离子液体介质中丙烯腈定向二聚合成2-亚甲基戊二腈（MGN）的研究

论文摘要

本文针对丙烯腈定向二聚合成2-亚甲基戊二腈（MGN）的反应,分别研究了两种咪唑类离子液体介质A、D中2-亚甲基戊二腈的合成,并对工艺条件进行优化。通过季胺化反应得到离子液体中间体A、B,考察了反应温度、反应时间、原料配比对季胺化反应的收率的影响,获得的较适宜条件为：（1）A：反应温度80℃、反应时间24h、原料摩尔比为1.2,反应收率为93.8%；（2）B：反应温度50℃、反应时间8h、原料摩尔比为1.2,反应收率为92.8%。采用熔点法、比重法、卡尔·费休法测定了离子液体的熔点、密度、含水量,并采用硝酸银标准溶液电位滴定法测定了其纯度,并对中间体A季胺化动力学进行了研究,获得的动力学方程为：v=dc/dt=-kc2,季胺化反应在80℃、85℃、90℃三种温度下的反应速率常数分别为0.06975mol-1·dm3·h-1、0.08265mol-1·dm3.h-1、0.10103mol-1·dm3·h-1,并得到季胺化反应活化能和指前因子分别为：Ea=3.95×104J·mo1-1,A=exp（lnk0）=4.78×104L·mol-1·h-1。在离子液体中间体A、B的基础上,通过两步法得到复分解产物四氟硼酸盐咪唑离子液体C、D,采用溶解法、比重法、卡尔·费休法测定了其溶解性、吸湿性、密度。通过单因素实验和正交实验确定了温度、时间、催化剂用量和离子液体用量等因素对二聚反应收率的影响,获得的较适宜条件为：（1）A体系：反应温度为55℃、时间为24h、催化剂用量为1.2g、离子液体用量为4.0g,二聚收率为55.4%；（2）D体系：反应温度为50℃、反应时间为24h、催化剂用量为2.0g、离子液体用量为5.0g,二聚收率为90.7%。实验还研究了离子液体的回收方法及循环使用性能,A、D经过4次循环使用后,丙烯腈的二聚反应收率变化都不大。离子液体不仅回收方便,而且可以至少循环使用4次以上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 离子液体概述
• 1.1.1 离子液体的性质
• 1.1.2 离子液体的合成
• 1.1.3 离子液体的应用
• 1.2 2-亚甲基戊二腈合成研究进展
• 1.3 本论文的主要研究内容与创新点
• 第二章 咪唑类离子液体中间体的合成及其反应动力学研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验装置
• 2.2.3 实验试剂
• 2.2.4 实验方法与步骤
• 2.2.5 分析方法及步骤
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 反应原料
• 2.3.2 非溶剂系统
• 2.3.3 反应温度对产率的影响
• 2.3.4 反应时间对产率的影响
• 2.3.5 原料配比对转化率的影响
• 2.3.6 原料加入方式及升温次序对转化率的影响
• 2.3.7 反应动力学研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 两步法咪唑类离子液体的合成及其体积性质研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验仪器
• 3.2.2 实验装置
• 3.2.3 实验试剂
• 3.2.4 实验方法与步骤
• 3.2.5 分析方法及步骤
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 离子液体溶解性的测定
• 3.3.2 离子液体吸湿性的测定
• 3.3.3 离子液体密度的测定
• 3.3.4 咪唑类离子液体密度模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 离子液体A、D作用下的2-亚甲基戊二腈的合成
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪器
• 4.2.2 实验装置
• 4.2.3 实验试剂
• 4.2.4 反应原理
• 4.2.5 实验步骤
• 4.2.6 分析方法与步骤
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 离子液体种类对反应的影响
• 4.3.3 单因素实验
• 4.3.3 正交试验
• 4.3.4 离子液体的回收及循环使用
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
• 附录