本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及增塑劑的生產(chǎn)合成技術(shù)，主要針對(duì)增塑劑行業(yè)，而提供的一種環(huán)保型增塑劑三甘醇二異辛酸酯的制備方法。
背景技術(shù)：
增塑劑是加工橡膠、塑料、涂料等高聚物成型時(shí)為增加其可塑性、流動(dòng)性并使成品具有柔韌性而加入的物質(zhì)，是塑料工業(yè)必不可少的添加助劑，且我國(guó)已經(jīng)成為全世界第一生產(chǎn)和消耐費(fèi)大國(guó)。三甘醇二異辛酸酯（3G8）為溶劑型耐寒環(huán)保型增塑劑，具有優(yōu)良的低溫性、久性、耐油性、耐紫外線照射和抗靜電性，且具有粘度低和一定的潤(rùn)滑性等特點(diǎn)。其分子結(jié)構(gòu)能使塑料產(chǎn)品具有良好的色度和透明性。與樹脂相近的極性使其與樹脂相溶性良好，因而廣泛應(yīng)用于PVB安全膜、合成橡膠、乙烯基樹脂、PVC、工業(yè)涂布涂層、密封材料等多個(gè)領(lǐng)域。該產(chǎn)品為聚乙烯醇縮丁醛（PVB安全膜）和合成橡膠的最佳特效增塑劑，能使之產(chǎn)生極佳的低溫性能和低揮發(fā)性。用作含蓖麻油的聚乙烯醇的縮丁醛布基涂料時(shí)，能顯著改善嚴(yán)寒條件下的柔順性。用于合成橡膠，用量一般都比其它增塑劑低。目前三甘醇二異辛酸酯的合成分兩步進(jìn)行。第一步是一分子三甘醇和一分子異辛酸在催化劑作用下生成三甘醇單異辛酸酯；第二步是一分子三甘醇單異辛酸酯和一分子異辛酸反應(yīng)生成三甘醇二異辛酸酯。該反應(yīng)為典型的酯化脫水反應(yīng)，但傳統(tǒng)的三甘醇二異辛酸酯生產(chǎn)工藝工業(yè)上長(zhǎng)期使用的催化劑為液體酸催化劑，存在污染嚴(yán)重、工藝流程復(fù)雜、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，而且對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，存在安全隱患。因此迫切需要通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，來(lái)提高三甘醇二異辛酸酯的產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效率，既節(jié)能又環(huán)保的三甘醇二異辛酸酯生產(chǎn)新工藝，新方法，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，而提供的一種環(huán)保型增塑劑三甘醇二異辛酸酯的制備方法，具有轉(zhuǎn)化率和選擇性高、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)方案：
一種環(huán)保型增塑劑三甘醇二異辛酸酯的制備方法，其特征包括如下步驟構(gòu)成：
將原料三甘醇、異辛酸按質(zhì)量比為1∶2.1～2.3比例投入到帶攪拌、機(jī)械密封的酯化反應(yīng)釜中，開啟攪拌，加熱升溫，溫度上升至60～80℃，加入酯化催化劑，繼續(xù)升溫，溫度控制在210～220℃，壓力控制在0.05～0.2MPa，使其在正壓狀態(tài)下進(jìn)行酯化反應(yīng)3～3.5h，然后緩慢減壓至常壓（1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓），并開啟真空泵機(jī)組調(diào)整釜內(nèi)壓力為負(fù)壓狀態(tài)，溫度控制在220～225℃，壓力控制在－0.02～－0.01MPa，保持負(fù)壓酯化反應(yīng)1～1.5h，待分水器上部視鏡中無(wú)液體流出時(shí)，酯化反應(yīng)完畢。
酯化反應(yīng)完畢后，冷卻酯化反應(yīng)釜中的物料，物料溫度降至90～100℃，將酯化反應(yīng)釜內(nèi)物料壓入過(guò)濾器后進(jìn)入蒸餾釜，過(guò)濾器內(nèi)得到的催化劑固體料，可回收后重復(fù)進(jìn)行利用。
