環(huán)保乳酸基增塑劑的制備及性能研究
發(fā)布時間:2021-06-24 07:59
聚氯乙烯(PVC)產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)廣泛應用于建筑、管道、電線和電纜、地板、非食品包裝等眾多國民經(jīng)濟領域。依賴石油資源合成的鄰苯二甲酸酯類化合物,長期以來一直作為國內(nèi)外最常用的PVC材料主要添加劑,但由于其分子結(jié)構(gòu)中存在著鄰苯二甲酸結(jié)構(gòu),對環(huán)境和人類產(chǎn)生許多毒性影響,現(xiàn)在國內(nèi)外已經(jīng)開始限定鄰苯二甲酸酯類增塑劑在醫(yī)用制品、玩具及與人體密切接觸的許多敏感領域的使用。目前,隨著石油基增塑劑對環(huán)境的影響和石油資源枯竭等問題日益嚴重,人們越來越意識到在PVC生產(chǎn)中使用以自然資源為基礎的增塑劑產(chǎn)品的重要性,因為生物質(zhì)原料在本質(zhì)上是生態(tài)友好型的。本文研究目的是以玉米生物發(fā)酵產(chǎn)物乳酸為原料,通過酯化反應、乙;饔眉碍h(huán)氧化反應等設計合成了一系列α-羥基丙酸架構(gòu)新型分子結(jié)構(gòu)的乳酸酯增塑劑,并將其與傳統(tǒng)商用增塑劑進行應用性能比較,結(jié)果表明乳酸酯增塑劑具備取代傳統(tǒng)增塑劑的潛力。本文以L-乳酸、異辛酸為酸性原料,1-壬醇、7-甲基-1-辛醇、3,5,5-三甲基-1-己醇、1,6-己二醇、蓖麻油酸、環(huán)己醇、三甘醇為醇原料,通過酯化反應、乙;饔梅椒ㄖ苽淞艘阴;樗1-壬酯(ALSH)、乙;樗7-甲基-1-辛...
【文章來源】:江南大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:95 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
三種增塑理論的示意圖
江南大學碩士學位論文12圖1-9丙交酯結(jié)構(gòu)式Fig.1-9Structureoflactide1.4.3乳酸來源市場上幾乎所有的乳酸都是通過發(fā)酵生產(chǎn)的,在這一過程中,微生物可以將與其混合在一起的碳水化合物轉(zhuǎn)化為乳酸。雖然使用的一些微生物,如霉菌根霉,需要氧氣來生長,但實際的糖轉(zhuǎn)化為乳酸的過程是在沒有氧氣的情況下進行的。事實上,糖完全氧化成二氧化碳和水在能量上更有利,所以乳酸主要是在厭氧條件下形成的。當大量氧氣持續(xù)存在時,大多數(shù)產(chǎn)生乳酸的微生物都是不活躍的。生產(chǎn)乳酸的微生物要想在工業(yè)上具有吸引力,必須具備以下幾個重要特征:生產(chǎn)效率高,縮短發(fā)酵時間;高轉(zhuǎn)化率,降低碳水化合物成本;能夠利用廉價的營養(yǎng)資源來降低營養(yǎng)成本;高端濃縮,降低蒸發(fā)成本;低副產(chǎn)物量,提高凈化產(chǎn)量;微生物必須對污染和感染有很強的抵抗力。1.4.4乳酸應用在乳酸被廣泛應用于制造可生物降解的高分子材料之前,乳酸在工業(yè)中主要用作金屬清洗溶劑、洗滌劑、增濕劑和媒染劑。乳酸作為保濕劑,意味著它在化妝品和個人衛(wèi)生產(chǎn)品中起到保濕作用,而它作為媒染劑的使用則與它在染色過程中作為添加劑的使用有關,可以提高紡織品對染料的接受程度。在漆器和油墨的制造過程中,還會添加乳酸,以便更好地吸收印刷表面。乳酸也被用于食品工業(yè),為飲料提供酸味,L-乳酸鈣、L-乳酸鉀、L-乳酸鈉可以用作食品風味增強劑、營養(yǎng)補充劑、防腐劑等[90],以乳酸鉀形式添加的乳酸能在保持食物原有風味的同時控制致病菌,延長肉、禽、魚的保質(zhì)期;乳酸可以在許多乳制品如酸奶等產(chǎn)品中提供額外的抗菌作用。乳酸還可以應用在農(nóng)業(yè)中,使用發(fā)酵的粗L-乳酸可以作為漁業(yè)生菌劑、飼料的添加劑和植物生長活力劑等[91]。1.5本課題的研究意義與內(nèi)容1.5.1課題意義聚氯乙烯因其優(yōu)異的力
