氯代脂肪酸甲酯增塑性能研究

1、廣州大學(xué)學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品項目結(jié)題報告項目名稱：氯代環(huán)氧脂肪甲酯制備與應(yīng)用研究 申報者姓名（集體名稱）：氯代環(huán)氧脂肪甲酯制備與應(yīng)用研究課題組 所在單位：廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 申請日期：2010年3月27日 類別： 自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文 哲學(xué)社會科學(xué)類社會調(diào)查報告和學(xué)術(shù)論文科技發(fā)明制作A類 科技發(fā)明制作B類共青團廣州大學(xué)委員會制二零一零年三月氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯增塑性能研究摘要 本文以主要成分為脂肪酸甲酯的生物柴油為主要原料，進行環(huán)氧，氯代二步反應(yīng)合成了氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯。實驗通過測取不同比重？的產(chǎn)品，對其作為增塑劑部分替代增塑劑DOP？的增塑效果進行研究探討，具體通過對產(chǎn)品進行拉伸試驗，分析試驗

2、中斷裂伸長率、最大力和抗拉強度數(shù)據(jù)，并且對產(chǎn)品進行紅外光譜分析，得到最佳性能的產(chǎn)品。當增塑劑的含量為40%DOP，60%比重為1.082的氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯時期增塑效果最佳。關(guān)鍵詞 氯代甲氧基環(huán)氧脂肪酸甲酯；氯化；增塑劑ABSTRACT Chlorinated methoxy mothyl esters has low volatile and good insulating, and is inflaming retarding , inexpensive.It can be used as fire retardant and methylating reagent for pvc . T

3、he diesel which main elements is mothyl esters as the main raw materials, methyl alcohol as methylating reagent, the chlorination will react and synthesize the chlorinated methoxy mothyl esters. The experiment studies and explores the plastification effect of chlorinated methoxy mothyl esters that i

4、s as plasticizer and partially replace DOP, by selecting several different proportion of production,and get the best performance products. Another experiment takes epoxy methoxy mothyl esters as material in place of methoxy mothyl esters for synthesizing chlorinated epoxy methoxy mothyl esters in th

5、e same operation,which is for comparison with the fomer. The experimental results show that the plasticizer which is content of 80% DOP and 20% chlorinated methoxy mothyl esters which proportion is 1.097 has the best plastification effect. chlorinated methoxy mothyl esters Widely used in the plastic

6、, cabling, rough flooring , leatheroid, rubber products, also used in paint, oil etc.In addition it also hsc additive flame retardant and low cost. And it become a important chemical products , and are also important in most of chloralkali plant for ballancing the chlorine.KEY WORDS chlorinated meth

7、oxy mothyl esters；chlorination；plasticizer目錄1.前 言12. 氯代脂肪酸甲酯的合成32.1 藥品及儀器3332.2實驗原理及方法4452.3 反應(yīng)條件對氯化反應(yīng)的影響66772.4氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯的合成82.5本章小結(jié)83氯代脂肪酸甲酯性能分析及表征103.1氯代脂肪酸甲酯增塑性能分析101010111417203.2產(chǎn)品硬度分析203.3 產(chǎn)品紅外光譜表征2323氯代脂肪酸甲酯紅外表征23氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯紅外表征243.4本章小結(jié)254. 結(jié)論和展望26參考文獻27致謝281. 前 言氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯是由天然油脂進行環(huán)氧，氯代二步反應(yīng)生成的一

8、種具有較高分子量的產(chǎn)物，具有與PVC相溶性好，增塑效果優(yōu)良，無毒、環(huán)保的復(fù)合型增塑劑。特別適用于電纜料和人造革行業(yè)?？纱蟊壤娲?0%70%）鄰苯二甲酸二辛酯，二丁酯作為增塑劑使用。該產(chǎn)品是有天然油脂制成，不含有害金屬和鄰苯類物質(zhì)，符合歐盟出口要求。為人們尋找價廉物美的含苯環(huán)類塑料增塑劑的替代品，開發(fā)一種新的塑料增塑劑制備方法。 氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯，具有揮發(fā)性低、阻燃、電絕緣性良好、價廉等優(yōu)點，可用作阻燃劑和聚氯乙烯助增塑劑。廣泛用于塑料、電纜料、地板料、軟管、人造革、橡膠等制品，也做為涂料、潤滑油等的添加劑。又具有阻燃、成本低等各種優(yōu)良性能，成為不可缺少的大噸位精細化工產(chǎn)品，同時也是眾多氯

