Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp nhựa, nhu cầu về chất dẻo ngày càng nhiều. Đồng thời, trong những năm gần đây, với sự gia tăng nhận thức của người dân về bảo vệ môi trường, các chất phụ gia nhựa cũng đưa ra một yêu cầu sức khoẻ cao hơn. Bởi vì các este chất dẻo dẻo được sử dụng phổ biến có nguy cơ gây ung thư tiềm năng, đây là một điểm nóng để phát triển chất làm dẻo không độc hại mới. Dầu đậu tương Epoxy là một chất dẻo không độc hại mới được phát triển, có tiềm năng lớn về nhựa, đặc biệt là trong chế biến polyvinyl clorua.
Tính chất và ứng dụng của dầu đậu nành epoxy
Dầu đậu tương Epoxy là một sản phẩm hoá học được chế tạo bằng cách sử dụng dầu đậu nành tinh chế peroxit, tên tiếng Anh là Epoxidizedsoy-beanoil (ESO), công thức phân tử c57h98o12, trọng lượng phân tử khoảng 1000. Ở nhiệt độ phòng đối với chất lỏng có độ nhớt màu vàng nhạt, dòng chảy Điểm-1 ℃, điểm sôi 150 ℃ (0.5kPa), điểm đánh lửa 310 ℃, độ nhớt 325mpa? s (25 ℃), chiết suất 1.4713 (25 ℃). Hòa tan trong hydrocarbon, xeton, este, rượu tiên tiến và các dung môi hữu cơ khác. Hơi tan trong ethanol, không hòa tan trong nước.
Dầu đậu tương Epoxy vì khả năng chịu nhiệt tốt, nhẹ, tính thấm hơi lẫn nhau, độ mềm dẻo và độ dẻo dai thấp, độ bay hơi thấp, không độc hại, do đó ứng dụng khá rộng, đặc biệt là chất làm mềm plastic đóng gói thực phẩm và thuốc. Dầu đậu tương Epoxy được sử dụng rộng rãi trong chế biến PVC. Nhóm epoxy có thể bẫy sự xuống cấp của PVC tự do cl-by, chấm dứt phản ứng gốc tự do của quá trình phân hủy PVC, làm giảm tốc độ xuống cấp, cải thiện ánh sáng, sức chịu nhiệt và khả năng chịu dầu của các sản phẩm PVC, và cho các sản phẩm có sức bền cơ học tốt , thời tiết và tính chất điện. Nó không chỉ có tác dụng dẻo lên polyvinyl clorua, mà còn có thể làm cho nguyên tử chlorine hoạt động trong chuỗi polyvinyl clorua ổn định, và có thể nhanh chóng hấp thụ HCL bị phân hủy bởi nhiệt và ánh sáng, do đó ngăn chặn sự phân hủy liên tục polyvinyl clorua và ổn định chức năng. Trong phim nông nghiệp, đường ống ngoài trời PVC và các sản phẩm cáp để thêm dầu đậu nành epoxy, có thể làm cho sản phẩm chịu nhiệt, chịu được ánh sáng và chịu được thời tiết tốt. Ngoài ra, tính tương thích của dầu đậu nành epoxy với PVC là rất tốt, có thể nhanh chóng phân tán trong hệ thống PVC, do đó làm yếu lực giữa các đại phân tử PVC, làm tăng hoạt động giữa các phân tử. Trong quá trình chế biến PVC, miễn là việc sử dụng một lượng nhỏ dầu đậu tương epoxy sẽ làm giảm tiêu thụ năng lượng chế biến, cải thiện tốc độ xử lý, cải thiện điều kiện hoạt động, cải thiện chất lượng bề mặt sản phẩm, giảm chi phí, nâng cao hiệu quả kinh tế chơi tích cực vai trò. Dầu đậu tương Epoxy và chất dẻo polyester có thể làm giảm sự di chuyển của chất làm dẻo polyester. Nó có tác dụng đồng vận tốt khi được sử dụng với chất ổn định muối kim loại như cadmium và kẽm. Việc sử dụng sản phẩm này có