柠檬酸三丁酯合成
课程设计-- 酯化法生产柠檬酸三丁酯的工艺设计

南京工业大学化学化工学院《化工过程与工艺设计》设计题目酯化法生产柠檬酸三丁酯的工艺设计学生姓名庄永祥班级、学号J1001100633 指导教师姓名周浩力设计时间2013年6月27日--2013年7月5日课程设计成绩(五级分制):指导教师签字前言在塑料制品大行其道的今天,塑化剂超标风险可谓无处不在。
塑化剂或称增塑剂,是一种增加材料柔软性或是使材料液化的添加剂,种类多达百余种。
近年来,随着食品、药品等工业的发展, 人们在对增塑剂的需求与日俱增同时, 对增塑剂的卫生也越来越关心。
目前, 工业上常用的增塑剂是邻苯二甲酸酯类, 但已有大量研究发现, 此类增塑剂有可能致癌, 许多国家已严格控制其在食品包装材料、医疗器械及儿童玩具等产品中的使用。
研究开发新型、绿色增塑剂已经成为当务之急。
柠檬酸三丁酯就是一种新型的良好的无毒增塑剂, 因其具有相溶性好、增塑效率高、不易挥发、无毒、无气味、耐寒性强等特点而倍受关注。
因此,近年来,柠檬酸三丁酯的合成研究较为活跃。
本设计针对目前国内生产及供需现状,对年产800吨无毒增塑剂柠檬酸三丁酯项目进行工艺设计。
设计中,参考同类工业生产的工艺现状,将生产过程分为酯化、脱醇,水洗及分离,干燥,脱色和过滤等5个操作单元。
通过进行物料衡算,确定每个操作单元进出物料量,并由此确定消耗定额,同时为热量衡算、设备选择、平面布置设计、管道设计、设备投资奠定基础。
对该工艺中所涉及到的各换热过程如酯化等操作单元的加热釜、冷凝器等设备均进行热量衡算,确定各换热器的传热面积、加热过程所用加热蒸气量和最大加热蒸气量、冷却过程冷却水消耗量和最大消耗量,为各换热设备的选择和公用工程中涉及到的加热蒸气、冷却水的供应提供了依据。
也为设备平面布置设计、管道设计和经济核算提供必要的数据。
结合对各个单元所进行的物料衡算和热量衡算,根据各操作单元所涉及的物料性质,对该工艺中所涉及到的设备进行了选择,其中的定型设备根据《化工工艺设计手册》进行选择,非定型设备如蒸馏塔则根据进入蒸馏物料量进行必要计算,确定各塔所需理论板数,根据所选填料特性确定所需填料层高度,最终确定各设备的材质和规格。
乙酰柠檬酸三丁酯合成的研究

参考文献:
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化工,2006,34(5):17-18.
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品,2017,15(16):30-35.
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的研究[J]. 分子催化,2016, 6(3):195-198.
[4]孟宪昌,王孟歇,刘保生,等. 纳米固体酸 SO42-/Fe2O3 催化合成柠
檬酸三丁酯[J]. 河北师范大学学报(自然科学版)[J]. 2018,27(1):
64-66.
[5]GB/T 1668—2008,增塑剂酸值及酸度的测定[S].
