环氧大豆油常温下为无毒无味的液体,其相对分子量为1000左右,大大高于普通增塑剂的分子量,因此它在聚氯乙烯制品中耐挥发,不易迁移,不易散失,这对保持制品光、热稳定性和延长使用寿命是十分有益的。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。

目前国内环氧大豆油生产技术落后,仍然采用硫酸作为催化剂,生产过程需要大量碱水进行洗涤,造成环境污染,产品的环氧值也较低,影响使用性能。

环氧大豆油生产工艺

本篇研究以大孔强酸性树脂为催化剂,开发环氧大豆油生产新技术,减少了生产过程污水排放,制备出高环氧值产品,提高了作为PVC增塑剂的使用性能。

一、实验

仪器和药品大豆油(皂化值190mgKOH/g,碘值130140gI2/100g),浓硫酸(98%,AR),甲酸(88%,AR),乙酸(99.5%,AR),双氧水(25%),乙醇(95%,AR),无水碳酸钠(99.8%,AR),氢氧化钠(96%,AR),大孔强酸型树脂催化剂(交换容量大于5.0mmol/g)。JB300-D电动搅拌器;CS-501恒温槽;SHB-111真空泵;FA2104N电子分析天平;电热套;RE52C旋转蒸发器等。

实验方法:粗豆油中除了甘油的脂肪酸酯外,还含有少量游离脂肪酸、磷酸、色素、蛋白质、胶质、蜡及固体杂质,原料的酸值和色泽将会影响成品的色泽、储存稳定性等性能指标,必须将粗油进行精制,除去油中的有害杂质。

实验步骤:

1)豆油精制:将200g大豆油和一定浓度的氢氧化钠溶液200mL放入烧瓶中,在5060预处理3h,静置分层,分离水相,用热水洗涤至中性,再减压蒸馏除去残留水分。

2)将一定浓度的双氧水、甲酸(乙酸),催化剂放入烧瓶中,在常温下搅拌2h,然后把生成的过氧酸缓缓滴加到已精制的大豆油中,在一定温度下搅拌反应89h;用温水洗涤,用碳酸钠中和剩余的酸,减压蒸馏除去残留的水分,过滤即得产品。分析方法:环氧值:根据GB1677-81盐酸丙酮法测定环氧值;碘值:根据GB1676-81测定碘值;酸值:根据GB1668-81测定酸值。

环氧大豆油生产工艺

二、结果和讨论

在制备环氧大豆油的实验过程中,影响产品性能因素包括酸的类型、反应温度、催化剂种类、双氧水的浓度、反应时间等。

酸的类型对产品性能的影响：甲酸(乙酸)在酸性催化剂作用下,通过H2O2氧化成过氧酸:HCOOH+H2O2HCOOOH+H2O(1)实验中分别对甲酸和乙酸进行了考察,发现合成过氧酸的反应是可逆反应。如果有机酸过量,过氧化反应不完全,环氧化能力下降。反之若双氧水过量,可使反应向过氧酸一方移动,能保证在环氧化过程中有充分的过氧酸存在,有利于环氧化过程的进行。

实验结果表明:采用甲酸合成的过氧酸,制备的环氧大豆油的环氧值高于乙酸,碘值和酸值低于乙酸,这说明甲酸的氧化性高于乙酸的氧化性,更易进行环氧化反应。