エポキシ大豆油の製造技術

プラスチック産業の急速な発展に伴い、可塑剤の需要はますます増えています。 同時に、近年では、人々の環境保護への意識の高まりに伴い、プラスチック添加剤もより高い健康上の要求を提唱しています。 一般的に使用されているフタル酸エステル可塑剤は潜在的に発癌性のリスクがあるため、新しい非毒性可塑剤を開発するにはホットスポットです。 エポキシ大豆油は、特にポリ塩化ビニルの加工において、プラスチックの幅広い展望を持つ新しく開発された非毒性の可塑剤です。


エポキシ大豆油の性質と応用


エポキシ大豆油は、精製大豆油の過酸化物処理を用いて作られた化学製品であり、英語名はEpoxidizedsoy-beanoil(ESO)、分子式c57h98o12で、分子量は約1000である。淡黄色粘性油状液体の室温では、沸点150℃(0.5kPa)、着火点310℃、粘度325MPa(25℃)、屈折率1.4713(25℃)である。 炭化水素、ケトン、エステル、高級アルコール、その他の有機溶剤に溶ける。 エタノールにわずかに溶け、水に溶けません。


エポキシダイズ油は耐熱性、軽量、相互浸透性、低柔軟性と靭性、低揮発性、毒性がないため、食品や医薬品のプラスチック包装材用可塑剤などの用途が広範囲に及んでいます。 エポキシ大豆油は、PVC加工に広く使用されている。 エポキシ基は、PVC分解によるフリーラジカルClを捕捉し、PVC分解のフリーラジカル反応を停止させ、分解速度を遅くし、PVC製品の耐光性、耐熱性および耐油性を向上させ、良好な機械的強度、耐候性および電気的性質が挙げられる。 ポリ塩化ビニルの可塑化効果だけでなく、ポリ塩化ビニルの鎖中の活性塩素原子を安定化させることができ、熱や光によって劣化したHCLを速やかに吸収してポリ塩化ビニルの連続分解を防ぎ、関数。 農業用フィルムでは、屋外のPVCパイプやケーブル製品にエポキシ大豆油を加え、製品の耐熱性、耐光性、耐候性を向上させることができます。 さらに、エポキシ大豆油とPVCとの相溶性は非常に良好であり、PVC系に素早く均一に分散することができ、PVC高分子間の力を弱め、分子間の活性を高める。 塩ビ処理のプロセスでは、エポキシ大豆油の少量の使用は、加工エネルギー消費を削減し、処理速度を向上させ、動作条件を改善し、製品の表面品質を改善し、コストを削減し、経済効率を向上させる限り、役割。 エポキシ大豆油とポリエステル可塑剤は、ポリエステル可塑剤の移動を減らすことができます。 それは、カドミウムおよび亜鉛のような金属塩安定剤と共に使用すると、良好な相乗効果を有する。 この製品の使用は、他の可塑剤、安定剤および潤滑剤の量を減らすのに適しています。 この製品は、PVC製品、透明ボトル、透明箱、様々な食品包装材料、医療製品「輸血バッグ」、フィルム、シート、チューブ、冷蔵庫シール、冷凍設備、ガスケット、人工皮革、床革、プラスチック壁紙、電線およびケーブルおよびその他の日常使用プラスチック製品だけでなく、特殊インク用の液体複合安定剤。 PVC屋外プラスチック製品、防水膜、プラスチックのドアや窓、ステッカーの壁紙、プラスチックフィルムなどは、非毒性、透明、熱、低温、強靭化、アンチエイジングなどの製品を確保するためにエポキシ大豆油を使用する必要がありますに。 加えて、非毒性のエポキシ大豆油のために、食品包装材料、玩具および家庭装飾材料、例えば添加物としても使用することができる。


エポキシ大豆油の製造方法


現在、エポキシ大豆油の主な製造方法は、溶媒法および無溶媒法であり、主な製造方法は、過酢酸酸化、イオン交換樹脂触媒、硫酸アルミニウム触媒、過酢酸酸化および相転移触媒酸化法である。