9、堿廠平衡氯氣的重要產(chǎn)品。氯代甲氧基脂肪酸甲酯是由天然油脂與醇進行酯交換反應(yīng)后，再進行氯化反應(yīng)生成的一類具有較高分子量，的產(chǎn)品。本品與PVC相溶性好，增塑效果優(yōu)良，是一種抗燃、無毒、環(huán)保的復(fù)合型增塑劑。增塑劑是世界上產(chǎn)量和消費量最大的塑料助劑之一。近年來，我國已成為亞洲地區(qū)增塑劑生產(chǎn)量和消費最多的國家。隨著世界各國環(huán)保意識的提高，醫(yī)藥及食品包裝、日用品、玩具等塑料制品對主增塑劑DOP等提出了更高的純度及衛(wèi)生要求，但目前國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的主增塑劑在許多性能上特別是衛(wèi)生、低毒性等都難于滿足環(huán)保的要求。歐盟和俄羅斯先后從中國進口的塑料玩具中發(fā)現(xiàn)原產(chǎn)于中國一些塑料玩具中發(fā)現(xiàn)含有有毒的聚氯乙烯增塑劑鄰苯二甲酸

10、二異壬酯（DINP）和鄰苯二甲酸二乙基己酯（DEHP，或叫DOP）。 目前，全球已加快了無毒增塑劑產(chǎn)品的研發(fā)力度，特別加快了衛(wèi)生要求高的塑料制品基礎(chǔ)應(yīng)用研究。而在我國，已被國外淘汰的DOP等增塑劑還大有市場，而且增塑劑生產(chǎn)企業(yè)對于無毒新型增塑劑的開發(fā)和推廣并沒有引起足夠關(guān)注。國內(nèi)市場上80%的增塑劑都是DOP、DBP（鄰苯二甲酸二丁酯）等增塑劑，價格低廉是最關(guān)鍵的因素。國家標準食品容器、包裝材料用助劑使用衛(wèi)生標準也把DOP列為可用于食品包裝的增塑劑品種之一。目前國內(nèi)環(huán)保無毒增塑劑的生產(chǎn)正面臨兩大難題，一是副產(chǎn)品多，收率不高；二是產(chǎn)量低，成本高，好的產(chǎn)品如檸檬酸酯類，由于使用的催化劑價格高因而使

11、增塑劑的成本相當高。另外，有的企業(yè)盡管生產(chǎn)出了檸檬酸酯類增塑劑，但由于不重視產(chǎn)品的市場推廣工作，用戶對其產(chǎn)品一無所知，仍會選擇價格便宜的、熟悉的增塑劑產(chǎn)品。隨著人們環(huán)保意識的增強和相關(guān)環(huán)境法律法規(guī)的健全和公約、法規(guī)的強制執(zhí)行，增塑劑研究和應(yīng)用正向綠色環(huán)保方向發(fā)展。本項目所涉及的研究方法主要是通過酯交換反應(yīng)和氯化反應(yīng)來制的最終的產(chǎn)品，采用紅外光譜儀對它的結(jié)構(gòu)進行表征。本工藝的反應(yīng)原理如下：本產(chǎn)品以天然油脂經(jīng)過環(huán)氧，氯代甲氧基化反應(yīng)生成的一種具有較高分子量的產(chǎn)物。其主要原料是選用在我國有著廣泛原料資源的脂肪酸甲酯，脂肪酸甲酯的來源主要以廢棄的植物油為原料制備而成。本項作品采用半連續(xù)工藝，一步反應(yīng)，

12、實現(xiàn)氯代甲氧基脂肪酸甲酯的工業(yè)化制備。本技術(shù)生產(chǎn)工藝在國內(nèi)尚屬空白，所制備不含有害金屬和鄰苯類物質(zhì)，符合歐盟出口要求，產(chǎn)品有著廣泛的市場前景。產(chǎn)品生產(chǎn)出來后需要對其性能進行測試。將其加入到PVC中來測試增塑效果、抗拉效果和硬度等，并將氯代脂肪酸甲酯對PVC增塑效果和常用的增塑劑DOP進行對比，分析其部分替代DOP的可行性和優(yōu)勢。2. 氯代脂肪酸甲酯的合成2.1 藥品及儀器主要藥品本實驗主要使用實驗藥品見表2-1。表2-1 實驗主要藥品列表藥品名稱生產(chǎn)廠家脂肪酸甲酯福建省龍巖卓越新能源發(fā)展有限公司甲醇（AR）天津市大茂化學(xué)試劑廠氯氣（純度99.9%）福建省龍巖龍化集團有限公司環(huán)氧脂肪酸甲酯福建省

