CN117700831A - 一种低成本耐析出型无苯生物基增塑剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低成本耐析出型无苯生物基增塑剂，包括以下质量百分比的组分：环己烷‑1,2‑二羧酸二仲辛酯20～80％；高密度氯代脂肪酸甲酯20～80％；稳定剂1～10％；上述所有组分的质量百分比之和为100％。本发明的低成本耐析出型无苯生物基增塑剂，通过高密度氯代脂肪酸甲酯复合到环己烷‑1,2‑二羧酸二仲辛酯中制备得到复合增塑剂，该复合增塑剂具有生物基含量高，优异的耐析出性能，力学性能优，加工性能好，性价比高，气味小，无毒性，具有较高的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于环保增塑剂技术领域，具体涉及一种低成本耐析出型无苯生物基增塑剂。
背景技术
环己烷二羧酸酯类增塑剂是一种无色透明、几乎无味的新型非苯类环保增塑剂，可广泛的应用玩具、食品包装、医疗用品等敏感软质PVC产品。但由于其价格较普通邻苯或对苯类增塑剂偏贵，目前仍无法得到普遍的推广。同时原料均来源于石油基，具有碳排放高，不可再生，成本贵等缺点。
环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯是由邻苯二甲酸二仲辛酯加氢制得。而邻苯二甲酸二仲辛酯是由生物基仲辛醇和苯酐酯化而得。因此，环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯，部分原料具有可再生，同时降低了碳排放，及提高了可降解性能等。但环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯作为增塑剂耐析出性差，影响PVC制品长期性能。
氯代脂肪酸甲酯是由天然油脂与醇进行酯交换反应后，再进行卤化反应生成的一类具有较高分子量，生物基含量高、生物可降解与PVC相容性好，增塑效果优良、抗燃、无毒、环保的生物基增塑剂。由于该产品既有酯类结构，可替代主增塑剂30％左右。同时又含有卤元素，可代替氯化石蜡、磷酸酯类，提高产品的阻燃性和电绝缘性。具有成本低、生物可降解等特点。低密度(低氯含量)氯代脂肪酸甲酯具有增塑剂效率高，加工性能好，然而存在相容性差、添加量少等缺点。而高密度氯代脂肪酸甲酯具有相容性好，增塑剂效率差，运输、存储、加工性能差等缺点。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种低成本耐析出型无苯生物基增塑剂，具有生物基含量高，耐析出性能好，加工性能优，成本低，
无毒，无味，降解性能好等特点。
一种低成本耐析出型无苯生物基增塑剂，包括以下质量百分比的组分：
环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯 20～80％
高密度氯代脂肪酸甲酯 20～80％
稳定剂 1～10％
上述所有组分的质量百分比之和为100％。
作为优选，所述高密度氯代脂肪酸甲酯为氯代大豆油甲酯、氯代棕榈油甲酯、氯代棉籽油甲酯、氯代菜籽油甲酯、氯代油酸甲酯、氯代蓖麻油甲酯和氯代潲水油甲酯中的一种或多种。
进一步优选为氯代大豆油甲酯、氯代棕榈油甲酯、氯代棉籽油甲酯、氯代菜籽油甲酯、氯代油酸甲酯、氯代蓖麻油甲酯和氯代潲水油甲酯中的一种。更进一步优选为氯代棕榈油甲酯。
作为优选，所述高密度(高氯含量)氯代脂肪酸甲酯的含氯量大于等于30％。作为进一步优选，所述高密度(高氯含量)氯代脂肪酸甲酯的含氯量为30～50％。更进一步优选为35～45％。
作为优选，所述稳定剂为脂肪族缩水甘油醚型、缩水甘油酯型、线型脂肪族类的环氧树脂、环氧脂肪酸甲酯、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛(2-乙基已基)酯中的一种或多种。
进一步优选为脂肪族缩水甘油醚型、缩水甘油酯型、线型脂肪族类的环氧树脂、环氧脂肪酸甲酯、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛(2-乙基已基)酯中的一种。更进一步优选为4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛(2-乙基已基)酯。
作为优选，以低成本耐析出型无苯生物基增塑剂总质量百分比为100％计，环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯的添加量为30～50％。
作为优选，以低成本耐析出型无苯生物基增塑剂总质量百分比为100％计，高氯含量氯代脂肪酸甲酯的添加量为45～70％。
作为优选，以低成本耐析出型无苯生物基增塑剂总质量百分比为100％计，稳定剂的添加量为3～7％。
作为优选，所述环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯由邻苯二甲酸二仲辛酯在RU催化下通过加氢制备得到。其中，邻苯二甲酸二仲辛酯可以由植物基(生物基)仲辛醇和苯酐酯反应得，制得的邻苯二甲酸二仲辛酯纯度为99.5％以上；也可以购买得到。
本发明的低成本耐析出型无苯生物基增塑剂通过将环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯、高密度氯代脂肪酸甲酯、稳定剂混合后搅拌均匀制备得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的低成本耐析出型无苯生物基增塑剂，通过将高密度(高氯含量)氯代脂肪酸甲酯复合到环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯中，使得到的增塑剂具有优异的耐析出性能，更高的生物基含量，生物可降解，更低的成本，优异的耐析出性能和力学性能；环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯降低了高密度氯代脂肪酸甲酯的粘度，提升了其增塑剂效率及加工性能，进而提升了应用价值。本发明的低成本耐析出型无苯生物基增塑剂，耐析出性能和力学性能优异，成本低，性价比高，气味小，无毒性，生物基含量高，具有较高的实用价值。
具体实施方式
以下实施例和对比例中，环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯通过如下方式制备得到：
将纯度为99.7％的邻苯二甲酸二仲辛酯(DCP)，用Ru作为催化剂，在反应温度170℃，氢气压力为3MPa，反应时间为4h下，进行加氢反应，DCP的转化率≥99.9％，最终得到环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯。
实施例1
将环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯(30g)、氯含量为35％的氯代棕榈油甲酯(65g)、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛(2-乙基已基)酯(5g)，按配比加入不锈钢搅拌釜中，常温搅拌2h至混合均匀，制成无色透明液体，即得低成本耐析出型无苯生物基复合增塑剂，并记为1#增塑剂。
