二聚酸二丙二醇醚酯的合成与增塑性能研究开题报告

 2021-08-08 14:05:41

1. 研究目的与意义

增塑剂(塑化剂、可塑剂),是一种加入到材料(通常是塑料、树脂或弹性体)中以改进它们的加工性、可塑性、柔韧性、拉伸性的物质。加入增塑剂能降低塑料的熔体粘度、玻璃化转变温度和产品的弹性模量而不会改变被增塑材料的基本化学性质。其添加对象包含了塑胶、混凝土、墙壁材料、水泥与石膏等等。塑化剂从化学结构分类有脂肪族二元酸酯类、苯二甲酸酯类(包括邻苯二甲酸酯类、对苯二甲酸酯类)、苯多酸酯类、苯甲酸酯类、多元醇酯类、氯化烃类、环氧类、柠檬酸酯类、聚酯类等多种。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(2-乙基)己酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)等 ,由于该类增塑剂具有致癌作用 ,世界主要增塑剂消费大国都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。二聚酸酯类作为增塑剂家族的一部分,相较与传统增塑剂。其具有生理毒性低的优点,使其具有安全性与环保性。

2. 国内外研究现状分析

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%。从今后的发展趋势来看,特别是在台湾塑化剂风波之后,国内增塑剂的健康问题会更加引起人们的重视。卫生部 6 月 1 日发出紧急公告,将包含邻苯二甲酸酯类增塑剂在内的 17 种物质拉入黑名单,并规定从 6 月 20 日开始,在大陆市场上所售食品必须标明所有添加剂名称和含量,再一次引起人们对邻苯二甲酸酯类增塑剂安全性的思考。随着人们环保意识的逐渐增强和相关法律法规的制定和强制执行,PVC 增塑剂的研究和应用正向无毒环保的方向发展,无毒环保型的增塑剂将成为主流产品。

国外在改进工艺提高增塑剂产能的同时,也开发出了新型增塑剂。丹麦科学家利用植物油开发出的一种生物基增塑剂,是一种高效、无毒、可降解型的增塑剂。计划以该增塑剂取代邻苯二甲酸酯类增塑剂。英国政府资助的一个项目成功开发出可被生物降解的增塑剂,以作为 PLA 可被生物降解薄膜的增塑剂。柠檬酸酯类增塑剂在西方国家已进入工业化生产阶段,此类增速剂更环保且无毒无害。广泛应用于玩具、日用品、化妆品领域。

3. 研究的基本内容与计划

以二聚酸和丙二醇烷基醚为原料,在磁性纳米固体酸催化作用下,合成二聚酸二丙二醇醚酯,并进行应用性能评价。

具体要求:①以二聚酸和丙二醇丁醚为原料,进行酯化合成工艺研究;②在上述最优工艺条件下进行二聚酸和二丙二醇丁醚的酯化合成,精制得到相关产物,并用酸值、FT-IR核磁、红外、质谱等进行定量和定性分析

4. 研究创新点

二聚酸醇醚酯在PVC的应用中可以用来部分或者完全替代石油基的DOTP,但相较于石油基的DOTP,二聚酸醇醚酯的生理毒性更小,有更好的安全性和可靠性。二聚酸来源广泛,美国、日本等国主要以妥尔油脂肪酸作原料,在中国,则大多数用豆油、棉油,葵花籽油,玉米胚芽油和低芥酸菜油脂肪酸作原料。二聚酸的合成原料清洁可再生,以二聚酸为基础的工业生产属于环境友好型,符合可持续发展的要求。

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