成乙酰柠檬酸三丁酯,首先以柠檬酸、正丁醇为原料,进行催化酯化反应合成柠檬酸三丁酯,经纯化
后与乙酸酐进行催化酰化反应合成乙酰柠檬酸三丁酯,并确定了最佳的工艺条件。
关 键 词:柠檬酸三丁酯;乙酰柠檬酸三丁酯;酯化;乙酰化;超强酸
中图分类号:TQ072
文献标识码: A
文章编号: 1004-0935(2022)05-0586-04
酸值 =
×
×. ;
样品
(3)
酯化率
=
初始的酸值 最终的酸值 初始的酸值
。
(4)
1.3.4 乙酰柠檬酸三丁酯的合成 将一定量的上述 TBC、乙酸酐和催化剂加入到
三口烧瓶中,安装回流装置,在 80~100 ℃下进行 反应,回流 1.5 h,反应完毕。冷却、抽滤后,用饱 和 Na2CO3 溶液中和,然后水洗 2 ~3 次,分去水相; 控制釜液温度不超过 120 ℃,对酯相进行常压蒸馏, 回收过量的正丁醇,即可得到比较纯的乙酰柠檬酸 三丁酯(ATBC)。然后根据国标 GB/T 8021—2003 测定产品的皂化值[7]。
无毒增塑剂柠檬酸三丁酯的合成

20 0 8年 1 1月
喻红梅等. 无毒增塑剂柠檬酸三丁酯的合成
2 9
和丁醛 等副 产物增 多 , 品颜 色深 , 产 产物 与催 化剂 分 离 繁琐 , 物 后 处 理 工 序 复 杂 。 而钛 酸 四 r酯 产 和钛酸 异丙酯 为 同系 列 , 者 的催 化活性相 当 , 两 柠 檬 酸 的转 化率 也 相 近 , 钛 酸 异 丙 酯催 化性 能 稍 但 优 于钛 酸 四丁酯 , 而且 产 品色泽 浅 , 无污 染 。 表 1 催 化剂 对柠檬 酸 转化 率 的影 响
摘 要 将钛酸异丙 酯催化剂用 于柠檬 酸与正丁醇的酯化反应 , 并与浓硫酸 、 酸正丁酯等 钛 催化剂的催化效果进行 比较 , 结果 表明 , 钛酸异丙酯作催化剂时 , 柠檬 酸的转化率和产物纯度均较
高 。考察 了催化剂用量 、 酸醇摩尔 比 、 时间、 反应 反应温度单 因素工艺条 件对催化合成柠檬酸三 丁 酯的影响 , 并经正交实验确定最佳合成工艺条件为 : 酸醇 摩尔 比 l35 催化剂钛 酸异 丙酯用量 为 :. ,
结束 , 记录 出水量 。反应结 束后 , 应液经 减压蒸 反 馏 、 洗 、 洗 、 空干燥 , 碱 水 真 得到无色 透 明的产 品柠 檬酸三 丁酯 。
12 2 产 品分析检 测 ..
市场上有它们 的商品出售 , 而国内只有柠檬酸三 丁酯 的试剂 出售 。 目前 国内学者 对柠 檬酸三 丁酯 的合 成 研 究 大 多 停 留在 实 验 室 阶 段 , 而且 合 成 T C的反应路线均相 同, B 主要区别 在于合成用催 化剂 的不 同 。传 统 合 成 T C所 用 催 化 剂 多 为 浓 B 硫酸 , 该方法存在酯化效率低 、 设备腐蚀严重 、 容 易产 生副反应 和 大量 的 酸性 废 水 、 污染 环境 等 缺 点 。近年 来 也 出 现 了 固体 超 强 酸 … , 固载 杂 多 酸 J无 机盐 、 、 J阳离子 树脂 J混合 有 机酸 等 、
柠檬酸三丁酯的合成

柠 檬 酸 三 丁 酯 的 合 成
柠 檬 酸三 丁酯 被 用做 塑料 及 纤维 树 脂 的增 塑剂 、 白质 溶 液 的 消 泡 剂 。 因其 无 毒 、 嗅 , 蛋 无 更适
合 于用 在食 品及 医用 塑料 制 品 中 , 因此 其 比邻 苯 类增 塑 剂 有 着 更 广 阔 的发 展 前 景 。柠 檬 酸三 丁酯 由柠 檬 酸 与丁 醇直 接 酯化 而得 , 浓硫 酸 是通 常 采 用的 催化 剂 , 其具 有 较高 的催 化 活性 , 且价 廉 易得 , 然而 硫 酸有 强 腐蚀 性 , 腐蚀 设备 , 化 酯 化 时伴 有 副 反 应 。 用 固体 超 强 酸钛 系 、 系作 为催 化 剂 易 催 锆 已有 报 道 , 这 些催 化 剂 制备 工 艺较 复 杂 , 价格 昂贵 。 因此 采 用较 常见 的 固 体酸 对 甲苯 磺酸 为催 但 且
