《替代邻苯“塑化剂”的分子改性植物油脂基环保产品产业化关键技术》

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课题来源与背景: 传统邻苯类增塑剂的毒害性已受到全球工业领域的高度关注,并逐渐被众多国家和地区限制使用。开发和应用环保、无毒的邻苯增塑剂替代品已成为增塑剂行业的研究热点和重点。植物油脂基环保塑化剂是近年来新型的环保型替代品,然而由于塑化效率、兼容性、加工性、稳定性等技术指标方面的缺陷,尚不能有效替代“邻苯类有毒塑化剂”广泛应用于塑料制品中。研究目的与意义: 该课题是对植物油脂塑化剂制品的技术革新,主要针对邻苯类“塑化剂”替代品的性能制约现状,以多种植物油脂基为基础原料,通过优化筛选工艺、巩固提升环氧基团官能团、提高替代品的塑化效率与模量,改善替代品的兼容性、加工性、稳定性,可满足欧盟REACH法规、美国FDA等对塑化剂制品的安全、环保要求,且原料可再生、可生物降解,从而实现在电线、电缆护套料、人造革、食品包装膜、儿童玩具、食品饮料包装袋、瓶盖内圈等领域对邻苯类塑化剂的完全替代。主要论点与论据:国外多项研究证实,邻苯类塑化剂可以经口、呼吸道、静脉输液、皮肤吸收等多种途径进入人体,形成环境内分泌干扰因子,危害人们健康。因此,欧美等国家2000年起纷纷出台相关规定限制其使用,邻苯类塑化剂在欧洲市场的份额已经下降到不足10%,且应用领域已仅主要集中于工业塑料制品领域。伴随传统邻苯类塑化剂市场份额的大幅萎缩,以无毒、环保为主要特点非邻苯类塑化剂产品被赋予了更广阔的应用机会,塑化剂行业迎来了前所未有的变革。如德国巴斯夫推出的新型环保塑化剂环己烷-1,2羧酸任酯,分子中不含苯环结构,塑化效率、加工性等与邻苯塑化剂相当,主要应用于玩具和医疗器械PVC制品中,其缺陷是一方面挥发性和迁移性不及邻苯塑化剂,且主要生产原料任醇是石化提取物,不可再生,产量受限,再加上成本昂贵,导致该产品无法普遍推广,诸如上述新型环保型塑化剂应用领域尚较窄,未成为市场主流。植物油脂基环保塑化剂是近年来新型的环保型替代品,2008~2010年,西欧国家邻苯类增塑剂增长率只有2.1%,而环氧酯类塑化剂增长率达到89.6%;在美国,环氧酯类增塑剂的消费量也已占到其消费总量的第三。然而,由于塑化效率、兼容性、加工性、稳定性等技术指标方面的缺陷,不能有效替代“邻苯类有毒塑化剂”广泛应用于塑料制品中,在中国,植物油脂类塑化剂制品的市场占有率不足20%。主要创新点:将高效分离工艺运用到高性能产品的开发中,采用精馏和结晶分提分段切割获取相同或类似分子结构的油脂原料,从而提高制品的兼容性。将分子科学的基本原理运用到高性能产品的设计中,通过分子结构的改变和构建调变其基本物理化学性能,通过引入环氧基团增强在高分子树脂材料中的相容性、增塑性和稳定性,保持其环保无毒特点,从而提升产品竞争力。社会经济效益,存在的问题: 该成果面试后,主要用于儿童玩具、电线电缆、食品包装等塑料产品。在兼容性、塑化效率、稳定性等方面完全达到替代的要求,且原料成本较之邻苯类塑化剂制品有所降低,定能够获得广阔的应用前景。能够解决中国增塑剂行业存在的总体生产水平低、产品结构不合理、环保高效品种需进口的问题,逐步实现生物环保型增塑剂完全替代传统有毒增塑剂的目标,提高中国增塑剂行业在世界上竞争力和市场占有率,带动中国生物环保型增塑剂产业化进步。而且中国生物基增塑剂原料资源丰富,价廉易得,课题研究利用天然植物油脂生产环氧类生物基增塑剂,进一步拓宽了原料来源,变废为宝,具有良好的经济效益和社会效益。历年获奖情况:2012年获重大科技专项重点工业项目。

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