环保乳酸基增塑剂的制备及性能研究
发布时间：2021-06-24 07:59
聚氯乙烯（PVC）产品在全球范围内广泛应用于建筑、管道、电线和电缆、地板、非食品包装等众多国民经济领域。依赖石油资源合成的邻苯二甲酸酯类化合物,长期以来一直作为国内外最常用的PVC材料主要添加剂,但由于其分子结构中存在着邻苯二甲酸结构,对环境和人类产生许多毒性影响,现在国内外已经开始限定邻苯二甲酸酯类增塑剂在医用制品、玩具及与人体密切接触的许多敏感领域的使用。目前,随着石油基增塑剂对环境的影响和石油资源枯竭等问题日益严重,人们越来越意识到在PVC生产中使用以自然资源为基础的增塑剂产品的重要性,因为生物质原料在本质上是生态友好型的。本文研究目的是以玉米生物发酵产物乳酸为原料,通过酯化反应、乙酰化作用及环氧化反应等设计合成了一系列α-羟基丙酸架构新型分子结构的乳酸酯增塑剂,并将其与传统商用增塑剂进行应用性能比较,结果表明乳酸酯增塑剂具备取代传统增塑剂的潜力。本文以L-乳酸、异辛酸为酸性原料,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、环己醇、三甘醇为醇原料,通过酯化反应、乙酰化作用方法制备了乙酰化乳酸1-壬酯（ALSH）、乙酰化乳酸7-甲基-1-辛...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种增塑理论的示意图
江南大学硕士学位论文12图1-9丙交酯结构式Fig.1-9Structureoflactide1.4.3乳酸来源市场上几乎所有的乳酸都是通过发酵生产的，在这一过程中，微生物可以将与其混合在一起的碳水化合物转化为乳酸。虽然使用的一些微生物，如霉菌根霉，需要氧气来生长，但实际的糖转化为乳酸的过程是在没有氧气的情况下进行的。事实上，糖完全氧化成二氧化碳和水在能量上更有利，所以乳酸主要是在厌氧条件下形成的。当大量氧气持续存在时，大多数产生乳酸的微生物都是不活跃的。生产乳酸的微生物要想在工业上具有吸引力，必须具备以下几个重要特征：生产效率高，缩短发酵时间；高转化率，降低碳水化合物成本；能够利用廉价的营养资源来降低营养成本；高端浓缩，降低蒸发成本；低副产物量，提高净化产量；微生物必须对污染和感染有很强的抵抗力。1.4.4乳酸应用在乳酸被广泛应用于制造可生物降解的高分子材料之前，乳酸在工业中主要用作金属清洗溶剂、洗涤剂、增湿剂和媒染剂。乳酸作为保湿剂，意味着它在化妆品和个人卫生产品中起到保湿作用，而它作为媒染剂的使用则与它在染色过程中作为添加剂的使用有关，可以提高纺织品对染料的接受程度。在漆器和油墨的制造过程中，还会添加乳酸，以便更好地吸收印刷表面。乳酸也被用于食品工业，为饮料提供酸味，L-乳酸钙、L-乳酸钾、L-乳酸钠可以用作食品风味增强剂、营养补充剂、防腐剂等[90]，以乳酸钾形式添加的乳酸能在保持食物原有风味的同时控制致病菌，延长肉、禽、鱼的保质期；乳酸可以在许多乳制品如酸奶等产品中提供额外的抗菌作用。乳酸还可以应用在农业中，使用发酵的粗L-乳酸可以作为渔业生菌剂、饲料的添加剂和植物生长活力剂等[91]。1.5本课题的研究意义与内容1.5.1课题意义聚氯乙烯因其优异的力
江南大学硕士学位论文280100200300400500600020406080100Weight(%)Temperature(oC)ALMHDBPATBCDOPALTHALSHAB图2-10不同PVC试片的热失重曲线Fig.2-10TGAcurveofdifferentPVCfilms图2-11聚氯乙烯（PVC）热降解示意图Fig.2-11ThermaldegradationofPVC表2-6为PVC试片的热失重数据。从表2-6中的数据可以看出，3种乳酸酯增塑剂在失重5%、10%对应温度的大小均为ALMH>ALSH>ALTH，失重50%对应温度相差不大，说明支链结构对PVC试片的热稳定性有一定的影响，选择一个合适的支链结构有利于增塑剂增塑PVC试片的热稳定性提高。