利用生物基腰果酚分子改性制備一種環氧化增塑劑

程穆梅

（吉林省石油化工設計研究院，吉林 長春 130021）

利用生物基腰果酚分子改性制備一種環氧化增塑劑

程穆梅

（吉林省石油化工設計研究院，吉林 長春 130021）

隨著人類工業文明的加速和石化能源的日益短缺，可再生能源的開發利用與研究越來越被人們關注。腰果殼液作為腰果加工生產中的主要副產品，其在腰果中的含量高達1/3左右，世界年產量約達50萬噸以上，可謂是一種廉價而又豐富的可再生資源。而腰果酚作為腰果殼液的主要成分，其含量為90%，可見其產量之多。本文從腰果酚的概念及結構組成入手，結合實驗案例闡述了利用生物基腰果酚分子改性制備一種環氧化增塑劑的實驗方法。

腰果酚；腰果殼液；增塑劑；橡塑助劑；黏度

近年來，全球能源危機的警鐘聲越來越響亮，隨著石油價格的不斷攀升和環境污染問題的日漸加劇，加強可再生物質的研究與利用勢在必行，這不僅能實現清潔能源對石化能源的代替，還能確保國家能源安全、經濟穩定，且有效的控制環境污染問題。腰果酚作為當今資源利用領域的常見可再生資源，是從腰果殼液中提取而來的，時至今日已經廣泛應用在多個不同的生產領域，環氧化增塑劑生產中也十分常見。下面我們就利用生物基腰果酚分子改性方式來制備環氧化增塑劑的方法進行了分析。

一、腰果酚概述

1 腰果酚的概念

腰果酚是一種從名為腰果的植物中提取而出的天然生物質酚。研究表明：腰果酚是一種具備飽和或不飽和的長鏈烴基的天然酚類化合物，整個結構包含了5%的飽和部分，49%的單烯部分，17的雙烯部分以及29%的三烯部分。這種天然酚類化合物不僅具備著花香化合物的耐高溫特性，而且有同脂肪類化合物大同小異，有著良好的柔韌性。與此同時，腰果酚因為本身結構的特殊性，使得其在李永忠有著良好的化學性質，苯環上的酚羥基有著豐富的連接性，使得其被廣泛的應用在酚醛樹脂、改性劑等生產領域。

2 腰果酚在增塑劑行業的應用

目前，隨著國民經濟的發展和社會生產力的上升，增塑劑行業不斷向前邁進，且逐漸朝著環境友好型方向發展。而環氧類增塑劑以其良好的耐高溫、耐光的特征成為當今業界研究的焦點。但是在具體的研究工作中，對于腰果酚的應用卻現有報道和資料。在實際工作中，腰果酚與傳統的環氧類增塑劑原料相比較，有著儲備豐富、價格低廉、相容性好的優勢。因此，我們可以預計，在未來一段時間的研究中，腰果酚在一定程度上完全可以替代傳統的環氧增塑劑生產原材料。

圖1 腰果酚酯化化學示意圖

二、利用生物基腰果酚分子改性制備一種環氧化增塑劑的實驗研究

1 實驗方法

1.1 原料選擇

腰果酚作為研究對象當然不可或缺了，這里腰果酚必須要確保質量分數大于90%，碘值在100～250，且屬于工業用品。雙氧水質量分數分別確定在30%、50%和70%。乙酸酐、丙酮。

1.2 儀器

傅里葉變換紅外光譜儀、熱重分析儀、溫度測試儀、元素分析儀、數字化核磁共振波譜儀等。

1.3 試驗方法

1.3.1 腰果酚酯化。首先，在實驗之中提前稱量好特定量的腰果酚并且加入到500mL的三口燒瓶中，然后在燒瓶中加入適量的催化劑——甲苯磺酸，并且在攪拌一段時間之后再加入乙酸酐，在常溫條件下反應一段時間之后停止，采用5%的NaHCO3溶液進行洗滌，一直到溶液呈現出中性為止。在這個時候，利用蒸餾方式清除掉溶液中的水分，便可得到腰果酚。具體的反應化學方程如圖1所示。

1.3.2 腰果酚環氧化。在燒瓶中加入腰果酚和適量的甲酸，并攪拌15分鐘之后加入適量的雙氧水，然后對燒瓶進行加溫，使其內部溫度保持在40℃左右，并在此溫度上保持一定時間，然后在反應結束之后利用分液漏斗分離，然后靜置一段時間去掉水層，采用80℃的離子水進行洗滌，直到液體呈中性為止。

2 實驗討論

2.1 酯化反應參數優化

在常溫狀態下，腰果酚與乙酸酐酯化反應的最佳工藝比例為腰果酸：乙酸酐：催化劑=1∶1.2∶0.015，且整個化學反應時間為18個小時。按照這種反應要求，重復了4次同類實驗，得出腰果酚平均收率為89.5%。

2.2 環氧化反應參數的優化

2.2.1 雙氧水質量分數對環氧化反應的影響。根據實驗研究表明，隨著雙氧水質量分數的不斷增加，增塑劑的環氧樹脂也在明顯上升，這說明提高雙氧水質量分數可以迅速的讓產品的環氧樹脂增加，減少環氧樹脂的反應時間，有利于提高企業生產效益。經分析，這主要是因為高質量分數雙氧水有利于加快過氧甲酸的生成，短期內還會在原材料體內產生大量的甲酸物質，從而更好的提高環氧化反應速度。

2.2.2 甲酸用量對環氧化反應的影響。根據上述實驗原理得出，在具體的試驗中雙氧水和腰果酚的比例以1∶1.5為標準用料，其反應溫度控制在55℃最為合適，這個時候甲酸用量對環氧酯和碘值的影響也最為突出。

2.2.3 反應時間對環氧化反應的影響。在反應的初始階段，隨著反應時間的延長，環氧值迅速升高，在6h環氧值達到最高。若延長反應時間，環氧值則緩慢下降，這是因為反應時間較短時，環氧化反應不夠充分； 反應時間過長，環氧鍵的開環反應占據優勢，使環氧值降低。因此，反應時間選擇6h左右為佳。

3 試驗結果

由實驗可以看出，腰果酚的環氧酯越高，黏度就越低，耐揮發性越加良好，其加熱之后的酸值與加熱之前變化并不大，體積的電阻率也就更加高。因此，將腰果酚列入環氧化增塑劑使用，其很大程度上能滿足社會可持續發展觀要求。

結語

腰果酚具有較好的熱穩定性； 對腰果酚的酸值、黏度、加熱減量等性能進行測定，并與環氧大豆油進行對比，結果顯示，腰果酚符合環保增塑劑的使用要求，可以作為一種性能優良的環保增塑劑產品。

[1]劉國際，張勇，劉偉，雒廷亮，徐麗.腰果酚的應用研究進展[J].材料導報，2012 （09）.

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