国内增塑剂现状及发展趋势
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增塑剂综述摘要:本文通过对国内外增塑剂的最新研究进展进行综合叙述。
关键词:增塑剂;增塑剂应用;助剂引言:增塑剂是一种加入到高分子聚合体系中能增加它们的可塑性,柔韧性或膨胀性的物质。
它的主要作用是削弱聚合物分子间的次价键,即范德华力,从而增加了聚合物分子链的移动性,降低了聚合物分子链的结晶性,即增加了聚合物的塑性,主要表现为聚合物的硬度、模量、转化温度和脆化温度的下降,以及伸长率、曲挠性和柔韧性的提高。
典型的例子就是我们生产中最常用的是邻苯二甲酸酯类。
如生产聚氯乙烯塑料时,若加入较多的增塑剂便可得到软质聚氯乙烯塑料,若不加或少加增塑剂(用量<10%),则得硬质聚氯乙烯塑料。
然而增塑剂不止于此,除此之外还有很多其他种类,如脂肪族二元酸酯、磷酸酯、环氧化物、多元醇酯、含氯化合物、聚酯、石油酯、苯多酯、柠檬酸酯等,在此基础上现今国内外又从多方面研究增塑剂的新型产品或新型合成工艺来弥补我们现在所用增塑剂当中的不足与欠缺,这其中包括增塑剂自身的缺陷和其在合成中对环境的缺陷,值得我们做进一步研究和讨论。
1.BDNPA/F增塑剂的合成及其发展美国早期开发出氧化硝化法和氯化硝化法两种制备BDNPA/F(BDNPA/BDNPF,简称BDNPA/F)的方法,其中氯化硝化法适于大规模生产时使用。
随着环保意识的提高,美国聚硫公司最近开发出了环境友好的BDNPA/F的合成工艺。
该工艺以廉价过硫酸盐为氧化剂,在催化剂铁氰化钾作用下合成DNPOH(双2, 22二硝基丙醇),用乙酸乙酯萃取DNPOH(双2, 22二硝基丙醇); 缩乙醛和缩甲醛的反应在无溶剂条件下进行,使用非氯惰性溶剂甲基叔丁基醚分离产品。
1.1环境友好的BDNPA/F制备工艺:1.1.1DNPOH的制备硝基乙烷在催化剂铁氰化钾和氧化剂过硫酸钠作用下,与亚硝酸钠进行亚硝基取代反应, 与甲醛进行羟甲基化反应,然后在酸性条件下用乙酸乙酯萃取出DNPOH。
其化学方程式如下:1.1.2 BDNPF的制备将固体的DNPOH,S2三噁烷和硫酸在0 ℃混合反应1 h,然后加入足够量的氢氧化钠水溶液中和硫酸并溶解未反应的DNPOH, 之后用MTBE 溶剂萃取BDNPF。
绿色增塑剂环氧大豆油的开发随着人们环保意识的逐步增强,世界各国对增塑剂提出了更高的卫生要求。
目前主要使用的邻苯二甲酸酯类增塑剂,由于属低分子物质,挥发性较大,容易在环境中散逸,进入人体或动物体内会产生仿雌性激素,具有潜在的致癌危险性,在许多国家其生产、应用已受到相关法规(如欧盟RoHS环保指令)的严格限制。
同时我国也于2006年颁布中国版的RoHS指令以及2008年6月1日实施对塑料袋的“限塑令”。
这些环保法规的实施,对增塑剂生产企业来说,是挑战更是机遇。
而且,邻苯二甲酸酯类增塑剂来源于石油,近年来,能源危机不断加剧,原油大幅涨价带动了增塑剂成本急剧上涨,发展明显减缓,增塑剂面临产品结构和品种调整。
由可再生植物资源制备的环氧大豆油,作为性能优越的新型环境友好增塑剂,已受到越来越多塑料加工业和增塑剂生产企业的高度关注,被视为邻苯二甲酸酯类增塑剂的良好替代品之一,应是增塑剂行业产品调整的方向。
