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天然油多元醇

天然油多元醇

2019年12月26日
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天然油多元醇,也称为NOP或生物多元醇,是通过几种不同技术衍生自植物油的多元醇。这些材料的主要用途是生产聚氨酯。根据美国农业部长在2002年《农场安全和农村投资法》中的定义,大多数NOP都属于生物基产品。

NOP都具有相似的来源和应用,但是材料本身可能会完全不同,这取决于它们的制作方式。都是透明液体,从无色到中等黄色。它们的粘度也是可变的,并且通常是分子量和每个分子的平均羟基数的函数(较高的mw和较高的羟基含量均提供较高的粘度。)气味是重要的性质,不同于NOP至NOP。大多数NOP在化学上仍与其母体植物油非常相似,因此很容易变酸。这涉及自氧化含有碳-碳双键的脂肪酸链的形成,最终形成有臭的,低分子量的醛,酮和羧酸。臭味在NOP本身中是不可取的,但更重要的是,在它们制成的材料中是不可闻的。

有限数量的天然植物油(甘油三酸酯)含有未反应的羟基,这些羟基说明了这些多元醇的名称和重要的反应活性。蓖麻油是唯一可直接从植物来源生产的市售天然油多元醇:所有其他NOP都需要对可直接从植物中获得的油进行化学改性。

希望通过将可再生资源用作化学过程的原料,可以减少对化学工业目前使用的不可再生化石燃料的需求,并减少二氧化碳(最著名的温室气体)的总体产量,从而减少环境足迹[1]。一家NOP生产商,嘉吉(Cargill)估计,其BiOH(TM)多元醇生产工艺可减少36%的全球变暖排放量(二氧化碳),将不可再生能源的使用量减少61%(燃烧化石燃料),并将二氧化碳排放量减少23%。总能源需求,全部与石化产品生产的多元醇有关。

 

天然油多元醇的来源

构成蓖麻油的脂肪酸的90%是蓖麻油酸,其在C-12上具有羟基并具有碳-碳双键。以下结构显示了由蓖麻油酸和甘油的三酯组成的蓖麻油的主要成分:

 

其他植物油-例如大豆油,[3] 花生油和低芥酸菜子油 -含有碳-碳双键,但没有羟基。有几种用于将羟基引入脂肪酸碳链上的方法,其中大多数涉及CC双键的氧化。用臭氧处理植物油会裂解双键,并且可以制备酯或醇,具体取决于用于处理臭氧分解产物的条件。[4]下例显示了三油精与臭氧和乙二醇的反应。

 

空气氧化(自氧化)是干燥油 “干燥”所涉及的化学反应,分子量增加,并引入羟基。自动氧化中涉及的自由基反应可产生交联和氧化的甘油三酸酯的复杂混合物。用过氧酸处理植物油得到环氧化物,可以与亲核试剂反应得到羟基。这可以一步一步完成。[5]注意,在下面显示的示例中,只有三个脂肪酸链中的一个被完全绘制,分子的另一部分由“ R 1且亲核试剂未作具体说明。较早的例子还包括环氧化大豆油的酸催化开环以制备聚氨酯泡沫的油性多元醇[6],以及大豆脂肪酸甲酯与多功能多元醇的酸催化开环以形成用于铸造树脂的新多元醇。 

可以在金属催化剂存在下,用一氧化碳和氢气在不饱和(含有碳-碳双键)脂肪酸的甘油三酸酯或这些酸的甲基酯上进行处理,以在链上添加-CHO(甲酰基)基团(加氢甲酰化反应) ),然后氢化得到所需的羟基。[8]在这种情况下,R 1 […]

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