一种高性能环保聚酯增塑剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及聚酯增塑剂制备方法技术领域，具体为一种高性能环保聚酯增塑剂及其制备方法。


背景技术：

2.增塑剂是加入高聚物中，在加工成型时增加其可塑性和流动性并使成品具有柔韧性的一类酯类物质，鉴于增塑剂优异的性能，其产量和消耗量在世界上位居榜首，目前我国产业导向往“以塑代木，以塑代钢”方向发展，增塑剂广泛应用于聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、聚乙烯醇(pva)、丙烯酸、纤维素膜、尼龙等增塑，全面覆盖塑料、橡胶、纤维素、建筑材料、医疗器材等各个领域。
3.环保材料中使用的增塑剂主要以邻苯二甲酸酯类为主，由于传统增塑剂引起的环境污染和健康问题给人类带来了巨大挑战，随着全球环保意识的增强及环保法规的日益完善，人们迫切需要提出有效的应对方法以解决传统增塑剂的缺陷，加速推进了新型环保增塑剂的研发，又由于其本身的小分子特性，在环保制品中极易迁移和被溶剂抽出，不但影响产品性能，还直接威胁人类的健康，因此，我们提出一种高性能环保聚酯增塑剂及其制备方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高性能环保聚酯增塑剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高性能环保聚酯增塑剂，原料按重量份数分为：己二酸20-40份、二元醇30-60份、苯酚钠10-20份、催化剂2-5份和带水剂5-10份；
6.制备方法的具体步骤为：
7.(1)将己二酸、二元醇和苯酚钠加入到酯化反应器中，加入催化剂，再加入带水剂，然后将其加热，促使温度缓慢上升至200-240度，同时在常压下搅拌，便于己二酸、二元醇和苯酚钠发生缩聚反应；
8.(2)通入高纯氮气保护反应体系不被氧化和避免各种副反应，促使己二酸、二元醇和苯酚钠持续进行缩聚反应，直到反应体系停止出水；
9.(3)每小时跟踪测定体系的酸值，当体系中的酸值维持不变且降到1mgkoh/g以下时，关闭酯化反应器停止反应，同时在氮气保护下冷却到室温；
10.(4)改换减压汽提装置，控制汽提温度为150-180度，汽提时间为2-3h，将过量的醇、带水剂及低沸点的小分子产物在水蒸气的作用下带出，即得到环保聚酯增塑剂。
11.优选的，酯化反应器设备配备有投料口、搅拌器、温度控制器、填料回流塔、冷凝系统和醇水分层器，保证实验装置气密性，采用氮气保护等措施，避免产品与空气中的氧气接触，改善外观颜色。
12.优选的，催化剂为钛酸四正丁酯和钛酸四异丙酯，且钛酸四正丁酯和钛酸四异丙酯的比例为1:2。
13.优选的，带水剂为甲苯。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15.1.本发明以己二酸和混合二元醇缩聚反应，在催化剂作用下，通入氮气惰性气体保护，搅拌作用下，缓慢升温至220度，经过酯化、缩聚合成聚酯增塑剂，制得的增塑剂黏度3000
±
500cps，与聚合物具有良好的相容性和可加工性，可塑化效率高，具有耐抽出、耐高温和迁移性小等性能特点，耐热性和耐久性均好的增塑剂符合发展方向，未来市场前景广阔；
16.2.本发明在原料中添加苯酚钠，这样促使苯酚钠的oh邻位上有一个以上甲氧基取代基团发生特定开环反应后，所制备的增塑剂的增塑性能优良，特别是可以明显改善增塑剂的耐迁移性，由于苯酚钠苯环上的甲氧基团等的引入，在提高在增塑剂的耐迁移性同时提高了增塑剂的闪点。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.本发明提供一种技术方案：一种高性能环保聚酯增塑剂，原料按重量份数分为：己二酸20-40份、二元醇30-60份、苯酚钠10-20份、催化剂2-5份和带水剂5-10份；
19.制备方法的具体步骤为：
20.(1)将己二酸、二元醇和苯酚钠加入到酯化反应器中，加入催化剂，再加入带水剂，然后将其加热，促使温度缓慢上升至200-240度，同时在常压下搅拌，便于己二酸、二元醇和苯酚钠发生缩聚反应；
21.(2)通入高纯氮气保护反应体系不被氧化和避免各种副反应，促使己二酸、二元醇和苯酚钠持续进行缩聚反应，直到反应体系停止出水；
22.(3)每小时跟踪测定体系的酸值，当体系中的酸值维持不变且降到1mgkoh/g以下时，关闭酯化反应器停止反应，同时在氮气保护下冷却到室温；
23.(4)改换减压汽提装置，控制汽提温度为150-180度，汽提时间为2-3h，将过量的醇、带水剂及低沸点的小分子产物在水蒸气的作用下带出，即得到环保聚酯增塑剂；
