專利名稱：一種催化脫色一體化合成環(huán)保增塑劑檸檬酸三(2-丙基庚)酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
催化脫色一體化合成環(huán)保增塑劑檸檬酸三(2-丙基庚)酯，屬于化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種具有無(wú)毒、增塑性能好，熱穩(wěn)定性好，不易揮發(fā)，遷移性小的檸檬酸酯類增塑劑。其制備方法是利用無(wú)水或一水檸檬酸和2-丙基庚醇在活性炭固載對(duì)甲苯磺酸非均相催化下，以環(huán)己烷為帶水劑酯化合成檸檬酸三(2-丙基庚)酯，然后再將生成的粗品進(jìn)行減壓脫醇、過(guò)濾、中和堿洗、水洗、干燥，實(shí)現(xiàn)催化脫色一體化工藝，得到無(wú)色油狀產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
增塑劑長(zhǎng)期以來(lái)一直以鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)等鄰苯二甲酸酯類產(chǎn)品為主體。但是這些制品在許多性能上特別是衛(wèi)生、低毒性等方面都難于滿足環(huán)保的要求，因此非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的市場(chǎng)與用量將日益增大。檸檬酸由植物發(fā)酵所得，其在食品和飲料調(diào)味中的應(yīng)用具有悠久的歷史，檸檬酸酯類用作增塑劑也有四十多年的歷史，無(wú)毒無(wú)味，增塑性能好，揮發(fā)性小、耐抽出、耐遷移，近年來(lái)應(yīng)用于化妝品、日用品、玩具等領(lǐng)域需求逐年上升。目前國(guó)內(nèi)外報(bào)道的檸檬酸酯類應(yīng)用較廣的有檸檬酸三丁酯及檸檬酸三辛酯等。本發(fā)明制備的檸檬酸三(2-丙基庚)酯分子量較檸檬酸三丁酯類大(612)，其具有更好的耐揮發(fā)性和耐遷移性。且近年來(lái)，2-丙基庚醇的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其價(jià)格也比辛醇等其他長(zhǎng)碳鏈醇要低，因此，發(fā)展檸檬酸三(2-丙基庚)酯增塑劑將有很大的潛力。CN102633643A公開(kāi)了一種用濃硫酸制備檸檬酸三(2丙基庚)酯的工藝，該工藝為傳統(tǒng)工業(yè)上的催化工藝。用濃硫酸催化法存在很多問(wèn)題，比如設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，副反應(yīng)多，如醇與醇分子內(nèi)脫水成烯、分子間 脫水成醚，還會(huì)生成硫酸酯，造成目標(biāo)產(chǎn)品色澤深，要利用大量的活性碳進(jìn)行脫色處理。大量活性碳會(huì)吸附產(chǎn)品，導(dǎo)致產(chǎn)品的收率降低。另外，酯化反應(yīng)后的催化劑硫酸還要用大量的堿進(jìn)行中和，最后需要用大量水洗等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種催化脫色一體化合成環(huán)保增塑劑檸檬酸三(2-丙基庚)酯。相比傳統(tǒng)的催化方法，本發(fā)明用對(duì)甲苯磺酸作為催化活性中心，用活性炭作為固載載體，制成活性炭固載對(duì)甲苯磺酸非均相催化劑，具有較高的催化活性與選擇性，起到催化脫色一體化，不腐蝕設(shè)備，產(chǎn)生的“三廢”少，經(jīng)濟(jì)環(huán)保、環(huán)境污染小，得到的產(chǎn)品基本無(wú)色等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保增塑劑合成中具有廣泛應(yīng)用。催化脫色一體化合成環(huán)保增塑劑檸檬酸三(2-丙基庚)酯的反應(yīng)方程式為
權(quán)利要求
