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1. 研究目的与意义
目前,世界各国都在致力于新的高效、低毒、绿色环保型防腐剂的研究生产,以真正达到节约木材的目的和适应木材应用发展的需要。传统使用的木材防腐剂由于它的毒性,一般能有效防止微生物破坏木材。但是,这些防腐剂因其毒性给人类和周围环境带来了污染和危害,其处理材的废弃处理也很是问题,在一些发达国家已经开始禁止使用或限制使用煤酚油和CCA等对环境有较大毒性的防腐剂,同时积极研究和寻找对人畜无害、不污染环境、仅对微生物有抑制作用的新型防腐剂。因此,世界上从事木材保护研究的科学家不约而同地把研制不含金属的新型木材防腐剂作为科学研究攻关目标,并为此投入大量资金进行研究和开发,其中不含金属的水载型复合有机木材防腐剂就是研究和开发的新型防腐剂之一。水载型复合有机木材防腐剂除了不含金属、环境污染大大降低之外,还由于该种防腐剂溶剂是水,价格便宜,预期每立方米木材处理成本比ACQ降低150元,如果按我国目前的年处理量150万立方米计算(占商品用材的2%),每年可产生经济效益2亿多人民币,根据国家要求,到2010我国防腐木材量要占商品用材的5%,年处理量应达到400万立方米,按这个增长的速度计算,其经济效益会更明显。所以无论从经济还是从社会效益来看,开发水载型复合有机木材防腐剂都是刻不容缓的。在我国的木材防腐工业中,高毒性、不环保的五氯酚钠、CCA 等防腐剂仍居主要地位,大力发展环保、低毒、高效的防腐剂是未来的研究方向。与CCA、ACQ 等相比, 水载型有机木材防腐剂具有环境友好、易于回收的优点。
这次我的课题所研究的防腐剂既属于其中水载型有机防腐剂,具有以上所提到的一些优点;并且从经济上来讲,成本低廉;另外对工艺有很大的改良,产率提高,实用价值较好。
2. 国内外研究现状分析
我国木材保护工业从铁路枕木防腐逐步发展起来,并在铁路枕木、电力通信木杆、木质渔船、古建筑木结构防腐、橡胶木改性及建筑门窗阻燃等方面取得了一定成绩。我国现有木材防腐处理厂或车间约130多家,其中10%的生产规模为1万~5万m3/年,40%的生产规模为0.5万~1万m3/年,50%的生产规模为0.5万m3/年以下,每年防腐处理木材总量约60多万m3。近10年来,我国防腐处理枕木和电杆约300万m3,由于延长使用年限,相当于节约木材1000多万m3;加上古建筑、集装箱、坑木、园林设施等木材的防腐处理量,近10年来总计节约木材2000万m3以上,为我国的经济建设和森林资源保护做出了重要的贡献。
美国每年木材防腐处理量为1800万~2000万m3,芬兰、新西兰每年木材防腐处理量相当,约为270万m3,英国每年木材防腐处理量约为230万m3,非洲的巴布亚新几内亚的建筑材100%的经过防护处理。国外防腐处理材主要用于建筑、枕木、电杆、桥梁、围栏等。国外所用油溶性的防腐剂有8一羟基喹啉酮、环烷酸铜、环烷酸锌、五氯苯酚,水溶性防腐剂包括铜铬砷(CCA)、酸性铬酸铜(ACC)、氨溶砷酸铜锌(ACZA)、氨溶砷酸铜(ACA)、氨溶烷基铜铵(ACQ-B、ACQ-D)、柠檬酸铜(CC)、A型氮杂戊环硼铜(CBA-A)等。近年来,以铜为基础的无铬、砷低毒水溶性防腐剂如ACQ-B、CC、CBA-A在国外建材业正得到广泛应用。国外特别是美国在木材防腐方面的基础研究较好,有公司、大学、研究机构参与。美国对木材保护不仅有明确的政策法令,而且有严密的组织与管理。早在1905年就成立了美国木材防腐工作者协会(AWPA),制定了木材防腐的政策法规,并对木材防腐剂在不同木材、不同使用情况下的使用及保持量进行详细的规范。其他国家如日本标准JIS K1570《木材防腐剂》也参照了AWPA的标准。澳大利亚和新西兰也制定了相关的标准,包括防腐处理规范、防腐处理材的取样和分析方法、防腐处理厂的安全法规、处理厂的设计、处理厂的运行以及防腐剂的实验规范。此外两国还共同建立了一个监管系统。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容包括用间二氯苯与氯乙酰氯合成2 ,4 ,ω-三氯苯乙酮的最佳工艺条件要求,运用气质连用、核磁等手段对合成产品得率进行检验。然后由所得产品在一定的工艺条件下合成目标三唑。
1 - 3 周 阅读文献资料,完成文献综述;
4 -11 周 进行具体合成反应操作,合成2 ,4 ,ω-三氯苯乙酮。然后使用其为原料合成三唑。
4. 研究创新点
(1)用间二氯苯与氯乙酰氯合成2 ,4 ,ω-三氯苯乙酮,开始滴加乙酰氯前先让原料跟催化剂在合适恒定温度下充分混合,有利于反应更完全。
(2)合成三唑时,做对比试验,使用不同的溶剂,温度等,选择最佳反应条件。
(3)合成三唑的试验中,使用不同的催化剂及其用量,对比得到更高效的催化剂及用量。
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