脂肪酸酯环氧化的合成研究

论文摘要

随着聚氯乙烯(PVC)制品加工过程对增塑剂安全、稳定性等方面的提高,环氧类增塑剂凭着无毒、耐热、耐光、稳定性能好的突出优点逐渐成为国内外应用的趋势。我国是世界上植物油资源最丰富的国家之一,由植物油加工得到的脂肪酸酯环氧化制备环氧脂肪酸酯增塑剂代替石油为原料的塑料助剂具有十分重要的意义。现有的环氧脂肪酸酯的生产工艺几乎都存在着物能消耗高,污水排放量大,产品质量稳定性差等缺点。同时,世界粮油价格每年都在不断的上涨,所以改进现有工艺和寻找廉价的原料已经是迫在眉睫。本论文的研究主要包括以下三个方面:首先,以廉价的大豆酸化油甲酯为原料,在无浓硫酸催化、无溶剂条件下,通过正交实验方法优化了合成工艺条件,讨论了反应温度,保温时间,甲酸用量,双氧水滴加量等因素对产品环氧值的影响;确定了最佳的工艺条件,所得产品的环氧值达4.57%。其次,用硬脂酸代替甲酸,以脂肪酶为催化剂,用甲苯作为溶剂,考察了反应温度,反应时间,硬脂酸用量,脂肪酶用量等参数对反应的影响,确定了最佳的工艺条件,所得产品的环氧值达6.22%。最后,以油酸和甲醇为原料,选择硫酸氢钠为催化剂,对使用品质较差的原料酸酯化反应做一个初步探索。优化后的工艺条件为:油酸与甲醇的物质的量比为1:2,催化剂的用量为油酸质量的1.0%,反应温度65℃,反应时间2h,在此条件下,整个反应酯化率大于98%,且催化剂的稳定性优良。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 增塑剂的概述
• 1.2 环氧类增塑剂概述
• 1.2.1 环氧类增塑剂
• 1.2.2 环氧类增塑剂的原料和品种
• 1.2.3 环氧类增塑剂的合成原理
• 1.2.4 环氧脂肪酸酯增塑剂物化性质和应用性能
• 1.3 课题意义和研究内容
• 1.3.1 课题的意义
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 研究方案设计
• 2.1 原料与试剂
• 2.2 实验仪器和设备
• 2.3 合成反应原理
• 2.3.1 脂肪酸甲酯的合成原理
• 2.3.2 环氧脂肪酸甲酯的合成原理
• 2.4 合成研究基本操作方法
• 2.4.1 脂肪酸甲酯合成研究操作方法
• 2.4.2 环氧脂肪酸甲酯合成研究操作方法
• 2.4.3 脂肪酶催化合成环氧脂肪酸甲酯
• 2.5 反应装置
• 2.5.1 酯化化反应装置图
• 2.5.2 环氧化反应装置图
• 2.6 产品的表征与分析
• 2.6.1 脂肪酸甲酯的表征与分析
• 2.6.2 环氧脂肪酸甲酯的表征与分析
• 第三章 环氧脂肪酸酯的合成与分析
• 3.1 环氧脂肪酸酯的合成
• 3.1.1 工业生产方法
• 3.1.2 实验室合成方法
• 3.2 反应条件对合成的影响
• 3.2.1 甲酸用量对反应的影响
• 3.2.2 双氧水用量对反应的影响
• 3.2.3 反应温度对反应的影响
• 3.2.4 反应时间对反应的影响
• 3.3 正交实验与结果分析
• 3.3.1 正交实验
• 3.3.2 实验的结果分析
• 3.4 产品分析与表征
• 3.4.1 红外光谱分析
• 3.4.2 气相色谱分析
• 2-C₈ 有机酸对环氧化反应的影响'>3.5 C₂-C₈有机酸对环氧化反应的影响
• 3.5.1 一元羧酸对环氧化反应的影响
• 3.5.2 二元酸对环氧化反应的影响
• 3.5.3 含苯环的酸对环氧化反应的影响
• 3.6 脱酸实验
• 第四章 脂肪酶催化制备环氧脂肪酸甲酯的研究
• 4.1 环氧脂肪酸甲酯的合成
• 4.2 氧载体脂肪酸的选择
• 4.3 溶剂回收条件的优化
• 4.4 脂肪酶催化合成环氧脂肪酸甲酯工艺条件的优化研究
• 4.4.1 反应温度对反应的影响
• 4.4.2 反应时间对反应的影响
• 4.4.3 脂肪酸用量对反应的影响
• 4.4.4 脂肪酶用量对反应的影响
• 4.4.5 正交实验与结果分析
• 4.5 产品红外光谱分析
• 4.6 NOVOZYM435 催化环氧化反应机理
• 第五章 油酸酯化反应探索
• 5.1 合成实验方法
• 5.2 催化剂的选择
• 5.3 催化剂稳定性考察
• 5.4 硫酸氢钠催化合成油酸甲酯工艺条件的优化
• 5.4.1 正交实验影响因素与水平的确定
• 5.4.2 正交实验及结果讨论
• 5.5 最佳条件的重复验证实验
• 5.6 产品降酸
• 5.7 合成产品的表征
• 5.7.1 合成产品的定性分析
• 5.7.2 合成产品的纯度分析
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文