文章综述了环氧大豆油的合成工艺及生产现状、性能与用途,并指出环氧大豆油应用的发展趋势。
1合成工艺五十年代初,国外开始生产环氧大豆油,主要生产国有美国、英国、德国、日本和前苏联。
从七十年代起,环氧大豆油生产工艺由有机溶剂法转向无溶剂法,从间歇式生产转向连续化生产,从单一型催化剂向复合型发展。
我国于六十年代初期开始批量生产环氧大豆油,制备方法主要有溶剂法和无溶剂法。
前期采用溶剂法生产,由于存在溶剂回收困难、生产周期长、产品质量差、成本高、环境污染大等缺点,发展速度缓慢[1]。
从八十年代起开始研究无溶剂法合成工艺,九十年代取得了较大发展,已逐步取代溶剂法生产工艺。
无溶剂法生产工艺以大豆油为基料,不同的合成工艺选用不同的有机羧酸(主要为甲酸或乙酸)、氧化剂、催化剂、稳定剂等。
原料大豆油使用精油和粗油均可,精油直接进行环氧化反应,而粗油需预先精制。
温占平[2]等以碱性介质对粗豆油进行精制工艺研究,取得了较好效果。
根据有机羧酸使用情况,环氧大豆油合成工艺可分为过氧羧酸氧化法、无羧酸催化氧化法(属于溶剂法),而过氧羧酸氧化法使用的催化剂主要有浓硫酸、离子交换树脂、硫酸铝、相转移催化剂、杂多酸(盐)等。
塑化行业知识点总结引言塑料制品在人们的生活中有着广泛的应用。
从日常生活用品到工业产品,都离不开塑料制品。
而塑化行业作为塑料制品的生产和加工行业,扮演着至关重要的角色。
在本文中,将对塑化行业的相关知识点进行总结,包括行业概况、发展趋势、市场现状以及技术创新等方面,以便为从业人员和学习者提供参考和了解。
一、行业概况1.1 塑化行业的定义塑化行业是指以石油石化产品为主要原料,通过一系列的化学反应和加工工艺,生产各种塑料制品和塑料助剂的行业。
塑化行业所生产的塑料制品在日常生活和工业生产中都具有重要的应用价值。
1.2 塑化行业的分类塑化行业可分为树脂生产、塑料制品加工、塑料助剂生产等几个大的方向。
树脂生产包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各种合成树脂的生产;塑料制品加工则包括吹塑、注塑、挤塑、压延等加工工艺;而塑料助剂生产则包括增塑剂、稳定剂、填充剂等多种辅助产品的生产。
1.3 塑化行业的发展历程塑化行业起源于20世纪初,当时塑料制品的应用还不太广泛。
随着化学工业的发展和合成树脂的研究,塑料制品开始大规模生产,逐渐成为替代传统材料的重要材料。
20世纪80年代之后,中国塑料制品产量和品种逐渐增多,成为世界上最大的塑料制品生产国之一。
1.4 塑化行业的关键环节塑化行业的关键环节包括原料供应、生产加工、产品销售等多个环节。
其中,原料供应是行业的基础,影响着整个塑化行业的发展和运作。
生产加工环节则是行业的核心环节,包括了从原料加工到最终产品的生产制造。
产品销售环节则是行业的最终环节,直接关系到产品的市场和利润。
二、发展趋势2.1 塑化行业的发展动向随着社会经济的发展和科技的进步,塑化行业依然具有很大的发展潜力。
未来,随着节能环保和可持续发展的重要性日益凸显,绿色环保型塑料制品将成为行业的发展主流。
同时,新型材料和新工艺的应用将推动塑化行业不断创新,为行业带来新的增长点。
2.2 塑化行业的发展瓶颈目前,塑化行业在原料成本、环保要求、市场需求和技术水平等方面都面临着一定的瓶颈。
