【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增塑剂技术应用领域，具体涉及一种乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、聚氯乙烯(pvc)是一种常见的热塑性材料，也是仅次于聚乙烯的第二大热门塑料。聚氯乙烯具有优良的机械性能、良好的耐化学腐蚀性且成本较低，因此被广泛应用于电子器件包装、医疗器械、交通设备、儿童玩具以及食品包装等诸多日常材料领域。但是，纯pvc制品表现出较强的刚性和脆性，需要通过添加助剂以降低加工难度从而改善pvc制品的性能。而用量最大的塑料助剂是增塑剂，目前的增塑理论虽然不能完全适用于所有的增塑剂，但有三种经典的增塑理论被人广泛接受：(1)润滑理论：增塑剂扩散至聚合物大分子链之间，分离和润滑大分子链，减少摩擦从而起到增塑作用；(2)凝胶理论：增塑剂分子在弱作用力作用下与大分子链进行结合，破坏大分子链之间的连接，从而达到增塑效果；(3)自由体积理论：增塑剂增大了聚合物的自由体积，因此增塑剂应该具有相对较低的分子量但相对较大的分子尺寸。目前已经有500多种增塑剂实现工业化，在2020年间，我国增塑剂总产量已达700多万吨，居世界第一，其中邻苯二甲酸酯类增塑剂占比高达74％。虽然邻苯二甲酸酯类增塑剂的成本低且增塑效果好，但其具有较高的迁移性，对动物和人类具有毒性，对环境也会造成一定的污染，根据欧洲法规2000/60/ec和1907/2006/ec，一些邻苯二甲酸酯类已经被禁止使用，因此，寻找一种无毒可再生的生物基原料来合成高效环保的增塑剂是目前的研究方向之一。
2、目前常用的生物基增塑剂来源有植物油、乳酸、甘油酯、琥珀酸
3、增塑剂除了具有良好的增塑效果外，还应该具有良好的抗迁移性和热稳定性。专利cn114014870a公开了一种异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法及其产品和应用，异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法包括：以异山梨醇和一元羧酸为原料，在催化剂作用下发生酯化反应，得到异山梨醇酯，然后以异山梨醇酯为原料进行氧化反应，得到环氧异山梨醇酯。该专利制备的异山梨醇酯和环氧异山梨醇酯生物基增塑剂可以应用于pvc复合材料的制备中，可以替代部分传统的邻苯类增塑剂，制备的pvc复合材料具有优异的力学性能及加工性能。
4、专利cn114591537a公开了一种生物基耐溶剂增塑剂及其制备方法，其增塑剂由改性二油酸异山梨醇酯、三(丁酸乙酯基)异氰尿酸酯和四丁基氯化铵组合而成。所述改性二油酸异山梨酯的制备方法为：先在环氧二油酸异山梨醇酯的环氧基团上支连磷酸酯进行改性，反应支连后生成的羟基再采用醋酸酐封端，最终得到改性二油酸异山梨酯。但是，该专利实验流程较长且需要多种增塑剂搭配使用才能达到改善聚乙烯树脂柔顺性、拉伸强度和耐萃取性的效果，例如在将70gpe与30g增塑剂混合物混合后，断裂伸长率在100％-150％，且在环己烷和石油醚中的质量损失均在19.8％-23.6％之间，质量损失率太高。
5、专利cn116425766a公开了一种环氧异山梨醇酯增塑剂及其制备方法，所述增塑剂具体为环氧异山梨醇亚麻酸酯(egla-isb)，由异山梨醇与亚麻油酸通过酯化反应和环氧化反应制得。该egla-isb增塑剂成功地避免了分子量和相容性之间的制约关系，用egla-isb增塑的pvc整体性能(机械性能、热稳定性和抗迁移性)都优于dotp增塑的pvc相应性能。与油酸(ar-500ml/58rmb)相比，亚麻酸(gc-500ml/2768rmb)的成本较高(数据来源于麦克林试剂)，当50份egla-isb加入100份聚氯乙烯做成试片后，其断裂伸长率为387％。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题和不足，本专利技术的目的旨在提供一种乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂及其制备方法与应用。
2、为实现专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、本专利技术第一方面提供一种乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，所述制备方法包括：将环氧异山梨醇油酸酯与乙酸酐、强酸性阳离子交换树脂混合，得到混合液；将混合液升温至100℃-130℃，保温反应，反应结束后得到乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂。
4、进一步地，所述环氧异山梨醇油酸酯、乙酸酐和强酸性阳离子交换树脂的质量比为1:0.5-1:0.01-0.2。
5、进一步地，所述保温反应时间为6-10h。
6、进一步地，所述环氧化异山梨醇油酸酯的制备方法为：以异山梨醇和油酸为原料，在催化剂作用下发生酯化反应，得到异山梨醇油酸酯；将所述异山梨醇油酸酯进行环氧化反应，得到环氧异山梨醇油酸酯。
7、进一步地，所述异山梨醇、油酸的摩尔比为1:1-3，所述催化剂的用量为异山梨醇和油酸总质量的0.01-0.5％。
8、进一步地，所述催化剂为甲烷磺酸、对甲苯磺酸和钛酸四丁酯中的任意一种。
