酯交换法制取己二酸二元高碳醇酯及其应用研究

论文摘要

己二酸二元高碳醇酯分子结构中同时含有两个酯基和长直碳链的烷基，可作为塑料、橡胶等高分子材料的耐寒性增塑剂，还可以作为柴油低温流动性能改进剂。因此，研究己二酸二元高碳醇酯的合成和应用具有较高的理论价值和重要的现实意义。由于己二酸和C12～C18高碳醇的熔点高、沸点高，且在高温下容易发生分解、脱出等副反应，所以采用直接酯化法难于合成出己二酸二元高碳醇酯，至今没有见到有关合成己二酸二元高碳醇酯的报道。本文以己二酸二甲酯与C12～C18的高碳醇为原料，分别采用钛酸四丁酯和甲醇钠作为催化剂，探讨了酯交换法合成己二酸二元高碳醇酯的可行性。详细考察了原料配比、催化剂用量、反应温度等因素的影响，确定出了酯交换反应的适宜操作条件。当钛酸四丁酯作为催化剂时，C12至C18高碳醇与己二酸二甲酯的醇酯摩尔比分别为2.1、2.2、2.3和2.2，催化剂用量为0.3％、0.3％、0.25％、0.35％，相应的转化率分别达到96.85％、91.31％、88.53％、82.47％；采用甲醇钠作为催化剂，C12至C18高碳醇与己二酸二甲酯的醇酯摩尔比分别为2.1、2.2、2.25和2.3，催化剂用量为2.5％、2.5％、2.6％、2.5％，此时的转化率分别为94.04％、90.57％、84.76％、85.02％。采用钛酸四丁酯作为催化剂优于甲醇钠作为催化剂。在实验的基础上，研究了己二酸二甲酯与C12～C18高碳醇进行酯交换反应的动力学。实验证明，己二酸二甲酯与C12～C18高碳醇的酯交换反应为二级反应。己二酸二甲酯与十二醇的酯交换反应速率方程为通过实验得出，所合成的己二酸二元高碳醇酯也是一种良好的耐寒增塑剂，己二酸二C12醇酯的增塑剂效果已超过目前广泛使用的耐寒增塑剂己二酸二异辛酯；己二酸二元高碳醇酯可以作降凝剂，当己二酸二C14醇酯的添加量为0.3％时，0号柴油的凝点和冷滤点分别降低了11℃和8℃。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 己二酸二元醇酯直接酯化法研究进展
• 1.2.1 己二酸二丁酯的合成
• 1.2.2 己二酸二正己酯的合成
• 1.2.3 己二酸二庚酯的合成
• 1.2.4 己二酸二正辛酯的合成
• 1.3 酯交换合成的研究进展
• 1.3.1 酯交换合成碳酸二苯酯
• 1.3.2 酯交换合成对苯二甲酸乙二醇酯
• 1.3.3 酯交换合成邻苯二甲酸二异辛酯
• 1.3.4 酯交换制备甲基丙烯酸高碳醇酯
• 1.4 酯交换催化剂的研究进展
• 1.4.1 均相催化剂
• 1.4.2 非均相催化剂
• 1.5 酯交换动力学模型的研究进展
• 1.6 本文的意义及研究工作的提出
• 1.6.1 意义
• 1.6.2 研究工作的提出
• 2 实验部分
• 2.1 实验试剂和仪器设备
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器设备
• 2.2 实验原理
• 2.3 实验装置和实验方法
• 2.3.1 实验装置
• 2.3.2 实验方法
• 2.4 分析方法
• 2.4.1 馏出液的气相色谱分析
• 2.4.2 反应产物的红外光谱分析
• 2.5 结果计算
• 3 结果与讨论
• 3.1 催化剂的影响
• 3.2 甲醇钠作催化剂对酯交换反应的影响
• 12醇酯'>3.2.1 酯交换合成己二酸二C₁₂醇酯
• 14醇酯'>3.2.2 酯交换合成己二酸二C₁₄醇酯
• 16醇酯'>3.2.3 酯交换合成己二酸二C₁₆醇酯
• 18醇酯'>3.2.4 酯交换合成己二酸二C₁₈醇酯
• 3.3 钛酸四丁酯作催化剂对酯交换反应的影响
• 12醇酯'>3.3.1 酯交换合成己二酸二C₁₂醇酯
• 14醇酯'>3.3.2 酯交换合成己二酸二C₁₄醇酯
• 16醇酯'>3.3.3 酯交换合成己二酸二C₁₆醇酯
• 18醇酯'>3.3.4 酯交换合成己二酸二C₁₈醇酯
• 3.4 产品分析
• 4 酯交换反应动力学研究
• 4.1 动力学模型
• 4.1.1 酯交换阶段的化学反应
• 4.1.2 动力学模型的建立
• 4.2 动力学方程的求解
• 5 己二酸二元高碳醇酯的应用
• 5.1 塑料增塑剂
• 5.1.1 实验试样的制备
• 5.1.2 增塑剂性能测试
• 5.2 柴油降凝剂
• 5.2.1 降凝剂的作用机理
• 5.2.2 降凝性能的测定
• 5.2.3 降凝剂对0号柴油降凝降滤效果的评价
• 6 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