尼龙酸二正辛酯的催化合成及动力学研究

摘要

杂多酸及其盐以其独特的酸性、“准液相”行为和低温高活性、高稳定性等优点,在催化研究领域中受到广泛重视,且催化过程清洁环保,是一类发展前景极为广阔的绿色催化剂。尼龙酸作为己二酸生产过程的副产物,一直以来没有得到很好的开发和利用。以尼龙酸为原料合成的脂肪族二元羧酸酯则可以作为性能优良的耐寒型增塑剂而广泛应用于塑料工业中,近年来发展较快,需求量逐年上升,前景广阔。
　　本文系统研究了尼龙酸二正辛酯的合成工艺。以正辛醇和中国神马集团副产的尼龙酸结片为原料,采用自制的Keggin型磷钨杂多酸为催化剂,甲苯为带水剂,合成了尼龙酸二正辛酯。由均匀设计法设计实验,考察了醇酸摩尔比,催化剂用量,带水剂用量和反应时间对酯化率的影响,经单因素实验优化得到了酯化合成的较佳工艺条件,即:醇酸摩尔比2.8:1,催化剂用量为酸质量的1.2％,带水剂用量为酸质量的75％,反应时间3个小时,在此工艺条件下,酯化率可达99.18％。该催化酯化体系具有环境友好、催化剂用量少、反应条件温和、酯化率高、后处理简单及产物色泽好等优点,是实现尼龙酸综合利用的有效途径。
　　动力学实验以甲苯作带水剂,分别测定了丁二酸二辛酯、戊二酸二辛酯和己二酸二辛酯合成体系中不同时刻的酯化率数据,运用连串反应规律对三个酯化反应的宏观动力学进行了研究,得到了实验范围内能比较准确拙述酯化率随反应时间、反应温度和投料配比变化的动力学方程,建立了动力学模型并得到了模型参数,结果表明,在实验条件下,三个酯化反应均服从二级不可逆动力学模型。实验验证了所得反应动力学模型的可靠性,可用于指导工业实践。

目录

摘要

ABSTRACT

目录

1 文献综述

1.1 尼龙酸概述

1.1.1 以戊二酸为主要分离对象的工艺研究

1.1.2 以尼龙酸为原料的酯化工艺研究

1.2 国内外酯化反应工艺研究现状

1.2.1 酯化反应体系的分类

1.2.2 杂多化合物酯化催化剂

1.2.3 酯化合成方法研究现状

1.3 二元羧酸酯化反应动力学研究

1.3.1 酯化反应机理

1.3.2 酯化反应动力学模型的建立

1.3.3 国内外对酯化反应动力学模型的研究

1.4 本文研究的内容与意义

2 尼龙酸二正辛酯的催化合成

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原料与仪器

2.2.2 实验装置

2.2.3 实验方法

2.2.4 产品的IR分析与表征

2.3 实验设计和数据处理

2.3.1 均匀实验设计简介

2.3.2 均匀实验设计方案和结果分析

2.3.3 单因素实验

2.4 小结

3 丁二酸二正辛酯的催化合成及动力学

3.1 引言

3.2 合成工艺研究

3.2.1 实验装置及仪器、试剂

3.2.2 均匀实验方案及回归分析

3.2.3 酯化合成的单因素实验

3.2.4 产品的IR分析与表征

3.3 酯化反应动力学

3.3.1 酯化反应原理

3.3.2 实验方法可行性分析

3.3.3 实验操作步骤

3.3.4 动力学模型建立

3.3.5 动力学实验数据测定

3.3.6 动力学模型参数确定

3.4 小结

4 戊二酸二正辛酯的催化合成及动力学

4.1 引言

4.2 合成工艺研究

4.2.1 实验装置及仪器、试剂

4.2.2 均匀实验方案及结果分析

4.2.3 酯化合成的单因素实验

4.2.4 产品的IR分析与表征

4.3 酯化反应动力学

4.3.1 酯化反应原理

4.3.2 实验操作步骤

4.3.3 动力学模型建立

4.3.4 动力学实验数据测定

4.3.5 动力学模型参数确定

4.4 小结

5 己二酸二正辛酯的催化合成及动力学

5.1 引言

5.2 合成工艺研究

5.2.1 实验装置及仪器、试剂

5.2.2 均匀实验方案及回归分析

5.2.3 酯化合成的单因素实验

5.2.4 产品的IR分析与表征

5.3 酯化反应动力学

5.3.1 酯化反应原理

5.3.2 实验操作步骤

5.3.3 动力学模型建立

5.3.4 动力学实验数据测定

5.3.5 动力学模型参数确定

5.4 小结

6 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间科研成果

附录