非酸催化合成環(huán)狀功能有機(jī)硼酸酯.pdf

1、有機(jī)硼酸酯具有無(wú)毒無(wú)臭、環(huán)境適應(yīng)性好以及極佳的抗磨減摩特性等特點(diǎn),近年來(lái)備受關(guān)注。本研究開(kāi)發(fā)出以2-甲基-1,3-丙二醇(MPO)和硼酸為主要原料,非酸催化酯化合成了新型環(huán)狀功能有機(jī)硼酸酯:環(huán)狀2-甲基三亞甲基-3-羥基-2-甲基丙基硼酸酯(簡(jiǎn)稱MPO硼酸酯)的新工藝。
　　該工藝采用干法中和,克服了傳統(tǒng)酯化工藝采用酸催化、洗滌廢水污染環(huán)境的弊端,整個(gè)工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保。并對(duì)合成的相關(guān)工藝條件及其酯化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究,該研究具

2、有重要的學(xué)術(shù)意義和工業(yè)應(yīng)用前景。首先,采用MPO和硼酸為主要原料,自制的非酸催化劑和自行設(shè)計(jì)加工的油水分離器,篩選出甲苯為帶水劑,非酸催化合成了MPO硼酸酯,并對(duì)合成的產(chǎn)物進(jìn)行了MS、IR和H-NMR結(jié)構(gòu)鑒定。
　　通過(guò)正交試驗(yàn)及單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化篩選出最佳酯化工藝條件:醇酸比=2.1:1(mol);催化劑/總物料(wt％)=0.1％;帶水劑甲苯用量為12.5mL(即帶水劑與醇的體積比=25％);反應(yīng)時(shí)間2.5h;溫度控制在180℃以

3、內(nèi);此時(shí)酯化率可以達(dá)到99.16％。在此基礎(chǔ)上,對(duì)MPO非等溫酯化反應(yīng)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究,利用溫度、時(shí)間和反應(yīng)進(jìn)程之間的相互關(guān)系,確定其動(dòng)力學(xué)有關(guān)參數(shù)。
　　結(jié)果表明,在酯化過(guò)程中,固體硼酸溶解前后,其動(dòng)力學(xué)規(guī)律有所不同。動(dòng)力學(xué)曲線在反應(yīng)進(jìn)程為14％左右時(shí)出現(xiàn)折點(diǎn)。固體硼酸未溶解完全時(shí),酯化為速控步驟,此時(shí)反應(yīng)可視為準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)。固體硼酸完全溶解后,酯化反應(yīng)為二級(jí),且對(duì)液相硼酸和MPO分別表現(xiàn)為一級(jí),反應(yīng)表觀活化能為101.3±3.0

4、kJ·mol-1,頻率因子為0.656×106dm3·mol-1·s-1。此外,常壓下對(duì)純液態(tài)MPO、MPO-H2O及MPO-BDO二元體系汽液平衡進(jìn)行了研究。
　　采用靜態(tài)法實(shí)驗(yàn)測(cè)定了MPO的飽和蒸汽壓,在298.15K-484.95K溫度范圍,MPO蒸汽壓與溫度的關(guān)系符合Clapeyron-Clausis方程,該溫度范圍MPO的平均摩爾汽化焓為37.68kJ·mol-1。用改進(jìn)的ROSE平衡釜測(cè)定了MPO-H2O及MPO-BD