Con el rápido desarrollo de la industria del plástico, la demanda de plastificantes es cada vez mayor. Al mismo tiempo, en los últimos años, con el aumento de la conciencia de las personas sobre la protección del medio ambiente, los aditivos plásticos también presentan requisitos de salud más elevados. Debido a que los ésteres de ftalato plastificantes de uso común tienen un potencial riesgo carcinogénico, es un punto caliente para desarrollar un nuevo plastificante no tóxico. El aceite de soja epoxídico es un plastificante no tóxico recientemente desarrollado, que tiene una amplia perspectiva en plásticos, especialmente en el procesamiento de cloruro de polivinilo.
Propiedades y aplicaciones del aceite de soja epoxi
El aceite de soja epoxídico es un producto químico elaborado mediante el tratamiento con peróxido de aceite de soja refinado, el nombre en inglés es Epoxidizedsoy-beanoil (ESO), fórmula molecular c57h98o12, el peso molecular es de aproximadamente 1000. A temperatura ambiente para un aceite amarillo viscoso similar al aceite viscoso, flujo punto-1 ℃, punto de ebullición 150 ℃ (0.5kPa), puntos de ignición 310 ℃, viscosidad 325mpa's (25 ℃), índice de refracción 1.4713 (25 ℃). Soluble en hidrocarburos, cetonas, ésteres, alcoholes avanzados y otros solventes orgánicos. Ligeramente soluble en etanol, insoluble en agua.
Epoxi aceite de soja debido a su buena resistencia al calor, luz, permeabilidad mutua, baja suavidad y dureza, y baja volatilidad, sin toxicidad, por lo que la aplicación es bastante extensa, especialmente para plastificantes de materiales plásticos de envasado de alimentos y medicamentos. El aceite de soja epoxídico es ampliamente utilizado en el procesamiento de PVC. El grupo epoxi puede atrapar el radical libre cl-por degradación del PVC, terminar la reacción de radicales libres de la degradación del PVC, disminuir la tasa de degradación, mejorar la resistencia a la luz, al calor y al aceite de los productos de PVC y dotar a los productos de buena resistencia mecánica , resistencia a la intemperie y propiedades eléctricas. No solo tiene efecto plastificante sobre el cloruro de polivinilo, sino que también puede estabilizar el átomo de cloro activo en la cadena del cloruro de polivinilo y absorber rápidamente el HCL que se degrada por el calor y la luz, bloqueando la descomposición continua del cloruro de polivinilo y estabilizándose la función. En películas agrícolas, las tuberías de PVC al aire libre y los productos de cable para agregar aceite de soja epoxi, pueden hacer que el producto sea resistente al calor, tolerante a la luz y buena resistencia a la intemperie. Además, la compatibilidad del aceite de soja epoxi con el PVC es muy buena, se puede dispersar uniformemente rápidamente en el sistema de PVC, lo que debilita la fuerza entre las macromoléculas de PVC, aumenta la actividad entre las moléculas. En el proceso de procesamiento de PVC, siempre que el uso de una pequeña cantidad de aceite de soja epoxi reducirá el consumo de energía de procesamiento, mejorar la velocidad de procesamiento, mejorar las condiciones de operación, mejorar la calidad de la superficie del producto, reducir costos, mejorar la eficiencia económica jugar un positivo papel. El aceite de soja epóxido y el plastificante de poliéster pueden reducir la migración del plastificante de poliéster. Tiene un buen efecto sinérgico cuando se usa con estabilizadores de sales metálicas como cadmio y zinc. El uso de este producto puede ser apropiado para reducir la cantidad de otros plastificantes, estabilizadores y lubricantes. Este producto es aplicable a todo tipo de productos de PVC, botellas transparentes, cajas transparentes, una variedad de materiales de envasado de alimentos, productos médicos "bolsa de transfusión de sangre", una variedad de películas, hojas, tubos, sellos de refrigerador, equipos de refrigeración y vehículos de motor utilizados en juntas, cuero artificial, piso de cuero, papel pintado de plástico, alambre y cable y otros productos de plástico de uso diario, sino también para tintas especiales, estabilizador compuesto de líquido. PVC productos de plástico al aire libre, membrana impermeable, puertas y ventanas de plástico, papel tapiz pegatinas, película de plástico y así sucesivamente deben usar aceite de soja epoxi, para garantizar que los productos no tóxicos, transparentes, calor, baja temperatura, endurecimiento, anti-envejecimiento y tan en. Además, debido al aceite de soja epoxídico no tóxico, también se puede utilizar como materiales de embalaje de alimentos, juguetes y materiales de decoración del hogar, como aditivos.
