S rýchlym rozvojom plastikárskeho priemyslu je dopyt po plastifikátoroch čoraz viac. Súčasne v posledných rokoch s nárastom povedomia o ochrane životného prostredia dodávajú plastové prísady aj vyššie zdravotné požiadavky. Pretože bežne používané plastifikátory ftalátové estery majú potenciálne karcinogénne riziko, je to horúce miesto na vývoj nového netoxického zmäkčovadla. Epoxidový sójový olej je novo vyvinutý netoxický plastifikátor, ktorý má široké možnosti v oblasti plastov, najmä pri spracovaní polyvinylchloridu.
Vlastnosti a aplikácie epoxidového sójového oleja
Epoxidový sójový olej je chemický výrobok vyrobený použitím peroxidu spracovaného rafinovaného sójového oleja, anglický názov je epoxidizovaný sójový-beanoil (ESO), molekulový vzorec c57h98o12, molekulová hmotnosť je asi 1000. Pri izbovej teplote pre svetložltú viskóznu olejovitú kvapalinu, prietok Bod-1 ℃, bod varu 150 ℃ (0,5kPa), bod zapálenia 310 ℃, viskozita 325mpa? s (25 ℃), index lomu 1,4713 (25 ℃). Rozpustný v uhľovodíkoch, ketónoch, esteroch, pokročilých alkoholoch a iných organických rozpúšťadlách. Mierne rozpustný v etanole, nerozpustný vo vode.
Epoxidový sójový olej pre svoju dobrú tepelnú odolnosť, svetlo, vzájomnú priepustnosť, nízku mäkkosť a húževnatosť a nízku prchavosť, žiadnu toxicitu, takže aplikácia je dosť rozsiahla, obzvlášť pre plastikárov potravinárskych a plastových obalových materiálov. Epoxidový sójový olej sa široko používa pri spracovaní PVC. Epoxidová skupina môže zachytávať degradáciu voľných radikálov pomocou PVC, ukončiť voľnú radikálovú reakciu degradácie PVC, spomaliť rýchlosť degradácie, zlepšiť odolnosť produktov svetla, odolnosti proti teplu a odolnosti voči oleju a dodať výrobky s dobrou mechanickou pevnosťou , odolnosť voči vplyvom vetra a elektrické vlastnosti. Má nielen plastifikačný účinok na polyvinylchlorid, ale môže tiež spôsobiť, že je aktívny atóm chlóru v reťazci polyvinylchloridu stabilný a môže rýchlo absorbovať HCL, ktorý sa degraduje teplom a svetlom, čím zablokuje kontinuálny rozklad polyvinylchloridu a stabilizuje funkcia. V poľnohospodárskych fóliách, PVC rúrky s otvoreným povrchom a káblové výrobky na pridanie epoxidového sójového oleja môžu spôsobiť tepelnú odolnosť výrobku, toleranciu voči svetlu a dobrú odolnosť voči poveternostným vplyvom. Okrem toho kompatibilita epoxidového sójového oleja s PVC je veľmi dobrá, môže sa rýchlo rovnomerne rozptýliť v systéme PVC, čím sa oslabuje silou medzi PVC makromolekulami, zvyšuje sa aktivita medzi molekulami. V procese spracovania PVC, pokiaľ používanie malého množstva epoxidového sójového oleja zníži spotrebu energie spracovania, zlepší spracovateľskú rýchlosť, zlepší prevádzkové podmienky, zlepší kvalitu povrchu výrobku, zníži náklady, zlepší ekonomickú efektivitu, bude mať pozitívny role. Epoxidový sójový olej a polyesterový plastifikátor môžu znížiť migráciu polyesterového zmäkčovadla. Má dobrý synergický účinok, keď sa používa s stabilizátorom kovových solí, ako je kadmium a zinok. Použitie tohto produktu môže byť vhodné na zníženie množstva iných zmäkčovadiel, stabilizátorov a lubrikantov. Tento výrobok sa vzťahuje na všetky druhy výrobkov z PVC, priehľadné fľaše, priehľadné krabice, rôzne potravinárskych obalových materiálov, zdravotnícke výrobky "krvný transfúzny vak", rôzne filmy, listy, rúrky, chladiace tesnenia, chladiace zariadenia a motorové vozidlá používané v tesnenia, umelej kože, podlahovej kože, plastových tapiet, drôtov a káblov a iných plastových výrobkov na každodenné použitie, ale aj špeciálnych tlačových farieb, kvapalného kompozitného stabilizátora. PVC vonkajšie plastové výrobky, vodotesné membrány, plastové dvere a okná, samolepky tapety, plastové fólie a tak ďalej musia používať epoxidový sójový olej, aby sa zabezpečilo, že výrobky netoxické, transparentné, teplo, nízkoteplotné, tvrdenie, anti-starnutie a tak ďalej. Navyše, kvôli netoxickému epoxidovému sójovému oleju, môžu byť tiež použité ako potravinové obalové materiály, hračky a materiály pre domáce dekorácie, ako sú prísady.
