酯化合成环保增塑剂自动化技术应用

摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，很多领域开始推广应用绿色环保型材料或者产品，催化合成的环保增塑剂开始在我国高新技术领域广泛应用，说明了这种材料有着较大的发展空间及应用潜力，本文将催化合成环保增塑剂催化反应工艺、种类、制备及应用综合论述，提出未来应用方向及趋势。

关键词：环保增塑剂；催化合成；反应工艺；应用

截至到2011年，我国已经生产了超过300万吨的增塑剂，用量最大的是邻苯酯类，大约占总增塑剂产量的70%以上。但是鉴于该增塑剂致癌报道较多，一度引起国内外广泛关注，法律层面也开始限制其使用，而在当前环保理念下，催化合成的无毒、无害、环保增塑剂受到人们欢迎与青睐。下面对催化合成环保型增塑剂进行具体研究。

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有着可再生性，加上分子结构中的无芳香环结构使其广泛运用于橡胶、高分子材料、涂料工艺等领域。环氧增塑剂的优势体现在，有着较低的毒性，可用于医药及食品包装材料领域。其中，在国外环氧大豆油消费量占据比重最高，在我国，环氧增塑剂消费量占增塑剂总量的25%左右。环氧大豆油环氧基活性非常高，并有良好稳定作用对于光和热，能够发挥稳定剂作用，有着较低的挥法性及迁移性。并且应用环氧大豆油的聚氯乙烯塑料制品可大大将物理性能提高，包括耐老化性、耐折性等。

1.2聚酯类增塑剂

这种增塑剂实际上是一种非常普遍的塑料制剂，因为其性能较好，被广泛于高分子材料、新型橡胶制品的助剂。该增塑剂的特点是无毒、无味并且不与水相溶。国内关于聚酯合成开展了很多研究，取得了诸多研究成果，下面介绍其中两个研究成果。（1）2011年，有研究人员合成了增塑剂聚环已烷1,2二甲酸二甘醇酯，借助了钛酸四正丁酯催化剂的催化作用下合成，综合考察并分析了各种影响反应的因素，找到了最佳实验场所，各项条件均满足实验要求，得到了12000左右相对分子质量的产品，分布指数为1.20，有着0.35%的加热减量，由此可以判定，合成物质的热稳定性良好。（2）同年，还有研究人员合成了聚乙二酸三甘醇酯，使用到的反应原料有二缩三乙二醇、已二酸等，使用的催化剂为钛酸四正丁酯。最终得到了相对分子质量6230的产品，相对质量分布指数为1.05，并发现流动性较好，并有着较好的热稳定性。聚酯增塑剂有关其毒性的报道较少，证明该增塑剂有着较低的毒性，安全性较高，可以直接与食品或者药品接触。合成聚酯增塑剂的催化剂种类较多，包括金属化合物型的、强酸型的、钛系的等等。

1.3柠檬酸酯类

柠檬酸与正丁酸为原料，通过催化剂合成的产物就是柠檬酸。柠檬酸三丁酯（TBC）的特点是有着较好的相容性、较高效的增塑性并且不容易挥发、有着较强的耐候性等，比如，TBC对于纤维素树脂都有着非常强的可增塑性，要想将制品的硬度增强，就可以通过TBC与其他无毒增塑剂共同使用的方式实现，尤其在纤维醚有着更为显著的应用效果。此外，TBC还具有无毒、抗菌的作用，阻燃性较强，由此在医疗器械、食品瓶密封圈、薄膜、饮料吸管等产品领域得到广泛应用，有效解决这些领域对灭菌阻燃增塑剂的需求。

2环氧化及酯化合成催化剂

2.1环氧化催化剂

新型环氧化催化剂当前是环氧化催化剂的研究热点，是一种较为高效的氧化催化剂，其特点是热稳定性高。有研究人员开展了一项研究，主要是对催化剂的性能进行考察，方法是用化学方法将氧化大豆油合成，使用双氧水、溶剂与助剂，并将其应用在其他油脂环氧化中，结果显示了，环氧产物有着98%以上的选择性。并且红外光谱法显示了催化剂氧化过程中将催化中间体形成，这是提高催化活性的重要基础与保障。还有一个研究热点是分子筛催化剂，实际上是一种铝酸盐，比表面积较大并且孔道结构较为有序、规整，其特性主要就是对分子筛分，可以用作制备新型氧化反应的催化剂，由此，成为了人们研究的热潮。

2.2酯化催化剂

作为一种可逆性反应，为了将反应速率及酯化的速率增快，通常会将适量的催化剂加入其中，浓硫酸是一种工艺领域广泛应用的酯化反应催化剂。虽然浓硫酸价格低、产物获得率高、活性高，但是容易出现一些副反应，有着较差的反应选择性及较低的纯度。最致命的缺陷是容易腐蚀设备，埋下安全隐患。由此，人们开始将酯化反应催化剂作为替代浓硫酸的催化剂，并做出了很多相关研究与实验。下面介绍两组实验研究成果：有研究比较纳米二样化钛、浓硫酸、介孔二氧化钛三种催化剂的催化活性，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是以上三种催化剂中活性最高的，并且稳定性也最高，可能与其较大比表面积有关。还有一组研究是研究人员制备了新型固体超强酸催化剂，使用到的模板为胶原纤维模板，结果显示有着非常高的催化活性，可能与多孔结构有关，酯化率达到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，是一种绿色的新催化材料，同时也是绿色化工研究热点对象。其中，酸性离子液体反应活性位密度高、有着多样化结构并且可依据实际情况调节酸度，浓硫酸的易燃性及毒性使其应用危险性增大，由此，人们用来替代浓硫酸。

3结束语

当前，节能环保、绿色健康的生活理念已经渗透到社会各个领域，同时也渗透到了催化剂合成环保增塑剂领域，由环氧化、酯化催化剂制备合成已经成为重要技术，逐渐将原有的落后的合成方式取代了，从而获得最高效、最环保的转化成果，真正与低耗能、污染小的原则契合。由此，高效化的环氧化催化剂、酯化催化剂已经成为催化合成环保增塑剂未来重要发展方向。同时，相关企业还要对生产工艺积极改进，更新换代新的设备，加快产业结构调整步伐，增强对环保增塑剂不同类型材料中加工、应用性能的研究，从而逐步引导催化合成环保增塑剂朝向低碳、节能方向发展。

参考文献：

[1]秦岩,姚志龙,宋昭峥,蒋庆哲.环保增塑剂环氧脂肪酸甲酯催化合成工艺优化[J].工业催化,2013,21(03):50-55.

[2]蒋平平,张书源,冷炎,董玉明,张萍波.催化合成环保增塑剂的研究及其应用进展[J].化工进展,2015,31(05):953-964.

[3]闫文峰,崔英德.环保增塑剂—柠檬酸三丁酯催化合成的研究概况[J].广东化工,2015(01):25-27.

作者:赵中谦 单位:山东元利科技股份有限公司