Método de producción de 2 epoxi aceite de soja
En la actualidad, los principales métodos de producción del aceite de soja epoxi son el método solvente y el método libre de solventes, los principales métodos de producción son la oxidación del ácido peracético, la catálisis de resina de intercambio iónico, la catálisis con sulfato de aluminio, la oxidación del ácido peracético y el método de oxidación catalítica de transferencia de fase.
2.1 Método de oxidación del ácido peracético
El proceso toma benceno como solvente, ácido sulfúrico como catalizador, ácido fórmico y peróxido de hidrógeno para producir ácido peracético en presencia de ácido sulfúrico, y la epoxidación del aceite de soja para producir aceite de soja epoxi. El aceite de soja, el ácido fórmico, el ácido sulfúrico y el benceno se ponen en la caldera de reacción de acuerdo con una cierta proporción de dosificación, agitando y mezclando uniformemente. El contenido de 40% (WT) de peróxido de hidrógeno se agrega lentamente a la agitación. Durante el proceso de goteo, la temperatura de reacción es controlada por el agua de enfriamiento y la aceleración de caída de ajuste. Después de agregar el peróxido de hidrógeno, agitar durante un período de tiempo, y así sucesivamente, la temperatura del material en el agua de refrigeración no aumenta, o incluso una ligera caída, puede dejar de remover. Luego, la estratificación estática, la capa superior de la capa de aceite, que contiene productos y el benceno, la capa inferior de agua ácida residual. Después de separar el agua ácida residual, la capa de aceite se neutraliza y se lava con un 2% -5% de líquido de sosa diluido y luego se lava a neutral. Después de la separación del agua, la capa de aceite se destila, la mezcla de benceno y agua se separa por condensación y el 80% del benceno se puede reciclar. El líquido del hervidor se descomprime, y luego el producto final se filtra por presión. El proceso tiene una velocidad de reacción rápida y baja temperatura, pero el proceso es largo y complejo, la calidad del producto es inestable, el valor de epoxi es de aproximadamente 5%, el costo de producción es alto, el equipo es muchos, el tratamiento de "tres desechos" la cantidad es grande, el disolvente benceno tiene cierta toxicidad. está siendo gradualmente reemplazado por métodos sin solventes. 2.2 Método de oxidación del ácido peracético
Ácido fórmico o ácido acético y peróxido de hidrógeno reaccionan para producir el anillo oxidante bajo la acción del catalizador ácido sulfúrico, y agregan el agente oxidante del anillo al aceite de soja dentro de un cierto rango de temperatura, después de que la reacción finaliza, el producto se obtiene mediante lavado con álcali , destilación de lavado con agua y descompresión. El proceso de producción de este método es corto, la temperatura de reacción es baja, el tiempo de reacción es corto, los subproductos son pocos, la calidad del producto es alta y la tecnología de producción de benceno como disolvente está básicamente sustituida. Debido a que la molécula de ácido fórmico es más pequeña que el ácido acético, la tasa de oxidación del ácido peracético es mayor que la del ácido peracético, por lo que la calidad de los productos producidos por el ácido fórmico es ligeramente mejor y el proceso de reacción es más corto. En la actualidad, la mayoría de las empresas de producción utilizan ácido fórmico como el portador de oxígeno activo de epoxidación, el uso de ácido fórmico y parte de la descomposición ácida del monóxido de carbono producido por la toxicidad. Instituto Dalian de Luz e Ingeniería Química bajo las condiciones libres de solventes, estudio sobre la síntesis de aceite de soja epoxídico por ácido peracético y la influencia de las principales condiciones de reacción sobre la epoxidación, y la ruta técnica, proceso tecnológico, condiciones tecnológicas y calidad del producto de la síntesis de aceite de soja epoxídico por método de solvente y método sin solvente. Se encuentra que el método libre de solvente tiene las ventajas de un proceso de producción simple, no hay problema de recuperación de solvente, bajo consumo de materia prima, ciclo de producción corto, calidad del producto que alcanza el nivel avanzado de productos domésticos similares, resuelve el problema de la contaminación por solvente de benceno en el proceso de producción, y mejora el entorno de producción de los trabajadores. Al mismo tiempo, el Instituto de Ingeniería Química de Fujian en la planta química de Zhangzhou, el uso de un proceso de epoxidación en un solo paso sin disolventes, es decir, peróxido de hidrógeno y