一种柠檬酸酯增塑剂制造技术

本发明专利技术公开了一种柠檬酸酯增塑剂及其制备方法，该柠檬酸酯的制备方法是先由柠檬酸和醇反应制备柠檬酸三酯，再由二酸酐酰化制备含羧基柠檬酸三酯，含羧基柠檬酸三酯经酰氯化后和三(2

【技术实现步骤摘要】
一种柠檬酸酯增塑剂


[0001]本专利技术涉及一种柠檬酸酯增塑剂，属于塑料橡胶增塑剂


技术介绍

[0002]增塑剂是塑料加工助剂中产能和消费最大的类别，尤其是20世纪80年代以来，随着聚氯乙烯(PVC)制品的不断开发，增塑剂工业更呈现突飞猛进的局面。柠檬酸三酯类增塑剂以柠檬酸为主要原料合成，由于其来源丰富，价格便宜，现在已经成为国内外塑料工业首选的增塑剂之一，其主要的品种有柠檬酸三乙酯(TEC)、乙酰柠檬酸三乙酯(ATEC)、乙酰柠檬酸三正丁酯(ATBC)、柠檬酸三正丁酯(TBC)、柠檬酸三正己酯(THC)、乙酰柠檬酸三正己酯(ATHC)等。但是由于分子量小，非极性脂肪碳原子数与极性酯基的个数比例(A
P
/A
O
)不当等原因，目前的柠檬酸三酯增塑剂在实际使用中依然存在热稳定性，低温柔顺性，耐溶剂抽出性及抗迁移性不佳等缺点。科研工作者对柠檬酸三酯增塑剂作出了改进，如十八碳酰柠檬酸三丁酯(CN101255240A)，油酰柠檬酸三丁酯(CN101255114A)；同时开发出了双柠檬酸三酯(US3239555，CN1037350A)是将两个柠檬酸三酯分子通过脂肪链(碳原子数通常为1～12)连接形成一个双柠檬酸三酯分子；在此基础上，又将柠檬酸酯分子通过多元酰氯酯化(CN 104163760B)开发出了高支化的柠檬酸三酯增塑剂；这类改性柠檬酸三酯分子虽然在一定程度上提高了增塑效果，但是热稳定性、低温柔顺性、耐溶剂抽出性，抗迁移性及阻燃性依然存在不足，使其应用受到局限，不能满足现实需求。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的柠檬酸三酯类增塑剂存在的缺陷，本专利技术的目的是在于提供一种同时兼具良好的增塑效果及优异的热稳定性、低温柔顺性、耐溶剂抽出性、抗迁移性和阻燃性的含异氰尿酸酯的柠檬酸三酯。
[0004]本专利技术的另一个目的是在于提供一种原料来源广、操作简单、反应条件温和制备所述含异氰尿酸酯的柠檬酸三酯的方法。
[0005]本专利技术提供了一种柠檬酸酯增塑剂，该柠檬酸酯增塑剂具有式(I)所示结构：
[0006][0007]式(I)中，R1、R2、R3、R6、R7、R8、R
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、R
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、R
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各自独立地选自C4～C12的烷基；R4、R5、R9各自独立地选自C2～C6的烷基。
[0008]优选的含异氰尿酸酯的柠檬酸三酯中R1、R2、R3、R6、R7、R8、R
10
、R
11
、R
12
各自独立地选自C4～C12直链或枝链烷基中的一种；R4、R5、R9各自独立地选自C2～C6直链或枝链烷基中的一种。
[0009]进一步优选的含异氰尿酸酯的柠檬酸三酯中R1、R2、R3、R6、R7、R8、R
10
、R
11
、R
12
为相同基团；R4、R5、R9为相同基团。
[0010]本专利技术还提供了所述的柠檬酸酯增塑剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0011]步骤(1)：制备柠檬酸三酯
[0012]反应釜中加入C4～C12的混合醇或者C4～C12的单一醇，再加入对苯甲磺酸，对甲苯磺酸的质量分数为柠檬酸和醇的总质量的1～5％，以及适量带水剂甲苯或环己烷，在搅拌下升温至110℃～160℃，反应3～6h；反应完成后减压蒸馏回收过量醇，得到柠檬酸三酯粗品，后用1％～4％的碳酸氢钠溶液洗涤柠檬酸三酯粗品，除去对苯甲磺酸，回收有机相得到柠檬酸三酯；
[0013]步骤(2)：制备含羧基柠檬酸三酯
[0014]将柠檬酸三酯与二酸酐加入到反应釜中，在60～80℃温度下反应3～7h反应得到含羧基柠檬酸三酯，所述的二元酸酐为丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐、庚二酸酐、辛二酸酐；
[0015]步骤(3)：制备含酰氯柠檬酸三酯
[0016]将含羧基柠檬酸三酯加入到反应釜中，在反应釜中滴加过量的三氯化磷，在50～70℃温度下反应4～6h得到含酰氯柠檬酸三酯；
[0017]步骤(4)：制备含异氰尿酸酯的柠檬酸三酯
[0018]将反应釜置于冰水浴中，向反应釜中加入三(2
‑
羟乙基)异氰尿酸酯和相应量的缚酸剂三乙胺，反应釜中通入氮气，缓慢滴加步骤(3)制得的含酰氯柠檬酸三酯的二氯甲烷溶液，含酰氯柠檬酸三酯与三(2
‑
