CN114409534A - 一种季戊四醇酯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种季戊四醇酯及其制备方法，包括以下制备步骤：S1原材料的选取：棕榈酸、硬脂酸、芥酸、己二酸和季戊四醇做反应原料；S2：将棕榈酸或硬脂酸或芥酸、己二酸和季戊四醇加入至混合设备内进行搅拌混合，在加入一定量的催化剂、带水剂进行对应的酯化反应，并且在反应的时候进行一定的升温；S3：步骤S2在反应一端时候后进行测定酸值，当酸值符合要求的时候停止反应；S4：步骤S3结束后在经过减压蒸馏除去残存带水剂及水，产物烘干后得到季戊四醇酯。

Description

一种季戊四醇酯及其制备方法
技术领域
本发明涉及多元醇制备技术领域，主要涉及一种季戊四醇酯及其制备方法。
背景技术
PVC是五大通用塑料之一，PVC制品广泛用于工业、农业、建筑、电子电气及生活日用品的各个领域。但是，由于PVC链的结构缺陷使得PVC在加工过程中极易降解和老化，因此，PVC加工成型过程中必须添加热稳定剂来延缓或阻止PVC树脂的热降解。目前，常用的热稳定剂有铅盐类、金属皂类、有机锡类、稀土类稳定剂等。
随着人类环保意识的增强，铅(镉)盐类稳定剂的应用受到限制。当今世界公认的PVC热稳定剂主要是有机锡和复合钙/锌类。有机锡具有良好的热稳定性和无毒性，但其成本高限制了其广泛使用。钙/锌皂类成本低廉，但单独使用会有明显的“锌烧”现象，无法得到满意的长期热稳定性效果。
为了提高钙/锌皂类稳定性，一些不含金属的有机化合物被引入稳定体系中。这些化合物大多与金属化合物配合使用能够发挥协同效果，被称为辅助稳定剂。
本发明的季戊四醇酯属于一种多元醇辅助稳定剂，可以明显改善“锌烧”现象，取得良好的长期热稳定性效果。
发明内容
本发明提供一种季戊四醇酯及其制备方法，用以解决背景技术中的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种季戊四醇酯，具有如下结构：
Figure BDA0003444067680000021
其中C15H31COO—是棕榈酸根。
进一步的，所述季戊四醇酯的结构还可以为：
Figure BDA0003444067680000022
其中C17H35COO—是硬脂酸根。
进一步的，所述季戊四醇酯的结构还可以为：
Figure BDA0003444067680000023
其中C21H41COO—是芥酸根。
一种季戊四醇酯的制备方法，包括以下制备步骤：
S1原材料的选取：棕榈酸、硬脂酸、芥酸、己二酸和季戊四醇做反应原料；
S2：将棕榈酸或硬脂酸或芥酸、己二酸和季戊四醇加入至混合设备内进行搅拌混合，在加入一定量的催化剂、带水剂进行对应的酯化反应，并且在反应的时候进行一定的升温；
S3：步骤S2在反应一端时候后进行测定酸值，当酸值符合要求的时候停止反应；
S4：步骤S3结束后在经过减压蒸馏除去残存带水剂及水，产物烘干后得到季戊四醇酯。
进一步的，所述主料与所述己二酸和季戊四醇的摩尔比为1：1：2，所述主料为棕榈酸、硬脂酸、芥酸中的一种。
进一步的，所述催化剂包括磷酸、亚磷酸、对甲苯磺酸和氯化亚锡中的至少一种。
进一步的，所述带水剂包括甲苯、二甲苯和环己烷中的至少一种。
进一步的，所述酯化反应的反应温度为130℃～240℃。
进一步的，所述酯化反应的反应时间为2～8小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明实施例提供了一种季戊四醇酯，可分别由棕榈酸、硬脂酸、芥酸、己二酸和季戊四醇通过催化反应制得。该季戊四醇酯与聚氯乙烯(PVC)材料相容性更好，可用做PVC材料的高效辅助稳定剂；同时，因其分子中含有12个碳原子以上的脂肪链、分子量大，具有良好的润滑效果，在聚氯乙烯材料中具有较好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1中季戊四醇酯的红外光谱图；
图2为本发明实施例2中季戊四醇酯的红外光谱图；
图3为本发明实施例3中季戊四醇酯的红外光谱图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例提供一种季戊四醇酯，按照以下步骤制得：
在装有搅拌器、温度计和分水冷凝回流装置的500mL四口烧瓶中加入128.2g(0.5mol)棕榈酸、73.1g(0.5mol)己二酸和136.2g(1.0mol)季戊四醇，加入0.3g磷酸做催化剂，加入15g二甲苯做带水剂，加热升温至135℃进行酯化反应，反应时间为8小时，测得酸值为1.36mg KOH/g，反应到达终点，反应结束。减压蒸馏除去残存带水剂及水，产物烘干后得到季戊四醇酯，产物的结构式为：
Figure BDA0003444067680000051
取本实施例制得的季戊四醇酯，对其进行红外光谱分析，结果如图1所示。表1为红外光谱图各峰归属。
表1红外光谱图各峰归属
Figure BDA0003444067680000052
实施例2
本实施例提供一种季戊四醇酯，按照以下步骤制得：
在装有搅拌器、温度计和分水冷凝回流装置的500mL四口烧瓶中加入142.2g(0.5mol)硬脂酸、73.1g(0.5mol)己二酸和136.2g(1.0mol)季戊四醇，加入0.25g亚磷酸做催化剂，加入18g甲苯做带水剂，加热升温至175℃进行酯化反应，反应时间为4.5小时，测得酸值为1.63mgKOH/g，反应到达终点，反应结束。减压蒸馏除去残存带水剂及水，产物烘干后得到季戊四醇酯，产物的结构式为：
Figure BDA0003444067680000061
取本实施例制得的季戊四醇酯，对其进行红外光谱分析，结果如图2所示。表2为红外光谱图各峰归属。
表2红外光谱图各峰归属
Figure BDA0003444067680000062
实施例3
本实施例提供一种季戊四醇酯，按照以下步骤制得：
在装有搅拌器、温度计和分水冷凝回流装置的500mL四口烧瓶中加入169.3g(0.5mol)芥酸、73.1g(0.5mol)己二酸和136.2g(1.0mol)季戊四醇，加入0.28g氯化亚锡做催化剂，加入16g环己烷做带水剂，加热升温至230℃进行酯化反应，反应时间为2.5小时，测得酸值为1.72mgKOH/g，反应到达终点，反应结束。减压蒸馏除去残存带水剂及水，产物烘干后得到季戊四醇酯，产物的结构式为：
Figure BDA0003444067680000071
取本实施例制得的季戊四醇酯，对其进行红外光谱分析，结果如图3所示。表3为红外光谱图各峰归属。
表3红外光谱图各峰归属
Figure BDA0003444067680000072
效果实施例1
将50g PVC、22.5g增塑剂、1.5g钙锌复合热稳定剂及0.2g实施例1中制得的季戊四醇酯混合均匀后形成PVC/季戊四醇酯样品，在200℃做刚果红实验，测定热稳定时间为81min；不加季戊四醇酯，在同一条件做刚果红实验(空白对照实验)，测定热稳定时间为70min。
表4 PVC/季戊四醇酯样品的热稳定性(200℃，刚果红实验)
Figure BDA0003444067680000081
从表4可以看出，加入本发明实施例季戊四醇酯形成的PVC/季戊四醇酯样品的热稳定时间比未添加季戊四醇酯明显延长，实验结果表明本发明实施例提供的季戊四醇酯能提高PVC的热稳定性。
本发明公开了一种季戊四醇酯，具有如下结构：
Figure BDA0003444067680000082
Figure BDA0003444067680000091
其中C15H31COO—是棕榈酸根，C17H35COO—是硬脂酸根，C21H41COO—是芥酸根。本发明提供的季戊四醇酯，与聚氯乙烯(PVC)材料相容性更好，可用做PVC材料的高效辅助稳定剂；同时，因其分子中含有12个碳原子以上的脂肪链、分子量大，具有良好的润滑效果，在聚氯乙烯材料中具有较好的应用前景。

