CN104004303B - 一种复合型生物酯增塑剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合型生物酯增塑剂，它以脂肪酸甲酯为主要原料，生产出环氧脂肪酸甲酯和氯化脂肪酸甲酯增塑剂，然后将这两种增塑剂按重量百分比环氧脂肪酸甲酯15%-75%、氯化脂肪酸甲酯25%-85%的配比进行复合，形成一种复合型生物酯增塑剂。本发明复合型生物酯增塑剂兼有环氧脂肪酸甲酯和氯化脂肪酸甲酯增塑剂两种各自有点，避免了各自的不足，具有相容性好、迁移性小，挥发性低、无毒环保、生产成本较低、可充分替代邻苯二甲酸酯类增塑剂。
Description
技术领域
本发明涉及高分子化工材料增塑剂，具体涉及一种由环氧脂肪酸甲酯与氯化脂肪酸甲酯组成的复合型生物酯增塑剂。
背景技术
在高分子材料加工领域中，特别是人造皮革、PVC成型加工过程中，为了确保物料加工性能和产品质量，必须添加一定比例的增塑剂。目前普遍使用的增塑剂是DOP、DBP等邻苯二甲酸酯类增塑剂，因该增塑剂在加工过程与使用过程中易挥发和迁移，大剂量进入人体会致畸致癌，因而国内外已纷纷在食品、医疗、接触人体的领域禁用或限量使用该类产品。为确保塑料行业的可持续发展，有必要研发环保型增塑剂以替代邻苯类增塑剂。
以生物柴油生产的环氧脂肪酸甲酯是近年兴起的新型增塑剂兼稳定剂，环氧脂肪酸甲酯流动性好、溶解性强，柔软性增塑性好，由于其闪点较低、分子量较小，抗迁移性较差，目前在PVC制品应用过程只能作为辅助增塑剂替代部分DOP\DBP。
以生物柴油生产的氯化脂肪酸甲酯也是近年兴起的新型增塑剂，氯化脂肪酸甲酯闪点较高、分子量较大，抗迁移性好，增塑性好，但由于其流动性、柔软性和溶解性较差，目前在PVC制品应用过程也只是作为辅助增塑剂替代部分DOP\DBP。
因此，近几年来，虽然新型环保增塑剂的研发已取得了一定发展，但这些增塑剂普遍存在与塑料如PVC（聚氯乙烯）相溶性差、与人造皮革互溶性差的不足，故只能作为一种辅助增塑剂使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种相容性好、迁移性小，挥发性低、无毒环保、生产成本较低、可充分替代邻苯二甲酸酯类增塑剂的复合型生物酯增塑剂。
为实现以上目的，本发明一种复合型生物酯增塑剂以脂肪酸甲酯为主要原料，生产出环氧脂肪酸甲酯和氯化脂肪酸甲酯增塑剂，然后将这两种增塑剂按配比进行复合，形成一种复合型生物酯增塑剂；所述两种增塑剂配比按重量百分比是：环氧脂肪酸甲酯15%-75%，氯化脂肪酸甲酯25%-85%。
更进一步的，所述两种增塑剂配比按重量百分比是：环氧脂肪酸甲酯15%～18%，氯化脂肪酸甲酯82%～85%。
上述复合型生物酯增塑剂的生产操作步骤如下：
1、制备氯化脂肪酸甲酯：将脂肪酸甲酯加入到反应釜内，并加入催化剂；向釜内通入氯气，控制反应温度；反应完全后进行脱酸处理，生成氯化脂肪酸甲酯备用。
该化学反应机理：脂肪酸甲酯的氯代氢反应，是脂肪酸甲酯中的不饱和碳碳双键的加成反应，然后再取代反应。其反应原理可用下面的化学方程式表示：
催化剂
RCH=CHR，COOCH3+2Cl2——→RCHCHR，COOCCl3+HCl
脂肪酸甲酯氯化脂肪酸甲酯
2、制备环氧脂肪酸甲酯：将脂肪酸甲酯加入到反应釜内，并加入催化剂；向釜内滴加双氧水和甲酸，控制反应温度；反应完全后进行水洗和蒸馏脱臭，生成环氧脂肪酸甲酯备用。