當(dāng)物料移入蒸餾釜后，加熱升溫，開啟真空泵機(jī)組進(jìn)行負(fù)壓蒸餾進(jìn)行脫酸，收集真空度為-0.096～-0.1MPa、氣相溫度為152～160℃的冷凝液，使部分剩余的異辛酸能夠得到充分脫除，回收的酸可重復(fù)使用。
剩余酸充分脫除后，冷卻蒸餾釜中的物料，物料溫度降至100℃以下后，將物料粗酯轉(zhuǎn)入精制釜中，再降溫至80～90℃時(shí)，首先加入堿液進(jìn)行中和，使酸值小于0.1mgKOH/g，然后加入無(wú)離子水進(jìn)行2次水洗操作，靜置分層排出水分，接著加熱升溫，開啟真空泵機(jī)組，當(dāng)氣相溫度達(dá)90～102℃時(shí)，壓力為－0.04～－0.01MPa，在負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行汽提2h，脫去水分及部分低沸物，最后加入無(wú)機(jī)濾附劑，再進(jìn)行吸附脫色處理，并經(jīng)過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，使固液分離后得到產(chǎn)品，即環(huán)保型增塑劑三甘醇二異辛酸酯（3G8）。
在本發(fā)明中，所述的酯化催化劑為納米固體超強(qiáng)酸，具體制備方法為：取適量的SnCl4溶解于無(wú)離子水中，配成1mol/L溶液，滴加5mol/L的NH3H2O溶液使其沉淀，調(diào)節(jié)PH=10，靜置12h，過(guò)濾，用無(wú)離子水洗滌至無(wú)Cl-和NH4+。將沉淀物在120℃烘箱中干燥12h后，研磨至100目，用1mol/L的H2SO4溶液，浸泡10h，抽濾，把所得濾餅在紅外燈下干燥30-50min,最后置于馬弗爐中，在600℃焙燒2h，即得納米固體超強(qiáng)酸催化劑SO42-/SnO2
所述的酯化催化劑其添加量為總物料量的0.045%～0.055%。
所述的中和所用的堿為含量5%的碳酸鈉溶液。
所述的無(wú)機(jī)濾附劑為多孔性吸附材料，該組份具體是由活性碳、硅藻土和高嶺土按質(zhì)量比為2∶1∶1的比例組成的混合物。
所述的無(wú)機(jī)濾附劑的其用量為三甘醇二異辛酸酯粗酯量的0.15%～0.2%。
本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明提供了一種環(huán)保型增塑劑三甘醇二異辛酸酯的制備方法，該制備方法采用納米固體超強(qiáng)酸為催化劑，不僅提高了酯化轉(zhuǎn)化率，而且催化劑用量少、選擇性高，產(chǎn)品易分離，后處理簡(jiǎn)單，并可再生利用等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)還采用調(diào)節(jié)酯化反應(yīng)的前后期壓力，提高反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時(shí)間，節(jié)約能耗。
附圖1說(shuō)明:
圖一為本發(fā)明的一種環(huán)保型增塑劑三甘醇二異辛酸酯的生產(chǎn)工藝流程示意圖，其中圖中：1、酯化反應(yīng)，2、過(guò)濾，3、蒸餾脫酸，4、加減中和，5、水洗，6、汽提，7、吸附脫色，8、過(guò)濾，9、成品
具體實(shí)施方式
以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的制備方法作進(jìn)一步的闡述。
實(shí)施例1
1、酯化反應(yīng)
將原料800kg三甘醇和1680kg異辛酸投入到帶攪拌，機(jī)械密封的5000L搪玻璃酯化反應(yīng)釜中，開啟酯化釜夾套蒸汽進(jìn)行加熱升溫，同時(shí)開啟攪拌，溫度上升至60℃時(shí)，加入1.116kg酯化催化劑，繼續(xù)升溫，溫度控制在210～220℃，壓力控制在0.05～0.2MPa，在正壓狀態(tài)下進(jìn)行酯化反應(yīng)3h，然后緩慢減壓至常壓（1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓），并開啟真空泵機(jī)組調(diào)整釜內(nèi)壓力為負(fù)壓狀態(tài)，溫度控制在220～225℃，壓力控制在－0.02～－0.01MPa，保持負(fù)壓酯化反應(yīng)1～1.5h，待分水器上部視鏡中無(wú)液體流出時(shí)，酯化反應(yīng)完畢。