ácido acético glacial en presencia del catalizador bajo la reacción de la formación de ácido acético, ácido acético y reacción de aceite de soja refinado para obtener aceite de soja epoxi. Supera las desventajas de muchos pasos sintéticos de benceno como solvente, ácido sulfúrico como catalizador, alto costo del producto, gran cantidad de tratamiento de "tres desechos" y bajo rendimiento. La estabilidad térmica del plastificante de aceite de soja epoxídico producido por un proceso sin disolventes mejoró obviamente, y la estabilidad térmica de epoxi (epoxi) aumentó del 60% -80% del proceso de disolvente a más del 95%, mientras que los problemas de "tres" la contaminación de los desechos y la corrosión de la tubería de los equipos se superaron. Además, los investigadores descubrieron que el uso de peróxido de hidrógeno diluido de amoniaco para refinar el petróleo crudo puede reducir la pérdida de aceite y hacer que el color del aceite refinado sea mejor que el estándar del aceite comestible; reacción de epoxidación sin catalizador, usando urea como el componente principal del estabilizador, el tiempo de reacción de epoxidación reducido, el color grueso es muy superficial; Usar tres veces lavado y lavado para eliminar los ácidos orgánicos en los productos gruesos, reemplazar el proceso de lavado de lavado con álcali, puede reducir en gran medida la emulsificación y la pérdida de productos crudos, y es beneficioso para la estratificación de agua y aceite en dos fases. En la actualidad, la tecnología se ha utilizado para aplicaciones industriales
Método catalítico de 2.3 resinas de intercambio iónico
Aunque el método libre de solventes supera muchas deficiencias de los solventes, también tiene las desventajas de una pobre estabilidad de reacción, bajo valor epoxi de los productos, color profundo del producto, corrosión del equipo y contaminación ambiental grave, y sustitución de resina de intercambio catiónico por ácido sulfúrico como catalizador, ácido peracético o ácido acético como oxidante. El proceso de sintetizar aceite de soja epoxídica en condiciones libres de disolvente puede superar estas desventajas. Agregue aceite de soya, resina de intercambio iónico y ácido acético en la caldera de reacción, caliente hasta 70-80 ℃, agregue peróxido de hidrógeno en la caldera de reacción uniformemente en 40min, cuando la temperatura suba, el agua fría se enfríe y la reacción de conservación del calor 12- 18h. Después de que la reacción se filtra, la resina de intercambio iónico se elimina, la capa estática se separa y la fase oleosa se neutraliza con la solución saturada de NaCl que contiene 2% -3% de hidróxido de sodio a un microalcalino (valor de pH de 8.5-9.0 ), y luego se purifica con agua pura a iones neutros y sin cloro. 30 minutos, aislar la capa inferior. Después de lavar los productos gruesos en la caldera de destilación, la deshidratación por destilación por descompresión se puede hacer con productos de aceite de soja epoxídicos. El proceso se caracteriza por un proceso simple, un proceso de producción corto, bajo consumo de energía, menos inversión en equipos, producción segura, buena calidad de los productos, sin disolventes tóxicos, la deficiencia es que el ciclo es relativamente largo. El estudio encontró que la resina catiónica utilizada puede reutilizarse, cuando la actividad del catalizador disminuyó significativamente, con lavado con reflujo de etanol al 95% y recuperación de la resina 2 horas, lavado, secado y luego pretratamiento de la resina, luego se restauró la actividad catalítica de la resina .
2.4 Método de catálisis de sulfato de aluminio
El ácido fórmico y el peróxido de hidrógeno reaccionan para producir oxidante anular bajo la acción del catalizador Sulfato de aluminio, luego el oxidante anular se agrega al aceite de soja dentro de un cierto rango de temperatura, y el aceite epoxi de soja se obtiene por lavado alcalino, lavado y destilación al vacío después la reacción. El proceso tiene alta actividad reactiva, fácil procesamiento, el rendimiento puede ser tan alto como 96%, comparado con el método catalítico de resina de intercambio catiónico, el costo del catalizador es bajo, la deficiencia es que el catalizador necesita controlar estrictamente el contenido de fe2 +, contenido de hierro es demasiado alto, fe2 + en presencia de peróxido de hidrógeno es fácil de actuar como catalizador para acelerar Desfavorable al progreso de la reacción de epoxidación. Al mismo tiempo, el fe2 + también hace que la temperatura del material aumente bruscamente, dificultando el control de la temperatura de la reacción de epoxidación.