Claims (9)

1.一种季戊四醇酯，其特征在于：具有如下结构：
Figure FDA0003444067670000011
其中C15H31COO—是棕榈酸根。
2.根据权利要求1所述的一种季戊四醇酯，其特征在于：所述季戊四醇酯的结构还可以为：
Figure FDA0003444067670000012
其中C17H35COO—是硬脂酸根。
3.根据权利要求1所述的一种季戊四醇酯，其特征在于：所述季戊四醇酯的结构还可以为：
Figure FDA0003444067670000013
其中C21H41COO—是芥酸根。
4.一种季戊四醇酯的制备方法，包括以下制备步骤：
S1原材料的选取：棕榈酸、硬脂酸、芥酸、己二酸和季戊四醇做反应原料；
S2：将棕榈酸或硬脂酸或芥酸、己二酸和季戊四醇加入至混合设备内进行搅拌混合，在加入一定量的催化剂、带水剂进行对应的酯化反应，并且在反应的时候进行一定的升温；
S3：步骤S2在反应一端时候后进行测定酸值，当酸值符合要求的时候停止反应；
S4：步骤S3结束后在经过减压蒸馏除去残存带水剂及水，产物烘干后得到季戊四醇酯。
5.根据权利要求4所述的一种季戊四醇酯的制备方法，其特征在于：所述主料与所述己二酸和季戊四醇的摩尔比为1：1：2，所述主料为棕榈酸、硬脂酸、芥酸中的一种。
6.根据权利要求4所述的一种季戊四醇酯的制备方法，其特征在于：所述催化剂包括磷酸、亚磷酸、对甲苯磺酸和氯化亚锡中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的一种季戊四醇酯的制备方法，其特征在于：所述带水剂包括甲苯、二甲苯和环己烷中的至少一种。
8.根据权利要求4所述的一种季戊四醇酯的制备方法，其特征在于：所述酯化反应的反应温度为130℃～240℃。
9.根据权利要求4所述的一种季戊四醇酯的制备方法，其特征在于：所述酯化反应的反应时间为2～8小时。
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