Spôsob výroby 2 epoxidových sójových olejov
V súčasnej dobe sú hlavnými spôsobmi výroby epoxidového sójového oleja rozpúšťadlová metóda a bezrozpúšťadlová metóda, hlavnými výrobnými metódami sú oxidácia kyseliny peroctovej, katalyzácia iónomeničovej živice, katalýza síranu hlinitého, oxidácia kyseliny peroctovej a metóda katalytickej oxidácie fázovým prenosom.
2.1 Metóda oxidácie kyseliny peroctovej
Spôsob používa benzén ako rozpúšťadlo, kyselinu sírovú ako katalyzátor, kyselinu mravčiu a peroxid vodíka za vzniku kyseliny peroctovej v prítomnosti kyseliny sírovej a epoxidácie sójového oleja za vzniku epoxidového sójového oleja. Sójový olej, kyselina mravčia, kyselina sírová a benzén sa vloží do reakčnej nádoby podľa určitého dávkového pomeru, rovnomerne sa mieša a mieša. Do miešania sa pomaly pridá 40% (WT) obsah peroxidu vodíka. Počas procesu odkvapkávania sa reakčná teplota reguluje chladiacou vodou a nastavením zrýchlenia poklesu. Po pridaní peroxidu vodíka, miešanie po určitú dobu a tak teplota materiálu v chladiacej vode nezvyšuje alebo dokonca mierne poklesne, môžete zastaviť miešanie. Potom statická stratifikácia, horná vrstva pre olejovú vrstvu, obsahujúca produkty a benzén, spodná vrstva odpadovej kyslej vody. Po oddelení odpadovej kyseliny sa voda olejová vrstva neutralizuje a premyje 2% -5% zriedenou tekutou sódou a potom sa premyje do neutrálnej reakcie. Po oddelení vody sa olejová vrstva destiluje, zmes benzénu a vody sa oddelí kondenzáciou a môže sa recyklovať 80% benzénu. Kvapalina kanvice sa dekomprimuje a potom sa konečný produkt prefiltruje pod tlakom. Tento proces má rýchlu reakčnú rýchlosť a nízku teplotu, ale proces je dlhý a zložitý, kvalita produktu je nestabilná, hodnota epoxidov je približne 5%, výrobné náklady sú vysoké, vybavenie je veľa, spracovanie "troch odpadov" množstvo je veľké, benzén rozpúšťadla má určitú toxicitu. sa postupne nahrádza metódami bez rozpúšťadiel. 2.2 Metóda oxidácie kyseliny peroctovej
Kyselina mravčia alebo kyselina octová a peroxid vodíka reagujú za vzniku kruhového okysličovadla pôsobením katalyzátora kyseliny sírovej a po pridaní kruhového oxidačného činidla k sójovému oleju v určitom teplotnom rozmedzí po ukončení reakcie sa produkt získa alkalickým prepieraním , umývanie vodou a dekompresná destilácia. Výrobný proces tohto spôsobu je krátky, reakčná teplota je nízka, reakčná doba je krátka, vedľajšie produkty sú málo, kvalita produktu je vysoká a výrobná technológia benzénu ako rozpúšťadla je v zásade substituovaná. Pretože molekula kyseliny mravčej je menšia ako kyselina octová, rýchlosť oxidácie kyseliny peroctovej je vyššia ako kyselina peroctová, takže kvalita produktov produkovaných kyselinou mravčou je o niečo lepšia a reakčný proces je kratší. V súčasnosti väčšina výrobných podnikov používa kyselinu mravčiu ako nosič aktívneho kyslíka pri epoxidácii, použitie kyseliny mravčej a časť kyslého rozkladu oxidu uhoľnatého produkovaného toxicitou. Dalian Inštitút svetla a chemického inžinierstva v podmienkach bez rozpúšťadiel, štúdia syntézy epoxidového sójového oleja kyselinou peroctovou a vplyv hlavných reakčných podmienok na epoxidáciu a technická cesta, technologický proces, technologické podmienky a kvalita výrobku syntézy epoxidového sójového oleja rozpúšťadlovou metódou a metódou bez rozpúšťadla. Zistilo sa, že metóda bez rozpúšťadiel má výhody jednoduchého výrobného procesu, žiadny problém s regeneráciou rozpúšťadla, nízka spotreba surovín, krátky výrobný cyklus, kvalita výrobkov dosahujúca vyššiu úroveň domácich podobných výrobkov, rieši problém znečistenia rozpúšťadlom benzénom výrobný proces a zlepšuje výrobné prostredie pracovníkov. Súčasne Fujian Institute chemického inžinierstva v chemickej továrni v Zhangzhou používa bezrozpúšťadlový jednostupňový epoxidačný proces, to znamená peroxid vodíka a ľadová kyselina octová v prítomnosti katalyzátora pri reakcii