一种环保低挥发烷基酯增塑剂的制作方法

本发明涉及一种增塑剂，具体涉及一种环保低挥发烷基酯增塑剂sh580。
背景技术：
：我国制造业快速发展，由以前的粗放型逐渐转变为精细化型，国民生活水平的提高，对环境、生活品质有更高更好的要求，前不久国家相继出台环保措施，对于重污染实现零容忍，直接关停，国家对一些制品也相继出台voc有机挥发的强制标准，比如汽车行业、装饰材料等等。最近十年汽车行业在中国的发展飞速，汽车销售商被投诉最多是恰好是新车气味重，这些汽车制品中需要添加增塑剂，增塑剂的挥发恰好是有机挥发物voc，在2016年始，一汽大众、上汽大众等引导汽车主机厂对供应商要求降低整车的气味以及voc，由此各大供应商开始纷纷对各种原材料进行分析和改善，增塑剂作为汽车内饰件和装饰材料的主要原料之一，对于气味贡献很大，因此降低增塑剂挥发性，改善气味有利于改善voc是目前行业内的共识，低挥发性意味着低voc。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种环保低挥发烷基酯增塑剂sh580，该增塑剂的制作工艺原料易得，工艺先进设备简单，制得的增塑剂环保性好，增塑效率高，挥发性低、气味低，稳定性好，价格低廉。为了解决以上技术问题，本发明提供一种环保低挥发烷基酯增塑剂sh580，该增塑剂sh580由醇、酸、催化剂、碱水及助滤剂经过酯化、精制、压滤、分子蒸馏制得。本发明进一步限定的技术方案是：进一步的，前述环保低挥发烷基酯增塑剂sh580中，酸及醇的重量之和为总投料重量，按质量比醇：酸≥1.75，催化剂占总投量的0.1‰-1‰；碱水占总投料重量的1‰-5‰，助滤剂占总投料重量的0.3‰-1‰。前述环保低挥发烷基酯增塑剂sh580中，按质量比醇：酸＝2.2-2.8。前述环保低挥发烷基酯增塑剂sh580中，醇为正壬醇或多重支化壬醇一种或者二者的混合物；酸为对苯二甲酸；催化剂为钛酸异丙酯；碱水为碳酸钠水溶液；助滤剂为硅藻土。前述环保低挥发烷基酯增塑剂sh580中，醇为正壬醇和多重支化壬醇的混合物，其中，多重支化壬醇占总壬醇质量的50-80％，正壬醇占总壬醇质量的20-50％；碱水为浓度10％的碳酸钠水溶液。前述环保低挥发烷基酯增塑剂sh580中，按质量份数计，对苯二甲酸：1份，醇：2.5份，催化剂：0.35×10-3-3.5×10-3份，碳酸钠水溶液：3.5×10-3-17.5×10-3份，硅藻土：1.05×10-3-3.5×10-3份，其中：醇按质量百分比计为60％的多重支化壬醇及40％的正壬醇的混合物。前述环保低挥发烷基酯增塑剂sh580中，该增塑剂sh580的制备工艺包括以下流程：酯化—精制—压滤—分子蒸馏，其中：(一)酯化①检查所有物料系统、真空系统、加热系统、冷却系统及传动系统是否正常，检查酯化釜底阀是否关闭，酯化尾气放空是否打开；②将醇打入酯化釜，待醇打完后釜温低于80℃后打开投料口，投入酸，盖好投料口，开启搅拌；③打开酯化釜上氮气阀先充3-5分钟n2；④打开油阀升温，待温度升至140-150℃时打开酯化釜底回流阀，待酯化釜温达到185℃时，打开催化剂阀在催化剂计量缶上加n2，把催化剂压入酯化釜；⑤调节导热油阀控制升温速度，保持升温速率在15℃/h，在酯化釜温升至200℃时启动自动补醇泵；⑥反应温度升至220±10℃时，从釜底通入惰性气体氮气，保持釜压≤0.1mpa，及时分离酯化生成的水，加速反应向正方向进行，酯化结束温度控制在220±10℃，取样测试，酸值控制在