[发明专利]一种环氧腰果酚基乙酸酯增塑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环氧类增塑剂制备领域，具体涉及一种以腰果酚为原料应用磁性固体酸催化剂制备环氧腰果酚基乙酸酯增塑剂的方法。

背景技术

邻苯类增塑剂是塑料加工用量最大的添加剂，约占增塑剂用量的90%，然而在应用过程中却发现邻苯二甲酸类增塑剂具有持久性的生殖毒性。欧盟化学品管理局于2008年10月明文禁止在电子、食品、日用品及玩具等行业使用，如何开发可替代邻苯二甲酸类绿色环保无毒增塑剂是现在全球关注的热点。

全球已加快了无毒增塑剂产品的研发力度，特别加快了卫生要求高的塑料制品基础应用研究。我国已有一些关于生物基增塑剂制备方法的专利，如专利号CN101284821A，CN101139328A，CN201010220155.8报道了环氧脂肪酸甲酯的制备方法。由于受自身结构的限制，环氧脂肪酸甲酯增塑剂普通存在与塑料相容性较差，制备的塑料制品耐温等级不高等缺陷，严重影响其实际应用效果。同时传统的环氧脂肪酸甲酯制备方法是在有机溶剂存在下，以硫酸为催化剂，将脂肪酸甲酯、有机酸混合，搅拌滴加双氧水进行环氧化，然而该反应过程中生成的有机过氧酸极不稳定，且易爆炸，并产生大量废酸，污染环境。

腰果酚（cardanol）是从天然腰果壳液中得到的天然酚类化合物，含有不饱和C₁₅长碳链，具有特殊的化学性质，可作为化石原料的替代品，在涂料、黏合剂、摩擦材料、高分子助剂及其它高分子材料领域有广泛应用。但由腰果酚制备环氧腰果酚基乙酸酯增塑剂的方法，在我国还未见相关专利报道。

发明内容

为了解决传统环氧脂肪酸甲酯存在相容性差、耐温等级不高等性能缺陷，本发明公开了一种环氧腰果酚基乙酸酯增塑剂及其制备方法，由磁性杂多酸固体催化剂催化腰果酚制备，原料为腰果油，来源广泛，催化剂具有绿色环保、易于回收等优点。

本发明的技术方案为：一种环氧腰果酚基乙酸酯增塑剂，结构式为：

一种环氧腰果酚基乙酸酯增塑剂的制备方法，以腰果酚、乙酸酐为原料，在固体碱催化下反应，生成腰果酚基乙酸酯，然后在磁性杂多酸固体催化剂的催化下，通过滴加有机过氧化物溶液的方式反应，得到反应产物，使用磁场分离回收磁性杂多酸固体催化剂，粗产品经静置分层、中和、脱水处理得到环氧腰果酚基乙酸酯增塑剂产品；反应方程式为：

所述的磁性杂多酸固体催化剂具有核壳型结构，磁核为纳米级SiO₂-Fe₃O₄，活性组分为磷钨杂多酸，结构为HPWA/SiO₂-Fe₃O₄，磁核粒度分布于50～100nm，具有超顺磁性。

所述的磁性杂多酸固体催化剂按以下方法制备：将FeCl₃与FeCl₂水溶液与氨水通过化学共沉淀法制备得到Fe₃O₄磁基体，再与正硅酸乙酯反应得到SiO₂修饰磁核SiO₂-Fe₃O₄，然后将磷钨酸的乙醇溶液加入SiO₂-Fe₃O₄磁核与正硅酸四乙酯、乙醇和硝酸形成的溶胶中反应至凝胶状物质出现，真空干燥得到磁性杂多酸固体催化剂HPWA/SiO₂-Fe₃O₄，粒径为50～100nm。

所述的磁性杂多酸固体催化剂按以下方法制备：将FeCl₃与FeCl₂水溶液与氨水通过化学共沉淀法制备得到Fe₃O₄磁基体，再与正硅酸乙酯反应得到SiO₂修饰磁核SiO₂-Fe₃O₄，然后将磷钨酸的乙醇溶液加入SiO₂-Fe₃O₄磁核与乙醇、水和油酸形成的悬浮液中超声分散反应后，转移至烧瓶中，80℃下快速搅拌、蒸发溶剂，真空干燥得到磁性杂多酸固体催化剂HPWA/SiO₂-Fe₃O₄，粒径为50～100nm。

所述的有机过氧化物为间氯过氧苯甲酸。

所述固体碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的任一种。