一種長鏈脂肪酸酯改性增塑劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種長鏈脂肪酸酯改性增塑劑的制備方法，其特征在于，具體步驟為：使用保護劑對多孔結構鎳基催化劑進行保護，得到經(jīng)保護的催化劑；將亞磷酸酯與環(huán)氧脂肪酸酯進行混合，經(jīng)熱交換器交換后進入氫化反應器，加入經(jīng)保護的催化劑，進行加成反應，過濾催化劑，得到長鏈脂肪酸酯改性增塑劑。本發(fā)明作為增塑劑兼穩(wěn)定劑在PVC塑料制品的加工過程中，能夠改善制品的可塑性、柔韌性、抗拉伸等性能，賦予制品穩(wěn)定良好的效果。
【專利說明】一種長鏈脂肪酸酯改性增塑劑的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種長鏈脂肪酸酯改性增塑劑的制備工藝，具體是指一種將環(huán)氧脂肪酸酯進行氫化改性，提高長鏈脂肪酸酯分子結構的穩(wěn)定性和耐遷移性，獲得新型的長鏈脂肪酸酯增塑劑的制備方法。
【背景技術】
[0002]長鏈脂肪酸酯類增塑劑包括環(huán)氧脂肪酸甲酯、環(huán)氧脂肪酸乙酯、環(huán)氧脂肪酸辛酯等目前市場上常見的增塑劑品種。生產(chǎn)工藝是將長鏈脂肪酸與醇通過酯化、酯交換反應后，再對分子結構中不飽和雙鍵進行環(huán)氧化，制成的一種直鏈脂肪酸酯類的增塑劑兼穩(wěn)定劑產(chǎn)品，廣泛應用于包裝材料、醫(yī)療用品材料、玩具和電線電纜護套等，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。[0003]長鏈脂肪酸酯類增塑劑在使用過程中有兩方面缺陷:一方面，在長鏈脂肪酸酯類增塑劑加工過程中，由于輔料甲酸、雙氧水等強酸性、強氧化性物質的存在，基礎原料脂肪酸酯極易發(fā)生水解逆反應及其它副反應，從而影響環(huán)氧化基團的繼續(xù)生成。因此，環(huán)氧化過程中無論如何增加雙氧水及甲酸等原料的用量，都無法獲取到理論的環(huán)氧值，環(huán)氧脂肪酸酯類增塑劑的不飽和雙鍵含量普遍較高，在用做塑料制品的熱穩(wěn)定劑時，高溫條件下極容易因被氧化而發(fā)生色變，影響最終塑料制品的透明性和均質性；另一方面，由于其分子結構中不飽和雙鍵含量較高，分子活性增強，與PVG分子結合的牢固度減弱，在較高溫度的塑料制品加工條件下容易析出并產(chǎn)生刺激性氣味，影響制品的加工環(huán)境及增塑效果。
[0004]該長鏈脂肪酸酯改性增塑劑是以環(huán)氧脂肪酸酯為基礎原料，在連續(xù)化反應釜中，采用經(jīng)穩(wěn)定保護的多孔結構鎳鋁合金催化劑、自由鎳催化劑或鎳銅催化劑中的一種或多種復配，經(jīng)真空和氮氣置換后并經(jīng)氫氣置換，置換后通過高壓氫化工藝將長鏈脂肪酸酯中碘值穩(wěn)定控制在0.5% (GB / T1676-2008)以內(nèi)。
[0005]改性后的長鏈脂肪酸酯增塑劑分子結構中的不飽和雙鍵含量大大降低，分子穩(wěn)定性增強，未經(jīng)改性的環(huán)氧脂肪酸甲酯增塑劑加熱減量普遍在0.5% (125°C / 2h)，改性后的分子結構加熱減量可降低到0.3% (125°C / 2h)以內(nèi)，穩(wěn)定性有效提高40%。氫化作用后，制品的色澤也有所改善，增塑效率未發(fā)生改變，從而有效提升了長鏈脂肪酸酯增塑劑的性倉泛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是針對現(xiàn)有長鏈脂肪酸酯類增塑劑分子結構穩(wěn)定性和耐遷移性差的缺陷，通過高溫高壓氫化工藝，獲得新型的長鏈脂肪酸酯增塑劑的制備方法。
[0007]為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是提供了一種長鏈脂肪酸酯改性增塑劑的制備方法，其特征在于，具體步驟為:
[0008]第一步:使用保護劑對多孔結構鎳基催化劑進行保護，得到經(jīng)保護的催化劑；
[0009]第二步:將亞磷酸酯與環(huán)氧脂肪酸酯進行混合，經(jīng)熱交換器交換后進入氫化反應器，控制原料溫度在120-180°C之間，加入經(jīng)保護的催化劑，將氫化反應器抽真空，用氮氣置換后，再用氫氣置換，并通入氫氣進行加成反應，控制反應溫度為180-220°C，反應壓力為1.5-3.0MPa,直至產(chǎn)品碘值穩(wěn)定控制在0.3%以內(nèi)，反應結束，過濾催化劑，得到長鏈脂肪酸酯改性增塑劑。
[0010]優(yōu)選地，所述的保護劑為氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁以及氧化鎳中的一種或兩種以上。
[0011]優(yōu)選地，所述的多孔結構鎳基催化劑為鎳鋁合金催化劑、自由鎳催化劑以及鎳銅催化劑中的一種或兩種以上。
