[发明专利]二乙酰环氧植物油酸甘油酯及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增塑剂，同时还涉及这种增塑剂的合成方法，尤其是从植物油出发合成此增塑剂的方法。

背景技术

近年来，我国已成为亚洲地区增塑剂生产和消费最多的国家，随着人们环境保护意识的增强，医药以及食品包装、日用品、玩具等塑料制品对增塑剂提出了更高的卫生要求。长期以来增塑剂主要是以邻苯类产品为主，但是人们发现该类增塑剂有毒，具有致癌的潜在危险。欧盟食品安全机构EFSA对DOP、DOA的浓度进行了限定，所以无毒环保的增塑剂成为全球增塑剂研究的重点。PVC熔点高，可加工温度范围窄，不加稳定体系的话很难加工成型，要提高其可塑性必须加入增塑剂来降低它的粘流温度(Tf)，而且加入增塑剂后可以降低聚合物分子间的范德华力，增加高分子链的移动性，提高聚合物的可塑性，扩大其加工温度范围，从而可以制造出具有较高抗张强度与断裂伸长率的软质制品，使硬度、模量、软化温度和脆化温度下降，而伸长率、挠曲性和柔韧性提高。

环氧米糠油、环氧亚麻油、环氧大豆油等环氧化合物，由于其具有增塑剂兼热稳定剂的优良性能，在塑料工业中用途广泛。环氧大豆油由于具有良好的耐热性、耐光性、互渗性、低温柔韧性，且挥发度低，是目前增塑效果比较好的无毒、环保、可再生资源制备的增塑剂，是美国食品药物管理局(FDA)批准的唯一可用于仪器包装材料的增塑剂，应用非常广泛，特别是用于食品、药品塑料包装材料、儿童玩具以及家庭装饰材料的助剂等方面。据中国专利CN101691524A介绍，使用环氧大豆油作为增塑剂的PVC塑料制品，不仅其原料成本会有所降低，它的各项物理性能还有不同程度的提高，如耐加工性、耐热老化性、耐折性等。PVC硬片曲折试验中，不加环氧大豆油的PVC曲折约200次后折断，加入4％环氧大豆油后，该数值达到3600次。它的另一个显著特点是低温增塑性非常优良，添加环氧大豆油后的PVC树脂，在低温情况下，其增塑效果优于其他常用的增塑剂。环氧大豆油是大豆油经过过氧化物氧化而制得的一种化工产品。随着塑料工业的发展，具有多种功能的环氧油被越来越多地应用。环氧脂肪酸甲酯是天然植物油和醇类酯化后经环氧化制成，其中中国专利CN1966497、CN101235021A、CN101885710A和CN101891713A分别报导了它的合成方法，并指出它们是一种使用广泛的聚氯乙烯无毒增塑剂，挥发性低，在PVC制品加工过程中完全代替了环氧大豆油和DOP，产品的相容性优于DOP，加工时耐热挥发性优于DBP，在制品的加工中能明显提高制品的物理性能和延长制品使用时间。与金属稳定剂并用时，有良好的协同稳定效应。

三醋酸甘油酯具有广泛的用途，主要用作卷烟过滤嘴的增塑剂，也可用作食品添加剂，其毒性低，可作蔬菜、水果、动物胶和合成胶的温和杀菌剂，也可作某些香料的定香剂等等。

单硬脂酸双乙酰甘油酯(Fully acetylated glycerol monostearate)和单12-羟乙酯硬脂酸双乙酰甘油酯(Fully acetylated glycerol monoester on 12-hydroxystearic acid)具有较小的分子量(约500左右)，具有较高的沸点(大于300℃)和较高的闪点(245℃)，具有较好的流动性及较低的粘度，可作为聚氯乙烯塑料的增塑剂。环氧大豆油主要为环氧亚油酸酯、环氧油酸酯、环氧棕榈酸酯的混合物，常温下为浅黄色粘稠状液体，流动点-1℃，沸点150℃，着火点310℃，粘度325mPa.S(25℃)，折光率1.4713(25℃)。

环氧大豆油分子量较大、粘性较大、流动性差，但由于其结构中包含环氧基团，具有较好的热稳性及与塑料的相溶性；三醋酸甘油酯分子较小，其粘度较环氧大豆油小，我们结合它们相互结构的特征和性质，希望能找到一种增塑效果与环氧大豆油相似，但分子量低、流动性好的环氧乙酸酯类增塑剂。

发明内容

二乙酰环氧植物油酸甘油酯，它比环氧大豆油稳定性好，流动性好，与塑料PVC的相溶性好，是一种新型的性质优良的无毒塑料增塑剂。

其合成原理是：首先用植物油与甘油在催化剂作用下进行酯交换，得到植物油酸单甘油酯，然后再乙酰化合成二乙酰植物油酸甘油酯，最后在甲酸和双氧水的环境中进行环氧化反应，合成得到二乙酰环氧植物油酸甘油酯。其反应原理可用下列化学反应式表示：

1.植物油与甘油进行酯交换

2.乙酰化合成二乙酰植物油酸甘油酯

3.二乙酰植物油酸甘油酯环氧化反应