羟乙基)异氰尿酸酯中酰氯基团与羟基的摩尔比为1～1.2:1；滴加完后，继续在冰水浴中反应2～4h；反应产物经1wt％～8wt％的碳酸氢钠溶液洗涤至中性后转移至乙酸乙酯中萃取分离，有机相经蒸馏水洗涤后用无水氯化钙干燥，干燥4～10h后减压过滤，滤液经蒸馏除去溶剂后得到产品含异氰尿酸酯的柠檬酸三酯。
[0019]本专利技术的柠檬酸酯增塑剂的制备方法还包括以下优选方案：
[0020]进一步优选，步骤(1)中酯化反应的反应条件是在120～150℃的温度条件下反应3～6h；步骤(1)中柠檬酸与醇的摩尔比为1:3～5。
[0021]进一步优选，步骤(2)中柠檬酸三酯与二元酸酐在氮气保护下于60～75℃的温度下反应4～6h制得含羧基柠檬酸三酯。
[0022]进一步优选，步骤(3)中含羧基柠檬酸三酯与过量的三氯化磷在50～65℃的温度下反应4～5h制得含酰氯柠檬酸三酯。
[0023]进一步优选，步骤(1)中可以按一定比例加入C4～C12的混合醇，得到不同烷基取代的柠檬酸三酯，进一步优选为加入C4～C12单一醇。
[0024]本专利技术的有益效果：本专利技术首次以异氰尿酸酯环作为桥链将传统的柠檬酸三酯通过羟基连接合成了一种新型的三柠檬酸三酯，可以增大柠檬酸三酯的相对分子质量，同时可以提高非极性脂肪碳原子数与极性酯基的个数比例(A
P
/A
O
)；特别是本专利技术申请优选的C4～C12烷基修饰的三柠檬酸三酯，挥发性小，相对现有技术中的柠檬酸三酯增塑剂具有更好的增塑效果，用于塑料和橡胶的增塑具有良好的抗迁移性、耐抽出性、低温柔顺性、耐候性、抗黄变性和阻燃性等优点，能满足高性能要求领域的增塑要求。本专利技术的整个制备工艺原料易得，成本低廉，且操作简单，获得的产品纯度高，产率高，满足工业化生产要求。
附图说明
[0025]【图1】实施例3制得的柠檬酸酯的红外图。
具体实施方式
[0026]以下实施例旨在进一步说明本专利技术的内容，而不是限制本专利技术的保护范围。
[0027]实施例1
[0028]含异氰尿酸酯的柠檬酸三丁酯的制备，包括以下步骤：
[0029]1)柠檬酸三丁酯的制备：反应釜中加入100mol柠檬酸，380mol丁醇，对苯甲磺酸(质量分数为柠檬酸和醇的总质量的2％)和40L带水剂环己烷，搅拌下升温至120℃，回流反应4h，减压蒸馏回收过量醇，得到柠檬酸三丁酯粗品，后用2％的碳酸氢钠溶液洗涤柠檬酸三酯粗品，除去催化剂，回收有机相得到柠檬酸三丁酯。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柠檬酸酯增塑剂，其特征在于，所述柠檬酸酯增塑剂具有式(I)所示结构：其中，式(I)中，R1、R2、R3、R6、R7、R8、R
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、R
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、R
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各自独立地选自C4～C12的烷基；R4、R5、R9各自独立地选自C2～C6的烷基。2.如权利要求1所述的柠檬酸酯增塑剂，其特征在于，所述R1、R2、R3、R6、R7、R8、R
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、R
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、R
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各自独立地选自C4～C12直链或枝链烷基中的一种。3.如权利要求2所述的柠檬酸酯增塑剂，其特征在于，所述R1、R2、R3、R6、R7、R8、R
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、R
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、R
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为相同基团。4.如权利要求1所述的柠檬酸酯增塑剂，其特征在于，所述R4、R5、R9各自独立地选自C2～C6直链或枝链烷基中的一种。5.如权利要求4所述的柠檬酸酯增塑剂，其特征在于，所述R4、R5、R9为相同基团。6.一种柠檬酸酯增塑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：制备柠檬酸三酯反应釜中加入C4～C12的混合醇或者C4～C12的单一醇，再加入对苯甲磺酸，对甲苯磺酸的质量分数为柠檬酸和醇的总质量的1～5％，以及适量带水剂甲苯或环己烷，在搅拌下升温至110℃～160℃，反应3～6h；反应完成后减压蒸馏回收过量醇，得到柠檬酸三酯粗品，后用1％～4％的碳酸氢钠溶液洗涤柠檬酸三酯粗品，除去对苯甲磺酸，回收有机相得到柠檬酸三酯；步骤(2)：制备含羧基...

【专利技术属性】
技术研发人员：马海社，
申请(专利权)人：马海社，
类型：发明
国别省市：