[0012]優(yōu)選地，所述第一步中的使用保護劑對多孔結構鎳基催化劑進行保護的具體步驟為:將保護劑與多孔結構鎳基催化劑進行混合，加熱到100~150°C，攪拌10~30min，自然冷卻；催化劑與保護劑的用量之和為環(huán)氧脂肪酸酯質量的0.03~0.05%，催化劑與保護劑的質量比為6~10:1。
[0013]所述第二步中的環(huán)氧脂肪酸酯為環(huán)氧脂肪酸酯原料指環(huán)氧脂肪酸甲酯、環(huán)氧脂肪酸乙酯、環(huán)氧脂肪酸辛酯等目前市場上常見的環(huán)氧脂肪酸酯增塑劑品種。
[0014]優(yōu)選地，所述第二步中的亞磷酸酯的用量為環(huán)氧脂肪酸酯質量的0.05-0.1%。
[0015]優(yōu)選地，所述第二步中的氫化反應器連接外循環(huán)泵，經(jīng)過外循環(huán)泵將物料與催化劑充分接觸，不斷循環(huán)。
[0016]優(yōu)選地，所述第二步中的過濾催 化劑的具體步驟為靜置，采用膜法加壓過濾催化劑。
[0017]本發(fā)明的反應原理是首先用穩(wěn)定保護劑將多孔結構鎳基催化劑進行保護，形成一種高穩(wěn)定、高選擇性的催化劑制品。反應系統(tǒng)經(jīng)真空和氮氣置換后，使用高壓氫氣將長鏈脂肪酸酯中不飽和雙鍵進行加成反應，穩(wěn)定獲取低碘價的長鏈脂肪酸酯增塑劑制品。本發(fā)明將保護劑對多孔結構鎳基催化劑進行保護，其目的是借助保護劑的d-軌道存在，使鎳基催化劑與不飽和環(huán)氧脂肪酸酯雙鍵產(chǎn)生較強的作用力，增加催化活性和選擇性，反應結束后，有利于催化劑與環(huán)氧脂肪酸酯的脫附，達到提高產(chǎn)品收率的目的。本發(fā)明的加成反應的反應過程中為放熱反應，需嚴格控制加氫過程中的溫度在180-220°C之間，反應壓力在
1.5-3.0MPa，直至產(chǎn)品碘值穩(wěn)定控制在0.3%以內(nèi)，反應結束。
[0018]本發(fā)明的環(huán)氧脂肪酸酯在氫化過程中，碳鏈上的不飽和雙鍵被催化劑吸附到表面，雙鍵首先與一個氫原子發(fā)生反應，生成一個活潑的中間體，在此過程中，亞磷酸酯的作用是與催化劑共同發(fā)揮作用，穩(wěn)定控制氫化過程中異構體的產(chǎn)生。將中間體順利與另一個氫原子繼續(xù)進行加成反應，從而使得雙鍵不斷被飽和，避免中間體重新脫除氫原子產(chǎn)生異構化反應，影響最終制品的質量。其化學反應方程式如下(以環(huán)氧脂肪酸甲酯為例):
[0019]
【權利要求】
1.一種長鏈脂肪酸酯改性增塑劑的制備方法，其特征在于，具體步驟為: 第一步:使用保護劑對多孔結構鎳基催化劑進行保護，得到經(jīng)保護的催化劑； 第二步:將亞磷酸酯與環(huán)氧脂肪酸酯進行混合，經(jīng)熱交換器交換后進入氫化反應器，控制原料溫度在120-180°c之間，加入經(jīng)保護的催化劑，將氫化反應器抽真空，用氮氣置換后，再用氫氣置換，并通入氫氣進行加成反應，控制反應溫度為180-220°C，反應壓力為1.5-3.0MPa,直至產(chǎn)品碘值穩(wěn)定控制在0.3%以內(nèi)，反應結束，過濾催化劑，得到長鏈脂肪酸酯改性增塑劑。
2.如權利要求1所述的長鏈脂肪酸酯改性增塑劑的制備方法，其特征在于，所述的保護劑為氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁以及氧化鎳中的一種或兩種以上。
3.如權利要求1所述的長鏈脂肪酸酯改性增塑劑的制備方法，其特征在于，所述的多孔結構鎳基催化劑為鎳鋁合金催化劑、自由鎳催化劑以及鎳銅催化劑中的一種或兩種以上。
4.如權利要求1所述的長鏈脂肪酸酯改性增塑劑的制備方法，其特征在于，所述第一步中的使用保護劑對多孔結構鎳基催化劑進行保護的具體步驟為:將保護劑與多孔結構鎳基催化劑進行混合，加熱到100~150°C，攪拌10~30min，自然冷卻；催化劑與保護劑的用量之和為環(huán)氧脂肪酸酯質量的0.03~0.05%，催化劑與保護劑的質量比為6~10:1。
5.如權利要求1所述的長鏈脂肪酸酯改性增塑劑的制備方法，其特征在于，所述第二步中的亞磷酸酯的用量為環(huán)氧脂肪酸酯質量的0.05-0.1%。
6.如權利要求1所述的長鏈脂肪酸酯改性增塑劑的制備方法，其特征在于，所述第二步中的氫化反應器連接外循環(huán)泵，經(jīng)過外循環(huán)泵將物料與催化劑充分接觸，不斷循環(huán)。
7.如權利要求1所述的長鏈脂肪酸酯改性增塑劑的制備方法，其特征在于，所述第二步中的過濾催化劑的具體步驟為靜置，采用膜法加壓過濾催化劑。
【文檔編號】C07D303/42GK103497167SQ201310480105
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權日:2013年10月14日
【發(fā)明者】王艷濤 申請人:浙江嘉澳環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>