≤0.3mgkoh/g；⑦当酸值≤0.3mgkoh/g合格后，停止补醇，关闭酯化釜底回流阀，开启酯化釜上回流阀，开始负压闪蒸，缓慢开真空，开始脱醇，脱至釜内醇气泡较少时，釜内泛黑时，闪蒸结束；(二)精制工序⑴闪蒸结束后，开启精制釜冷却水系统对物料进行冷却，冷却至100-110℃时，加入碱水中和，碱水量控制在总投料量的2‰，中和结束后加入总投料质量的1％水进行水洗，搅拌10min，静置30min，分层后将粗酯中水放出，用于下一釜的一次水洗；⑵待釜内负压≤-0.095mpa，料温≥180℃时，开始汽提(脱醇)，汽提时水量控制在200-400kg/h，控制导热油油阀，后期保持料温循序平稳在200±10℃，避免釜温大幅升降频繁，观察真空度，保证真空度在≤-0.095mpa，汽提2.5-4h观察出液中脱出物较少时，取样测闪点及酸值；闪点及酸值合格时，中控半成品闪点≥230℃，酸值≤0.05mgkoh/g，关闭导热油油阀，开启冷却水系统降温至100-110℃，破除真空，加入总投料质量的3％软化去离子水进行水洗，搅拌10min，静止30min，分去粗酯中的水；这里的水洗，目的洗去汽提时未能除去的单酯盐以及着色臭性的醛醚酮类等物质；⑶开启导热油升温，开启真空阀门，料温升至150±10℃，保温30min，保温过程中，充氮气3-5次；⑷保温结束后，用氮气破真空，同时打开待压罐真空，待釜内接近常压时，开启待压罐底阀及进待压罐相应阀门转料；⑸打开待压罐冷却水进行物料冷却，同时吸入原料总投入质量0.5‰的助滤剂，通氮气3-5次使助滤剂和物料混合均匀；(三)压滤a.检查过滤机是否处在待压状态，过滤泵是否能正常运转，打开待压罐底阀，过滤泵进出阀，过滤机进料阀，溢流阀，回待压罐阀，关闭过滤泵旁路阀，过滤出料阀，开过滤泵，进料入过滤机；b.待溢流管有温度时，即过滤机内物料已填满，半开过滤泵旁路，打开过滤出料阀，关闭溢流阀，循环过滤；c.观察视筒内物料，无机械杂质时，取样仔细观察；d.确认无机械杂质时，打开入半成品罐阀，关闭循环至待压罐阀；e.压滤过程，观察视筒物料是否正常，待压槽中经常用空气压缩气吹动，待压滤料没有、压力表压力下降时，结束压滤；f.取小成品罐样化验，合格后才能转入分子蒸馏工序；(四)分子蒸馏i.检查并确认分子蒸馏设备使用状态完好；ii.打开分子蒸馏设备的真空系统，运行真空泵，使得分子蒸馏设备系统的真空度不超过100pa；iii.打开导热油循环泵，使物料的进口温度保持在190±10℃；iv.打开小成品罐的底部阀门、分子蒸馏的进样阀门，保持进样频率20±5hz，进样流量0.6m3-1m3；v.开启分子蒸馏设备的分离减速机，保持搅拌频率为45±5hz；vi.产品物料在分子蒸馏设备中自动分离提纯轻重组分；vii.收集重组分成品，转入成品罐储存。前述环保低挥发烷基酯增塑剂sh580中，分子蒸馏后得到的增塑剂成品按质量百分比计包括：20-50％的对苯二甲酸二异壬酯，30-50％的对苯二甲酸(正壬、异壬)酯，5-25％的对苯二甲酸二正壬酯，以上各组分之和为≥99％。前述环保低挥发烷基酯增塑剂sh580中，酯化反应的步骤④加入催化剂时酯化釜没有釜压；酯化反应时从加入催化剂到酯化酸值合格取样时间控制在4-6h。