13、龍巖卓越新能源發(fā)展有限公司PVC東莞市東集塑膠有限公司有機錫廈門市同安聯(lián)祥化工有限公司單甘脂廣州市淇盛化工有限公司PE蠟如皋市旭東塑料有限公司DOP億豐新型增塑劑有限公司 主要實驗儀器 本實驗主要使用實驗儀器見表2-2。表2-2 實驗儀器表儀器名稱規(guī)格廠家恒溫加熱磁力攪拌器DF-101鞏義市予華儀器有限責任公司R系列旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器NF6000-2上海申生科技有限公司旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE-52AA上海亞榮生化儀器廠予華牌循環(huán)水真空泵SHZ-D鞏義市予華儀器有限責任公司平板硫化機QLB25-D型江都市新真威試驗機械有限責任公司儀器名稱規(guī)格廠家寶輪精密檢測儀器BL-6175-A中國廣東省東莞市厚街鎮(zhèn)東寶路雙滾

14、筒混合試驗機BL-6175-A中國廣東省東莞市厚街鎮(zhèn)東寶路紅外光譜儀TENSOR 27布魯克光譜儀器公司粉末壓片機769YP-15A天津市科器新技術(shù)有限公司微控電子萬能試驗機WDW3020長春科新試驗儀器有限公司2.2實驗原理及方法實驗原理氯代反應(yīng)屬于自由基取代鏈鎖反應(yīng)歷程。當氯分子在加熱、光照(輻射)或催化劑的作用下以均裂方式破裂形成氯自由基。在鏈鎖反應(yīng)中，上一步反應(yīng)的產(chǎn)物是下一步反應(yīng)的反應(yīng)物，自由基不斷產(chǎn)生和消失，如此周而復(fù)始不斷更新。以致最初的反應(yīng)能夠重復(fù)進行。在催化劑作用下，脂肪酸甲酯中的不飽和脂肪酸酯時，初級自由基可在較低溫度下產(chǎn)生，由該催化劑產(chǎn)生的高活性初級自由基，與擴散溶解在不飽

15、和脂肪酸酯中的氯氣不飽和脂肪酸酯進行鏈鎖反應(yīng)，使氯化取代反應(yīng)連續(xù)快速進行，同時甲氧基的也參與了取代反應(yīng)，其反應(yīng)機理和氯化反應(yīng)機理類似，一般按以下三個步驟進行。(1)鏈引發(fā)：在較低溫度下，所用催化劑分解為初級自由基MO·和MO·，再與氯分子作用，產(chǎn)生Cl·自由基。 MOOM MO·+MO· MO·+ Cl2 MOCl + Cl· MO·+ Cl2 MOCl + Cl·由于M-Cl為弱鍵，鍵能為206lkJmo1。易斷裂，故MOCl進一步分解成兩個自由基。MOCl MO·+ Cl·MOCl

16、 MO·+ Cl·這些反應(yīng)獲得較多的初級自由基促進反應(yīng)進一步進行。(2)鏈增長：初級自由基Cl·立即引起以下鏈反應(yīng)，獲得產(chǎn)物。CnH2n+2 + Cl· CnH2n+1· HCl CnH2n+1· Cl2 CnH2n+1 Cl Cl· CnH2n+1 Cl Cl· CnH2n Cl· HClCnH2n Cl· Cl2 CnH2nCl2 Cl· CnH2n+2-mClm Cl·(3)鏈終止：由于自由基的偶聯(lián)和歧化，從而導(dǎo)致自由基消失使反應(yīng)停止。Cl· Cl·

