一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂及其制备方法和应用技术

一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂及其制备方法和应用。本发明专利技术属于聚氯乙烯增塑剂及其制备领域。本发明专利技术的目的是为了解决现有环保型增塑剂塑化效果有限的技术问题。本发明专利技术以反式乌头酸等为原料，通过一步法制得了乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂。本发明专利技术的乌头酸酯与聚氯乙烯有良好的相容性，能够有效降低PVC极性分子链间的强相互作用，大大降低了拉伸模量、玻璃化转变温度，提高了PVC的断裂伸长率、具有良好的挥发性和耐溶剂抽出性，此外，本发明专利技术提供的聚氯乙烯增塑剂具有制备方法简单，方便，具有生产简单，绿色环保，施工方便的特点。施工方便的特点。施工方便的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚氯乙烯增塑剂及其制备领域，具体涉及一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]增塑剂是一种广泛应用于聚氯乙烯树脂(PVC)等橡塑产品中的重要改性助剂，可以降低聚合物分子间的范德华力增加分子链的移动性、可塑性，降低结晶性，从而增强塑料的机械性能和加工性能。可以通过控制增塑剂的种类和加入量来实现产品的功能性差异，从而具有特定功能性的理想材料，通常增塑剂的加入量在10
‑
70％范围内。
[0003]石化来源的邻苯二甲酸酯类是目前最常用的增塑剂，占市场的85％以上。但是，随着长期使用，邻苯二甲酸酯类增塑剂对环境及健康的严重危害被陆续证实，使PVC产业面临着重要的安全挑战，受到政府、产业和学术界的广泛关注。世界各国已经对邻苯二甲酸酯类增塑剂的使用制订了严格管理法规限制，开发绿色环保型增塑剂受到科研和产业界的广泛关注。
[0004]柠檬酸酯类和环氧植物油酯类等数种生物基环保型增塑剂被陆续开发，但是与增塑效果优异和生产成本低廉的传统增塑剂相比仍然缺乏竞争力，只是在传统增塑剂有准入限制少数特殊领域才会被使用，无法实现广泛的替代。
[0005]因此，开发一种性能优良、安全环保的、能实现更广泛替代的新型生物基增塑剂值得关注，这对于解决PVC等橡塑产业面临的增塑剂安全问题具有重要的经济价值和社会效益。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有环保型增塑剂塑化效果有限的技术问题，而提供一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂及其制备方法和应用。
[0007]本专利技术的一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂的结构通式为其中R为碳原子数≥1的烷基、环烷基或环烷基烷基。
[0008]进一步限定，所述环烷基为未取代的环烷基或烷基取代的环烷基。
[0009]进一步限定，所述环烷基烷基为未取代的环烷基烷基或烷基取代的环烷基烷基。
[0010]进一步限定，所述烷基取代的环烷基烷基中烷基取代基为环上取代或直链上取代。
[0011]本专利技术的一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂的制备方法按以下步骤进行：
[0012]步骤1：将反式乌头酸加入到醇类溶剂中，搅拌溶解，待反式乌头酸完全溶解后，加入酸性催化剂，在高温下搅拌反应，得到含有乌头酸酯的混合溶液；
[0013]步骤2：向含有乌头酸酯的混合溶液中加入碳酸氢钠淬灭反应，然后用乙酸乙酯萃
取，萃取后进行旋转蒸发浓缩，然后在加热状态下进行抽真空，得到乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂。
[0014]进一步限定，步骤1中所述醇类溶剂为烷基醇。
[0015]进一步限定，所述烷基醇为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、异丁醇、2
‑
甲氧基乙醇、4
‑
甲基
‑2‑
戊醇、2
‑
乙氧基乙醇、4
‑
苯基丁醇、2
‑
丁氧基乙醇、环己醇、环己基甲醇、2
‑
乙基己醇或苯甲醇。
[0016]进一步限定，步骤1中所述酸性催化剂为无机酸、有机酸或无机酸盐。
[0017]进一步限定，所述无机酸为硫酸、磷酸、硼酸。
[0018]进一步限定，所述有机酸为对甲苯磺酸。
[0019]进一步限定，所述无机酸盐为三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸锌或硫酸铈。
[0020]进一步限定，步骤1中所述反式乌头酸与醇类溶剂的物质的量的比为1：(3～9)。
[0021]进一步限定，步骤1中所述酸性催化剂与反式乌头酸的物质的量的比为1：(2～100)。
[0022]进一步限定，步骤1中在100℃下搅拌溶解。
[0023]进一步限定，步骤1中所述高温下搅拌反应的温度为100～210℃。
[0024]进一步限定，步骤2中所述在加热状态下进行抽真空是指在温度为40～60℃下抽真空至0.03mbar～0.1mbar。
