一、课题来源与背景 二聚化脂肪酸具有特殊的物理化学性质，毒性低、环境亲和，是工业上重要的有机合成中间体。随着应用领域的不断扩展，二聚酸的需求量快速增长，而国内高纯度二聚酸基本依赖进口，高品质二聚酸的研制有待进一步发展。 二、研究目的与意义 在不饱和脂肪酸二聚化的Diels-Alder加成反应中存在以下缺点：反应机理不明确，所用的白土催化剂添加量大、分散性差、活性不高、产率低，操作条件要求高（高温、高压），产品品位较低。探明改性层状结构催化剂层间域和层间微结构的调控与制约因素，确定微结构和性质的变化与催化活性的变化规律，揭示Diels-Alder环加成反应中催化剂关键因素及与之对应的微观界面作用机制。形成具有自主知识产权的技术成果，打破我国高选择性、高品质不饱和脂肪酸二聚化物主要依赖进口的局面，为不饱和脂肪酸的二聚化反应历程提供理论依据，是具有一定创新性和理论性的科研工作。 三、主要论点与论据 1. 采用不同矿物资源的蒙脱土作为不饱和脂肪酸二聚反应的催化剂。蒙脱土的二聚活性主要与Brønsted酸位有关；层间距的增加可以改善传质，从而提高二聚反应的活性。本研究对获得稳定、高质量二聚酸产品而进行蒙脱土的选择和改性提供指导。（Materials, 2020, (13): 3271-3279）。 2. 在引入共价和非共价交联结构的基础上，开发了一种新型的C36-DFA基不饱和聚酯树脂，这可能有助于合成具有更高韧性和强度的UPR结构。同时，基于油脂衍生物C36-DFA应用的拓展，绿色不饱和聚酯树脂的合成工艺可以提供从可再生资源合成聚合物材料的理论指导，研究内容已经发表（Science of Advanced Materials, 2021, 13(4): 597-607）。 3. 经缩合聚合法制备出C36二聚脂肪酸改性不饱和聚酯，采用丙烯酸和苯乙烯混合交联剂固化得到DFA-UPR树脂材料，研究内容已经发表（仲恺农业工程学院, 2020, 33(3): 8-17；化工进展, 2020, 39(5): 1888-1896）。 4.通过原位聚合法和机械共混法，分别选用蒙脱土(DK-2)和层间距较大的蒙脱土(DK-4)对DFA/UPR进行二次增强改性，设计、制备了六种不同新型结构的无机粒子增强C36二聚脂肪酸改性不饱和聚酯树脂材料。研究内容已经发表（Polymers for Advanced Technologies, 2022, 33:2459-2469）。 四、创见与创新 1. 通过改性层状粘土，将粘土的层间域、微结构的可设计性、可修饰性、可调节性与催化剂功能的高效性、选择性、专一性巧妙结合起来。 2. 从分子水平解决可控合成、定向组装的科学难题，建立改性催化剂的晶体结构模型，为优化和调控催化剂提供理论准则。 3. 从微观、介观和宏观全方位模拟不饱和脂肪酸Diels-Alder反应的分子动力学过程和反应机理。 五、社会经济效益，存在的问题 1．经济效益 国家统计局数据，2021年我国油料总产量为3613万吨，4大油料进口总量为10205.1万吨，按油料的5%～10%产生油脚、皂脚等副产品，副产品的量是惊人的，充分利用丰富的油脚、皂脚资源，通过合理利用和开发，从中回收脂肪酸，达到变废为宝，提高企业经济效益都有十分重要的意义。 2．社会效益分析 近年来植物油脂精炼能力大幅提升，特别是大豆油生产精炼副产品酸化油，产量较大，皂脚和油脚等副产品具有污染环境和回收利用的双重性，合理回收利用，可替代石油资源作为精细化学品等重要原料，具有显著的社会经济效益。我国的二聚酸开发研究起步较晚，目前对于高品质的二聚化脂肪酸依然依赖进口，进口高品质二聚化脂肪酸高达每吨2.8万元。课题的实施不仅提高二聚酸品质、节约了生产成本、且提升国际市场竞争力。 六、历年获奖情况 1. 2022年09月，2022年教书育人奖，校级 2. 2021年12月，学校首届课程思政教学大赛，一等奖 3. 2021年07月，广东省优秀党务工作者 4. 2020年09月，广东省高校教师党支部书记素质能力大赛，三等奖 5. 2020年09月，广东省高校教师党支部书记党务知识竞赛优秀奖 6. 2019年11月，广东省教育“双融双创”行动，高教组微课，三等奖 七、成果简介要向社会公开，请不要填写商业秘密内容。 项目实施期间成果包括申请发明专利2项，授权发明专利4项；发表论文6篇（其中SCI收录3篇，EI收录1篇），培养研究生1名，研究报告1份。研究了7种不同来源未改性和酸改性的蒙脱土在合成二聚酸的催化效果，系统研究了蒙脱土的酸度、组成和结构特性对二聚化的影响，找出多不饱和脂肪酸的Diels-Alder反应作用机理，并开展了二聚酸的进一步应用研究。 |