ALMH增塑试片在失重5%、10%和50%时对应温度均大于DBP，说明新型增塑剂ALMH对PVC试片热稳定性能的提高要优于传统增塑剂DBP增塑试片，但是与DOP和ATBC相比，其塑化PVC试片表现出略差的热稳定性，可能是因为乙酰化乳酸单酯分子分子量较小，导致在高温下稳定性不足，而DOP分子和ATBC的分子量相对较大、且DOP分子中含有苯环结构，进一步增强了其在高温下的热稳定性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物基增塑剂异山梨醇二庚酯在PVC中的应用[J]. 李永朋,崔然,奚桢浩,赵玲. 工程塑料应用. 2020(03)
[2]植物油基PVC增塑剂化学合成与应用[J]. 冯国东,马艳,贾普友,胡云,胡立红,周永红. 林业工程学报. 2020(01)
[3]碳支链分布对乳酸基环保增塑剂性能的影响[J]. 高巍,蒋平平,张鸿,张琪芳,张萍波,董玉明,冷炎. 高分子材料科学与工程. 2019(11)
[4]浅谈聚氯乙烯的差异化发展[J]. 常帅. 天津化工. 2015(06)
[5]环保增塑剂己二酸二乙二醇单丁醚酯在聚氯乙烯中的应用[J]. 赵岩,郎贤忠,潘宏伟,张会良,张贵宝,白云刚,董丽松. 高分子材料科学与工程. 2015(11)
[6]中国PVC行业现状及发展趋势（待续）[J]. 郎需霞. 聚氯乙烯. 2015(07)
[7]软质PVC制品中增塑剂迁移带来的问题及应对[J]. 徐杨,熊英,郭少云. 化学进展. 2015(Z1)
[8]我国PVC产业发展现状及前景[J]. 安超. 中国石油和化工经济分析. 2014(06)
[9]柠檬酸三（2-丙基庚）酯环保增塑剂的合成与性能[J]. 叶媛园,蒋平平,秦晓洁,冷炎. 精细化工. 2014(02)
[10]环保增塑剂柠檬酸三丁酯的研究、应用和市场现状[J]. 苏会波,林海龙,郝小明,岳国君. 化工新型材料. 2013(10)
硕士论文
[1]柠檬酸酯的催化合成及应用研究[D]. 叶媛园.江南大学 2014
[2]植物油基聚酯增塑剂的制备与性能研究[D]. 张彩芹.江南大学 2014
[3]超支化聚酯增塑剂的合成及性能研究[D]. 戴继湘.中南大学 2013
[4]聚酯型增塑剂的设计、合成与应用[D]. 张珍.西安科技大学 2012
[5]聚乳酸合成工艺研究[D]. 尤新强.重庆大学 2012
[6]蔗糖发酵生产L-乳酸的研究[D]. 金超.广西大学 2006
[7]聚酯增塑剂的合成与应用[D]. 费柳月.江南大学 2006
本文编号：3246711
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种增塑理论的示意图
江南大学硕士学位论文12图1-9丙交酯结构式Fig.1-9Structureoflactide1.4.3乳酸来源市场上几乎所有的乳酸都是通过发酵生产的，在这一过程中，微生物可以将与其混合在一起的碳水化合物转化为乳酸。虽然使用的一些微生物，如霉菌根霉，需要氧气来生长，但实际的糖转化为乳酸的过程是在没有氧气的情况下进行的。事实上，糖完全氧化成二氧化碳和水在能量上更有利，所以乳酸主要是在厌氧条件下形成的。当大量氧气持续存在时，大多数产生乳酸的微生物都是不活跃的。生产乳酸的微生物要想在工业上具有吸引力，必须具备以下几个重要特征：生产效率高，缩短发酵时间；高转化率，降低碳水化合物成本；能够利用廉价的营养资源来降低营养成本；高端浓缩，降低蒸发成本；低副产物量，提高净化产量；微生物必须对污染和感染有很强的抵抗力。1.4.4乳酸应用在乳酸被广泛应用于制造可生物降解的高分子材料之前，乳酸在工业中主要用作金属清洗溶剂、洗涤剂、增湿剂和媒染剂。乳酸作为保湿剂，意味着它在化妆品和个人卫生产品中起到保湿作用，而它作为媒染剂的使用则与它在染色过程中作为添加剂的使用有关，可以提高纺织品对染料的接受程度。在漆器和油墨的制造过程中，还会添加乳酸，以便更好地吸收印刷表面。乳酸也被用于食品工业，为饮料提供酸味，L-乳酸钙、L-乳酸钾、L-乳酸钠可以用作食品风味增强剂、营养补充剂、防腐剂等[90]，以乳酸钾形式添加的乳酸能在保持食物原有风味的同时控制致病菌，延长肉、禽、鱼的保质期；乳酸可以在许多乳制品如酸奶等产品中提供额外的抗菌作用。乳酸还可以应用在农业中，使用发酵的粗L-乳酸可以作为渔业生菌剂、饲料的添加剂和植物生长活力剂等[91]。1.5本课题的研究意义与内容1.5.1课题意义聚氯乙烯因其优异的力
