二壬基

1. 基本概念

• 定义：
  二壬基（Dinonyl） 指一个分子中含有两个 壬基（Nonyl，C₉H₁₉-） 取代基的有机化合物。壬基为含有9个碳原子的直链或支链烷基，化学式为 -C₉H₁₉。

• 常见形式：

  • 邻苯二甲酸二壬酯（DINP）：塑化剂，用于PVC材料。

  • 二壬基萘磺酸盐（DNNS）：表面活性剂或润滑油添加剂。

  • 二壬基酚（DNP）：曾用于工业清洗剂，因环境毒性逐渐被替代。

2. 典型化合物及其应用

3. 化学性质

• 物理性质：

  • 溶解性：多数二壬基化合物脂溶性高，难溶于水，易溶于有机溶剂（如甲苯、丙酮）。

  • 沸点：因长链烷基存在，沸点较高（如DINP沸点约250-400℃）。

  • 稳定性：对热和氧化相对稳定，但长时间暴露可能分解（需添加抗氧化剂）。

• 化学行为：

  • 增塑作用：DINP等通过插入聚合物链间，降低玻璃化转变温度，增强材料柔韧性。

  • 表面活性：二壬基磺酸盐可降低液体表面张力，用于乳化或分散体系。

4. 合成方法

• 酯化反应（以DINP为例）：

  • 原料：邻苯二甲酸酐 + 壬醇（如异壬醇）。

  • 催化剂：硫酸、对甲苯磺酸或固体酸催化剂。

  • 反应式：

    $$\text{C₆H₄(CO)₂O + 2 C₉H₁₉OH → C₆H₄(COOC₉H₁₉)₂ + H₂O}$$

  • 纯化：减压蒸馏去除未反应醇，中和后水洗。

• 烷基化反应（以二壬基酚为例）：

  • 原料：酚 + 壬烯（在酸性催化剂下发生Friedel-Crafts烷基化）。

  • 条件：AlCl₃或沸石催化剂，温度80-150℃。

5. 应用领域

• 塑料工业：

  • DINP作为环保替代品，逐步替代邻苯二甲酸二辛酯（DOP），用于玩具、医疗设备。

• 润滑油：

  • 二壬基萘磺酸盐用于发动机油，防止油泥生成，延长换油周期。

• 燃料添加剂：

  • 二壬基二苯胺作为抗氧化剂，延缓汽油、柴油的氧化变质。

6. 安全与环保

• 毒性数据：

  • DINP：低急性毒性（LD₅₀ >5000 mg/kg，大鼠口服），但长期暴露可能影响肝脏。

  • 二壬基酚：具有内分泌干扰性，类似壬基酚，欧盟已限制使用（REACH法规）。

• 环境影响：

  • 生物降解性：壬基长链导致降解缓慢，易在环境中积累。

  • 替代品趋势：

    • 增塑剂：转向柠檬酸酯、环氧化植物油等生物基材料。

    • 表面活性剂：改用短链或支链烷基苯磺酸盐。

7. 法规与标准

• 欧盟：

  • DINP被列为REACH高关注物质（SVHC），限制在儿童用品中使用。

  • 二壬基酚列入禁用清单（ECHA）。

• 中国：

  • GB/T 24168-2022《纺织染整助剂中壬基酚及二壬基酚的测定》严格监控其残留。

8. 市场现状

• DINP：全球年产量约300万吨，主要厂商包括巴斯夫、埃克森美孚。

• 替代品竞争：生物基增塑剂市场份额逐年增长（2023年占比约15%）。

总结

二壬基化合物在塑料、润滑油等领域曾占据重要地位，但其环境与健康风险推动行业向更安全的替代品转型。理解其化学特性、应用场景及法规限制，有助于在工程和研发中做出科学决策。未来趋势将聚焦于绿色化学和可降解材料的开发，减少对长链烷基化合物的依赖。