专利名称：一种无毒环保型环氧增塑剂制备方法
技术领域：
本发明涉及一种塑料添加剂的合成方法，特别是一种无毒环保型环氧增塑剂制备 方法。
背景技术：
我国近年来各地相继投资建设大吨位乙烯工程，因而整个塑料加工工业对增塑剂 需求也在逐年增加，此外还有一定数量增塑剂产品出口。国外对增塑剂的研究现在主要集中在对苯二甲酸酯、磷酸酯类、环氧酯类、脂肪酸 酯类、聚酯类、偏苯三酸酯类等无毒增塑剂的研究方面；在催化剂的选用上也遗弃了传统的 浓硫酸类，采用了对设备腐蚀小，产生污染少的固体离子超强酸、有机酸、杂多酸等催化剂。 然而，国内增塑剂现在主要以DOP、DBP等邻苯二甲酸类增塑剂为主，对于柠檬酸酯、偏苯酸 酯类等无毒增塑剂的研究还停留在浓硫酸催化阶段，因此，开发一种新型环保增塑剂已迫 在眉睫。利用脂肪酸甲酯制备的环氧增塑剂产品质量与植物油如环氧大豆油增塑剂相比， 脂肪酸甲酯制备的环氧增塑剂不仅可以完全代替DOP增塑剂制造出无毒、环保的PVC产品， 用于食品包装、医疗用品材料、玩具和供水管道等，同时也用作纤维素树脂和合成橡胶的无 毒增塑剂与软化剂，在制品的加工中，添加环氧脂肪酸甲酯能明显提高制品的物理性能和 延长老化时间，与钡、镉、锌等金属稳定剂并用时，有良好的协同作用。此外，因其还具有良 好的润滑性、相容性和分散性性能，还可用作表面活性剂和分散剂应用于环氧涂料和环氧 树脂等生产行业。迄今无溶剂法合成环氧增塑剂，环氧化反应大多使用甲酸为有机酸，浓硫酸作催 化剂，在搅拌情况下缓慢滴加双氧水，滴加完毕然后保温回流，整个过程大约持续16-20小 时，生产周期过长，此外浓硫酸和甲酸是中强酸，成品酸值很难控制，所排污水量增加生产 成本增多，由于环氧化反应是快速放热反应，一旦反应液温度控制不当容易引起爆炸。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种无毒环保、安全、节水、稳定、生产周期 短、能耗低的无毒环保型环氧增塑剂制备方法。本发明的目的是这样实现的一种无毒环保型环氧增塑剂制备方法，其特征在于采用脂肪酸甲酯为原料，双氧 水为给氧剂，有机酸作载氧体，制得无毒环保型环氧增塑剂，其包括如下步骤a)将脂肪酸甲酯和有机酸投入反应釜中，升温、开启搅拌并运行封闭式冷却循环 装置，升温到40-45°C停止加热；b)打开反应釜的冷却水阀，以50-65g/S的速度滴加双氧水，反应液温度控制在 40-60°C，滴加时间为2-3小时；C)双氧水滴加结束后，保温回流2-3小时，确保环氧化反应充分；
d)对环氧增塑剂粗产品进行水洗、中和、减压蒸馏，停止搅拌并关闭封闭式冷却循 环装置，减压脱水，获得无毒环保型环氧增塑剂产品。所述有机酸的加入量占脂肪酸甲酯质量比重5% -15%。所述双氧水的加入量占脂肪酸甲酯质量比重25% -35%。所述的有机酸为冰醋酸或甲酸。所述封闭式冷却循环装置是指反应釜包括一个上进口和一个下出口，使用泵和管 道让反应液从反应釜所述下出口输送至所述上进口，使反应液在反应釜外部形成一个循环 回流系统。所述封闭式冷却循环装置的管道外部设置有冷却水管道。所述封闭式冷却循环装置冷却后形成的热水用于环氧增塑剂粗产品水洗过程。与现有技术相比，本发明的有益效果是a)本发明在于不使用任何溶剂、稳定剂和酸性催化剂的条件下以脂肪酸甲酯为原 料，双氧水为给氧体，冰醋酸作载氧体，采用封闭式冷却循环装置一步法制得无毒环保型环 氧型增塑剂粗产品，经过水洗、蒸馏、分水，用纯碱或碳酸钙溶液中和(Ph调到6. 5-7. 0)，消 除了可能污染产品的化学因素，大量减少污水处理负担，同时也降低了生产成本。b)本发明使用冰醋酸为有机酸，不使用酸性催化剂，采用封闭式冷却循环装置，形 成一个冷却循环回流系统，能快速将反应产生的温度降低，从而可实现快速滴加双氧水，使 环氧化反应快速、均勻充分进行，且达到平衡状态，相当于起到催化剂作用，同时整个环氧 化反应比传统生产工艺节省一半时间。c)环氧增塑剂初产品水洗，使用回收循环冷却水所废弃的热水，减少污水处理负 担，同时也降低了生产成本。d)使用冰醋酸为有机酸，使环氧化反应更温和，防止环氧化反应放热过快而引发爆炸。脂肪酸甲酯的环氧化是脂肪酸中碳碳双键的环氧化，其化学反应机理是CH3C00H+H202 — CH3C000H+H20
O /\
CH3COOOH+RCH=CHRCOOH->RCH-CHRCOOCH3+CH3COOH