前述环保低挥发烷基酯增塑剂sh580中，酯化反应的步骤④在打开酯化釜底回流阀时，同时观察塔回流情况，当发现回流物液面不下降，有管道堵塞时用氮气处理直接冲；酯化反应的步骤④中打开催化剂阀在催化剂计量缶上加0.2mpa的n2本发明的有益效果是：本发明在酯化的步骤⑤中调节导热油阀控制升温速度，保持升温速率在15℃/h，防止加入催化剂后反应过于剧烈引起冲料；本发明在酯化反应时调节导热油阀，在酯化釜温升至200℃时启动自动补醇泵，继续补醇可以进行水和醇共沸，带走水，使得反应向正反应方向进行了，提高反应速度，提高效率。本发明压滤步骤e中待压槽中经常用空气压缩气吹动可以防止硅藻土、活性炭沉淀堵塞，保证工作的正常运行，提高工作效率。国内主流的汽车内饰件和装饰材料厂家，制作高档制品、低气味的制品，往往原料采用欧美或者日本进口，其中进口的增塑剂价格昂贵，本发明制得的环保低挥发烷基酯增塑剂，具有：1.环保性，可通过国家环保检测；2.低挥发，低挥发意味着低气味、低雾化、低voc；3.价格较进口有优势，避免国外垄断。本发明利用对苯二甲酸和壬醇，酯化生成产物沸点高、分子量大、低雾化、低挥发、低气味，环保。附图说明图1为本发明实施例的工艺流程图。具体实施方式实施例1本实施例提供的一种环保低挥发烷基酯增塑剂sh580，该增塑剂sh580由醇、酸、催化剂、碱水及助滤剂经过酯化、精制、压滤、分子蒸馏制得。在本实施例中，酸及醇的重量之和为总投料重量，按质量比醇：酸≥1.75，催化剂占总投量的0.1‰-1‰；碱水占总投料重量的1‰-5‰，助滤剂占总投料重量的0.3‰-1‰。在本实施例中，优选按质量比醇：酸＝2.2-2.8。在本实施例中，醇为正壬醇或多重支化壬醇一种或者二者的混合物；酸为对苯二甲酸；催化剂为钛酸异丙酯；碱水为碳酸钠水溶液；助滤剂为硅藻土。在本实施例中，优选醇为正壬醇和多重支化壬醇的混合物，其中，多重支化壬醇占总壬醇质量的50-80％，正壬醇占总壬醇质量的20-50％；碱水为浓度10％的碳酸钠水溶液。该环保低挥发烷基酯增塑剂sh580的制备工艺如下：发明同时公开了一种增塑剂的制作工艺，包括酯化反应、精制和压滤、分子蒸馏(短程蒸馏)四个步骤；①酯化反应时，先加入醇，釜温低于80℃后加入对苯二甲酸，再加入催化剂，当料温升至220±10℃，开始向反应釜内通惰性气体氮气，当酯化酸值≤0.3mgkoh/g，开启闪蒸、脱醇；②精制步骤中冷却后加碱水中和，中和后一次水洗，水洗后边升温边汽提，温度升至210±10℃保持汽提2.5-4h，中控指标合格后，冷却后二次水洗后，水洗后升温，保温半小时后，加入助滤剂硅藻土进行精制搅拌；③转入压滤，压滤后检测指标，过滤掉物料中的机械杂质，使物料澄清透明无杂；指标合格后进入分子蒸馏；④转入分子蒸馏：通过蒸馏工序，使物料中的低沸物蒸发脱除，提高物料的雾化度和减少挥发量，减少气味，提高纯度，分子蒸馏步骤中加工条件：真空度达到≤100pa，使物料的进口温度保持在190±10℃，进样量为0.6～1.0m3/h。分子蒸馏(精馏)工艺原理：把物料通入分子蒸馏设备中，分子蒸馏设备中的刮板把加热后的物料刮成薄膜状，有效增大物料蒸发面积，使物料中低沸物快速蒸发，提高产品的纯度，从而提高雾化度和降低挥发性，减轻气味。实施例2本实施例提供实施例1中环保低挥发烷基酯增塑剂sh580，按质量份数计，对苯二甲酸：1份，醇：2.5份，钛酸异丙酯：0.35×10-3-3.5×10-3份，碳酸钠水溶液：3.5×10-3-17.5×10-3份，硅藻土：1.05×10-3-3.5×10-3份，其中：醇按质量百分比计为60％的多重支化壬醇及40％的正壬醇的混合物。