1. 研究目的与意义
人类面临着矿产资源的枯竭,世界各国都在谋求以循环经济、生态经济为指导,规划可持续发展战略;从保护人类自然资源、生态环境出发,充分有效利用可再生的、巨大的生物质资源,以生物质资源代替化石资源,以生物基材料代替金属和石化基材料,是一条有效的途径。
我国每年约有数百万吨的天然油脂资源,同时我国也是工业油脂桐油的资源大国,年产量约10万t以上,占世界桐油产量的80%,占世界销售量的60%。松脂中的主要成分是松香和松节油。松香是我国的重要森林化学产品,我国年产松香约80多万吨。随着农林业的发展,其数量还将大幅度增加。面对如此丰富的油脂资源和匮乏的石油资源,开展油脂基/松香基PVC热稳定剂的研究与开发工作,不仅对国民经济发展,而且对我国林业资源的合理开发利用及工业节能降耗有十分重要的意义。可以预见,以油脂资源、松香资源为原料的生物基塑料助剂产业将是21世纪较有发展前景的塑料助剂新兴产业。
2. 国内外研究现状分析
目前,欧美一些大公司的环保型复合钙/锌稳定剂研发技术已经处于较高的水平。世界著名的热稳定剂生产商均有该类产品推出,如akcros公司的akcrostab cz系列、witco公司的mark系列、ferro公司的eznchek系列、barlocher公司的baropan系列。代表性产品有德国的熊牌钙锌复合热稳定剂。国外研究热点逐渐转移到利用辅助热稳定剂进一步改进钙锌复合热稳定剂的性能上,如theresa等人将锌皂与橡胶籽油、环氧化橡胶籽油进行复配,使pvc热稳定效果得以改进。
国内有部分企业已向市场推出钙锌复合热稳定剂,但其稳定效率与国外同类产品相比尚有较大的差距,而且真正国内自主开发的产品并不多,市场上的产品大多都是从国外厂家进口,或者是由国外厂家提供技术、国内生产的产品。
传统的钙/锌热稳定剂热稳定性能差,易于造成制品锌烧,因此制品在要求较高的场合受到限制。目前,对钙/锌皂类的研究大多集中于有机酸阴离子的结构改进和配方优化上,如hirohiso ikedat等研究了季戊四醇二聚酯与钙皂/锌皂作为pvc稳定剂时的协同效应。研究表明,季戊四醇二聚酯在pvc中显示出良好的分散性,稳定效果比使用小分子的多元醇好。ikeda等研究了大分子的多羟基化合物聚乙烯醇(pva)作为第二稳定剂与钙皂/锌皂的协同作用,发现pva在pvc 中的分散程度与其稳定效果密切相关。有关多元酸钙/锌热稳定剂产品的研究开发也不多,仅有如下报道:
3. 研究的基本内容与计划
【研究内容】
1)马来海松酸钙锌盐单体热稳定剂、桐马三酸钙锌盐单体热稳定剂的合成
使用桐酸为原料,经diels-alder反应制备桐马酸酐;利用马来海松酸和桐马酸酐与zno、cao或ca(oh)2一步反应合成马来海松酸钙锌盐、桐马三酸钙锌盐单体热稳定剂。并通过ft-ir等检测手段检测其结构。
4. 研究创新点
【特色】
(1)本项目选择可再生的天然油脂、松香为基体原料,设计制备了的脂肪酸功能化的多元酸作为钙锌皂的阴离子组分,制备了桐马三酸钙锌盐复合热稳定剂和马来海松酸钙锌盐复合热稳定剂,发挥了聚脂肪酸与pvc的高相容性,其结构中含有多元脂肪酸结构可望提高pvc的长期热稳定性。
(2)植物油脂分子结构中不含苯环结构和芳醚结构,紫外光可以透过聚合物,而不会被聚合物吸收,有望提高pvc的户外耐久性。
