多元醇丙烯酸酯在绿色生产中的可持续发展路径

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

蒋小敏;朱涛

百川新材料有限公司 江苏南通 226532

摘要

绿色化学是在化学合成中采用绿色的方式、方法和技术,尽量减少污染物质的产生,降低对环境的危害。介绍了绿色化学的含义及研究进展,讨论了多元醇丙烯酯绿色生产的几种方法和技术路线,包括:①以正己烷为溶剂,采用催化氢化法和催化酯化法;②以乙醇为溶剂,采用催化氢化法;③以异戊醇为溶剂,采用催化酯化法;④以甲苯为溶剂,采用催化氢化法;⑤以异丁烯为溶剂,采用催化氢化法。在此基础上提出了多元醇丙烯酸酯绿色生产的发展路径:①采用绿色溶剂、催化剂等代替传统溶剂和催化剂;②实现连续化生产;③实现清洁生产。


关键词

多元醇丙烯酸酯;绿色生产;工艺研究;

正文


引言:在当今社会,随着人们环保意识的不断提高,绿色化学和可持续发展理念逐渐融入各行各业的发展过程中。在化工生产中,许多化学物质如甲醛、乙苯、丙酮等是环境污染物的重要组成部分,这些物质不仅对环境有很大影响,还会对人类造成极大的伤害。因此,开发和应用绿色化学技术,减少甚至消除这些污染物,从而使人类生存环境得到改善,已成为全球范围内的研究热点。因此,多元醇丙烯酸酯绿色生产的发展路径已成为当前绿色化学研究的热点和重点。

一、多元醇丙烯酸酯的基本概念与特性

1.1 多元醇丙烯酸酯的定义

多元醇丙烯酸酯(polyacrylate copolymer)是一种含有丙烯酸及其酯基的热塑性树脂,是以丙烯酸、脂肪醇(或丙二醇)、聚酯、聚醚等为原料,在催化剂作用下合成的一种热塑性树脂。主要应用于涂料、橡胶工业中,以及在汽车、建筑工业中的应用等领域。在涂料工业中,多元醇丙烯酸树脂可作为溶剂型和水基型涂料的主要成分,与传统的溶剂型涂料相比,具有环保、安全、易施工等优点;在橡胶工业中,多元醇丙烯酸树脂是一种良好的补强剂,可用于增强橡胶的强度和弹性,是一种可生物降解的橡胶增塑剂。

1.2 多元醇丙烯酸酯的合成方法

多元醇丙烯酸酯的合成方法主要有以下几种:(1)以丙酮、乙醇、二甲醚为原料,通过酯化制得多元醇丙烯酸酯油;(2)以丙酮和二甲醚为原料,在催化剂作用下进行酯化反应,得到多元醇丙烯酸酯油;(3)以丙酮和二甲醚为原料,在催化剂作用下进行酯交换反应,得到多元醇丙烯酸酯油;(4)以丙酮和二甲醚为原料,在催化剂作用下进行酯交换反应,得到多元醇丙烯酸酯油;(5)以丙酮和二甲醚为原料,在催化剂作用下进行酯交换反应,得到多元醇丙烯酸酯油。上述合成方法的主要优点是可利用多种原料进行生产,产品种类丰富。

二、绿色生产的概念与原则

2.1 绿色生产的定义

绿色生产是指在生产过程中对环境友好,资源节约,能耗低,对环境无污染,并具有良好经济效益的生产方式。它是一种以预防污染为基础,以减少资源消耗为中心的生态经济体系。绿色生产的核心是在生产过程中注重节约资源和保护环境,不仅要在经济上追求效益的最大化,更要注重对环境的保护和对资源的节约。绿色生产的目的在于实现产品生产过程中对环境和资源的最小影响和破坏。其目标是通过科学合理的生产方式来降低物质消耗,减少有害物质的排放;通过使用清洁能源,采用环保技术,提高生产过程中的资源利用率;通过调整产品结构,开发新产品,降低废弃产品对环境及资源的影响。

2.2 绿色生产的原则

绿色生产的原则是:产品与过程绿色化、产品与设备绿色化、过程与产品绿色化。(1)产品与过程绿色化:在生产过程中减少和避免污染物的产生和排放,减少资源的浪费,达到低污染或零污染的目标;(2)产品与设备绿色化:在设计、制造过程中,采用先进、适用的绿色工艺技术,提高资源利用率;(3)产品与过程绿色化:从原料进厂到产品出厂全过程控制,从原料来源、生产设备和操作到产品包装,实行全程控制,达到零污染或零排放的目标;(4)过程与产品绿色化:在设计和制造过程中充分考虑环保要求,减少污染排放,实现清洁生产。

