论文总字数：18252字

摘 要

随着塑料工业的不断发展和人民生活水品的不断提升，增塑剂的安全性越来越引起人们的关注。当前世界上用量最大的增塑剂品种是邻苯二甲酸酯系列增塑剂，但有大量研究发现，该系列增塑剂有可能致癌。许多发达国家已制定相关法律限制其在食品包装。医疗器械以及儿童玩具等产品中的使用，并推荐使用无毒的替代品，其中就包括乙酰柠檬酸酯。

本文研究了以柠檬酸、乙酸酐为原料合成无毒增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯并对其合成工艺进行了系统的研究。

选择氨基磺酸为酰化反应催化剂，并对酰化反应的合成工艺参数进行了优化，考察了原料配比、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素对酰化反应的影响，利用正交实验设计法筛选出最佳的合成工艺、

实验结果表明，最佳的反应条件为：原料物质的量之比为1：1.5，催化剂用量为柠檬酸三丁酯质量的4%，反应时间为1.5h，反应温度为80℃，催化剂可重复使用，产品收率可达到95.4%.

关键词： 增塑剂，安全性，乙酰柠檬酸三丁酯，合成，酰化，优化。

Abstract

With the continuous development of the plastics industry goods and people living rising, more and more security plasticizer cause for concern . The current amount of the world's largest varieties of phthalate plasticizer plasticizer series , but there are a large number of studies have found that the series of plasticizer may cause cancer. Many countries have developed laws limiting their food packaging . Medical equipment and children's toys and other products to use and recommend the use of non-toxic alternatives , including acetyl citrate .

In this paper, citric acid , acetic anhydride was synthesized from non-toxic plasticizer ATBC and carried out a systematic study of its synthesis .

Select the amino acid as the acylation catalyst synthesis and acylation of the process parameters were optimized to study the impact of raw material ratio, amount of catalyst, reaction temperature , reaction time and other factors on the acylation reaction using orthogonal experiment design synthesis filter out the best ,

Experimental results show that the optimal reaction conditions: the amount of raw material ratio was 1:1.5 , catalyst amount of 4% tributyl citrate quality , reaction time 1.5h, the reaction temperature is 80 ℃, the catalyst can be reused use , the product yield can reach 95.4%

Keywords: plasticizers, security, acetyl tributyl citrate, synthesis, acylation, optimization.

目 录

柠檬酸酯类增塑剂新品种的开发 I

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪 论 1

1.1 增塑剂简介 1

1.1.1增塑剂的发展简史 1

1.1.2 增塑剂的分类^[8] 2

1.1.3 增塑剂的增塑机理 2

1.1.4 对增塑剂性能的基本要求 3

1.2 增塑剂的现状及发展趋势 4

1.2.1 增塑剂的现状 4

1.2.2 增塑剂的发展趋势 4

1.3柠檬酸脂类增塑剂的应用 7

1.3.1 在食品方面的应用 7

1.3.2 在医药制品中的应用 7

1.3.3在经金属表面处理方面的应用 7

1.3.4 在个人护理及化妆品方面的应用 7

1.3.5 在其他方面的应用 8

1.4 课题研究背景及意义 8

1.4.1 开发无毒无害增塑剂产品是增塑剂工业发展的要求 8

1.4.2 国内柠檬酸酯类无毒增塑剂的研究现状 9

1.5选题内容 11

第二章 乙酰柠檬酸三丁酯的合成 12

2.1实验内容 12

2.1.1 试剂与仪器 12

2.1.2 反应原理与步骤 13

2.1.3 结果与讨论 14

2.1.4 产品分析 18

第三章 总结与展望 21

参考文献 22

第一章 绪 论

1.1 增塑剂简介

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，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，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%。塑料增塑剂长期以来一直以邻苯二甲酸二辛酯（DOP）等邻苯类产品为主体。常用增塑剂邻苯二甲酸双酯（DEHP）的挥发性、迁移性和毒性都很大，发达国家已禁止将其用于食品包装、化妆品、卫生用品和玩具等，同时，邻苯二甲酸酯燃烧时产生大量的烟雾， 火灾时会给人身安全造成致命危害。邻苯二甲酸酯相对分子质量较小，耐热、耐 UV 照射、耐寒性能较差，在塑料制品中易挥发，易迁移，易被抽出，严重影响成品的质量和寿命。 同时，邻苯二甲酸酯燃烧时产生大量的烟雾， 火灾时会给人身安全造成致命危害。在生活中有很多食物在加工、加热、包装、盛装的过程里可能会造成邻苯二甲酸酯的溶出且渗入食物中^[1]。近年来随着全球环保意识的增强，越来越重视新型环保增塑剂的开发与应用研究。传统增塑剂邻苯二甲酸酯类已被欧盟和许多发达国家限制使用,柠檬酸酯类作为公认的无毒增塑剂已被使用,我国虽是柠檬酸生产大国,但如何利用柠檬酸生产柠檬酸酯类增塑剂却是目前聚合物助剂行业的重要研究课题。而推广使用柠檬酸三丁酯（TBC），它无毒、耐光、耐热、稳定性好、经久耐用，是一种无毒无味、绿色环保的塑料增塑剂，在工业上可广泛应用于食品包装塑料、化妆品与儿童玩具等领域。目前，国内开发的柠檬酸酯类增塑剂品种主要有柠檬酸三乙酯（TEC），乙酰柠檬酸三乙酯（ATEC）、柠檬酸三正丁酯（TBC）,乙酰柠檬酸三正丁酯（ATBC）等，但这些柠檬酸酯类产品在实际使用中普遍存在的问题是热稳定性、增塑糊黏度稳定性、低温柔韧性、耐溶剂抽出性及抗迁移性不佳，这些性能上的不足使得现有的柠檬酸酯类产品使用范围受到局限。

1.1.1增塑剂的发展简史

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