[发明专利]用动、植物油脂制备的聚氯乙烯增塑剂的方法

说明书

本发明提供了一种聚氯乙烯增塑剂，特别是一种用动、植物油脂制备的聚氯乙烯增塑剂及其制备方法，其属于高分子材料改性领域。

在高分子材料的成型加工与应用过程中，为了调节其物理、机械性能和加工性能以使之满足于不同用途的需要，就必须在其中加入一定量的增塑剂。目前已大量应用的某些增塑剂，由于其性能及原料来源的局限性，尚不能完全满足工业生产的需要。例如邻苯二甲酸酯类，尽管其与聚氯乙烯有良好的相溶性，对聚氯乙烯具有良好的增塑效果，是目前通用的聚氯乙烯主要增塑剂，但该增塑剂具有分子量较低的特点，因而用其增塑的聚氯乙烯制品在遇热后易发生软化，并且该增塑剂还有一定的毒性，因而不能在接触食品的包装材料中使用，再者该增塑剂还有耐燃性较差以及原料（苯酐等）短缺等缺点。再例如：有另一种聚酯增塑剂，其分子量虽然较高，也可对聚氯乙烯起良好的增塑效果，但该增塑剂在合成时工艺复杂（其生产工艺流程要经过：酯化、中和、脱醇、蒸馏、聚合、脱色、压滤等工序），用其增塑的聚氯乙烯制品耐燃性也较差。还有一种具有较高分子量的环氧油脂增塑剂，其虽然无毒，低温性能好，但该增塑剂与聚氯乙烯的相溶性较差，以致在制品中可添加量很小，不能作为主增塑剂使用，只能在大多数配方中作辅助增塑剂或作为稳定剂使用。这种环氧油脂增塑剂尽管其主要原料来源丰富，但其合成时要耗费相当数量的过氧化甲酸或过氧化乙酸，其后处理工艺也较复杂。该增塑剂的耐燃性也很差，关于用动、植物天燃油脂为原料，通过氯化反应来制备聚氯乙烯增塑剂的技术方案在目前国内外尚未见文献报道。

本发明的目的是：提供一种原料来源丰富的，制备工艺流程简单的，生产设备较少，耗能较低的聚氯乙烯增塑剂的制备方法。该增塑剂具有较高的分子量，较好的耐燃性，对聚氯乙烯具有良好的增塑效果。用这样的增塑剂制成聚氯乙烯制品，可在高温下保持良好的物理、机械性能和加工性能，从而达到根据需要对聚氯乙烯进行增塑改性的目的。

本发明的解决方案是：以动、植物油脂与氯气作为合成增塑剂的主要原料、利用氯化反应而获得叫做氯代油脂的反应产物，再配以环氧油脂、二者组合成为用于聚氯乙烯的增塑剂。该增塑剂的质量指标为：

比重（50℃）：0.95～1.25

含氯量（氯的重量百分比）：0.5～45%

酸值，毫克氢氧化钾/克：≤1.0～1.5

热分解温度℃：≥160℃

该增塑剂的制备方法是：主要由具有三脂肪酸甘油酯结构：

[其中R₁、R₂和R₃可以是相同的烃基分子链，也可以是不同的烃基分子链，它们是含有CH₂）_n（n≥3的链节或是含有CH₂-CH＝CH-CH_2n（n≥0）的链节]的动、植物油脂与氯气和氯化氢气体进行的氯化和氯化氢加成反应。这样的动、植物油脂可以先与氯气反应

上述诸反应的反应条件为：

A、反应温度：0～200℃

B、反应引发剂：引发剂（偶氮二异丁腈）用量：0～5%（指引发剂重量占油脂投料量的百分比）;

C、反应终点：当反应产物的比重（50℃）为0.95～1.25时，停止反应。

该反应温度超过200℃时，反应产物易发生热分解，故温度控制应宁低勿高。若要加速反应时，可采用紫外光照射的方法，一般地从反应的通入氯气时开始照射即可。当反应产物的比重达至0.95～1.25时，反应产物的分子量就足以大了。此时，由于氯原子取代氢原子且加成在双键的氯原子和氢原子，从而提高了产物的分子量，同时还提高了该产物的耐燃性以及与聚氯乙烯相溶性。上述诸反应可以通过控制反应程度将反应产物的溶解度参数调节至与聚氯乙烯的溶解度参数相同的数值，使作为主增塑剂的氯代油脂对聚氯乙烯塑料制品具有良好的增塑效果，该增塑剂的反应步骤为：

a、首先预热反应釜，使温度达0～140℃;

b、投料（动、植物油脂：这些油脂是主要含有三脂肪酸甘油酯结构的猪油、牛油、羊油、棉籽油、大豆油、蓖麻油、花生油。投料时，可用上述各类油脂的几种油脂的混合时，也可以是其中的某一种油脂单独使用。）后，当物料温度达到0～140℃时，开始通入氯气，并逐渐升温，并保持在0～200℃范围内的某一温度下（视情况）进行氯化反应;

c、反应尾气用碱液吸收;

d、反应终点掌握在：当反应产物的比重达到0.95～1.25时，即可停止反应，停止通入氯气改用通入空气或氮气以吹出反应产物中的含氯气体。