專利名稱：一種環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法。
背景技術(shù)：
環(huán)氧脂肪酸甲酯是脂肪酸和醇類酯化后經(jīng)環(huán)氧化制成的，隨著塑料工業(yè)的發(fā)展， 具有多種功能的環(huán)氧脂肪酸甲酯被越來越多地應(yīng)用。例如，環(huán)氧脂肪酸甲酯是一種使用廣泛的聚氯乙烯無毒增塑劑，其揮發(fā)性低，用于聚氯乙烯制品加工中完全代替環(huán)氧大豆油和部分代替D0P，其相溶性優(yōu)于D0P，加工時(shí)耐熱揮發(fā)性優(yōu)于D0P，在制品的加工中能夠明顯提高制品的物理性能和延長制品的使用時(shí)間。其與金屬穩(wěn)定劑并用時(shí)，有良好的協(xié)同穩(wěn)定效應(yīng)。此外環(huán)氧脂肪酸甲酯的生產(chǎn)成本低是其突出特點(diǎn)，售價(jià)通常低于常用的環(huán)氧大豆油一類增塑劑。環(huán)氧脂肪酸甲酯除了具有環(huán)氧植物油作為增塑劑和穩(wěn)定劑時(shí)產(chǎn)品無毒、光熱穩(wěn)定性好、相溶性好、揮發(fā)性低、遷移性小等特點(diǎn)外，還具有更優(yōu)的潤滑性、分散性，在增塑劑市場以及環(huán)氧油品種的開拓生產(chǎn)方面具有很大的發(fā)展前景。目前，在環(huán)氧脂肪酸甲酯的生產(chǎn)工藝中，主要是以脂肪酸甲酯和雙氧水為原料，以濃硫酸或磷酸及甲酸為催化劑，在100°c以下進(jìn)行常壓化學(xué)反應(yīng)。該工藝的缺點(diǎn)是雙氧水一次的使用量大，反應(yīng)時(shí)間長，不易控制，易發(fā)生爆炸，反應(yīng)結(jié)束后，仍有3% 5%的雙氧水量殘留在甲酸廢水中，這樣不僅存在安全隱患，而且廢水不易處理，不利于環(huán)保。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)效率高、安全、節(jié)約、環(huán)保的環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法。技術(shù)方案一種環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法，該方法包括以下步驟
(1)脂肪酸甲酯與甲酸、磷酸在反應(yīng)裝置中混合升溫至 70°C后，緩慢加入雙氧水，在溫度70°C 90°C、常壓條件下反應(yīng)1小時(shí)，然后對反應(yīng)系統(tǒng)緩慢抽真空1小時(shí)至真空度達(dá)到-400mmHg -500mmHg，再緩慢破真空到常壓；
(2)再次緩慢加入雙氧水，在溫度70°C 90°C、常壓條件下反應(yīng)1小時(shí)，然后對反應(yīng)系統(tǒng)緩慢抽真空1小時(shí)至真空度達(dá)到-400mmHg -500mmHg，再緩慢破真空到常壓；
(3)檢測制得的環(huán)氧脂肪酸甲酯的指標(biāo)值，合格后進(jìn)行中和、水洗、干燥步驟。所述脂肪酸甲酯是以C18為主的混合脂肪酸甲酯，其指標(biāo)值為碘值彡85gl2/100g，酸值彡0. 8mgK0H/g，開口法閃點(diǎn)> 168°，水分彡0. 05% ；以上百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。所述甲酸質(zhì)量濃度不低于85%，加入量為脂肪酸甲酯質(zhì)量的21 5%。所述磷酸質(zhì)量濃度不低于85%，加入量為脂肪酸甲酯質(zhì)量的0. 05% 0. 5%。所述雙氧水質(zhì)量濃度為50%，步驟(1)和步驟(2 )中加入量均為脂肪酸甲酯質(zhì)量的 10% 15% O所述雙氧水在步驟(1)和步驟(2)中加入速度均為300升/小時(shí) 700升/小時(shí)。
有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、反應(yīng)系統(tǒng)分兩次加入雙氧水并在真空條件下進(jìn)行反應(yīng)，一方面反應(yīng)速率明顯提高，制備時(shí)間由原來的6 8小時(shí)降低到約 4小時(shí)，而另一方面環(huán)氧脂肪酸甲酯的環(huán)氧值由通常的3wt/% 4. 5wt/%提升至3. 