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增塑劑的純化的制作方法

文檔序號:11441167閱讀:371來源:國知局
本申請要求于2015年1月16日提交的美國臨時專利申請?zhí)?2/104,302的優(yōu)先權(quán)。發(fā)明背景本發(fā)明總體上涉及用于純化增塑劑組合物的方法。更確切地說,本發(fā)明涉及用于純化環(huán)氧化酯增塑劑的方法。此類環(huán)氧化脂肪酸酯作為用于不同增塑聚合物組合物和最終用途(包括用于醇酸樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂(通常酚類材料)、酚醛樹脂、聚苯乙烯、聚氨酯、聚(乙烯醇)以及不飽和聚酯)的基于可再生來源的或可再生來源衍生的增塑劑來使用近來已引起相當(dāng)大的興趣。具體地說,此類材料已經(jīng)在聚鹵乙烯組合物的使用中得以研究。聚氯乙烯(pvc),最常見的鹵乙烯聚合物,以硬質(zhì)的、基本上未增塑的形式并且以增塑的pvc形式找到了商業(yè)應(yīng)用。硬質(zhì)pvc(本發(fā)明未涉及)被用于管道系統(tǒng)、管道以及其中需要高的化學(xué)耐受性,但不需要柔性或可撓性的類似物。另一方面,除了用作皮革代用品并且作為用于軟體家具的布罩,汽車座椅和其他物品之外,增塑pvc在薄膜、薄片、線和線纜覆蓋物、模制品、傳送帶、玩具和軟管中找到了應(yīng)用。廣義地說,增塑劑是與聚合物如聚氯乙烯(下文中,pvc)組合以賦予該聚合物柔性、可伸展性和可加工性或這些屬性的一些組合(如特定最終用途所需要的)的材料。1951年,國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(iupac)將普遍接受的增塑劑定義發(fā)展為被結(jié)合在材料(通常塑料或彈性體)中以增加其柔性、可加工性或膨脹性的物質(zhì)或材料。經(jīng)常地,使用主增塑劑和輔增塑劑的組合,其中這些輔增塑劑本身不起作用以賦予該pvc這些所希望的屬性,但用于改進這種或這些主增塑劑的有效性并且任選地為這些材料被結(jié)合到其中的pvc組合物提供其他特征。歷史上,大部分主pvc增塑劑已經(jīng)是石油衍生的鄰苯二甲酸酯和苯甲酸酯化合物,鄰苯二甲酸二辛酯和鄰苯二甲酸二異壬酯是值得注意的實例。然而,此類石油衍生的增塑劑的生產(chǎn)和使用經(jīng)常是昂貴的(因為石油的定價和利用率上的波動),并且是越來越可能保持這種狀況,因為石油儲量減少了并且確保新的供應(yīng)被證明為更昂貴和困難。此外,某些石油衍生的鄰苯二甲酸酯增塑劑由于它們破壞人類內(nèi)分泌活性的潛在性已引起了擔(dān)憂,并且在多個國家已經(jīng)建立起法規(guī)控制以解決這些擔(dān)憂。未改性的可再生來源衍生的油如三酰甘油酯油大體上與pvc樹脂是不可兼容的,但可再生來源衍生的油的某些改性的衍生物(如環(huán)氧化大豆油(eso))與pvc樹脂是可兼容的并且已經(jīng)被積極研究作為基于石油的增塑劑的一種成本更低的、可再生來源衍生的替代物來使用,同時作為主增塑劑和輔增塑劑來使用。從可再生來源,如可再生來源衍生的動物、藻類、微生物或植物(包括蔬菜)的油開發(fā)有用的增塑劑的興趣也從以下的期望中部分得以發(fā)展:此類材料將不太可能對與在其組成中要求增塑劑的產(chǎn)品相接觸的人造成生理干擾或其他損傷。近年來,其結(jié)果是,在文獻和市場中已經(jīng)引入了多種不同的基于可再生來源的pvc增塑劑。增塑劑化合物可以單獨使用或以各種混合物使用,包括本領(lǐng)域已知的許多其他增塑劑,如二羧酸、檸檬酸的酯,以及芳香族二羧酸的酯(例如,鄰苯二甲酸酯)。特別有用的是包含由具有用于增塑pvc的高度環(huán)氧化的環(huán)氧化甘油三酯制備的增塑劑化合物的混合物。此類環(huán)氧化甘油三酯可以典型地通過環(huán)氧化大豆油和環(huán)氧化亞麻籽油例示,而其他環(huán)氧化的可再生來源衍生的油也是有用的。在此類配制品中,環(huán)氧化脂肪酸片段通過充當(dāng)酸性聚合物分解產(chǎn)物的清除劑提供了所希望的穩(wěn)定作用。增塑劑化合物對制成各種工業(yè)物品和消費物品是有用的,這些物品包括地板材料、用于建筑物的外部和內(nèi)部的壁板元件、窗框、柔性管和剛性管、管道系統(tǒng)、增強軟管、人造革、消費物品的包裝、內(nèi)部和外部汽車零件、電子設(shè)備箱、各種單層膜和多層膜、乙烯基辦公用品、增塑溶膠等。本發(fā)明的純化的環(huán)氧化酯增塑劑可以通過酯基轉(zhuǎn)移或酯交換以及根據(jù)本發(fā)明的純化方法來制成,用于隨后用作各種各樣的聚合物(包括鹵化聚合物、酸官能化聚合物、酸酐官能化聚合物、和丁腈橡膠)中的主增塑劑或輔增塑劑。