2.1過酢酸酸化法


このプロセスでは、溶媒としてのベンゼン、触媒としての硫酸、蟻酸および過酸化水素を用いて硫酸の存在下で過酢酸を生成し、エポキシ大豆油を生成するために大豆油をエポキシ化する。 大豆油、蟻酸、硫酸およびベンゼンを一定の投与量比で反応釜に入れ、均一に撹拌混合する。 過酸化水素の40%(WT)含量を撹拌にゆっくりと添加する。 滴下プロセスの間、反応温度は、冷却水および調整落下加速によって制御される。 過酸化水素を添加した後、一定時間攪拌するなどして、冷却水中の材料温度が上昇しないか、またはわずかに低下しても攪拌を止めることができます。 次に静的層別化、油層のための上層、生成物およびベンゼン、廃酸性水の下層を含む。 廃酸水を分離した後、油層を中和し、2〜5%希薄ソーダ液で洗浄した後、中性になるまで洗浄する。 水分離後、油層を蒸留し、ベンゼンと水との混合物を凝縮により分離し、ベンゼンの80%をリサイクルすることができる。 ケトルの液体は減圧され、次いで最終生成物は圧力によって濾過される。 プロセスが速い反応速度と低温を持っていますが、プロセスが長く複雑で、製品の品質は不安定で、エポキシ価は約5%であり、製造コストが高く、設備が多く、「3廃棄物」処理量が多い場合、溶媒ベンゼンは特定の毒性を有する。 溶媒を使用しない方法で徐々に置き換えられています。 2.2過酢酸酸化法


ギ酸または酢酸と過酸化水素とを反応させて触媒硫酸の作用により環式酸化剤を生成させ、環式酸化剤を大豆油に一定の温度範囲で添加し、反応終了後、アルカリ洗浄、水洗および減圧蒸留を含む。 この方法の製造方法は短く、反応温度が低く、反応時間が短く、副生成物が少なく、製品品質が高く、溶媒としてベンゼンの製造技術が基本的に置換されている。 ギ酸の分子は酢酸よりも小さいので、過酢酸の酸化速度は過酢酸の酸化速度よりも速いため、ギ酸によって生成される生成物の品質はやや良好であり、反応過程はより短くなる。 現在、生産企業の大部分は、エポキシ化の活性酸素運搬体としてギ酸を使用し、ギ酸の使用および毒性によって生じる一酸化炭素の酸分解のいくつかを使用する。 太平洋光化学工学研究所、無溶媒条件下で、過酢酸によるエポキシ大豆油の合成と主要反応条件のエポキシ化への影響、技術的経路、技術的プロセス、技術的条件、製品品質溶媒法と無溶媒法によるエポキシ大豆油の合成の比較を行う。 無溶剤法は、製造工程が簡単で、溶媒回収の問題がなく、原材料消費量が少なく、生産サイクルが短く、国内の類似製品の先進レベルに達する製品品質が得られ、ベンゼン溶媒の汚染問題が解決されることが判明した生産プロセスを改善し、労働者の生産環境を改善する。 同時に、Zhangzhou化学プラントの化学工学の福建研究所は、無溶媒ワンステップエポキシ化プロセスの使用は、過酸化水素と氷酢酸は、触媒の存在下で形成の反応下で大豆油を精製するための大豆油の精製反応を行います。 それは、溶媒としてのベンゼン、触媒としての硫酸、多くの生成物コスト、多量の「3つの廃棄物」処理および低い収率の多くの合成工程の欠点を克服する。 無溶剤法で製造されたエポキシ大豆油可塑剤の熱安定性は明らかに改善され、エポキシ(エポキシ)の熱安定性は溶剤プロセスの60〜80%から95%以上に増加したが、3廃棄物 "の汚染と設備パイプラインの腐食が克服されました。 さらに、希アンモニア - 過酸化水素を使用して原油を精製することにより、油の損失を減らし、精製油の色を食用油の基準よりも良好にすることができることを発見した。 触媒なしのエポキシ化反応、安定剤の主成分として尿素を使用すると、エポキシ化反応時間が短縮され、粗い色が非常に浅い。 3回洗浄と洗浄を使用して粗生成物中の有機酸を除去し、アルカリ洗浄洗浄プロセスに代わって、粗生成物の乳化および損失を大幅に低減することができ、油水二相の層状化に有益である。 現在、この技術は産業用途に使用されている


