新型增塑剂的合成及在医用PVC制品中的应用

作     者：欧远辉 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：丁雪佳

授予年度：2014年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：环己烷-1,2-二羧酸二异辛酯 聚氯乙烯 增塑剂 酯化反应 力学性能 

摘      要：增塑剂是PVC树脂用量最大的一种助剂,但传统的邻苯二甲酸酯类增塑剂具有一定的安全风险,在国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer)将DEHP列为了可能致癌物质之后,大量针对DEHP增塑剂毒性包括对哺乳动物生殖系统、胚胎、肾脏、心脏、肝脏和肺等的毒性研究都显示,DEHP具有致癌的嫌疑,因此对新型无毒增塑剂的研究与开发迫在眉睫。 本文选用浓硫酸、甲烷磺酸以及负载了甲烷磺酸的活性炭作为催化剂,通过将六氢苯酐与异辛醇进行酯化反应,制得环己烷-1,2-二羧酸二异辛酯(DEHCH)。并考察了该物质增塑PVC的性能,将其与DINCH、 TOTM、ATBC以及DEHP进行了增塑性能对比,同时也考察了DEHCH分别与DINCH、TOTM、ATBC互配的增塑性能。得出如下结论： (1)浓硫酸催化合成DEHCH的最佳合成条件为：醇酐摩尔比为2.4：1,浓硫酸用量是酸酐质量的0.2%,反应温度和反应时间分别是170℃和1.5h,酯化率可达98.39%。 (2)甲烷磺酸催化合成DEHCH的最佳合成条件为：醇酐摩尔比为2.6：1,甲烷磺酸用量是酸酐质量的0.25%,反应温度和反应时间分别是170℃和2h,酯化率可达97.85%。 (3)以负载甲烷磺酸的颗粒状活性炭为催化剂,合成DEHCH的最佳合成条件为：醇酐摩尔比为2.4：1,催化剂用量是醇酐总质量的3.5%,反应温度和反应时间分别是160℃和3h,酯化率可达98.25%。 (4)将合成的产物通过有机元素分析、红外光谱、核磁共振以及气相色谱与质谱联用进行了分子结构表征,证明所得产物为目标物质环己烷-1,2-二羧酸二异辛酯,并通过GC-MS分析结果得到,产物中DEHCH的含量为99.18%,其中顺式结构为97.67%。 (5)DEHCH能够有效增塑PVC,并在力学性能、光学性能、挥发性以及耐溶剂抽出性方面,DEHCH有着与其他增塑剂相似的性能,与DINC、TOTM、ATBC互配后,可以相互弥补各自的不足。DEHCH可以作为替代DEHP的一种环保无毒增塑剂。 (6)将合成的新增塑剂DEHCH应用于PVC加强型气管插管中,所得到的物化性能和毒理性能均符合相关要求。