环氧植物油酯的合成及其在PVC中的应用研究

摘要

本论文是在绿色化工理念的指导下，研发无毒害的环保型植物油酯，并将其应用于替代目前日渐受到限制的邻苯酸酯类增塑剂，目的是为了给PVC制品找到一种更加环保的增塑剂。 在此研发思路的指导下，本文通过开展固体酸(离子交换树脂)催化脂肪酸甲酯环氧化工艺的优选的研究，获得了环氧化脂肪酸甲酯；利用环氧化脂肪酸甲酯与聚乙二醇或聚乙二醇(PEG)400分别在油浴加热NaOH催化制备环氧化脂肪酸乙二醇酯、微波法制备脂肪酸聚乙二醇(PEG)400酯；以DOP增塑半硬质PVC制品(25份增塑剂)为对比样，初步研究了脂肪酸甲酯、环氧化脂肪酸甲酯、环氧化脂肪酸乙二醇酯和脂肪酸PEG400酯分别以不同用量替代DOP增塑PVC的应用结果，探讨了环氧化脂肪酸酯类替代DOP增塑PVC的可行性。 首先，确定以固体酸为环氧化反应体系的催化剂，并通过催化剂用量考察和正交实验，得出了合成环氧化脂肪酸甲酯的最佳实验条件：脂肪酸甲酯150g，甲酸用量为16.01g，双氧水用量为88.34g，催化剂用量为2.5％，保温温度为62℃，保温时间为2h；其次，利用环氧化脂肪酸甲酯与乙二醇和PEG400分别在油浴锅和微波的反应条件下，合成环氧化脂肪酸乙二醇酯和环氧化脂肪酸PEG400酯，并对其理化性能进行表征，证实了合成产物为目标产物；其三，分别利用脂肪酸甲酯、环氧化脂肪酸甲酯、环氧化脂肪酸乙二醇酯和环氧化脂肪酸PEG400酯替代DOP增塑PVC，利用力学性能、转矩流变性能、耐抽出性能、耐挥发性能及硬度的测试和刚果红实验为表征手段，研究了在半硬质PVC配方中利用合成产物替代DOP增塑PVC的可行性，结果表明：三种环氧化脂肪酸酯类替代DOP增塑PVC制品的力学性能和加工性能均能满足PVC制品加工的要求，适宜的替代量还可以提高增塑PVC制品的韧性和热稳定性，而耐抽出性总体上比DOP有所降低，但环氧化脂肪酸乙二醇酯和环氧化脂肪酸PEG400酯的某些耐抽出性能已接近DOP。 鉴于植物油基增塑剂无潜在毒害性，利用环氧化脂肪酸酯类增塑剂替代DOP增塑PVC具有一定的成本和环保优势。这些实验数据的获得为在实际生产中利用植物型环氧化脂肪酸酯类增塑剂替代邻苯酸酯类增塑剂增塑剂增塑PVC提供技术支撑。

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摘要

中文文摘

第1章绪论

1.1植物油酯在精细化学品领域的应用

1.1.1脂肪酸酯在国内外的开发应用

1.1.2表面活性剂

1.1.3醇酸树酯的合成

1.1.4皮革化学品

1.1.5合成聚合物

1.2植物油酯的研究进展

1.2.1植物甘油酯的提取方法

1.2.2脂肪酸甲酯的研究进展

1.3无毒、低毒增塑剂的研究进展

1.3.1增塑剂的发展趋势

1.3.2植物油酯环氧化的研究进展

1.4增塑剂性能研究的方法和手段

1.4.1增塑剂的检验方法

1.4.2增塑剂增塑性能的测试

1.5本研究的目的、意义和创新点

第2章环氧化植物油酯的合成

2.1前言

2.2实验试剂与仪器

2.2.1试剂

2.2.2实验仪器

2.3环氧脂肪酸酯的实验过程

2.3.1环氧脂肪酸甲酯的合成

2.3.2环氧化脂肪酸二元醇酯的合成

2.4环氧脂肪酸酯的表征

2.5结果讨论

2.5.1环氧化脂肪酸甲酯

2.5.2环氧化脂肪酸二元醇酯

2.5.3产物的理化特性

2.6本章小结

第3章脂肪酸甲酯及环氧化脂肪酸甲酯在PVC中应用的性能研究

3.1前言

3.2实验部分

3.1.1主要试剂和仪器

3.1.2实验配方

3.1.3实验方法

3.1.4性能表征

3.2结果分析

3.2.1力学性能

3.2.2热稳定性

3.2.3流变性能分析

3.2.4耐抽出性能

3.2.5耐挥发性能

3.2.6硬度

3.3本章小结

第4章环氧化脂肪酸二元醇酯在PVC中应用的性能研究

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1主要试剂和仪器

4.2.2实验配方

4.2.3实验方法

4.2.4性能表征

4.3结果讨论

4.3.1力学性能

4.3.2稳定时间

4.3.3 PVC材料的转矩流变特性

4.3.4耐抽出性能

4.3.5耐挥发性能

4.3.6硬度

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

个人简历