一种生物基可降解增塑剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种生物基可降解增塑剂的制备方法，其解决了现有技术中反应效率低、酯化反应时间长、醇选择性差、副反应多、产物纯度低的技术问题，其包括如下步骤：A：将柠檬酸酯加入到烧瓶中进行加热升温；B：加入催化剂，并同时开始利用真空泵进行减压脱水反应；C：当所述步骤B中反应所得水的摩尔数与反应加入的柠檬酸酯的摩尔数相等时，停止负压反应，进行中和水洗，除去催化剂，得到粗酯；D：将所述步骤C中得到的粗酯，进行减压蒸馏，制得可生物降解增塑剂乌头酸酯。本发明专利技术可用于增塑剂的制备领域。域。

【技术实现步骤摘要】
一种生物基可降解增塑剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种增塑剂的制备方法，具体地说，涉及一种生物基可降解增塑剂的制备方法。

技术介绍

[0002]柠檬酸酯是目前市场上比较常见的一种可生物降解的增塑剂，且完全具备环保无毒的特性。但其也存在不可避免的缺陷，例如加工稳定性、耐老化性能不如DOP、DOTP等，在制品加工过程中柠檬酸酯产品还存在易挥发，且具有难闻的气味，加大了工厂的废气污染治理难度和成本等缺陷。
[0003]乌头酸是一种不饱和三羧酸，有顺反异构现象，常以反式结构稳定存在。乌头酸酯则是乌头酸与各种醇经过酯化反应后生成的产物，虽然其分子量比同等烷基数的柠檬酸酯要小，但其制品性能却大大优于柠檬酸酯制品。由于乌头酸并不易制得，市场上几乎不存在大批量的乌头酸产品。且用乌头酸直接合成的乌头酸酯色泽很差，成本更是高昂，没有任何市场竞争力。
[0004]公开号为CN113817223A的中国专利技术专利申请公开了一种乌头酸酯类聚氯乙烯增塑剂及其制备方法和应用。其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，其制得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。
[0005]上述方法主要存在以下问题：
[0006](1)由于目前乌头酸普遍存在含量低、纯度差等问题，因此通过乌头酸与醇合成的乌头酸酯也同样存在上述问题，无法制得高纯度乌头酸酯；
[0007](2)直接通过乌头酸与醇合成乌头酸酯，还存在反应效率低，酯化反应时间长，醇选择性差，副反应多，能耗高等问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术就是为了解决现有技术中存在的反应效率低、酯化反应时间长、醇选择性差、副反应多、产物纯度低的技术问题，提供一种生物基可降解增塑剂的制备方法。
[0009]为此，本专利技术提供一种生物基可降解增塑剂的制备方法，其包括如下步骤：A：将柠檬酸酯加入到烧瓶中进行加热升温；B：待温度达到设定值时，加入催化剂，并同时开始利用真空泵进行减压脱水反应；C：当所述步骤B中反应所得水的摩尔数与反应加入的柠檬酸酯的摩尔数相等时，停止负压反应，加入氢氧化钠溶液进行中和水洗，除去系统中的催化剂；D：将中和水洗好的步骤C的粗酯，进行减压蒸馏，干燥后，再用活性炭进行脱色，即得可生物降解增塑剂乌头酸酯。
[0010]优选的，步骤A中，柠檬酸酯为具有各种烷基碳数的柠檬酸酯，包含但不限于柠檬酸甲酯，柠檬酸乙酯，柠檬酸丁酯，柠檬酸己酯，柠檬酸庚酯，柠檬酸辛酯，柠檬酸丁辛酯，柠
檬酸癸酯，柠檬酸棕榈酯等。
[0011]优选的，所述步骤A中，加热升温的温度不高于150℃。
[0012]优选的，所述步骤A中，加热升温的温度限定在120℃。
[0013]优选的，步骤B中，催化剂用量为柠檬酸酯质量数的0.1～1.5％，优选为0.1％～0.5％。
[0014]本专利技术的技术方案中，催化剂为强酸性无机或有机质子酸，包括硫酸、甲基磺酸之一种。
[0015]本专利技术的技术方案中，反应必须在真空状态下进行，优选为真空度低于
‑
0.095Mpa。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：
[0017]由于柠檬酸酯合成工艺已经十分成熟，极易获得高纯度柠檬酸酯，因此相对于用乌头酸合成乌头酸酯，用柠檬酸酯脱水制取乌头酸酯，其纯度也更高；另一方面，相对于用乌头酸和醇来合成乌头酸酯，柠檬酸酯脱水制取乌头酸酯，所制取的产品中不会产生醇的残留问题，产品更纯净，后处理工艺更简单易行。
具体实施方式
[0018]下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。
[0019]实施例1