tvorby kyseliny octovej, kyseliny octovej a rafinovaného sójového oleja, aby sa získal epoxidový sójový olej. Prekonáva nevýhody mnohých syntetických krokov benzénu ako rozpúšťadla, ako katalyzátora, kyseliny sírovej, vysokých nákladov na výrobok, veľkého množstva "troch odpadov" a nízkeho výťažku. Tepelná stabilita epoxidového zmäkčovadla na báze sójového oleja, ktorá sa vyrába bezrozpúšťadlovým procesom, sa samozrejme zlepšila a tepelná stabilita epoxidu sa zvýšila z 60% -80% procesu rozpúšťadla na viac ako 95%, zatiaľ čo problémy "troch odpady "a potrubie korózie zariadenia boli prekonané. Navyše vedci zistili, že použitie zriedeného amoniaku a peroxidu vodíka na rafináciu ropy môže znížiť stratu oleja a dosiahnuť lepšiu farbu rafinovaného oleja ako štandard jedlého oleja; epoxidačná reakcia bez katalyzátora s použitím močoviny ako hlavnej zložky stabilizátora, doba epoxidačnej reakcie skrátená, hrubá farba je veľmi plytká; Použitím trikrát premytia a prania na odstránenie organických kyselín v hrubých produktoch a nahradenie procesu umývania alkalickým umývaním môže značne znížiť emulgáciu a stratu surových produktov a je prospešné pre stratifikáciu dvojfázovej olejovodnej vody. V súčasnosti sa technológia používa na priemyselné aplikácie
Katalytická metóda 2,3 iónomeničových živíc
Hoci metóda bez rozpúšťadiel prekonáva mnohé nedostatky rozpúšťadiel, má aj nevýhody nedostatočnej reakčnej stability, nízkej epoxidovej hodnoty produktov, hlbokej farby produktu, korózie zariadenia a vážneho znečistenia životného prostredia a nahradenie katexovej živice kyselinou sírovou ako katalyzátor, kyselina peroctová alebo kyselina octová ako okysličovadlo. Spôsob syntézy epoxidového sójového oleja za podmienok bez rozpúšťadiel môže tieto nevýhody prekonať. Pridajte do reakčnej nádoby sójový olej, iónomeničovú živicu a kyselinu octovú, zahrejte na 70-80 ° C, pridajte peroxid vodíka do reakčnej nádoby rovnomerne počas 40 minút, keď teplota stúpne, studená voda ochladí a reakcia na uchovanie tepla je 12- 18h. Po prefiltrovaní reakčnej zmesi sa odstránila iónomeničová živica, statická vrstva sa oddelila a olejová fáza sa neutralizovala nasýteným roztokom chloridu sodného s obsahom 2% až 3% hydroxidu sodného na mikro-alkalickú (pH hodnota 8,5-9,0 ) a potom sa čistí čistou vodou do neutrálnych a chlórových iónov. 30 minút, izolujte spodnú vrstvu. Po umytí hrubého tovaru do destilačnej kanvice môže byť dehydratácia dekompresnej destilácie vyrobená z produktov epoxidového sójového oleja. Proces je charakterizovaný jednoduchým procesom, krátkym výrobným procesom, nízkou spotrebou energie, menšou investíciou do zariadení, bezpečnou výrobou, dobrou kvalitou výrobkov, bez toxických rozpúšťadiel, nedostatkom je doba cyklu pomerne dlhá. Štúdia zistila, že použitá katiónová živica môže byť opätovne použitá, keď sa aktivita katalyzátora významne znížila, 95% premývacieho a obnovovacieho činidla s refluxom etanolu 2 hodiny, premývanie, sušenie a potom predúprava živice, potom bola obnovená katalytická aktivita živice ,
2.4 Metóda katalýzy síranom hlinitým
Kyselina mravčia a peroxid vodíka reagujú za vzniku kruhového okysličovadla pod pôsobením katalyzátora síran hlinitý, potom sa kruhový oxidant pridáva do sójového oleja v určitom teplotnom rozmedzí a epoxidový sójový olej sa získa alkalickým prepieraním, premytím a vákuovou destiláciou po reakciu. Proces má vysokú reaktívnu aktivitu, ľahké spracovanie, výťažok môže byť až 96%, v porovnaní s katalytickou metódou katexovej živice, náklady na katalyzátor sú nízke, nedostatok spočíva v tom, že katalyzátor musí prísne kontrolovať obsah fe2 +, obsah železa je príliš vysoká, fe2 + v prítomnosti peroxidu vodíka je ľahké pôsobiť ako katalyzátor na urýchlenie nepriaznivého postupu epoxidácie. Súčasne fe2 + tiež spôsobuje, že teplota materiálu prudko stúpa, čo je ťažké regulovať reakčnú teplotu epoxidácie.
