增塑剂是塑料助剂中用量最大的一种,其安全性直接关系到人类的健康,本文研究的目的是在绿色化学理念的指导下,合成一系列性能优异的环保聚酯增塑剂,并将其应用于聚氯乙烯(PVC)高分子材料中,替代目前倍受争议的邻苯二甲酸酯类增塑剂。分别以己二酸、顺丁烯二酸酐、4-甲基六氢苯酐、二甘醇和三甘醇为主要原料,采用2-乙基己醇进行封端、钛酸四正丁酯为催化剂条件下,经聚酯化反应,合成了己二酸系列聚酯增塑剂(聚己二酸二甘醇酯和聚己二酸三甘醇酯)、顺丁烯二酸系列聚酯增塑剂(聚顺丁烯二酸二甘醇酯和聚顺丁烯二酸三甘醇酯)和4-甲基六氢苯酐系列聚酯增塑剂(聚4-甲基六氢苯酐二甘醇酯和聚4-甲基六氢苯酐三甘醇酯)。考察了各自反应温度、反应时间、醇酸摩尔比、封端剂用量以及催化剂用量对产品的影响,得到各种聚酯增塑剂合成的最佳工艺条件。己二酸系列聚酯增塑剂的最佳合成条件为:n(己二酸):n(二元醇)=1.0:1.2,n(2-乙基己醇):n(己二酸)=0.08:1.0,m(催化剂)=0.5%m(酸+二元醇),常压200℃下反应4 h,-0.090MPa压强210℃下反应3 h。顺丁烯二酸系列聚酯增塑剂的最佳合成条件为:反应温度200℃,反应时间6 h,醇酸摩尔比为1.70:1.0,2-乙基己醇与酸酐的摩尔比为0.60:1.0,钛酸四正丁酯用量为酸酐质量的1.0%。4-甲基六氢苯酐系列聚酯增塑剂合成的最佳工艺参数为:反应温度220℃,反应时间5 h,n(4-甲基六氢苯酐):n(二元醇)=1.0:1.25,n(2-乙基己醇):n(4-甲基六氢苯酐)=0.80:1.0,m(钛酸四正丁酯)=1.0%m(4-甲基六氢苯酐)。利用物理和化学方法分别测定了各种聚酯增塑剂的主要性能,包括:酸值、密度、粘度、皂化值、相对分子量和加热减量。用红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1H-NMR)对产品的结构进行了表征,确定产品为目标产物。热重分析显示产品具有较好的的热稳定性。以四氢苯酐、二甘醇、2-乙基己醇、双氧水为主要原料,钛酸四正丁酯、甲酸为催化剂,分别经酯化和环氧化两步合成功能化环氧聚酯增塑剂环氧聚四氢苯酐二甘醇酯。考察了酯化反应温度、时间、醇酸摩尔比、封端剂用量、催化剂用量以及环氧化反应温度、时间、双氧水用量、甲酸用量对环氧聚四氢苯酐二甘醇酯合成的影响,结果显示,最佳酯化反应条件为:四氢苯酐、二甘醇、2-乙基己醇的摩尔比为1.0:1.25:0.50,催化剂用量为酸酐质量的0.80%,反应温度200℃,反应时间6 h;最佳环氧化条件为:聚四氢苯酐二甘醇酯、甲酸、H2O2质量比为1.0:0.50:0.90,反应温度50℃,反应时间1 h。采用红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振仪(1H-NMR)、热重分析仪(TGA)对产品的结构和热稳定性等进行了系统的表征。将环氧聚四氢苯酐二甘醇酯和邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DOP)分别加入PVC树脂中后,考察了环氧聚四氢苯酐二甘醇酯对PVC热稳定性的影响,相比较DOP,在100份PVC树脂中加入50份环氧聚四氢苯酐二甘醇酯后,5%的热失重温度由250.3℃提高到273.7℃,50%的热失重温度由312.3℃提高到348.7℃。将合成的聚酯增塑剂按照一定的配方应用到PVC树脂中,塑炼压片后对增塑剂与材料的相容性、增塑剂的加热损失率、耐迁移性及耐抽出性进行了测定,并与DOP等单体型增塑剂进行了比较。实验结果表明,合成的几个系列聚酯增塑剂具有突出的耐挥发性、耐迁移性和耐抽出性。