双酚F(BPF)市场发展现状1. 引言双酚F(BPF)是一种具有广泛应用于塑料、涂料、胶粘剂等领域的化学物质。
本文将对双酚F市场的发展现状进行综述,分析其应用领域和市场前景。
2. 双酚F的定义和特性双酚F,化学名为4,4’-二氟二苯醚,化学式为C12H8F2O。
其具有低熔点、高相对密度、电绝缘性能好等特性,使其在许多工业领域具有广泛的应用。
3. 双酚F的应用领域3.1 塑料工业双酚F广泛应用于塑料工业中,作为增塑剂、阻燃剂和抗老化剂的重要成分。
其可有效提高塑料产品的热稳定性、耐磨性和抗氧化性能,延长使用寿命,同时提高产品的安全性。
3.2 涂料工业在涂料工业中,双酚F可用作添加剂,用于提高产品的耐候性、耐腐蚀性和防火性能。
其在环境温度下具有良好的抗紫外线和耐候性能,可保护涂层表面不受外界因素的侵蚀。
3.3 胶粘剂工业双酚F在胶粘剂工业中被广泛用作增稠剂和粘合剂成分。
由于其高粘度和良好的黏附性能,能够提高胶粘剂产品的粘附力和持久性。
3.4 电子工业在电子工业中,双酚F可用作电子元器件的包装材料、电路板表面涂层等。
其优良的电绝缘性能和耐高温性能能够有效保护电子元器件免受外界环境的干扰和损伤。
4. 双酚F市场前景展望双酚F作为一种功能性化学物质,在多个领域具有广阔的市场需求。
随着消费者对产品性能的要求不断提高,双酚F的市场前景将更加广阔。
然而,与此同时,双酚F的环境和健康影响也备受关注。
一些研究表明,双酚F 可能对生物体产生潜在的毒性和环境污染。
因此,在双酚F市场的发展过程中,需要加强监管和研究,寻求更环保、安全的替代方案。
5. 结论双酚F作为一种功能性化学物质,广泛用于塑料、涂料、胶粘剂和电子工业等领域。
其优良的特性使其在市场上具有巨大的潜力。
然而,由于双酚F的环境和健康影响,必须加强监管和研究,以确保其在市场发展过程中的安全性。
因此,在推动双酚F市场发展的同时,我们应该积极寻求替代方案,从而实现环境友好和可持续发展的目标。
柠檬酸三丁酯合成摘要:本文介绍了固体超强酸作催化剂生产柠檬酸三丁酯无毒增塑剂,开发柠檬酸三丁酯合成新工艺的核心在于研发出催化活性高、腐蚀性小、易分离、重复使用和再生性能好、成本低的催化剂。
关键词:无毒增塑剂,柠檬酸三丁酯合成,固体酸一增塑剂的发展1、增塑剂简介1.1、概述增塑剂是添加到高分子聚合物中增加材料塑性,使之易加工,赋予制品柔软性的功能性化工产品,也是迄今为止产能和消费量最大的助剂种类。
它被广泛应用于玩具、建筑材料、汽车配件、电子与医疗部件等大量耐用并且易造型的塑料制品中。
1.2、增塑剂作用机理增塑剂是具有一定极性的有机化合物,与聚合物相混合时,升高温度,使聚合物分子热运动变得激烈,于是链间的作用力削弱,分于间距离扩大,小分子增塑剂钻到大分子聚合物链间,这样增塑剂的极性基团与聚合物分子的极性基团相互作用代替了聚合物极性分子间的作用,使聚合物溶涨,增塑剂中的非极性部分把聚台物分子的极性基屏蔽起来。
并增大了大分子链间的距离,减弱了分子间范德华力的作用,使大分子链易移动,从而降低了聚合物的熔融温度,使之易于成型加工。
1.3、增塑剂的分类增塑剂按其作用方式可以分为两大类型,即内增塑剂和外增塑剂。
一般内增塑剂是在聚合物的聚合过程中所引入的第二单体。