上述环保低挥发烷基酯增塑剂sh580，的制备工艺包括以下流程如图1所示：酯化—精制—压滤—分子蒸馏，其中：(一)酯化①检查所有物料系统、真空系统、加热系统、冷却系统及传动系统是否正常，检查酯化釜底阀是否关闭，酯化尾气放空是否打开；②将醇(60％的多重支化壬醇及40％的正壬醇的混合物)打入酯化釜，待醇打完后釜温低于80℃后打开投料口，投入对苯二甲酸，盖好投料口，开启搅拌；③打开酯化釜上氮气阀先充3-5分钟n2；④打开油阀升温，待温度升至140-150℃时打开酯化釜底回流阀，待酯化釜温达到185℃时，打开催化剂阀在催化剂计量缶上加0.2mpa的n2，把催化剂钛酸异丙酯压入酯化釜，加入催化剂时酯化釜没有釜压；⑤调节导热油阀控制升温速度，保持升温速率在15℃/h，防止加入催化剂后反应过于剧烈引起冲料，在酯化釜温升至200℃时启动自动补醇泵，根据回流量的大小来控制补醇的速度；⑥反应温度升至220±10℃时，从釜底通入惰性气体氮气，保持釜压≤0.1mpa，及时分离酯化生成的水，加速反应向正方向进行，酯化结束温度控制在220±10℃，取样测试，酸值控制在≤0.3mgkoh/g；⑦当酸值≤0.3mgkoh/g合格后，停止补醇，关闭酯化釜底回流阀，开启酯化釜上回流阀，开始负压闪蒸，缓慢开真空，开始脱醇，真空大小，视釜内物料沸腾和回流量情况而定，脱至釜内醇气泡较少时，釜内泛黑时，闪蒸结束；(二)精制工序⑴闪蒸结束后，开启精制釜冷却水系统对物料进行冷却，冷却至100-110℃时，加入浓度10％纯碱水碳酸钠水溶液中和，碱水量控制在总投料量的2‰，中和结束后加入总投料质量的1％水进行水洗，搅拌10min，静置30min，分层后将粗酯中水放出，用于下一釜的一次水洗，水洗目的洗掉粗酯中的盐分和粗酯中的固体杂质，水洗结束后打开导热油油阀升温，同时开启组合真空泵；⑵待釜内负压≤-0.095mpa，料温≥180℃时，开始汽提(脱醇)，汽提时水量控制在200-400kg/h，控制导热油油阀，后期保持料温循序平稳在200±10℃，避免釜温大幅升降频繁，观察真空度，保证真空度在≤-0.095mpa，汽提2.5-4h观察出液中脱出物较少时，取样测闪点及酸值；闪点及酸值合格时，中控半成品闪点≥230℃，酸值≤0.05mgkoh/g，关闭导热油油阀，开启冷却水系统降温至100-110℃，破除真空，加入总投料质量的3％软化去离子水进行水洗，搅拌10min，静止30min，分去粗酯中的水，目的洗去汽提时未能除去的单酯盐以及着色臭性的醛醚酮类等物质；⑶开启导热油升温，开启真空阀门，料温升至150±10℃，保温30min，保温过程中，充氮气3-5次；⑷保温结束后，用氮气破真空，同时打开待压罐真空，待釜内接近常压时，开启待压罐底阀及进待压罐相应阀门转料；⑸打开待压罐冷却水进行物料冷却，同时吸入原料总投入质量0.5‰的助滤剂硅藻土，通氮气3-5次使助滤剂硅藻土和物料混合均匀；(三)压滤a.检查过滤机是否处在待压状态，过滤泵是否能正常运转，打开待压罐底阀，过滤泵进出阀，过滤机进料阀，溢流阀，回待压罐阀，关闭过滤泵旁路阀，过滤出料阀，开过滤泵，进料入过滤机，密闭过滤机和板框过滤机操作不一样，注意区分；b.待溢流管有温度时，即过滤机内物料已填满，半开过滤泵旁路，打开过滤出料阀，关闭溢流阀，循环过滤；c.观察视筒内物料，无机械杂质时，取样仔细观察；d.确认无机械杂质时，打开入半成品罐阀，关闭循环至待压罐阀；e.压滤过程，观察视筒物料是否正常，待压槽中经常用空气压缩气吹动，防止硅藻土、活性炭沉淀堵塞，待压滤料没有、压力表压力下降时，结束压滤；f.取小成品罐样化验，合格后才能转入分子蒸馏工序；(四)分子蒸馏i.