2.5 transferencia de fase Método de oxidación catalítica
Instituto de Química y Ciencia de los Materiales, Universidad Normal de Shaanxi, Deng Fang, etc. en la condición de no ácido carboxílico, éster etílico de ácido acético como solvente, hidrogenosulfato de tri-octilo de metilo como catalizador de transferencia de fase, aceite de soja epoxídica sintetizado por epoxidación directa de aceite de soja con 30% (fracción de masa) de solución de peróxido de hidrógeno. Los resultados experimentales muestran que la epoxidación del aceite de soja puede lograrse con peróxido de hidrógeno en condiciones de ausencia de ácido carboxílico, el valor epoxi del producto es 6.27% y el valor de yodo es 5.80g / 100g cuando la solución es 2, la temperatura de reacción es 60 ° C y el tiempo de reacción es 7 h. Este método evita la formación de ácido en la reacción, reduce la producción de subproductos y mejora la calidad del producto. Wuya, Instituto de Química y Ciencia de Materiales, Universidad Normal de Shaanxi, la reacción de oxidación cíclica del aceite de soja se llevó a cabo con los complejos oxígeno-tungsteno como catalizadores de transferencia de fase, y los resultados mostraron que la temperatura de reacción era 60 ℃, el enigma era solvente, y la sal de 1,2 - piridina (CWP) se usó como catalizador. El valor epoxi del producto de reacción alcanzó el 6,4% y el índice de yodo fue de 4,4 g / 100 g. Esta reacción no utiliza el peligroso ácido peracético y el fuerte ácido sulfúrico corrosivo, el producto obtiene un color superficial, el valor de epóxido es alto, la calidad es buena, pero la reutilización del complejo de oxígeno todavía está pendiente de estudio.
3 Perspectivas de utilización y utilización del aceite de soja epoxi de China
Los plastificantes utilizados en nuestro país en los últimos años son ésteres de ftalato. Los países extranjeros debido a la pérdida volátil DBP se han eliminado, DOP debido al Instituto del Cáncer de los Estados Unidos (NCI) y la Administración de Alimentos (FDA) propuso que puede causar cáncer, lo que limita su aplicación. Una nueva investigación muestra que los ftalatos en el medio ambiente para escapar, en el cuerpo o los animales producirán imitar el estrógeno, los animales masculinos y femeninos tienen efectos. Desde el punto de vista de la protección ambiental, su producción y aplicación estarán limitadas por regulaciones ambientales. El aceite de soja epoxídico como aditivos plásticos estables, no tóxicos y plastificados, causará cada vez más preocupación a las empresas productoras de plásticos y plastificantes. China es rica en recursos petroleros, más variedades, especialmente en la producción de aceite de soja en la vanguardia de los países de todo el mundo, que proporciona materias primas para el desarrollo de aceite de soja epoxi. En los últimos años, con el desarrollo de la industria del etileno en China, la producción de resina de cloruro de polivinilo se ha desarrollado rápidamente, en 2006 nuestra capacidad de producción de cloruro de polivinilo alcanzó 10.99 millones de toneladas, la producción alcanzó 8.641 millones de toneladas, el consumo alcanzó 9.594 millones de toneladas, se espera que la capacidad de producción de 2010 llegue a alrededor de 14 millones de toneladas, la demanda alcanzará alrededor de 12.5 millones de toneladas, luego la demanda de plastificantes también aumentará significativamente, y el aceite de soja epoxi como un plastificante no tóxico, sus perspectivas de desarrollo serán muy amplias . Por lo tanto, las empresas nacionales de producción deben acelerar el progreso tecnológico, mejorar la industrialización de la tecnología de producción de aceite de soja epoxi, reducir los costos de producción, mejorar la calidad del producto, cumplir con la industria de procesamiento de plástico para necesidades de plastificantes multifuncionales de alta calidad, con el fin para obtener mayores beneficios económicos.