一种利用废弃油脂制备环保增塑剂的方法及其应用

一种利用废弃油脂制备环保增塑剂的方法及其应用,属于精细化学品合成及塑料助剂应用领域。本发明采用废弃油脂提纯的高级脂肪酸、甲醇、50%过氧化氢、偏苯三酸酐和乙酸酐为主要原料,通过酯化、环氧化、开环酯化和乙酰化四步反应进行分子结构的改造及官能团转化,制得环保增塑剂产品乙酰脂肪酸甲酯 偏苯三酸酯。本发明制备所得的环保增塑剂产物同时具有环状分子与线性分子组合的特性,产品粘度适中,颜色呈黄色,耐迁移性、耐热性比较好,适合工业化生产,有望替代传统的邻苯类增塑剂。

本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种利用废弃油脂制备环保增塑剂的方法及其应用，其开发出具有特殊分子结构且产品性能优良的增塑剂，结构中含有苯环、线性分子及众多的极性基团，如：酯基、羰基等，因此具有特殊的增塑性能。

本发明的技术方案，一种利用废弃油脂制备环保增塑剂的方法，其使用废弃油脂提纯所得到的高级脂肪酸，及甲醇、过氧化氢、偏苯三酸酐和乙酸酐为主要原料，通过酯化、环氧化、开环酯化和乙酰化四步反应得到该增塑剂，具体步骤如下：

（1）废弃油脂的预处理：收集来的废弃油脂先在一定温度下进行过滤，除去废弃油脂中的固体杂质以及动物油脂，再加入活性白土进行脱色，将活性白土过滤掉，之后再加入磷酸和水进行脱胶，后用去离子水洗至中性，再真空蒸馏除去水，然后加入甲醇和氢氧化钠溶液进行酯交换反应，去离子水洗至中性后再减压蒸馏除去水及其他短链脂肪酸甲酯，最后再用稀硫酸酸化，去离子水洗几次后再真空蒸馏除去水得到高级脂肪酸；

（2）酯化反应：在反应器中加入反应物高级脂肪酸、甲醇，然后加入催化剂1；将上述原料混合加热反应；反应完后用碳酸氢钠溶液洗至中性，再用去离子水洗，真空蒸馏除去水，得到脂肪酸甲酯；

（3）环氧化反应：将步骤（2）所得的产物脂肪酸甲酯和催化剂2加入到反应器中，再将冰醋酸和质量浓度为50%的过氧化氢溶液混合，后滴入至反应器中；将上述原料混合加热，持续反应；反应完后用碳酸氢钠溶液洗至中性，再用去离子水水洗，真空蒸馏除去水得到产物环氧脂肪酸甲酯；

（4）开环酯化：将步骤（3）产物环氧脂肪酸甲酯、偏苯三酸酐和开环剂加入到反应器中，混合加热进行反应；反应完后用去离子水洗至中性，真空蒸馏除去水得到产物脂肪酸甲酯-偏苯三酸酯。

（5）乙酰化反应：将步骤（4）产物脂肪酸甲酯-偏苯三酸酯和乙酸酐加入到反应器中，混合加热反应；反应完后先减压蒸馏除去乙酸酐，后用去离子水洗至中性，再真空蒸馏除去水得到最终产物环保增塑剂乙酰脂肪酸甲酯-偏苯三酸酯。

我国每年消耗的增塑剂约为500万吨，其中75%的PVC增塑剂为邻苯类增塑剂，并且它们完全来源于石油。此外，随着时间的迁移，邻苯类增塑剂容易从PVC基体中迁移出来，迁移出来的邻苯类增塑剂会充当内分泌干扰物毒害人体的肝脏、心脏、肾、肺、睾丸和人体的其他器官。因此，他们已经被欧盟、美国等许多国家禁止用在一些特定领域，如儿童玩具、医疗器械、汽车、食品包装和一些室内使用的材料等等。对于开发一些新型的结构、可替代邻苯二甲酸酯类的增塑剂已经是势在必行。

地沟油是一种不能食用的劣质油，如果作为废物直接排放，会造成严重的环境污染。然而，这些油脂属于可再生资源，它的主要化学成分是长链脂肪酸甘油酯化合物，将其进行分子的改性制备成增塑剂，既可以解决地沟油回归餐桌、污染环境的问题，又为替代邻苯二甲酸酯类增塑剂提供了一种途径。

江南大学（Jiangnan University），坐落于无锡市，是中华人民共和国教育部直属高校，国家“双一流”建设高校， “211工程”、“985工程优势学科创新平台”重点建设高校，入选国家“111计划”、卓越农林人才教育培养计划、卓越工程师教育培养计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家级新工科研究与实践项目，是高水平行业特色大学优质资源共享联盟成员、“一带一路”高校食品教育科技联盟成员、中国政府奖学金来华留学生接收院校、国家大学生文化素质教育基地、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地。

本发明的有益效果：本发明将废弃油脂提纯所得到的高级脂肪酸、甲醇、50%过氧化氢、偏苯三酸酐和乙酸酐为主要原料，通过酯化、环氧化、开环酯化和乙酰化四步反应对脂肪酸进行分子结构改造及结构的官能团化，所制备的乙酰脂肪酸甲酯-偏苯三酸酯增塑剂粘度中等，颜色呈黄色透明状，与PVC相容性好，相较于DOP应用在PVC中，它具有更优良的耐迁移性，耐热性，适合工业化生产。本发明制备所得的新型增塑剂，有望替代传统的邻苯类增塑剂。

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