環氧脂肪酸甲酯的製作方法

2023-05-03 16:16:36 3

專利名稱：環氧脂肪酸甲酯的製作方法
技術領域：
本發明涉及有機化工產品，特別是生物質環氧化合物。
背景技術：
在有機化工行業中，為了提高塑料、橡膠的加工性能，需要添加一定比例的增塑劑。目前普遍使用鄰苯二甲酸酯類增塑劑，如DOP(鄰苯二甲酸二辛酯)，因其含有芳香環，不易生物降解，且有毒，又屬於不可再生的石油化工產品，使用範圍受到較大限制。國內已有不少無毒增塑劑研究與生產的相關報導，如以大豆油、棉籽油、米糠油、菜籽油、亞麻油等植物油作為原料，經環氧化生產獲得一種無毒、無味的環氧植物油，用作增塑劑兼熱穩定劑，對光和熱具有良好的穩定作用。但它們存在以下問題①與塑料如PVC(聚氯乙烯)相容性較差，必須與鄰苯二甲酸酯類如DOP復配使用，才能產生較好的作用，亦即只能作為PVC的副增塑劑，一般在PVC樹脂中添加1-3％，對鄰苯二甲酸酯類增塑劑帶來的有毒且不易生物降解的問題，只能起減輕作用而不能從根本上解決；②以植物油作為原料，生產成本較高。安徽省農業科技網(http//www.ahnw.gov.cn/2006nykj/Show.asp？ContentID＝％7B23E4B56C-76E1-4148-9A93-255COB6B97D8％7D)公開了一種用脂肪酸甲酯經氯代甲氧基化製取氯代甲氧基脂肪酸甲酯的方法，作為無毒增塑劑雖然克服了與塑料之間相容性較差的問題，但其製取過程需要大量使用氯氣，對環境汙染嚴重，因此尚未大規模工業化生產。

發明內容
本發明的目的是提供一種無毒、易生物降解、與塑料和橡膠之間相容性好、生產成本低的生物質化合物增塑劑。
為實現以上目的，本發明提供一種生物質化合物環氧脂肪酸甲酯，它由如下通式構成 式中R、R』為CnH2n+1，n＝0-15。
上述生物質化合物環氧脂肪酸甲酯作為無毒增塑劑用於塑料和橡膠加工。
環氧植物油如大豆油典型分子式為C57H104O9，其結構式分子式通式為 而氯代甲氧基脂肪酸甲酯典型組分分子式為C20H38O3Cl2，其結構式分子式通式為 對比以上三種結構式分子式通式可以發現，儘管環氧植物油與環氧脂肪酸甲酯均帶有環氧基，但環氧脂肪酸甲酯因具有極性基團甲酯基和非極性的長鏈烷基，其結構式分子式與環氧植物油仍有區別；而與氯代甲氧基脂肪酸甲酯相比，因後者無環氧基，故兩者的結構式分子式具有明顯差別。
因環氧脂肪酸甲酯具有極性基團甲酯基和環氧基 又具有非極性的長鏈烷基，因此以它作增塑劑與聚氯乙烯(PVC)樹脂等極性高分子材料在高溫下相混時，增塑劑分子交互於聚合物分子鏈之間，通過極性部分相互吸引形成均勻穩定的體系，即使溫度下降後增塑劑分子也能留在聚合物分子鏈之間，因而表現出與聚氯乙烯(PVC)樹脂等極性高分子材料之間相容性好、揮發性低、遷移性小的特性，從而大提高了用於高分子材料製品加工時的添加比例，添加比例高達5-30％，可以完全代替DOP增塑劑製造出無毒、可降解、環保的高分子材料產品；而它較長的非極性烷基部分起阻擋聚合物分子鏈相互接近的作用，從而減弱它們的引力，使聚合物變軟，達到增塑效果。此外，環氧脂肪酸甲酯能夠吸收PVC分解時放出的氯化氫，對光和熱有良好的穩定作用，因而對PVC樹脂起到穩定劑的作用。因此，環氧脂肪酸甲酯是一種理想的無毒、可降解、環保型塑料與橡膠增塑劑和穩定劑。
與環氧植物油增塑劑相比，環氧脂肪酸甲酯增塑劑不僅可以完全代替DOP增塑劑製造出無毒、環保的PVC產品，用於食品包裝、醫療用品材料、玩具和供水管道等，同時也用作纖維素樹脂和合成橡膠的無毒增塑劑與軟化劑，在制品的加工中，添加環氧脂肪酸甲酯能明顯提高製品的物理性能和延長老化時間，與鋇、鎘、鋅等金屬穩定劑並用時，有良好的協同作用。此外，因其還具有良好的潤滑性、相容性和分散性性能，還可用作表面活性劑和分散劑應用於環氧塗料和環氧樹脂等生產行業。
根據環氧脂肪酸甲酯的用途，其相關的理化性能指標如下

