聚氯乙烯增塑剂（环氧脂肪酸甲酯）的微通道反应器绿色合成工艺

环氧脂肪酸甲酯是一种相容性好、挥发性低、光热稳定性好的新型环保无毒增塑剂。此外，环氧脂肪酸甲酯还可以作为表面活性剂和分散剂添加到环氧涂料和环氧树脂中。符合可持续发展政策，在中国具有巨大的发展潜力。

图1 豪迈化工小试微反设备

1 环氧脂肪酸甲酯的合成路线

环氧脂肪酸甲酯有两种合成方法。一种是以环氧植物油为原料，通过与甲醇酯的交换反应获得环氧脂肪酸甲酯。反应类型如下：

另一种方法是通过不同的环氧化反应准备不饱和脂肪酸甲酯，常用的合成路线是：

目前，我国环氧脂肪酸甲酯的生产主要采用无溶剂浓硫酸催化氧化和传统釜式间歇反应。反应时间长，生产不连续，自控水平低，副反应多，产品环氧值低。针对这一问题，专门开发了一种利用微通道反应器合成环氧脂肪酸甲酯的工艺。与传统工艺相比，该方法缩短了反应时间，实现了生产的连续性和自动化，只使用过氧化氢进行环氧化，无需添加浓硫酸和浓盐酸催化，减少了废酸废水的排放，为环氧脂肪酸甲酯的工业生产提供了绿色工艺。

2 环氧脂肪酸甲酯在微通道反应器中的合成研究

环氧脂肪酸甲酯在微通道反应器中的合成是以脂肪酸甲酯为原料，以过氧化氢和甲酸为氧化剂。将脂肪酸甲酯、70%过氧化氢和88%甲酸按一定比例用平流泵喂入微通道反应器，反应系统保持1MPa左右压力。冷热一体机设备在反应过程中有效保持反应器内温度恒定。分析和产品进一步处理后的环氧值。

在实验过程中，根据反应效果，及时调整反应材料的比例、温度和停留时间，找到较佳反应条件。

图2 在微反应器中合成环氧脂肪酸甲酯的示意图

3 结果分析与讨论

3.1 反应温度对环氧值的影响

固定材料的反应质量比例为88%甲酸：70%过氧化氢：脂肪酸甲酯=0.04:0.5:1。反应的停留时间是80s。调果如下图所示：

图3 反应温度对环氧值的影响

从图中可以看出，随着温度的升高，当温度达到80时，产品的环氧值不断升高℃当环氧值达到较大值时，反应难以控制，产生更多副产品，降低环氧值。

3.2 甲酸剂量对环氧值的影响

固定反应温度为80℃，停留时间为80s，与脂肪酸甲酯相比，70%的过氧化氢和材料质量为0.5:1，改变88%甲酸的用量，调查其对环氧脂肪酸甲酯的影响，如图4所示:

图4 甲酸剂量对环氧值的影响

从图中可以看出，88%的甲酸脂肪酸甲酯比例为0.04:1，环氧值较高。如果甲酸过少，产生的过氧甲酸过少，产品的环氧值较小；如果甲酸过大，很容易加速环氧化合物和水的开环副作用，但环氧值会下降。

3.3 对环氧值的影响

固定反应温度为80℃，停留时间为80s，甲酸与脂肪酸甲酯的比例为0.如图5所示：1.改变过氧化氢的用量，调查其对环氧脂肪酸甲酯的影响：

图5 对环氧值的影响

从图中可以看出，70%的过氧化氢与脂肪酸甲酯的质量比为0.5:1产品的环氧值较高。当过氧化氢的比例小于0.5时，可能会导致系统过氧酸不足和环氧值过低。当过氧化氢的比例高于0.5时，可能会进一步导致环氧化物的分解，从而降低产品的环氧值。

3.4 反应停留时间对环氧值的影响

固定反应温度为80℃，进料质量比例为88%甲酸：70%过氧化氢：脂肪酸甲酯=0.04：0.5:1。反应停留时间对甲氧基苯甲酸合成的影响如下图所示：

图6 停留时间对甲氧基苯甲酸合成的影响

从上图可以看出，当反应停留时间为80s若反应时间短，产品的环氧值达到较大值， 反应不足，环氧值低； 反应时间过长， 过氧酸含量降低， 环氧化反应减少，开环副反应增加。

4 总结

本文介绍了英雄化工自主研发生产的微通道反应器合成环氧脂肪酸甲酯的生产工艺，以70%过氧化氢和88%甲酸为质量分数制备环氧脂肪酸甲酯。与传统的釜式反应相比，反应时间大大缩短，生产效率大大提高。同时，该工艺优化了反应原料的比例，提高了反应的安全性，降低了工艺成本，减少了三废处理。提高经济效益。