江南大學碩士學位論文280100200300400500600020406080100Weight(%)Temperature(oC)ALMHDBPATBCDOPALTHALSHAB圖2-10不同PVC試片的熱失重曲線Fig.2-10TGAcurveofdifferentPVCfilms圖2-11聚氯乙烯(PVC)熱降解示意圖Fig.2-11ThermaldegradationofPVC表2-6為PVC試片的熱失重數(shù)據(jù)。從表2-6中的數(shù)據(jù)可以看出,3種乳酸酯增塑劑在失重5%、10%對應溫度的大小均為ALMH>ALSH>ALTH,失重50%對應溫度相差不大,說明支鏈結(jié)構(gòu)對PVC試片的熱穩(wěn)定性有一定的影響,選擇一個合適的支鏈結(jié)構(gòu)有利于增塑劑增塑PVC試片的熱穩(wěn)定性提高。ALMH增塑試片在失重5%、10%和50%時對應溫度均大于DBP,說明新型增塑劑ALMH對PVC試片熱穩(wěn)定性能的提高要優(yōu)于傳統(tǒng)增塑劑DBP增塑試片,但是與DOP和ATBC相比,其塑化PVC試片表現(xiàn)出略差的熱穩(wěn)定性,可能是因為乙;樗釂熙シ肿臃肿恿枯^小,導致在高溫下穩(wěn)定性不足,而DOP分子和ATBC的分子量相對較大、且DOP分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu),進一步增強了其在高溫下的熱穩(wěn)定性。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]生物基增塑劑異山梨醇二庚酯在PVC中的應用[J]. 李永朋,崔然,奚楨浩,趙玲. 工程塑料應用. 2020(03)
[2]植物油基PVC增塑劑化學合成與應用[J]. 馮國東,馬艷,賈普友,胡云,胡立紅,周永紅. 林業(yè)工程學報. 2020(01)
[3]碳支鏈分布對乳酸基環(huán)保增塑劑性能的影響[J]. 高巍,蔣平平,張鴻,張琪芳,張萍波,董玉明,冷炎. 高分子材料科學與工程. 2019(11)
[4]淺談聚氯乙烯的差異化發(fā)展[J]. 常帥. 天津化工. 2015(06)
[5]環(huán)保增塑劑己二酸二乙二醇單丁醚酯在聚氯乙烯中的應用[J]. 趙巖,郎賢忠,潘宏偉,張會良,張貴寶,白云剛,董麗松. 高分子材料科學與工程. 2015(11)
[6]中國PVC行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(待續(xù))[J]. 郎需霞. 聚氯乙烯. 2015(07)
[7]軟質(zhì)PVC制品中增塑劑遷移帶來的問題及應對[J]. 徐楊,熊英,郭少云. 化學進展. 2015(Z1)
[8]我國PVC產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J]. 安超. 中國石油和化工經(jīng)濟分析. 2014(06)
[9]檸檬酸三(2-丙基庚)酯環(huán)保增塑劑的合成與性能[J]. 葉媛園,蔣平平,秦曉潔,冷炎. 精細化工. 2014(02)