一種示例性鹵化聚合物是pvc聚合物,其中如在此使用的“pvc”或“聚氯乙烯”被理解為覆蓋氯乙烯與典型地最高達20%的共聚單體(如醋酸乙烯酯、丙烯、乙烯、馬來酸二乙酯、富馬酸二甲酯和其他烯鍵式不飽和共聚單體)的均聚物和共聚物的范圍。其他鹵化聚合物的實例包括:聚鹵乙烯聚合物、氯化的聚烯烴類和氯化橡膠。適合的酸官能化的聚合物包括需要增塑作用以便減少玻璃化轉(zhuǎn)變或者改進韌性的丙烯酸官能化的聚合物,以及丙烯酸聚合物和其他聚合物。當(dāng)用作主增塑劑時,該純化的環(huán)氧化脂肪酸酯可以優(yōu)選占按聚合物組合物的重量計的至少百分之20,更優(yōu)選將占按聚合物組合物的重量計的至少百分之30,并且最優(yōu)選將占按聚合物組合物重量計的至少百分之50。合適的組合物可以包含增塑溶膠??梢耘渲扑迷鏊芫酆衔锝M合物,應(yīng)注意,以常規(guī)方式在所有其他方面中,除了本發(fā)明的純化的環(huán)氧化酯之外,包括結(jié)合各種種類的添加劑。當(dāng)該純化的環(huán)氧化酯在優(yōu)選實施例中用作主/輔增塑劑體系的主增塑劑時,例如,可以添加基于可再生地輔增塑劑和熱穩(wěn)定劑如環(huán)氧化大豆油,或者可以將作為紫外吸收劑、填料、抗氧化劑、抗靜電劑、防霧劑、顏料、染料、交聯(lián)助劑等等的用于改進熱穩(wěn)定性、潤滑性或耐氣候性中的一種或多種特性的其他輔增塑劑(包括基于石油的增塑劑)或其他添加劑結(jié)合到這些組合物中。本發(fā)明的純化的環(huán)氧化酯還可以在某些實施例中與其他主增塑劑如酞酸二辛酯、其他鄰苯二甲酸酯、檸檬酸酯、苯甲酸酯、偏苯三酸酯、以及其他脂肪二酯組合來使用,不過優(yōu)選地本發(fā)明的增塑的聚合物組合物將不包括任何添加的鄰苯二甲酸酯并且將實質(zhì)上包括僅基于可再生地或基于生物的增塑劑。根據(jù)本發(fā)明待純化的環(huán)氧化酯增塑劑通過已知路徑合成。例如,在2014年4月24日作為美國專利申請公開號2014/0113999公開的“reducedcolorepoxidizedestersfromepoxidizednaturalfatsandoils[來自環(huán)氧化天然脂肪和油的減少顏色的環(huán)氧化酯]”的共同轉(zhuǎn)讓的共同未決的美國專利申請序列號14/125,602中,其內(nèi)容以其全文通過引用結(jié)合在此,減少顏色的環(huán)氧化脂肪酸酯(如環(huán)氧化大豆油脂肪酸甲酯,ems)是由環(huán)氧化天然脂肪或油(如環(huán)氧化大豆油,eso)通過在酯基轉(zhuǎn)移方法中或在酯交換方法中包含硼氫化物制成的。在另一個實例中,在2014年9月4日作為美國專利申請公開號us2014/0249322公開的“makingepoxidizedestersfromepoxidizednaturalfatsandoils[由環(huán)氧化天然脂肪和油制備環(huán)氧化酯]”公開的共同轉(zhuǎn)讓的共同未決的美國專利申請序列號14/350,590中,其內(nèi)容以其全文通過引用結(jié)合在此,環(huán)氧化酯是使用低水分脂肪和油通過酯基轉(zhuǎn)移方法制成的。產(chǎn)物經(jīng)受相分離,并且與不采用低水分進料的方法相比,可以采用減少的摩爾過量的醇。在另一個實例中,在2014年4月22日發(fā)布的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利號8,703,849“processesformakinghigh-purityrenewablesource-basedplasticizersandproductsmadetherefrom[用于制備高純度的基于可再生來源的增塑劑的方法以及由其制成的產(chǎn)品]”中,其內(nèi)容以其全文通過引用結(jié)合在此,我們描述了用于由在環(huán)結(jié)構(gòu)中包括5至7個成員的醇(在特性上無論是環(huán)狀的、雜環(huán)的還是芳香族的)制成某些高純度不飽和脂肪酸酯的方法,然后這些酯能夠被環(huán)氧化(根據(jù)第二方面)以產(chǎn)生用于聚鹵乙烯聚合物并且特別地用于pvc的基于可再生來源的增塑劑。增塑劑可以作為主增塑劑以甚至增塑溶膠水平容易地結(jié)合到pvc內(nèi),并提供了增塑的pvc組合物,這些組合物進而在某些方面中展示了改進且出人意料的性能。雖然先前已經(jīng)描述或建議了不飽和脂肪酸的環(huán)氧化芐酯用于增塑pvc,參見例如美國專利號3,377,304(環(huán)氧化大豆油脂肪酸芐酯)和英國專利號gb1,049,100,但是已知的制備那些芐酯和隨后的增塑劑的方法導(dǎo)致pvc組成限制和性能特征,這已經(jīng)不幸地將此類材料的用途僅僅限制為輔增塑劑和熱穩(wěn)定劑。