维普资讯
抗 氧 剂二 硬 脂 酰 季 戊 四 醇二 亚磷 酸 酯 的 合 成
抗 氧剂 , 一 种 新型 的 高能 含磷 抗 氧 剂 。主 要 用 作 聚 乙烯 、 丙烯 、 氯 乙烯 , S树脂 、 酯 是 聚 聚 AB 聚 等 各种 合 成 树脂 的辅 助 抗 氧剂 。 它对 防止 氧 化 , 善色 泽等 具 有 突 出作 用 ; 本 身具 有较 高 的热 光 改 其
化剂 合 成柠 檬 酸三 丁酯 , 克服 了 上述 催 化 剂的 不 足 , 达到 满意 的催 化剂效 果 。
1 主 要原 材料
柠檬 酸 、 丁 醇 、 正 浓硫 酸 、 甲苯 磺 酸 ( 为化 学 纯 ) 对 均 。 2 合成 方 法 在 装 有 电动搅 拌 机 、 温度 计 、 水器 及 冷 凝器 的 三 口烧 瓶 中 , 一定 配 比加 入 柠 檬 酸 、 丁醇 , 分 按 正
柠檬酸三丁酯的合成

张军贞
刘 亚 南 : 檬 酸 三 丁酯 的 成 拧
柠檬 酸三丁酯 的合成
张 军 贞 , 亚 南 列
( 家 庄 白龙 化工 股 份 有 限公 司 , 北 百 河 石家庄 00 3 ) 50 1
【 摘
要】 用固体氯化物催 化合 成柠檬酸三丁酯。 研究 了催化剂的用量 、 原料配比 、 反应温度 、 应时间对酯化反应 的影响 反
宜 的 醇 酸 摩 尔 比 为 3 5: 。 1
3 结 论
最佳反 应时 间 为 5h 。 2 4 醇酸摩 尔比对反 应 的影响 采用 0 1mo 的柠檬 酸 ,控制反 应时 间为 5h . l .
终 点 温 度 为 10℃ , 变 正 丁 醇 的 用 量 , 持 催 化 剂 3 改 保
确 定 了最 佳 工 艺 条件 , 化 收率 大 于 9 % 。 酯 6 【 曩 词 l 檬蘸 三 丁 醋 ; 化 关 柠 酯 [ 中田 分 类号 】 2 4 TQ 2 52 [ 文献 标 识 鸸 】 [ B 文章 编号 】0 3 0 52 0 ) 2 0 7 2 10 —5 9 ( 0 2 0 —0 2 —0
1 2 反 应 原 理 .
10 2
9 03
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由表 1可见 , 反应 温度对 酯 化反应 影响较 大 , 温 度越 高 , 酯化率越 高 , 是反应 温度过 高 , 但 产品 色泽 较深 , 能耗 也大 。最佳 反应 温度 为 1 0℃ 。 3
H2卜 C 【 OOC4 H’
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柠檬酸三丁酯

常见问题
柠檬酸三丁酯常见问题列表
【概述】柠檬酸三丁酯(TBC)是一种良好的环保增塑剂、润滑剂。常温下为无毒、有果香味、无色透明油 状液体。沸点170℃(133.3Pa),闪点(开杯)185℃。溶于多数有机溶剂。挥发性小,与树脂的相容性好,增 塑效率高,在欧美等国家允许用于食品包装和医疗卫生制品,以及儿童软质玩具、制药、医用制品、香精香料、 化妆品制造等行业。可赋于制品良好的耐寒性、耐水性和抗霉性。树脂经本品增塑后呈现良好的透明性和低温绕 曲性能,并在不同介质中具有低挥发性和低抽出性,热稳定性好,遇热不变色。用本品制备的润滑油具有良好的 润滑性能。
基本性质
TBC分子式C18H32O7,摩尔质量360·44 g/mol,为无色或淡黄色液体,可与丙酮、CCl4、矿物油、醋酸、 蓖麻油、醇及其溶剂相混;不溶于水,无毒无味,挥发性小,耐热耐光耐水,与乙烯基树脂、醋酸纤维素、乙酰 基丁酸纤维素、乙基纤维素、苄基纤维素等相容性好,为增塑效能较好的增塑剂;还具抗细菌又不滋长细菌、无 刺激性,阻燃性及可降解性;LDG50大鼠口服>7 mL/(kg体重),猫>3·5 mL/ (kg体重),用10%TBC的饲料大白 鼠经8周后无脏器异常。TBC在动物体内不溶解而排出体外,对人无影响而安全。TBC质量国内分优质品与一级品, 指标分别为:外观无色透明液、近无色透明液;色泽(碘比色)≤50;酸度(以柠檬酸计mg KOH/g)≤0·015; 水分≤0·3;含量≥99·7%;d2041·037~1·047。
