乙二醇乙醚乙酸酯的合成及分析

论文编号:HG036  论文字数:17018,页数:35

摘    要
 乙二醇乙醚乙酸酯是新一代万能溶剂，具有极强的溶解能力，尤其是对聚合物的溶解力极强，广泛应用于油漆、涂料、油墨等行业。目前全球醇醚乙酸酯较大的生产国是美国、德国和日本，我国还处于研发阶段，只能限于小批量的化学试剂的生产，产品主要依靠进口。因此，国内有很大潜在市场，在开发和完善乙二醇乙醚乙酸酯的生产工艺上具有十分重要的意义。
 乙二醇乙醚乙酸酯的合成方法主要有：（1）直接酯化法(以乙酸和乙二醇乙醚为原料，以硫酸、磷酸等无机酸为催化剂)；（2）酯交换法(以乙酸乙酯和乙二醇乙醚为原料)；（3）一步合成法(以环氧乙烷和乙酸乙酯为原料)。
 目前国内乙二醇乙醚乙酸酯的生产大多停留在以硫酸等无机酸为催化剂的落后生产工艺。
 本文主要进行硅胶担载硫酸铈催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的研究。分别采用单因素实验法和正交实验法重点考察了醇酸摩尔比、催化剂担载量和反应时间等因素对酯化率的影响，确定了其最佳工艺条件为：醇酸摩尔比1：1.0，催化剂担载量15 %，反应时间120 min。在最佳工艺条件下，酯化率为99.70 %。与未担载的硫酸铈比较。担载的硫酸铈具有催化活性高、用量少、酯化率高和寿命长等显著优点，是一种很有前途的负载型催化剂。
 
关键词：乙二醇乙醚乙酸酯；硫酸铈；催化剂；合成

Abstract
 Glycol ethyl ether acetate is a new generation of universal solvent, it has strong ability to dissolve, especially for our highly soluble polymers, and it is widely used in paints, coatings, inks and other industries. Currently the world''''s larger ether acetate''''s producers are the United States, Germany and Japan, China is still in the research and development stage, which is only limited to low-volume production of chemical reagents, its'''' products are mainly imported. Therefore, there is a large potential domestic market; it has great significance in the development and improvement of glycol ethyl ether acetate''''s production technology. Glycol ethyl ether acetate''''s synthesis methods are: (1) Directly esterification method (the raw material is acetic acid and ethylene glycol ether, the catalyst are sulfuric acid, phosphoric acid and other inorganic acid); (2) Trans esterification (the raw material is ethyl acetate and ethylene glycol ether); (3) Step synthesis (the raw material is ethylene oxide and ethyl acetate).
 At present, glycol ethyl ether acetate''''s production mostly remained in the inorganic acid such as sulfuric acid as the catalyst; it is a backward production technology. In this paper, the study on the catalytic synthesis of glycol ethyl ether acetate with silica loaded cerous sulfate was carried out single factor method and orthogonal experiment method were used to investigate the effects of acid/alchohol ratio, mass fraction of sulfate cerous in the loaded catalyst stand reaction time on the acetic acid conversion, respectively and the optimal technical conditions were determined to be: acid/alchohol ratio1 : 1.0, mass fraction of sulfate cerous in the loaded catalyst 15 % and reaction time 120 min, under which the conversion of acetic acid reached 99.70 %. Compared with the unloaded sulfate cerous, the silica loaded sulfate cerous has some obvious advantages, such as better catalytic activity, less use level of catalyst, higher acetic acid conversion and long life, which is a good catalyst with potential application.
 
Keywords: glycol ethyl ether acetate; sulfate cerous; catalyst; synthesis
 目    录
摘    要 I
Abstract II
第1章 引 言 1
1.1 乙二醇乙醚乙酸酯的性质和用途 2
1.1.1 乙二醇乙醚乙酸酯的性质 2
1.1.2 乙二醇乙醚乙酸酯的特殊用途 3
1.2 合成乙二醇乙醚乙酸酯的生产工艺 3
1.2.1 以环氧乙烷、乙醇为原料的两步法 3
1.2.2 以2，2-二甲基乙醇乙酸酯和乙二醇乙醚为原料的方法 4
1.2.3 以1，3，6-三氧杂环辛烷为原料的方法 4
1.2.4 酯交换法 4
1.2.5 均相催化环氧乙烷法 4
1.2.6 非均相催化环氧乙烷法 4
1.2.7 醋酸与乙二醇乙醚直接酯化法 4
1.2.8 以乙二醇乙醚和冰乙酸为原料，在新型高分子复合催化剂的催化下，合成乙二醇乙醚乙酸酯 5
1.2.9 以乙酸和乙二醇乙醚为原料，硅酸乙酯为硅源，通过溶胶-凝胶法(Sol-Gel)负载磷钨酸为催化剂，合成乙二醇乙醚乙酸酯 6
1.3 酯化合成乙二醇乙醚乙酸酯的生产工艺 6
1.3.1 催化剂的改进 6
1.3.2 分离回收的改进 8
1.4 固体超强酸的研究进展 9
1.5 国内外发展现状 10
1.6 乙二醇乙醚乙酸酯的应用 12
1.7 存在的问题 12
1.7.1 乙二醇乙醚乙酸酯的制备还停留在硫酸作为催化剂 12
1.7.2 国内需求量的大，我国目前还处于研发阶段 13
1.8 本论文的工作思路 13
1.8.1 利用乙二醇乙醚和冰乙酸作为主要原料，通过直接酯化的方法，合成乙二醇乙醚乙酸酯，建立自己的分析方法 13
1.8.2 研发新型催化剂替代硫酸催化剂，所研究的合成工艺符合环保要求 13
1.9  本文研究意义及内容 13
1.10 本论文预期达到的目的 13
1.11 课题研究背景 14
1.12 预期成果 14
第2章 实验部分 15
2.1 主要仪器设备和药品试剂 15
2.1.1 主要设备及仪器 15
2.1.2 主要药品及试剂 15
2.2 乙二醇乙醚乙酸酯的合成反应机理 18
2.3 实验方法及步骤 19
2.3.1 催化剂（硅胶担载硫酸铈）的制备 19
2.3.2 工艺流程 19
2.3.3 产品分析 20
2.4 实验装置 20
3.1 单因素实验 21
3.1.1 醇酸比(摩尔比)对酯化率的影响 21
3.1.2 催化剂担载量对酯化率的影响 21
3.1.3 反应时间对酯化率的影响 22
3.2 正交实验 22
3.3 红外谱图表征 24
3.4 工艺条件比较 26
3.4.1 催化剂重复使用比较 26
3.4.2 不同的带水剂对反应酯化率的影响 27
参考文献 29
致    谢 30