我們發(fā)現(xiàn),通過制備指示的不飽和脂肪酸酯(包括,當(dāng)然,大豆油脂肪酸芐酯),無論通過使在環(huán)結(jié)構(gòu)中包括5至7個成員的醇與具有低殘留單甘油酯和二甘油脂的不飽和脂肪酸低級烷基酯反應(yīng)還是通過使這些醇與具有相應(yīng)低的單酰甘油酯和二酰甘油酯含量的不飽和脂肪酸進料反應(yīng),可以克服這些限制。增塑劑的一個非常重要的屬性是增塑劑的純度。在增塑劑合成后,常見的雜質(zhì)包括金屬、離子、一元醇如甲醇或芐醇、以及多元醇如丙三醇。增塑劑中的雜質(zhì)在增塑劑和由其制成的產(chǎn)品中帶來若干問題。雜質(zhì)可能賦予增塑劑氣味或顏色。金屬和離子是尤其有問題的增塑劑雜質(zhì);它們可以干擾它們被結(jié)合到其中的塑料的電特性,如它們的電絕緣能力。聚合物微晶間隙的非均勻性是塑化pvc中污染離子的結(jié)果:“離子移動通過存在于在聚合物微晶之間的非結(jié)晶部分中的自由空間。取決于聚合物的特性或結(jié)晶條件,自由空間具有非均勻的尺寸分布。自由空間的尺寸的均勻性或非均勻性影響離子運動,并且因此它還影響聚合物固體的電特性?!?“studyofmotionofimpurityionsmakinginfluenceonelectricalpropertiesofpolymersolidsinlowfrequencyrange[雜質(zhì)離子的運動對聚合物固體在低頻率范圍內(nèi)電特性的影響的研究],”anada,y.,advancedmaterialsresearch[先進材料研究],740,630-635,2013(反式科技出版物有限公司(transtechpublicationsltd.)))。在pvc增塑溶膠中,pvc顆粒的電化電勢(ζ電勢)與增塑劑滲出有關(guān)。(“anattempttodescribenonspecificinteractionsofpolymer-polymertypeintheplastisoldispersionsofpoly(vinylchloride)[描述了聚合物-聚合物類型在聚(氯乙烯)的增塑溶膠分散體中的非特異性相互作用的嘗試],”makarewicz,e.,colloidandpolymerscience[膠體和聚合物科學(xué)]267(9),803-7,1989)。pvc顆粒的ζ電勢進而被包含在這些顆粒中的離子雜質(zhì)影響,這些離子雜質(zhì)來源于添加劑。這在最終產(chǎn)品中可能是非常重要的,因為在增塑劑中甚至少量的酸或醇雜質(zhì)的存在可以減少該增塑劑的效率。(http://www.plastemart.com/plastic-technical-article.asp?literatureid=1602&paper=essential-compounding-chemicals-used-with-pvc-resin-primary-secondary-plasticiser-heat-light-stabilisers,2014年7月3日訪問的)。環(huán)氧化酯增塑劑中另一種潛在的雜質(zhì)來源是特征環(huán)氧乙烷環(huán)??紤]作為用于環(huán)氧化酯的起始材料的環(huán)氧化可再生來源衍生的脂肪或油中的環(huán)氧化物官能度的不穩(wěn)定性質(zhì)致使這些環(huán)氧化物易于形成不希望的副產(chǎn)物。這種高度反應(yīng)性環(huán)容易打開,并示出了環(huán)氧乙烷的典型反應(yīng)。環(huán)氧乙烷環(huán)化合物對酸催化的反應(yīng)是高度敏感的。它們還易于與醇、胺、羧基、亞胺、酚和無機氰酸酯反應(yīng)。(“epoxidationproductsoffattyacids,alkylfattyacidestersandglycerides,etc.aschemicalintermediatesandplasticizer/stabilizersforpolymers,resinsandrubbers[脂肪酸、烷基脂肪酸酯和甘油酯等的環(huán)氧化產(chǎn)物作為化學(xué)中間體和增塑劑/穩(wěn)定劑用于聚合物、樹脂和橡膠],第i部分”lower,e.s.,sofwjournal[sofw雜志]121(4)278,280-21995)。由環(huán)氧化物的水解或重排并且由脂肪酸鏈的交聯(lián)引起的副產(chǎn)物的問題是環(huán)氧化酯增塑劑中的雜質(zhì)的公認來源(2013年5月7日發(fā)布的美國專利號us8,436,042,其內(nèi)容以其全文通過引用結(jié)合在此)。因此,由于雜質(zhì)對組合物(包括它們被結(jié)合到其中的pvc塑料)的特性的不成比例的負面影響,經(jīng)?;ㄙM相當(dāng)大的努力來從增塑劑中去除雜質(zhì)。