thể thích hợp để giảm lượng chất làm dẻo, chất ổn định và chất bôi trơn khác. Sản phẩm này áp dụng cho tất cả các loại sản phẩm PVC, chai trong suốt, hộp trong suốt, một loạt các vật liệu đóng gói thực phẩm, các sản phẩm y tế "túi truyền máu", một loạt các bộ phim, tờ, ống, con dấu lạnh, thiết bị lạnh và xe có động cơ sử dụng miếng đệm, da nhân tạo, da sàn, hình nền nhựa, dây điện và cáp điện và các sản phẩm nhựa sử dụng hàng ngày khác, mà còn cho các loại mực đặc biệt, chất ổn định chất lỏng composite. Sản phẩm nhựa PVC ngoài trời, màng chống thấm nước, cửa nhựa và cửa sổ, dán hình nền, bộ phim nhựa vv phải sử dụng dầu đậu tương epoxy, để đảm bảo rằng sản phẩm không độc, minh bạch, nhiệt, nhiệt độ thấp, toughening, chống lão hóa và do đó trên. Ngoài ra, do dầu đậu nành epoxy không độc hại, cũng có thể được sử dụng làm vật liệu đóng gói thực phẩm, đồ chơi và vật liệu trang trí nội thất, chẳng hạn như phụ gia.
Phương pháp sản xuất 2 loại dầu đậu nành epoxy
Hiện nay, các phương pháp sản xuất chính của dầu đậu nành epoxy là phương pháp dung môi và phương pháp không có dung môi, các phương pháp sản xuất chính là oxy hóa axit peracetic, xúc tác nhựa trao đổi chất, xúc tác sulfat nhôm, oxy hóa axit peracetic và phương pháp oxy hóa xúc tác pha.
2.1 Phương pháp oxy hóa axit peracetic
Quá trình này sử dụng benzen làm dung môi, axit sulfuric làm chất xúc tác, axit formic và hydrogen peroxide để sản xuất axit peracetic với sự có mặt của axit sulfuric và eppoxy hóa dầu đậu nành để sản xuất dầu đậu nành epoxy. Dầu đậu nành, axit formic, axít sulfuric và benzene được đưa vào bình phản ứng theo tỷ lệ liều nhất định, khuấy đều và trộn đều. Hàm lượng 40% (WT) của hydrogen peroxide được cho thêm vào khuấy. Trong quá trình nhỏ giọt, nhiệt độ phản ứng được điều khiển bởi nước làm mát và gia tốc giảm điều chỉnh. Sau khi thêm hydrogen peroxide, khuấy trong một khoảng thời gian, và như vậy nhiệt độ vật liệu trong nước làm mát không tăng, hoặc thậm chí giảm nhẹ, bạn có thể ngừng khuấy. Sau đó phân tầng tĩnh, lớp trên của lớp dầu, chứa các sản phẩm và benzene, lớp nước thải axit dưới. Sau khi nước thải axit được tách ra, lớp dầu được trung hòa và rửa sạch với dung dịch soda pha loãng 2% -5%, và sau đó rửa sạch thành trung tính. Sau khi tách nước, lớp dầu được chưng cất, hỗn hợp của benzen và nước được tách ra bằng cách ngưng tụ, và 80% benzen có thể được tái chế. Chất lỏng của bình đun được giải nén, và sau đó thành phẩm được lọc bằng áp suất. Quá trình này có tốc độ phản ứng nhanh và nhiệt độ thấp, nhưng quá trình dài và phức tạp, chất lượng sản phẩm không ổn định, giá trị epoxy là khoảng 5%, chi phí sản xuất cao, thiết bị là rất nhiều, điều trị "ba chất thải" lượng lớn, dung môi benzen có độc tính nhất định. đang dần được thay thế bằng các phương pháp không dung môi. 2.2 Phương pháp oxy hóa axit peracetic