17、 Cl2MO·+MO· MOOMMO·(或MO·) Cl· MOCl（或MOCl）利用脂肪酸甲酯、氯氣和甲醇在催化劑存在的情況下發(fā)生氯化甲氧基反應(yīng)，制取氯代甲氧基脂肪酸甲酯。實驗步驟實驗工藝流程圖見圖2-1:圖2-1 合成氯代脂肪酸甲酯工藝流程圖具體實驗步驟：用100ml的量筒量分別量取600ml的脂肪酸甲酯和50ml甲醇，加入到帶有攪拌、溫度計的四口燒瓶中，啟動攪拌裝置，再慢慢通入氯氣，在此過程當中注意控制溫度，在實驗過程需要保持一定的溫度范圍。當溶液顏色由金黃色變?yōu)樯畈枭僮優(yōu)闇\黃色時，開始用酒精計測產(chǎn)品的比重，每隔1小時測定一次，直至產(chǎn)品

18、的比重接近1.15時反應(yīng)結(jié)束。在整個反應(yīng)過程中為了研究產(chǎn)品性能，選取比重分別為1.015、1.050、1.097、1.152的四個樣品，。樣品取出后先鼓入壓縮空氣，待酸氣不再冒出后加入10ml環(huán)氧脂肪酸甲脂，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器進行減壓蒸餾，至剛果紅試紙測試溶液試紙不變色為止。2.3 反應(yīng)條件對氯化反應(yīng)的影響 氯化反應(yīng)溫度的影響 在反應(yīng)時間為7小時，氯氣流量為600ml/min時實驗結(jié)果如圖2-2顯示，當反應(yīng)溫度小于70時氯化深度隨著溫度的升高而增大；反應(yīng)溫度在7085時，氯化深度變化不大。在溫度高于85時產(chǎn)品顏色很重，是深褐色，嚴重影響產(chǎn)品外觀品質(zhì)，故溫度不能超過85。溫度過低，反應(yīng)速度太慢，達不到

19、一定的氯化深度和產(chǎn)量要求，影響反應(yīng)周期和產(chǎn)量，影響工業(yè)化生產(chǎn)，并且當反應(yīng)溫度過低時，對生產(chǎn)質(zhì)量影響嚴重，故需要選擇適當溫度。020406080100121416182022242628氯化深度/反應(yīng)溫度/ 圖2-2 反應(yīng)溫度對氯化深度的影響實驗表明，溫度是影響反應(yīng)的主要因素，所以本實驗中我們選擇7085左右，因為此溫度既不會使產(chǎn)品顏色加重，反應(yīng)速度適宜，反應(yīng)時間也適中。 反應(yīng)時間對氯化深度的影響在溫度為70和氯氣流量600ml/min的情況下，反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響結(jié)果見圖2-3。實驗表明，在反應(yīng)的初期密度增加較快，即氯化速度較快，氯化深度加大，隨著反應(yīng)時間的延長，反應(yīng)速度逐漸的減慢，氯化深度增

20、加緩慢。圖2-3 反應(yīng)時間對氯化深度的影響由實驗可知，要達到產(chǎn)品需要的氯化深度，必須經(jīng)過一定的反應(yīng)時間，本實驗的最佳反應(yīng)時間為78h。氯氣流量對反應(yīng)時間的影響在反應(yīng)時間為7小時和反應(yīng)溫度為70的條件下反應(yīng)結(jié)果如圖2-4所示。從圖2-4可以看出來，當通入的氯氣量太小，在相同的反應(yīng)時間內(nèi)，氯化深度比較小，不符合質(zhì)量要求。通入量太大，氯化深度不會增大，反而會減小。由于通入的氯氣量大，氯氣與環(huán)氧脂肪酸甲酯的接觸時間縮短，不利于氯氣較充分的反應(yīng)，導(dǎo)致氯氣的利用率降低，浪費資源，并且加大了尾氣處理成本，所以要適當?shù)每刂坡葰獾牧髁?，使之不但能夠滿足反應(yīng)時間內(nèi)所需要的氯氣量，而且能夠提高氯氣的利用率，節(jié)省成本