同分异构
化学上,丁ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有四种同分异构体——正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇,相应的柠檬酸三丁酯就有四种异构 体——柠檬酸三正丁酯、柠檬酸三异丁酯、柠檬酸三仲丁酯和柠檬酸三叔丁酯。工业上,作为增塑剂性能最优良 的是柠檬酸三正丁酯,其次是柠檬酸三异丁酯,鲜见柠檬酸三仲丁酯。
酸性离子液体催化合成柠檬酸三丁酯

工业技术2011年4月,台湾在食品当中发现了严重超标食品增塑剂,将增塑剂的安全问题推向了刀口浪尖;2012年11月“酒鬼酒塑化剂”事件曝光,将我们的视线再一次引向了塑化剂的安全性问题上;在接连不断的“塑化剂事件”中我们能够发现,塑化剂在我们的生活无处不在,如食品、化妆品、医疗器具玩具等[1];目前在实际生产中大部分使用的是邻苯二甲酸酯类塑化剂,具有致癌性、影响幼儿生殖系统等严重不良后果,且难以分解,不利于环境可持续发展[2~3];柠檬酸酯是一种无毒无害环境友好型塑化剂,是可①课题来源:2011年度湖南省大学生创新性实验计划(编号:538)。
②作者简介:贺进,2010级制药工程专业学生。
③通讯作者:彭彩云,女,硕士研究生导师。
傅榕赓,男,讲师。
酸性离子液体催化合成柠檬酸三丁酯①②③贺进 廖媛媛 李正祥 刘珊珊 余黄合 傅榕赓 彭彩云(湖南中医药大学药学院 长沙 410208)摘 要:目的:以离子液体1-(3-磺酸基)丙基-3-甲基咪唑硫酸盐([PSmim][HSO 4])为催化剂催化合成柠檬酸三丁酯。
方法:合成离子液体1-(3-磺酸基)丙基-3-甲基咪唑硫酸盐,并作为催化剂催化合成柠檬酸三丁酯。
离子液体与浓硫酸的催化合成TBC的活性差异进行比较。
结果:离子液体催化合成柠檬酸三丁酯催化效率高与浓硫酸,柠檬酸三丁酯平均收率在91.50%,浓硫酸催化TBC平均收率86%。
离子液体[PSmim][HSO 4]与柠檬酸三丁酯均以 NMR表征。
结论:酸性离子催化合成TBC具有清洁、重复利用、催化活性高及后处理简便等优点。
关键词:柠檬酸三丁酯 离子液体 催化 中图分类号:TQ414 文献标识码:A文章编号:1674-098X(2014)03(c)-0070-03Synthesis of Tributyl Citrate Catalyzed by Acid Ionic LiquidHe Jin,LIAO Yuan-yuan,LI Zheng-xiang,LIU Shan-shan,YU Huang-he,FU Rong-geng, PENGCai-yun(Shool of pharmacy, Hunan University of Chinese Medicine, Hunan Changsha, 410208)Abstract: Ob jective: To synthesize Tributyl Citrate (TBC) using ionic liquid 1- (3- sulfonic acid) propyl -3- methyl imidazole sulfate ([PSmim][HSO 4]) as catalyst . Methods: Ionic liquid 1- (3- sulfonic acid) propyl -3- methyl imidazole sulfate ([PSmim][HSO 4]) was synthesize. Using ionic liquid and concentrated sulfuric acid as