固体酸SO42--SnO2－SiO2催化乳酸乙酯的合成探究.doc

固体酸SO42-/SnO2－SiO2催化乳酸乙酯的合成研究 1、相关定义 1.1、生物可降解高分子材料的定义及分类 高分子材料。随着国民经济的 高速发展,高分子材料的使用已经渗透到人们生活的各个领域。然而,由于常用 高分子材料使用完后大部分难以降解,丢弃到自然界中导致了严重的环境污染问 题。因此,开发可生物降解高分子材料已成为现今国内外研究热点。根据美国材 料与试验协会(ASTM)[1]对降解高分子材料的定义是指:在特定环境条件下, 其化学结构发生显著变化,且同时造成某些性能的下降。所以,生物降解高分子 材料是指在细菌、霉菌等自然界微生物的作用下能很快降解的高分子材料。按照 原料的来源分,生物降解高分子材料可以分为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、纤维素、甲壳素、蛋白质及其制备的生物降解材料;合 成高分子材料又可分为石油基的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚甲基乙撑碳酸酯 (PPC)、聚己内酯(PCL)等,生物基的聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHAs) 等。如图 1-1 所示:聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 聚甲基乙撑碳酸酯(PPC) 石油基 聚已内酯(PCL) 合塑成 料 聚羟基烷酸酯(PHAs) 生物基 生物降解塑料聚乳酸(PLA) 纤维素 天材然甲壳素 料淀粉 图 1-1 生物降解塑料的分类 Figure 1-1 Classification of biodegradable plastics 第 1 页 上海交通大学硕士学位论文 聚丁二酸甘油酯的合成及对聚乳酸增韧改性研究 1.2、绿色化学和溶剂绿色化概念 1.1.1.1 绿色化学的定义 P. T. Anasats 在《Green Chemistry》中定义[1-2]: 绿色化学是在化学反应和相关过程 中(包括化学设计、制造、生产及后处理)尽量减少有毒、有害物质的使用,减少废物 产生,减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、 试剂、产物和副产物的一门从源头上阻止污染的化学。 1.1.1.2 绿色化学的研究内容 绿色化学是围绕化学反映及其原料、溶剂和产品的绿色化而开展的化学研究,其内 容简要如下: 1.原料的绿色化:指采用无毒、无害及可再生原料。 2.化学反应的绿色化:指开发”原子经济”反应,提高反应的选择性。 3.产品的绿色化:通过结构与性能的评价,筛选出无毒或低毒的产品。 4.反应介质的绿色化:指使用无毒无害可回收利用的反应介质。 近年来各国化学家都在这四方面不断努力,以达到环境友好化学为目的。本论文着 1 垂于第一和第四方而开展一些工作,即:采用无毒、无害及可再生的催化剂和反应介质 的绿色化研究。 1.1.1.3 溶剂绿色化的研究内容 在传统的化学行为过程中普遍使用大量的有机溶剂。通常的溶剂包括:含卤原子的 溶剂,如:二氯甲烷、氯仿、全氯乙烯、四氯化碳,苯及其它芳香烃等,它们都被疑为 致癌剂。所有这些有机溶剂都是低沸点、易挥发的物质,在使用过程中大量挥发到空气 中,造成大气环境污染。如 1991 年,世界上 25 种常见有机溶剂的用髦为 2600 万吨, 这些溶剂所排放到大气的废物达 68700 万吨,占当年 TRI(Toxic Release Inventory)化学总 排放量的 27%[3]。由此可见,反应介质的绿色化研究是绿色化学的基本的重要的组成部 分。 作为溶剂绿色化研究日前主要涉及如下几个方面: 1.无溶剂体系,包括:a.反应物本身为溶剂[4];b.原料在熔融状态下充分混合[5]; c.固相支持的反应[6]。 2.水为反应介质,包括:纯水为溶剂及水介入的反应。 3.超临界流体,主要有超临界 CO2 流体[8],有机氟相流体[9]。 4.离子液[10]。 5.混合体系,包括:水相/有机相[7]、氟相/有机相[11]、水相/SCCO2。 6.液体高分子溶剂,如:PEG 等。 在这些绿色化溶剂中,超临界流体对反应设备要求高,离子液费用昂贵,而且最近 被认为将是一大污染源,混合体系从本质上离不开有机溶剂,因此我们认为以水为溶剂 的绿色化学最重要,因为: 1.水是生命的基础,大多数生物化学过程都是在水的存在下进行的。 2.资源丰富,廉价。 3.无毒。 其次,与其它有机溶剂相比,水本身具有它独特的物理化学性质,对很多反应有特 殊的促进作用。 另外廉价可回收的液体反应物本身为介质的无溶剂条件下的反应也是我们所倡导 的。 1.3、固体超强酸催化剂的定义 人们用 Hammett 函数表示酸强度时,100%硫酸的酸强度为 H。=-11.9,而当固体酸强 度 H。1.4、点击化学的定义 chemistry)的概念由诺贝尔化学奖获得者、美国化学家 Sharpless 于 2001 年首次正式提出。点击化学,也称”链接化学”