21、，減少環(huán)境壓力。實驗結(jié)果表明，氯氣流量在500600ml/min時，氯化深度符合產(chǎn)品質(zhì)量要求。 圖2-4 氯氣流量對反應(yīng)時間的影響2.4氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯的合成氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯合成的整個工藝流程跟氯代脂肪酸甲酯的合成相同，除了產(chǎn)品在抽濾時不用再加環(huán)氧脂肪酸甲酯外，在抽取樣品中選取了四個不同比重的產(chǎn)品，分別為0.963、1.065、1.082、1.10。2.5本章小結(jié)本實驗中，選取了氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯產(chǎn)品四個，以下表2-3所示。表2-3 實驗選取的產(chǎn)品比重產(chǎn)品比重氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯0.9631.0651.0821.10由實驗可知：以脂肪酸甲酯、過氧化氫、甲酸為主要原料，生成環(huán)氧脂肪酸甲酯，再以

22、生成的環(huán)氧脂肪酸甲酯、甲醇、氯氣為主要原料，生成氯代脂肪酸甲酯。生產(chǎn)氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯的最優(yōu)反應(yīng)條件為溫度在7085，反應(yīng)時間在78h，氯氣流量在500600ml/min。在反應(yīng)過程中要嚴格控制氯氣通量，控制溫度在適宜范圍內(nèi)，實驗過程中有氯氣通入，所以要時刻注意室內(nèi)通風。3氯代脂肪酸甲酯性能分析及表征3.1氯代脂肪酸甲酯增塑性能分析試樣制作試樣制作大致步驟分為：按表3-1所示配比混合均勻原料、雙滾筒混合試驗機制片和平板硫化機壓片三個步驟。制作的試樣留待下一步測試。 表3-1 試樣各組分的用量原料重量(g)PVC100g有機錫2g潤滑劑單甘脂0.3gPE蠟0.2g增塑劑50g表3-2 增塑劑原料

23、比例DOP百分比氯代脂肪酸甲酯百分比100%0% 80%20%60%40%40%60%產(chǎn)品性能分析在萬能實驗拉力機上測試不同試樣，拉伸實驗主要從三項數(shù)據(jù)來分析產(chǎn)品的增塑性效果最大力、抗拉強度、斷裂伸長率。.1 拉伸實驗最大力數(shù)據(jù)分析 以下圖3-1和圖3-2為拉伸實驗中最大力數(shù)據(jù)分析圖，比較相同DOP含量下，不同比重的產(chǎn)品最大力數(shù)據(jù)。 圖3-1 氯代脂肪酸甲酯拉伸數(shù)據(jù)最大力從圖3-1中可以分析到，用氯代脂肪酸甲酯部分替代DOP的增塑劑的最大力數(shù)值明顯比100%DOP的增塑劑高，其中，40%DOP比重為1.097的增塑劑最大力數(shù)值最大。圖3-2 氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯拉伸數(shù)據(jù)最大力從圖3-2中可以分析

24、到，用氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯部分替代DOP的增塑劑的最大力數(shù)值平均與100%DOP的增塑劑相差不大，其中，40%DOP比重為1.082的增塑劑最大力數(shù)值最大。以下圖3-3和圖3-4為拉伸實驗中最大力數(shù)據(jù)分析圖，比較相同比重下，不同DOP含量的產(chǎn)品最大力數(shù)據(jù)。圖3-3 氯代脂肪酸甲酯不同比重的最大力數(shù)據(jù)圖（下頁另續(xù)）圖3-3 氯代脂肪酸甲酯不同比重的最大力數(shù)據(jù)圖從圖3-3中可以看出，除了比重1.152的產(chǎn)品外，其他三個比重基本都是以40%DOP的產(chǎn)品最大力數(shù)值最大。圖3-4 氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯不同比重的最大力數(shù)據(jù)圖從圖3-4中可以看出，四個比重的產(chǎn)品基本都是以40%DOP的產(chǎn)品最大力數(shù)值最大。從圖3

25、-1到圖3-4可得出氯代脂肪酸甲酯最大力數(shù)據(jù)平均比氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯高，后者最大力數(shù)據(jù)平均與100%DOP的增塑劑相差不大。其中，40%DOP比重為1.097的增塑劑最大力數(shù)值最大。.2 拉伸實驗抗拉強度數(shù)據(jù)分析以下圖3-5和圖3-6為拉伸實驗中抗拉強度數(shù)據(jù)分析圖，比較相同DOP含量下，不同比重的產(chǎn)品抗拉強度數(shù)據(jù)。 圖3-5氯代脂肪酸甲酯拉伸數(shù)據(jù)抗拉強度從圖3-5中可以分析到，用氯代脂肪酸甲酯部分替代DOP的增塑劑的抗拉強度明顯比100%DOP的增塑劑高，其中，40%DOP比重為1.097的增塑劑抗拉強度最大。圖3-6 氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯拉伸數(shù)據(jù)抗拉強度從圖3-6中可以分析到，用氯代環(huán)氧脂肪酸

