截至2011年,我国已生产300多万吨增塑剂,用量最大的为邻苯酯类,约占总增塑剂产量的70%以上。但是,由于该增塑剂致癌报道较多,曾引起国内外关注,法律水平也开始限制其使用,在当前环境保护理念下,催化合成的无毒、无害、环境保护增塑剂受到欢迎。以下是催化合成环保塑料的具体研究。
1新型环保非邻苯类增塑剂
1.1生物基植物油增塑剂
环氧植物油基类产品具有可再生性,分子结构中的无芳香环结构广泛应用于橡胶、高分子材料、涂料技术等领域。环氧增塑剂的优点是毒性低,可用于医药和食品包装材料领域。其中,国外环氧豆油消费量最高,中国环氧增塑剂消费量约占增塑剂总量的25%。环氧豆油环氧基活性非常高,具有良好的稳定作用,对光和热起到稳定剂的作用,具有较低的挥发性和转移性。此外,应用环氧豆油的聚氯乙烯塑料产品可以大大提高物理性能,包括抗老化性、抗折性等。
1.2涤纶类增塑剂
这种增塑剂实际上是一种非常普遍的塑料制剂,因其性能优良,被广泛用于高分子材料、新型橡胶制品的助剂。该增塑剂的特点是无毒、无味、不溶于水。国内对涤纶合成开展了不少研究,取得了不少研究成果,下面就给大家介绍一下其中两项研究成果。(1)2011年,研究人员合成了增塑剂聚环烷1、2二甲酸二甘醇酯,在钛酸四正丁酯催化剂的催化作用下合成,综合考察分析了各种影响反应因素,找到了最佳实验场所,各条件满足了实验要求,得到了12000左右相对分子质量的产品,分布指数为1.20,具有0.35%的加热减量,因此可以判断合成物质的热稳定性良好。(2)同年,研究人员合成聚乙二酸三甘醇酯,使用的反应原料有二缩三乙二醇、二酸等,使用的催化剂为钛酸四正丁酯。最终获得相对分子质量6230的产品,相对质量分布指数为1.05,流动性好,热稳定性好。聚酯塑料剂的毒性报道少,证明该塑料剂毒性低,安全性高,可与食品和药品直接接触。合成聚酯成形剂的催化剂种类很多,包括金属化合物型、强酸型、钛系等。
1.3柠檬酸酯类
柠檬酸和正丁酸是原料,催化剂合成的产物是柠檬酸。柠檬酸三丁酯(TBC)的特点是具有良好的相容性、高效的增塑性、不易挥发、耐候性强等,TBC对纤维素树脂具有非常强的成形性,为了提高产品的硬度,TBC和其他无毒的成形剂可以共同使用此外,TBC还具有无毒、抗菌的作用,阻燃性强,在医疗器械、食品瓶密封圈、薄膜、饮料吸管等产品领域得到广泛应用,有效解决了这些领域对灭菌阻燃增塑剂的需求。2环氧化和酯化合成催化剂
2.1环氧化催化剂
新型环氧化催化剂是目前环氧化催化剂研究的热点,是比较高效的氧化催化剂,其特点是热稳定性高。一些研究人员进行了研究,主要检查催化剂的性能。方法是用化学方法合成氧化豆油,使用过氧化水、溶剂和助剂,并将其应用于其他油脂环氧化。结果,环氧产品有98%以上的选择。红外光谱显示,催化剂氧化过程中形成催化中间体是提高催化活性的重要基础和保障。另一个研究热点是分子筛催化剂,实际上是铝酸盐,比表面积大,孔结构整齐,其特性主要是分子筛分,可用于制备新氧化反应的催化剂,成为人们研究的热潮。
2.2涤纶催化剂
作为可逆反应,为了加快反应速度和涤纶速度,通常加入适量的催化剂,浓硫酸是技术领域广泛应用的涤纶反应催化剂。浓硫酸价格低,产物获得率高,活性高,但容易发生副反应,反应选择性差,纯度低。最致命的缺陷就是容易腐蚀设备,埋下安全隐患。因此,人们开始将酯化反应催化剂作为替代浓硫酸的催化剂,进行了很多研究和实验。介绍两组实验研究成果:研究与纳米二样化钛、浓硫酸、介孔二氧化钛三种催化剂的催化活性相比,催化对象为酯化水杨酸。结果显示,介孔二氧化钛固定超强酸催化剂在上述三种催化剂中活性最高,稳定性也最高,可能与其大于表面积有关。另一组研究表明,研究人员制备了新型固体超强酸催化剂,使用的模板为胶原纤维模板,结果具有非常高的催化活性,可能与多孔结构有关,涤纶率达到98%以上。离子液体催化剂非常符合我国绿色、节能、环保的理念,是绿色的新催化材料,也是绿色化工研究的热点对象。其中,酸性离子液体的反应活性密度高,结构多样,可根据实际情况调节酸度,浓硫酸的易燃性和毒性增大应用危险性,因此人们用于替代浓硫酸。
3结语
目前,节能环保、绿色健康的生活理念已经渗透到社会各个领域,同时也渗透到催化合成环保增塑剂领域,由环氧化、酯化催化合成已经成为重要技术,逐渐取代了原有落后的合成方式,取得了最高效、最环保的转化成果,真正符合低能耗、污染小的原则。由此可见,高效化的环氧化催化剂、涤纶化催化剂已经成为催化合成环保塑料未来的重要发展方向。同时,相关企业积极改进生产技术,更新新设备,加快产业结构调整步伐,加强对环境保护增塑剂不同类型材料的加工、应用性能的研究,逐渐引导催化合成环境保护增塑剂向低碳、节能方向发展。
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