江南大学硕士学位论文280100200300400500600020406080100Weight(%)Temperature(oC)ALMHDBPATBCDOPALTHALSHAB图2-10不同PVC试片的热失重曲线Fig.2-10TGAcurveofdifferentPVCfilms图2-11聚氯乙烯（PVC）热降解示意图Fig.2-11ThermaldegradationofPVC表2-6为PVC试片的热失重数据。从表2-6中的数据可以看出，3种乳酸酯增塑剂在失重5%、10%对应温度的大小均为ALMH>ALSH>ALTH，失重50%对应温度相差不大，说明支链结构对PVC试片的热稳定性有一定的影响，选择一个合适的支链结构有利于增塑剂增塑PVC试片的热稳定性提高。ALMH增塑试片在失重5%、10%和50%时对应温度均大于DBP，说明新型增塑剂ALMH对PVC试片热稳定性能的提高要优于传统增塑剂DBP增塑试片，但是与DOP和ATBC相比，其塑化PVC试片表现出略差的热稳定性，可能是因为乙酰化乳酸单酯分子分子量较小，导致在高温下稳定性不足，而DOP分子和ATBC的分子量相对较大、且DOP分子中含有苯环结构，进一步增强了其在高温下的热稳定性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物基增塑剂异山梨醇二庚酯在PVC中的应用[J]. 李永朋,崔然,奚桢浩,赵玲. 工程塑料应用. 2020(03)
[2]植物油基PVC增塑剂化学合成与应用[J]. 冯国东,马艳,贾普友,胡云,胡立红,周永红. 林业工程学报. 2020(01)
[3]碳支链分布对乳酸基环保增塑剂性能的影响[J]. 高巍,蒋平平,张鸿,张琪芳,张萍波,董玉明,冷炎. 高分子材料科学与工程. 2019(11)
[4]浅谈聚氯乙烯的差异化发展[J]. 常帅. 天津化工. 2015(06)
[5]环保增塑剂己二酸二乙二醇单丁醚酯在聚氯乙烯中的应用[J]. 赵岩,郎贤忠,潘宏伟,张会良,张贵宝,白云刚,董丽松. 高分子材料科学与工程. 2015(11)
[6]中国PVC行业现状及发展趋势（待续）[J]. 郎需霞. 聚氯乙烯. 2015(07)
[7]软质PVC制品中增塑剂迁移带来的问题及应对[J]. 徐杨,熊英,郭少云. 化学进展. 2015(Z1)
[8]我国PVC产业发展现状及前景[J]. 安超. 中国石油和化工经济分析. 2014(06)
[9]柠檬酸三（2-丙基庚）酯环保增塑剂的合成与性能[J]. 叶媛园,蒋平平,秦晓洁,冷炎. 精细化工. 2014(02)
[10]环保增塑剂柠檬酸三丁酯的研究、应用和市场现状[J]. 苏会波,林海龙,郝小明,岳国君. 化工新型材料. 2013(10)
硕士论文
[1]柠檬酸酯的催化合成及应用研究[D]. 叶媛园.江南大学 2014
[2]植物油基聚酯增塑剂的制备与性能研究[D]. 张彩芹.江南大学 2014
[3]超支化聚酯增塑剂的合成及性能研究[D]. 戴继湘.中南大学 2013
[4]聚酯型增塑剂的设计、合成与应用[D]. 张珍.西安科技大学 2012
[5]聚乳酸合成工艺研究[D]. 尤新强.重庆大学 2012
[6]蔗糖发酵生产L-乳酸的研究[D]. 金超.广西大学 2006
[7]聚酯增塑剂的合成与应用[D]. 费柳月.江南大学 2006
本文编号：3246711
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