專利名稱：一種無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塑料添加劑的合成方法，特別是一種無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑制備 方法。
背景技術(shù)：
我國近年來各地相繼投資建設(shè)大噸位乙烯工程，因而整個塑料加工工業(yè)對增塑劑 需求也在逐年增加，此外還有一定數(shù)量增塑劑產(chǎn)品出口。國外對增塑劑的研究現(xiàn)在主要集中在對苯二甲酸酯、磷酸酯類、環(huán)氧酯類、脂肪酸 酯類、聚酯類、偏苯三酸酯類等無毒增塑劑的研究方面；在催化劑的選用上也遺棄了傳統(tǒng)的 濃硫酸類，采用了對設(shè)備腐蝕小，產(chǎn)生污染少的固體離子超強(qiáng)酸、有機(jī)酸、雜多酸等催化劑。 然而，國內(nèi)增塑劑現(xiàn)在主要以DOP、DBP等鄰苯二甲酸類增塑劑為主，對于檸檬酸酯、偏苯酸 酯類等無毒增塑劑的研究還停留在濃硫酸催化階段，因此，開發(fā)一種新型環(huán)保增塑劑已迫 在眉睫。利用脂肪酸甲酯制備的環(huán)氧增塑劑產(chǎn)品質(zhì)量與植物油如環(huán)氧大豆油增塑劑相比， 脂肪酸甲酯制備的環(huán)氧增塑劑不僅可以完全代替DOP增塑劑制造出無毒、環(huán)保的PVC產(chǎn)品， 用于食品包裝、醫(yī)療用品材料、玩具和供水管道等，同時也用作纖維素樹脂和合成橡膠的無 毒增塑劑與軟化劑，在制品的加工中，添加環(huán)氧脂肪酸甲酯能明顯提高制品的物理性能和 延長老化時間，與鋇、鎘、鋅等金屬穩(wěn)定劑并用時，有良好的協(xié)同作用。此外，因其還具有良 好的潤滑性、相容性和分散性性能，還可用作表面活性劑和分散劑應(yīng)用于環(huán)氧涂料和環(huán)氧 樹脂等生產(chǎn)行業(yè)。迄今無溶劑法合成環(huán)氧增塑劑，環(huán)氧化反應(yīng)大多使用甲酸為有機(jī)酸，濃硫酸作催 化劑，在攪拌情況下緩慢滴加雙氧水，滴加完畢然后保溫回流，整個過程大約持續(xù)16-20小 時，生產(chǎn)周期過長，此外濃硫酸和甲酸是中強(qiáng)酸，成品酸值很難控制，所排污水量增加生產(chǎn) 成本增多，由于環(huán)氧化反應(yīng)是快速放熱反應(yīng)，一旦反應(yīng)液溫度控制不當(dāng)容易引起爆炸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種無毒環(huán)保、安全、節(jié)水、穩(wěn)定、生產(chǎn)周期 短、能耗低的無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑制備方法，其特征在于采用脂肪酸甲酯為原料，雙氧 水為給氧劑，有機(jī)酸作載氧體，制得無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑，其包括如下步驟a)將脂肪酸甲酯和有機(jī)酸投入反應(yīng)釜中，升溫、開啟攪拌并運(yùn)行封閉式冷卻循環(huán) 裝置，升溫到40-45°C停止加熱；b)打開反應(yīng)釜的冷卻水閥，以50-65g/S的速度滴加雙氧水，反應(yīng)液溫度控制在 40-60°C，滴加時間為2-3小時；C)雙氧水滴加結(jié)束后，保溫回流2-3小時，確保環(huán)氧化反應(yīng)充分；
d)對環(huán)氧增塑劑粗產(chǎn)品進(jìn)行水洗、中和、減壓蒸餾，停止攪拌并關(guān)閉封閉式冷卻循 環(huán)裝置，減壓脫水，獲得無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑產(chǎn)品。所述有機(jī)酸的加入量占脂肪酸甲酯質(zhì)量比重5% -15%。所述雙氧水的加入量占脂肪酸甲酯質(zhì)量比重25% -35%。所述的有機(jī)酸為冰醋酸或甲酸。所述封閉式冷卻循環(huán)裝置是指反應(yīng)釜包括一個上進(jìn)口和一個下出口，使用泵和管 道讓反應(yīng)液從反應(yīng)釜所述下出口輸送至所述上進(jìn)口，使反應(yīng)液在反應(yīng)釜外部形成一個循環(huán) 回流系統(tǒng)。所述封閉式冷卻循環(huán)裝置的管道外部設(shè)置有冷卻水管道。所述封閉式冷卻循環(huán)裝置冷卻后形成的熱水用于環(huán)氧增塑劑粗產(chǎn)品水洗過程。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是a)本發(fā)明在于不使用任何溶劑、穩(wěn)定劑和酸性催化劑的條件下以脂肪酸甲酯為原 料，雙氧水為給氧體，冰醋酸作載氧體，采用封閉式冷卻循環(huán)裝置一步法制得無毒環(huán)保型環(huán) 氧型增塑劑粗產(chǎn)品，經(jīng)過水洗、蒸餾、分水，用純堿或碳酸鈣溶液中和(Ph調(diào)到6. 