[發明專利]一種植物油基耐寒增塑劑的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010660504.1
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN111718314B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 蔣平平;劉德開;聶志欣;代注頂;王涵穎
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C07D303/42
• 分類號: C07D303/42;C07D301/12;C07C67/08;C07C69/58;C08K5/1515;C08L27/06
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 時旭丹;張仕婷

一種植物油基耐寒增塑劑的制備方法及其應用，屬于精細化學品合成、功能新材料助劑及塑料助劑應用領域。本發明使用油酸、1,4?環己烷二甲醇和過氧化氫為主要原料，通過酯化反應制備得到1,4?環己烷二甲醇二油酸酯，再通過環氧化反應得到植物油基耐寒增塑劑環氧1,4?環己烷二甲醇二油酸酯。本發明制備的環氧1,4?環己烷二甲醇二油酸酯增塑劑顏色淺，粘度低，與PVC的相容性好，與對苯二甲酸二（2?乙基已）酯（DOTP）相比，它應用在PVC中具有相似的拉伸性能，更優異的耐溶劑性、耐熱性和耐寒性。

技術領域

本發明涉及一種植物油基耐寒增塑劑的制備方法及其應用，屬于精細化學品合成、功能新材料助劑及塑料助劑應用領域。

背景技術

PVC作為一種重要的工程塑料廣泛應用在各個領域當中。由于純的PVC硬脆的特性，常會在PVC中加入一定量的增塑劑來降低玻璃化溫度，提高其加工性能。現如今，由于常用的鄰苯二甲酸酯類增塑劑容易從制品中遷出，從而容易對人體健康造成威脅，被歐盟禁止在多個領域中使用，目前我國也逐步在限制鄰苯二甲酸酯類增塑劑的使用。隨著環保要求日趨嚴格，因此亟需找到可持續環保增塑劑來替代傳統的鄰苯二甲酸酯類增塑劑。

目前常用的增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）通常在0℃以上使用，常用的耐寒增塑劑DOA和DOS由于與PVC相容性差、易遷移的缺陷，只能作為輔助增塑劑使用，并且只能和主增塑劑如DOP等混合使用，使其應用受到了極大的限制。在冬季，在世界各地高寒地區，包括我國國內大片地區，均處于0℃以下，并且這些地區對塑料制品的要求卻在不斷增加，然而在低溫環境中，增塑劑的選擇卻極為有限，所以發展耐寒增塑劑具有較大的實用性。

油酸是一種單不飽和脂肪酸，為植物油基原料。同時它主要來源于自然界， 是一種可再生的生物質原料，對人體無毒無害，作為增塑劑的原料，符合環境友好的概念。此外，油酸的脂肪鏈上含有不飽和雙鍵，為油酸的改性提供了可能。耐寒增塑劑的結構通常為直鏈結構，因此油酸是制備耐寒增塑劑的理想原料。

發明內容

本發明的目的是克服上述不足之處，提供一種植物油基耐寒增塑劑的制備方法及其應用，開發出性能優良的耐寒增塑劑，適合工業化生產。

本發明的技術方案，一種植物油基耐寒增塑劑的制備方法，使用油酸、1,4-環己烷二甲醇和過氧化氫為主要原料，通過酯化和環氧化兩步反應得到該環氧1,4-環己烷二甲醇二油酸酯增塑劑，具體步驟如下：

（1）酯化反應：將油酸和1,4-環己烷二甲醇加入到反應器中，通入氮氣，加熱反應；待溫度升至一定溫度時加入催化劑1，再升高溫度繼續反應；催化反應結束時加入氫氧化鈉溶液，加熱反應；反應結束后進行離心，取上清液用去離子水洗至中性，再真空蒸餾除去殘留的水，得到產物1,4-環己烷二甲醇二油酸酯；

（2）環氧化反應：將步驟（1）制備所得1,4-環己烷二甲醇二油酸酯和催化劑2加入到反應器中，再逐漸滴加甲酸和過氧化氫的混合物，加熱反應；反應結束后用去離子水洗至中性，再真空蒸餾除去殘留的水，得到最終產物植物油基耐寒增塑劑：環氧1,4-環己烷二甲醇二油酸酯。

進一步地，步驟（1）酯化反應中的催化劑1為鈦酸四正丁酯。

進一步地，步驟（1）酯化反應中，原料1,4-環己烷二甲醇：油酸的摩爾比為1:1～3；升溫前通氮氣時間為5～30min，催化劑1的質量為原料總質量的0.1%～0.5%，加熱至120～150℃時加入催化劑1，再升高溫度至130～180℃，繼續反應2～9h；催化反應結束時加入的氫氧化鈉溶液的質量分數為15%～25%，加熱至30～70℃，反應0.1～3h。

進一步地，步驟（1）中氫氧化鈉質量根據反應結束后溶液的酸值依照以下公式計算得出：m = 7.13×10^-4×AV×Q+Q×25%；其中m為NaOH質量，AV為催化反應結束時溶液的酸值，Q為油酸的添加量。