24.酯化反应器设备配备有投料口、搅拌器、温度控制器、填料回流塔、冷凝系统和醇水分层器，保证实验装置气密性，采用氮气保护等措施，避免产品与空气中的氧气接触，改善外观颜色；
25.催化剂为钛酸四正丁酯和钛酸四异丙酯，且钛酸四正丁酯和钛酸四异丙酯的比例为1:2；
26.带水剂为甲苯。
27.增塑剂性能测试
28.增塑剂迁移率测定：按照hg/t4459-2012测定样品在蒸馏水中抽出的质量变化分
数，试验条件为60度且维持时间为48h；
29.增塑效率测定：由样品的玻璃化转变温度(tg)表示，按照gb/t19466.2-2004测定样品的tg，取测定的拐点作为tg；
30.闪点：按照gb/t1671-2008进行测试，火焰喷嘴末端直径约2mm，锐孔直径1mm，扫描半径100mm，锐孔扫描面与杯断面距离2mm。
31.实施例1
32.1.选取相对应的重量份数的原料：己二酸20份、二元醇30份、苯酚钠10份、催化剂2份和带水剂5份；
33.2.按照增塑剂性能测试的方法完成性能测试，技术指标参考下表。
34.实施例2
35.1.选取相对应的重量份数的原料：己二酸30份、二元醇45份、苯酚钠15份、催化剂3份和带水剂8份；
36.2.按照增塑剂性能测试的方法完成性能测试，然后进行性能测试，技术指标参考下表。
37.实施例3
38.1.选取相对应的重量份数的原料：己二酸40份、二元醇60份、苯酚钠20份、催化剂5份和带水剂10份；
39.2.按照增塑剂性能测试的方法完成性能测试，技术指标参考下表。
40.对比例1
41.1.选取相对应的重量份数的原料(利用苯酚代替苯酚钠)：己二酸30份、二元醇45份、苯酚15份、催化剂3份和带水剂8份；
42.2.按照增塑剂性能测试的方法完成性能测试，技术指标参考下表；
43.对比例2
44.1.选取相对应的重量份数的原料(利用丁四醇代替乙二醇)：己二酸30份、丁四醇45份、苯酚钠15份、催化剂3份和带水剂8份；
45.2.按照增塑剂性能测试的方法完成性能测试，技术指标参考下表；
46.对比例3
47.1.选取相对应的重量份数的原料(利用苯二甲酸代替己二酸)：苯二甲酸20-40份、二元醇30-60份、苯酚钠10-20份、催化剂2-5份和带水剂5-10份；
48.2.按照增塑剂性能测试的方法完成性能测试，技术指标参考下表，测试数据表格如下：
[0049][0050]
测试结果：又实施例1、实施例2和实施例3可知，以己二酸和混合二元醇缩聚反应，在催化剂作用下，通入氮气惰性气体保护，搅拌作用下，缓慢升温至220度，经过酯化、缩聚合成聚酯增塑剂，增塑剂存在着配料份数比的差异，但是制得增塑剂的闪点都能维持在较高的温度，增速效率强，且具有较强的耐迁移率，性能高；
[0051]
通过实施例2和对比例1的对比可以明确用苯酚代替苯酚钠，性能差异性明显，耐迁移率下降，玻璃化转变温度升高，闪点降低，较之可得苯酚钠在制备增塑剂时可以明显改善增塑剂的耐迁移性，且在提高在增塑剂的耐迁移性同时提高了增塑剂的闪点；
[0052]
通过实施例2和对比例2的对比可得利用丁四醇代替乙二醇进行增塑剂的制备，导致增塑剂的性能大幅度下降，耐迁移率骤减，玻璃化转变温度升高较多，闪点大幅度降低，增塑剂的性能达不到使用标准；
[0053]
通过实施例2和对比例3的对比可得利用苯二甲酸代替己二酸进行增塑剂的制备，导致增塑剂的性能大幅度下降，耐迁移率骤减，玻璃化转变温度升高较多，闪点大幅度降低，增塑剂的性能达不到使用标准。
[0054]
综合以上的测试技术指标，以己二酸和混合二元醇缩聚反应，在催化剂作用下，通入氮气惰性气体保护，搅拌作用下，缓慢升温至220度，经过酯化、缩聚合成聚酯增塑剂，制得的增塑剂黏度3000
±
500cps，与聚合物具有良好的相容性和可加工性，可塑化效率高，具有耐抽出、耐高温和迁移性小等性能特点，耐热性和耐久性均好的增塑剂符合发展方向，未来市场前景广阔，且在原料中添加苯酚钠，这样促使苯酚钠的oh邻位上有一个以上甲氧基取代基团发生特定开环反应后，所制备的增塑剂的增塑性能优良，特别是可以明显改善增塑剂的耐迁移性，由于苯酚钠苯环上的甲氧基团等的引入，在提高在增塑剂的耐迁移性同时提高了增塑剂的闪点。
[0055]
基于制备方法完成增塑剂的实际投产，测得的产品技术指标为：
[0056][0057]
同时进行实际应用完成性能测试，性能指标数据如下：
[0058][0059]
通过本发明中的制备方法和配料制得的增塑剂增塑性能优良，与聚合物具有良好的相容性和可加工性，可塑化效率高，具有耐抽出、耐高温和迁移性小等性能特点，耐热性和耐久性均好的增塑剂符合发展方向，未来市场前景广阔。
[0060]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。