5-7. 0)，消 除了可能污染產(chǎn)品的化學(xué)因素，大量減少污水處理負(fù)擔(dān)，同時也降低了生產(chǎn)成本。b)本發(fā)明使用冰醋酸為有機(jī)酸，不使用酸性催化劑，采用封閉式冷卻循環(huán)裝置，形 成一個冷卻循環(huán)回流系統(tǒng)，能快速將反應(yīng)產(chǎn)生的溫度降低，從而可實(shí)現(xiàn)快速滴加雙氧水，使 環(huán)氧化反應(yīng)快速、均勻充分進(jìn)行，且達(dá)到平衡狀態(tài)，相當(dāng)于起到催化劑作用，同時整個環(huán)氧 化反應(yīng)比傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝節(jié)省一半時間。c)環(huán)氧增塑劑初產(chǎn)品水洗，使用回收循環(huán)冷卻水所廢棄的熱水，減少污水處理負(fù) 擔(dān)，同時也降低了生產(chǎn)成本。d)使用冰醋酸為有機(jī)酸，使環(huán)氧化反應(yīng)更溫和，防止環(huán)氧化反應(yīng)放熱過快而引發(fā)爆炸。脂肪酸甲酯的環(huán)氧化是脂肪酸中碳碳雙鍵的環(huán)氧化，其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理是CH3C00H+H202 — CH3C000H+H20
O /\
CH3COOOH+RCH=CHRCOOH->RCH-CHRCOOCH3+CH3COOH
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1.在3000L反應(yīng)釜中，將脂肪酸甲酯和冰醋酸(占脂肪酸甲酯質(zhì)量比重15% )以相 應(yīng)比例投入反應(yīng)釜中，升溫、開啟攪拌并運(yùn)行封閉式冷卻循環(huán)裝置，升溫到45°C停止加熱， 打開反應(yīng)釜的冷卻水閥，以65g/s的速度滴加雙氧水(占脂肪酸甲酯質(zhì)量比重35% )，反應(yīng) 液溫度控制在40-60°C，滴加時間為2小時，雙氧水滴加結(jié)束后保溫回流2小時，確保環(huán)氧化 反應(yīng)充分，對環(huán)氧增塑劑粗產(chǎn)品進(jìn)行水洗、中和、減壓蒸餾1. 5小時，停止攪拌并關(guān)閉封閉 式冷卻循環(huán)裝置，減壓脫水，獲得無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑。封閉式冷卻循環(huán)裝置指反應(yīng)釜需要一個上進(jìn)口和一個下出口，使用氟塑料泵讓反 應(yīng)液從反應(yīng)釜下出口輸送至上進(jìn)口，使反應(yīng)液在反應(yīng)釜外部形成一個循環(huán)回流系統(tǒng)。
封閉式冷卻循環(huán)裝置管道外部設(shè)置有冷卻水管道，冷卻后形成的熱水用于環(huán)氧增 塑劑粗產(chǎn)品水洗過程。中和過程，使用純堿或碳酸鈣為酸性中和劑，PH值調(diào)到6. 5-6. 8。實(shí)施例2.在3000L反應(yīng)釜中，將已脂肪酸甲酯和冰醋酸(占脂肪酸甲酯質(zhì)量比重10% )以 相應(yīng)比例投入反應(yīng)釜中，升溫、開啟攪拌并運(yùn)行封閉式冷卻循環(huán)裝置，升溫到40°C停止加 熱，打開反應(yīng)釜的冷卻水閥，以55g/s的速度滴加雙氧水(占脂肪酸甲酯質(zhì)量比重35% )， 反應(yīng)液溫度控制在40-60°C，滴加時間為3小時，雙氧水滴加結(jié)束后保溫回流3小時，確保環(huán) 氧化反應(yīng)充分，對環(huán)氧增塑劑粗產(chǎn)品進(jìn)行水洗、中和、減壓蒸餾1. 5小時，停止攪拌并關(guān)閉 封閉式冷卻循環(huán)裝置，減壓脫水，獲得無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑。實(shí)施例3.在3000L反應(yīng)釜中，將脂肪酸甲酯和冰醋酸(占脂肪酸甲酯質(zhì)量比重15% )以相 應(yīng)比例投入反應(yīng)釜中，升溫并開啟攪拌，升溫到43°C停止加熱，打開反應(yīng)釜的冷卻水閥，以 20g/s的速度滴加雙氧水(占甲酸甲酯質(zhì)量比重35% )，反應(yīng)液溫度控制在40-60°C，滴加 時間為6小時，雙氧水滴加結(jié)束后保溫回流8小時，確保環(huán)氧化反應(yīng)充分，對環(huán)氧增塑劑粗 產(chǎn)品進(jìn)行水洗、中和、減壓蒸餾2. 