化学反应机理：其反应原理可用下面的化学方程式表示：
催化剂
第一步:HCOOH+H2O2——→HCOOOH+H2O
催化剂／O＼
第二步：RCH=CHR，COOCH3+HCOOOH——→RCH—CHR，COOCH3+HCOOH
脂肪酸甲酯环氧脂肪酸甲酯
将上述两种制备好的增塑剂按重量百分比环氧脂肪酸甲酯15%-75%、氯化脂肪酸甲酯25%-85%进行复合得到本发明复合型生物酯增塑剂。
与其它以植物油为原料制备的增塑剂相比，用上述方法制备的氯化脂肪酸甲酯和环氧脂肪酸甲酯按比例进行复合形成一种新型的生物酯增塑剂产品，其分子中含有极性强的酯基，并含有氯基团和环氧基，使之与极性高聚物具有良好的相容性，且具有挥发性低、迁移性小、环保无毒等特点，在集中了氯化脂肪酸甲酯和环氧脂肪酸甲酯两种增塑剂各自的优点的同时又克服了两种增塑剂各自的不足，实现了两种增塑剂的优势互补，可以大比例的代替DOP加入到PVC制品加工过程中。
上述方法工艺过程简单，操作性容易控制，获得的含氯基团含环氧基的生物酯增塑剂产品成本低，具有良好的市场应用前景。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明一种复合型生物酯增塑剂作进一步详细说明。
本发明一种复合型生物酯增塑剂以脂肪酸甲酯为主要原料，生产出环氧脂肪酸甲酯和氯化脂肪酸甲酯增塑剂，然后将这两种增塑剂按配比进行复合，形成一种复合型生物酯增塑剂；所述两种增塑剂配比按重量百分比是：环氧脂肪酸甲酯15%-75%，氯化脂肪酸甲酯25%-85%。
实施例1：称取环氧脂肪酸甲酯53kg,氯化脂肪酸甲酯47kg，投入到混合机中，捏合均匀，得到增塑剂S1。
实施例2：称取环氧脂肪酸甲酯34kg,氯化脂肪酸甲酯66kg，投入到混合机中，捏合均匀，得到增塑剂S2。
实施例3：称取环氧脂肪酸甲酯16kg,氯化脂肪酸甲酯84kg，投入到混合机中，捏合均匀，得到增塑剂S3。
利用以上三个实施例制得的复合型生物酯增塑剂S1、S2和S3分别投入到实际应用并生产出最终产品，增塑剂采用与添加情况见表1，最终产品性能测试结果如表2。
按照表1中的配方制备样品，将样品混合均匀并在双辊开炼机上进行开炼，开炼好后的样品在平板硫化机上进行硫化制备成PVC塑料制品；将PVC塑料制品制备成亚铃试片用拉压力试验机进行拉伸强度，断裂力，断裂伸长率，断裂强度的测定；测定结果见表2。
表1：增塑剂采用与添加情况
表2：最终产品性能测试结果
从表2的测试结果可看出将环氧脂肪酸甲酯和氯化脂肪酸甲酯进行复合后的增塑剂其编号4#，5#，6#在拉伸强度，断裂伸长率，断裂强度，断裂力等方面都接近DOP增塑剂或超过DOP增塑剂，特别是利用6#增塑剂生产的最终产品综合性能最佳，实施例3为最佳实施例。
Claims (2)
1.一种复合型生物酯增塑剂，其特征是：它以脂肪酸甲酯为主要原料，生产出环氧脂肪酸甲酯和氯化脂肪酸甲酯增塑剂，然后将这两种增塑剂按配比进行复合，形成一种复合型生物酯增塑剂；所述两种增塑剂配比按重量百分比是：环氧脂肪酸甲酯15%-75%，氯化脂肪酸甲酯25%-85%。
2.根据权利要求1所述复合型生物酯增塑剂，其特征是：所述两种增塑剂配比按重量百分比是：环氧脂肪酸甲酯15%～18%，氯化脂肪酸甲酯82%～85%。
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