[10]環(huán)保增塑劑檸檬酸三丁酯的研究、應用和市場現(xiàn)狀[J]. 蘇會波,林海龍,郝小明,岳國君. 化工新型材料. 2013(10)
碩士論文
[1]檸檬酸酯的催化合成及應用研究[D]. 葉媛園.江南大學 2014
[2]植物油基聚酯增塑劑的制備與性能研究[D]. 張彩芹.江南大學 2014
[3]超支化聚酯增塑劑的合成及性能研究[D]. 戴繼湘.中南大學 2013
[4]聚酯型增塑劑的設計、合成與應用[D]. 張珍.西安科技大學 2012
[5]聚乳酸合成工藝研究[D]. 尤新強.重慶大學 2012
[6]蔗糖發(fā)酵生產(chǎn)L-乳酸的研究[D]. 金超.廣西大學 2006
[7]聚酯增塑劑的合成與應用[D]. 費柳月.江南大學 2006
本文編號:3246711
【文章來源】:江南大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:95 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
三種增塑理論的示意圖
江南大學碩士學位論文12圖1-9丙交酯結(jié)構(gòu)式Fig.1-9Structureoflactide1.4.3乳酸來源市場上幾乎所有的乳酸都是通過發(fā)酵生產(chǎn)的,在這一過程中,微生物可以將與其混合在一起的碳水化合物轉(zhuǎn)化為乳酸。雖然使用的一些微生物,如霉菌根霉,需要氧氣來生長,但實際的糖轉(zhuǎn)化為乳酸的過程是在沒有氧氣的情況下進行的。事實上,糖完全氧化成二氧化碳和水在能量上更有利,所以乳酸主要是在厭氧條件下形成的。當大量氧氣持續(xù)存在時,大多數(shù)產(chǎn)生乳酸的微生物都是不活躍的。生產(chǎn)乳酸的微生物要想在工業(yè)上具有吸引力,必須具備以下幾個重要特征:生產(chǎn)效率高,縮短發(fā)酵時間;高轉(zhuǎn)化率,降低碳水化合物成本;能夠利用廉價的營養(yǎng)資源來降低營養(yǎng)成本;高端濃縮,降低蒸發(fā)成本;低副產(chǎn)物量,提高凈化產(chǎn)量;微生物必須對污染和感染有很強的抵抗力。1.4.4乳酸應用在乳酸被廣泛應用于制造可生物降解的高分子材料之前,乳酸在工業(yè)中主要用作金屬清洗溶劑、洗滌劑、增濕劑和媒染劑。乳酸作為保濕劑,意味著它在化妝品和個人衛(wèi)生產(chǎn)品中起到保濕作用,而它作為媒染劑的使用則與它在染色過程中作為添加劑的使用有關,可以提高紡織品對染料的接受程度。在漆器和油墨的制造過程中,還會添加乳酸,以便更好地吸收印刷表面。乳酸也被用于食品工業(yè),為飲料提供酸味,L-乳酸鈣、L-乳酸鉀、L-乳酸鈉可以用作食品風味增強劑、營養(yǎng)補充劑、防腐劑等[90],以乳酸鉀形式添加的乳酸能在保持食物原有風味的同時控制致病菌,延長肉、禽、魚的保質(zhì)期;乳酸可以在許多乳制品如酸奶等產(chǎn)品中提供額外的抗菌作用。乳酸還可以應用在農(nóng)業(yè)中,使用發(fā)酵的粗L-乳酸可以作為漁業(yè)生菌劑、飼料的添加劑和植物生長活力劑等[91]。1.5本課題的研究意義與內(nèi)容1.5.1課題意義聚氯乙烯因其優(yōu)異的力
