連續(xù)酯化合成環(huán)保增塑劑的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

趙中謙

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，很多領(lǐng)域開始推廣應(yīng)用綠色環(huán)保型材料或者產(chǎn)品，催化合成的環(huán)保增塑劑開始在我國(guó)高新技術(shù)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，說(shuō)明了這種材料有著較大的發(fā)展空間及應(yīng)用潛力，本文將催化合成環(huán)保增塑劑催化反應(yīng)工藝、種類、制備及應(yīng)用綜合論述，提出未來(lái)應(yīng)用方向及趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：環(huán)保增塑劑；催化合成；反應(yīng)工藝；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.053

截至到2011年，我國(guó)已經(jīng)生產(chǎn)了超過(guò)300萬(wàn)噸的增塑劑，用量最大的是鄰苯酯類，大約占總增塑劑產(chǎn)量的70%以上。但是鑒于該增塑劑致癌報(bào)道較多，一度引起國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注，法律層面也開始限制其使用，而在當(dāng)前環(huán)保理念下，催化合成的無(wú)毒、無(wú)害、環(huán)保增塑劑受到人們歡迎與青睞。下面對(duì)催化合成環(huán)保型增塑劑進(jìn)行具體研究。

1 新型環(huán)保非鄰苯類增塑劑

1.1 生物基植物油增塑劑

環(huán)氧植物油基類產(chǎn)品有著可再生性，加上分子結(jié)構(gòu)中的無(wú)芳香環(huán)結(jié)構(gòu)使其廣泛運(yùn)用于橡膠、高分子材料、涂料工藝等領(lǐng)域。環(huán)氧增塑劑的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在，有著較低的毒性，可用于醫(yī)藥及食品包裝材料領(lǐng)域。其中，在國(guó)外環(huán)氧大豆油消費(fèi)量占據(jù)比重最高，在我國(guó)，環(huán)氧增塑劑消費(fèi)量占增塑劑總量的25%左右。環(huán)氧大豆油環(huán)氧基活性非常高，并有良好穩(wěn)定作用對(duì)于光和熱，能夠發(fā)揮穩(wěn)定劑作用，有著較低的揮法性及遷移性。并且應(yīng)用環(huán)氧大豆油的聚氯乙烯塑料制品可大大將物理性能提高，包括耐老化性、耐折性等。

1.2 聚酯類增塑劑

這種增塑劑實(shí)際上是一種非常普遍的塑料制劑，因?yàn)槠湫阅茌^好，被廣泛于高分子材料、新型橡膠制品的助劑。該增塑劑的特點(diǎn)是無(wú)毒、無(wú)味并且不與水相溶。國(guó)內(nèi)關(guān)于聚酯合成開展了很多研究，取得了諸多研究成果，下面介紹其中兩個(gè)研究成果。（1）2011年，有研究人員合成了增塑劑聚環(huán)已烷1，2二甲酸二甘醇酯，借助了鈦酸四正丁酯催化劑的催化作用下合成，綜合考察并分析了各種影響反應(yīng)的因素，找到了最佳實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，各項(xiàng)條件均滿足實(shí)驗(yàn)要求，得到了12000左右相對(duì)分子質(zhì)量的產(chǎn)品，分布指數(shù)為1.20，有著0.35%的加熱減量，由此可以判定，合成物質(zhì)的熱穩(wěn)定性良好。（2）同年，還有研究人員合成了聚乙二酸三甘醇酯，使用到的反應(yīng)原料有二縮三乙二醇、已二酸等，使用的催化劑為鈦酸四正丁酯。最終得到了相對(duì)分子質(zhì)量6230的產(chǎn)品，相對(duì)質(zhì)量分布指數(shù)為1.05，并發(fā)現(xiàn)流動(dòng)性較好，并有著較好的熱穩(wěn)定性。

聚酯增塑劑有關(guān)其毒性的報(bào)道較少，證明該增塑劑有著較低的毒性，安全性較高，可以直接與食品或者藥品接觸。合成聚酯增塑劑的催化劑種類較多，包括金屬化合物型的、強(qiáng)酸型的、鈦系的等等。

1.3 檸檬酸酯類

檸檬酸與正丁酸為原料，通過(guò)催化劑合成的產(chǎn)物就是檸檬酸。檸檬酸三丁酯（TBC）的特點(diǎn)是有著較好的相容性、較高效的增塑性并且不容易揮發(fā)、有著較強(qiáng)的耐候性等，比如，TBC對(duì)于纖維素樹脂都有著非常強(qiáng)的可增塑性，要想將制品的硬度增強(qiáng)，就可以通過(guò)TBC與其他無(wú)毒增塑劑共同使用的方式實(shí)現(xiàn)，尤其在纖維醚有著更為顯著的應(yīng)用效果。此外，TBC還具有無(wú)毒、抗菌的作用，阻燃性較強(qiáng)，由此在醫(yī)療器械、食品瓶密封圈、薄膜、飲料吸管等產(chǎn)品領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，有效解決這些領(lǐng)域?qū)缇枞荚鏊軇┑男枨蟆?/p>