5wt/% 5wt/%,提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)；2、兩次加入雙氧水反應(yīng)，雙氧水總加入量明顯減少，可節(jié)約大約15% 20%雙氧水使用量；3、由于雙氧水使用量減少，生產(chǎn)安全性提高，反應(yīng)結(jié)束后98%以上的雙氧水量完全分解，后續(xù)廢水中的雙氧水含量明顯減少，處理較為簡單，減輕環(huán)保壓力，減少環(huán)境污染和污水處理成本；4、脂肪酸甲酯是以C18為主的混合脂肪酸甲酯， 即生物柴油，充分利用化工產(chǎn)業(yè)上下游產(chǎn)品形成產(chǎn)業(yè)鏈。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。實(shí)施例1 取500g以C18為主的混合脂肪酸甲酯加入容器中，開動攪拌，加入25g 質(zhì)量濃度為85%的甲酸和0. 25g質(zhì)量濃度為85%的磷酸，升溫至55°C 70°C后，緩慢加入 70g質(zhì)量濃度為50%的雙氧水，雙氧水加入速度為300升/小時(shí) 700升/小時(shí)，在溫度 70°C 90°C、常壓條件下反應(yīng)1小時(shí)，然后對反應(yīng)系統(tǒng)開始緩慢地抽真空，抽真空時(shí)間大約為1小時(shí)，最終的真空度為-400mmHg -500mmHg，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的真空度和時(shí)間后，再緩慢破真空到常壓；再次緩慢加入70g質(zhì)量濃度為50%的雙氧水，雙氧水加入速度為300升/小時(shí) 700升/小時(shí)，在溫度70°C 90°C、常壓條件下反應(yīng)1小時(shí)，然后對反應(yīng)系統(tǒng)開始緩慢地抽真空，抽真空時(shí)間大約為1小時(shí)，最終的真空度為-400 -500mmHg，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的真空度和時(shí)間后，再緩慢破真空到常壓；檢測制得的環(huán)氧脂肪酸甲酯的指標(biāo)值，合格后進(jìn)行中和、水洗、干燥步驟，中和、水洗、干燥步驟與原有工藝方法相同。經(jīng)檢測得環(huán)氧脂肪酸甲酯的環(huán)氧值為4. 5wt/%，雙氧水總加入量為140g，反應(yīng)結(jié)束后雙氧水分解量為138g。表1
雙氧水總加入量雙氧水分解量雙氧水分解率環(huán)氧值實(shí)施例1140g138.Og98. 6%4. 5wt/%現(xiàn)有技術(shù)方法140g124.6g89%3. 8wt/%雙氧水總加入量雙氧水分解量雙氧水分解率環(huán)氧值實(shí)施例1140g138.Og98. 6%4. 5wt/%現(xiàn)有技術(shù)方法165g153.5g93. 0%4. 5wt/%
表1為在與實(shí)施例1雙氧水總加入量相同的情況下，按照現(xiàn)有技術(shù)方法制備環(huán)氧脂肪酸甲酯的相關(guān)數(shù)據(jù)與實(shí)施例1的對比。由表1可見，在雙氧水總加入量相同的情況下，按照本發(fā)明方法比按照現(xiàn)有技術(shù)方法制備環(huán)氧脂肪酸甲酯，雙氧水分解率提高，環(huán)氧值提高。表2為在與實(shí)施例1制得的環(huán)氧脂肪酸甲酯的環(huán)氧值相同的情況下，按照現(xiàn)有技術(shù)方法制備環(huán)氧脂肪酸甲酯的相關(guān)數(shù)據(jù)與實(shí)施例1的對比。由表2可見，在制得的環(huán)氧脂肪酸甲酯的環(huán)氧值相同的情況下，按照本發(fā)明方法比按照現(xiàn)有技術(shù)方法制備環(huán)氧脂肪酸甲酯，雙氧水總加入量減少15. 2%，雙氧水分解率提高。實(shí)施例2 取500g以C18為主的混合脂肪酸甲酯加入容器中，開動攪拌，加入20g 質(zhì)量濃度為85%的甲酸和0. 25g質(zhì)量濃度為85%的磷酸，升溫至55°C 70°C后，緩慢加入50g質(zhì)量濃度為50%的雙氧水，雙氧水加入速度為300升/小時(shí) 700升/小時(shí)，在溫度 70°C 90°C、常壓條件下反應(yīng)1小時(shí)，然后對反應(yīng)系統(tǒng)開始緩慢地抽真空，抽真空時(shí)間大約為1小時(shí)，最終的真空度為-400 -500mmHg，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的真空度和時(shí)間后，再緩慢破真空到常壓；再次緩慢加入50g質(zhì)量濃度為50%的雙氧水，雙氧水加入速度為300升/小時(shí) 700升/小時(shí)，在溫度70°C 90°C、常壓條件下反應(yīng)1小時(shí)，然后對反應(yīng)系統(tǒng)開始緩慢地抽真空，抽真空時(shí)間大約為1小時(shí)，最終的真空度為-400 -500mmHg，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的真空度和時(shí)間后，再緩慢破真空到常壓；檢測制得的環(huán)氧脂肪酸甲酯的指標(biāo)值，合格后進(jìn)行中和、水洗、干燥步驟，中和、水洗、干燥步驟與原有工藝方法相同。