catalyst to synthesize TBC, the catalytic activi ty differences in the synthesis was compared. Results: The average yield of synthesis of TBC catalyzed by ionic liquid was 91.50% which was more effective role than concentrated sulfuric acid. Ionic liquids and TBC are characterized by NMR. Conclusion: The synthesis of TBC using acid ionic liquid as catalysis is a clean way with high repeated utilization rate, high catalytic activity and easy processing.C CH 2COOH CH 2COOHHOCOOH +C HOCOO(CH 2)3CH 3CH 2COO(CH 2)3CH 3CH 2COO(CH 2)3CH 3[PSmim][HSO 4]3CH 3CH 2CH 2CH 2OH图1N N+S OOO 冰盐浴滴加20min 2NNSO 3+-图2N NSO 3-+NNSO 3H HSO 4-﹢图3实验号123平均催化剂浓硫酸88.51%85.35%86.87%86.90%[PSmim][HSO 4]93.43%89.61%91.46%91.50%表1 浓硫酸与[PSmim][HSO 4]酯化率比较再生的资源,是增塑效果好、环境友好、具有广阔发展前景的增塑剂[4~5],广泛应用于食品、纺织、皮革、化妆品等行业,也是重要的化工中间体。
[L-Glu]HSO4催化合成柠檬酸三丁酯
![[L-Glu]HSO4催化合成柠檬酸三丁酯](https://img.taocdn.com/s3/m/ea278d33a200a6c30c22590102020740be1ecd2e.png)
第51卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.51,No.12 2022年12月 Liaoning Chemical Industry December,2022收稿日期: 2021-05-25[L -Glu]HSO 4催化合成柠檬酸三丁酯王 勤(常州夏青科技有限公司 常州市工程技术研究中心,江苏 常州 213101)摘 要:以L -谷氨酸与浓硫酸为原料,制备出了[L -Glu]HSO 4离子液体,并将其应用到柠檬酸和正丁醇的酯化反应中。
系统研究了正丁醇和柠檬酸的物质量比、离子液体用量、反应时间和反应温度等因素对反应的影响。
结果表明,[L -Glu]HSO 4离子液体催化合成柠檬酸三丁酯的最佳条件为:n (正丁醇)∶n (柠檬酸)=5∶1,离子液体用量为8%(以柠檬酸的物质的量计),120 ℃反应3.5 h,酯化率为99.1%。
催化剂使用8次,其酯化率仍可达到94%以上。
关 键 词:[L -Glu]HSO 4; 离子液体; 增塑剂; 柠檬酸三丁酯中图分类号:TQ032.42 文献标识码: A 文章编号: 1004-0935(2022)12-1718-03邻苯二甲酸酯类是目前工业上使用最多的一个系列增塑剂,伴随着人们近些年研究的不断深入,发现其具有较强的生物毒性,长期使用该类增塑剂会干扰人体内分泌,所以迫切需要寻找新的绿色的增塑剂取而代之[1-2]。
发酵法制备柠檬酸技术的成熟,柠檬酸的市场供应充足,柠檬酸酯类增塑剂的生产和应用又引起了广大科研工作者重视[3-5]。
传统柠檬酸三丁酯的制备方法主要是浓硫酸催化,其缺点是腐蚀设备,影响色泽,污染环境,处理复杂。