26、甲酯部分替代DOP的增塑劑的抗拉強度大部分比100%DOP的增塑劑高，其中，40%DOP比重為1.082的增塑劑抗拉強度最大。以下圖3-7和圖3-8為拉伸實驗中抗拉強度數(shù)據(jù)分析圖，比較相同比重下，不同DOP含量的產(chǎn)品抗拉強度數(shù)據(jù)。 圖3-7 氯代脂肪酸甲酯不同比重的抗拉強度數(shù)據(jù)圖（下頁另續(xù)） 圖3-7 氯代脂肪酸甲酯不同比重的抗拉強度數(shù)據(jù)圖從圖3-7中可以看出，除了比重1.152的產(chǎn)品外，其他三個比重基本都是以40%DOP的產(chǎn)品抗拉強度數(shù)值最大。 圖3-8 氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯不同比重的抗拉強度數(shù)據(jù)圖從圖3-8中可以看出，除了比重1.065的產(chǎn)品外，其他三個比重基本都是以40%DOP的產(chǎn)品抗拉強

27、度數(shù)值最大。 從圖3-5到圖3-8可得出氯代脂肪酸甲酯抗拉強度數(shù)據(jù)平均比氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯高，兩者抗拉強度數(shù)據(jù)平均都比100%DOP的增塑劑大。其中，40%DOP比重為1.097的增塑劑抗拉強度最大。.3 拉伸實驗斷裂伸長率數(shù)據(jù)分析以下圖3-9和圖3-10為拉伸實驗中斷裂伸長率數(shù)據(jù)分析圖，比較相同DOP含量下，不同比重的產(chǎn)品斷裂伸長率數(shù)據(jù)。 圖3-9氯代脂肪酸甲酯拉伸數(shù)據(jù)斷裂伸長率從圖3-9中可以分析到，用氯代脂肪酸甲酯部分替代DOP的增塑劑的斷裂伸長率大部分都比100%DOP的增塑劑高，其中，40%DOP比重為1.097的增塑劑斷裂伸長率最大。圖3-10氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯拉伸數(shù)據(jù)斷裂伸長率從

28、圖3-10中可以分析到，用氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯部分替代DOP的增塑劑的斷裂伸長率平均與100%DOP的增塑劑相差不大，其中，40%DOP比重為1.082的增塑劑斷裂伸長率最大。以下圖3-11和圖3-12為拉伸實驗中斷裂伸長率數(shù)據(jù)分析圖，比較相同比重下，不同DOP含量的產(chǎn)品斷裂伸長率數(shù)據(jù)。圖3-11氯代脂肪酸甲酯不同比重的斷裂伸長率數(shù)據(jù)圖（下頁另續(xù)）圖3-11氯代脂肪酸甲酯不同比重的斷裂伸長率數(shù)據(jù)圖從圖3-11中可以看出，除了比重1.152的產(chǎn)品外，其他三個比重基本都是以40%DOP的產(chǎn)品斷裂伸長率數(shù)值最大。圖3-12氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯不同比重的斷裂伸長率數(shù)據(jù)圖從圖3-12中可以看出，除了比重1.

29、065的產(chǎn)品外，其他三個比重基本都是以40%DOP的產(chǎn)品斷裂伸長率數(shù)值最大。從圖3-9到圖3-12可得出氯代脂肪酸甲酯斷裂伸長率數(shù)據(jù)平均比氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯高，后者斷裂伸長率數(shù)據(jù)平均與100%DOP的增塑劑相差不大。其中，40%DOP比重為1.097的增塑劑斷裂伸長率最大。 小結(jié)綜合上述，從拉伸數(shù)據(jù)中斷裂伸長率、最大力和抗拉強度的圖表中，可以總結(jié)出用氯代脂肪酸甲酯部分替代DOP的增塑劑的增塑效果比100%DOP的增塑劑好，而氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯的增塑效果與100%DOP的增塑劑差不多，所以用氯代脂肪酸甲酯來替代DOP作增塑劑的研究方案可行性比較高，當中以40%DOP比重為1.097的增塑劑的增塑

