环氧植物油的合成及其在聚氯乙烯塑料中的应用

摘要

增塑剂作为聚氯乙烯(PVC)树脂必不可少的配合剂,主要用于改善材料的加工性能和力学性能。而当今最主要的PVC增塑剂邻苯二甲酸酯类因为其毒性,不能用于食品、医疗卫生等诸多环保性要求较高的领域,因此发展环保型增塑剂成为当前PVC行业的当务之急。环氧植物油(EPO)由于其原料易得、价格低廉而受到广泛关注。本文以廉价的植物油(PO)为原料,采用无溶剂法工艺进行环氧化反应。由双氧水提供活性氧原子,与甲酸生成环氧化剂,分别在浓硫酸和732＃强酸性阳离子交换树脂的催化作用下制得环氧植物油。 本研究对制备环氧植物油的两种催化体系的反应因素进行了正交试验分析,得到了最佳反应条件。经化学方法分析测试了其环氧值、酸值和碘值,并测定了PVC树脂的增塑剂吸收量和其加热减量,通过傅立叶变换红外光谱仪和氢谱核磁共振仪对环氧植物油产品进行了分析表征,使用热重分析仪对环氧植物油的耐热性进行了测试。用等量的环氧植物油代替邻苯二甲酸辛酯(DOP)制备PVC试样,并对试样进行力学性能、老化性能、流变性能和热失重分析测试,同时研究了环氧植物油在PVC试样中的耐溶剂抽出性和耐迁移性,并与DOP进行了对比。 通过研究发现： 1.傅立叶变换红外光谱和氢谱核磁共振结果表明,以硫酸和732＃强酸性阳离子交换树脂为催化剂的无溶剂法均可以有效的进行植物油中双键的环氧化,成功制得环氧化植物油。其中732＃强酸性阳离子交换树脂催化体系制备的环氧植物油的环氧值高于硫酸催化剂体系。 2.通过正交试验分析表明,催化剂用量、反应时间、反应温度、过氧化氢用量、水洗工艺等因素对产品环氧值都有影响。 3.通过热重分析表明EPO的热分解温度为310℃,比ESO高出20℃,这为它在PVC中的应用提供了基本的热稳定条件。热稳定时间测试进一步表明,环氧植物油可明显的改善PVC的热稳定性能,并且其耐热性优于目前市场中广泛使用的环氧大豆油。 4.在用等量环氧植物油替代DOP增塑PVC时发现,加入环氧植物油后,PVC材料的加工流变性能略有改善,而试样的力学性能较纯DOP增塑的PVC有较大提高。同时由于环氧植物油与PVC的相容性与DOP尚有一定差距,环氧植物油的加入量应在30phr内较为适宜。 5.当EPO的使用量为30phr以内时,可成功替代等量DOP用作PVC的增塑剂,说明合成的EPO可成功用作价格低于ESO的、新型的PVC的无毒环保型增塑剂,本研究具有良好的实际使用价值和重要的经济意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2增塑剂

1.2.1增塑剂概述

1.2.2增塑剂的增塑机理

1.2.3增塑剂的分类

1.2.4增塑剂的毒性

1.2.5增塑剂的应用

1.2.6增塑剂的发展前景

1.3环氧植物油增塑剂

1.3.1环氧植物油概述

1.3.2环氧植物油增塑剂的研究进展

1.3.3环氧植物油的应用

1.4本课题的意义及研究内容

1.5本课题的创新点

第二章实验部分

2.1实验原料与试剂

2.2实验仪器

2.3合成方法

2.3.1硫酸做催化剂环氧植物油的制备

2.3.2阳离子交换树脂做催化剂环氧植物油的制备

2.4分析方法

2.4.1环氧植物油的理化性质分析方法

2.4.2环氧植物油在PVC中应用性能的测试方法

第三章结果与讨论

3.1硫酸做催化剂的无溶剂法合成EPO

3.1.1环氧植物油的理化性质分析

3.1.2环氧植物油在PVC中的应用性能

3.2树脂做催化剂的无溶剂法合成EPO

3.2.1环氧植物油的理化性质分析

3.2.2环氧植物油在PVC中的应用性能

结论

参考文献

在学期间发表与学位论文内容相关的学术论文

致谢