不幸地,已知的增塑劑純化的途徑是麻煩且昂貴的。由于存在少量的有機酸,增塑劑經(jīng)常是微酸性的。甚至在低濃度下,增塑劑中的酸侵蝕增塑劑并在暴露于輕微加熱時將引起pvc變色。洗滌(用水萃取)經(jīng)常在用于合成增塑劑的反應(yīng)器容器中在工業(yè)規(guī)模上進行。洗滌工藝是昂貴的,并且消耗可用于增塑劑生產(chǎn)中的有價值的反應(yīng)器時間。諷刺地,水洗滌還產(chǎn)生了大量的廢洗滌水,從而通過與使用可再生來源衍生的增塑劑促進的非常價值相反運行而減少工藝可持續(xù)性。金屬離子及其相應(yīng)鹽引起pvc的降解(包括光降解),是在pvc中眾所周知地有問題的。金屬鹽污染物通過充當(dāng)過氧基的分解的敏化劑或通過在uv照射下產(chǎn)生自由基來增加pvc的光敏性。增塑劑中的典型的離子污染物和金屬污染物包括鈉、鐵、鈣、磷、鋅、硼、鉬和鋁。增塑劑純化的一個實例在美國專利號us3,070,608(1962年12月25日發(fā)布的,轉(zhuǎn)讓給斯威夫特公司(swift&company))中傳授,這要求用“大量的水”萃取環(huán)氧酸的甲酯(實例1,第3欄,第4行);洗滌去除“過量的醇、甘油和甲醇鈉催化劑”(實例4,第4欄,第20-23行)。隨后的干燥還是必要的。使用大量的水被認為是麻煩且昂貴的。增塑劑純化的另一個實例在美國專利申請公開號us8,802,877(2014年8月12日發(fā)布的;轉(zhuǎn)讓給npcindustriasquimicasltda)中傳授。在本申請中,產(chǎn)物混合物純化要求數(shù)個步驟:“在酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)結(jié)束時,發(fā)生純化步驟,通過該純化步驟傾析并分離所形成的甘油。然后將反應(yīng)混合物用酸中和、洗滌并取決于在隨后生產(chǎn)中重新獲得且重新使用的醇類型在從120℃至220℃變化的溫度下用蒸汽并且在離散真空(最高達約600mmhg[80kpa])下汽提(醇去除過程)。在醇去除過程后,過濾產(chǎn)物?!?第7欄第4-12行)高溫蒸汽汽提可以引起形成熱相關(guān)的缺陷,如顏色缺陷,并且如此多步驟的執(zhí)行被認為是麻煩且昂貴的。增塑劑純化的又另一個實例在歐洲專利申請公開號ep2070980(2009年6月17日公開的,轉(zhuǎn)讓給nexoleumbioderivadosltda.)中陳述。在形成環(huán)氧化大豆油脂肪酸乙酯增塑劑之后,如下在分離漏斗中進行相分離:“在反應(yīng)結(jié)束時,在分離漏斗中將水相與油相分離。該油相含有環(huán)氧化酯和甲酸。油相的洗滌根據(jù)在酯基轉(zhuǎn)移之后對于乙酯的洗滌所描述的程序進行加工;盡管水需要被預(yù)熱至50℃,并且洗滌程序應(yīng)被重復(fù),直到所有甲酸已被消除?!钡?頁第47-51行用預(yù)熱至50℃的水重復(fù)洗滌的執(zhí)行被認為是麻煩且昂貴的。增塑劑純化的另一個實例在美國專利申請公開號us2013/203907(2013年8月8日公開的;轉(zhuǎn)讓給阿科瑪公司(arkema,inc.))中傳授。用一個或兩個水洗滌步驟去除過氧化氫和甲酸來從環(huán)氧化增塑劑中去除殘留的鈉、鈣和/或鎂離子、污染物和有害反應(yīng)副產(chǎn)物。然后使組合物在全真空下經(jīng)受蒸汽汽提和干燥(實例1,us2013/203907的[0043])。高溫蒸汽汽提可能引起形成熱相關(guān)的缺陷,如顏色缺陷。在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請公開號us2014/113999中,在用檸檬酸的溶液中和、三次或四次反復(fù)水洗滌、在無水硫酸鎂上干燥、過濾、并真空干燥過夜之后,獲得了具有如通過astmd1209確定的90或更少的pt-co黑曾顏色的環(huán)氧化大豆油脂肪酸甲酯。在增塑劑純化的另一個實例中,在(http://www.plastemart.com/plastic-technical-article.asp?literatureid=1602&paper=essential-compounding-chemicals-used-with-pvc-resin-primary-secondary-plasticiser-heat-light-stabilisers,2014年7月3日訪問的)提出了雙蒸餾以補救增塑劑中的氣味問題。然而,使該增塑劑經(jīng)受雙蒸餾可能引起形成熱相關(guān)的缺陷,如顏色缺陷。在一個方面,本發(fā)明解決了提供一種用于純化環(huán)氧化酯增塑劑組合物的方法的這種需要。該方法是簡單并且連續(xù)的,并且不要求蒸餾中使用的高溫。