由于第二单体共聚在聚合物的分子结构中,降低了聚合物分子链的有规度,即降低了聚合物分子链的结晶度。
内增塑剂的使用温度范围比较窄,而且必须在聚合过程中加入,因此内增塑剂用的较少。
外增塑剂一般是一种高沸点的较难挥发液体或低溶点的固体,而且绝大多数都是酯类有机化合物。
通常它们不与聚合物起化学反应,和聚合物的相互作用主要是在升高温度时的溶胀作用,与聚合物形成一种固体溶液。
外增塑剂性能比较全面且生产和使用方便,应用很广。
现在人们一般说的增塑剂都是指外增塑剂。
增塑剂按塑化效果可以分为主、辅增塑剂。
主增塑剂分子不仅能进入树脂分子链无定形区,也能进入分子链结晶区,因此它不会渗出,也不会喷雾,而形成表面结晶,这样就可单独使用。
1 / 8 国内增塑剂现状及发展趋势 增塑剂是添加到高分子聚合物中增加材料塑性,使之易加工,赋予制品柔软性的功能性产品。它是塑料加工的一类重要添加剂,广泛应用于玩具、建筑材料、汽车配件、电子与医疗部件如血浆袋和成套输液器等大量耐用并且易造型的塑料制品中。
1.我国增塑剂的生产与市场现状 1.1我国增塑剂的产品结构 增塑剂是塑料加工助剂中产能和消费量最大的品种,其产量约占塑料助剂总产量的60%,主要应用于PVC制品。消耗量占增塑剂总量的80%。2005年我国的工业增塑剂生产能力已达1100kt/a,现有增塑剂生产企业100多家,产品的产量、品级率近年来都有大幅度的提高,但能够正常生产的只有40家,年产量65万。无法完全满足我国每年115万t的消费量市场需求,每年都需大量进口。
增塑剂的种类繁多,目前商品化的有500多种,我国工业增塑剂品种较为单一,产品结构还不合理,特种增塑剂产量较小,市场占有率较低。主要产品有邻苯二甲酸酯类(其中以DOP、DBP为主)、对苯二甲酸酯、二元酸酯类、烷基磺酸酯、环氧酯、氯化石蜡、磷酸酯类等。以邻苯二甲酸酯类增塑剂的生产和消费最大,在实际消费中约占总消费的90%左右,尤其是邻苯二甲酸二辛酯(DOP)占总消费量的70%左右。由于DOP增塑效率高、挥发性低、迁移性小、柔软性和电性能等综合性能优良,除大量用于PVC树脂外,还广泛用于各种纤维素树脂、不饱和聚酯、环氧树脂、醋酸乙烯树脂和某些合成橡胶中。而非邻苯类的增塑剂不到总产量的10%,生物可降解和以生物物质为原料的增塑剂产品极少,无法满足PVC塑料加工业对增塑剂无毒、生物降解和增塑能力高的要求。
目前,我国80%以上的塑胶企业通常使用的增塑剂是DOP(邻苯二甲酸二辛酯)、DBP(邻苯二甲酸二丁酯)和DINP(邻苯二甲酸二异壬酯)等,仍被大量用在PVC软管、薄膜、人造革等软制品中,塑胶行业称其为“低毒”增塑剂,其实是指产品中增塑剂的一些金属元素含量超标,它们不是严格意义上的新型环保材 2 / 8
料,在许多性能上特别是卫生、低毒等方面难以满足要求。研究证实,DOP可以经口、呼吸道、静脉输液、皮肤吸收等多种途径进入人体,对机体多个系统均有毒性作用,被认为是一种环境内分泌干扰因子。
PVC医疗器械中的DOP释放到患者体内,对患者具有更大的危害性,尤其是处于发育早期和分化发育敏感阶段的儿童和孕妇。
2005年9月欧盟发出消费警告: 原产于中国的奶瓶的奶嘴中含有DOP,木符合有关卫生标准,禁止销售。又如,
