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近年来,由台湾刮起的塑化剂风波引起了社会高度重视,环保无毒增塑产品的研究开发已迫在眉睫。C22-环脂肪三酸酯是一类含有环己烯结构的长碳链化合物。其迁移性小、闪点高、环保无毒且可生物降解,可作为新型生物增塑剂以代替或部分代替传统有毒增塑剂。其合成主要通过共轭双烯体与亲双烯体的Diels-Alder反应实现。目前,国内外关于该反应的研究大多是基于碘为催化剂的研究。然而,碘存在诸如易升华、不可重复利用及促进聚合反应的缺点。本论文旨在解决现有催化路线存在的问题,寻求一种高效、绿色环保的新型催化剂以取代传统碘,用于催化合成产物C22-环脂肪三酸酯。论文从催化剂制备、合成工艺条件优化、产物结构与性能分析三个方面展开研究。 实验以ZnCl2为活性组分前驱体,以常见粘土材料活性白土、凹凸棒石(ATP)为载体,通过等体积浸渍法制备了负载ZnCl2固体酸催化剂,并用于催化模型反应。以BET、XRD、FT-IR、Pyridine-IR、TG-DSC、SEM、TEM等分析手段对负载型催化剂的组成、表面酸性及微观形貌进行表征分析;并结合其催化模型反应的结果,探究了催化剂制备条件及合成工艺条件对催化性能的影响。结果表明,就本研究体系而言,本文制备的负载型催化剂具有较高的催化活性,且可循环再生使用;相比于ZnCl2/活性白土,ZnCl2/凹凸棒石(ZnCl2/ATP)催化剂具有更高的催化活性及产物选择性;其适宜制备条件为:盐酸浓度1.0 mol/L,酸化时间4 h,ZnCl2负载量1.0 mmol/g,焙烧活化温度350℃;且该催化体系下产物合成的适宜工艺条件为:反应温度240℃,反应时间4 h,马来酸二丁酯(DBM)与亚油酸甲酯摩尔比为1.1:1,催化剂用量为废弃油脂脂肪酸甲酯(WOFAME)用量的10%;此条件下,原料转化率与目标产物选择性分别可达97%、94%以上。 实验以FT-IR、MS、1H-NMR、HPLC等技术对负载型催化剂催化产物进行定性定量分析。结果表明,ZnCl2/活性白土与碘催化剂一样易促进聚合反应,其催化产物中存在一分子亚油酸甲酯与两分子DBM加成副产物;而 ZnCl2/ATP催化产物中则几乎没有副产物,且合成的产物中不仅有环己烯式的C22-环脂肪三酸酯,还有悬挂式的C22-三酸酯。实验对比了不同催化产物及传统增塑剂的性能,结果表明,ZnCl2/ATP催化产物的耐热性能及增塑性能都要优于碘催化产物,且明显优于 DOP。结合产物结构分析可知,悬挂式结构的存在对产物的耐热性能及增塑性能有着积极作用。 作为本课题研究的延伸,论文采用上述 Diels-Alder反应除去原料中多不饱和酯,再配合尿素包合法将饱和与单不饱和酯分离,对原料实现了逐级分类使用,大大提高了其利用效率。