技術(shù)實現(xiàn)要素:本發(fā)明涉及以下發(fā)現(xiàn):從可再生來源衍生的增塑劑中去除離子和其他雜質(zhì)可以進行,而沒有以上指出的缺點中的任一種。更特別地,根據(jù)本發(fā)明的方法,總體上通過聚結(jié)來純化增塑劑。在本發(fā)明的方法中,可以純化增塑劑,而沒有現(xiàn)有技術(shù)的麻煩且昂貴的途徑??梢赃M行這些增塑劑組合物的純化,而不暴露于熱、真空、萃取/洗滌步驟、劇烈攪拌、冗長的相分離時間、或蒸汽。具體實施方式環(huán)氧化大豆油脂肪酸甲酯(cas號68082-35-9)是用于通過本發(fā)明的方法純化的合適的增塑劑的實例。用于本發(fā)明中的其他合適的候選物包括衍生自環(huán)氧化酯的增塑劑,如乙酰丙酸酯增塑劑和當(dāng)歸內(nèi)酯增塑劑,如在2013年5月7日發(fā)布的美國專利號us8,436,042中陳述的,其內(nèi)容以其全文通過引用結(jié)合在此;蔬菜油衍生的增塑劑,如在2004年9月28日發(fā)布的美國專利號us6,797,753中披露的,其內(nèi)容以其全文通過引用結(jié)合在此;主增塑劑和輔增塑劑,在2009年8月20日發(fā)布的美國專利號us8,557,139中披露的,其內(nèi)容以其全文通過引用結(jié)合在此;不受阻的多元醇增塑劑,如在2013年2月23日發(fā)布的美國專利號us8,383,708中披露的,其內(nèi)容以其全文通過引用結(jié)合在此;部分酯基轉(zhuǎn)移的環(huán)氧化生物酯,如在2014年1月7日發(fā)布的美國專利號us8,623,947中披露的,其內(nèi)容以其全文通過引用結(jié)合在此;以及用于非pvc塑料中的增塑劑,如在美國專利號us6,869,985(2005年3月22日發(fā)布的)、us7,256,223(2007年8月14日發(fā)布的)以及us7,354,656(2008年4月8日發(fā)布的)中披露的用于基于聚乳酸的聚合物材料的增塑劑,其所有內(nèi)容以其全文通過引用結(jié)合在此。該解決方案還可以應(yīng)用于其他pvc增塑劑,包括鄰苯二甲酸酯、烯丙基磷酸酯、二烷基醚二酯、三羧酸酯、環(huán)氧化油、環(huán)氧化酯、聚酯、聚乙二醇二酯、烷基、烯丙基醚二酯、脂肪族二酯、烷基醚單酯、檸檬酸酯、二羧酸酯、蔬菜油、甘油酯、fdca酯、異己糖醇酯,以及用于常規(guī)的聚氯乙烯應(yīng)用中的其他增塑劑,或通過生產(chǎn)金屬或離子副產(chǎn)物或同樣使用水中和步驟的方法生產(chǎn)的任何增塑劑。如在此使用的術(shù)語“環(huán)氧化天然油”是其中至少一個脂肪酸部分含有至少一個環(huán)氧基的天然油。甚至呈甲酯(如大豆油脂肪酸甲酯)形式的來自可再生來源衍生的油的不飽和脂肪酸酯的環(huán)氧化典型地產(chǎn)生環(huán)氧基(還被稱為縮水甘油基)或環(huán)氧乙烷環(huán),替換脂肪酸主鏈中的雙鍵。合適的環(huán)氧化可再生來源衍生的油的非限制性實例包括環(huán)氧化藻類油、環(huán)氧化微生物油、環(huán)氧化動物脂肪(如環(huán)氧化牛脂油和環(huán)氧化魚油)、環(huán)氧化植物油、環(huán)氧化芥花油、環(huán)氧化蓖麻油、環(huán)氧化玉米油、環(huán)氧化亞麻籽油、環(huán)氧化棕櫚油、環(huán)氧化菜籽油、環(huán)氧化紅花油、環(huán)氧化大豆油、環(huán)氧化向日葵油、環(huán)氧化妥爾油、環(huán)氧化桐油及其任何組合。環(huán)氧化可再生來源衍生的脂肪或油可以衍生自可再生來源衍生的動物、藻類、微生物或植物(包括蔬菜)來源。優(yōu)選地,該環(huán)氧化可再生來源衍生的脂肪或油是蔬菜或種子油,例如,大豆油、亞麻籽油、玉米油、向日葵油、芥花油、菜籽油、椰子油、棕櫚仁油、棕櫚油、棉籽油、花生油、橄欖油、妥爾油、紅花油、基因改性的油、以及它們的衍生物和混合物。優(yōu)選地,該油是一種選自以上組的多不飽和油。最優(yōu)選地,該多不飽和油具有低的c18:3或更高的脂肪酸。盡管具有足夠低水平的c18:3或更高的脂肪酸的任何多不飽和油適合于本發(fā)明的方法,優(yōu)選地,該油是紅花油、向日葵油或玉米油。優(yōu)選的油含有小于約百分之2的c18:3或更高的多不飽和脂肪酸。更優(yōu)選地,這些油含有小于約百分之1的c18:3或更高的多不飽和脂肪酸。還優(yōu)選的是含有小于約百分之2的亞麻酸的多不飽和油。更優(yōu)選地,該亞麻酸含量是小于約百分之1??稍偕鷣碓囱苌沫h(huán)氧化酯的合適實例包括環(huán)氧化大豆油脂肪酸甲酯和環(huán)氧化大豆油脂肪酸芐酯。