价格波动大等不足。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：
一种环氧棕榈油复合生物增塑剂的制备方法，原料由固有组分棕榈油和可变组分脂肪酸甲酯、大豆油中的其中一种或两种组分组成，以双氧水作为给氧体，甲酸作为载氧体，在不加任何催化剂的条件下经环氧化反应制备环氧棕榈油复合生物增塑剂。具体步骤如下：
（1）将固有组分（原料总质量的10%-50%）棕榈油和不固定组分（50%-90%）脂肪酸甲酯、大豆油中的一种或两种投入反应釜，再加入载氧体甲酸（原料总质量的10%-15%），开始加热，当温度升高至50℃时停止升温，搅拌30分钟。
（2）滴加浓度为30%左右的双氧水，滴加的量为原料总质量的40%-45%，控制在2.5-3小时滴完，开启冷却水控制温度在50℃上下。
（3）双氧水滴加完毕后保温回流3-4小时，使反应充分进行，保温结束后得到环氧棕榈油复合生物增塑剂粗品。
（4）将上述制得的粗品，水洗去酸，检验酸值，当酸值小于1后进行减压蒸馏脱水，即得到环氧棕榈油复合生物增塑剂成品。
所述的固有成分棕榈油的碘值为50-58。
所述的脂肪酸甲酯的碘值为120-130。
所述的大豆油的碘值为125-135。
所述的可变组分为脂肪酸甲酯和大豆油两种原料任意比例配制的混合物。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明原料包括固有组分（10%-50%）棕榈油和可变组分（50%-90%）脂肪酸甲酯、大豆油中的其中一种或两种组分，其原料来源广泛、价格便宜，且选择方式灵活多变，比例调节范围大，可适应多变的市场行情。
（2）传统的反应方法需加入硫酸作为催化剂，本发明反应过程没有加入催化剂，废水酸值低，更容易处理，简化生产步骤，实现清洁生产。
（3）本发明的环氧棕榈油复合生物增塑剂具有无毒环保、环氧值高的技术效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
（1）将固有组分（占原料总量的10%）棕榈油和不固定组分（90%）脂肪酸甲酯投入反应釜，再加入载氧体甲酸（原料总质量的15%），开始加热，当温度升高至50℃时停止升温，搅拌30分钟。
（2）滴加浓度为30%左右的双氧水，滴加的量为原料总质量的40%，控制在3小时滴完，开启冷却水控制温度在50℃上下。
（3）双氧水滴加完毕后保温回流3小时，使反应充分进行，保温结束后得到环氧棕榈油复合生物增塑剂粗品。
（4）将上述制得的粗品，水洗去酸，检验酸值，当酸值小于1后进行减压蒸馏脱水，即得到环氧棕榈油复合生物增塑剂成品。
实施例2：
（1）将固有组分（占原料总量的30%）棕榈油和不固定组分（70%）大豆油投入反应釜，再加入载氧体甲酸（原料总质量的15%），开始加热，当温度升高至50℃时停止升温，搅拌30分钟。
（2）滴加浓度为30%左右的双氧水，滴加的量为原料总质量的40%，控制在3小时滴完，开启冷却水控制温度在50℃上下。
（3）双氧水滴加完毕后保温回流3小时，使反应充分进行，保温结束后得到环氧棕榈油复合生物增塑剂粗品。
（4）将上述制得的粗品，水洗去酸，检验酸值，当酸值小于1后进行减压蒸馏脱水，即得到环氧棕榈油复合生物增塑剂成品。
实施例3：
（1）将固有组分（占原料总量的50%）棕榈油和不固定组分（50%）脂肪酸甲酯、大豆油投入反应釜，再加入载氧体甲酸（原料总质量的15%），开始加热，当温度升高至50℃时停止升温，搅拌30分钟。
（2）滴加浓度为30%左右的双氧水，滴加的量为原料总质量的40%，控制在3小时滴完，开启冷却水控制温度在50℃上下。
（3）双氧水滴加完毕后保温回流3小时，使反应充分进行，保温结束后得到环氧棕榈油复合生物增塑剂粗品。
（4）将上述制得的粗品，水洗去酸，检验酸值，当酸值小于1后进行减压蒸馏脱水，即得到环氧棕榈油复合生物增塑剂成品。
对比例1：
（1）将固有组分棕榈油投入反应釜，再加入载氧体甲酸（原料总质量的15%），开始加热，当温度升高至50℃时停止升温，搅拌30分钟。
（2）滴加浓度为30%左右的双氧水，滴加的量为原料总质量的40%，控制在3小时滴完，开启冷却水控制温度在50℃上下。
（3）双氧水滴加完毕后保温回流3小时，使反应充分进行，保温结束后得到环氧棕榈油生物增塑剂粗品。
（4）将上述制得的粗品，水洗去酸，检验酸值，当酸值小于1后进行减压蒸馏脱水，即得到环氧棕榈油生物增塑剂成品。
对比例2：
（1）将脂肪酸甲酯投入反应釜，再加入载氧体甲酸（原料总质量的15%），开始加热，当温度升高至50℃时停止升温，搅拌30分钟。
（2）滴加浓度为30%左右的双氧水，滴加的量为原料总质量的40%，控制在3小时滴完，开启冷却水控制温度在50℃上下。
（3）双氧水滴加完毕后保温回流3小时，使反应充分进行，保温结束后得到环氧脂肪酸甲酯生物增塑剂粗品。
（4）将上述制得的粗品，水洗去酸，检验酸值，当酸值小于1后进行减压蒸馏脱水，即得到环氧脂肪酸甲酯生物增塑剂成品。
各实施例的检测数据结果见表1
表1 各实施例的检测数据表
由表1可见，本发明一种环氧棕榈油复合生物增塑剂的制备方法生产的增塑剂产品，符合行业标准《HG/T 4390-2012增塑剂环氧脂肪酸甲酯》规定的质量标准，产品质量优秀。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种环氧棕榈油复合生物增塑剂的制备方法，其特征在于：原料包括固有组分和可变组分，双氧水作为给氧体，甲酸作为载氧体，不加入任何催化剂经环氧化反应生成环氧棕榈油复合生物增塑剂；所述固有成分为棕榈油，所述可变组分为脂肪酸甲酯、大豆油中的一种或两种组分。
2.根据上述权利要求1中所述的一种环氧棕榈油复合生物增塑剂的制备方法，其特征在于：所述固有组分棕榈油的比例为原料总质量的10%-50%。
3.根据上述权利要求1或2中所述的一种环氧棕榈油复合生物增塑剂的制备方法，其特征在于：所述固有成分棕榈油的碘值为50-58。
4.根据上述权利要求1中所述一种环氧棕榈油复合生物增塑剂的制备方法，其特征在于：所述可变组分脂肪酸甲酯、大豆油中的一种或两种组分的比例为原料总质量的50%-90%。
5.根据上述权利要求1或4中所述一种环氧棕榈油复合生物增塑剂的制备方法，其特征在于：所述脂肪酸甲酯的碘值为120-130，所述大豆油的碘值为125-135。
6.根据权利要求1所述的一种环氧棕榈油复合生物增塑剂的制备方法，其特征在于：所述可变组分为脂肪酸甲酯和大豆油两种原料任意比例配制的混合物。
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