PVC增塑剂环氧大豆油生产新技术研究

2009年 第8期 广 东 化 工 第36卷 总第196期 doc.guandang.net · 41 ·

PVC增塑剂环氧大豆油生产新技术研究

(山东理工大学 化学工程学院，山东 淄博 255090)

[摘 要]文章以大豆油为原料，采用无溶剂法生产工艺，在大孔强酸性树脂催化剂作用下，制备出PVC环保型增塑剂环氧化大豆油。试验中对过氧化剂种类、反应催化剂及操作条件进行了系统考察；制备出的环氧化大豆油具有环氧值高，酸值和碘值低的特点，是性能优异PVC环保型增塑剂。采用先过氧化再环氧化的分步合成工艺，可使环氧化时间大大缩短，降低了副反应程度，提高了生产效率和产品质量。

[关键词]环氧大豆油；过氧化剂；PVC增塑剂；环氧值多层印制

[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2009)08-0041-02

王龙江，于元章，王志刚，李云峰

The New Technology Research of PVC Plasticizer with Epoxy Soybean Oil

Production

Wang Longjiang, Yu Yuanzhang, Wang Zhigang, Li Yunfeng

(School of Chemical Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255090, China)

Abstract: The paper used soybean oil as raw material and non-solvent production process, in the role of catalyst acid resin prepared Epoxidation of soybean oil．The experiment tests the type of oxidant, catalyst reaction and operating conditions;the preparation of the epoxy soybean oil has the character of high-value, low-acid value and iodine value, which is environment-friendly PVC plasticizer. To use of peroxide and epoxidation could significantly shorten epoxidation time, reduce side reaction, improve production efficiency and production quality,

Keywords: epoxy soybean oil；peroxidant；PVC plasticizer；epoxy value

环氧大豆油是国内外开发应用较早的一种环氧型增塑剂，在塑料、涂料工业、新型高分子材料、橡胶等工业领域中有广泛的应用。在PVC制品加工中，主要是利用其既有增塑性强毒性又小的特点，将其应用作PVC塑料玩具、食品包装材料等制品的增塑剂，环氧大豆油是美国药物管理局批准的唯一可用于食品包装材料的环氧类增塑剂，目前在许多国家已被允许用于食品及医药的包装材料，同时还具有优良的热稳定性、光稳定性、耐水性和耐油性，已发展成为第三大类增塑剂。

环氧大豆油常温下为无毒无味的液体，其相对分子量为1000左右，大大高于普通增塑剂的分子量，因此它在聚氯乙烯制品中耐挥发，不易迁移，不易散失，这对保持制品光、热

它不仅对聚氯乙烯有稳定性和延长使用寿命是十分有益的[1]。

增塑作用，而且可使聚氯乙烯链上的活泼氯原子得到稳定，可以迅速吸收因热和光降解出来的HCl，从而阻滞聚氯乙烯的连

[2]

续分解，起到稳定的作用。

目前国内环氧大豆油生产技术落后，仍然采用硫酸作为催化剂，生产过程需要大量碱水进行洗涤，造成环境污染，产品的环氧值也较低,影响使用性能。研究以大孔强酸性树脂为催化剂，开发环氧大豆油生产新技术，减少了生产过程污水排放，制备出高环氧值产品，提高了作为PVC增塑剂的使用性能。

1.3 实验步骤

酸、磷酸、色素、蛋白质、胶质、蜡及固体杂质，原料的酸值和色泽将会影响成品的色泽、储存稳定性等性能指标，必须将粗油进行精制，除去油中的有害杂质。

(1)豆油精制：将200 g大豆油和一定浓度的氢氧化钠溶液 200 mL放入烧瓶中，在50～60 ℃预处理3 h，静置分层，分离水相，用热水洗涤至中性，再减压蒸馏除去残留水分。

(2)将一定浓度的双氧水、甲酸(乙酸)，催化剂放入烧瓶中，在常温下搅拌2 h，然后把生成的过氧酸缓缓滴加到已精制的大豆油中，在一定温度下搅拌反应8～9 h；用温水洗涤，用碳酸钠中和剩余的酸，减压蒸馏除去残留的水分，过滤即得产品。

环氧值：根据GB1677-81盐酸——丙酮法测定环氧值[3]；

碘值：根据GB1676-81测定碘值； 酸值：根据GB1668-81测定酸值。

1.4 分析方法

2 结果和讨论

在制备环氧大豆油的实验过程中，影响产品性能因素包括酸的类型、反应温度、催化剂种类、双氧水的浓度、反应时间等。

1 实验部分

2.1 酸的类型对产品性能的影响

[4]

大豆油(皂化值190 mg KOH/g，碘值130～140 g I2/100 g)，浓硫酸(98 %，AR)，甲酸(88 %，AR)，乙酸(99.5 %，AR)，双氧水(25 %)，乙醇(95 %，AR)，无水碳酸钠(99.8 %，AR)，氢氧化钠(96 %，AR)，大孔强酸型树脂催化剂(交换容量大于 5.0 mmol/g)。

JB300-D电动搅拌器；CS-501恒温槽；SHB-111真空泵；FA2104N电子分析天平；电热套；RE52C旋转蒸发器等。

1.1 仪器和药品

1.2 实验方法

粗豆油中除了甘油的脂肪酸酯外，还含有少量游离脂肪

甲酸(乙酸)在酸性催化剂作用下，通过H2O2氧化成过氧酸：

HCOOH+H2O2→HCOOOH+H2O (1) 实验中分别对甲酸和乙酸进行了考察，发现合成过氧酸的反应是可逆反应。如果有机酸过量，过氧化反应不完全，环氧化能力下降。反之若双氧水过量，可使反应向过氧酸一方移动，能保证在环氧化过程中有充分的过氧酸存在，有利于环氧化过

[5]

程的进行。实验结果还表明：采用甲酸合成的过氧酸，制备的环氧大豆油的环氧值高于乙酸,碘值和酸值低于乙酸(见表1)，这说明甲酸的氧化性高于乙酸的氧化性，更易进行环氧化反应。

[收稿日期] 2008-12-24

[作者简介] 王龙江(1983-)，男，山东临沂人，硕士研究生，主要研究方向为催化反应工程。