一種耐寒增塑劑癸二酸二辛酯的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種耐寒增塑劑癸二酸二辛酯的制備方法，屬于PVC助劑的制備方法技術領域。
【背景技術】
[0002]增塑劑是一類“類溶劑”的物質。加入到塑料、樹脂或彈性體等物質中，能改進它們的加工性，增加可塑性、柔韌性、拉伸性或膨脹性。加入增塑劑可以降低塑料的熔融粘度、玻璃化溫度和彈性體的彈性模量，而不會改變被增塑物質的基本化學性質。
[0003]具有低粘度和低粘度系數的增塑劑，能降低聚合物的玻璃化溫度，使硬而剛的塑料變得柔軟而堅韌；低溫條件下使用的塑料制品均需添加具有耐寒性的增塑劑，而增塑劑的耐寒性與其結構密切相關，含有直鏈烷基的增塑劑的耐寒性好，含有的支鏈烷基越多，耐寒性也就越好。在塑料中加入耐寒增塑劑，可以降低塑料制品的軟化溫度，明顯改善塑料制品的耐低溫性能，使其在寒冷的地區仍有良好的使用價值。
[0004]癸二酸二辛酯(DOS)是無色或淺黃色的透明油狀液體，能溶于烴類、醇類、酮類、酯類、氯化烴類等有機溶劑，不溶于二元醇類和水。癸二酸二辛酯作為PVC的耐寒增塑劑，其增塑效率高，揮發性低并且具有良好的耐熱性、耐寒性和電絕緣性，可在較高的溫度下使用；特別適用于耐寒的電線、電纜料和片材、薄膜等PVC制品的生產；且無毒，可用于食品的包裝材料。
[0005]癸二酸二辛酯是已經工業化生產多年的耐寒增塑劑，現有技術仍多以酸為催化劑，采用先中和、水洗再脫醇的生產工藝；其存在的不足在于:對設備的腐蝕性大、催化反應不徹底、酯化反應時間長和中和不完全、容易發生乳化現象、且能耗較大、產品的收率和純度不高。
【發明內容】
[0006]本發明正是針對現有技術存在的不足，提供一種耐寒增塑劑癸二酸二辛酯的制備方法，制備過程環保性好、能耗少、廢水排放量少，可獲得高品質的回收醇和癸二酸二辛酯產品，且癸二酸二辛酯的收率高、純度高。
[0007]為解決上述問題，本發明所采取的技術方案如下:
一種耐寒增塑劑癸二酸二辛酯的制備方法，包括以下步驟:
步驟一、酯化反應過程:按比例將2-乙基己醇和癸二酸投入到酯化反應釜中，加熱到150?165°C，加入鈦酸酯類催化劑，繼續升溫到210?225°C，進行酯化反應；當反應產物的酸值彡0.20 mgKOH/g時，酯化反應結束，制得酯化混合物備用；
步驟二、脫醇過程:將所述步驟一制得的酯化混合物先進行常壓脫醇，再經過真空脫醇，脫除過量的2-乙基己醇，制得脫醇混合物備用；
步驟三、中和反應過程:將所述步驟二制得的脫醇混合物降溫到95?105°C，加入3%的NaOH水溶液，進行中和反應過程，制得癸二酸二辛酯粗產品備用； 步驟四、減壓蒸餾過程:將所述步驟三制得的癸二酸二辛酯粗產品轉移到蒸餾釜中，進行減壓蒸餾，制得癸二酸二辛酯餾出物備用；
步驟五、吸附、壓濾過程:將所述步驟四制得的癸二酸二辛酯餾出物置于壓濾釜中降溫到100?115°C，用多孔性吸附材料進行吸附脫色；再經過壓濾過程，制得耐寒增塑劑癸二酸二辛酯產品。
[0008]作為上述技術方案的改進，在所述步驟一中，2-乙基己醇與癸二酸投料的質量比為(2.4?2.6): 1.0 ;酯化反應時間為3.0?4.0小時；所述鈦酸酯類催化劑為鈦酸四異丙酯、酞酸丁酯和鈦酸甲酯中的一種或多種的組合；所述鈦酸酯類催化劑的用量為癸二酸投料量的0.39%?0.43%ο
[0009]作為上述技術方案的改進，在所述步驟二中，進行常壓脫醇時觀察脫醇視鏡，當出醇的速度緩慢時，導入真空進行真空脫醇；控制真空度為-0.090?-0.075 Mpa ;且常壓脫醇和真空脫醇的溫度均為190?215°C。在本文中，所述的真空度均指相對真空度。
[0010]作為上述技術方案的改進，在所述步驟二中，常壓脫醇和真空脫醇的總時間為
1.5?2.0小時。
[0011]作為上述技術方案的改進，在進行所述步驟一和所述步驟二時，采用間歇酯化反應，利用所述步驟一的酯化反應的反應熱及粗酯產品的潛熱進行所述步驟二的脫醇過程。上述間歇酯化反應可以縮短生產周期，提高生產效率，降低生產過程的能耗。
[0012]作為上述技術方案的改進，在所述步驟三中，NaOH的加入量為癸二酸投料量的15.0%?16.5% ;中和反應的攪拌時間為25?40分鐘，靜置30?40分鐘，分離水相，排除中和殘液。
[0013]作為上述技術方案的改進，在所述的步驟四中，蒸餾釜逐漸升溫，且升溫完成后控制溫度為260?275°C ;減壓蒸餾的真空度為-0.100?-0.085 Mpa。
[0014]作為上述技術方案的改進，在所述步驟五中，所述多孔性吸附材料為活性炭，吸附攪拌時間為25?35分鐘。