酯化反應(yīng)完畢后，冷卻酯化反應(yīng)釜中的物料，物料溫度降至90℃時(shí)，將酯化反應(yīng)釜內(nèi)物料壓入過(guò)濾器后進(jìn)入不銹鋼蒸餾釜，過(guò)濾器內(nèi)得到的催化劑固體料用無(wú)離子純水漂洗后重復(fù)利用。
2、蒸餾
當(dāng)物料移入蒸餾釜后，開啟蒸餾釜夾套蒸汽進(jìn)行加熱升溫，同時(shí)開啟真空泵機(jī)組進(jìn)行負(fù)壓蒸餾進(jìn)行脫酸，收集真空度為-0.096～-0.1MPa、氣相溫度為152～160℃時(shí)的冷凝液，接收罐中的冷凝液異辛酸在下一次酯化反應(yīng)中使用。
蒸餾完畢后，冷卻蒸餾釜中的物料至95℃，將物料粗酯轉(zhuǎn)入不銹鋼精制釜中。
3、精制
物料轉(zhuǎn)入精制釜后，開啟攪拌，繼續(xù)降溫至80℃時(shí)，加入5%的碳酸鈉溶液進(jìn)行中和，同時(shí)取樣分析，使酸值小于0.1mgKOH/g為止，然后加入50kg無(wú)離子水進(jìn)行水洗操作，攪拌20min后，靜止20min，分層后將物料粗酯液中的水排出，再重復(fù)一次水洗操作，接著加熱升溫，開啟真空泵機(jī)組，當(dāng)氣相溫度達(dá)90～102℃時(shí)，壓力為－0.04～－0.01MPa，在負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行汽提2h，脫去水分及部分低沸物，最后冷卻降溫至70℃時(shí)，加入3.6kg無(wú)機(jī)濾附劑，攪拌30min，進(jìn)行吸附脫色處理，繼續(xù)冷卻降溫至40℃時(shí)，采用過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，使固液分離后得到液體產(chǎn)品，即環(huán)保型增塑劑三甘醇二異辛酸酯（3G8）。
實(shí)施例2
1、酯化反應(yīng)
將原料800kg三甘醇和1760kg異辛酸投入到帶攪拌，機(jī)械密封的5000L搪玻璃酯化反應(yīng)釜中，開啟酯化釜夾套蒸汽進(jìn)行加熱升溫，同時(shí)開啟攪拌，溫度上升至70℃時(shí)，加入1.28kg酯化催化劑，繼續(xù)升溫，溫度控制在210～220℃，壓力控制在0.05～0.2MPa，在正壓狀態(tài)下進(jìn)行酯化反應(yīng)3.2h，然后緩慢減壓至常壓（1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓），并開啟真空泵機(jī)組調(diào)整釜內(nèi)壓力為負(fù)壓狀態(tài)，溫度控制在220～225℃，壓力控制在－0.02～－0.01MPa，保持負(fù)壓酯化反應(yīng)1～1.5h，待分水器上部視鏡中無(wú)液體流出時(shí)，酯化反應(yīng)完畢。
酯化反應(yīng)完畢后，冷卻酯化反應(yīng)釜中的物料，物料溫度降至92℃時(shí)，將酯化反應(yīng)釜內(nèi)物料壓入過(guò)濾器后進(jìn)入不銹鋼蒸餾釜，過(guò)濾器內(nèi)得到的催化劑固體料用無(wú)離子純水漂洗后重復(fù)利用。
2、蒸餾
當(dāng)物料移入蒸餾釜后，開啟蒸餾釜夾套蒸汽進(jìn)行加熱升溫，同時(shí)開啟真空泵機(jī)組進(jìn)行負(fù)壓蒸餾進(jìn)行脫酸，收集真空度為-0.096～-0.1MPa、氣相溫度為152～160℃時(shí)的冷凝液，接收罐中的冷凝液異辛酸在下一次酯化反應(yīng)中使用。
蒸餾完畢后，冷卻蒸餾釜中的物料至90℃，將物料粗酯轉(zhuǎn)入不銹鋼精制釜中。
3、精制
