直接酯化法合成对苯二甲酸二(二元醇醚)酯及增塑性能研究开题报告

 2021-08-08 14:04:59

1. 研究目的与意义

增塑剂是迄今为止产量和消费量较大的塑料助剂之一,在为人类提供高品质塑料制品中起着不可或缺的作用。传统的增塑剂主要以邻苯二甲酸酯类为主,如:邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)等。但由于该类增塑剂具有毒性对人体有致癌作用,所以世界主要增塑剂消费大国对邻苯二甲酸酯类增塑剂的使用进行了限制,因此研发能够替代邻苯二甲酸酯且对环境友好的增塑剂是十分必要的。(对苯二甲酸二(二元醇醚)酯)增塑剂是一类新型增塑剂。此类增塑剂环保无毒且具有良好的耐高温性能,因此备受人们的关注。其分子中不仅含有极性强的酯基,同时还含有弱极性的醚基,使之能与极性高聚物具有良好的相容性。该类增塑剂具有相对较高的分子量,在高温条件下热失重小。

本课题采用对苯二甲酸和二元醇醚直接酯化法合成对苯二甲酸二酯,运用单因素及正交实验法得出该反应体系所需的最佳实验条件,然后制得精制产品。通过不同比例替代DOP在PVC中的掺杂,制得样条,并研究其增塑性能,探索得出其最佳反应工艺和测试其在PVC中的性能。对增塑剂发展领域有着重大意义。

2. 国内外研究现状分析

增塑剂是一种高沸点、低挥发性的物质,其分子结构具有极性部分和非极性部分。增塑剂添加到高分子聚合物中,降低其熔融温度或熔体粘度,从而改善其成型性能,使之易加工,赋予产品柔软性的助剂,他是目前塑料制品中加工用量最大的助剂品种,其占塑料助剂总消费量的60%以上。目前,已经商品化的增塑剂有500多种,但一直以来消费量最多的是邻苯二甲酸酯类增塑剂,特别是邻苯二甲酸二辛酯(dop)和邻苯二甲酸二丁酯(dbp),占整个增塑剂消费量的80%左右。随着近年来人们对健康的关注以及对邻苯类增塑剂的深入研究,发现邻苯二甲酸酯类增塑剂对人类健康存在威胁,甚至有致癌作用。2007年欧盟颁布的ro hs指令禁止在所有玩具和儿童塑料用品中添加邻苯二甲酸辛酯(dop)、邻苯二甲酸二丁酯(dbp)、邻苯二甲酸丁卞酯(bbp)三种增塑剂,且邻苯二甲酸二异壬酯(dibp)、邻苯二甲酸二异癸酯(didp)和邻苯二甲酸正辛酯(dnop)三类增塑剂禁止在可能被三岁儿童放在口中的玩具和儿童用品中使用。同时,美国、日本、瑞典等国也相继制定了相应的法律法规来限制邻苯二甲酸酯类增塑剂在食品包装、医疗器械等与人类密切接触领域的使用2。目前,开发新型环保的增塑剂成为国内外增塑剂行业研究的重点,研究人员先后研发出多种非邻苯结构类增塑剂,取得了一定的进展。当前主要的环保型增塑剂有:环氧植物油类、柠檬酸酯类、聚酯类、环己烷二羧酸二烷基酯类等。但在我国,由于原料成本等问题,特别是相关的法规存在滞后问题,目前仍以邻苯二甲酸酯类增塑剂为主而环保型的增塑剂使用量还不到1%3,从今后的发展来看,无毒无害,绿色环保,高效的增塑剂将是人们越来越关注的要点。

目前国内生产dotp工艺方法主要有三种:一是对苯二甲酸与异辛醇直接酯化法;二是对苯二甲酸二甲酯酯交换法;三是涤纶聚对苯二甲酸乙二醇醋废料醇解法。此外,理论层面上还有对苯二甲酰氯法4。在上述方法中,法一和法三存在工艺周期长,副产物多,后处理工序复杂,产品质量低等问题,而随着国内大型技术及装备的国产化进程,直接酯化合成的技术路线优势明显。

(1)直接酯化法,(tpa法):即在催化剂作用下,对苯二甲酸与2一乙基己醇在高温高压下,进行脱水酯化反应生成dotp,再进行中和,脱醇等一系列工序得到成品。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

以对苯二甲酸为起始原料,在催化剂作用下,与高沸点二元醇醚(二丙二醇甲/乙/丙/丁醚)进行直接酯化反应,制备对苯二甲酸二(二元醇醚)酯粗品,通过精制制得目标产品,并对苯二甲酸二(二元醇醚)酯进行增塑性能测试。

具体步骤:

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4. 研究创新点

制备的新型增塑剂(对苯二甲酸二(二丙二醇)酯)具有良好的拉伸性能,热稳定性能,且其具有独特的绿色环保无毒特性,因此可应用于食品、儿童玩具等领域,与传统的邻苯类增塑剂相比,性能优越,具有较好的应用前景。

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