具体实施例方式实施例1.在3000L反应釜中，将脂肪酸甲酯和冰醋酸(占脂肪酸甲酯质量比重15% )以相 应比例投入反应釜中，升温、开启搅拌并运行封闭式冷却循环装置，升温到45°C停止加热， 打开反应釜的冷却水阀，以65g/s的速度滴加双氧水(占脂肪酸甲酯质量比重35% )，反应 液温度控制在40-60°C，滴加时间为2小时，双氧水滴加结束后保温回流2小时，确保环氧化 反应充分，对环氧增塑剂粗产品进行水洗、中和、减压蒸馏1. 5小时，停止搅拌并关闭封闭 式冷却循环装置，减压脱水，获得无毒环保型环氧增塑剂。封闭式冷却循环装置指反应釜需要一个上进口和一个下出口，使用氟塑料泵让反 应液从反应釜下出口输送至上进口，使反应液在反应釜外部形成一个循环回流系统。
封闭式冷却循环装置管道外部设置有冷却水管道，冷却后形成的热水用于环氧增 塑剂粗产品水洗过程。中和过程，使用纯碱或碳酸钙为酸性中和剂，PH值调到6. 5-6. 8。实施例2.在3000L反应釜中，将已脂肪酸甲酯和冰醋酸(占脂肪酸甲酯质量比重10% )以 相应比例投入反应釜中，升温、开启搅拌并运行封闭式冷却循环装置，升温到40°C停止加 热，打开反应釜的冷却水阀，以55g/s的速度滴加双氧水(占脂肪酸甲酯质量比重35% )， 反应液温度控制在40-60°C，滴加时间为3小时，双氧水滴加结束后保温回流3小时，确保环 氧化反应充分，对环氧增塑剂粗产品进行水洗、中和、减压蒸馏1. 5小时，停止搅拌并关闭 封闭式冷却循环装置，减压脱水，获得无毒环保型环氧增塑剂。实施例3.在3000L反应釜中，将脂肪酸甲酯和冰醋酸(占脂肪酸甲酯质量比重15% )以相 应比例投入反应釜中，升温并开启搅拌，升温到43°C停止加热，打开反应釜的冷却水阀，以 20g/s的速度滴加双氧水(占甲酸甲酯质量比重35% )，反应液温度控制在40-60°C，滴加 时间为6小时，双氧水滴加结束后保温回流8小时，确保环氧化反应充分，对环氧增塑剂粗 产品进行水洗、中和、减压蒸馏2. 5小时，减压脱水，获得无毒环保型环氧增塑剂。实施例4.在3000L反应釜中，将脂肪酸甲酯和甲酸(占脂肪酸甲酯质量比重15% )以相 应比例投入反应釜中，升温并开启搅拌，升温到45°C停止加热，打开反应釜的冷却水阀，以 20g/s的速度滴加双氧水(占甲酸甲酯质量比重35% )，反应液温度控制在40-60°C，滴加 时间为6小时，双氧水滴加结束后保温回流8小时，确保环氧化反应充分，对环氧增塑剂粗 产品进行水洗、中和、减压蒸馏2. 5小时，减压脱水，获得无毒环保型环氧增塑剂。
权利要求
一种无毒环保型环氧增塑剂制备方法，其特征在于采用脂肪酸甲酯为原料，双氧水为给氧剂，有机酸作载氧体，制得无毒环保型环氧增塑剂，其包括如下步骤a)将脂肪酸甲酯和有机酸投入反应釜中，升温、开启搅拌并运行封闭式冷却循环装置，升温到40 45℃停止加热；b)打开反应釜的冷却水阀，以50 65g/s的速度滴加双氧水，反应液温度控制在40 60℃；c)双氧水滴加结束后，保温回流，确保环氧化反应充分；d)对环氧增塑剂粗产品进行水洗、中和、减压蒸馏，停止搅拌并关闭封闭式冷却循环装置，减压脱水，获得无毒环保型环氧增塑剂产品。
2.根据权利要求1所述的一种无毒环保型环氧增塑剂制备方法，其特征在于所述有 机酸的加入量占脂肪酸甲酯质量比重5% -15%。
3.根据权利要求1所述的一种无毒环保型环氧增塑剂制备方法，其特征在于所述双 氧水的加入量占脂肪酸甲酯质量比重25% -35%。
4.根据权利要求1所述的一种无毒环保型环氧增塑剂制备方法，其特征在于所述的 有机酸为冰醋酸或甲酸。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种无毒环保型环氧增塑剂制备方法，其特征 在于所述封闭式冷却循环装置是指反应釜包括一个上进口和一个下出口，使用泵和管道 让反应液从反应釜所述下出口输送至所述上进口，使反应液在反应釜外部形成一个循环回 流系统。
6.根据权利要求5所述的一种无毒环保型环氧增塑剂制备方法，其特征在于所述封 闭式冷却循环装置管道外部设置有冷却水管道。
7.根据权利要求6所述的一种无毒环保型环氧增塑剂制备方法，其特征在于所述封 闭式冷却循环装置冷却后形成的热水用于环氧增塑剂粗产品水洗过程。
全文摘要
本发明涉及一种无毒环保型环氧增塑剂制备方法，其特征在于采用脂肪酸甲酯为原料，双氧水为给氧剂，有机酸作载氧体，制得无毒环保型环氧增塑剂，在不使用任何溶剂、稳定剂和酸性催化剂的条件下，采用封闭式冷却循环装置一步法制得无毒环保型环氧型增塑剂粗产品，经过水洗、蒸馏、分水，用纯碱或碳酸钙溶液中和(pH调到6.5-7.0)，消除了可能污染产品的化学因素，大量减少污水处理负担，同时也降低了生产成本。本发明制备方法无毒环保、安全、节水、稳定、生产周期短、能耗低。
文档编号C07D303/42GK101914076SQ201010235389
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月26日 优先权日2010年7月26日
发明者李祥庆 申请人:江阴市向阳科技有限公司