[发明专利]一种环保耐迁移的环氧脂肪酸环己酯增塑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保耐迁移的环氧脂肪酸环己酯增塑剂及其制备方法，属于化工助剂领域。

背景技术

聚氯乙烯（PVC）树脂由于含有大量的极性氯原子，导致其分子间相互作用力较大，具有较高的玻璃化转变温度（一般为87℃）。在室温状态下，纯PVC树脂处于玻璃态，大多数情况下无实际应用价值。因此，PVC树脂一般需要增塑处理才能加工并使用。增塑剂的作用原理就是让增塑剂分子进入到PVC大分子链间，增大PVC分子间距离，减弱PVC分子间相互作用力，从而提高树脂分子链间的移动性，显著降低PVC树脂的玻璃化转变温度，使其在实际使用温度范围内处于橡胶态，从而改善其加工性，提高PVC制品的柔性。

邻苯二甲酸酯是目前用量最大、使用范围最广的一类增塑剂，占全球增塑剂总用量的95%。然而，邻苯二甲酸酯在生物体内发挥着类似雌性激素的作用，可干扰内分泌，使男子精液量和精子数量减少，精子运动能力降低，精子形态异常，是造成男子（尤其是男童）生殖问题的“罪魁祸首”。同时，这种增塑剂还具有致癌、损伤神经等潜在风险，欧盟、美日等发达国家已明确规定这类增塑剂不能用于人造革、儿童玩具、食品包装、保鲜膜、医疗器械等与人体密切接触的制品中，我国也相继出台了众多法规标准对邻苯二甲酸酯类增塑剂的使用进行限制，PVC塑料行业迫切需要此类产品的环保替代品。

环氧脂肪酸甲酯是目前较为成熟、用量较大的一类环保增塑剂，与传统邻苯二甲酸酯相比具有无毒、耐光性好、与PVC相容性好、增塑效率高等优点，在增塑PVC塑料的同时还兼具稳定剂的作用，在许多国家已被允许用于食品及医药包装材料。然而，由于传统环氧脂肪酸甲酯的分子体积较小，自身存在不耐迁移、闪点低的缺陷。在PVC制品的热加工过程中，环氧脂肪酸甲酯容易从PVC中迁移、挥发出来，这一方面造成了增塑剂资源的浪费，迫使PVC制品生产厂家须额外投资回收装置严防增塑剂挥发污染环境；另一方面，由于传统环氧脂肪酸甲酯的闪点普遍较低（180-190℃），在PVC热加工过程中挥发出来的增塑剂还存在一定的安全隐患。在PVC制品的使用过程中，环氧脂肪酸甲酯也容易从制品中缓慢挥发、迁移或抽出，严重影响PVC制品的使用性能和寿命。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种环保耐迁移的环氧脂肪酸环己酯增塑剂及其制备方法。

本发明所涉及的一种环保耐迁移的环氧脂肪酸环己酯增塑剂，其特征在于：与环氧脂肪酸形成酯的并不是传统的甲醇，而是环己醇（如图1）。

将环己基结构引入环氧脂肪酸酯类增塑剂具有如下优点：（1）显著提高环氧脂肪酸酯类增塑剂的耐迁移性。这主要是由于两方面的原因。一方面，几乎所有的环己基均是以低内能的椅式构象存在，这种椅式构象破坏了环己基中6个碳原子的共平面性，造成环己基的分子体积与平面结构相比显著增大，具有庞大环己基结构的增塑剂分子热运动能力弱（与环氧脂肪酸甲酯相比），耐迁移性能好；更为重要的是，该椅式构象的非共平面性使环氧脂肪酸环己酯能够牢牢地“卡扣”在PVC大分子链间（如图2），造成这种增塑剂的耐迁移性较传统环氧脂肪酸甲酯有大幅提升，在相同条件下，其迁移速率仅为传统环氧脂肪酸甲酯的1/5左右。（2）由于以上庞大体积效应和分子卡扣作用，这种环氧脂肪酸环己酯增塑剂的闪点较传统环氧脂肪酸甲酯高20-30℃，在增塑剂储存、运输及PVC热加工过程中其安全性能得到了提高。（3）与苯环等其他大体积基团相比，环己基无毒，引入增塑剂分子中后并不会引起增塑剂的生理毒性，即这种环氧脂肪酸环己酯增塑剂与传统环氧脂肪酸甲酯一样无毒环保。

本发明还提供了上述环保耐迁移的环氧脂肪酸环己酯增塑剂的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下（其中所述物料的份数均为重量份数）：

（1）酯化反应：将不饱和脂肪酸100份、环己醇40~50份、浓硫酸0.5~2.0份、带水剂10~20份混合均匀，在装有分水器的反应器中于85~120℃条件下酯化3~5小时，酯化后的油料用质量分数为5%的NaHCO₃溶液洗至中性，最后减压蒸馏除去水和未反应的环己醇，得到不饱和脂肪酸环己酯；