經(jīng)檢測得環(huán)氧脂肪酸甲酯的環(huán)氧值為3. 7wt/%，雙氧水總加入量為100g，反應(yīng)結(jié)束后雙氧水分解量為98. 7g。 表 3
權(quán)利要求
1.一種環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)脂肪酸甲酯與甲酸、磷酸在反應(yīng)裝置中混合升溫至 70°C后，緩慢加入雙氧水，在溫度70°C 90°C、常壓條件下反應(yīng)1小時(shí)，然后對反應(yīng)系統(tǒng)緩慢抽真空1小時(shí)至真空度達(dá)到-400mmHg -500mmHg，再緩慢破真空到常壓；(2)再次緩慢加入雙氧水，在溫度70°C 90°C、常壓條件下反應(yīng)1小時(shí)，然后對反應(yīng)系統(tǒng)緩慢抽真空1小時(shí)至真空度達(dá)到-400mmHg -500mmHg，再緩慢破真空到常壓；(3)檢測制得的環(huán)氧脂肪酸甲酯的指標(biāo)值，合格后進(jìn)行中和、水洗、干燥步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法，其特征在于所述脂肪酸甲酯是以C18為主的混合脂肪酸甲酯，其指標(biāo)值為碘值彡85gl2/100g，酸值彡0. SmgKOH/ g，開口法閃點(diǎn)彡168°，水分彡0.05%;以上百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法，其特征在于所述甲酸質(zhì)量濃度不低于85%，加入量為脂肪酸甲酯質(zhì)量的m 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法，其特征在于所述磷酸質(zhì)量濃度不低于85%，加入量為脂肪酸甲酯質(zhì)量的0. 05% 0. 5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法，其特征在于所述雙氧水質(zhì)量濃度為50%，步驟(1)和步驟(2)中加入量均為脂肪酸甲酯質(zhì)量的10% 15%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法，其特征在于所述雙氧水在步驟(1)和步驟(2)中加入速度均為300升/小時(shí) 700升/小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法，該方法是將脂肪酸甲酯與甲酸、磷酸混合升溫后加入雙氧水，先在常壓條件下反應(yīng)，然后在真空條件下反應(yīng)，再破真空到常壓，而后再次加入雙氧水，先后在常壓和真空條件下反應(yīng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)系統(tǒng)分兩次加入雙氧水并在真空條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)速率明顯提高，而環(huán)氧脂肪酸甲酯的環(huán)氧值提升至3.5wt/%～5wt/%，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)；兩次加入雙氧水反應(yīng)，雙氧水總加入量明顯減少，可節(jié)約大約15%～20%雙氧水使用量；由于雙氧水使用量減少，生產(chǎn)安全性提高，反應(yīng)結(jié)束后98%以上的雙氧水量完全分解，后續(xù)廢水處理較為簡單，減輕環(huán)保壓力，減少環(huán)境污染和污水處理成本；充分利用化工產(chǎn)業(yè)上下游產(chǎn)品形成產(chǎn)業(yè)鏈。
文檔編號C07D301/12GK102391210SQ20111026981
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者嚴(yán)小建, 金健, 陳恒順 申請人:江蘇恒順達(dá)生物能源有限公司