检查并确认分子蒸馏设备使用状态完好；ii.打开分子蒸馏设备的真空系统，运行真空泵，使得分子蒸馏设备系统的真空度不超过100pa；iii.打开导热油循环泵，使物料的进口温度保持在190±10℃；iv.打开小成品罐的底部阀门、分子蒸馏的进样阀门，保持进样频率20±5hz，进样流量0.6m3-1m3；v.开启分子蒸馏设备的分离减速机，保持搅拌频率为45±5hz；vi.产品物料在分子蒸馏设备中自动分离提纯轻重组分；vii.收集重组分成品，转入成品罐储存。在本实施例中，分子蒸馏后得到的增塑剂成品按质量百分比计包括：20-50％的对苯二甲酸二异壬酯，30-50％的对苯二甲酸(正壬、异壬)酯，5-25％的对苯二甲酸二正壬酯，以上各组分之和为≥99％，其余为杂质(总和为100％)。在本实施例中，酯化反应时从加入催化剂到酯化酸值合格取样时间控制在4-6h。在本实施例中，酯化反应的步骤④在打开酯化釜底回流阀时，同时观察塔回流情况，当发现回流物液面不下降，有管道堵塞时用氮气处理直接冲。在本实施例中，如气温高导致醇比重降低或酯化酸值在酯化时间内下降的慢时，可适当多加入200-400kg新鲜醇。本发明的实施例中增塑剂sh580的理化性能测定数据，具体见表1所示；表1增塑剂sh580的理化性能测定数据检验项目检验结果检验方法外观透明无杂目测色度，(铂-钴)号45gb/t1664酸值，mgkoh/g0.019gb/t1668比重，(20/20℃)0.975gb/t4472酯含量wt％99.8gc水分wt％0.029gb/t6283闪点(开口杯法)℃235gb/t1671游离醇含量ppmw/w50gc雾化度mg0.35din75201-b由表1可见本发明增塑剂sh580的理化性能优良，具有沸点高、分子量大、低雾化、低挥发、低气味，环保。采用din75201/b方法对本发明的增塑剂的雾化度和常规增塑剂进行对比，结构见表2：表2本发明的增塑剂的雾化度(挥发性)由表2可见本发明的增塑剂sh580相较于传统的增塑剂具有较低的雾化度，提高本身性能，使其满足更强的使用环境。对本发明增塑剂sh580的塑化率与通用增塑剂进行对比，具体见表3所示：表3本发明增塑剂与通用增塑剂的塑化率对比数据缩写化学名称分子量取代系数dop邻苯二甲酸二异辛酯3900.97dphp邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯4461.11didp邻苯二甲酸二异癸酯4461.10本发明sh580对苯二甲酸二壬酯4181.04表3中，取代系数＝在室温下，达到邵氏硬度(a)80要求的增塑剂份数(phr)与dop用量(52.9份)的比值。由表3可见，本发明增塑剂sh580塑化率相较于通过增塑剂而言具有良好的塑化率，制品手感更好。对本发明增塑剂的环保性进行测试，具体测试项目见表4及表5；表4本发明增塑剂中汽车禁用物质的检测-n.d.未检测出(小于方法检出限)表5本发明增塑剂中邻苯6p的检测本发明增塑剂sh580亦能通过reach法规检测。由表4及表5中的检测可见，本发明的增塑剂中没有汽车禁用的物质，也没有邻苯6p的出现，可见本发明增塑剂具有优良的环保性。本发明的增塑剂的制作工艺，工艺原料易得，工艺先进设备简单，制得的增塑剂环保性好，增塑效率高，挥发性低、气味低，稳定性好。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。当前第1页12