一种耐寒增塑剂癸二酸二辛酯的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种耐寒增塑剂癸二酸二辛酯的制备方法，属于PVC助剂的制备方法技术领域。
【背景技术】
[0002]增塑剂是一类“类溶剂”的物质。加入到塑料、树脂或弹性体等物质中，能改进它们的加工性，增加可塑性、柔韧性、拉伸性或膨胀性。加入增塑剂可以降低塑料的熔融粘度、玻璃化温度和弹性体的弹性模量，而不会改变被增塑物质的基本化学性质。
[0003]具有低粘度和低粘度系数的增塑剂，能降低聚合物的玻璃化温度，使硬而刚的塑料变得柔软而坚韧；低温条件下使用的塑料制品均需添加具有耐寒性的增塑剂，而增塑剂的耐寒性与其结构密切相关，含有直链烷基的增塑剂的耐寒性好，含有的支链烷基越多，耐寒性也就越好。在塑料中加入耐寒增塑剂，可以降低塑料制品的软化温度，明显改善塑料制品的耐低温性能，使其在寒冷的地区仍有良好的使用价值。
[0004]癸二酸二辛酯(DOS)是无色或浅黄色的透明油状液体，能溶于烃类、醇类、酮类、酯类、氯化烃类等有机溶剂，不溶于二元醇类和水。癸二酸二辛酯作为PVC的耐寒增塑剂，其增塑效率高，挥发性低并且具有良好的耐热性、耐寒性和电绝缘性，可在较高的温度下使用；特别适用于耐寒的电线、电缆料和片材、薄膜等PVC制品的生产；且无毒，可用于食品的包装材料。
[0005]癸二酸二辛酯是已经工业化生产多年的耐寒增塑剂，现有技术仍多以酸为催化剂，采用先中和、水洗再脱醇的生产工艺；其存在的不足在于:对设备的腐蚀性大、催化反应不彻底、酯化反应时间长和中和不完全、容易发生乳化现象、且能耗较大、产品的收率和纯度不高。
【发明内容】
[0006]本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种耐寒增塑剂癸二酸二辛酯的制备方法，制备过程环保性好、能耗少、废水排放量少，可获得高品质的回收醇和癸二酸二辛酯产品，且癸二酸二辛酯的收率高、纯度高。
[0007]为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下:
一种耐寒增塑剂癸二酸二辛酯的制备方法，包括以下步骤:
步骤一、酯化反应过程:按比例将2-乙基己醇和癸二酸投入到酯化反应釜中，加热到150?165°C，加入钛酸酯类催化剂，继续升温到210?225°C，进行酯化反应；当反应产物的酸值彡0.20 mgKOH/g时，酯化反应结束，制得酯化混合物备用；
步骤二、脱醇过程:将所述步骤一制得的酯化混合物先进行常压脱醇，再经过真空脱醇，脱除过量的2-乙基己醇，制得脱醇混合物备用；
步骤三、中和反应过程:将所述步骤二制得的脱醇混合物降温到95?105°C，加入3%的NaOH水溶液，进行中和反应过程，制得癸二酸二辛酯粗产品备用； 步骤四、减压蒸馏过程:将所述步骤三制得的癸二酸二辛酯粗产品转移到蒸馏釜中，进行减压蒸馏，制得癸二酸二辛酯馏出物备用；
步骤五、吸附、压滤过程:将所述步骤四制得的癸二酸二辛酯馏出物置于压滤釜中降温到100?115°C，用多孔性吸附材料进行吸附脱色；再经过压滤过程，制得耐寒增塑剂癸二酸二辛酯产品。
[0008]作为上述技术方案的改进，在所述步骤一中，2-乙基己醇与癸二酸投料的质量比为(2.4?2.6): 1.0 ;酯化反应时间为3.0?4.0小时；所述钛酸酯类催化剂为钛酸四异丙酯、酞酸丁酯和钛酸甲酯中的一种或多种的组合；所述钛酸酯类催化剂的用量为癸二酸投料量的0.39%?0.43%ο
[0009]作为上述技术方案的改进，在所述步骤二中，进行常压脱醇时观察脱醇视镜，当出醇的速度缓慢时，导入真空进行真空脱醇；控制真空度为-0.090?-0.075 Mpa ;且常压脱醇和真空脱醇的温度均为190?215°C。在本文中，所述的真空度均指相对真空度。
[0010]作为上述技术方案的改进，在所述步骤二中，常压脱醇和真空脱醇的总时间为
1.5?2.0小时。
[0011]作为上述技术方案的改进，在进行所述步骤一和所述步骤二时，采用间歇酯化反应，利用所述步骤一的酯化反应的反应热及粗酯产品的潜热进行所述步骤二的脱醇过程。上述间歇酯化反应可以缩短生产周期，提高生产效率，降低生产过程的能耗。
[0012]作为上述技术方案的改进，在所述步骤三中，NaOH的加入量为癸二酸投料量的15.0%?16.5% ;中和反应的搅拌时间为25?40分钟，静置30?40分钟，分离水相，排除中和残液。
[0013]作为上述技术方案的改进，在所述的步骤四中，蒸馏釜逐渐升温，且升温完成后控制温度为260?275°C ;减压蒸馏的真空度为-0.100?-0.085 Mpa。