因此,不断有报道对其进行改进,如负载杂多酸[6]、固体超强酸[7]、可膨胀石墨[8]、磷钨酸铵铝复合盐[9]、十二烷基磺酸镧[10]、离子交换树脂[11]、硫酸氢钠[12]等。
这些研究对该产品的制备起到了一定促进作用,但依然存在部分催化剂酸性中心易流失,催化剂用量大,回收困难等问题。
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柠檬酸三丁酯合成摘要:本文介绍了固体超强酸作催化剂生产柠檬酸三丁酯无毒增塑剂,开发柠檬酸三丁酯合成新工艺的核心在于研发出催化活性高、腐蚀性小、易分离、重复使用和再生性能好、成本低的催化剂。
关键词:无毒增塑剂,柠檬酸三丁酯合成,固体酸一增塑剂的发展1、增塑剂简介1.1、概述增塑剂是添加到高分子聚合物中增加材料塑性,使之易加工,赋予制品柔软性的功能性化工产品,也是迄今为止产能和消费量最大的助剂种类。
它被广泛应用于玩具、建筑材料、汽车配件、电子与医疗部件等大量耐用并且易造型的塑料制品中。
1.2、增塑剂作用机理增塑剂是具有一定极性的有机化合物,与聚合物相混合时,升高温度,使聚合物分子热运动变得激烈,于是链间的作用力削弱,分于间距离扩大,小分子增塑剂钻到大分子聚合物链间,这样增塑剂的极性基团与聚合物分子的极性基团相互作用代替了聚合物极性分子间的作用,使聚合物溶涨,增塑剂中的非极性部分把聚台物分子的极性基屏蔽起来。
并增大了大分子链间的距离,减弱了分子间范德华力的作用,使大分子链易移动,从而降低了聚合物的熔融温度,使之易于成型加工。
1.3、增塑剂的分类增塑剂按其作用方式可以分为两大类型,即内增塑剂和外增塑剂。
一般内增塑剂是在聚合物的聚合过程中所引入的第二单体。
由于第二单体共聚在聚合物的分子结构中,降低了聚合物分子链的有规度,即降低了聚合物分子链的结晶度。
内增塑剂的使用温度范围比较窄,而且必须在聚合过程中加入,因此内增塑剂用的较少。
外增塑剂一般是一种高沸点的较难挥发液体或低溶点的固体,而且绝大多数都是酯类有机化合物。
通常它们不与聚合物起化学反应,和聚合物的相互作用主要是在升高温度时的溶胀作用,与聚合物形成一种固体溶液。
外增塑剂性能比较全面且生产和使用方便,应用很广。
现在人们一般说的增塑剂都是指外增塑剂。
增塑剂按塑化效果可以分为主、辅增塑剂。
主增塑剂分子不仅能进入树脂分子链无定形区,也能进入分子链结晶区,因此它不会渗出,也不会喷雾,而形成表面结晶,这样就可单独使用。
辅增塑剂则因相容性差,增塑剂分子只能进入树脂的无定形区而不能插入结晶区,单独用它们就会使加工制品渗出喷雾,所以只能和主增塑剂混合使用。
2、增塑剂的现状及面临的问题目前,全球已加快了无毒增塑剂产品的研发力度,特別加快了卫生要求高的塑料制品基础应用研究。
而在我国,已被国外淘汰的DOP 等增塑剂还大有市场,而且增塑剂生产企业对于无毒新型增塑剂的开发和推广并沒有引起足够关注。
国内市场上80%的增塑剂都是DOP、DBP(邻苯二甲酸二丁酯)等增塑剂,价格低廉是最关键的因素。
国家标准《食品容器、包裝材料用助剂使用卫生标准》也把DOP列为可用于食品包裝的增塑剂品种之一。
由此可见我国的增塑剂产业与国外相比还有很大的差距。
经大量研究证实,DOP等邻苯二甲酸酯类增塑剂是一类致癌物质,其可以经口、呼吸道、静脉输液、皮肤吸收等多种途径进人人体。
对机体多个系统均有毒性作用,被认为是一种环境内分泌干扰因子。
正是因为邻苯类增塑剂对人体具有毒副作用,目前,世界很多的国家和地区都已明文减少或禁止邻苯类增塑剂的应用。
1999年,欧盟就已开始禁止在儿童玩具和用品中使用邻苯类增塑剂,特别是可放入口腔的儿童玩具和用品。
2008年欧洲议会投票通过限制和禁止部分邻苯类增塑剂在儿童玩具和护理品中的使用。
美国食品药品管理局(FDA)限制了涉及注射和输液器的各种医用器材中邻苯类的用量,明确指出含一些含邻苯类增塑剂的医疗器材不能与人体频繁接触。
瑞士、韩国、加拿大和德国以及我国台湾等国家和地区也已通过相关提案和法律文件,禁止或减少邻苯类增塑剂的应用。
