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本文以脂肪酸甲酯为原料合成了C22-环脂三酸二丁一甲酯,研究了反应温度、反应时间、催化剂用量和原料配比对合成 C22-环脂三酸二丁一甲酯反应的影响,确定最终反应条件为:反应温度240℃,反应时间4 h,原料比为脂肪酸甲酯中亚油酸甲酯:马来酸二丁酯=1:1.2(摩尔比),催化剂用量为脂肪酸甲酯质量的0.7%,此时产物的收率可以达到91.43%。针对反应后溶液酸值过高的情况,采用CaO作为催化剂,将未分离的 C22-环脂三酸二丁一甲酯进行甲酯化,可以将溶液的酸值由3.38 mgKOH/g降到0.26 mgKOH/g。 在不同催化剂下可能得到不同的产物结构,通过柱层析法分离提纯产物,采用核磁、红外手段对产物结构进行分析,得到I2和KOH催化产物都为环己烯结构的C22-环脂三酸二丁一甲酯,ZnCl2/凹凸棒土催化下的产物既有环己烯结构的C22-环脂三酸二丁一甲酯,又有悬挂式结构的C22-三酸二丁一甲酯;通过质谱对三聚产物的分析,发现 I2催化反应,产生的三聚较多,KOH催化反应次之,ZnCl2/凹凸棒土催化反应最不容易发生三聚。 在研究分子蒸馏提纯C22-环脂三酸二丁一甲酯单因素的基础上,采用Box-Behnken优化设计(BBD)进行响应面法分析,对分子蒸馏提纯C22-环脂三酸二丁一甲酯的条件进行优化,得到了兼顾提纯C22-环脂三酸二丁一甲酯纯度与收率的最佳工艺条件:温度125℃;压强47 Pa;转速为206 r/min;进料速率为1.12 g/min,此时C22-环脂三酸二丁一甲酯的纯度为91.42%,收率为84.94%;并通过验证实验证明了模型的有效性,三次验证实验平均值与预测值具有很好的一致性。 为了考察不同增塑剂结构对增塑性能的影响,本文测定了C22-环脂三酸酯、邻苯二甲酸酯和马来酸酯等三类增塑剂的若干理化性能及其增塑的聚氯乙烯(PVC)材料的力学性能、电性能和热性能。主要从两个方面研究三类增塑剂结构与性能关系:一是不同母体对增塑剂性能的影响,二是甲酸酯基(-COOR)中烷基R对增塑剂性能的影响。结果表明, 三类增塑剂的密度均随着烷基 R链长的增加而减小。与邻苯二甲酸酯、马来酸酯不同,C22-环脂三酸酯的运动粘度随着烷基 R链长的增加而减小。C22-环脂三酸酯的闪点和耐热性能远高于邻苯二甲酸酯和马来酸酯,其加热减量则远低于后两者。增塑剂分子结构与其增塑性能之间关系较为复杂。三类增塑剂增塑的PVC材料的表面电阻率均随着烷基R链长的增加而增加。C22-环脂三酸酯增塑的 PVC材料的抗热老化性能优于邻苯二甲酸酯和马来酸酯增塑的PVC材料。 将性能较好的 C22-环脂三酸二丁一甲酯增塑剂的若干理化性能及其增塑PVC材料的各项性能与邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DOP)进行了比较测试。结果表明:C22-环脂三酸二丁一甲酯的闪点明显高于DOP,加热减量明显小于 DOP;拉伸强度等力学性能、电绝缘性能和抗老化性能均优于DOP增塑的PVC材料。最后采用线虫实验比较了C22-环酯三酸二丁一甲酯和DOP的毒性大小,结果C22-环脂三酸二丁一甲酯对线虫的毒性小于DOP。 最后将C22-环脂三酸二丁一甲酯作为增塑剂应用于绝缘电缆线中,制成的H-70聚氯乙烯电缆线基本可以达到国家标准,其老化后的性能依然能够达到国家标准,证明了C22-环脂三酸二丁一甲酯可以用于绝缘电缆线的制备。