物料轉(zhuǎn)入精制釜后，開啟攪拌，繼續(xù)降溫至82℃時(shí)，加入5%的碳酸鈉溶液進(jìn)行中和，同時(shí)取樣分析，使酸值小于0.1mgKOH/g為止，然后加入55kg無(wú)離子水進(jìn)行水洗操作，攪拌20min后，靜止20min，分層后將物料粗酯液中的水排出，再重復(fù)一次水洗操作，接著加熱升溫，開啟真空泵機(jī)組，當(dāng)氣相溫度達(dá)90～102℃時(shí)，壓力為－0.04～－0.01MPa，在負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行汽提2h，脫去水分及部分低沸物，最后冷卻降溫至65℃時(shí)，加入4.2kg無(wú)機(jī)濾附劑，攪拌30min，進(jìn)行吸附脫色處理，繼續(xù)冷卻降溫至40℃時(shí)，采用過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，使固液分離后得到液體產(chǎn)品，即環(huán)保型增塑劑三甘醇二異辛酸酯（3G8）。
實(shí)施例3
1、酯化反應(yīng)
將原料800kg三甘醇和1840kg異辛酸投入到帶攪拌，機(jī)械密封的5000L搪玻璃酯化反應(yīng)釜中，開啟酯化釜夾套蒸汽進(jìn)行加熱升溫，同時(shí)開啟攪拌，溫度上升至65℃時(shí)，加入1.452kg酯化催化劑，繼續(xù)升溫，溫度控制在210～220℃，壓力控制在0.05～0.2MPa，在正壓狀態(tài)下進(jìn)行酯化反應(yīng)3.5h，然后緩慢減壓至常壓（1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓），并開啟真空泵機(jī)組調(diào)整釜內(nèi)壓力為負(fù)壓狀態(tài)，溫度控制在220～225℃，壓力控制在－0.02～－0.01MPa，保持負(fù)壓酯化反應(yīng)1～1.5h，待分水器上部視鏡中無(wú)液體流出時(shí)，酯化反應(yīng)完畢。
酯化反應(yīng)完畢后，冷卻酯化反應(yīng)釜中的物料，物料溫度降至95℃時(shí)，將酯化反應(yīng)釜內(nèi)物料壓入過(guò)濾器后進(jìn)入不銹鋼蒸餾釜，過(guò)濾器內(nèi)得到的催化劑固體料用無(wú)離子純水漂洗后重復(fù)利用。
2、蒸餾
當(dāng)物料移入蒸餾釜后，開啟蒸餾釜夾套蒸汽進(jìn)行加熱升溫，同時(shí)開啟真空泵機(jī)組進(jìn)行負(fù)壓蒸餾進(jìn)行脫酸，收集真空度為-0.096～-0.1MPa、氣相溫度為152～160℃時(shí)的冷凝液，接收罐中的冷凝液異辛酸在下一次酯化反應(yīng)中使用。
蒸餾完畢后，冷卻蒸餾釜中的物料至92℃，將物料粗酯轉(zhuǎn)入不銹鋼精制釜中。
3、精制
物料轉(zhuǎn)入精制釜后，開啟攪拌，繼續(xù)降溫至85℃時(shí)，加入5%的碳酸鈉溶液進(jìn)行中和，同時(shí)取樣分析，使酸值小于0.1mgKOH/g為止，然后加入60kg無(wú)離子水進(jìn)行水洗操作，攪拌20min后，靜止20min，分層后將物料粗酯液中的水排出，再重復(fù)一次水洗操作，接著加熱升溫，開啟真空泵機(jī)組，當(dāng)氣相溫度達(dá)90～102℃時(shí)，壓力為－0.04～－0.01MPa，在負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行汽提2h，脫去水分及部分低沸物，最后冷卻降溫至60℃時(shí)，加入4.8kg無(wú)機(jī)濾附劑，攪拌30min，進(jìn)行吸附脫色處理，繼續(xù)冷卻降溫至40℃時(shí)，采用過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，使固液分離后得到液體產(chǎn)品，即環(huán)保型增塑劑三甘醇二異辛酸酯（3G8）。
通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例，制得的環(huán)保型增塑劑三甘醇二異辛酸酯性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果見下表所示，其質(zhì)量指標(biāo)全部達(dá)到指標(biāo)。
本發(fā)明提供了一種思路及方法，具體實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。