應(yīng)理解的是,“大豆油脂肪酸酯”是羧酸酯部分,其指的是任何天然存在的或隨后精制的脂肪酸及其酯的混合物,其中脂肪酸包括棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸等。環(huán)氧化可再生來源衍生的增塑劑可以使用聚結(jié)器進行純化。該聚結(jié)器允許連續(xù)室溫流動以從增塑劑中去除金屬、離子和醇雜質(zhì),而沒有使該增塑劑暴露于熱、真空、萃取/洗滌步驟、劇烈攪拌、冗長的相分離時間、或蒸汽。該純化的增塑劑作為純化的流出物離開該聚結(jié)器,并且這些雜質(zhì)通過另一個出口去除。本發(fā)明設(shè)想從環(huán)氧化酯增塑劑組合物中去除的雜質(zhì)包括離子、金屬、一元醇和多元醇。增塑劑中的典型的離子污染物和金屬污染物包括鈉、鐵、鈣、磷、鋅、硼、鉬和鋁。一元醇是具有從1至12個碳原子的直鏈或支鏈的伯或仲單烷醇或烷氧基烷醇。一元醇的特性特征是存在單一游離的羥基。烷醇的實例是甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、烯丙醇、異丁醇、異戊醇、芐基、正戊醇、異戊醇2-乙基己醇。一羥基醇可以是環(huán)形、直鏈或支鏈化合物的伯醇、仲醇或叔醇。烷氧基烷醇是具有從3至12個碳原子的伯醇或仲醇,其中具有從1至8個碳原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀烷氧基位于羥基的鄰位,并且包括甲氧基丙醇、乙氧基丙醇、丙氧基丙醇、異丙氧基丙醇、以及3-甲氧基-2-甲基丙醇。此類烷氧基烷醇典型地是通過用烷醇打開烷基環(huán)氧乙烷衍生的。烷氧基烷醇的另一個合適的實例是經(jīng)由糠醛的氫化容易獲得的四氫糠醇。多元醇是具有2個或更多個游離羥基的直鏈或支鏈多羥基化烷烴。典型的實例是乙二醇、1,2-丙二醇和1,3-丙二醇、丁二醇異構(gòu)體、丙三醇、1,2,4-三羥基丁烷、季戊四醇、木糖醇、核糖醇、山梨糖醇、甘露醇和半乳糖醇。多元醇可任選地含有一個或多個醚鍵,并且此類多元醇的合適實例是異己糖醇,如異山梨醇、脫水山梨糖醇異構(gòu)體、二丙三醇和聚丙三醇。在本發(fā)明的一個實施例中,本發(fā)明包括一種用于純化增塑劑組合物的方法,該方法包括:使含有至少一種選自由離子、金屬、一元醇和多元醇組成的組的雜質(zhì)的增塑劑組合物與聚結(jié)過濾器接觸以進行相分離成富含雜質(zhì)的相和純化的增塑劑流出物相;其中在該純化的增塑劑流出物相中至少一種雜質(zhì)的含量減少。在另一個實施例中,獲得了一種包含根據(jù)該方法純化的至少一種增塑劑組合物的組合物。在另一個實施例中,本發(fā)明進一步包括回收該純化的增塑劑流出物相。在又另一個實施例中,該純化的增塑劑流出物相的特征在于40ppm或更少的至少一種選自下組的金屬或離子的含量,該組由以下各項組成:鈉、鐵、鈣、磷、鋅、硼、鉬和鋁。在另一個實施例中,該純化的增塑劑流出物相的特征在于10ppm或更少的至少一種選自下組的金屬或離子的含量,該組由以下各項組成:鈉、鐵、鈣、磷、鋅、硼、鉬和鋁。在又另一個實施例中,該純化的增塑劑流出物相的特征在于將至少一種金屬或離子含量減少至低于icp光譜儀的檢測限,其中在與該聚結(jié)過濾器接觸之前該增塑劑的金屬或離子含量高于該icp光譜儀的檢測限。在另一個實施例中,該純化的增塑劑流出物相的特征在于至少一種一元醇的含量的減少。在還另一個實施例中,該純化的增塑劑流出物相的特征在于兩種或更多種一元醇的含量總和的減少,其中該一元醇的含量總和的減少是30%或更多。在另一個實施例中,該純化的增塑劑流出物相的特征在于兩種或更多種一元醇的含量總和的減少,其中該一元醇的含量總和的減少是60%或更多。在又另一個實施例中,該純化的增塑劑流出物相的特征在于小于0.5%的一元醇的含量總和。在另一個實施例中,該一元醇包括至少一個選自下組的成員,該組由以下各項組成:甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、烯丙醇、異丁醇、異戊醇、正戊醇、異戊醇2-乙基己醇、烷氧基烷醇、甲氧基丙醇、乙氧基丙醇、丙氧基丙醇、異丙氧基丙醇、3-甲氧基-2-甲基丙醇、芐基和四氫糠醇。在又另一個實施例中,該純化的增塑劑流出物相的特征在于在多元醇的含量總和減少。在另一個實施例中,該多元醇的含量總和的減少是20%或更多。在還另一個實施例中,該多元醇的含量總和的減少是40%或更多。在一個實施例中,該純化的增塑劑流出物相的特征在于小于0.25%的多元醇的含量總和。在另一個實施例中,該多元醇包括至少一個選自下組的成員,該組由以下各項組成:具有2個或更多個游離羥基的直鏈或支鏈多羥基化烷烴、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丁二醇、丙三醇、1,2,4-三羥基丁烷、季戊四醇、木糖醇、核糖醇、山梨糖醇、甘露醇、半乳糖醇、異己糖醇、異山梨醇、脫水山梨糖醇、二丙三醇和聚丙三醇。