塑化剂己二酸二丁酯的合成现状和发展

崔海波

(石家庄职业技术学院，河北 石家庄 050000)



塑化剂己二酸二丁酯的合成现状和发展

崔海波

(石家庄职业技术学院，河北 石家庄 050000)

摘要：本文阐述了增塑剂己二酸二丁酯的合成方法现状和发展，利用六水合氯化铁作催化剂来催化己二酸和正丁醇发生酯化反应。有效地避免了以传统的硫酸作为催化剂来合成己二酸二丁酯产生的环境污染。

关键词：增塑剂；合成；现状

塑化剂(Plasticizer)，是一种添加剂，其作用是增加材料的柔软性，也可促使材料液化，因此得名为增塑剂[1]。塑胶、水泥，混凝土与石膏等都是增塑剂的添加对象、但相同的增塑剂对不同材料的增塑效果是不相同的。增塑剂是一种沸点较高的、挥发性较低的物质，它的分子结构有非极性基团和极性基团。其极性基团加入聚合物分子链中后，减弱了分子间的范德华力，增大了聚合物分子链之间的斥力和空间，增加高聚物的链段的柔性，降低高聚物的加工温度。以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)塑化为例。由于其分子链上苯乙烯原子的极性，使其分子间的作用力很强，加工温度较高，容易发生降解。在SBS中添加增塑剂并进行加热，增塑剂分子可插入其分子链之间，增塑剂极性部分与其极性部分作用，冷却后，增塑剂分子留在插入位置上，而增塑剂非极性部分发挥隔离作用，削弱其分子间的作用力，达到改善苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物塑性和柔韧性、降低其加工温度的目的。

增塑剂的作用机理[2]是将其分子插入到高聚物分子链之中，减弱了高聚物分子链之间范德华力，使高聚物分子链的可活动性增大、高聚物的结晶度降低，从而使高聚物的塑性增加，即影响塑化作用的主要因素为高聚物分子链间的范德华力和高聚物的分子的结晶度，而他们则取决于高聚物的化学结构和物理结构[3]。当高聚物中加入增塑剂后，增塑剂分子与分子之间、高聚物分子与增塑剂两者之间的相互作用力是很重要的。除非所有这些相互作用(增塑剂与增塑剂之间、增塑剂与聚合物之间、聚合物与聚合物之间)都是同样大小时，才可能没有增塑作用和反增塑作用。增塑剂的品种有很多，到现在为止发现的可做增塑剂的多达900种以上，增塑剂的分类方法很多，根据分子量的大小可分为单体型增塑剂和聚合型增塑剂[4]；根据物状可分为液体增塑剂和固体增塑剂；根据性能可分为通用增塑剂、耐寒增塑剂、耐热增塑剂、阻燃增塑剂等。

增塑剂己二酸二丁酯中文别名DBA，无色或黄色透明油状液体，不溶于水，可溶于醇和醚等有机溶剂，催化合成是生产DBA的主要方式。因而，催化剂的选择是决定其反应合成收率的重要因素。施介华采用浸渍法制备的活性炭负载的磷钨酸(HPW/C)催化剂催化合成己二酸二正丁酯；何节玉研究了应用自制“T 400”催化合成己二酸二丁酯的绿色新工艺，“T400”是某一无机盐经400℃焙烧制得一种水不溶的新型固体酸催化剂,其红外光谱表明:其表层形成了新的Bransted酸中心。它与己二酸和正丁醇的反应的有酯化率较高、副产物少、反应较快、易于分离等特点,并总结出合成DBA的环境友好型新工艺条件:己二酸0.2mol,正丁醇0.7mol,催化剂1.2g,反应温度150℃,反应时间120min,在这种条件下酯化率可达98%以上；宋作良以固载杂多酸盐TiSiW_(12)O_(40)/TiO_2为多相催化剂，己二酸与正丁醇反应合成了己二酸二丁酯[5]；俞善信发表氨基磺酸能代替硫酸作为酯化催化剂；赵泳探究了用炭黑搭载磷钨酸催化合成DBA的反应，研究了反应温度、催化剂用量、醇酸比、反应时间、带水剂用量对酯化率的影响,并通过了正交试验的方法总结了其催化DBA的最佳条件，实验结果证明炭黑搭载磷钨酸是合成己二酸二丁酯的高效催化剂。孙晓波Keggin型磷钨酸为催化剂、甲苯为带水剂,采用均匀设计,确定合成己二酸二丁酯的最佳工艺条件为:n(正丁醇)∶n(己二酸)=3.3,m(磷钨酸)∶m(己二酸)=1.5：100,w(甲苯)=24%,反应时间2 h.在此条件下,酯化率可达99.45%。

传统化学生反应过程中产生的“废水、废气、废渣”问题对于地球生态造成的压力日趋严重。环境友好型化学的宗旨，正是为了既最大限度的开发资源，又不对环境造成破坏，减小或消除反应过程对环境破坏的程度。在20世纪80年代在我国增塑剂合成中非酸催化就开始了使用，以强酸为催化剂的酯化工艺是在增塑剂工业生产过程中一直使用的，至今此种方法已经在增塑剂合成方面得到了非常广泛的应用，但其仍然没有办法达到排放污染物含量合格的水。随着各国对环境保护要求的逐渐增高，选用更加新式的催化剂来替换一致被沿用的酸性催化剂已经是必然的趋势，这在开发资源、节省原料、降低材料生产成本等方面具有更加重要的意义。

合成己二酸二丁酯的最原始的方法是用硫酸最为催化剂，使己二酸和正丁醇发生酯化反应而成。是用硫酸作为催化剂的有点是廉价易得、活性高，而其缺点是获得的产品质量较差、对设备的腐蚀特别严重、后处理非常复杂、对环境的污染特别严重等。因此，对于用新型的催化剂来合成己二酸二丁酯的研究是非常有意义的。

结晶氯化铁是一种廉价的无机物质，是一种路易斯酸，结晶氯化铁是一种价廉易得的无机物，是一种Lewis酸，Fe3+的缺电子结构，能与羧酸的羰基配体形成配位化合物并催化酯化反应，酯化反应活性高，操作方便，对设备的腐蚀性比硫酸小，突出特点是在后处理中不必中和硫酸，大大降低废水排量。

参考文献：

[1]施介华,胡玉华,王桂林,余红丽,李艳.活性炭负载磷钨酸催化合成己二酸二正丁酯的研究[J].高校化学工程学报,2007,02:269-274.

[2]赵泳,郭凯捷,刘士荣.活性炭固载磷钨酸催化合成己二酸二丁酯[J].广州化工,2007,02:17-20.

[3]孙晓波,栾向海,毛治博,雒廷亮,刘国际.磷钨酸催化合成己二酸二丁酯[J].郑州轻工业学院学报(自然科学版),2007,Z1:29-31.

[4]孙晓波,黄强,任珂,封洋,刘国际.以磷钨酸为催化剂的丁二酸二丁酯的合成及其动力学研究[J].高校化学工程学报,2007,04:627-632.

[5]朱蕾,訾俊峰,宋少堂.活性炭固载对甲苯磺酸催化合成己二酸二丁酯[J].许昌学院学报,2005,05:121-122.

中图分类号:O643.3

文献标志码：A

文章编号：1671-1602(2016)06-0024-01