酯化合成環保增塑劑自動化技術應用

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摘要：隨著我國經濟發展水平的不斷提高，很多領域開始推廣應用綠色環保型材料或者產品，催化合成的環保增塑劑開始在我國高新技術領域廣泛應用，說明了這種材料有著較大的發展空間及應用潛力，本文將催化合成環保增塑劑催化反應工藝、種類、制備及應用綜合論述，提出未來應用方向及趨勢。

關鍵詞：環保增塑劑；催化合成；反應工藝；應用

截至到2011年，我國已經生產了超過300萬噸的增塑劑，用量最大的是鄰苯酯類，大約占總增塑劑產量的70%以上。但是鑒于該增塑劑致癌報道較多，一度引起國內外廣泛關注，法律層面也開始限制其使用，而在當前環保理念下，催化合成的無毒、無害、環保增塑劑受到人們歡迎與青睞。下面對催化合成環保型增塑劑進行具體研究。

1新型環保非鄰苯類增塑劑

1.1生物基植物油增塑劑

環氧植物油基類產品有著可再生性，加上分子結構中的無芳香環結構使其廣泛運用于橡膠、高分子材料、涂料工藝等領域。環氧增塑劑的優勢體現在，有著較低的毒性，可用于醫藥及食品包裝材料領域。其中，在國外環氧大豆油消費量占據比重最高，在我國，環氧增塑劑消費量占增塑劑總量的25%左右。環氧大豆油環氧基活性非常高，并有良好穩定作用對于光和熱，能夠發揮穩定劑作用，有著較低的揮法性及遷移性。并且應用環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

這種增塑劑實際上是一種非常普遍的塑料制劑，因為其性能較好，被廣泛于高分子材料、新型橡膠制品的助劑。該增塑劑的特點是無毒、無味并且不與水相溶。國內關于聚酯合成開展了很多研究，取得了諸多研究成果，下面介紹其中兩個研究成果。（1）2011年，有研究人員合成了增塑劑聚環已烷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的因素，找到了最佳實驗場所，各項條件均滿足實驗要求，得到了12000左右相對分子質量的產品，分布指數為1.20，有著0.35%的加熱減量，由此可以判定，合成物質的熱穩定性良好。（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。最終得到了相對分子質量6230的產品，相對質量分布指數為1.05，并發現流動性較好，并有著較好的熱穩定性。聚酯增塑劑有關其毒性的報道較少，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，通過催化劑合成的產物就是檸檬酸。檸檬酸三丁酯（TBC）的特點是有著較好的相容性、較高效的增塑性并且不容易揮發、有著較強的耐候性等，比如，TBC對于纖維素樹脂都有著非常強的可增塑性，要想將制品的硬度增強，就可以通過TBC與其他無毒增塑劑共同使用的方式實現，尤其在纖維醚有著更為顯著的應用效果。此外，TBC還具有無毒、抗菌的作用，阻燃性較強，由此在醫療器械、食品瓶密封圈、薄膜、飲料吸管等產品領域得到廣泛應用，有效解決這些領域對滅菌阻燃增塑劑的需求。

2環氧化及酯化合成催化劑

2.1環氧化催化劑

新型環氧化催化劑當前是環氧化催化劑的研究熱點，是一種較為高效的氧化催化劑，其特點是熱穩定性高。有研究人員開展了一項研究，主要是對催化劑的性能進行考察，方法是用化學方法將氧化大豆油合成，使用雙氧水、溶劑與助劑，并將其應用在其他油脂環氧化中，結果顯示了，環氧產物有著98%以上的選擇性。并且紅外光譜法顯示了催化劑氧化過程中將催化中間體形成，這是提高催化活性的重要基礎與保障。還有一個研究熱點是分子篩催化劑，實際上是一種鋁酸鹽，比表面積較大并且孔道結構較為有序、規整，其特性主要就是對分子篩分，可以用作制備新型氧化反應的催化劑，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，為了將反應速率及酯化的速率增快，通常會將適量的催化劑加入其中，濃硫酸是一種工藝領域廣泛應用的酯化反應催化劑。雖然濃硫酸價格低、產物獲得率高、活性高，但是容易出現一些副反應，有著較差的反應選擇性及較低的純度。最致命的缺陷是容易腐蝕設備，埋下安全隱患。由此，人們開始將酯化反應催化劑作為替代濃硫酸的催化劑，并做出了很多相關研究與實驗。下面介紹兩組實驗研究成果：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，催化對象為酯化水楊酸。結果顯示，介孔二氧化鈦固定超強酸催化劑是以上三種催化劑中活性最高的，并且穩定性也最高，可能與其較大比表面積有關。還有一組研究是研究人員制備了新型固體超強酸催化劑，使用到的模板為膠原纖維模板，結果顯示有著非常高的催化活性，可能與多孔結構有關，酯化率達到98%以上。離子液體催化劑非常符合我國綠色、節能、環保的理念，是一種綠色的新催化材料，同時也是綠色化工研究熱點對象。其中，酸性離子液體反應活性位密度高、有著多樣化結構并且可依據實際情況調節酸度，濃硫酸的易燃性及毒性使其應用危險性增大，由此，人們用來替代濃硫酸。

3結束語

當前，節能環保、綠色健康的生活理念已經滲透到社會各個領域，同時也滲透到了催化劑合成環保增塑劑領域，由環氧化、酯化催化劑制備合成已經成為重要技術，逐漸將原有的落后的合成方式取代了，從而獲得最高效、最環保的轉化成果，真正與低耗能、污染小的原則契合。由此，高效化的環氧化催化劑、酯化催化劑已經成為催化合成環保增塑劑未來重要發展方向。同時，相關企業還要對生產工藝積極改進，更新換代新的設備，加快產業結構調整步伐，增強對環保增塑劑不同類型材料中加工、應用性能的研究，從而逐步引導催化合成環保增塑劑朝向低碳、節能方向發展。

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作者:趙中謙 單位:山東元利科技股份有限公司