[发明专利]具有高热稳定性的植物油基环保增塑剂的制备方法及其应用

说明书

具有高热稳定性的植物油基环保增塑剂的制备方法及其应用，属于精细化学品合成及塑料助剂应用领域。本发明使用油酸、1,8‑辛二醇、过氧化氢和乙酸酐为主要原料，通过酯化反应制备得到1,8‑辛二醇二油酸酯，再通过环氧化反应得到增塑剂环氧1,8‑辛二醇二油酸酯，最后通过乙酰化反应得到另一种植物油基环保增塑剂乙酰1,8‑辛二醇二油酸酯。本发明制备了环氧1,8‑辛二醇二油酸酯和乙酰1,8‑辛二醇二油酸酯两种增塑剂，所制备的两种植物油基增塑剂粘度低、颜色浅，两种增塑剂与PVC混合均表现出良好的相容性，与DOTP和DOA相比，它们应用在PVC中具有优异的力学性能，并且在热稳定性和耐迁移性上表现更为突出。这两种增塑剂综合性能优异，适合工业化生产，有望替代传统的邻苯二甲酸酯类增塑剂。

技术领域

本发明涉及两种具有高热稳定性的植物油基环保增塑剂的制备方法及其应用，属于精细化学品合成及塑料助剂应用领域。

背景技术

PVC是一种非常重要的工程塑料，它广泛应用于食品包装、地板、儿童玩具、医疗设备、电线电缆等领域，是我们日常生活中必不可少的材料。但纯PVC材料由于其脆性、刚性等内在缺陷，不能直接用于工业加工，所以需要在PVC中加入一定量的增塑剂。增塑剂是PVC中最重要的一类助剂，它能改善PVC的柔韧性，降低PVC的刚性，有利于进行工业加工。邻苯二甲酸酯类增塑剂是工业中最常用的增塑剂，其消耗量占增塑剂总量的70%以上，但由于其具有生殖毒性、致癌性，因此逐步被禁止使用在许多领域。因此，利用环保可再生原料开发新型高效可持续的生物基增塑剂已经是势在必行了。

然而目前也存在一些工业化植物油基增塑剂，如环氧大豆油、环氧脂肪酸甲脂、氯代脂肪酸甲脂等，但这些植物油基增塑剂由于分子结构上的缺陷，严重存在着相容性差、热稳定性差，迁移性大等问题，严重影响着下游制品工业的应用范围，已成为行业的技术瓶颈。

油酸是脂肪链上含有单个不饱和双键的脂肪酸，主要由植物油的皂化和酸化分离得来，是一种环保可再生的植物油基原料。由于油酸的脂肪酸链上含有双键，也为其改性提供了可能，因此油酸也是一种很理想的作为增塑剂的原料。目前已经商业化的环氧脂肪酸甲脂、氯代脂肪酸甲脂也是通过油酸改性得来的，但同时在性能上存在着诸多缺陷。因此，如何有效利用油酸来合成综合性能优良的增塑剂是一条值得研究的方向。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足之处，提供具有高热稳定性的植物油基环保增塑剂的制备方法及其应用，开发出性能优良的植物油基环保增塑剂，适合工业化生产。

本发明的技术方案，具有高热稳定性的植物油基环保增塑剂的制备方法，使用油酸、1,8-辛二醇、过氧化氢和乙酸酐为主要原料，通过酯化、环氧化反应得到增塑剂环氧1,8-辛二醇二油酸酯，再将其通过乙酰化反应得到乙酰1,8-辛二醇二油酸酯，步骤如下：

（1）酯化反应：将油酸和1,8-辛二醇加入到反应器中，通入一段时间氮气，加热反应；待温度升至一定温度时加入催化剂1，再升高温度继续反应；催化反应结束时加入氢氧化钠溶液，加热反应；反应结束后进行离心，取上清液用去离子水洗至中性，再真空蒸馏除去残留的水，得到产物1,8-辛二醇二油酸酯；

（2）环氧化反应：将步骤（1）制备所得1,8-辛二醇二油酸酯和催化剂2加入到反应器中，将甲酸和过氧化氢进行混合，再往反应器中逐滴加入该混合物，加热反应；反应结束后用去离子水洗至中性，再真空蒸馏除去残留的水，得到增塑剂环氧1,8-辛二醇二油酸酯；

（3）乙酰化反应：将步骤（2）制备所得环氧1,8-辛二醇二油酸酯、乙酸酐和开环剂1加入到反应器中，加热反应；反应结束后，减压蒸馏除去过量的乙酸酐，再用去离子水洗至中性，之后再真空蒸馏除去残留的水，得到增塑剂乙酰1,8-辛二醇二油酸酯。

进一步地，步骤（1）酯化反应中的催化剂1为钛酸四正丁酯。