一种柠檬酸三丙酯增塑剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及塑料工业的一种添加剂或助剂，特别是一种环保无毒柠檬酸酯类增塑 剂，主要用于食品包装塑料及医疗器械和儿童玩具，属于塑料助剂领域。
【背景技术】
[0002] 柠檬酸酯类增塑剂安全无毒，是国内外塑料行业的首选环保型增塑剂之一，目前 主要的品种有柠檬酸三丁酯，乙酰基柠檬酸三丁酯，柠檬酸三乙酯等。虽然柠檬酸三丁酯、 乙酰基柠檬酸三丁酯，柠檬酸三乙酯具有优良的增塑剂效果和良好的耐寒性，耐光行，耐水 性，抗酶性，但是与邻苯二甲酸酯类增塑剂相比有易析出，其挥发性也比较大，从而影响了 柠檬酸酯类增塑剂的使用范围。为满足市场需求的环保，无毒，功能更强的增塑剂，目前急 需改善和提高现有柠檬酸酯类增塑剂的性能，开发新型柠檬酸酯增塑剂。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种柠檬酸三丙酯增塑剂的制备方 法，所述的柠檬酸三丙酯的结构式，见式I:
其制备方法如下： 在配有温度计，分水器(装有环己烷），回流冷凝器的250ml四口烧瓶中加入柠檬酸、正 丙醇、催化剂、带水剂;所述的柠檬酸与正丙醇的摩尔比为：1:3.5~5.5;所述的催化剂质量 是朽1檬酸质量的40~50%;所述的带水剂质量是梓檬酸质量的45~55%。
[0004] 用恒温电热套缓慢加热，并搅拌，搅拌速度为200~300rpm，加热至90°C以上出现回 流，带水剂带出的水在分水器中分层，将反应温度控制在90-95Γ，回流至无水珠出现为止， 结束反应。
[0005] 反应液冷却至20-30°C，抽滤回收催化剂，将反应液转移至分液漏斗中，再用10% 的NaOH溶液洗涤反应液至中性，然后用分液漏斗分出反应液的下层，留下酯层。
[0006] 将分出的酯层在压力-O.OSMPa，温度80°C条件下，进行减压蒸馏;蒸馏后的产品， 再用G4砂芯漏斗进行过滤提纯，将得到的产品进行定性及定量分析，计算收率。
[0007] 所述的催化剂为大孔阳离子交换树脂NKC-9,732阳离子交换树脂;选用该催化剂 使得工艺简化，后处理方便，还可以回收再生，重复利用，并且这种催化剂减少了设备的腐 蚀性，节省了成本。
[0008] 所述的带水剂为环己烷;相比苯、甲苯这些毒性较大的带水剂来说，环己烷是比较 环保的带水剂了，它毒性小。
[0009] 该化学反应式如下：
本发明的有益效果： 以柠檬酸、正丙醇为原料，在大孔阳离子交换树脂催化作用下进行酯化反应，反应完成 后，抽滤，分离出催化剂，然后再进行催化剂的再生，重复使用。滤液中和，分层萃取，除去未 反应的柠檬酸，所得溶液蒸馏得到产品，纯度达99.9%，收率为99.0%。该产品增塑效果提高， 挥发性小，耐候性好。
[0010]选择离子交换树脂做催化剂，它有良好的催化作用，并且这种催化剂可以回收再 生，重复利用，节省资源，还有避免了对设备的腐蚀，后处理工艺简单，减少污染，并且能够 得到良好的产品，并且节约成本。
【附图说明】
[0011] 图1为本实施例1的红外图； 图2为本实施例1的氢谱图； 图3为本实施例1的质谱图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合实施例进一步阐明本发明的方案及效果。
[0013] 实施例1 在配有温度计，分水器(装有环己烷），回流冷凝器的250ml四口烧瓶中加入柠檬酸50g、 正丙醇2.5g、催化剂NKC-9,20g、带水剂环己烷，25g。
[0014] 用恒温电热套缓慢加热，并搅拌，搅拌速度为200~300rpm，加热至90°C以上出现回 流，带水剂带出的水在分水器中分层，将反应温度控制在92°C左右，回流至无水珠出现为 止，结束反应。
[0015] 反应液冷却至25°C，抽滤回收催化剂，将反应液转移至分液漏斗中，再用10%的 NaOH溶液洗涤反应液至中性，然后用分液漏斗分出反应液的下层，留下酯层。
[0016] 将分出的酯层在压力-O.OSMPa，温度80°C条件下，进行减压蒸馏;蒸馏后的产品， 再用G4砂芯漏斗进行过滤提纯，透明的淡黄色的液体，将得到的产品进行定性及定量分析； 见图1，图2和图3。
[0017] 经检测，本实施例制得的柠檬酸三丙酯，收率99.0%;粘度30.99cp;折光率1.4430; 沸点140°C ;酸值0.0002;纯度高达99.9 %。
【主权项】
1. 一种柠檬酸三丙酯增塑剂的制备方法，其特征在于，所述的柠檬酸三丙酯的结构 式，见式I:其制备方法如下： 在配有温度计，分水器(装有环己烷），回流冷凝器的250ml四口烧瓶中加入柠檬酸、正 丙醇、催化剂、带水剂;所述的柠檬酸与正丙醇的摩尔比为：1:3.5~5.5;所述的催化剂质量 是朽1檬酸质量的40~50%;所述的带水剂质量是梓檬酸质量的45~55%; 用恒温电热套缓慢加热，并搅拌，搅拌速度为200~300rpm，加热至90°C以上出现回流， 带水剂带出的水在分水器中分层，将反应温度控制在90-95Γ，回流至无水珠出现为止，结 束反应； 反应液冷却至20-30°C，抽滤回收催化剂，将反应液转移至分液漏斗中，再用10 %的 NaOH溶液洗涤反应液至中性，然后用分液漏斗分出反应液的下层，留下酯层； 将分出的酯层在压力-〇.〇8MPa，温度80°C条件下，进行减压蒸馏;蒸馏后的产品，再用 G4砂芯漏斗进行过滤提纯，将得到的产品进行定性及定量分析，计算收率。2. 根据权利要求1所述的一种柠檬酸三丙酯增塑剂的制备方法中，其特征在于，所述的 催化剂为大孔阳离子交换树脂NKC-9,732阳离子交换树脂。3. 根据权利要求1所述的一种柠檬酸三丙酯增塑剂的制备方法中，其特征在于，所述的 带水剂为环己烷。
【专利摘要】本发明公开了一种柠檬酸三丙酯增塑剂的制备方法；通过以柠檬酸和正丙醇为原料，用大孔阳离子交换树脂作为固体催化剂合成柠檬酸三丙酯增塑剂，在反应中加入带水剂所述的柠檬酸与正丙醇的摩尔比为：1:3.5~5.5；所述的催化剂质量是柠檬酸质量的40~50%；所述的带水剂质量是柠檬酸质量的45~55%；采用本发明制备出的柠檬酸酯增塑剂纯度高达99.9%，收率达99.0%。本发明所用的催化剂可回收再生，重复使用，节省资源，并且避免了对设备的腐蚀，后处理工艺简单，减少污染，并且能够得到良好的产品，可以广泛应用在食品、医疗、儿童玩具等领域。
【IPC分类】C07C67/08, C07C69/704
【公开号】CN105622402
【申请号】CN201510983731
【发明人】刘颖, 李敢, 王德堂
【申请人】徐州工业职业技术学院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月24日