四具體實施方式
下面通過產品合成與產品應用的具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
產品合成實施例1在5000升的搪瓷釜中，裝料係數按0.75，脂肪酸甲酯按重量比(％)組分為棕櫚酸甲酯15-25、硬脂酸甲酯2-5、油酸甲酯40-50、亞油酸甲酯25-35，物料重量配比按脂肪酸甲酯∶過氧化氫∶有機酸∶催化劑∶絡合物穩定劑＝1∶(0.3-0.6)∶(0.1-0.12)∶(0.005-0.006)∶(0.001-0.003)，有機酸採用甲酸，用濃硫酸作催化劑，尿素作穩定劑，以保證過氧甲酸在反應環境下有一定的穩定性；按配比先將脂肪酸甲酯、甲酸、硫酸和尿素裝入搪瓷釜中，在攪拌情況下升溫到48℃，停止加熱，開始滴加濃度為35％的過氧化氫；由於是放熱反應，採用冷卻水調溫，以保持釜內溫度為50-70℃；過氧化氫滴加時間控制在3.5-4.5小時，滴加完畢再保溫3-4小時，使釜內環氧化反應充分徹底，得到粗無毒增塑劑；經分離、洗滌、脫水、壓濾後得到環氧脂肪酸甲酯成品，其典型組分是環氧油酸甲酯，分子式是C19H36O3。
產品合成實施例2有機酸用乙酸代替甲酸，其他技術參數和操作步驟同實施例1，得到環氧脂肪酸甲酯成品。
產品合成實施例3催化劑由硫酸改為硫酸鋁，過氧化氫滴加時間控制在3.0-4.0小時，滴加完畢再保溫4-5小時，其他技術參數和操作步驟同實施例1，得到環氧脂肪酸甲酯成品。
合成環氧脂肪酸甲酯的化學反應機理脂肪酸甲酯的環氧化，是脂肪酸甲酯中的碳碳雙鍵的環氧化，以甲酸作載氧體時為例，其機理可用下面的化學反應方程式表示
環氧脂肪酸甲酯產品用途作為新型的增塑劑兼穩定劑，主要應用於PVC樹脂，製造無毒的PVC產品，用於食品包裝材料、醫療用品材料、建築行業的上水管等，生產的PVC製品性能(包括機械加工性能、耐候性能和塑化性能)達到國際標準要求，但不宜用在高溫電線電纜中。
產品應用實施例1生產PVC硬板、硬管、硬質玩具等，環氧脂肪酸甲酯使用量為3-8％；產品應用實施例2生產PVC人造革、涼鞋、軟質玩具、唱片料、醫療器械、汽車地板料、農用噴管、消防水帶、印刷品、手套等，環氧脂肪酸甲酯使用量為10-20％；產品應用實施例3生產PVC薄膜、軟管等，環氧脂肪酸甲酯使用量為20-30％；產品應用實施例4在橡膠製品生產中環氧脂肪酸甲酯使用量為10-20％。
以上應用實施例中，根據製品的軟、硬程度，添加量在5-30％之間，添加量越大製品越柔軟，並可取得以下效果1、在低溫中能保持製品的堅韌柔軟，增加產品的耐折度，延長產品的使用壽命。添加比例與曲折次數對應關係如下
添加環氧脂肪酸甲酯比例％0510曲折次數(斷裂) 200 1200 36002、製品穩定性大大改善，減少鋇鎘鋅穩定劑的用量，如在PVC製品中加添加10-15％的環氧脂肪酸甲酯，可減少鋇鎘鋅穩定劑的使用量30％以上；3、添加環氧脂肪酸甲酯的PVC製品在戶外使用，有獨特的耐光、熱、老化性能。
權利要求
1.通式為 的生物質化合物環氧脂肪酸甲酯，式中R、R』為CnH2n+1，n＝0～15。
2.一種權利要求1所述生物質化合物環氧脂肪酸甲酯，其特徵是它作為無毒增塑劑用於塑料和橡膠加工。
全文摘要
本發明公開了一種作為無毒增塑劑用於塑料和橡膠加工中的生物質化合物環氧脂肪酸甲酯，其通式為(Ⅰ)式中R、R』為C
文檔編號C08K5/10GK1966497SQ20061006881
公開日2007年5月23日 申請日期2006年9月11日 優先權日2006年9月11日
發明者羅春妹 申請人:羅春妹