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混合二元酸制备混合酸二甲酯和聚酯多元醇

2020-11-23阅读(1230)

混合二元酸制备混合酸二甲酯和聚酯多元醇

论文摘要

环己烷氧化工艺中副产大量的混合二元酸（DBA）,又称尼龙酸;其主要有机成分为己二酸（ADA）、戊二酸（GA）和丁二酸（SA）,因此也有AGS酸之称。对DBA进行充分回收及综合利用既可以节约资源,又有利于环境保护,具有较大的经济效益和社会效益。本文利用DBA和甲醇合成绿色环保高沸点溶剂混合酸二甲酯（DBE）和聚氨酯用聚酯多元醇,变废为宝,实现了对DBA的综合利用。本文先采用传统均相硫酸催化酯化的方法合成DBE,考察浓硫酸加入量、反应时间、甲醇与DBA摩尔比、甲苯加入量等因素对DBE收率的影响,确定最优工艺条件;对产品进行检测,通过改善工艺条件控制产品的酸值和色泽。实验表明浓硫酸催化DBA和甲醇合成DBE的最优工艺条件为: DBA为100g,浓硫酸加入量为2ml,反应时间为3.5小时,甲醇与DBA摩尔比为5:1,甲苯加入量为50ml,酯化后反应液在70℃-80℃下搅拌10min条件下用150 ml 5% Na2CO3溶液（NaCl饱和）洗涤。在此条件下DBE产品为无色澄清透明液体,质量稳定,酸值小于1mg KOH/g,平均收率为86.3%,其中丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯和己二酸二甲酯总质量分数大于95%。同时本文对绿色环保型催化剂Keggin型磷钨酸(PW12)及自制负载型磷钨酸PW12/SiO2催化DBA和甲醇酯化反应进行了研究,分别考察催化剂加入量、甲醇与DBA摩尔比、反应时间、甲苯加入量等因素对DBE收率的影响,确定最优工艺条件。实验表明PW12催化DBA和甲醇合成DBE的最优工艺条件为:DBA为100g,PW12加入量为2%,甲醇与DBA摩尔比为3:1,反应时间为4 h ,甲苯加入量为50ml;PW12/SiO2催化DBA和甲醇合成DBE的最优工艺条件为:DBA为100g,PW12/SiO2加入量为2%,甲醇与DBA摩尔比为3.5:1,反应时间为4.5 h ,甲苯加入量为50ml。在此条件下DBE收率分别为85.2%和84.7%,所得DBE中丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯和己二酸二甲酯总质量分数均大于98%。本文还考察了催化剂的回收和重复利用。实验表明:PW12较难从体系中回收; PW12/SiO2具有较好的稳定性和一定的重复使用性,可以很容易的从体系中分离出来,在最优工艺条件下PW12/SiO2经过简单处理重复使用5次时DBE收率仍大于70%。最后本文采用硫酸催化DBA与甲醇制备的DBE和丁二醇在钛酸四正丁酯的催化作用下缩聚反应合成聚酯多元醇,实验表明聚酯多元醇分子量在800-2000可控。利用DBA合成DBE,进一步合成聚氨酯用聚酯多元醇是一个经济可行的过程,具有较大的经济效益和社会效益。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 混合二元酸研究概述
  • 1.2.1 利用混合二元酸制备增塑剂等产品
  • 1.2.2 利用混合二元酸制备混合酸二甲酯和聚酯多元醇
  • 1.3 酯化用催化剂的种类和选取
  • 1.3.1 浓硫酸、磷酸、硼酸、有机磺酸作催化剂
  • 1.3.2 沸石分子筛作催化剂
  • 1.3.3 固体超强酸催化剂
  • 1.3.4 阳离子交换树脂
  • 1.3.5 杂多酸（盐）催化剂
  • 1.4 课题的研究内容及其意义
  • 1.4.1 课题的研究内容
  • 1.4.2 课题的研究意义
  • 第2章 硫酸催化合成DBE 的工艺研究
  • 2.1 反应原理
  • 2.2 主要试剂
  • 2.3 DBE 的合成
  • 2.4 分析和表征
  • 2.4.1 DBA 原料分析方法
  • 2.4.2 DBE 产品分析方法
  • 2.5 结果与讨论
  • 2.5.1 浓硫酸加入量对DBE 收率的影响
  • 2.5.2 反应时间对DBE 收率的影响
  • 2.5.3 甲醇与DBA 摩尔比对DBE 收率的影响
  • 2.5.4 甲苯加入量对DBE 收率的影响
  • 2.5.5 洗涤工艺对DBE 产品的影响
  • 2.5.6 蒸馏工艺对DBE 产品的影响
  • 2.5.7 DBE 产品分析
  • 2.6 小结
  • 第3章 磷钨酸催化合成DBE 的工艺研究
  • 3.1 主要试剂
  • 3.2 分析方法
  • 3.3 DBE 的合成
  • 3.4 磷钨酸作催化剂时合成工艺优化
  • 12加入量对DBE 收率的影响'>3.4.1 PW12加入量对DBE 收率的影响
  • 3.4.2 甲醇与DBA 摩尔比对DBE 收率的影响
  • 3.4.3 反应时间对DBE 收率的影响
  • 3.4.4 甲苯加入量对DBE 收率的影响
  • 3.4.5 DBE 产品分析
  • 12的回收和重复使用'>3.4.6 PW12的回收和重复使用
  • 第4章 负载型磷钨酸催化合成DBE 的工艺研究
  • 4.1 主要试剂
  • 4.2 分析方法
  • 12/SiO2 的制备'>4.3 PW12/SiO2的制备
  • 12/SiO2'>4.3.1 浸渍法制备PW12/SiO2
  • 12/SiO2 的表征'>4.3.2 PW12/SiO2的表征
  • 12 负载量的影响'>4.3.3 PW12负载量的影响
  • 4.4 DBE 的合成
  • 12/SiO2 作催化剂时合成工艺优化'>4.5 PW12/SiO2作催化剂时合成工艺优化
  • 12/SiO2 加入量对DBE 收率的影响'>4.5.1 PW12/SiO2 加入量对DBE 收率的影响
  • 4.5.2 甲醇与DBA 摩尔比对DBE 收率的影响
  • 4.5.3 反应时间对DBE 收率的影响
  • 4.5.4 甲苯加入量对DBE 收率的影响
  • 4.5.5 DBE 产品分析
  • 12/SiO2 的重复使用'>4.5.6 PW12/SiO2的重复使用
  • 4.6 小结
  • 第5 章 DBE 合成聚酯多元醇
  • 5.1 反应原理
  • 5.2 主要试剂
  • 5.3 聚酯多元醇的合成
  • 5.4 聚酯多元醇产品分析方法
  • 5.5 DBE 合成聚酯过程讨论
  • 5.6 小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文
  • 附录B 附图
  • 致谢

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