2.3イオン交換樹脂の触媒法


無溶剤法は溶媒の多くの欠点を克服するが、反応安定性が低く、製品のエポキシ価が低く、製品の色が濃く、設備が腐食され、環境汚染が深刻であるという欠点があり、硫酸の代わりに陽イオン交換樹脂酸化剤として過酢酸または酢酸を使用することができる。無溶媒条件下でエポキシ大豆油を合成するプロセスは、これらの欠点を克服することができる。 反応釜に大豆油、イオン交換樹脂、酢酸を加え、70〜80℃に加温し、40分かけて反応釜に過酸化水素を加え、温度が上がると冷たい水が冷え、 18h。 反応を濾過した後、イオン交換樹脂を除去し、静的層を分離し、油相を2%-3%水酸化ナトリウムを含有する飽和NaCl溶液でマイクロアルカリ性(ph値8.5〜9.0 )、次いで純水で中性および塩素を含まないイオンに精製する。 30分、下層を分離する。 粗製品を蒸留ケトルに洗浄した後、減圧蒸留脱水はエポキシ大豆油製品から行うことができる。 プロセスは、単純なプロセス、短い生産プロセス、低エネルギー消費、少ない設備投資、安全な生産、製品の良質、有毒な溶媒を特徴とし、欠乏はサイクル時間が比較的長いです。 触媒の活性が著しく低下した場合に、95%エタノール還流洗浄および回収樹脂2時間、洗浄、乾燥、および樹脂前処理を用いて使用されたカチオン樹脂を再利用することができ、樹脂の触媒活性が回復した。


2.4硫酸アルミニウム触媒法


蟻酸と過酸化水素とが反応して硫酸アルミニウム触媒の作用により環式酸化剤を生成した後、ある温度範囲で大豆油に環式酸化剤を添加し、その後アルカリ洗浄、洗浄、減圧蒸留によりエポキシ大豆油を得る反応。 このプロセスは、カチオン交換樹脂触媒法と比較して、反応速度が高く、加工が容易であり、収率が96%と高く、触媒コストが低く、触媒が厳密に鉄含有量を制御する必要があるという欠点がある過酸化水素の存在下ではFe 2+が高すぎると触媒として働きやすくなり、エポキシ化反応の進行が不利になる。 同時に、fe 2+はまた、材料温度を急激に上昇させ、エポキシ化反応温度を制御することが困難である。


2.5相間移動触媒酸化法


溶媒として酢酸エチルエステル、相間移動触媒としてトリオクチル硫酸メチルを用い、直接エポキシ化によりエポキシ大豆油を合成したの大豆油と30%(質量分率)の過酸化水素溶液とを混合した。 実験結果は、カルボン酸を含まない状態での過酸化水素により大豆油のエポキシ化が成功し、溶液phが2のときにエポキシ価が6.27%、ヨウ素価が5.80g / 100gであり、反応温度は60℃、反応時間は7時間である。 この方法は、反応中の酸の形成を回避し、副生成物の生成を低減し、生成物の品質を改善する。 武夷、陝西師範大学物質化学研究所、大豆油の環状酸化反応を相間移動触媒として酸素 - タングステン錯体を用いて行ったところ、反応温度は60℃であり、油の謎は溶媒であり、 1,2-ピリジン塩(CWP)を触媒として用いた。 反応生成物のエポキシ価は6.4%に達し、ヨウ素価は4.4g / 100gであった。 この反応は危険な過酢酸と強力な腐食性の硫酸を使用せず、製品は浅く色が得られ、エポキシ価は高く、品質は良いが、酸素複合体の再使用はなおさらなる研究が待たれている。


3中国のエポキシ大豆油開発と利用の見通し


近年我が国で使用されている可塑剤はフタル酸エステルです。 DBPの揮発性喪失による外国が排除され、癌を引き起こす可能性のある米国癌研究所(NCI)および食品管理(FDA)によるDOPが提案され、その適用が制限されています。 新たな研究は、環境中のフタル酸エステルが身体または動物に逃げ出し、エストロゲン模倣物を産生することを示しており、男性および女性の動物は効果を有する。 環境保護の観点から、その生産と適用は環境規制によって制限される。 非毒性、可塑化された、安定したプラスチック添加物としてエポキシ大豆油は、ますますプラスチック加工産業と高い懸念の可塑剤生産企業を引き起こすでしょう。 中国は石油資源、豊かな品種、特に大豆油の生産が世界の最先端にあり、エポキシ大豆油の開発のための原材料を提供しています。 近年、中国のエチレン工業の発展に伴い、ポリ塩化ビニル樹脂の生産は急速に発展しており、2006年にはポリ塩化ビニルの生産能力は1099万トンに達し、生産量は864.1万トンに達し、消費量は955.4万トンに達し、 2010年の生産能力は約1400万トンに達すると予想され、需要は約1250万トンに達すると、可塑剤の需要も大幅に増加し、エポキシダイズ油は無毒な可塑剤として、その開発の見通しは非常に広い。 したがって、国内の関連生産企業は、高品質、多機能可塑剤のニーズのためのプラスチック加工業界を満たすために、技術的進歩をスピードアップし、エポキシ大豆油生産技術の工業化を改善し、生産コストを削減し、製品品質を改善する必要がありますより大きな経済的利益を得る。