[发明专利]一种栲胶基聚醚多元醇脂肪酸酯增塑剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种栲胶基聚醚多元醇脂肪酸酯增塑剂的制备方法，以栲胶基聚醚多元醇为原料，与脂肪酸进行直接酯化合成出栲胶基聚醚多元醇脂肪酸酯增塑剂。本发明利用栲胶粗品为原料制备高性能栲胶基聚醚多元醇脂肪酸酯，具有产品环保，简单等特点。所合成的栲胶基聚醚多元醇脂肪酸酯结构中具有极性高、柔韧性好的醚键基团，因此增塑剂具有与PVC相容性好、增塑效率高、在较少用量的条件下，可完全替代传统石油基增塑剂邻苯二甲酸二辛酯，具有很好的实用性。

技术领域

本发明涉及生物基增塑剂技术领域，具体涉及一种栲胶基聚醚多元醇脂肪酸酯增塑剂及其制备方法和应用。

背景技术

木材是国际公认的四大原材料(钢材、水泥、木材、塑料)之一，我国木材和林产品需求急剧增长，目前每年进口木材类产品折合原木达1亿多立方米，进口额高达200多亿美元。木材由树干和树皮组成，树干可用于制备人造板、纸张、门、家具等重要产品；相比之下，树皮要么被当作废弃物或者廉价燃料。据统计全球每年剩余的树皮总量达到400-500亿立方米。剩余的树皮不仅占用大量存储空间还会引起病虫害和火灾。如何高效利用剩余树皮已成为迫在眉睫的课题。

单宁即植物单宁(也称为植物鞣革)，是一种复杂的高分子多酚类化合物，广泛存在于树木的树皮和果实中，其含量仅次于纤维素、木质素和半纤维素。栲胶是从富含单宁的植物性物料提取浓缩所得的产品，通常用于制革行业(Chemical EngineeringCommunications，2020，207(5)，722-732.)，水处理(Chemical Engineering Journal，2016，303，575-587.)，涂料(Journal of Coatings Technology and Research，2018，15(6)，1273-1282.)，胶粘剂(International Journal of Adhesion and Adhesives，2004，24(4)，327-333.)和聚氨酯泡沫(Journal of Applied Polymer Science，2014，131(13).)等行业，但是这些研究都需要将单宁酸从栲胶中提取出来才能利用，不仅过程复杂且成本高。专利CN111116892A提出了一种栲胶基聚醚多元醇的制备方法，实现了通过对栲胶粗品进行醚化赋予其较高活性，但未给出具体应用领域。Zhang Tongtong等(Industrial Cropsand Products，2022，176，114255)利用栲胶通过环氧液化和环氧化的方式制备了一种特殊的栲胶基环氧树脂，将其添加至传统双酚A环氧树脂中能够有效提高双酚A树脂的韧性和延展性能；但其添加量超过5％时，双酚A环氧树脂的综合性能则呈现下降趋势，栲胶应用量有限。因此，如何高效应用富含单宁的栲胶仍是解决剩余树皮的核心。

增塑剂是一种能够减弱材料分子间次价键，提高材料加工性、可塑性、柔韧性、拉伸性，降低熔体粘度和玻璃化转变温度，而不改变被增塑材料基本化学性能的高分子助剂，已被广泛用于医疗器械、汽车制造、儿童玩具、食品包装、涂料和电气绝缘等多个领域。目前，全球增塑剂用量超800万t/a，市场规模超195亿美元，其中90％用于聚氯乙烯(PVC)工业。作为全球发展最快的经济体，中国是世界上增塑剂生产和消费第一大国，但我国增塑剂产业总体技术水平较低，有毒邻苯二甲酸酯类增塑剂占生产总量的80％以上。若能将栲胶功能化，制备能够替代邻苯二甲酸酯类增塑剂则是高值化利用栲胶的重要途径。然而，由于栲胶组成复杂，结构中除了有活性较高的单宁外还存在活性差的树胶和多糖化合物；此外，单宁的分子量较大，且与树胶存在分子间静电力和氢键作用，进一步限制了栲胶的改性应用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种栲胶基聚醚多元醇脂肪酸酯增塑剂的制备方法，利用栲胶制备可再生栲胶基聚醚多元醇脂肪酸酯，具有工艺简单，容易操作，环保等特点。本发明要解决的另一技术问题是提供一种上述方法制备获得的栲胶基聚醚多元醇脂肪酸酯增塑剂，具有相容性好、增塑效率高等特点。本发明还要解决一技术问题是提供一种上述栲胶基聚醚多元醇脂肪酸酯作为增塑剂在制备聚氯乙烯(PVC)塑料中的应用。