乙二醇乙醚乙酸酯的合成及分析

化工論文編號:HG036  論文字數(shù):17018,頁數(shù):35

目    錄
摘    要 I
Abstract II
第1章 引 言 1
1.1 乙二醇乙醚乙酸酯的性質(zhì)和用途 2
1.1.1 乙二醇乙醚乙酸酯的性質(zhì) 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產(chǎn)工藝 3
1.2.1 以環(huán)氧乙烷、乙醇為原料的兩步法 3
1.2.2 以2，2-二甲基乙醇乙酸酯和乙二醇乙醚為原料的方法 4
1.2.3 以1，3，6-三氧雜環(huán)辛烷為原料的方法 4
1.2.4 酯交換法 4
1.2.5 均相催化環(huán)氧乙烷法 4
1.2.6 非均相催化環(huán)氧乙烷法 4
1.2.7 醋酸與乙二醇乙醚直接酯化法 4
1.2.8 以乙二醇乙醚和冰乙酸為原料，在新型高分子復合催化劑的催化下，合成乙二醇乙醚乙酸酯 5
1.2.9 以乙酸和乙二醇乙醚為原料，硅酸乙酯為硅源，通過溶膠-凝膠法(Sol-Gel)負載磷鎢酸為催化劑，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產(chǎn)工藝 6
1.3.1 催化劑的改進 6
1.3.2 分離回收的改進 8
1.4 固體超強酸的研究進展 9
1.5 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 10
1.6 乙二醇乙醚乙酸酯的應用 12
1.7 存在的問題 12
1.7.1 乙二醇乙醚乙酸酯的制備還停留在硫酸作為催化劑 12
1.7.2 國內(nèi)需求量的大，我國目前還處于研發(fā)階段 13
1.8 本論文的工作思路 13
1.8.1 利用乙二醇乙醚和冰乙酸作為主要原料，通過直接酯化的方法，合成乙二醇乙醚乙酸酯，建立自己的分析方法 13
1.8.2 研發(fā)新型催化劑替代硫酸催化劑，所研究的合成工藝符合環(huán)保要求 13
1.9  本文研究意義及內(nèi)容 13
1.10 本論文預期達到的目的 13
1.11 課題研究背景 14
1.12 預期成果 14
第2章 實驗部分 15
2.1 主要儀器設備和藥品試劑 15
2.1.1 主要設備及儀器 15
2.1.2 主要藥品及試劑 15
2.2 乙二醇乙醚乙酸酯的合成反應機理 18
2.3 實驗方法及步驟 19
2.3.1 催化劑（硅膠擔載硫酸鈰）的制備 19
2.3.2 工藝流程 19
2.3.3 產(chǎn)品分析 20
2.4 實驗裝置 20
3.1 單因素實驗 21
3.1.1 醇酸比(摩爾比)對酯化率的影響 21
3.1.2 催化劑擔載量對酯化率的影響 21
3.1.3 反應時間對酯化率的影響 22
3.2 正交實驗 22
3.3 紅外譜圖表征 24
3.4 工藝條件比較 26
3.4.1 催化劑重復使用比較 26
3.4.2 不同的帶水劑對反應酯化率的影響 27
參考文獻 29
致    謝 30

摘    要
 乙二醇乙醚乙酸酯是新一代萬能溶劑，具有極強的溶解能力，尤其是對聚合物的溶解力極強，廣泛應用于油漆、涂料、油墨等行業(yè)。目前全球醇醚乙酸酯較大的生產(chǎn)國是美國、德國和日本，我國還處于研發(fā)階段，只能限于小批量的化學試劑的生產(chǎn)，產(chǎn)品主要依靠進口。因此，國內(nèi)有很大潛在市場，在開發(fā)和完善乙二醇乙醚乙酸酯的生產(chǎn)工藝上具有十分重要的意義。
 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為原料，以硫酸、磷酸等無機酸為催化劑)；（2）酯交換法(以乙酸乙酯和乙二醇乙醚為原料)；（3）一步合成法(以環(huán)氧乙烷和乙酸乙酯為原料)。
 目前國內(nèi)乙二醇乙醚乙酸酯的生產(chǎn)大多停留在以硫酸等無機酸為催化劑的落后生產(chǎn)工藝。
 本文主要進行硅膠擔載硫酸鈰催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的研究。分別采用單因素實驗法和正交實驗法重點考察了醇酸摩爾比、催化劑擔載量和反應時間等因素對酯化率的影響，確定了其最佳工藝條件為：醇酸摩爾比1：1.0，催化劑擔載量15 %，反應時間120 min。在最佳工藝條件下，酯化率為99.70 %。與未擔載的硫酸鈰比較。擔載的硫酸鈰具有催化活性高、用量少、酯化率高和壽命長等顯著優(yōu)點，是一種很有前途的負載型催化劑。
 
關鍵詞：乙二醇乙醚乙酸酯；硫酸鈰；催化劑；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