[0014]作为上述技术方案的改进，在所述步骤五中，所述多孔性吸附材料为活性炭，吸附搅拌时间为25?35分钟。
[0015]本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下:
本发明所述的一种耐寒增塑剂癸二酸二辛酯的制备方法，以2-乙基己醇和癸二酸为原料，在一定的温度和新型的催化剂作用下，进行酯化反应，然后脱除过量的2-乙基己醇，经过中和反应过程制得癸二酸二辛酯粗产品；癸二酸二辛酯粗产品经过减压蒸馏，馏出物经过吸附、压滤，制得高品质、高收率和高纯度的耐寒增塑剂癸二酸二辛酯增塑剂产品；产品为外观澄清的油状液体，色泽(Pt-Co)号彡20，密度0.913?0.917 g/m3，闪点(开口杯法)彡215°C，酸值彡0.07 mgKOH/g，纯度彡99.50%，产品达到优级品水平。
[0016]此外，本发明改进了癸二酸二辛酯的生产工艺，在酯化反应过程中，过量的辛醇与反应生成的水形成共沸物，并将水带出反应体系，实现了酯化合成、分水及部分过量醇的脱除的同时进行，缩短了酯化反应时间，节约了能源；在酯化釜中脱醇的同时删除了水洗工序，并通过减压蒸馏和吸附、压滤工艺，制得收率高、纯度高的高品质癸二酸二辛酯产品；减少了生产过程的用水量和污水排放，实现了清洁生产，减少了对设备的腐蚀，保证了回收醇的品质，提尚了广品的收率和纯度。
【附图说明】
[0017]图1为本发明所述的一种耐寒增塑剂癸二酸二辛酯的制备方法所涉及的主要化学反应式。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
[0019]如图1所示，为本发明所述的一种耐寒增塑剂癸二酸二辛酯的制备方法所涉及的主要化学反应式。
[0020]具体实施例1
本实施例所述一种耐寒增塑剂癸二酸二辛酯的制备方法，包括以下步骤:
步骤一、酯化反应过程
按质量比2.45:1.0的比例将2940千克2-乙基己醇和1200千克癸二酸加入6 m3酯化反应釜中，边搅拌边升温到150°C，加入钛酸四异丙酯5.0千克，升温到215°C，经过3.5小时的反应后，取样，测得反应产物的酸值为0.185 mgKOH/g ο
[0021]步骤二、脱醇过程
在酯化反应完全后，在190°C下先进行常压脱醇1小时，脱出过量的醇1200千克，再在真空度为-0.085?-0.075 MPa下，用真空脱醇30分钟，脱出过量醇和部分酯类物质162千克，检测产物的酸值为0.181 mgKOH/g ο
[0022]步骤三、中和反应过程
将步骤二的反应产物降温到100°C，加入3%的NaOH水溶液180千克，维持搅拌25分钟，静置30分钟，分离水相。
[0023]步骤四、减压蒸馏过程
将步骤三制得的产物转移到5 m3的蒸馏釜中，升温到265°C，缓慢导入真空，控制真空度为-0.095?-0.085 MPa，开始蒸馏过程；收集馏出物于压滤釜中。
[0024]步骤五、吸附、压滤过程
在压滤釜中，调整物料温度为115°C时，加入活性炭8千克，维持搅拌25分钟后，开始压滤；制得滤液为高品质的癸二酸二辛酯产品，且制得产品2460千克，收率为97.23%。
[0025]经检测，成品的酸值为0.063 mgK0H/g ;色泽(Pt_C0)号:20 ;密度0.915 g/cm3;闪点(开口杯法):216°C ;纯度:99.63%。
[0026]具体实施例2
本实施例所述一种耐寒增塑剂癸二酸二辛酯的制备方法，包括以下步骤:
步骤一、酯化反应过程
按质量比2.5:1.0的比例，将2800千克的2-乙基己醇和1120千克的癸二酸投入6 m3的酯化反应釜中，边搅拌边升温到160°C，加入酞酸丁酯4.8千克，升温到220°C，进行酯化反应；3小时后，取样，测得产物的酸值为0.178 mgK0H/gο
[0027]步骤二、脱醇过程
酯化反应完成后，在205°C先进行常压脱醇1小时，共脱出过量的醇1150千克，再在真空度为-0.090?-0.080 MPa下，用真空脱醇40分钟，脱出过量的醇和部分酯类物质172千克；检测产物的酸值为0.174 mgK0H/gο
[0028]步骤三、中和反应过程将步骤二的反应产物降温到105°C，加入3%的NaOH水溶液173千克，维持搅拌35分钟，静置35分钟，分离水相。
[0029]步骤四、减压蒸馏过程
将步骤三制得的产物转移到5 m3的蒸馏釜中，升温到270°C，缓慢导入真空，控制真空度为-0.100?-0.090 MPa，进行蒸馏；收集馏出物于压滤釜中。
[0030]步骤五、吸附、压滤过程
调整压滤釜中的物料温度为110°c时，加入活性碳8.5千克，维持搅拌30分钟后，开始压滤；制得滤液为高品质的癸二酸二辛酯产品，且制得产品2317千克