环保型蓖麻油基增塑剂的结构设计与性能研究开题报告

 2021-08-08 15:13:15

1. 研究目的与意义

蓖麻油是一种非食用类油脂,性能相当稳定,而且其分子结构中含有较多可转化的官能团可以发生水解、酯化、加成、卤化、磺化、酸化、环氧化等多种化学反应,可用于生产多种精细化学品(蓖麻油结构见图一)。目前对蓖麻油的改性研究多集中双键的环氧化,相对比较单一,产品性能与石油基的增塑剂也相差较远;因此通过对蓖麻油进行改性,研究结构与性能的关系规律以及塑化机理,开发高性能,尤其是塑化性能和耐析出性能优良蓖麻油基增塑剂将是以后研究的热点,另外对以后开发高性能的植物油脂类增塑剂意义深远。

增塑剂是添加到高分子材料中能改变材料塑性,使之更容易加工,制品更柔软的塑料添加剂]。2012年我国增塑剂产量达260万吨,其中邻苯二甲酸二辛酯(dop)、邻苯二甲酸二丁酯(dbp)等含邻苯类的增塑剂占80%以上。然而该类增塑剂被质疑具有持久性的生殖毒性,致使美国、日本及欧盟多国明文禁止在电子、食品、日用品及玩具等行业使用;近年来,随着塑化风波事故的频发,国内社会对增塑剂安全性及环保性的日益重视,非邻苯类环保型增塑剂的市场及用量必将日益增大。然而植物油基型增塑剂是一类高效、无毒环保型型增塑剂,一直是塑料工业与增塑剂生产企业关注的热点如丹麦科学开发的油脂基增塑剂grindsted soft-n-safe,已经或许在欧盟各国出售与使用,可用在对卫生要求较高如食品和医疗器械中,而且可直接替代传统的邻苯二甲酸酯类增塑剂。

目前多数油脂基增塑剂由于其性能上缺陷,如单独使用容易析出或者塑化比较差,都只能作为辅助增塑剂使用,少量添加;研究高效,性能优良的油脂基增塑剂,即能解决增塑剂的环保问题,又能降低石化不可再生资源的利用。因此研究植物油基增塑剂,尤其是不同结构的非食用油基增塑剂对高分子材料的性能的影响迫在眉睫。

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2. 国内外研究现状分析

环氧植物油类增塑剂早在本世纪四十年代就已进入塑料加工行业,由于这类增塑剂不仅对聚纵乙烯塑料起增塑作用,而且可以迅速吸收因热和光分解放出的氯化氢,阻滞聚氯乙烯塑料的连续降解,又起到稳定剂的作用。

当前,增塑剂是塑料助剂中产能与消费量最大的品种。全世界的生产能力约为700多万吨,年产量约为450万吨。北美、欧洲和日本的消费量约占全球消费量的60%,其余40%消费量分布在亚洲、拉丁美洲、南非和中东地区。

国内:

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3. 研究的基本内容与计划

1.主要研究内容:

利用蓖麻油的结构中的羟基与不同碳链长度的脂肪单酸或者酸酐、不同环状结构、不同的芳环结构的脂肪族单酸进行酯化或者酰基化反应,然后对其双键进行环氧化反应,制备出三种类型的环氧化蓖麻油基pvc增塑剂。利用1h-nmr、13c-nmr、gc-ms、ir、gpc等分析手段对以上合成出改性蓖麻油基塑化剂进行分析表征;利用tg-ir、dsc对不同结构的酰化环氧化蓖麻油热稳定性能进行研究。并对各个化合物的理化性能进行分析研究,如粘度、开口闪点、酸值、电阻率、加热减量、密度等常规理化指标;研究不同的结构与产品物化性能的关系,总结出物理性能的变化规律。

2.研究工作的总体安排及预期进度:

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4. 研究创新点

环氧植物油作为一种无毒、环保型增塑剂, 已越来越受到塑料加工行业的关注和增塑剂生产企业的重视。我国油料资源丰富, 特别是玉米油和棉籽油的产量居世界前列, 大力开发植物油基增塑剂的洁净生产工艺, 不仅有利于充分利用可再生油料资源, 还具有极大的经济价值。研究高效,性能优良的油脂基增塑剂,即能解决增塑剂的环保问题,又能降低石化不可再生资源的利用。因此研究植物油基增塑剂,尤其是不同结构的非食用油基增塑剂对高分子材料的性能的影响迫在眉睫。

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