[发明专利]一种用作PVC增塑剂的甘油基聚酯的制备方法

说明书

技术领域

一种用作PVC增塑剂的甘油基聚酯的制备方法，属于化学合成技术领域。

背景技术

增塑剂是一种用量巨大的能降低高分子材料玻璃化转变温度并提高材料塑性的塑料助剂，其添加对象种类丰富，包含塑料与橡胶制品、医用材料、建筑材料等，同一种增塑剂在不同的添加对象中起着不同的作用。目前，占据主流市场的增塑剂是邻苯二甲酸酯类，用量较大的如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)。然而，经研究证实，此类增塑剂进入人体后，对机体多个系统产生毒性作用，尤其是对妇女和儿童危害很大。美国环境保护总局和欧洲议会已经限制了多种邻苯二甲酸酯类增塑剂在环保和卫生领域的应用，如儿童玩具、医疗器械、食品包装等敏感性材料。因此，合成无毒、环保、耐迁移及增塑性能好的增塑剂迫在眉睫。

植物油基增塑剂是以生物质可再生资源植物油为基础合成的一类无毒环保型增塑剂，其中生产植物油基增塑剂的原料有三大类：天然油脂如大豆油、棉籽油等；甘油；由天然油脂加工得到的脂肪酸（主成分为十八碳脂肪酸）。其中，甘油（即丙三醇）在自然界中主要以甘油酯形式广泛存在于动植物体内，因其含有三个较活泼的羟基且廉价环保而倍受青睐。

聚酯增塑剂是一种新型的低相对分子质量化合物，它是由二（多）元醇与（多）元酸通过缩聚反应得到的线性高分子聚合物，是增塑剂的一个重要品种。与单体分子结构的增塑剂相比，它具有迁移性小、耐高温、耐抽出的特点，在PVC制品中有突出的抗低温冲击、非常高的抗撕裂强度和抗抽出能力。主要用作汽车内制品、电线电缆、电冰箱耐低温器材等室内外对低温或抽出要求高的功能性塑料制品，并且使用领域日益广泛，是发展较快的一类特种增塑剂，在应用研究方面主要解决耐久性与加工性、低温性之间的矛盾。

由此想到克服传统增塑剂的弊端，把植物油基增塑剂和聚酯增塑剂两者的优点结合在一起。聚酯增塑剂需要原料含有两个羧基或两个羟基，植物油基中可以直接进行聚酯化反应的不多，需要先进行一步有机合成，而植物油基中的甘油含有三个羟基，端羟基具有伯基反应特性。按此想法由甘油制得甘油基聚酯增塑剂，得到的产品按照一定配方加入到PVC中，简练成的塑料试片经验证具有较好的热稳定性、较高的耐迁移性能和机械拉伸性能。

发明内容

本发明目的是提供了一种用作PVC增塑剂的甘油基聚酯的制备方法，克服了传统增塑剂分子量小、性能单一、与PVC相容性较差等缺点，提供了具有高热稳定性、耐抽出性强、抗迁移性好的甘油基聚酯增塑剂及其制备方法。产品可以用在对增塑剂环保性、耐迁移性能要求较高的领域。

本发明的技术方案：一种用作PVC增塑剂的聚二元酸甘油酯的制备方法，先由甘油与非邻苯类二元酸如己二酸、癸二酸、顺丁烯二酸酐、六氢苯酐或甲基六氢苯酐，在含有催化剂（如钛酸四正丁酯、氯化亚锡、三氧化二锑等），低分子量一元醇封端剂如异辛醇或仲辛醇，低沸点带水剂的反应器中高温下进行一步法链式聚合反应，经过减压蒸馏过程脱去小分子单体，得到聚二元酸甘油酯增塑剂。

具体操作步骤如下：

（1）聚合反应：在反应釜中加入甘油、非邻苯类二元酸（酐）、封端剂一元醇、催化剂以及带水剂，氮气气氛保护，其中甘油与二元酸（酐）的摩尔比为1.0:1.2-1.0:1.4，封端基一元醇与二元酸酐的摩尔比为0.5:1.0-1.0:1.0，催化剂的用量为二元酸酐及封端剂总质量的1.0%-1.4%，氮气保护下缓慢升温，控制最高反应温度不超过220℃，待体系酸值不再降低时时停止反应，氮气保护下冷却到室温。

催化剂为金属络合催化剂钛酸四正丁酯、氯化亚锡、三氧化二锑之一种；

带水剂为环己烷。

（2）减压蒸馏：改换减压蒸馏装置，将过量的醇和带水剂以及小分子产物蒸出，即得到聚二元酸甘油酯。

二元酸或酐，是非邻苯类及其他不含有苯环的二元酸或酐，选用己二酸、癸二酸、顺丁烯二酸酐、六氢苯酐、甲基六氢苯酐之一种。

封端剂一元醇，选用2-乙基己醇、仲辛醇之一种。

本发明的有益效果：

1）产品的分子结构中具有酯键和羟基，具有功能化的特点，产品可以在PVC产品中起到增塑效果，且不含有苯环结构，产品低毒环保。

2）甘油基是含有三个羟基的一种植物油基，和二元酸进行聚酯化反应，产物聚酯增塑剂耐高温、抗迁移性及耐抽出性都较好。

3）合成过程简单，能耗低，原料价格低廉，符合绿色与清洁化生产工艺。

附图说明