5小時，減壓脫水，獲得無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑。實(shí)施例4.在3000L反應(yīng)釜中，將脂肪酸甲酯和甲酸(占脂肪酸甲酯質(zhì)量比重15% )以相 應(yīng)比例投入反應(yīng)釜中，升溫并開啟攪拌，升溫到45°C停止加熱，打開反應(yīng)釜的冷卻水閥，以 20g/s的速度滴加雙氧水(占甲酸甲酯質(zhì)量比重35% )，反應(yīng)液溫度控制在40-60°C，滴加 時間為6小時，雙氧水滴加結(jié)束后保溫回流8小時，確保環(huán)氧化反應(yīng)充分，對環(huán)氧增塑劑粗 產(chǎn)品進(jìn)行水洗、中和、減壓蒸餾2. 5小時，減壓脫水，獲得無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑。
權(quán)利要求
一種無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑制備方法，其特征在于采用脂肪酸甲酯為原料，雙氧水為給氧劑，有機(jī)酸作載氧體，制得無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑，其包括如下步驟a)將脂肪酸甲酯和有機(jī)酸投入反應(yīng)釜中，升溫、開啟攪拌并運(yùn)行封閉式冷卻循環(huán)裝置，升溫到40 45℃停止加熱；b)打開反應(yīng)釜的冷卻水閥，以50 65g/s的速度滴加雙氧水，反應(yīng)液溫度控制在40 60℃；c)雙氧水滴加結(jié)束后，保溫回流，確保環(huán)氧化反應(yīng)充分；d)對環(huán)氧增塑劑粗產(chǎn)品進(jìn)行水洗、中和、減壓蒸餾，停止攪拌并關(guān)閉封閉式冷卻循環(huán)裝置，減壓脫水，獲得無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑制備方法，其特征在于所述有 機(jī)酸的加入量占脂肪酸甲酯質(zhì)量比重5% -15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑制備方法，其特征在于所述雙 氧水的加入量占脂肪酸甲酯質(zhì)量比重25% -35%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑制備方法，其特征在于所述的 有機(jī)酸為冰醋酸或甲酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的一種無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑制備方法，其特征 在于所述封閉式冷卻循環(huán)裝置是指反應(yīng)釜包括一個上進(jìn)口和一個下出口，使用泵和管道 讓反應(yīng)液從反應(yīng)釜所述下出口輸送至所述上進(jìn)口，使反應(yīng)液在反應(yīng)釜外部形成一個循環(huán)回 流系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑制備方法，其特征在于所述封 閉式冷卻循環(huán)裝置管道外部設(shè)置有冷卻水管道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑制備方法，其特征在于所述封 閉式冷卻循環(huán)裝置冷卻后形成的熱水用于環(huán)氧增塑劑粗產(chǎn)品水洗過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑制備方法，其特征在于采用脂肪酸甲酯為原料，雙氧水為給氧劑，有機(jī)酸作載氧體，制得無毒環(huán)保型環(huán)氧增塑劑，在不使用任何溶劑、穩(wěn)定劑和酸性催化劑的條件下，采用封閉式冷卻循環(huán)裝置一步法制得無毒環(huán)保型環(huán)氧型增塑劑粗產(chǎn)品，經(jīng)過水洗、蒸餾、分水，用純堿或碳酸鈣溶液中和(pH調(diào)到6.5-7.0)，消除了可能污染產(chǎn)品的化學(xué)因素，大量減少污水處理負(fù)擔(dān)，同時也降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明制備方法無毒環(huán)保、安全、節(jié)水、穩(wěn)定、生產(chǎn)周期短、能耗低。
文檔編號C07D303/42GK101914076SQ201010235389
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者李祥慶 申請人:江陰市向陽科技有限公司