近年来,我国在邻苯类增塑剂的问题也在不断地暴露出来,特别是2005年的保鲜膜事件,使我国民众对PVC制品的安全性问题提出了强烈的质疑。
我国也在不断地进行相关方面的研究工作,包括政策和技术研究等方面。
3、新型环保增塑剂的种类随着社会的发展,科技的进步,人们对安全、环保的意识逐渐增强,许多国家对塑料助剂颁布了严格的使用标准以及法律法规。
一些传统、有致癌嫌疑的增塑剂逐渐被淘汰,而研发无害、价廉、节能并且a增塑效果好的新型环保增塑剂成为当今的发展趋势。
目前已经商品化的新型增塑剂有如下几类:3.1、脂肪族二元酸酯类增塑剂脂肪族二元酸酯类增塑剂以脂肪酸或脂肪酸酐为原料经脱水反应缩合而成,其优点是耐寒性较好,但是由于与PVC的相容性、耐油性、耐抽出性以及电绝缘性都比较差,因此只作为辅助增塑剂使用。
目前应用较多的有已二酸酯(DOA)、癸二酸酯(DOS)、混合脂肪族二元酸酯等。
3.2、环氧类增塑剂它与PVC不仅有增塑剂作用,而且还与PVC热稳定性有协同作用,在软制中加入2~10 份不会存在相容性问题,而且可改善其耐候性,它突出优点是无毒、耐热、耐光、稳定性能好。
环氧增塑剂主要品种有环氧大豆油、环氧脂肪酸丁酯、环氧脂肪酸辛酯、环氧四氢邻苯二甲酸二辛脂、环氧大豆油酸辛酯、环氧乙酰亚麻酸甲酯、环氧糠油酸丁酯和9,10-环氧硬脂酸辛酯等,其中研究的最深的是环氧大豆油,其能显著提高PVC的流动性能。
3.3、柠檬酸酯类增塑剂柠檬酸酯的两个主要品种柠檬酸三丁脂(TBC)、乙酰柠檬酸三丁酯(A TBC)已获得美国FDA 批准作为安全、无毒增塑剂,我国也建议在包装材料中使用。
柠檬酸三丁脂(TBC)是由柠檬酸和正丁醇在催化剂的作用下酯化合成而得,乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)料为醋酸、柠檬酸、正丁醇。
柠檬酸三丁酯(TBC)因具有相容性好、增塑效率高、无毒、不易挥发、耐候性强等特点而广受关注,成为首选替代邻苯二甲酸酯类的绿色环保产品。
它在寒冷地区使用仍保持有好的挠曲性,又耐光,耐水,耐热,熔封时热稳定性好而不变色,安全经久耐用,适用于食品、医药物品包装、血浆袋及一次性注射输液管等。
乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)为无毒、无味主增塑剂,ATBC比TBC的毒性更小。
ATBC作为主增塑剂,具有溶解性强,耐油性、耐光性好,并有很好的抗霉性。
它与大多数纤维素、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯等有良好的相容性,主要用作纤维素树脂和乙烯基树脂的增塑剂。
在儿童玩具方面,随着DOP毒性资料的不断被发现,越来越多领域禁止使用DOP,而ATBC无毒,无味,透明性好,水抽出率低,经其增塑的塑料制品加工性能优良,热合性好,二次加工方便,特别适合作为儿童玩具主增塑剂使用。
在肉制品包装方面,A TBC无毒,可作为肉制品包装材料,而DOP不能应用在高脂肪含量食品包装领域。
而且A TBC无味,不会引起食品异味,经其增塑的塑料制品透明,印刷性能好。
3.4、聚酯类增塑剂聚酯增塑剂多为二元酸和二元醇缩聚物,聚酯两端一般用一元醇或一元酸封端改性。
它是近年来增塑剂研究开发的热点。
主要由于一些特殊的应用领域对PVC制品的性能要求更加苛刻,传统的单体型增塑剂品种无法满足这些耐热、耐久和耐候性要求,提高分子量无疑是解决这些技术难题的关键,亦符合塑料助剂品种开发的总体趋势。
实践证明,聚酯型增塑剂具有分子量大、耐挥发、耐抽出物和迁移性能好、对热稳定且粘度可调范围广等优点,近年来许多品种在改善加工性和耐寒性方面亦取得了显著进展。
如日本开发的1,2-丁二醇的聚酯增塑剂具有低粘度、相容性好的优点。
3.5、多元醇酯增塑剂多元醇是由两个或两个以上羟基脂肪醇与脂肪族羟酸或芳香族羟酸生成的酯。
