顺丁烯二酸聚乙二醇单酯合成影响因素分析.pdf

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1、2013年6月渭南师范学院学报Jun．2013第28卷第6期JournMofWeinanNormMUnivemityV01．28No．6顺丁烯二酸聚乙二醇单酯合成影响因素分析曹强，(1．渭南师范学院化学与生命科学学院，陕西渭南714000；2．陕西科技大学资源与环境学院，西安710021)摘要：以顺丁烯二酸酐(MAH)和聚乙二醇(PEG)为原料，对甲苯磺酸(PTSA)为催化剂，利用酯化反应制备了顺丁烯二酸聚乙二醇单酯(MPEGM)并利用正交试验法优化了合成条件．探讨了反应物摩尔比、PTSA用量、反应温度和反应时间对MPEGM产率的影响，并用傅里叶变换红外光

2、谱表征产物结构．结果表明：当PTSA用量为3％，n(MAH)：n(PEG)为1．2：1，反应温度为95~C时，反应时间4h制备的MPEGM单酯产率最高．关键词：顺丁烯二酸酐；聚乙二醇；单酯；正交试验中图分类号：TQ316．3文献标志码：A文章编号：1009—5128(2013)O6—0047—05收稿日期：2012—12—17基金项目：渭南师范学院科研计划项目(12YKS018)作者简介：曹强(198O一)，男，陕西蓝田人，渭南师范学院化学与生命科学学院讲师，陕西科技大学博士研究生，主要从事绿色化学品研究．0引言顺丁烯二酸聚乙二醇单酯是一种含有端羧基的乙烯

3、基大分子化合物，是许多化工产品的重要中间体和活性单体，它被广泛用于日用化工、纺织、合成纤维、涂料、粘接剂、造纸、织物的浸渍剂、分散剂、纳米材料、润滑剂、表面活性剂、皮革化学品及复合材料助剂等方面．特别是在混凝土聚羧酸系减水剂⋯、陶瓷泥浆分散剂引、水煤浆分散剂⋯方面有着很好的应用前景，可作为其合成的乙烯基大单体．文献上对顺丁烯二酸聚乙二醇单酯的研究报道较少，本文就其合成的影响因素进行探讨．1实验1．1实验材料及仪器对甲苯磺酸(PTSA，天津市红岩试剂厂)、顺丁烯二酸酐(MAH，天津市化学试剂厂)、聚乙二醇(PEG，西安化学试剂厂)、甲苯(天津市化学试剂厂)、

4、Fourier变换红外光谱仪(德国)、W201B恒温水浴锅(上海申胜生物技术有限公司)、JJ一3搅拌器(常州国华电器有限公司)．1．2MPEGM的制备将一定量的MAH、PEG、PTSA和甲苯加入到带有控温仪、搅拌器和冷凝装置的三口烧瓶中，在80~C～100~C下保温反应一定时间．合成MPEGM的反应方程如图1所示．ooH0_《CHH0H．+Ho一-CH=c}}_一o-(c~HyOH图1酯化反应方程式1．3酸值的测定用去离子水定容一定量的顺丁烯二酸聚乙二醇单，再用0．1moL／L的NaOH标准溶液滴定混合液体中游离的顺丁烯二酸，使用酚酞作指标剂．酸值用公式(

5、1)计算：A：40cV——．(1)m其中：A是混合溶液的酸值，c是NaOH标准溶液的浓度0．1mol／L，V是消耗NaOH溶液的体积，rrt是顺丁烯二酸的质量．·48·曹强：顺丁烯二酸聚乙二醇单酯合成影响因素分析第28卷1．4单酯产率【YM)的计算酯化率用公式(2)计算：二×100％：．(2)m其中：m是复鞣剂的质量，YE是PEG的酯化率，aVo和AV1分别是酯化反应前后的酸值．单酯产率用以下公式计算：YM：2YE(YE<50％)，(3)YM=2(1一YE)(YE>50％)．(4)1．5红外光谱分析产品结构的红外表征用Fourier变换红外光谱仪(EQuI

6、NOx一55)做红外扫描，用干样品和KBr的混合物作压片．2结果与讨论2．1顺丁烯二酸聚乙二醇单酯的红外谱图解析顺丁烯二酸聚7,--醇单酯的结构用IR表征，如图2所示．图2顺丁烯二酸聚乙二醇单酯的红外谱图由图2可以看出，3460cm处为一OH特征吸收峰；在1725cm附近是C=O伸缩振动吸收峰，在1410cm处是酸的C=O振动，酯的C：O吸收在1250em处；受C=O共轭影响的结果，CH=CH特征吸收峰在1643cm处；在1110em处是聚醚C-O—C特征吸收．由此可见，已经合成出了目标产物．2．2正交试验结果单体的比例是影响高聚物性能的重要因素之一，正交

7、表L16(4)见表1．表1正交试验的因素和水平单体的比例以摩尔比计，甲苯为带水剂，反应时间4h，PTSA用量为反应物质量的百分比(％)，以单酯产率(YM)为评价指标，正交试验结果如表2所示．由表2可知，反应的最优配比为n(MAH)：n(PEG)=1．2：1，PTSA的质量分数为3％，反应温度为95℃．2013年第6期渭南师范学院学报表2正交试验结果分析2．3MAH对YM的影响在其他反应条件相同的情况下，改变MAH占反应物摩尔分数为53％、54％、55％、56％，MAH对YM的影响如表3所示．表3MAH对YM的影响MAH的摩尔分数YM(％)53％9354％9

8、455％9656％92从表3可以看出，随着MAH比例的增加，单酯产