[0015]本發明與現有技術相比較，本發明的實施效果如下:
本發明所述的一種耐寒增塑劑癸二酸二辛酯的制備方法，以2-乙基己醇和癸二酸為原料，在一定的溫度和新型的催化劑作用下，進行酯化反應，然后脫除過量的2-乙基己醇，經過中和反應過程制得癸二酸二辛酯粗產品；癸二酸二辛酯粗產品經過減壓蒸餾，餾出物經過吸附、壓濾，制得高品質、高收率和高純度的耐寒增塑劑癸二酸二辛酯增塑劑產品；產品為外觀澄清的油狀液體，色澤(Pt-Co)號彡20，密度0.913?0.917 g/m3，閃點(開口杯法)彡215°C，酸值彡0.07 mgKOH/g，純度彡99.50%，產品達到優級品水平。
[0016]此外，本發明改進了癸二酸二辛酯的生產工藝，在酯化反應過程中，過量的辛醇與反應生成的水形成共沸物，并將水帶出反應體系，實現了酯化合成、分水及部分過量醇的脫除的同時進行，縮短了酯化反應時間，節約了能源；在酯化釜中脫醇的同時刪除了水洗工序，并通過減壓蒸餾和吸附、壓濾工藝，制得收率高、純度高的高品質癸二酸二辛酯產品；減少了生產過程的用水量和污水排放，實現了清潔生產，減少了對設備的腐蝕，保證了回收醇的品質，提尚了廣品的收率和純度。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明所述的一種耐寒增塑劑癸二酸二辛酯的制備方法所涉及的主要化學反應式。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合具體的實施例來說明本發明的內容。
[0019]如圖1所示，為本發明所述的一種耐寒增塑劑癸二酸二辛酯的制備方法所涉及的主要化學反應式。
[0020]具體實施例1
本實施例所述一種耐寒增塑劑癸二酸二辛酯的制備方法，包括以下步驟:
步驟一、酯化反應過程
按質量比2.45:1.0的比例將2940千克2-乙基己醇和1200千克癸二酸加入6 m3酯化反應釜中，邊攪拌邊升溫到150°C，加入鈦酸四異丙酯5.0千克，升溫到215°C，經過3.5小時的反應后，取樣，測得反應產物的酸值為0.185 mgKOH/g ο
[0021]步驟二、脫醇過程
在酯化反應完全后，在190°C下先進行常壓脫醇1小時，脫出過量的醇1200千克，再在真空度為-0.085?-0.075 MPa下，用真空脫醇30分鐘，脫出過量醇和部分酯類物質162千克，檢測產物的酸值為0.181 mgKOH/g ο
[0022]步驟三、中和反應過程
將步驟二的反應產物降溫到100°C，加入3%的NaOH水溶液180千克，維持攪拌25分鐘，靜置30分鐘，分離水相。
[0023]步驟四、減壓蒸餾過程
將步驟三制得的產物轉移到5 m3的蒸餾釜中，升溫到265°C，緩慢導入真空，控制真空度為-0.095?-0.085 MPa，開始蒸餾過程；收集餾出物于壓濾釜中。
[0024]步驟五、吸附、壓濾過程
在壓濾釜中，調整物料溫度為115°C時，加入活性炭8千克，維持攪拌25分鐘后，開始壓濾；制得濾液為高品質的癸二酸二辛酯產品，且制得產品2460千克，收率為97.23%。
[0025]經檢測，成品的酸值為0.063 mgK0H/g ;色澤(Pt_C0)號:20 ;密度0.915 g/cm3;閃點(開口杯法):216°C ;純度:99.63%。
[0026]具體實施例2
本實施例所述一種耐寒增塑劑癸二酸二辛酯的制備方法，包括以下步驟:
步驟一、酯化反應過程
按質量比2.5:1.0的比例，將2800千克的2-乙基己醇和1120千克的癸二酸投入6 m3的酯化反應釜中，邊攪拌邊升溫到160°C，加入酞酸丁酯4.8千克，升溫到220°C，進行酯化反應；3小時后，取樣，測得產物的酸值為0.178 mgK0H/gο
[0027]步驟二、脫醇過程
酯化反應完成后，在205°C先進行常壓脫醇1小時，共脫出過量的醇1150千克，再在真空度為-0.090?-0.080 MPa下，用真空脫醇40分鐘，脫出過量的醇和部分酯類物質172千克；檢測產物的酸值為0.174 mgK0H/gο
[0028]步驟三、中和反應過程將步驟二的反應產物降溫到105°C，加入3%的NaOH水溶液173千克，維持攪拌35分鐘，靜置35分鐘，分離水相。
[0029]步驟四、減壓蒸餾過程
將步驟三制得的產物轉移到5 m3的蒸餾釜中，升溫到270°C，緩慢導入真空，控制真空度為-0.100?-0.090 MPa，進行蒸餾；收集餾出物于壓濾釜中。
[0030]步驟五、吸附、壓濾過程
調整壓濾釜中的物料溫度為110°c時，加入活性碳8.5千克，維持攪拌30分鐘后，開始壓濾；制得濾液為高品質的癸二酸二辛酯產品，且制得產品2317千克