[0020]向配有冷凝管、温度计和搅拌装置的500mL三口烧瓶中，加入300.00g柠檬酸三乙酯，升温至150℃后，再加入4.50g苯磺酸，并开始利用真空泵减压至
‑
0.095Mpa进行反应，当出水量达到19.56g时，即可降温停止反应。反应结束后用25.00g浓度为5.00％的NaOH溶液碱洗，再用30.00g纯水水洗一次，分去废水后的粗产物经减压精馏即可得到目标产物。经气相色谱分析，纯度达到了98.56％。
[0021]实施例2
[0022]向配有冷凝管、温度计和搅拌装置的500mL三口烧瓶中，加入300.00g柠檬酸三正丁酯，升温至150℃后，再加入1.50g浓硫酸，并开始利用真空泵减压至
‑
0.096Mpa进行反应，当出水量达到15.00g时，即可降温停止反应。反应结束后用30.00g浓度为5.00％的NaOH溶液碱洗，再用30.00g纯水水洗一次，分去废水后的粗产物经减压精馏即可得到目标产物。经气相色谱分析，纯度达到了99.01％。
[0023]实施例3
[0024]向配有冷凝管、温度计和搅拌装置的500mL三口烧瓶中，加入300.00g柠檬酸三异丁酯，升温至120℃后，再加入0.30g甲基磺酸，并开始利用真空泵减压至
‑
0.097Mpa进行反应，当出水量达到15.00g时，即可降温停止反应。反应结束后用30.00g浓度为5.00％的NaOH溶液碱洗，再用30.00g纯水水洗一次，分去废水后的粗产物经减压精馏即可得到目标产物。经气相色谱分析，纯度达到了99.22％。
[0025]实施例4
[0026]向配有冷凝管、温度计和搅拌装置的500mL三口烧瓶中，加入300.00g柠檬酸三正己酯，升温至120℃后，再加入0.90g甲基磺酸，并开始利用真空泵减压至
‑
0.097Mpa进行反应，当出水量达到9.40g时，即可降温停止反应。反应结束后用30.00g浓度为2.50％的NaOH
溶液碱洗，再用30.00g纯水水洗一次，分去废水后的粗产物经减压精馏即可得到目标产物。经气相色谱分析，纯度达到了99.31％。
[0027]实施例5
[0028]向配有冷凝管、温度计和搅拌装置的500mL三口烧瓶中，加入300.00g柠檬酸三(2
‑
乙基己基)酯，升温至150℃后，再加入3.00g甲基磺酸，并开始利用真空泵减压至
‑
0.095Mpa进行反应，当出水量达到10.22g时，即可降温停止反应。反应结束后用30.00g浓度为5.00％的NaOH溶液碱洗，再用30.00g纯水水洗一次，分去废水后的粗产物经减压精馏即可得到目标产物。经气相色谱分析，纯度达到了98.87％。
[0029]实施例6
[0030]向配有冷凝管、温度计和搅拌装置的500mL三口烧瓶中，加入300.00g柠檬酸三(2
‑
丙基
‑1‑
庚基)酯，升温至120℃后，再加入1.20g苯磺酸，并开始利用真空泵减压至
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0.097Mpa进行反应，当出水量达到28.20g时，即可降温停本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基可降解增塑剂的制备方法，其特征是，包括如下步骤：A：将柠檬酸酯加入到烧瓶中进行加热升温；B：加入催化剂，并同时开始利用真空泵进行减压脱水反应；C：当所述步骤B中反应所得水的摩尔数与反应加入的柠檬酸酯的摩尔数相等时，停止负压反应，进行中和水洗，除去催化剂，得到粗酯；D：将所述步骤C中得到的粗酯，进行减压蒸馏，制得可生物降解增塑剂乌头酸酯。2.根据权利要求1所述的生物基可降解增塑剂的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，柠檬酸酯包括各种烷基碳数的柠檬酸酯。3.根据权利要求2所述的生物基可降解增塑剂的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，柠檬酸酯为柠檬酸甲酯、柠檬酸乙酯、柠檬酸丁酯、柠檬酸己酯、柠檬酸庚酯、柠檬酸辛酯、柠檬酸丁辛酯、柠檬酸癸酯、柠檬酸棕榈酯之一种或其混合物。4.根据权利要求1所述的生物基可降解增塑剂的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，加热升温的温度不高...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋伟，闫建强，
申请(专利权)人：山东万图高分子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：