[0025]本专利技术的一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂用于聚氯乙烯塑化。
[0026]本专利技术中所述环烷基烷基是指环烷基取代的烷基。
[0027]本专利技术中制备方法的反应方程式如下：
[0028][0029]本专利技术与现有技术相比具有的显著效果：
[0030]1)本专利技术的乌头酸酯与聚氯乙烯有良好的相容性，能够有效降低PVC极性分子链间的强相互作用，大大降低了拉伸模量、玻璃化转变温度，提高了PVC的断裂伸长率、具有良好的挥发性和耐溶剂抽出性。
[0031]2)本专利技术提供的乌头酸酯中取代基能够有效插入到PVC分子链间，降低分子链相互作用，增加材料塑性和耐抽出性，其中随着直链的增长，插入效果越明显，材料塑性和耐抽出性越高；同时，相近碳数下环烷基和环烷基烷基由于其空间位阻更大，插入效果更加明显，材料拥有更好的可塑性。
[0032]3)本专利技术提供的聚氯乙烯增塑剂具有制备方法简单，方便，具有生产简单，绿色环保，施工方便的特点。
附图说明
[0033]图1为使用实施例1的增塑剂的塑化PVC拉伸断裂样品截面的扫描电镜图片；图2为图1中区域A处的放大图；图3为图1中区域B处的放大图；
[0034]图4为使用实施例2的增塑剂的塑化PVC拉伸断裂样品截面的扫描电镜图片；图5为
图4中区域A处的放大图；图6为图4中区域B处的放大图；
[0035]图7为使用实施例3的增塑剂的塑化PVC拉伸断裂样品截面的扫描电镜图片；图8为图7中区域A处的放大图；图9为图7中区域B处的放大图；
[0036]图10为使用实施例4的增塑剂的塑化PVC拉伸断裂样品截面的扫描电镜图片；图11为图10中区域A处的放大图；图12为图10中区域B处的放大图；
[0037]图13为使用实施例5的增塑剂的塑化PVC拉伸断裂样品截面的扫描电镜图片；图14为图13中区域A处的放大图；图15为图13中区域B处的放大图；
[0038]图16为使用实施例6的增塑剂的塑化PVC拉伸断裂样品截面的扫描电镜图片；图17为图16中区域A处的放大图；图18为图16中区域B处的放大图；
[0039]图19为使用实施例7的增塑剂的塑化PVC拉伸断裂样品截面的扫描电镜图片；
[0040]图20为使用环氧大豆油的塑化PVC拉伸断裂样品截面的扫描电镜图片；图21为图20中区域A处的放大图；图22为图20中区域B处的放大图；
[0041]图23为使用乙酰基柠檬酸三丁酯的塑化PVC拉伸断裂样品截面的扫描电镜图片；图24为图23中区域A处的放大图；图25为图23中区域B处的放大图；
[0042]图26为使用DOP的塑化PVC拉伸断裂样品截面的扫描电镜图片；图27为图26中区域A处的放大图；图28为图26中区域B处的放大图。
具体实施方式
[0043]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂，其特征在于，该乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂的结构通式为其中R为碳原子数≥1的烷基、环烷基或环烷基烷基。2.根据权利要求1所述的一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂，其特征在于，所述环烷基为未取代的环烷基或烷基取代的环烷基。3.根据权利要求1所述的一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂，其特征在于，所述环烷基烷基为未取代的环烷基烷基或烷基取代的环烷基烷基，所述烷基取代的环烷基烷基中烷基取代基为环上取代或直链上取代。4.如权利要求1
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3任意一项权利要求所述的一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂的制备方法，其特征在于，该制备方法按以下步骤进行：步骤1：将反式乌头酸加入到醇类溶剂中，搅拌溶解，待反式乌头酸完全溶解后，加入酸性催化剂，在高温下搅拌反应，得到含有乌头酸酯的混合溶液；步骤2：向含有乌头酸酯的混合溶液中加入碳酸氢钠淬灭反应，然后用乙酸乙酯萃取，萃取后进行旋转蒸发浓缩，然后在加热状态下进行抽真空，得到乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂。5.根据权利要求4所述的一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂的制备方法，其特征在于，步骤1中所述醇类溶剂为烷基醇，步骤1中所述酸性催化剂为无机酸、有机酸或无机酸盐。6.根据权利要求5所述的一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂的制备方法，其特征在于，所述烷基醇为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕雪峰，王庆刚，黄雪年，侯鸿斌，王敏，郭健，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：