亚麻油的改性及其在生物基增塑剂中的应用
亚麻籽在我国广泛种植，其产物亚麻油(胡麻油)是一种富含不饱和脂肪酸具有广阔应用前景的油脂。本论文以亚麻油为原料，进行技术应用与食品生产两方面的应用研究，一方面用细胞催化亚麻油的无溶剂环氧化，生成环氧亚麻油与马来酸酐热聚形成环氧树脂低聚物即生物基增塑剂。另一方面利用自产脂肪酶水解亚麻油，分离提纯高附加值产品亚麻酸。 本课题以富含不饱和脂肪酸的亚麻油为原料，应用一种无溶剂细胞催化的方法环氧亚麻油，其中的细胞催化来自于实验室发酵自制的Candida sp.99-125菌体，此菌体对过氧化氢具有良好的耐受性，己发现具有强酯化活力弱水解活力的特性，极大限度降低反应过程中副反应水解反应的发生。研究了不同酶的环氧效果、菌体环氧化的条件优化及菌体对不同种类油脂的环氧效果，得出亚麻油环氧过程的最优条件为:一次性添加酶，酶量为30％，过氧化氢添加量为过氧化氢与亚麻油中双键的摩尔比为1∶1，过氧化氢流量为1ml/h，油酸的添加量为2.5m％，反应温度为25℃，反应时长为12h。在此条件下亚麻油的环氧转化率为72.5％，环氧值为8.7(完全环氧值12)，影响因素中最为重要的是反应温度。 合成环氧化亚麻油后，将环氧亚麻油与马来酸酐聚合形成低聚物，通过对马来酸酐添加量的优化，合成不同反应时间及反应温度的样品低聚物，以凝胶色谱测试聚合物的分子量。其中马来酸酐的最佳添加量为3％，合成聚合物的分子量范围为1000-9000。将合成的生物基增塑剂以不同比例与PVC混合，应用热性能表征如热稳定性和热重分析(TG)，机械性能表征如邵氏硬度、相容性、拉伸性能、热机械性能分析(DMA)表征低聚物作为增塑剂的性能。综合各项评价表征指标选取40phr为增塑剂的最佳添加量，通过各项热性能及机械性能的表征，验证了合成增塑剂与市售不同类型的增塑剂性能相仿，在热性能方面的指标优于市售的某些增塑剂的性能。 亚麻油水解后脂肪酸组成为50％亚麻酸、20％油酸、20％亚油酸、10％饱和脂肪酸，针对亚麻酸的高附加值对其进行分离提纯。重难点在于亚麻酸、亚油酸、油酸的分离，三种脂肪酸分别为十八碳三烯酸、二烯酸、一烯酸，各相差一个双键，分子量上相差2，凝固点相差10℃以内。针对这些特性对分子蒸馏法、层析法、尿素包合法、冷冻结晶法四种方法进行验证。试验过现有分离方法后优选出最佳方法为层析法，将银离子硅胶固定化后，在银离子比双键摩尔比为1∶1，银化硅胶活化时间为12h，洗脱液为2％、5％、7％丙酮正己烷溶液时，最高纯度亚麻酸达到100％，纯度为80％以上亚麻酸的总回收率为82％。
亚麻油;细胞催化;环氧亚麻油;生物基增塑剂
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
陈必强
2020
中文
TQ645.1
2020-11-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）