固體酸、堿催化劑的制備及催化合成十二烷二酸二異辛酯的工藝研究.pdf

1、十二烷二酸二異辛酯又稱十二烷二（2-乙基己基）酯。為無色透明aaa液體且不溶于水，可溶于大多數的有機溶劑。十二烷二酸二異辛酯具有熔點低粘度高等優(yōu)點，具有較為廣泛的應用。例如，可以用于研制使用50年的飛機渦輪發(fā)動機的潤滑油基礎油也可用于替代制冷劑潤滑油。傳統合成十二烷二酸二異辛酯所使用的催化劑為硫酸或對甲苯磺酸。本課題以自制的固體酸和固體堿作為催化劑來替代硫酸或對甲苯磺酸，取得了以下的一些研究成果。
　?。?）采用沉淀-浸漬法制備了

2、固體超強酸SO42-/ZrO2催化劑，經FT-IR、XRD、熱重、哈密特指示劑法、SEM、BET對制備的固體超強酸進行表征。紅外圖譜顯示屬于SO42-/MxOy型固體超強酸；哈密特指示劑顯示固體超強酸SO42-/ZrO2的酸強度為-16.02～-14.52，具有很強的酸性；熱重圖譜同時也表明固體超強酸催化劑具有較高的熱穩(wěn)定性；電鏡相片可看出催化劑表面呈現疏松狀結構，可能是由于二氧化鋯的小顆粒團聚堆積而形成的，顆粒的粒徑大小不均，大約為2

3、00-500nm，孔徑分布較寬，同時BET表明催化劑具有較高的比表面積，為115m2/g。以十二烷二酸、異辛醇為原料，采用SO42-/ZrO2固體酸催化劑合成十二烷二酸二異辛酯?？疾炝朔磻獪囟?、反應時間、原料配比、催化劑的用量等條件對合成反應的影響。使用該催化劑合成十二烷二酸二異辛酯的最佳反應條件為：反應溫度為130℃，醇酸物質的量比為4:1，反應時間是5h，催化劑用量為酸的量的1.5％wt，酯化率為98.4％。催化劑不經處理可循環(huán)使用

4、，使用五次以后酯化率為95.3％。同時用正交實驗對反應體系進行優(yōu)化，排列出各個因素對產率的影響順序。
　　（2）采用水熱改性法制備了固體堿CaO-ZrO2催化劑，并以水熱改性和未經改性的的固體堿催化劑進行了對比。通過對比，水熱法制備的固體堿催化劑相對于未經水熱法制備的固體堿催化劑具有更高的比表面積和較強的堿性，在此基礎上對水熱法制備固體堿催化劑的制備工藝進一步優(yōu)化。經XRD、FT-IR、BET、SEM、TEM、EDS等對制備的固體

5、堿催化劑進行表征?？疾炝怂疅釙r間對酯化率的影響。XRD圖譜顯示經過水熱改性的固體堿催化劑在2θ=30°的衍射峰矮且寬。說明水熱改性使衍射峰的強度減弱了，衍射峰的強度減弱說明其長程有序性降低。而長程有序性的降低則意味著會產生更多的表面缺陷位。而表面缺陷位往往是催化劑的活性中心。紅外譜圖顯示，經過水熱處理的Zr-O鍵的振動峰向低波數位移。表明經過水熱處理后導致固體堿催化劑中的Ca2+部分取代了ZrO2晶體中的部分Zr質點，從而形成了Ca-O

6、-Zr結構。催化劑形貌規(guī)整，粒徑分布均勻從而形成一種類似海綿狀的復合物。經過水熱處理的比表面積為325m2/g，要高于未經水熱處理的比表面積286m2/g。以十二烷二酸、異辛醇為原料，采用CaO-ZrO2固體堿催化劑合成十二烷二酸二異辛酯?？疾炝朔磻獪囟?、原料配比、反應時間、催化劑的用量等條件對合成反應的影響。使用該催化劑合成十二烷二酸二異辛酯的最佳反應條件為：反應溫度為220℃，醇酸摩爾比為3:1，反應時間是7h，催化劑用量為酸的量的

7、2.5％wt，酯化率為99.19％。催化劑在水熱釜中最佳的老化時間為24h。催化劑不經處理可循環(huán)使用，使用五次以后酯化率為96.66％。同時用正交實驗對反應體系進行優(yōu)化，排列出各個因數對產率的影響順序。
　?。?）對運用這兩種催化劑催化合成的十二烷二酸二異辛酯分別進行油品的性能檢測。檢測的項目為：酸值、粘度、閃點、傾點、磨斑。合成的十二烷二酸二異辛酯潤滑油基礎油的性能指標為：酸值<0.1；100℃運動粘度（mm2/s）4.9-5.