2,5 fázový prenos Katalytická oxidačná metóda
Ústav chemickej a materiálovej vedy, Shaanxi Normal University, Deng Fang atď. V stave bez karboxylovej kyseliny, etylesteru kyseliny octovej ako rozpúšťadla, metyltri-oktylhydrogénsulfát ako katalyzátor fázového prenosu, epoxidový sójový olej bol syntetizovaný priamou epoxidáciou sójového oleja s 30% (hmotnostnou frakciou) roztoku peroxidu vodíka. Experimentálne výsledky ukazujú, že epoxidácia sójového oleja sa dá úspešne dosiahnuť peroxidom vodíka v stave bez karboxylovej kyseliny, epoxidová hodnota produktu je 6,27% a jódová hodnota je 5,80 g / 100 g, ak je roztok pH 2, reakčná teplota je 60 ° C a reakčný čas je 7 hodín. Táto metóda zabraňuje tvorbe kyseliny v reakcii, znižuje produkciu vedľajších produktov a zlepšuje kvalitu produktu. Wuya, Inštitút chémie a materiálovej vedy, Shaanxi Normal University, sa cyklická oxidačná reakcia sójového oleja uskutočnila s komplexmi kyslík-wolfrám ako katalyzátory fázového prenosu a výsledky ukázali, že reakčná teplota bola 60 ° C, a ako katalyzátor sa použila 1,2-pyridínová soľ (CWP). Hodnota epoxidu reakčného produktu dosiahla 6,4% a hodnota jódu bola 4,4 g / 100 g. Táto reakcia nepoužíva nebezpečnú kyselinu peroctovú a silnú korozívnu kyselinu sírovú, produkt získava farbu na plytkú, epoxidovú hodnotu je vysoká, kvalita je dobrá, ale opätovné použitie kyslíkového komplexu stále čaká na ďalšie štúdium.
3 Vývoj a využitie epoxidového sójového oleja v Číne
Zmäkčovadlá, ktoré sa v našej krajine používajú v posledných rokoch, sú estery ftalátov. Zahraničné krajiny boli z dôvodu straty straty DBP odstránené, DOP kvôli americkému Cancer Institute (NCI) a Food Administration (FDA) navrhol, že môže spôsobiť rakovinu, a tým obmedziť jeho použitie. Nový výskum ukazuje, že ftaláty v prostredí, ktoré uniknú do tela alebo zvierat, budú produkovať mimický estrogén, samce a samice zvieratá budú mať účinky. Z hľadiska ochrany životného prostredia bude jeho výroba a aplikácia obmedzená environmentálnymi predpismi. Epoxidový sójový olej ako netoxické, zmäkčené, stabilné plastové aditíva bude čoraz viac spôsobovať veľké obavy v priemysle výroby plastov a plastifikátorov. Čína je bohatá na ropné zdroje, viac odrôd, najmä produkciu sójového oleja v popredí krajín po celom svete, ktorá poskytuje suroviny na vývoj epoxidového sójového oleja. V posledných rokoch s rozvojom etylénového priemyslu v Číne sa výroba polyvinylchloridovej živice rýchlo rozvinula, v roku 2006 naša výrobná kapacita polyvinylchloridu dosiahla 10,99 milióna ton, produkcia dosiahla 8,641 milióna ton, spotreba dosiahla 9,594 miliónov ton, výrobná kapacita v roku 2010 by mala dosiahnuť približne 14 miliónov ton, dopyt dosiahne približne 12,5 miliónov ton, potom sa výrazne zvýši aj dopyt po zmäkčovadlách a epoxidový sójový olej ako netoxický zmäkčovač, jeho vyhliadky na vývoj budú veľmi široké , Preto by príslušné domáce výrobné podniky mali urýchliť technologický pokrok, zlepšiť industrializáciu technológie výroby epoxidového sójového oleja, znížiť výrobné náklady, zlepšiť kvalitu výrobkov, splniť priemysel spracovania plastov pre vysoko kvalitné multifunkčné potreby zmäkčovadiel, aby získať väčšie hospodárske výhody.