2005年10月,国家质量监督检验检疫总局组织抽查了44种PVC食品保鲜膜,其中12种PVC保鲜膜中含有己二酸酯,国家质量监督检验检疫总局已责令有关企业停止出厂销售,召回已出厂的台有上述增塑剂的PVC食品保鲜,并对其进行了处罚。国家质检总局发出公告;今后将禁止含有DEHA等不符合强制性国家标准规定的物质或氯乙烯单体含量超标的食品保鲜膜进口、出口。此外,国家标准允许限量使用的增塑剂也都有着严格的规定,如DOA(二酸二辛酯)一般标准不超过35%。尽管如此,迫于市场、竞争的压力,一些企业仍然不按照标准要求使用增塑剂。
像日本、欧洲一些国家注重提倡在产品中使用最后可降解风化的被称为环保型增塑剂,如TBC(柠檬酸三丁酯)和TOTM(钛酸酯系列),而TBC已被美国食品管理局(FDA)和其他许多国家认可,可以大量使用,但这些产品价格太高,中国企业难以消化。目前国内无毒增塑剂的生产面临两大难题:
1.副产品多,收率不高; 2.产量低,成本高, 一些好的品种如柠檬酸酯类,由于采用的催化剂价格高,使得成本相当高,此外尽管有的企业生产出了柠檬酸酯类增塑剂,但由于不重视产品的市场推广工作,许多用户对其产品一无所知,仍会选择价格便宜、熟悉的增塑剂。 3 / 8
总体来讲,我国增塑剂品种与国外相比,还是少的可怜,特别是产品档次和应用还不能适应市场发展的要求。国内增塑剂新品种难以形成规模市场的主要原因是国内企业重视产品生产,但对新产品的应用研究投入不够。
1.2增塑剂主要生产企业 我国增塑剂生产企业主要分布在东南沿海经济发达地区,其中山东省发展最快,目前,我国增塑剂的生产企业有130多家,总生产能力已突破了800kt/a,山东齐鲁增塑剂股份有限公司产量达到15万t,居全国首位;其次是山东宏信化工有限公司,产量约为8万t;中石化金陵石油化工有限责任公司居第3位,产量为约7万t。增塑剂骨干企业主要有:
天津溶剂厂、石家庄白龙集团、东莞宝田化工有限公司、华立集团华泰化工有限公司等。我国合资增塑剂生产企业主要有:
上海联成化学工业有限公司、昆山合丰化学品有限公司、北京台颖、东莞兴宝化工有限公司等。
1.3生产工艺现状 目前,我国增塑剂的生产工艺亟待改进,长期以来,我国工业酯化反应一直依赖于质子酸作为催化剂。主增塑剂DOP、DBP等产品的工业化生产以催化剂来划分主要有两种生产方法:
(1)以硫酸为催化剂的酸性催化法,技术成熟可靠,能耗低,但后处理需中和,废水处理较复杂,回收醇须处理再回用;
(2)二是非酸触媒催化法,技术成熟可靠,产品质量好,废水量少且易处理,回收醇质量高,对设备腐蚀性少,总投资费用省,但催化剂活性低于硫酸,反应温度较高,需40kg/cm2中压蒸汽(或加热油炉),此法为目前大多数生产厂家采用。两种方法均有缺陷,国内外都在寻找催化效率高、生产过程废水排放量小或不产生废水的工业化生产方法,以进一步提高工业增塑剂产品的质量,改善工业生产环境。
1.4市场现状 4 / 8
1.4.1主增塑剂增长降低 2006年在布鲁塞尔召开的增塑剂会议披露,对广泛使用的一些化合物如DINP的危险性评价后,市场上增塑剂DOP增长率下降,非邻苯类增塑剂的市场与交易十分活跃,特别是环氧大豆油、柠檬酸酯、聚酯类和偏苯三酸酯、对苯二辛酯类增长较大。