Axit Formic hoặc axit axetic và Hydro Peroxit phản ứng để tạo ra chất oxy hóa vòng dưới tác động của axit sulfuric xúc tác và thêm chất oxy hoá vòng vào dầu đậu nành trong một dải nhiệt độ nhất định, sau khi phản ứng kết thúc, sản phẩm thu được bằng rửa bằng kiềm , chưng cất nước và chưng cất giải nén. Quá trình sản xuất của phương pháp này là ngắn, nhiệt độ phản ứng thấp, thời gian phản ứng ngắn, sản phẩm phụ là rất ít, chất lượng sản phẩm cao, và công nghệ sản xuất của benzen như dung môi về cơ bản được thay thế. Vì phân tử của axit formic nhỏ hơn axit axetic, nên tỷ lệ oxy hóa của axit peracetic cao hơn acid peracetic nên chất lượng của sản phẩm được tạo ra bởi axit formic tốt hơn một chút và quá trình phản ứng ngắn hơn. Hiện nay, hầu hết các doanh nghiệp sản xuất sử dụng axit formic như là chất vận chuyển oxy hoạt động của epoxy hóa, việc sử dụng axit formic và một số sự phân hủy axit của carbon monoxide do độc tính gây ra. Viện nghiên cứu kỹ thuật Hóa chất và Hóa học Đại Liên trong điều kiện không có dung môi, nghiên cứu tổng hợp dầu đậu nành epoxy của axit peracetic và ảnh hưởng của các điều kiện phản ứng chính lên quá trình epoxidation và lộ trình kỹ thuật, quy trình công nghệ, điều kiện công nghệ và chất lượng sản phẩm tổng hợp dầu đậu nành epoxy bằng phương pháp dung môi và phương pháp không dung môi được so sánh. Phương pháp không có dung môi có những ưu điểm của quá trình sản xuất đơn giản, không có vấn đề thu hồi dung môi, tiêu hao vật liệu thấp, chu kỳ sản xuất ngắn, chất lượng sản phẩm đạt đến mức tiên tiến của sản phẩm tương tự trong nước, giải quyết vấn đề ô nhiễm dung môi benzen quá trình sản xuất và cải thiện môi trường sản xuất của người lao động. Đồng thời, Viện Kỹ thuật Hóa học Phúc Kiến trong nhà máy hóa học Chương Châu, việc sử dụng không quá dung môi epoxidation một quá trình, đó là, hydrogen peroxide và axit axetic băng trong sự hiện diện của chất xúc tác theo phản ứng của sự hình thành axit axetic, axit axetic và phản ứng tinh chế dầu đậu nành để có được dầu đậu nành epoxy. Nó vượt qua những bất lợi của nhiều bước tổng hợp của benzen như dung môi, axít sulfuric như chất xúc tác, chi phí sản phẩm cao, xử lý "ba chất thải" với số lượng lớn và năng suất thấp. Sự ổn định nhiệt độ của chất làm dẻo dầu đậu tương epoxy được sản xuất bằng quy trình không dung môi được cải thiện rõ ràng, và sự ổn định nhiệt của epoxy (epoxy) đã được tăng từ 60% -80% của quá trình dung môi lên trên 95%, trong khi các vấn đề "ba chất thải "ô nhiễm và thiết bị ăn mòn đường ống đã được khắc phục. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng việc sử dụng ammonia-hydrogen peroxide pha loãng để tinh chế dầu thô có thể làm giảm sự mất mát của dầu và làm cho màu dầu tinh chế tốt hơn so với tiêu chuẩn dầu ăn được; phản ứng epoxy hóa không có chất xúc tác, sử dụng urê như là thành phần chính của chất ổn định, thời gian phản ứng epoxidation rút ngắn, màu thô rất nông; Sử dụng ba lần giặt và rửa để loại bỏ các axit hữu cơ trong các sản phẩm thô, thay thế cho quá trình giặt rửa bằng alkalic, có thể giảm đáng kể việc nhũ tương và mất mát các sản phẩm thô, và có lợi cho việc phân tầng nước hai pha. Hiện nay, công nghệ này đã được sử dụng cho các ứng dụng công nghiệp