30、效果最好。3.2產(chǎn)品硬度分析增塑劑的增塑效果越好，其硬度就越小。以下圖3-13和圖3-14為拉伸實驗中硬度數(shù)據(jù)分析圖，比較相同DOP含量下，不同比重的產(chǎn)品硬度數(shù)據(jù)。 圖3-13 氯代脂肪酸甲酯硬度值從圖3-13中可以分析到，用氯代脂肪酸甲酯部分替代DOP的增塑劑的硬度大部分都比100%DOP的增塑劑低，其中，40%DOP比重為1.097的增塑劑硬度最小。圖3-14 氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯硬度值從圖3-14中可以分析到，用氯代脂肪酸甲酯部分替代DOP的增塑劑的硬度大部分都比100%DOP的增塑劑大，其中，40%DOP比重為1.082的增塑劑硬度最大。以下圖3-15和圖3-16為拉伸實驗中硬度數(shù)據(jù)分析

31、圖，比較相同比重下，不同DOP含量的產(chǎn)品硬度數(shù)據(jù)。 圖3-15 氯代脂肪酸甲酯不同比重的硬度數(shù)據(jù)圖（下頁另續(xù)） 圖3-15 氯代脂肪酸甲酯不同比重的硬度數(shù)據(jù)圖從圖3-15中可以看出40%DOP比重為1.097的增塑劑硬度最小。圖3-16 氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯不同比重的硬度數(shù)據(jù)圖從圖3-16中可以看出40%DOP比重為1.082的增塑劑硬度最大。 從圖3-13到圖3-16中可以總結(jié)出，氯代脂肪酸甲酯的硬度大部分都比100%DOP的增塑劑小，而氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯的硬度則大部分都比100%DOP的增塑劑大，由數(shù)據(jù)可以分析出氯代脂肪酸甲酯的增塑效果比較好。3.3 產(chǎn)品紅外光譜表征紅外光譜原理及方法基本原

32、理：紅外光的輻射能量較低，一般僅可激發(fā)被照射物質(zhì)分子內(nèi)原子核的振動和轉(zhuǎn)動能級的躍遷由于同一種官能團在不同化合物的紅外光譜中具有大致相同的特征頻率，分子其它部位的變化對其特征頻率的改變較小，所以可以根據(jù)譜圖中吸收峰的位置、強弱、形狀來確定某種官能團的存在。樣品處理：樣品用溫水洗滌數(shù)次，再用乙醇溶液洗滌數(shù)次，以除去樣中的雜質(zhì)，洗滌后樣品置于真空干燥箱中烘干，烘干后用瑪瑙研缽研磨粉碎。測定方法：用TENSOR27付立葉紅外光譜儀測定紅外光譜，采用KBr壓片法，溴化鉀在紅外燈照射下置于瑪瑙研缽中研磨2-3min，使其充分混合，并在10MPa的壓力下進行壓片。將樣品放置于紅外光譜儀內(nèi)全波段掃描（4000

33、-400cm-1）作為空白樣，然后在原先壓片上均勻滴進被測溶液，繪出紅外光譜圖。氯代脂肪酸甲酯紅外表征 圖3-17脂肪酸甲酯（A）和氯代脂肪酸甲酯（B）的紅外光譜圖對圖3-17進行分析，其結(jié)果如下：2926cm-1和2855 cm-1為飽和C-H的伸縮振動吸收光譜，1742 cm-1為C=O的伸縮振動吸收光譜，1462 cm-1為C-H反對稱彎曲振動吸收光譜，1362 cm-1為CH3的對稱彎曲振動吸收光譜，1171 cm-1為C-O的伸縮振動吸收光譜，724 cm-1為分子中含有4個亞甲基組成的長鏈烴時出現(xiàn)的平面搖擺振動吸收光譜。這是脂肪酸甲酯（A）和氯代脂肪酸甲酯（B）所共有的振動，也就是

