基于生物柴油的二聚化及其聚酰胺树脂的合成



商悦传媒   2019-04-10 15:06

导读: 摘要:以乌桕梓油生物柴油为对象,研究了不饱和脂肪酸甲酯二聚体的制备及聚酰胺树脂的合成。结果表明,二聚...

  摘要:以乌桕梓油生物柴油为对象,研究了不饱和脂肪酸甲酯二聚体的制备及聚酰胺树脂的合成。结果表明,二聚体合成最优工艺条件为:催化剂膨润土加入量12%(质量分数),催化助剂LiCl0·8%(质量分数),反应温度220℃,反应时间6h。在此条件下,二聚体收率为75·2%。以上述所得二聚体进一步制备聚酰胺树脂,并将其应用于环氧树脂固化体系中,对聚酰胺树脂固化物产品进行DSC、耐热性和力学性能测试。结果表明,当聚酰胺与环氧树脂固化体系质量比为0·6∶1时,固化反应最完全,固化物产品的耐热性能最高,抗冲击、弯曲及剪切性能最强,其性能与市售同类产品相当。

  根据Diels-Alder反应,高不饱和度脂肪酸甲酯可催化反应发生共轭异构化,聚合成二聚酸甲酯[1]。二聚酸主要用于生产聚酰胺树脂,而低分子聚酰胺树脂是良好的环氧树脂固化剂。环氧树脂必须与固化剂组成配方树脂生成立体网络结构的产物,才能成为具有真正使用价值的环氧材料[2]。因此,聚酰胺树脂固化剂在环氧树脂中的应用上具有不可或缺的作用[3]。

  乌桕是我国特有的木本油料树种,课题组前期详细研究了乌桕梓油理化特性及酶法制备生物柴油[4-5],发现乌桕梓生物柴油中亚麻酸和亚油酸含量之和高达73%,是制备二聚酸甲酯的良好原料。至今,以乌桕梓油生物柴油为原料制备二聚体及其聚酰胺树脂固化剂未见相关文献报道。目前,生物柴油研究大多集中在催化剂选择、工艺优化等方面,对生物柴油后续加工报道较少。因此,本文以乌桕梓油生物柴油为原料,探讨合成二聚酸及其聚酰胺树脂的工艺,分析聚酰胺-环氧树脂固化物产品性能。旨在通过基于乌桕梓油生物柴油制备高附价值的精细化学品,提高生物柴油综合经济效益,以期为生物柴油高值化奠定技术基础。

  LiOH,LiC,lCH3COOL,i硅酸铝,三乙烯四胺,高氯酸,冰醋酸,邻苯二甲酸氢钾,甲基紫,重铬酸钾,氢氧化钾,无水乙醇,乙酸酐,均为AR级,上海国药集团化学试剂有限公司;环氧树脂,上海展云化工有限公司;膨润土,成都优武特科技有限公司;活性白土,黄山市白岳活性白土有限公司。

  将一定量乌桕梓油生物柴油、沸石以及催化剂加入带温度计、搅拌器、冷凝管的250mL三口烧瓶中,加热到所需温度,反应一定时间后冷却至100℃,过滤,将滤液减压蒸馏,收集200℃之前的馏分为生物柴油馏出物,残留物为二聚酸甲酯。二聚酸甲酯收率由下式计算:

  其中:y为二聚酸甲酯的收率,%;m1为二聚酸甲酯的质量,g;m2为乌桕梓油生物柴油质量,g。

  称取一定量的自制二聚体甲酯放入装有搅拌棒、回流冷凝管、温度计的250mL四口烧瓶反应器中,开始缓慢加热。当反应温度低于100℃时,把装有三乙烯四胺的滴液漏斗安装到四口烧瓶上,逐滴加入三乙烯四胺到反应器中。待滴加完毕,开始升温(≤260℃)进行反应,反应时间为3~4h。反应完成后安装减压蒸馏装置,对合成产物进行脱水,控制脱水温度,当不再有蒸馏水流出时,反应完成,即得产品低分子聚酰胺固化剂。