1. 研究目的与意义
增塑剂是加入高聚物中使其在加工成型时增加可塑性能和流动性能并使成品具有柔韧性的物质。增塑剂广泛应用于聚烯烃等塑料制品。预测,近期内国内市场对塑料助剂的需求量将以每年10 %的速度继续增长。未来塑化剂的发展是面向绿色,面向环保。而传统塑化剂存在健康安全的风险,故有必要加大对新型绿色无毒的塑化剂开发与生产推广。
如何寻找一种绿色环保、价廉质优、无毒无害的新型增塑剂成为当务之急。二聚酸醇醚类增塑剂是一种新型的增塑剂,原料二聚酸是一种低毒、化学性质稳定、热稳定好且不易固化,故开发二聚酸醇醚类增塑剂是可行的,该类增塑剂预计具有原料二聚酸的优良性质。二聚酸可来源于棉籽油、妥尔油、米糠油等转基因植物油脂,为碳链较长(C36) 含有双键链/环状脂肪族二元羧酸。结构中的双键可进行氢化、氧化、环氧化等反应,用作矿物油添加剂、表面活性剂、防水材料、火箭推进剂等材料;而结构中羧酸基团则可以酰胺化、皂化等反应,生产聚酰胺树脂、润滑剂等。然而上述二聚酸衍生产品的市场已趋近于饱和,为了寻找国内转基因油脂的出路,开辟出高附加值的二聚酸下游产品势在必行。以生物基的二聚酸为母体,制备出绿色、低毒、可接触人体的高品质增塑剂产品是开发二聚酸下游产品的一种新思路。
2. 国内外研究现状分析
传统的固体酸催化剂尽管易于分离,但由于存在传质阻力等问题,其催化活性,在同等条件下,无法与液体酸相比。磁性纳米催化剂由于尺寸效应,使得更多的活性中心暴露在反应介质中,可较好的解决固体酸传质问题。此外,本文所设计的磁性纳米固体催化剂为超顺磁性物质,可在外磁场的作用下,不必进行过滤,而直接分离,这大大的方便了固体催化剂的回收和利用。更为重要的是,目前磁性纳米酸在酯化反应方面的应用文献相对较少,本研究可为磁性纳米固体酸在酯化反应中的应用提供了一定的理论和实践基础。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:
1.磁性纳米酸催化剂的筛选制备及其表征
2.. 二聚酸与乙二醇丁醚进行合成工艺研究,包括反应体系催化剂的筛选与制备以及原料配比、反应温度、反应时间等单因素条件的考察,确定适宜的催化剂体系和工艺参数。
4. 研究创新点
目前欧美、日本等增塑剂使用大国已将邻苯二甲酸酯类增塑剂列入黑名单,我国为了跟世界接轨,也在逐步完善增塑剂类使用法规,尤其最近发生塑化剂风波后,新型增塑剂的使用势在必行。二聚酸二丁氧基乙酯是一种绿色环保型增塑剂,它具有毒性低、耐寒性好、物理机械性能优异等特点,已被美国FDA列为可接触食品包装材料,具有广阔的应用前景。
目前我国苯甲酸酯类增塑剂的生产规模比较小,不能满足市场需要。此外国内现生产的苯甲酸酯类增塑剂,在色泽和纯度方面面跟国外同类产品还具有一定的差距。因此再次深入研究二聚酸二丁氧基乙酯的合成工艺有着重要的意义。
本课题摒弃传统以质子酸和液体Lewis酸作为催化剂的合成工艺,选用可回收重复利用的磁性纳米固体酸作为催化剂的绿色新型环保工艺。这不仅解决了产品中催化剂难以回收的问题,而且缩短了后处理工艺,也节约了生产成本。此外,我们进行的二聚酸二丁氧基乙酯研究可以为其在实际生产提供可靠的基础数据。