Phương pháp xúc tác của 2,3 nhựa trao đổi ion
Mặc dù phương pháp không dung môi khắc phục được nhiều thiếu sót của các dung môi, nó cũng có những bất lợi của sự ổn định phản ứng kém, giá trị sản phẩm epoxy thấp, màu sắc sâu của sản phẩm, sự ăn mòn của thiết bị và ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, và thay thế nhựa trao đổi cation cho axit sulfuric như là chất xúc tác, axit peracetic hoặc axit axetic như chất oxy hóa, Quá trình tổng hợp dầu đậu nành epoxy trong điều kiện không dung môi có thể khắc phục những nhược điểm này. Thêm dầu đậu nành, nhựa trao đổi ion và axit axetic trong bình đun phản ứng, đun nóng lên đến 70-80 ℃, thêm hydrogen peroxide vào bình đun phản ứng đều trong 40 phút, khi nhiệt độ tăng, nước lạnh nguội và phản ứng bảo quản nhiệt 12- 18 giờ. Sau khi phản ứng được lọc, nhựa trao đổi ion được loại bỏ, lớp tĩnh được tách ra, và pha dầu được trung hòa bằng dung dịch NaCl bão hòa có chứa 2% -3% sodium hydroxide đến một giá trị pH 8.5-9.0 ), và sau đó tinh chế bằng nước tinh khiết để các ion trung tính và không có clo. 30 phút, cô lập lớp dưới. Sau khi rửa các sản phẩm thô vào bình đun cất, việc khử nước cạn kiệt giải nén có thể được làm từ các sản phẩm dầu đậu nành epoxy. Quá trình này được đặc trưng bởi quá trình đơn giản, quá trình sản xuất ngắn, tiêu thụ năng lượng thấp, đầu tư thiết bị ít, sản xuất an toàn, chất lượng sản phẩm tốt, không có dung môi độc hại, thiếu thời gian chu kỳ là tương đối dài. Nghiên cứu cho thấy rằng nhựa cation được sử dụng có thể được tái sử dụng, khi hoạt tính của chất xúc tác giảm đáng kể, với 95% ethanol reflux rửa và phục hồi nhựa 2 giờ, rửa, sấy, và sau đó tiền xử lý nhựa, sau đó hoạt tính xúc tác của nhựa được khôi phục .
2.4 Phương pháp xúc tác nhôm sulfat
Axit Formic và Hydro Peroxit phản ứng để sản xuất chất oxy hóa vòng dưới tác động của chất xúc tác Sulfat nhôm, sau đó chất oxy hóa vòng được thêm vào dầu đậu nành trong một dải nhiệt độ nhất định, và dầu đậu nành epoxy được thu được bằng cách rửa và rửa chén bằng chân kiềm các phản ứng. Quá trình này có tính phản ứng cao, xử lý dễ dàng, sản lượng có thể cao đến 96%, so với phương pháp xúc tác nhựa trao đổi cation, chi phí chất xúc tác thấp, sự thiếu hụt là chất xúc tác cần kiểm soát chặt chẽ nội dung của fe2 +, hàm lượng sắt là quá cao, fe2 + với sự hiện diện của hydrogen peroxide rất dễ dàng để hoạt động như một chất xúc tác để tăng tốc Không thuận lợi cho sự tiến triển của phản ứng epoxidation. Đồng thời, fe2 + cũng làm cho nhiệt độ vật liệu tăng mạnh, khó kiểm soát được nhiệt độ phản ứng epoxid hóa.
