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随着塑料工业的飞速发展,对增塑剂的需求量越来越多。同时,近年来,随着人们环境保护意识的增强,对塑料助剂也提出了更高的卫生要求。由于人们发现常用的增塑剂邻苯二甲酸酯类具有潜在的致癌危险性,因此,开发新型无毒环保的增塑剂成为人们关注的热点。环氧大豆油是新近开发成功的一种新型无毒增塑剂,在塑料,尤其是聚氯乙烯的加工应用具有广泛的前景,开发利用前景十分广泛。
1环氧大豆油的性能及用途
环氧大豆油是用精炼大豆油采用过氧化物处理而制得的一种化工产品,英文名为epoxidizedsoy-beanoil(简写为ESO),分子式C57H98O12,分子量约为1000。常温下为浅黄色粘稠油状液体,流动点-1℃,沸点150℃(0.5kPa),着火点310℃,粘度325mPa?s(25℃),折光率1.4713(25℃)。可溶于烃类、酮类、酯类、高级醇等有机溶剂。微溶于乙醇,不溶于水。
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,没有毒性,所以应用相当广泛,特别是用于食品和药品塑料包装材料的增塑剂。环氧大豆油多应用于PVC加工中。由于环氧基团能捕集PVC降解分离出的自由基Cl-,终止PVC降解的自由基反应,减缓降解速度,显著改善PVC制品耐光、耐热性和耐油性,可赋予制品良好的机械强度、耐候性及电性能。它不仅对聚氯乙烯有增塑作用,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续分解,起到稳定的作用。在农用薄膜、露天PVC管道以及电缆电线制品中加入环氧大豆油,可使产品的耐热性、耐光性以及耐候性良好。另外,环氧大豆油同PVC的相容性极好,能很快地均匀分散在PVC体系内,从而削弱PVC大分子间的作用力,增大分子间的活动性。在PVC加工成型过程中,只要使用少量环氧大豆油便会降低加工能耗,提高加工速率,改善操作条件,提高制品表面质量,对降低成本、提高经济效益起到积极的作用。环氧大豆油与聚酯类增塑剂并用,可以减小聚酯类增塑剂的迁移。与镉锌等金属盐类稳定剂并用时,有良好的协同效应。使用本品能适当减少其他增塑剂、稳定剂及润滑剂的用量。本品适用于各种聚氯乙烯制品、透明瓶、透明盒,各种食品包装材料,医用制品"输血袋",各种薄膜、片材、管材、冰箱密封条、冷冻设备和机动车辆所用的垫片、人造革、地板革、塑料壁纸、电线电缆料及其他日用塑料制品,还可用于特种油墨,液体复合稳定剂等。其中聚氯乙烯户外使用的塑料制品、防水卷材、塑料门窗、贴墙纸、塑料膜等必须使用环氧大豆油,保证制品无毒、透明、耐热、耐低温、增韧、抗老化等。此外,由于环氧大豆油的无毒性,还可作为食品药物的包装材料、玩具及家庭装饰材料的助剂等。
2环氧大豆油的生产方法
目前,环氧大豆油的生产方法主要有溶剂法和无溶剂法两大类,具体生产方法主要有过氧甲酸氧化法、离子交换树脂催化法、硫酸铝催化法、过氧羧酸氧化法以及相转移催化氧化法等。
2.1过氧甲酸氧化法
该工艺以苯为溶剂,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大豆油。将豆油、甲酸、硫酸和苯按一定的用量配比投入反应釜,搅拌混和均匀。在搅拌下缓缓加入40%(wt)含量的双氧水。在滴加过程中,通过通冷却水和调节滴加速度来调节反应温度,使之控制在室温上下。双氧水加完以后,再搅拌一段时间,等物料温度在不通冷却水时仍不上升,甚至稍许下降,即可停止搅拌。然后静置分层,上层为油层,含产品和苯,下层为废酸水。分出废酸水以后,油层先用2%-5%的稀纯碱液中和、洗涤,再用软水洗至中性。水分离后,将油层进行蒸馏,馏出的苯和水的混合物经冷凝分离,可回收80%的苯返回应用。釜液进行减压蒸馏,再经压滤得成品。该工艺反应速度快,温度低,但工艺流程长且复杂,产品质量不稳定,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。目前正在逐渐被无溶剂方法所取代。