1.一種催化脫色一體化合成環(huán)保增塑劑檸檬酸三(2-丙基庚)酯的方法，其特征在于步驟為 (1)催化劑固載化制備利用高濃度對(duì)甲苯磺酸溶液作為活性中心前驅(qū)體固載于活性碳，制備多相催化劑稱取一定量粉末活性炭用去離子水洗滌至中性，120°C活化2h，浸泡于對(duì)甲苯磺酸溶液中，活性炭對(duì)甲苯磺酸溶液質(zhì)量比為1:5 10，對(duì)甲苯磺酸溶液質(zhì)量濃度為30%飛0%，常溫?cái)嚢钘l件下固載，固載時(shí)間為3(T40h，過(guò)濾、烘干至恒重，得活性炭固載對(duì)甲苯磺酸，縮寫(xiě)為C-pTSA，作為多相催化劑； (2)酯化反應(yīng)在反應(yīng)器中加入一水或無(wú)水檸檬酸、2-丙基庚醇、多相催化劑、帶水劑環(huán)己烷，檸檬酸和2-丙基庚醇的摩爾比為1:3. (Tl: 4. 5，多相催化劑用量為檸檬酸質(zhì)量的1.09Γ4. 0%，攪拌加熱至反應(yīng)溫度11(T150°C，環(huán)己烷與反應(yīng)產(chǎn)生的水形成二元共沸物除去，環(huán)己烷用量為檸檬酸和2-丙基庚醇總質(zhì)量的109Γ20% ;反應(yīng)3 8h至酸價(jià)下降到基本不變?yōu)橹?，得到檸檬酸?2-丙基庚)酯的粗品； (3)后處理將所得檸檬酸三(2-丙基庚)酯粗品進(jìn)行減壓蒸餾、過(guò)濾、中和堿洗、水洗和干燥在真空度為O. 09、.1MPa，溫度為140°C 150°C減壓蒸餾l 2h，脫除過(guò)量的醇和水；過(guò)濾分離出催化劑；濾液進(jìn)行中和堿洗和水洗，中和堿洗采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的碳酸氫鈉與1%的氫氧化鈉混合堿液，中和堿洗溫度為50°C "70°C ;水洗采用去離子水或蒸餾水，水洗溫度為60°C 90°C ;干燥，即得檸檬酸三(2-丙基庚)酯成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述催化脫色一體化合成環(huán)保增塑劑檸檬酸三(2-丙基庚)酯的方法，其特征在于此反應(yīng)為非均相催化反應(yīng)，催化劑與反應(yīng)體系可分離，可直接過(guò)濾回收利用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述催化脫色一體化合成環(huán)保增塑劑檸檬酸三(2-丙基庚)酯的方法，其特征在于催化劑既催化又脫色，產(chǎn)品無(wú)需再做脫色處理，實(shí)現(xiàn)催化脫色一體化工藝，簡(jiǎn)化操作，降低成本。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述活性炭固載對(duì)甲苯磺酸催化合成檸檬酸三(2-丙基庚)酯的方法，其特征在于檸檬酸三(2-丙基庚)酯的粗品在加熱條件下進(jìn)行中和堿洗和水洗，減少了產(chǎn)品的乳化，增加了產(chǎn)品收率；用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的碳酸氫鈉與1%的氫氧化鈉混合堿液進(jìn)行中和喊洗，可減少朽1fe酸二(2_丙基庚)酷廣品在一定時(shí)間內(nèi)酸值的升聞，提聞廣品質(zhì)量。
全文摘要
一種催化脫色一體化合成環(huán)保增塑劑檸檬酸三(2-丙基庚)酯的方法，屬于化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括利用對(duì)甲苯磺酸作為活性中心體固載于活性炭，制備多相催化劑，采用一水或無(wú)水檸檬酸和2-丙基庚醇為主要反應(yīng)原料，以多相催化劑催化脫色，以環(huán)己烷為帶水劑，攪拌升溫至110~150℃進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾脫除過(guò)量的醇，多相催化劑與反應(yīng)體系分離，過(guò)濾催化劑，將粗品中和堿洗、水洗，干燥，即得檸檬酸三(2-丙基庚)酯成品。本發(fā)明所選用的原料易得、廉價(jià)，催化活性高且選擇性好，酯化收率高；所用催化劑可回收利用、無(wú)明顯腐蝕性；催化脫色一體化，操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)環(huán)保；所得產(chǎn)品無(wú)毒、增塑性能好，熱穩(wěn)定性好，不易揮發(fā)，遷移性小。
文檔編號(hào)C07C69/704GK103030560SQ20131001590
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者蔣平平, 葉媛園, 冷炎, 秦曉潔 申請(qǐng)人:江南大學(xué)