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近年来,随着塑料制品的大量使用及人们环保意识的增强,增塑剂的毒理学受到广泛的关注。增塑剂中传统邻苯二甲酸酯类用量最大,占增塑剂需求量的90%以上。然而该类增塑剂对人体具有免疫和生殖毒性,甚至可能有致癌性,各国相继出台有关邻苯二甲酸酯类增塑剂的环保法规限制其使用。因此,研发低毒、环保与原料可再生的用于替代或部分替代邻苯类产品的增塑剂受到越来越多的重视。腰果酚是从农林剩余物腰果壳油中提炼出来的生物质酚,其苯酚间位为含有饱和、单烯、双烯和三烯的C15长链。由于结构独特,价格低廉和来源广泛,从而被国内外学者广泛研究。本研究以腰果酚为原料,通过化学改性合成了几种绿色环保型的腰果酚基环氧增塑剂,并对其性能进行了研究。1.腰果酚经酰酯化和环氧化,合成了环氧腰果酚月桂酸酯(ECDL)。采用傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1H NMR)、碳谱(13C NMR)对反应产物进行化学结构表征。将其与传统增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)复配用于增塑聚氯乙烯(PVC),并与商业化环保增塑剂环氧大豆油(ESBO)进行比较。利用动态热机械分析(DMA)、热重分析(TGA)、力学性能测试、扫描电镜(SEM)、流变性能测试以及抽出、挥发和迁移性测试,考察了ECDL对DOP的替代效果。结果表明,当DOP被ECDL替代33.3%时,玻璃化转变温度(Tg)升高5%;当DOP被ECDL全部替代时,Ti、T50和Tp1分别提高16.8、26.5和7.1℃,热稳定时间由12.22min延长至44.72min,加工过程中的平衡扭矩略有增高,由3N·m增加到4.5N·m,加工性能良好;随着ECDL含量增加,挥发性显著降低,迁移性基本不变,在溶剂中的抽出损失呈现下降趋势。2.腰果酚经威廉姆森醚化和环氧化反应,得到环氧腰果酚丁基醚(ECBE)。采用FTIR和1H NMR、13C NMR进行结构表征。与DOP复配,将其用于塑化PVC,采用万能拉力试验机考察了制品的力学性能,采用DMA、TGA和转矩流变仪测试其相容性、热稳定性和加工性能等。结果表明,所合成的新型环保型增塑剂具有良好的增塑效果和热稳定性,与单独使用DOP相比,当ECBE替代率为30%时,Tg降低了5.76℃,断裂伸长率提高了17.8%;当ECBE全部替代DOP时,Ti、T50和Tp1分别提高了15.3、14.8和4.1℃,热稳定时间由11.56min延长至59.94min,平衡扭矩略微增大,由3.3到4.1N·m,热稳定性能和加工性能良好,挥发性和抽出性损失降低。当ECBE替代率为30%时,可以得到力学性能和加工性能较优异的制品。3.腰果酚经磷酯化和环氧化反应,制备了环氧腰果酚一苯基磷酸酯(ECPP)阻燃增塑剂。通过FTIR和1H NMR、31P NMR对反应产物进行化学结构表征。将其与DOP、PVC共混熔融,通过拉力测试、TGA、热重-红外联用(TGA-FTIR)、热重-质谱联用(TGA-MS)、极限氧指数(LOI)和DMA等测试考察了塑化材料的机械性能、热性能和阻燃性能等。结果表明,当DOP被ECPP替代时,样品的力学性能有所降低,Tg由41℃缓慢增加至51.36℃,LOI由24.6%增加到27.2%,Ti、T50、Tp1和Tp2分别由245.8、300.8、293.4和456.8℃升高至260.1、320.2、299.2和473.2℃,热稳定性能提高;TGA-FTIR分析表明制品热解过程中释放的主要气体为H2O、CO、HCl、CO2和C6H6;TGA-MS结果表明样品F4热解过程中CO、HCl、CO2和C6H6的释放量显著降低,H2O的释放量则较多;此外,样品的挥发性损失由25.13%降低至12.5%,迁移性损失降低。由此可知,制备的ECPP阻燃环氧增塑剂可以用于部分替代DOP,从而提高制品的热性能。