[发明专利]一种环氧植物油及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以作为增塑剂在塑料、橡胶中应用的环氧植物油及其制备方法。

背景技术

环氧植物油主要用于聚氯乙烯增塑剂兼稳定剂，具有良好的热稳定性和光稳定性、耐水性和耐油性，且相容性好、挥发性低、迁移性小，已发展成为第三大类增塑剂。环氧植物油毒性很小，还可以作为食品和药物的包装材料，玩具及家庭装装饰材料的助剂，其中环氧大豆油已被美国食品药物管理局批准为可用于食品包装材料方面的环氧类增塑剂。

目前，制备环氧植物油主要采用两步法和一步法，两步法主要工艺是有机酸(甲酸或乙酸)在催化剂作用下与过氧化氢反应生成过氧酸环氧化剂，然后再以滴加过氧酸环氧化剂的方式，使植物油发生环氧化反应，反应结束后需经碱洗、水洗，减压蒸馏等处理工艺，最后得到环氧植物油，此种方法工艺繁琐；一步法是在生成过氧酸的同时实现植物油的环氧化，直接生成过氧酸和下游产品合成集成到一个反应器之中，该法生产流程短，操作简单，成本较低，且消除了使用过氧酸带来的危险，目前已成为工业生产中主要方法，但仍然存在很多不足。这两种方法所用的催化剂大多为浓硫酸和有机酸等，容易腐蚀设备，所得产品颜色较深，易产生副产品，环氧值较低，热稳定性差等缺点。而且，还存在反应液与催化剂同相不易分离，所得环氧基团易开环等问题。此外，采用强酸性阳离子交换树脂为催化剂制备环氧植物油，虽然可以避免催化制备环氧植物油的缺点，但反应前离子交换树脂必须严格预处理，操作复杂，且环氧化时间长，能耗较大，成本较高；

发明内容

本发明的目的是提供一种利用介孔钛硅分子筛作催化剂合成环氧植物油及其制备方法。本发明不仅克服传统工艺所存在的不足，且工艺简单，产物得率高，氧化剂利用率高，对环境无污染。

本发明的技术方案为：

将植物油∶溶剂按1∶0.5-1.5重量比放入反应釜中，并在50-100℃温度下搅拌20分钟，体系混合均匀后按植物油∶催化剂＝1∶0.05-0.15重量比加入催化剂，并搅拌20分钟，然后按植物油双键∶氢过氧化物＝1∶1.1-1.5摩尔比加入氢过氧化物，维持反应温度3-30小时，反应完毕，降温至40℃，抽滤，将催化剂和液相物料分离，再用去离子水将液相物料洗至中性。然后将液相物料移至减压旋转蒸馏釜中，在温度80～100℃，真空度0.06～0.08MPa的条件下减压蒸馏脱除水分及溶剂，直至含水量低于0.5％时，降至室温，得到环氧植物油。制得的环氧植物油环氧值范围为3.1～6.3％，碘值为3.0～18.1％，酸值为0.6～4.3KOH mg/g；

所述的催化剂是介孔钛硅分子筛催化剂，钛硅摩尔百分比为0.005-0.03，孔径2-5nm，表面积1000-1200m²/g；

所述的介孔钛硅分子筛催化剂的载体是MCM-41分子筛；

所述的植物油是大豆油、蓖麻油、橡胶籽油、棕榈油、棉籽油、菜籽油、玉米油中的一种。

所述的溶剂是乙酸乙酯。

所述的过氧化物是过氧化氢、叔丁基过氧化氢中的一种或它们的混合物。

本发明与现有技术比较具有以下优点：

(1)本发明采用钛硅分子筛作为催化剂，对设备无腐蚀，催化剂易分离，可重复使用及再活化处理；

(2)本发明采用的催化剂选择氧化性高，植物油转化率高，可达95％以上；

(3)本发明采用叔丁基过氧化氢作为氧化剂，可避免环氧环发生开环副反应。

本发明工艺简单，产物得率高，氢过氧化物利用率高，工艺过程对环境无污染。因此，本方法具有很好的工业应用前景。

具体实施方式

本发明对所制备环氧植物油的环氧值、酸值和碘值的测试方法如下：

(1)环氧值的测定：按GB/T1677-2008测环氧值；

(2)酸值的测定：按GB/T1668-2008测酸值；

(3)碘值的测定：按GB/T1676-2008测碘值。

实施例1：

将20g大豆油、10g乙酸乙酯放入反应釜中，并在50℃温度下搅拌20分钟，体系混合均匀后加入1g钛硅分子筛(载体为MCM-41，下同；钛硅摩尔比为0.005，孔径2nm，表面积1200m²/g)，并搅拌20分钟，然后加入6.8g的过氧化氢，维持反应温度3小时，反应完毕，降温至40℃，抽滤，将催化剂和液相物料分离，再用去离子水将液相物料洗至中性。然后将液相物料移至减压旋转蒸馏釜中，在温度80℃的条件下减压蒸馏脱除水分，直至含水量低于0.5％时，降至室温，得到环氧大豆油。