江南大學碩士學位論文280100200300400500600020406080100Weight(%)Temperature(oC)ALMHDBPATBCDOPALTHALSHAB圖2-10不同PVC試片的熱失重曲線Fig.2-10TGAcurveofdifferentPVCfilms圖2-11聚氯乙烯(PVC)熱降解示意圖Fig.2-11ThermaldegradationofPVC表2-6為PVC試片的熱失重數(shù)據(jù)。從表2-6中的數(shù)據(jù)可以看出,3種乳酸酯增塑劑在失重5%、10%對應溫度的大小均為ALMH>ALSH>ALTH,失重50%對應溫度相差不大,說明支鏈結(jié)構(gòu)對PVC試片的熱穩(wěn)定性有一定的影響,選擇一個合適的支鏈結(jié)構(gòu)有利于增塑劑增塑PVC試片的熱穩(wěn)定性提高。ALMH增塑試片在失重5%、10%和50%時對應溫度均大于DBP,說明新型增塑劑ALMH對PVC試片熱穩(wěn)定性能的提高要優(yōu)于傳統(tǒng)增塑劑DBP增塑試片,但是與DOP和ATBC相比,其塑化PVC試片表現(xiàn)出略差的熱穩(wěn)定性,可能是因為乙;樗釂熙シ肿臃肿恿枯^小,導致在高溫下穩(wěn)定性不足,而DOP分子和ATBC的分子量相對較大、且DOP分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu),進一步增強了其在高溫下的熱穩(wěn)定性。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]生物基增塑劑異山梨醇二庚酯在PVC中的應用[J]. 李永朋,崔然,奚楨浩,趙玲. 工程塑料應用. 2020(03)
[2]植物油基PVC增塑劑化學合成與應用[J]. 馮國東,馬艷,賈普友,胡云,胡立紅,周永紅. 林業(yè)工程學報. 2020(01)
[3]碳支鏈分布對乳酸基環(huán)保增塑劑性能的影響[J]. 高巍,蔣平平,張鴻,張琪芳,張萍波,董玉明,冷炎. 高分子材料科學與工程. 2019(11)
[4]淺談聚氯乙烯的差異化發(fā)展[J]. 常帥. 天津化工. 2015(06)
[5]環(huán)保增塑劑己二酸二乙二醇單丁醚酯在聚氯乙烯中的應用[J]. 趙巖,郎賢忠,潘宏偉,張會良,張貴寶,白云剛,董麗松. 高分子材料科學與工程. 2015(11)
[6]中國PVC行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(待續(xù))[J]. 郎需霞. 聚氯乙烯. 2015(07)
[7]軟質(zhì)PVC制品中增塑劑遷移帶來的問題及應對[J]. 徐楊,熊英,郭少云. 化學進展. 2015(Z1)
[8]我國PVC產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J]. 安超. 中國石油和化工經(jīng)濟分析. 2014(06)
[9]檸檬酸三(2-丙基庚)酯環(huán)保增塑劑的合成與性能[J]. 葉媛園,蔣平平,秦曉潔,冷炎. 精細化工. 2014(02)
[10]環(huán)保增塑劑檸檬酸三丁酯的研究、應用和市場現(xiàn)狀[J]. 蘇會波,林海龍,郝小明,岳國君. 化工新型材料. 2013(10)
碩士論文
[1]檸檬酸酯的催化合成及應用研究[D]. 葉媛園.江南大學 2014
[2]植物油基聚酯增塑劑的制備與性能研究[D]. 張彩芹.江南大學 2014
[3]超支化聚酯增塑劑的合成及性能研究[D]. 戴繼湘.中南大學 2013
[4]聚酯型增塑劑的設計、合成與應用[D]. 張珍.西安科技大學 2012
[5]聚乳酸合成工藝研究[D]. 尤新強.重慶大學 2012
[6]蔗糖發(fā)酵生產(chǎn)L-乳酸的研究[D]. 金超.廣西大學 2006
[7]聚酯增塑劑的合成與應用[D]. 費柳月.江南大學 2006
本文編號:3246711
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