固體酸so42--sno2－sio2催化乳酸乙酯的合成研究

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1、固體酸SO42-/SnO2－SiO2催化乳酸乙酯的合成研究1、相關(guān)定義1.1、生物可降解高分子材料的定義及分類高分子材料。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,高分子材料的使用已經(jīng)滲透到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域。然而,由于常用高分子材料使用完后大部分難以降解,丟棄到自然界中導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。因此,開發(fā)可生物降解高分子材料已成為現(xiàn)今國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。根據(jù)美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(ASTM)[1]對降解高分子材料的定義是指:在特定環(huán)境條件下,其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化,且同時(shí)造成某些性能的下降。所以,生物降解高分子材料是指在細(xì)菌、霉菌等自然界微生物的

2、作用下能很快降解的高分子材料。按照原料的來源分,生物降解高分子材料可以分為天然高分子材料和合成高分子材料;天然高分子材料如淀粉、纖維素、甲殼素、蛋白質(zhì)及其制備的生物降解材料;合成高分子材料又可分為石油基的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚甲基乙撐碳酸酯(PPC)、聚己內(nèi)酯(PCL)等,生物基的聚乳酸(PLA)、聚羥基烷酸酯(PHAs)等。如圖1-1所示:聚丁二酸丁二醇酯(PBS)聚甲基乙撐碳酸酯(PPC)石油基聚已內(nèi)酯(PCL)合塑成料聚羥基烷酸酯(PHAs)生物基生物降解塑料聚乳酸(PLA)纖維素天材然甲殼素料淀粉圖1-1生

3、物降解塑料的分類Figure1-1Classificationofbiodegradableplastics第1頁上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文聚丁二酸甘油酯的合成及對聚乳酸增韌改性研究1.2、綠色化學(xué)和溶劑綠色化概念1.1.1.1綠色化學(xué)的定義P.T.Anasats在《GreenChemistry》中定義[1-2]:綠色化學(xué)是在化學(xué)反應(yīng)和相關(guān)過程中(包括化學(xué)設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)及后處理)盡量減少有毒、有害物質(zhì)的使用,減少廢物產(chǎn)生,減少或消滅那些對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑、試劑、產(chǎn)物和副產(chǎn)物的一門從源頭上

4、阻止污染的化學(xué)。1.1.1.2綠色化學(xué)的研究內(nèi)容綠色化學(xué)是圍繞化學(xué)反映及其原料、溶劑和產(chǎn)品的綠色化而開展的化學(xué)研究,其內(nèi)容簡要如下:1.原料的綠色化:指采用無毒、無害及可再生原料。2.化學(xué)反應(yīng)的綠色化:指開發(fā)”原子經(jīng)濟(jì)”反應(yīng),提高反應(yīng)的選擇性。3.產(chǎn)品的綠色化:通過結(jié)構(gòu)與性能的評價(jià),篩選出無毒或低毒的產(chǎn)品。4.反應(yīng)介質(zhì)的綠色化:指使用無毒無害可回收利用的反應(yīng)介質(zhì)。近年來各國化學(xué)家都在這四方面不斷努力,以達(dá)到環(huán)境友好化學(xué)為目的。本論文著1垂于第一和第四方而開展一些工作,即:采用無毒、無害及可再生的催化劑和反應(yīng)介質(zhì)的綠色化研究

5、。1.1.1.3溶劑綠色化的研究內(nèi)容在傳統(tǒng)的化學(xué)行為過程中普遍使用大量的有機(jī)溶劑。通常的溶劑包括:含鹵原子的溶劑,如:二氯甲烷、氯仿、全氯乙烯、四氯化碳,苯及其它芳香烴等,它們都被疑為致癌劑。所有這些有機(jī)溶劑都是低沸點(diǎn)、易揮發(fā)的物質(zhì),在使用過程中大量揮發(fā)到空氣中,造成大氣環(huán)境污染。如1991年,世界上25種常見有機(jī)溶劑的用髦為2600萬噸,這些溶劑所排放到大氣的廢物達(dá)68700萬噸,占當(dāng)年TRI(ToxicReleaseInventory)化學(xué)總排放量的27%[3]。由此可見,反應(yīng)介質(zhì)的綠色化研究是綠色化學(xué)的基本的重要的組

6、成部分。作為溶劑綠色化研究日前主要涉及如下幾個(gè)方面:1.無溶劑體系,包括:a.反應(yīng)物本身為溶劑[4];b.原料在熔融狀態(tài)下充分混合[5];c.固相支持的反應(yīng)[6]。2.水為反應(yīng)介質(zhì),包括:純水為溶劑及水介入的反應(yīng)。3.超臨界流體,主要有超臨界CO2流體[8],有機(jī)氟相流體[9]。4.離子液[10]。5.混合體系,包括:水相/有機(jī)相[7]、氟相/有機(jī)相[11]、水相/SCCO2。6.液體高分子溶劑,如:PEG等。在這些綠色化溶劑中,超臨界流體對反應(yīng)設(shè)備要求高,離子液費(fèi)用昂貴,而且最近被認(rèn)為將是一大污染源,混合體系從本質(zhì)上離不

7、開有機(jī)溶劑,因此我們認(rèn)為以水為溶劑的綠色化學(xué)最重要,因?yàn)?1.水是生命的基礎(chǔ),大多數(shù)生物化學(xué)過程都是在水的存在下進(jìn)行的。2.資源豐富,廉價(jià)。3.無毒。其次,與其它有機(jī)溶劑相比,水本身具有它獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),對很多反應(yīng)有特殊的促進(jìn)作用。另外廉價(jià)可回收的液體反應(yīng)物本身為介質(zhì)的無溶劑條件下的反應(yīng)也是我們所倡導(dǎo)的。1.3、固體超強(qiáng)酸催化劑的定義人們用Hammett函數(shù)表示酸強(qiáng)度時(shí),100%硫酸的酸強(qiáng)度為H。=-11.9,而當(dāng)固體酸強(qiáng)度H。1.4、點(diǎn)擊化學(xué)的定義chemistry)的概念由諾貝爾化學(xué)獎獲得者、美國化學(xué)家Sharpl

8、ess于2001年首次正式提出。點(diǎn)擊化學(xué),也稱”鏈接化學(xué)”(linkchemistry),是一種快速合成大量化合物的新型組合化學(xué)合成方法。主要是通過碳-雜原子(N,O,S等)鍵的形成,把一些小單元簡單、快速拼接起來,以快速高效的合成各種各樣的分子。因此,點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)具有原料易得、不受與底物相連的其他官能