利用生物基腰果酚分子改性制备一种环氧化增塑剂

程穆梅

（吉林省石油化工设计研究院，吉林 长春 130021）

利用生物基腰果酚分子改性制备一种环氧化增塑剂

程穆梅

（吉林省石油化工设计研究院，吉林 长春 130021）

随着人类工业文明的加速和石化能源的日益短缺，可再生能源的开发利用与研究越来越被人们关注。腰果壳液作为腰果加工生产中的主要副产品，其在腰果中的含量高达1/3左右，世界年产量约达50万吨以上，可谓是一种廉价而又丰富的可再生资源。而腰果酚作为腰果壳液的主要成分，其含量为90%，可见其产量之多。本文从腰果酚的概念及结构组成入手，结合实验案例阐述了利用生物基腰果酚分子改性制备一种环氧化增塑剂的实验方法。

腰果酚；腰果壳液；增塑剂；橡塑助剂；黏度

近年来，全球能源危机的警钟声越来越响亮，随着石油价格的不断攀升和环境污染问题的日渐加剧，加强可再生物质的研究与利用势在必行，这不仅能实现清洁能源对石化能源的代替，还能确保国家能源安全、经济稳定，且有效的控制环境污染问题。腰果酚作为当今资源利用领域的常见可再生资源，是从腰果壳液中提取而来的，时至今日已经广泛应用在多个不同的生产领域，环氧化增塑剂生产中也十分常见。下面我们就利用生物基腰果酚分子改性方式来制备环氧化增塑剂的方法进行了分析。

一、腰果酚概述

1 腰果酚的概念

腰果酚是一种从名为腰果的植物中提取而出的天然生物质酚。研究表明：腰果酚是一种具备饱和或不饱和的长链烃基的天然酚类化合物，整个结构包含了5%的饱和部分，49%的单烯部分，17的双烯部分以及29%的三烯部分。这种天然酚类化合物不仅具备着花香化合物的耐高温特性，而且有同脂肪类化合物大同小异，有着良好的柔韧性。与此同时，腰果酚因为本身结构的特殊性，使得其在李永忠有着良好的化学性质，苯环上的酚羟基有着丰富的连接性，使得其被广泛的应用在酚醛树脂、改性剂等生产领域。

2 腰果酚在增塑剂行业的应用

目前，随着国民经济的发展和社会生产力的上升，增塑剂行业不断向前迈进，且逐渐朝着环境友好型方向发展。而环氧类增塑剂以其良好的耐高温、耐光的特征成为当今业界研究的焦点。但是在具体的研究工作中，对于腰果酚的应用却现有报道和资料。在实际工作中，腰果酚与传统的环氧类增塑剂原料相比较，有着储备丰富、价格低廉、相容性好的优势。因此，我们可以预计，在未来一段时间的研究中，腰果酚在一定程度上完全可以替代传统的环氧增塑剂生产原材料。

图1 腰果酚酯化化学示意图

二、利用生物基腰果酚分子改性制备一种环氧化增塑剂的实验研究

1 实验方法

1.1 原料选择

腰果酚作为研究对象当然不可或缺了，这里腰果酚必须要确保质量分数大于90%，碘值在100～250，且属于工业用品。双氧水质量分数分别确定在30%、50%和70%。乙酸酐、丙酮。

1.2 仪器

傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、温度测试仪、元素分析仪、数字化核磁共振波谱仪等。

1.3 试验方法

1.3.1 腰果酚酯化。首先，在实验之中提前称量好特定量的腰果酚并且加入到500mL的三口烧瓶中，然后在烧瓶中加入适量的催化剂——甲苯磺酸，并且在搅拌一段时间之后再加入乙酸酐，在常温条件下反应一段时间之后停止，采用5%的NaHCO3溶液进行洗涤，一直到溶液呈现出中性为止。在这个时候，利用蒸馏方式清除掉溶液中的水分，便可得到腰果酚。具体的反应化学方程如图1所示。

1.3.2 腰果酚环氧化。在烧瓶中加入腰果酚和适量的甲酸，并搅拌15分钟之后加入适量的双氧水，然后对烧瓶进行加温，使其内部温度保持在40℃左右，并在此温度上保持一定时间，然后在反应结束之后利用分液漏斗分离，然后静置一段时间去掉水层，采用80℃的离子水进行洗涤，直到液体呈中性为止。

2 实验讨论

2.1 酯化反应参数优化

在常温状态下，腰果酚与乙酸酐酯化反应的最佳工艺比例为腰果酸：乙酸酐：催化剂=1∶1.2∶0.015，且整个化学反应时间为18个小时。按照这种反应要求，重复了4次同类实验，得出腰果酚平均收率为89.5%。

2.2 环氧化反应参数的优化

2.2.1 双氧水质量分数对环氧化反应的影响。根据实验研究表明，随着双氧水质量分数的不断增加，增塑剂的环氧树脂也在明显上升，这说明提高双氧水质量分数可以迅速的让产品的环氧树脂增加，减少环氧树脂的反应时间，有利于提高企业生产效益。经分析，这主要是因为高质量分数双氧水有利于加快过氧甲酸的生成，短期内还会在原材料体内产生大量的甲酸物质，从而更好的提高环氧化反应速度。

2.2.2 甲酸用量对环氧化反应的影响。根据上述实验原理得出，在具体的试验中双氧水和腰果酚的比例以1∶1.5为标准用料，其反应温度控制在55℃最为合适，这个时候甲酸用量对环氧酯和碘值的影响也最为突出。

2.2.3 反应时间对环氧化反应的影响。在反应的初始阶段，随着反应时间的延长，环氧值迅速升高，在6h环氧值达到最高。若延长反应时间，环氧值则缓慢下降，这是因为反应时间较短时，环氧化反应不够充分； 反应时间过长，环氧键的开环反应占据优势，使环氧值降低。因此，反应时间选择6h左右为佳。

3 试验结果

由实验可以看出，腰果酚的环氧酯越高，黏度就越低，耐挥发性越加良好，其加热之后的酸值与加热之前变化并不大，体积的电阻率也就更加高。因此，将腰果酚列入环氧化增塑剂使用，其很大程度上能满足社会可持续发展观要求。

结语

腰果酚具有较好的热稳定性； 对腰果酚的酸值、黏度、加热减量等性能进行测定，并与环氧大豆油进行对比，结果显示，腰果酚符合环保增塑剂的使用要求，可以作为一种性能优良的环保增塑剂产品。

[1]刘国际，张勇，刘伟，雒廷亮，徐丽.腰果酚的应用研究进展[J].材料导报，2012 （09）.

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