实施例2
将环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯(30g)、氯含量为40％的氯代棕榈油甲酯(65g)、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛(2-乙基已基)酯(5g)，按配比加入不锈钢搅拌釜中，常温搅拌2h至混合均匀，制成无色透明液体，即得低成本耐析出型无苯生物基复合增塑剂，并记为2#增塑剂。
实施例3
将环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯(30g)、氯含量分别为45％的氯代棕榈油甲酯(65g)、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛(2-乙基已基)酯(5g)，按配比加入不锈钢搅拌釜中，常温搅拌2h至混合均匀，制成无色透明液体，即得低成本耐析出型无苯生物基复合增塑剂，并记为3#增塑剂。
实施例4
将环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯(45g)、氯含量分别为45％的氯代棕榈油甲酯(50g)、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛(2-乙基已基)酯(5g)，按配比加入不锈钢搅拌釜中，常温搅拌2h至混合均匀，制成无色透明液体，即得低成本耐析出型无苯生物基复合增塑剂，并记为4#增塑剂。
实施例5
将环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯(50g)、氯含量为45％的氯代棕榈油甲酯(45g)、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛(2-乙基已基)酯(5g)，按配比加入不锈钢搅拌釜中，常温搅拌2h至混合均匀，制成无色透明液体，即低成本耐析出型无苯生物基复合增塑剂，并记为5#增塑剂。
实施例6
将环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯(70g)、氯含量为45％的氯代棕榈油甲酯(25g)、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛(2-乙基已基)酯(5g)，按配比加入不锈钢搅拌釜中，常温搅拌2h至混合均匀，制成无色透明液体，即低成本耐析出型无苯生物基复合增塑剂，并记为6#增塑剂。
对比例1
将环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯(70g)、氯含量为25％的氯代棕榈油甲酯(25g)、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛(2-乙基已基)酯(5g)，按配比加入不锈钢搅环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯拌釜中，常温搅拌2h至混合均匀，制成无色透明液体，即低成本耐析出型无苯生物基复合增塑剂，并记为7#增塑剂。
性能测试
按照如下表1中的配方，分别将原料100g PVC、40g非苯类复合增塑剂(1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#)及3g钙锌稳定剂充分混合后，于180℃混炼塑化，制成厚度为0.6mm左右的薄片，冷却后进行裁剪，制得8中不同的测试样品，分别记为制品1、制品2、制品3、制品4、制品5、制品6、制品7、制品8。其中，8#增塑剂为环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯。分别测试上述制备的制品1～8进行性能测试，结果如表1所示。
其中，出油率测试参照ISO177；拉伸强度和断裂伸长率参照GB/T1040.3-2006。
表1不同PVC制品性能测试结果
| 样品编号 | 出油率/％ | 拉伸强度/Mpa | 断裂伸长率/％ |
| 制品1 | 0.203 | 21.1 | 660 |
| 制品2 | 0.182 | 21.5 | 621 |
| 制品3 | 0.160 | 22.7 | 605 |
| 制品4 | 0.181 | 22.0 | 616 |
| 制品5 | 0.195 | 21.4 | 625 |
| 制品6 | 0.209 | 20.6 | 631 |
| 制品7 | 0.347 | 19.1 | 667 |
| 制品8 | 0.345 | 18.5 | 665 |
从表1中可以看出，由1#～6#增塑剂制得的制品1～6相比纯的环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯(8#)及低氯含量的氯代脂肪酸甲酯(对比例1中7#)所制得的制品8、制品7，出油率明显降低，拉伸强度更高，断裂伸长率则相差不大。由此可见高氯含量的氯代脂肪酸甲酯复合环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯，表现出了更优的耐析出性能及力学性能(拉伸强度和断裂伸长率)，具有优异的增塑效果。
Claims (4)
1.一种低成本耐析出型无苯生物基增塑剂，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：
环己烷-1,2-二羧酸二仲辛酯 20～80％
高密度氯代脂肪酸甲酯 20～80％
稳定剂 1～10％
上述所有组分的质量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的低成本耐析出型无苯生物基增塑剂，其特征在于，所述高密度氯代脂肪酸甲酯为氯代大豆油甲酯、氯代棕榈油甲酯、氯代棉籽油甲酯、氯代菜籽油甲酯、氯代油酸甲酯、氯代蓖麻油甲酯和氯代潲水油甲酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的低成本耐析出型无苯生物基增塑剂，其特征在于，所述高密度氯代脂肪酸甲酯的含氯量大于等于30％。
4.根据权利要求1所述的低成本耐析出型无苯生物基增塑剂，其特征在于，所述稳定剂为脂肪族缩水甘油醚型、缩水甘油酯型、线型脂肪族类的环氧树脂、环氧脂肪酸甲酯、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛(2-乙基已基)酯中的一种或多种。
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| CN (1) | CN117700831A (zh) |
-
2023
- 2023-12-15 CN CN202311726241.XA patent/CN117700831A/zh active Pending
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