柠檬酸酯类增塑剂的合成研究

• 作 者: 罗炜
• 机 构: 南京师范大学
• 出 处: 南京师范大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 增塑剂 柠檬酸酯类 合成工艺 正交实验 参数优化

随着塑料工业的不断发展和人民生活水平的不断提高,增塑剂的安全性越来越引起人们的关注。当前世界上用量最大的增塑剂品种是邻苯二甲酸酯系列增塑剂,但有大量研究发现,该系列增塑剂有可能致癌。许多发达国家已制定相关法律限制其在食品包装材料、医疗器械以及儿童玩具等产品中的使用,并推荐使用无毒的替代品,其中就包括柠檬酸酯和乙酰柠檬酸酯。　　
本文研究了以柠檬酸、正丁醇和乙酸酐为原料合成无毒增塑剂柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯;以柠檬酸、正辛醇和乙酸酐为原料合成无毒增塑剂柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三辛酯,并对这四种增塑剂的合成工艺进行了系统研究。　　
选择活性炭负载的硫酸锆为酯化反应催化剂,氨基磺酸为酰化反应催化剂,并对酯化反应和酰化反应的合成工艺参数进行了优化,考察了原料配比、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素对酯化及酰化反应的影响,利用正交实验设计法筛选出最佳的合成工艺。　　
实验结果表明,活性炭负载的硫酸锆催化合成柠檬酸酯的最佳反应条件为:　　
(1)n(正丁醇):n(柠檬酸)=4.5:1,催化剂用量为柠檬酸质量的3.0％,反应温度为120℃,反应时间为3.0h,在此条件下,酯化率可达97.3％。　　
(2)n(正辛醇):n(柠檬酸)=4.5:1,催化剂用量为柠檬酸质量的3.0％,反应温度为180℃,反应时间为3.0h,在此条件下,酯化率可达98.1％。　　
氨基磺酸催化合成乙酰柠檬酸酯的最佳反应条件为:　　
(1)n(乙酸酐):n(柠檬酸三丁酯)=1.5:1,催化剂用量为柠檬酸三丁酯质量的4.0％,反应温度为80℃,反应时间为1.5h,在此条件下,产品收率可达到95.5％。　　
(2)n(乙酸酐):n(柠檬酸三辛酯)=1.5:1,催化剂用量为柠檬酸三辛酯质量的4.0％,反应温度为90℃,反应时间为1.5h,在此条件下,产品收率可达到95.3％。