Phương pháp xúc tác 2.5 pha
Viện Hóa học và Khoa học Vật liệu, Trường Đại học Thiểm Tây, Đặng Phong, ... trong điều kiện không có axit cacboxylic, axit axetic axit este như dung môi, metyl tri-octyl hydrogen sulfat làm chất xúc tác chuyển pha, dầu đậu nành epoxy được tổng hợp bằng epoxidation trực tiếp của dầu đậu nành với dung dịch hydrogen peroxide 30% (khối lượng). Kết quả thí nghiệm cho thấy epoxy hóa dầu đậu nành có thể đạt được thành công bằng hydrogen peroxide trong điều kiện không có axit carboxylic, giá trị epoxy của sản phẩm là 6,27% và giá trị iod là 5.80g / 100g khi dung dịch là 2, nhiệt độ phản ứng là 60 ℃ và thời gian phản ứng là 7 giờ. Phương pháp này tránh sự hình thành acid trong phản ứng, làm giảm sản xuất các sản phẩm phụ và cải thiện chất lượng sản phẩm. Wuya, Viện Hóa học và Khoa học Vật liệu, Trường Đại học Thiểm Tây bình thường phản ứng oxy hóa tuần hoàn của dầu đậu nành được thực hiện với các phức hợp oxy-vonfram như xúc tác chuyển pha, và kết quả cho thấy rằng nhiệt độ phản ứng là 60 ℃, câu đố dầu là dung môi, và muối 1,2 - pyridin (CWP) đã được sử dụng làm chất xúc tác. Giá trị epoxy của sản phẩm phản ứng đạt 6,4%, và giá trị iod là 4.4g / 100g. Phản ứng này không sử dụng acid peracetic nguy hiểm và axít sulfuric ăn mòn mạnh, sản phẩm có màu sắc nông, giá trị epoxy cao, chất lượng tốt, nhưng việc tái sử dụng của oxy phức vẫn đang chờ nghiên cứu thêm.
3 phát triển dầu đậu nành epoxy của Trung Quốc và triển vọng sử dụng
Các chất làm dẻo được sử dụng ở nước ta trong những năm gần đây là este phthalate. Các nước ngoài do sự mất ổn định của DBP đã được loại bỏ, DOP do Viện Ung thư Hoa Kỳ (NCI) và Cục Quản lý Thực phẩm (FDA) đề xuất có thể gây ung thư, do đó giới hạn việc áp dụng nó. Nghiên cứu mới cho thấy rằng các chất phthalates trong môi trường để trốn thoát, vào cơ thể hoặc động vật sẽ sản sinh estrogen giả, các con đực và con đực có các hiệu ứng. Từ quan điểm bảo vệ môi trường, sản xuất và ứng dụng sẽ bị hạn chế bởi các quy định về môi trường. Dầu đậu tương Epoxy là chất phụ gia nhựa không độc hại, dẻo, ổn định, ngày càng làm cho ngành công nghiệp chế biến nhựa và các doanh nghiệp sản xuất chất làm dẻo rất quan tâm. Trung Quốc giàu tài nguyên dầu, nhiều giống hơn, đặc biệt là sản xuất dầu đậu nành đi đầu trong các nước trên thế giới, cung cấp nguyên liệu cho sự phát triển của dầu đậu nành epoxy. Trong những năm gần đây, với sự phát triển của ngành công nghiệp ethylene ở Trung Quốc, sản xuất nhựa polyvinyl clorid đã phát triển nhanh chóng, trong năm 2006 năng lực sản xuất của chúng tôi polyvinyl clorua đã đạt 10,99 triệu tấn, sản xuất đạt 8,641 triệu tấn, tiêu thụ đạt 9,594 triệu tấn, năng lực sản xuất của năm 2010 dự kiến sẽ đạt khoảng 14 triệu tấn, nhu cầu sẽ đạt khoảng 12,5 triệu tấn, sau đó nhu cầu chất làm dẻo cũng sẽ tăng lên đáng kể, và dầu đậu tương epoxy như là một chất làm dẻo không độc hại, triển vọng phát triển của nó sẽ rất rộng . Vì vậy, các doanh nghiệp sản xuất trong nước có liên quan nên đẩy nhanh tiến bộ công nghệ, cải tiến công nghệ sản xuất dầu ăn đậu tương epoxy, giảm chi phí sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu ngành công nghiệp chế biến chất dẻo cho nhu cầu chất dẻo chất lượng cao, đa chức năng, để có được lợi ích kinh tế lớn hơn.