[发明专利]一种用于不饱和化合物环氧化反应的复合稳定剂及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及环氧化反应技术领域，具体涉及一种用于不饱和化合物环氧化反应的复合稳定剂及其应用。

背景技术

植物油的主要成分是甘油和脂肪酸形成的甘油三酯，平均分子量为800-1000，里面含有大量的不饱和脂肪酸。双键的存在对油品的性能和用途影响很大，一方面使其有良好的低温流动性能，另一方面可以通过化学或生物方法将植物油双键进行改性。在植物油双键改性方面最成功的例子就是使植物油环氧化制备环氧植物油，环氧植物油可作为工程塑料的增塑、增韧剂，拓宽了植物油的用途，有利于加大农产品的加工深度，提高农产品的附加值，增加农产品的转化量，从而有利于形成农业产业中新的经济增长点。国外从二十世纪50年代就开始环氧化大豆油的商品化，当时世界上主要有美国、日本、德国、英国等国家生产，我国现在已经成为环氧化大豆油的主要生产国和消费国。环氧值是考证环氧化植物油质量和性能的主要指标，它决定了环氧化植物油在工程塑料方面应用的空间范围。

环氧植物油的生产多采用过氧酸环氧化,虽然过氧酸和不饱和化合物的环氧化反应早在三十年代初就有人研究,但工业化生产的开发主要在五、六十年代才逐步成熟,七十年代后期仍在完善之中。环氧植物油的合成反应分二步进行：(1)有机酸与双氧水在催化剂作用下生成有机过氧酸；(2)有机过氧酸再与大豆油反应生成环氧植物油，环氧植物油的生产工艺根据是否使用溶剂可分为溶剂法和非溶剂法。

1、苯溶剂过氧酸氧化法

该工艺以苯为溶剂，以硫酸作催化剂。甲酸和双氧水在硫酸存在下，生成过氧甲酸，再与大豆油进行环氧化反应，生成环氧植物油，以苯作溶剂，溶解性好，反应快，温度低；但工艺生产流程长且复杂，产品质量不稳定，且环氧值在5％左右，生产成本高，设备多，“三废”处理量大，溶剂苯有一定的毒性存在一定安全隐患，现在已经逐渐被淘汰，已经逐渐被无溶剂法所代替。

2、无溶剂法

无溶剂法是由植物油、双氧水、有机酸和强酸催化剂等进行环氧化反应制备的，目前无溶剂法有一步法和两步法工艺。

一步法工艺：是把植物油、有机酸和双氧水加到反应器内，在生成过氧酸的同时实现植物油的环氧化，反应产物再经碱洗、水洗和减压蒸馏得到环氧植物油。其主要特点是工艺简单,易于操作。但是一步法生产的产品环氧值低，一般不超过6.0，且酸值高、颜色较深，热稳定性不好。二步法工艺：以甲酸或乙酸在催化剂浓硫酸或者其他强酸作用下与双氧水反应生成过氧酸中间体，然后在一定温度范围内将过氧酸中间体滴加到植物油中，进行环氧化反应生成环氧植物油，反应完毕后产物经碱洗、水洗、减压蒸馏脱水，即可得到产品。环氧化反应中使用乙二胺四乙酸和酒石酸钾钠作为稳定剂。二步法生产流程短，反应温度低，环氧化反应时间大大缩短，副产物少，产品质量高，目前已基本取代以苯作为溶剂的生产工艺。采用二步法生产的产品环氧值一般都在6.0～6.5之间。

由于环氧化是典型的非均相反应，各反应物的相容性差，而且目前均使用无机强酸或强酸性阳离子交换树脂为主要催化剂，在此条件下，环氧化反应过程中会有许多副反应发生，已生成的环氧键会开环形成低聚物，降低产物的环氧值，且后处理工艺复杂。而且在酸性环境条件下，过氧甲酸经加热会分解释放出CO；过氧乙酸在60℃以上会形成蒸汽，达到一定浓度即可爆炸，而一般反应温度大都在65℃以上，因此，不管是一步法还是两步法的无溶剂法生产工艺中，由于过氧化氢及过氧酸均易分解，因此，为了保证好的环氧化反应效果和得到较高的环氧值，均需要在反应中使用稳定剂来提高过氧酸和过氧化氢的稳定性和在反应溶液中的浓度。寻找合适的稳定剂来保证生产的安全可靠性、保证环氧化反应效果、有效提高环氧值都是至关重要的。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种用于不饱和化合物环氧化反应的复合稳定剂，能够显著增强过氧化物的稳定性，提高环氧化反应选择性、减少副反应的发生。

本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种能显著增强过氧化物的稳定性，提高环氧化反应选择性、减少副反应的发生的复合稳定剂在环氧化反应中的应用方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：

一种用于不饱和化合物环氧化反应的复合稳定剂，所述复合稳定剂包括尿素、乙二胺四乙酸、酒石酸钾钠和水玻璃，所述复合稳定剂的加入量为所述氧化剂的0.1～5wt%。

优选的，所述复合稳定剂中尿素、乙二胺四乙酸、酒石酸钾钠和水玻璃的质量比为0.5～5：1～5：0.1～0.5：10～50。