脂肪族二元酸酯作為耐寒增塑劑,具有低溫性能優良、耐沖擊性好、塑化效率及粘度性能好的特點,目前主要用作改進低溫性能的增塑劑。但是由于脂肪族二元酸價格較高, 所以脂肪族二元酸酯的成本較高。因此,從制取己二酸的母液中所獲得的尼龍酸作為增塑劑的原料, 引起了人們的關注。

　　尼龍酸(Nylon acid) 為含有4～6 個碳原子的混合二元脂肪酸, 即丁二酸、戊二酸、己二酸的混合物,是從制取己二酸副產母液中所獲得的。己二酸為生產尼龍6 和尼龍66 的中間體, 我國現有己二酸生產企業十幾家, 年生產能力為10kt/ a 左右。因此尼龍酸作為生產己二酸的副產物是一種寶貴的再生資源。以尼龍酸為原料生產的這種C4以上的混合二元酸酯(DON) 用作PVC 增塑劑, 具有良好的耐低溫性,可作為己二酸二辛酯(DOA) 與癸二酸二辛酯(DOS) 的代用品,而且該品還具有防止表面靜電積聚的效果。

　　近年來, 雖有不少單位和個人對用尼龍酸合成增塑劑進行了研制和開發, 但是, 由于尼龍酸是混合酸, 合成后的產品色澤很難令用戶滿意, 因而應用范圍受到限制。而本工藝對粗品采用減壓蒸餾進行后段處理, 從根本上克服了產品色澤差的問題。

　　1 尼龍酸二辛酯

　　1.1 結構式

　　2.1 酯化

　　酯化是該生產過程中的關鍵工序, 酯化反應是否完全, 酯化后反應物酸值的高低, 直接影響最終產品質量。本工藝選用硫酸作催化劑,采用減壓酯化法, 是將尼龍酸與辛醇在催化劑硫酸的作用和階梯式升溫的條件下反應生成尼龍酸二辛酯。其反應原理如下:

　　由于尼龍酸是混合酸, 因此酯化過程中辛醇要相應過量, 這樣有利于保證酯化反應速度、收率、質量和反應過程運行平穩。尼龍酸∶辛醇=1 ∶214 , 催化劑硫酸為釜料總量的015 % , 最高溫度為160 ℃左右,反應時間為3～4h ,最終通過檢測酸值來確定酯化反應是否結束。

　　212 脫醇

　　酯化反應結束后, 由于反應液中含有20 %左右的過量辛醇,因此必須脫醇。脫醇可在原酯化釜中進行, 一是減少設備投資, 二是節省能耗, 三是縮短工藝路線并可保證過量醇的品質。脫醇時,應使整個反應體系處于減壓狀態, 壓力≤0. 015MPa ,最高溫度為160 ℃, 時間2h 左右, 脫出的醇可循環利用。由于粗酯最終還須減壓蒸餾, 因此, 對脫醇是否完全不必要求過高。

　　213 中和

　　酯化反應結束后, 反應液中因殘留有催化劑硫酸以及未反應的單酯而使反應液呈酸性, 必須加堿中和, 除去反應液中的催化劑、單酯酸等酸性物質,從而保證產品的酸值和純度。

　　中和采用20 %～25 %的氫氧化鈉溶液, 加入量為理論量的2～3 倍(檢測酸值為中性最佳) , 中和溫度為90～95 ℃。但中和應注意下列三個方面:

　　(1) 堿液濃度要適中。如果堿液濃度太低, 則中和反應不完全, 且廢水量增加, 如果堿液濃度太高,則會引起皂化反應;

　　( 2) 中和溫度要適中。中和溫度如果控制不當, 也會發生一些副反應, 為避免副反應, 一般控制中和溫度為90～95 ℃;

　　(3) 中和是一個連續過程。堿液應邊攪拌邊均勻地加入,加入時間為30min , 攪拌時間為30min。中和時, 堿與單酯反應生成的單酯鈉鹽是表面活性劑, 有很強的乳化作用, 特別是溫度低、攪拌劇烈、反應混合物的密度與堿水相近的情況下, 更容易發生乳化。此時可采用加熱, 靜置或加鹽來破乳。

　　2. 4 沉降

　　中和后的粗酯放入貯槽, 通過沉降靜置來除去中和產生的雜質。這樣有利于避免減壓蒸餾時有雜質進入蒸餾釜,從而提高最終成品的質量。一般沉降時間為24h 以上。

　　2. 5 減壓蒸餾

　　減壓蒸餾的具體操作要求是: 先將沉降后的粗酯抽入蒸餾釜階梯式升溫, 同時整個蒸餾系統處于減壓狀態, 保持壓力在0. 014MPa 以下, 釜溫控制在220 ℃左右。由于蒸餾的是混合酸酯, 粗酯中還含有少量的辛醇和低沸物, 因此, 蒸餾過程中可通過檢測餾分的閃點與酸值來截留初餾分, 所截留的初餾分可循環加入到酯化釜中重新參加酯化反應。

　　整個蒸餾過程分為往釜內抽料、蒸料和出料三個步驟, 在蒸料時, 一定要控制好壓力、溫度和出料速度。這是減壓蒸餾的三要素,每個要素都將影響成品的質量,這也是減壓蒸餾的關鍵工藝。

　　3 結語

　　尼龍酸原料來源豐富, 成本低廉, 生產的尼龍酸二辛酯可作為己酸二辛酯(DOA) 與癸二酸二辛酯(DOS) 的替代品。采用硫酸作催化劑,控制酯化溫度為160 ℃, 中和溫度為90～95 ℃, 堿液濃度為20 %～25 % , 減壓蒸餾時釜溫為220 ℃左右, 壓力在0. 014MPa 以下, 保持均勻的出料速度, 可得合格產品。