2 環(huán)氧化及酯化合成催化劑

2.1 環(huán)氧化催化劑

新型環(huán)氧化催化劑當(dāng)前是環(huán)氧化催化劑的研究熱點(diǎn)，是一種較為高效的氧化催化劑，其特點(diǎn)是熱穩(wěn)定性高。有研究人員開展了一項(xiàng)研究，主要是對(duì)催化劑的性能進(jìn)行考察，方法是用化學(xué)方法將氧化大豆油合成，使用雙氧水、溶劑與助劑，并將其應(yīng)用在其他油脂環(huán)氧化中，結(jié)果顯示了，環(huán)氧產(chǎn)物有著98%以上的選擇性。并且紅外光譜法顯示了催化劑氧化過(guò)程中將催化中間體形成，這是提高催化活性的重要基礎(chǔ)與保障。還有一個(gè)研究熱點(diǎn)是分子篩催化劑，實(shí)際上是一種鋁酸鹽，比表面積較大并且孔道結(jié)構(gòu)較為有序、規(guī)整，其特性主要就是對(duì)分子篩分，可以用作制備新型氧化反應(yīng)的催化劑，由此，成為了人們研究的熱潮。

2.2 酯化催化劑

作為一種可逆性反應(yīng)，為了將反應(yīng)速率及酯化的速率增快，通常會(huì)將適量的催化劑加入其中，濃硫酸是一種工藝領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的酯化反應(yīng)催化劑。雖然濃硫酸價(jià)格低、產(chǎn)物獲得率高、活性高，但是容易出現(xiàn)一些副反應(yīng)，有著較差的反應(yīng)選擇性及較低的純度。最致命的缺陷是容易腐蝕設(shè)備，埋下安全隱患。由此，人們開始將酯化反應(yīng)催化劑作為替代濃硫酸的催化劑，并做出了很多相關(guān)研究與實(shí)驗(yàn)。下面介紹兩組實(shí)驗(yàn)研究成果：有研究比較納米二樣化鈦、濃硫酸、介孔二氧化鈦三種催化劑的催化活性，催化對(duì)象為酯化水楊酸。結(jié)果顯示，介孔二氧化鈦固定超強(qiáng)酸催化劑是以上三種催化劑中活性最高的，并且穩(wěn)定性也最高，可能與其較大比表面積有關(guān)。還有一組研究是研究人員制備了新型固體超強(qiáng)酸催化劑，使用到的模板為膠原纖維模板，結(jié)果顯示有著非常高的催化活性，可能與多孔結(jié)構(gòu)有關(guān)，酯化率達(dá)到98%以上。

離子液體催化劑非常符合我國(guó)綠色、節(jié)能、環(huán)保的理念，是一種綠色的新催化材料，同時(shí)也是綠色化工研究熱點(diǎn)對(duì)象。其中，酸性離子液體反應(yīng)活性位密度高、有著多樣化結(jié)構(gòu)并且可依據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)酸度，濃硫酸的易燃性及毒性使其應(yīng)用危險(xiǎn)性增大，由此，人們用來(lái)替代濃硫酸。

3 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，節(jié)能環(huán)保、綠色健康的生活理念已經(jīng)滲透到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)也滲透到了催化劑合成環(huán)保增塑劑領(lǐng)域，由環(huán)氧化、酯化催化劑制備合成已經(jīng)成為重要技術(shù)，逐漸將原有的落后的合成方式取代了，從而獲得最高效、最環(huán)保的轉(zhuǎn)化成果，真正與低耗能、污染小的原則契合。由此，高效化的環(huán)氧化催化劑、酯化催化劑已經(jīng)成為催化合成環(huán)保增塑劑未來(lái)重要發(fā)展方向。同時(shí)，相關(guān)企業(yè)還要對(duì)生產(chǎn)工藝積極改進(jìn)，更新?lián)Q代新的設(shè)備，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，增強(qiáng)對(duì)環(huán)保增塑劑不同類型材料中加工、應(yīng)用性能的研究，從而逐步引導(dǎo)催化合成環(huán)保增塑劑朝向低碳、節(jié)能方向發(fā)展。

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