9、进一步地，所述环氧化反应的具体过程为：将所述异山梨醇油酸酯、环氧化催化剂、甲酸和过氧化氢溶液混合均匀，加热至50-80℃，反应5-10h，反应结束后得到环氧异山梨醇油酸酯。
10、进一步地，所述异山梨醇油酸酯、环氧化催化剂、甲酸和过氧化氢的用量比为1:0.01-0.2:0.1-0.5:0.5-1。
11、进一步地，所述环氧化催化剂为浓硫酸或强酸性阳离子交换树脂。
12、本专利技术第二方面提供一种上述制备方法制备的乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂。
13、本专利技术第三方面提供一种上述乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂在pvc复合材料中的应用。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
15、1.本专利技术提供了一种乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，以异山梨醇与油酸为原料，通过发生酯化反应、环氧化反应和乙酰化反应，在异山梨醇油酸酯支链上引入四个乙酰侧基，形成乙酰化异山梨醇酯生物基增塑剂。该方法选用的原料均为生物基来源，环保无毒、可再生，符合绿色化学的要求。
16、2.本专利技术制备的乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂对pvc具有优异的增塑效果，一方面是因为该增塑剂中含有更多的氧原子和极性基团，能与pvc大分子链形成更强的相互作用力，进而达到增塑效果。另一方面，由于该增塑剂中含有两个带有极性侧基支链的长烷基链，使其具本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，其特征在于，所述环氧异山梨醇油酸酯、乙酸酐和强酸性阳离子交换树脂的质量比为1:0.5-1:0.01-0.2。
3.根据权利要求2所述的乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，其特征在于，所述保温反应时间为6-10h。
4.根据权利要求2所述的乙酰化异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，其特征在于，所述环氧化异山梨醇油酸酯的制备方法为：以异山梨醇和油酸为原料，在催化剂作用下发生酯化反应，得到异山梨醇油酸酯；将所述异山梨醇油酸酯进行环氧化反应，得到环氧异山梨醇油酸酯。
5.根据权利要求4所述的乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，其特征在于，所述异山梨醇和油酸的摩尔比为1:1-3，所述催化剂的用量为异山梨醇和油酸总质量的0.01-0.5％。
6.根据权利要求4所述的乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，其特征在于，所述环氧化反应的具体过程为：将所述异山梨醇油酸酯、环氧化催化剂、甲酸和过氧化氢溶
7.根据权利要求6所述的乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，其特征在于，所述异山梨醇油酸酯、环氧化催化剂、甲酸和过氧化氢的质量比为1:0.01-0.2:0.1-0.5:0.5-1。
8.根据权利要求4所述的乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，其特征在于，所述环氧化催化剂为浓硫酸或强酸性阳离子交换树脂。
9.一种利用权利要求1-8任一所述制备方法制备的乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂。
10.权利要求9所述的乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂在PVC复合材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，其特征在于，所述环氧异山梨醇油酸酯、乙酸酐和强酸性阳离子交换树脂的质量比为1:0.5-1:0.01-0.2。
3.根据权利要求2所述的乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，其特征在于，所述保温反应时间为6-10h。
4.根据权利要求2所述的乙酰化异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，其特征在于，所述环氧化异山梨醇油酸酯的制备方法为：以异山梨醇和油酸为原料，在催化剂作用下发生酯化反应，得到异山梨醇油酸酯；将所述异山梨醇油酸酯进行环氧化反应，得到环氧异山梨醇油酸酯。
5.根据权利要求4所述的乙酰异山梨醇酯生物基增塑剂的制备方法，其特征在于，所述异山梨醇和油酸的摩尔比为1:1-3，所述催化剂的用量为异山梨醇和...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，常可心，刘文涛，楚喆，李泽洋，刘翼铭，李尚，常亚芳，茅路，黄淼铭，徐琬琳，何素芹，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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