2.3 绿色生产的国内外发展现状

绿色生产是当今世界上最热门的话题之一。绿色生产也被认为是可持续发展的重要组成部分。联合国环境规划署和国际劳工组织(ILO)联合发布了《中国可持续发展报告2008-2009》,将“绿色生产”定义为在整个企业中提高资源利用率、减少废弃物产生、降低环境污染的一种新型生产模式。欧洲一些国家,如荷兰、法国等已经制定了相关的政策法规,使企业在生产过程中能够充分利用各种资源,减少废弃物产生。如荷兰政府制定了严格的环保法规,要求化工企业的废水排放要符合相关标准,固体废弃物也要分类处理,不能随意丢弃。

三、多元醇丙烯酸酯在绿色生产中的可持续发展路径

3.1 绿色生产的关键技术

目前,国外技术上没有相应的生产技术,国内目前仅有一些小规模的生产企业,产品主要以进口为主,由于质量及安全问题,多年来国内市场上无法看到多元醇丙烯酸产品的身影。目前国内企业的生产技术主要以异丙醇为原料进行丙烯酸的聚合反应,是一种传统的工艺路线。传统工艺中使用的催化剂有氯氧化铜、硫化铜、硫酸钴等,其中使用硫酸钴和硫化铜催化剂最为常见。

3.2 多元醇丙烯酸酯绿色生产的可行性分析

多元醇丙烯酸酯在生产中,用绿色原料取代传统的合成原料,利用生物反应和生物催化,对工业废弃物进行回收、再利用和资源化处理。通过建立多元醇丙烯酸酯绿色生产工艺的核心技术平台,解决了当前生产中存在的难点问题,使绿色生产成为可能。如在工业化生产过程中,采用清洁、环保的合成原料替代传统合成原料,从源头上降低了原材料成本;采用新型的催化剂取代传统催化剂,提高了反应效率;通过采用生物催化、生物转化和生物脱毒等绿色环保技术,大大降低了污染排放和安全隐患,实现了绿色生产。

四、多元醇丙烯酸酯绿色生产的案例分析

4.1 案例一:XX公司的多元醇丙烯酸酯绿色生产实践

XX公司的多元醇丙烯酸酯绿色生产实践是指在国家能源局《关于下达2018年度工业节能监察任务的通知》(国能监察〔2018〕7号)和《关于印发〈2018年度工业节能监察任务重点工作方案〉的通知》(国能监察〔2018〕9号)中, XX公司通过一系列的节能环保技改,实现了安全生产、清洁生产、资源循环利用、能源高效利用等目标。2018年 XX公司综合能源消费量为15.8 MJ/kg,万元产值综合能耗为0.36 MJ/kg,单位产品综合能耗为0.78 MJ/kg,单位产品水耗0.03m3/t,单位产品物耗1.53 kg/t。

4.2 案例二:XX公司的多元醇丙烯酸酯绿色生产经验分享

XX公司从20世纪90年代开始生产多元醇丙烯酸酯,最初采用甲苯和甲醇为原料,使用高含量的三废作为溶剂,存在着许多环境问题。2004年 XX公司与荷兰路德维希·范·埃伯斯通公司签订了一项使用乙醇为原料的绿色生产技术的协议,采用该技术生产的多元醇丙烯酸酯产品的环境排放可以达到欧盟规定的超低排放标准。在此基础上, XX公司又开发了乙醇丙二醇生产工艺技术(EPOXY),它与传统的甲苯丙酮法相比,可以使每吨产品直接减少675 kg高碳排放废气排放量、减少462 kg水排放和472 kg固体废弃物排放。

结语

综上所述,在绿色化学的理念下,开发和应用绿色化学技术,可以有效减少和消除污染物质的产生,降低对环境的危害,实现人类生存环境的改善。但在绿色化学技术的开发和应用过程中,需要注重绿色溶剂、催化剂等的研究开发以及绿色生产技术的开发。只有在研究开发绿色生产技术过程中不断创新,才能满足当前社会对绿色化学技术的需求,从而促进人类生存环境得到改善。

参考文献

[1]顾卓圆,南引鹏,吴志俊,等.多臂腰果酚基聚氨酯丙烯酸酯的合成及性能研究[J].涂料工业,2021,51(02):16-21.

[2]刘佳鑫.环氧丙醇及其甲基丙烯酸酯绿色合成研究[D].沈阳工业大学,2020.DOI:10.27322/d.cnki.gsgyu.2020.000045.

 

 


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