1.4.2产量增加用户南移 国内2005年增塑剂产量已达1100kt/a,经过国家对增塑剂原料基地的调整与建设,特别是扬巴工程的投产,缓和了南方地区用增塑剂原料醇的压力,我国东南地区的增塑剂100kt以上的生产装置有10个。整个东南地区增塑剂的产量占国内总产量的65%以上,增塑剂的主要用户集中在长三角与珠三角地区,使得我国的东南地区的区域优势十分明显。
2.技术进展及科研成果 2.1工业增塑剂清洁生产工艺研究 增塑剂工业生产一直沿用强酸作为催化剂的酯化工艺,我国的非酸催化反应在增塑剂合成中的应用始于20世纪80年代,现在已经在一些增塑剂生产企业中得到广泛应用,但仍无法达到污水零排放。随着国内外对环保要求的日益提高,采用更为新型的催化剂替代传统的酸性催化剂已势在必行,这在资源开发、节省能源、降低原料生产成本等方面都有很重要的意义。目前主要研究集中在寻找新的固体催化剂和开发新的催化工艺,清洁生产工艺已成了国内大公司企业研究的技术热点,其中寻找的突破重点是酯化催化剂。
(1)固体超强酸无论从催化剂的制备、理论探索、结构表征,还是要工业应用领域研究都有了新的发现,固体超强酸由于其特有优点和广阔的工业应用前景。已受到国内外学者的广泛关注。已成为固体酸催化剂研究的热点。随着人们其研究的不断深入,催化剂的种类也从液体含卤素超强酸发展为无卤素固体超强酸、单组分固体超强酸、多组分复合固体超强酸。
(2)稀土固体酸催化剂我国稀土资源丰富,利用稀土氧化物作为合成DOP催化剂的主要有Gd2O 5 / 8
3、Lu2O3等。 (3)固载杂多酸固体催化剂 (4)其它固体酸催化剂 用Al2O3与NaOH、LiOH复合,四价钛氧化物、SnO、ZnO用于DOP的酯化反应。作用越来越引起人们的重视。
国内科研成果 邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)是一种防潮增塑剂,它与其它增塑剂并用,可使塑料表面收缩致密,起到防潮和防止增塑剂挥发的作用,由于毒性极低,日本、美国、意大利和德国等许可用于食品包装材料中,作为粉体增塑剂,具有普通液体增塑剂不可替代的性能和用途,其需求量估计可达2kt/a以上,目前国内的能力约300t/a,绝大多数依靠进口。工业上目前采用的是直接酯化法,北京石油化工学院化学工程系的胡应喜等人研究了以邻苯二甲酸二甲酯和环己醇为原料,有机锡为催化剂,通过酯交换法在无溶剂的条件下催化合成了邻苯二甲酸二环己酯。
耐寒增塑剂癸二酸二己酯由于具有挥发度低、无色、无毒、粘度低等特点,常用作农用薄膜、电线、薄板、人造革、户外用水管以及冷冻食品、医药包装塑料的增塑剂。该酯的传统合成方法是以硫酸为催化剂,癸二酸和正己醇的酯化反应.由于硫酸腐蚀设备,反应后处理过程中废液排放量大,且副反应多,色泽深,影响产品质量。许昌学院化学系的訾俊峰等人以硅钨杂多酸为催化剂,癸二酸和正己醇为原料合成了癸二酸二己酯。
癸二酸二丁酯是一种广泛用于食品包装材料和合成食用香料的增塑剂,目前,工业上多采用直接酯化法合成,其优点是活性高,但存在副产物多、反应产物的后处理工艺复杂、腐蚀设备严重、增加生产成本等缺点。马鞍山市鼎新复合材料有限公司的科研人员采用自制的腐蚀性小且具有较好催化酯化活性的催化剂来代替硫酸,以癸二酸和正丁醇为原料直接酯化合成癸二酸二丁酯。
南通大学化工学院的王树清等人运用条件实验法,以壬二酸、正己醇为原料,直接酯化合成耐寒性增塑剂壬二酸二正己酯。