在又另一個實施例中,使該含有至少一種雜質(zhì)的增塑劑組合物與聚結(jié)過濾器接觸以進行相分離是沒有附加的加熱而進行的。在一個實施例中,使該含有至少一種雜質(zhì)的增塑劑組合物與聚結(jié)過濾器接觸以進行相分離是在環(huán)境溫度下進行的。在另一個實施例中,本發(fā)明包括一種組合物,該組合物包含根據(jù)在此列舉的方法純化的至少一種純化的增塑劑流出物相。在又另一個實施例中,本發(fā)明包括一種用于純化環(huán)氧化酯增塑劑組合物的方法,該方法包括使含有至少一種選自由離子、金屬、一元醇和多元醇組成的組的雜質(zhì)的環(huán)氧化酯增塑劑組合物與聚結(jié)過濾器接觸以進行相分離成富含雜質(zhì)的相和純化的環(huán)氧化酯增塑劑流出物相,其中在該純化的環(huán)氧化酯增塑劑流出物相中至少一種雜質(zhì)的含量減少。通過以下實例進一步展示本發(fā)明:實例1環(huán)氧化大豆油脂肪酸甲酯的合成基本上如在上述共同未決的美國專利申請公開號us2014/249322中描述的合成環(huán)氧化大豆油脂肪酸甲酯。將1000克環(huán)氧化大豆油在90攝氏度的水浴中借助于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器干燥持續(xù)1小時。將干燥的eso與275克無水甲醇一起加入到夾套式玻璃反應(yīng)器中。當(dāng)加入溶解于甲醇鈉(3克)/甲醇(25克)溶液中的1克硼氫化鈉的混合物時,將該混合物在55攝氏度下攪拌。在攪拌下該反應(yīng)在55度下繼續(xù)持續(xù)約60分鐘,此時加入約10克檸檬酸在30ml甲醇中的溶液。在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中在真空下去除過量的甲醇。用于聚結(jié)的準(zhǔn)備然后將反應(yīng)器內(nèi)容物移動至分液漏斗中并且允許相分離。移除含丙三醇的下層并且用300毫升去離子水將上層洗滌一次。在相分離后,移除水性下層,并且在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上在真空下干燥環(huán)氧化酯反應(yīng)產(chǎn)物上層。該環(huán)氧化酯反應(yīng)產(chǎn)物是明顯渾濁/混濁的。確定在該環(huán)氧化酯產(chǎn)物(環(huán)氧化大豆油脂肪酸甲酯,ems)與丙三醇之間的界面張力(ift);ift值是8.5達因/cm。環(huán)氧化大豆油脂肪酸甲酯的純化通過使環(huán)氧化酯反應(yīng)產(chǎn)物在室溫(環(huán)境溫度)下以100ml/min穿過液體/液體聚結(jié)器過濾器裝置而使該環(huán)氧化酯反應(yīng)產(chǎn)物與phaseseptmy分離柱(頗爾公司(pallcorporation),華盛頓港,紐約州)接觸。進行相分離以產(chǎn)生兩個相:1)富含雜質(zhì)的相,和2)包含純化的環(huán)氧化酯增塑劑的相。收集分離的相。該純化的環(huán)氧化酯增塑劑相是清澈的并且完全沒有未純化的環(huán)氧化酯反應(yīng)產(chǎn)物的可見渾濁/混濁。使用spectroarcosicp光譜儀(克萊沃公司(kleve),德國)量化該純化的環(huán)氧化酯增塑劑相中的離子和金屬。表1中給出了未經(jīng)處理的環(huán)氧化酯反應(yīng)產(chǎn)物以及在穿過該聚結(jié)過濾器后的純化的環(huán)氧化酯增塑劑的組成。所有離子和金屬單位是mg/kg(ppm)。該純化的環(huán)氧化酯增塑劑相比于該未經(jīng)處理的環(huán)氧化酯反應(yīng)產(chǎn)物是實質(zhì)上更少渾濁的。出人意料地,該純化的環(huán)氧化大豆油脂肪酸甲酯增塑劑(聚結(jié)器流出物)中的離子和金屬的含量含有僅僅百萬分之5.24的鈣,并且是完全純化不含該進料中的其他離子和金屬污染物(該方法的檢測限對于p和mo是0.05ppb并且對于剩余的離子和金屬是0.01ppb)。在金屬/離子雜質(zhì)(97%減少)、一元醇(甲醇,61%)、多元醇(丙三醇,47%)上,該純化的環(huán)氧化大豆油脂肪酸甲酯增塑劑顯著減少。實例2基本上如實例1中描述的合成環(huán)氧化大豆油脂肪酸甲酯,除了將該ems反應(yīng)產(chǎn)物旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)以去除甲醇、然后直接進料到該聚結(jié)器中,而沒有相分離、移除該水性下層并且干燥該環(huán)氧化酯反應(yīng)產(chǎn)物上層的“用于聚結(jié)的準(zhǔn)備”步驟以模仿沒有這些步驟的連續(xù)過程。