1. 研究目的与意义
研究意义:
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。
桐酸甲酯为我国特产油桐油中主要成分桐酸的甲酯化产物。桐酸为共轭三烯酸(十八碳三烯酸-[9,11,13] -酸),因其共轭三烯酸结构,很容易发生diels-alder加成反应而生成多元酸。本课题利用桐甲酯或桐酸的共轭双键、羧基等天然分子结构,参考经典的diels-alder加成反应、开环反应、一步成盐反应等制备桐油源钠锌液体热稳定剂、构筑合成新型的桐油源酰胺基类辅助热稳定剂,以此控制pvc树脂的热稳定性。本课题为天然油脂的高值化利用提供了一个新视野。与此同时,有机热稳定剂的热稳定功能与其分子结构间构效关系的建立,为pvc有机热稳定剂设计合成奠定理论和实验基础。本研究有利于推进天然植物油脂高值化利用向多元化、高性能方向发展,有利于我国天然植物油脂产业的良性循环和农林产业链的可持续发展。
2. 国内外研究现状分析
聚氯乙烯(pvc)是由氯乙烯单体经自由基聚合反应生成的热塑性线形聚合物,是世界五大通用树脂之一[1]。与其它通用型树脂制品相比,pvc制品具有更加节能、低碳的优点。各国都看好pvc产业的发展潜力以及其对生态环境的益处,目前pvc产业在全世界发展迅速,前景广阔。目前我国pvc工业的产能、产量和消费量高居全球第一,但从人均消费量来看,在中国还有较大的发展空间。发达国家pvc人均消费量约为15~20kg/(年人),而我国2014 年pvc人均消费量才达到11.8 kg/(年人),不及美国( 24kg/(年人)) 的一半。
pvc分子中存在许多结构缺陷如支链、叔氯原子、烯丙基氯等[2-3],导致pvc不稳定。pvc加热至100℃时,即伴随脱hcl反应,pvc在其加工温度(170~200℃)下降解速度加快。pvc在受热脱出hcl的同时其链段上生成双键,进而形成活泼的共轭双键结构。共轭双键是生色结构,当其数目达5~7个时,pvc开始变色,超过10个时变为黄色。随hcl的不断脱出,共轭序列不断加长,pvc最后形成棕色以致黑色的变性聚合物,而且制品力学性能受到严重破坏[4~6]。因此,pvc加工时必须加入适量的热稳定剂[7-10]。
金属皂类复合热稳定剂的国内外发展现状及pvc液体复合热稳定剂潜在发展前景
3. 研究的基本内容与计划
【研究内容】
(1)以桐油为原料,经diels-alder加成反应、开环反应、胺化反应及一步成盐反应等合成工序,制备桐油源钠锌复合热稳定剂,桐油源酰胺类辅助热稳定剂。
(2)通过气相色谱/质谱分析仪(gc-ms)、傅里叶红外光谱仪(ft-ir)、核磁共振氢谱/碳谱(1h-nmr/13c-nmr)等表征手段分析反应中间产物及最终产物的结构特征,表征所制备的中间体、酰胺的化学结构。
4. 研究创新点
【特色】
利用桐甲酯或桐酸的共轭双键、羧基等天然分子结构解决现有酰亚胺导致pvc树脂降解后期变色问题,巧妙利用林产品制备新型高品质的无金属有机类pvc热稳定剂及钠锌复合液体热稳定剂。
【创新之处】
