季戊四醇油酸酯的合成工艺

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,季戊四醇油酸酯的合成工艺,材化092,周娉婷 张凯雄徐鹏飞,季戊四醇油酸酯概况,季戊四醇油酸酯(简称 PETO)是一种受阻多元醇酯，它不仅具有优异的热稳定性和氧化稳定性还具有良好的水解稳定性、低温流动 性、粘温性能、润滑性能，而且生物降解性好、无毒，在很多方面可以替代植物油，广泛应用于航空、金属加工、纺织、制革等领域,1 材料与方法,1.1 主要原料、试剂,季戊四醇、油酸、对甲基苯磺酸、甲基苯等试剂均为分析纯。,1.2 主要仪器,油浴锅,S312型电动搅拌器,Nexus470傅立叶,红外分析仪,分子蒸馏。,1.3 实验方法,1.3.1 季戊四醇油酸酯的合成工艺,1.3.2 酸值测定 按 G B/T 1688-1995进行。,1.3.,3,产品 FT-I R检测 用液膜法对产品进行,红外分析,分辨率设定为 4 cm-1,用空气冷却的DTGSTEC检测器,进行全波段扫描(4 004 000cm-1,),每个样品扫描 32次。,2 结果与讨论,2.1 单因素实验,2,.,1,.,1 反应时间对酯化率的影响 在油酸、季戊四醇摩尔比 4,.,0 1,反应温度 140,催化剂用量为反应物总质量的 0.8%条件下,研究反应时间对酯化率的影响,结果见图 1。,由图 可见,在反应进行的前阶段,随着反应时间的延长,酯化率不断上升,3 h达到最大值,随着时间的继续延长酯化率有所下降,其原因可能是在水、催化剂、高温条件下,反应向逆反应方向进行,部分酯水解出酸,使反应酯化率下降。所以反应时间选择 3 h左右。,2.1.2,反应温度对酯化率的影响,在油酸、季戊四醇摩尔比4,.0,1,催化剂用量为反应物总质量的,0.8%,的条件下,反应,3h,研究反应温度对酯化率的影响,结果见图,2,。,由图 2可见,随着反应温度的升高,反应速度加,快,酯化率不断上升,到 150时上升的趋势平缓,160 酯化率仅比 150提高了 0.29%,考虑到温度的升高不但增加能源的损耗、对设备的要求也比较高、副反应增加,因而反应温度定在 150 左右。,2.1.3 催化剂用量对酯化率的影响,取油酸、季戊四醇摩尔比 4,.,0 1,反应温度 150,反应 3 h,研究催化剂用量对酯化率的影响,结果见图 3。,由图 3可见,酯化率随催化剂用量的增大呈上升趋势,当催化剂用量达到 0.6%后,酯化率变化不大,考虑经济性,催化剂用量定在 0.6%左右。,2.1.4 甲苯用量对酯化率的影响,取油酸、季戊四醇摩尔比 4,.,0 1,催化剂用量为反应物总质量的0.6%,反应温度 150,反应 3 h,研究携水剂甲苯用量对酯化率的影响,结果见图。,随着甲苯用量的增加,催化剂活性增加,反应温度有所下降。由图 可见,当甲苯用量超过反应物总质量的 10%时,酯化率提高不明显,反而略有下降,但甲苯用量也不能过少,否则反应温度升高,会使产品色泽加深,副产物增加,所以选甲苯用量 10%为宜。,2.1.5 物料摩尔比对酯化率的影响,在催化剂用量为反应物总质量的 0.6%,反应150,反应时间 3 h条件下,研究物料摩尔比(油酸/季戊四醇)对酯化率的影响,结果见图。,由图可见,随油酸的增加,酯化率有所上升,但上升的趋势不是很大,当油酸与季戊四醇摩尔比为 4,.,4 1时,酯化率达到最高,为 91.75%,因而选择在物料摩尔比 4,.,4 1左右进行正交实验。,2.2 正交实验,选定反应时间、反应温度、物料摩尔比,(油酸/季戊四醇)和催化剂用量 4个因素为自变量,各选 4个水平,以酯化率为响应值,进行正交实验,因素水平见表 1,实验结果见表2。,由表 2可以看出,在油酸与季戊四醇的酯化反应中,因素的影响顺序由大到小依次为反应温度、反应时间、物料摩尔比、催化剂用量。对于时间因素来说,A,2,是最好的水平。对于温度因素来说,B,3,是好的水平,但可能还有上升的趋势,然而考虑到温度的升高会引起许多的问题:能源消耗增大;对设备,的要求比较高;产品色泽加深,品质下降(双键反应),因而反应温度不宜太高,本实验选择 B,3,这个水平。对于催化剂用量这个因素来说,C,2,是最好的水平。对于物料摩尔比这个因素来说,D,2,是最好的水平。综上所述,组合 A,2,B,3,C,2,D,2,酯化率可能最高。,2.,3,产品分离纯化,利用分子蒸馏技术对粗产品进行分离纯化,其主要的是去除原料中过量的油酸。在操作温160、压力1 Pa的条件下,得到酸值小于1mgKOH/g、黄色透明的产品。,结论,对季戊四醇油酸酯的合成工艺进行的研究表明,在反应温度,160,、反应时间,3h,、催化剂用量为反应物总质量的,0.6%,、油酸与季戊四醇摩尔比为,4,.,41,时,酯化率达到,96%,以上。以分子蒸馏技术对酯化产物进行纯化,效果明显,产品酸值小于,1mgKOH/g,色泽淡黄色透明。同时利用红外光谱分析证实产品为纯度很高的季戊四醇油酸酯。,Thank you!,