34、它們紅外光譜圖所共同具有譜圖。從A和B紅外譜圖的不同點來看，B在653 cm-1和609 cm-1兩處比A多出兩個峰，經(jīng)分析可知是C-Cl所形成的伸縮振動峰，說明了氯成功的連接到碳原子上了，說明氯氣成功的參與了反應(yīng)。氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯紅外表征圖3-9環(huán)氧脂肪酸甲酯（A）和氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯（B）的紅外光譜圖對圖3-17進行分析，其結(jié)果如下：2926cm-1和2855 cm-1為飽和C-H的伸縮振動吸收光譜，1742 cm-1為C=O的伸縮振動吸收光譜，1462 cm-1為C-H反對稱彎曲振動吸收光譜，1362 cm-1為CH3的對稱彎曲振動吸收光譜，1171 cm-1為C-O的伸縮振動吸收光譜

35、，993 cm-1是環(huán)氧基團的特性吸收光譜,724 cm-1為分子中含有4個亞甲基組成的長鏈烴時出現(xiàn)的平面搖擺振動吸收光譜。這是環(huán)氧脂肪酸甲酯（A）和氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯（B）所共有的振動，也就是它們紅外光譜圖所共同具有譜圖。從A和B紅外譜圖的不同點來看，B在653 cm-1和609 cm-1兩處比A多出兩個峰，經(jīng)分析可知是C-Cl所形成的伸縮振動峰，說明了氯成功的連接到碳原子上了，說明氯氣成功的參與了反應(yīng)。3.4本章小結(jié) 通過拉伸試驗、測硬度、紅外光譜表征，從一系列的數(shù)據(jù)可以看出，氯代脂肪酸甲酯的增塑效果比氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯好，其部分替代DOP的增塑劑的增塑效果比100%DOP的增塑劑效果好，

36、并且當增塑劑的含量為40%DOP，60%比重為1.097的氯代脂肪酸甲酯時其增塑效果最佳。從而可以得出用氯代脂肪酸甲酯部分替代DOP的方案可行性比較高。具體數(shù)據(jù)比較見下表3-3表3-3 不同數(shù)據(jù)項比較增塑劑最大力（N）抗拉強度斷裂伸長率硬度40%DOP 、比重為1.097396.5024.78324.4275.86100%DOP286.0017.88298.6482.714. 結(jié)論和展望本文以主要成分為脂肪酸甲酯的生物柴油為主要原料，以甲醇為甲基化試劑，進行氯化反應(yīng)合成了氯代甲氧基脂肪酸甲酯。實驗通過測取不同比重的產(chǎn)品，對其作為增塑劑部分替代增塑劑DOP的增塑效果進行研究探討，具體通過對產(chǎn)品進

37、行拉伸試驗，分析試驗中斷裂伸長率、最大力和抗拉強度數(shù)據(jù)，并且對產(chǎn)品進行紅外光譜分析，得到最佳性能的產(chǎn)品。另外實驗中還用環(huán)氧脂肪酸甲酯替代脂肪酸甲酯作為原料進行相同的工藝操作合成氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯，以作為對照組。（1）合成實驗結(jié)果表明，以脂肪酸甲酯甲酯、甲醇、氯氣為主要原料，生產(chǎn)氯代脂肪酸甲酯的最優(yōu)反應(yīng)條件為溫度在7085，反應(yīng)時間在78h，氯氣流量在500600ml/min，氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯的最佳反應(yīng)條件與氯代脂肪酸甲酯相同。（2）通過拉伸試驗、測硬度、紅外光譜表征，實驗結(jié)果表明，氯代脂肪酸甲酯的增塑效果比氯代環(huán)氧脂肪酸甲酯好，其部分替代DOP的增塑劑的增塑效果比100%DOP的增塑劑效果好，并且當增塑劑的含量為40%DOP，60%比重為1.097的氯代脂肪酸甲酯時其增塑效果最佳，其最大力為396.50N、抗拉強度為24.78、斷裂伸長率為324.42%、硬度為75.86度。從而可以得出用氯代脂肪酸甲酯部分替代DOP的方案可行性比較高。綜上所述，氯代甲氧基脂肪酸甲酯作為一種價格低廉、性能良好、無毒的的增塑劑，預(yù)期今后在產(chǎn)量和生產(chǎn)工藝等方面將不斷提高。今后PVC等塑料制品仍將在各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，氯代甲氧基脂肪酸甲酯在PVC塑料加工以及相關(guān)的領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用和使用價值，對此類增塑劑的需求必將隨之穩(wěn)步的上升，氯代甲