在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后,將該殘余物分成兩相。表2.1中示出了在這些相與該餾出物之間的丙三醇、甲醇、鈉和硼的分布。表2.1.在這些相與餾出物之間的組分的分布。為了模仿沒有相分離的連續(xù)過程,將這兩個相組合以形成混濁的懸浮液。使該懸浮液穿過在被建成為容納2英寸/5cm聚結(jié)過濾器元件的不銹鋼實驗室規(guī)模的聚結(jié)器中的a/s系列液體/液體聚結(jié)器元件lcs5fps200966的2英寸/5cm部分。該聚結(jié)元件類似于先前使用的phasesepy,但是被設(shè)計用于生物柴油工業(yè)。使混濁的上相以20ml/min穿過該聚結(jié)器,而不形成兩個相。由于丙三醇在膜上的保留,收集清澈的單相,這沒有模擬連續(xù)過程。為了模擬連續(xù)過程,通過使富丙三醇的下相穿過該膜,將5cm(2”)膜用丙三醇飽和。將剩余的下相、上相和甲醇混合在一起并蒸發(fā)以去除甲醇。該殘余物形成兩個相并且使該混濁的上相穿過該聚結(jié)膜,導(dǎo)致形成兩個相。在30分鐘后,測試該上相。丙三醇、鈉和硼的水平基本上無變化,但是用這種類型的聚結(jié)膜,甲醇的水平減少了大于50%(51.5%)(表2.2)。表2.2.在與a/s系列液體/液體聚結(jié)器元件lcs5fps200966接觸之前和之后甲醇、丙三醇、鈉和硼的水平。說明甲醇丙三醇nabmg/kg%w/wmg/kgmg/kg之前46030.29911.12.0之后22370.26913.63.6實例3環(huán)氧化大豆油脂肪酸芐酯的合成在預(yù)示的實例中,基本上如實例1中描述的制備環(huán)氧化大豆油脂肪酸芐酯,除了芐醇代替甲醇之外。該產(chǎn)物被允許在真空下冷卻至室溫,并用檸檬酸溶液中和以產(chǎn)生含有顯著體積芐醇的環(huán)氧化大豆油脂肪酸芐酯產(chǎn)物混合物。環(huán)氧化大豆油脂肪酸芐酯的純化基本上如在實例1中概述的使含有芐醇的環(huán)氧化大豆油脂肪酸芐酯產(chǎn)物混合物與聚結(jié)過濾器單元接觸并且收集純化的環(huán)氧化酯增塑劑相(環(huán)氧化大豆油脂肪酸芐酯,ebs)。該純化的環(huán)氧化酯增塑劑ebs相中的金屬和離子、芐醇和丙三醇的含量低于該未經(jīng)處理的環(huán)氧化大豆油脂肪酸芐酯反應(yīng)產(chǎn)物。該聚結(jié)器流出物相比于該未經(jīng)處理的環(huán)氧化大豆油脂肪酸芐酯反應(yīng)產(chǎn)物是實質(zhì)上更少渾濁的。實例4環(huán)氧化大豆油脂肪酸乙酯的合成在預(yù)示的實例中,基本上如實例1中描述的制備環(huán)氧化大豆油脂肪酸乙酯,除了乙醇代替甲醇之外。該產(chǎn)物被允許在真空下冷卻至室溫,并用檸檬酸溶液中和以產(chǎn)生含有顯著體積乙醇的環(huán)氧化大豆油脂肪酸乙酯產(chǎn)物混合物。環(huán)氧化大豆油脂肪酸乙酯的純化基本上如在實例1中概述的使含有乙醇的環(huán)氧化大豆油脂肪酸乙酯產(chǎn)物混合物與聚結(jié)過濾器單元接觸并且收集純化的環(huán)氧化酯增塑劑相(環(huán)氧化大豆油脂肪酸乙酯,ees)。該純化的環(huán)氧化酯增塑劑ebs相中的金屬和離子、乙醇和丙三醇的含量低于該未經(jīng)處理的環(huán)氧化大豆油脂肪酸乙酯反應(yīng)產(chǎn)物。該純化的環(huán)氧化酯增塑劑相比于該未經(jīng)處理的環(huán)氧化大豆油脂肪酸乙酯反應(yīng)產(chǎn)物是實質(zhì)上更少渾濁的。實例5環(huán)氧化大豆油脂肪酸異戊酯的合成在預(yù)示的實例中,基本上如實例1中描述的制備環(huán)氧化大豆油脂肪酸異戊酯,除了異戊醇代替甲醇之外。該產(chǎn)物被允許在真空下冷卻至室溫,并用檸檬酸溶液中和以產(chǎn)生含有顯著體積異戊醇的環(huán)氧化大豆油脂肪酸異戊酯產(chǎn)物混合物。環(huán)氧化大豆油脂肪酸異戊酯的純化基本上如在實例1中概述的使含有異戊醇的環(huán)氧化大豆油脂肪酸異戊酯產(chǎn)物混合物與聚結(jié)過濾器單元接觸并且收集純化的環(huán)氧化酯增塑劑相(環(huán)氧化大豆油脂肪酸異戊酯,eis)。該純化的環(huán)氧化酯增塑劑ebs相中的金屬和離子、異戊醇和丙三醇的含量低于該未經(jīng)處理的環(huán)氧化大豆油脂肪酸異戊酯反應(yīng)產(chǎn)物。該純化的環(huán)氧化酯增塑劑相比于該未經(jīng)處理的環(huán)氧化大豆油脂肪酸異戊酯反應(yīng)產(chǎn)物實質(zhì)上更少渾濁的。當(dāng)前第1頁12
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