背景及概述[1][2]
增塑劑是一種用量的塑料橡膠助劑，其中有一定毒性的鄰苯二甲酸酯類使用最為廣泛。隨著人們對(duì)塑料增塑劑安全性能的要求越來(lái)越高，環(huán)氧類增塑劑越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外研究者的重視。環(huán)氧脂肪酸甲酯是一種新型環(huán)保增塑劑，具有無(wú)毒、光熱穩(wěn)定性好、相容性好、揮發(fā)性低及遷移性小等優(yōu)點(diǎn)，能有效替代鄰苯二甲酸酯類的使用。
制備[1]
環(huán)氧脂肪酸甲酯的合成先是在酸性條件下甲酸和雙氧水生成環(huán)氧化劑過氧甲酸，過氧甲酸再去氧化脂肪酸甲酯中的雙鍵，主要反應(yīng)方程式如下：
稱取一定量自制的脂肪酸甲酯、甲酸及催化劑加入帶機(jī)械攪拌和恒壓滴加漏斗的三口燒瓶，攪拌下油浴加熱，升至預(yù)定溫度緩慢滴加過氧化氫，滴加結(jié)束后，保溫反應(yīng)一定時(shí)間。反應(yīng)完成后，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)至分液漏斗，靜置分層，棄去下層水層，油層用一定量5%的NaOH 水溶液堿洗，然后用熱水水洗至PH≈7，分去水層，得到粗產(chǎn)品。將粗產(chǎn)品減壓蒸餾即可得目標(biāo)產(chǎn)物環(huán)氧脂肪酸甲酯。
甲酸路線法適合于工業(yè)化生產(chǎn)環(huán)氧脂肪酸甲酯，通過添加復(fù)合表面活性劑縮短了反應(yīng)周期，使用對(duì)甲苯磺酸作為酸催化劑，對(duì)操作人員和設(shè)備有利。優(yōu)化的工藝條件為：脂肪酸甲酯：甲酸：過氧化氫=1∶0.1∶0.6，對(duì)甲苯磺酸加入量為 1.5%，復(fù)合表面活性劑的加入量為0.2%，反應(yīng)時(shí)間4h，反應(yīng)溫度60℃。在此條件下產(chǎn)品的環(huán)氧值可達(dá)到 4.62%。
環(huán)氧值按GB 1677-81方法測(cè)定。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表征，用KBr壓片的紅外光譜掃描。從圖1中可以得出，脂肪酸甲酯在波數(shù)為3008.95 cm-1 處可觀察到有明顯的碳碳雙鍵伸縮振動(dòng)，而圖2環(huán)氧脂肪酸酯相同波數(shù)附近沒有該特征峰，同時(shí)環(huán)氧脂肪酸甲酯在波數(shù)為843.5cm-1處可看到有環(huán)氧基特征峰，表明雙鍵已經(jīng)發(fā)生了環(huán)氧化反應(yīng)生成了環(huán)氧脂肪酸甲酯。
應(yīng)用[2]
環(huán)氧脂肪酸甲酯可用于一般PVC塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)和特殊功能 PVC塑料產(chǎn)品 生產(chǎn)，具有相容性好、水抽出率低、增塑效率高、無(wú)毒、不易揮發(fā)等特點(diǎn)，對(duì)人體沒有潛在危害。在塑料制品中添加本產(chǎn)品能提高產(chǎn)品的柔韌度、 光澤度、耐 寒性、熱和光穩(wěn)定性，并能減少穩(wěn)定劑的用量。因此該產(chǎn)品不但可以用于一般PVC塑料制品，而且在兒童玩具、食品和醫(yī)藥制品等PVC塑料產(chǎn)品方面也同樣有一定的市場(chǎng)。
1.應(yīng)用于PVC電線電纜料
韋興祥等考察了環(huán)氧脂肪酸甲酯用量對(duì)PVC電線電纜料性能的影響：隨著 環(huán)氧脂肪酸甲酯用量的增加，材料的電阻率呈下降趨勢(shì)、沖擊催化性能和熱穩(wěn)定性能改善，而拉伸性能變化不大，當(dāng)環(huán)氧脂肪酸甲酯替代對(duì)苯二甲酸二辛酯（DOTP）的量為30%時(shí)，材料綜合性能。
2.應(yīng)用于PVC人造革
人造革又稱仿皮，外觀手感接近真皮，柔軟 而且耐磨，由于真皮資源稀缺且價(jià)格昂貴，人造革在人們生活中的使用越來(lái)越廣泛。環(huán)氧脂肪酸甲酯作為增塑劑可以用于PVC人造革的生產(chǎn)，制得的PVC人造革柔軟，手感好，且對(duì)人體無(wú)害，更加環(huán)保，適用領(lǐng)域廣泛。
3.應(yīng)用于兒童玩具
環(huán)氧脂肪酸甲酯水抽出率低、增塑效率高、無(wú)毒、環(huán)保。經(jīng)其增塑的塑料制品加工性能優(yōu)良，熱合性好、二次加工方便，是兒童玩具制造領(lǐng)域理想的增塑劑。
4.應(yīng)用于食品包裝材料
環(huán)氧脂肪酸甲酯無(wú)毒、無(wú)味，符合美國(guó)FDA食品添加物規(guī)則，是可用于食品包裝材料的化學(xué)工藝助劑。添加該增塑劑生產(chǎn)的PVC包裝材料不會(huì)引起食品異味，具有很好的熱穩(wěn)定性和熱收縮性。
5.應(yīng)用于醫(yī)療用品
在塑料制品中添加環(huán)氧脂肪酸甲酯能提高產(chǎn)品的柔韌度、光澤度、耐寒性、熱和光穩(wěn)定性。用了它的藥物包裝材料，彈性強(qiáng)，不易破碎。以環(huán)氧脂 肪酸甲酯作為增塑劑的PVC制品主要用于輸液瓶、輸液袋、輸血袋等 。
6.其他領(lǐng)域
環(huán)氧脂肪酸甲酯具有良好的分散性、潤(rùn)滑性、相容性、也可用作涂料的分散劑，可生物降解的潤(rùn)滑劑，環(huán)氧脂肪酸甲酯中的環(huán)氧官能團(tuán)由于極性和環(huán)張力而具有很高的反應(yīng)活性，可以作為中間體，發(fā)生開環(huán)、聚合等反應(yīng)，合成聚氨酯，聚酯，環(huán)氧樹脂等。
主要參考資料
[1]高原,劉林蘭,何光洪.環(huán)保增塑劑環(huán)氧脂肪酸甲酯的合成[J].浙江化工,2017,48(02):14-19.
[2]李祥慶,沈凱華,嚴(yán)秋鈁.環(huán)氧脂肪酸甲酯的合成研究進(jìn)展及應(yīng)用[J].塑料助劑,2016(04):23-27.