C_(22)-环脂三酸酯等三类增塑剂结构与性能关系研究

测定了C22-环脂三酸酯、邻苯二甲酸酯和马来酸酯等三类增塑剂的若干理化性能及其增塑的聚氯乙烯(PVC)材料的力学性能、电性能和热性能。研究了三类增塑剂结构母体和甲酸酯基(—COOR)中烷基R对增塑剂性能的影响。结果表明,三类增塑剂的密度均随着烷基R链长的增加而减小;与邻苯二甲酸酯、马来酸酯不同,C22-环脂三酸酯的运动粘度随着烷基R链长的增加而减小;C22-环脂三酸酯的闪点和耐热性能远高于邻苯二甲酸酯和马来酸酯,其加热减量则远低于后两者。C22-环脂三酸酯类增塑剂,烷基R较短时塑化性能弱,过长则与PVC相容性变差,无法成膜。三类增塑剂增塑的PVC材料的表面电阻率均随着烷基R链长的增加而增加。烷基R相同时,表面电阻率大小顺序为:C22-环脂三酸酯邻苯二甲酸酯马来酸酯。C22-环脂三酸酯增塑的PVC材料的抗热老化性能优于邻苯二甲酸酯和马来酸酯增塑的PVC材料。     

分子蒸馏提纯C22-三酸二丁一甲酯的研究

采用刮膜式分子蒸馏装置对C22-三酸二丁一甲酯进行提纯,考察了1级分子蒸馏中,蒸馏温度、蒸馏压力、进料速率和刮膜转速对C22-三酸二丁一甲酯含量和收率的影响。得到1级分子蒸馏提纯C22-三酸二丁一甲酯的适宜分离工艺条件为:蒸馏温度120℃,蒸馏压力40 Pa,进料速率1.2 g/min,刮膜转速240 r/min;在此条件下,C22-三酸二丁一甲酯的含量可达95.6%,收率为85.0%。在蒸馏压力较大情况下,采用多级分子蒸馏可提高产品C22-三酸二丁一甲酯含量,但收率下降,当蒸馏压力增大为80 Pa时,经4级分子蒸馏后,C22-三酸二丁一甲酯含量可达到96.5%,收率由1级分子蒸馏的93.9%下降至78.0%。提纯产物经红外光谱和质谱分析,确定产物为目标产物C22-三酸二丁一甲酯。     

C22-三元酸二丁一甲酯增塑剂的合成及其性能

以废弃油脂脂肪酸甲酯为主要原料合成了C22-三元酸二丁一甲酯,产物经分子蒸馏分离提纯后加成物含量达到94.0%,并采用红外光谱和液质联用技术对产物结构进行了研究。对C22-三元酸二丁一甲酯的若干理化性能及其增塑PVC材料的各项性能与邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DOP)进行了比较测试。结果表明:C22-三元酸二丁一甲酯的闪点明显高于DOP,加热减量明显小于DOP;其增塑的PVC拉伸强度等力学性能、电绝缘性能和抗老化性能均优于DOP增塑的PVC材料。最后采用线虫实验比较了C22-三元酸二丁一甲酯和DOP的毒性大小,结果 C22-三元酸二丁一甲酯对线虫的毒性小于DOP。     

响应面法优化分子蒸馏提纯C_(22)-环脂三酸二丁一甲酯工艺

应用响应面法优化分子蒸馏提纯C_(22)-环脂三酸二丁一甲酯工艺。在单因素实验基础上,采用Box-Behnken设计方法考察了蒸馏温度、蒸馏压力、刮膜转速及进料速率对C_(22)-环脂三酸二丁一甲酯纯度和收率的影响。结果表明,分子蒸馏提纯C_(22)-环脂三酸二丁一甲酯的最佳工艺条件为:蒸馏温度125℃,蒸馏压力47 Pa,刮膜转速206 r/min,进料速率1.12 g/min。在最佳工艺条件下,C_(22)-环脂三酸二丁一甲酯的纯度为90.42%,收率为84.94%。     

ZnCl2/凹凸棒石催化合成生物增塑剂C22-三酸酯研究

以地沟油制废弃油脂脂肪酸甲酯(WOFAME)与马来酸二丁酯(DBM)为原料,在自制ZnCl_2/凹凸棒石催化剂作用下合成结构不同的生物增塑剂C22-三酸酯。采用IR、MS、1H-NMR和HPLC等手段对合成产物进行定性、定量分析,根据产物的组成结构对可能的合成路径进行探讨;试验优化了产物合成工艺条件,研究了产物的耐热及增塑性能。结果表明,在ZnCl_2/凹凸棒石作用下WOFAME中亚油酸甲酯与DBM可分别经Diels-Alder环加成及双烯加成反应合成"环己烯式"与"悬挂式"的C22-三酸酯;合成产物的适宜工艺条件为:反应温度240℃,反应时间4 h,n(DBM)∶n(亚油酸甲酯)=1.1∶1,催化剂用量为WOFAME用量的10%;此条件下,亚油酸甲酯转化率及产物选择性分别可达97%、94%以上。与碘催化反应相比,三分子加成副产物显著减少。此外,合成的C22-三酸酯的耐热性能及增塑性能均优于碘催化合成的产物,且明显优于邻苯类增塑剂DOP。