它与PVC 有较好的相容性和耐热、耐老化、耐抽出、耐低温、挥发程度小等性能。
毒性较低由于辛醇价格上涨,因此多元醇作为替代品种受到重视,主要品种如一缩二乙二醇二苯甲酸酯(DEDP)其耐油性、耐水抽出性较好。
4、增塑剂的国内外研究与应用现状及趋势传统PVC塑料增塑剂因其结构中含苯环,近年来国外不断有DOP等邻苯二甲酸酯类增塑剂可能致癌的报道。
美国F.D.A(食品与药物管理局)及欧盟已禁止将其用于食品包装塑料、化妆品与儿童玩具等。
2005年7月欧盟部长理事会通过一项欧盟法律草案,禁止在儿童玩具和儿童用品中使用六种增塑剂:邻苯二甲酸二丁酯DBP、邻苯二甲酸丁苄酯BBP、邻苯二甲酸二辛酯DOP、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、邻苯二甲酸二异癸酯DIDP以及邻苯二甲酸二正辛酯DNOP。
这项法律显示国际范围内对增塑剂的安全性的高度重视,对我国这样一个儿童玩具与用品出口大国提出了严峻的挑战。
我国增塑剂的行业现状是,邻苯类增塑剂的产量占了总产量的90%以上,且国家至今未有邻苯类增塑剂限制使用的相关规定,相反国内使用增塑剂的相关行业(如儿童玩具)纷纷改进加工工艺,采用无毒或低毒增塑剂,以满足出口国的要求。
增塑剂行业产品结构的变化势在必行,而无毒性增塑剂无疑是将受到足够的重视,最终的结果是在食品、医药及儿童玩具等相关领域只能或只允许使用无毒性增塑剂。
因此,开展新型环保无毒增塑剂研究具有十分重要的理论意义和工程应用价值。
柠檬酸酯类产品作为一种新型“绿色”环保塑料增塑剂,无毒无味,可替代邻苯二甲酸酯类传统增塑剂,广泛用于食品及医药仪器包装、化妆品、日用品、玩具、军用品等领域,同时也是重要的化工中间体。
其添加于聚氯乙烯(PVC)的性能与增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)等作用相当。
主要品种有柠檬酸三乙酯(acetyl triethyl citrate,ATEC)、柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三丁酯(acetyl tributyl citrate,ATBC)等,尤以后两者的开发最为引人注目。
有关柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三丁酯等的生产,国外已经有三十多年的历史,后由于生产成本的原因,伴随邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)等的出现而逐渐沉寂。
近年来由于DOP、DBP存在毒性,而且,由于柠檬酸酯具有生物降解性好的特点,工业废水的BOD和COD均小于苯二甲酸酯的工业废水,水中没有带苯环的有机化合物存在,废水容易处理,无毒柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三丁酯等的生产又得到了恢复和发展,其研究也不断深入。
如美国的Mobay公司、Pettibone公司先后开始生产柠檬酸酯类增塑剂产品;生产柠檬酸酯已有30多年历史的Pifser和morflex公司也不断进行新产品开发与研究。
相比而言,国内对于柠檬酸酯类的研究起步较晚,大都停留在实验室阶段,工业化研究主要集中在中国石化集团金陵石化公司研究院、湖南衡阳化工研究所、山东齐鲁石化公司等少数机构。
目前国内关于柠檬酸三丁酯的研究主要侧重于合成反应,合成路线一般为:原料→酯化反应→精制处理→成品。
研究的重点集中在催化剂的优化选择及催化机理的探索。
柠檬酸三丁酯通过柠檬酸与正丁醇在催化剂的存在下酯化而得到,方程式如图1所示,柠檬酸存在三个羟基,同时酯化有一定的困难,所以要求有催化剂的存在,同时需要有带水剂即时带出反应生成的水,尽量使得柠檬酸完全转化,否则产品的纯度难以提高,酸度过大,不能满足要求。