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1、化学工程与工艺专业“综合型专业实验”实验报告异冰片甲基丙烯酸酯的合成摘要：描述了在硫酸催化剂存在下,由甲基丙烯酸和莰烯合成异冰片甲基丙烯酸酯的实验室工艺，并通过改变反应条件研究其原料转化率的变化，据此选出较适合该反应的条件。关键词：异冰片甲基丙烯酸酯莰烯甲基丙烯酸1研究意义丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸异冰片酯,学名为(甲基)丙烯酸1,7,7-三甲基-双环[2.2.1]-2-庚酯,是一种非常有用的特殊单体。由于酯基是一双环烃基,因此赋予了该(甲基)丙烯酸酯一些良好的性质,例如,黏度明显比相应的甲酯低
2、,在共聚物和均聚物中表现出良好的光泽性、硬度和耐擦洗性,在许多方面的性能均好于目前使用的(甲基)丙烯酸环己酯,在国外已广泛使用于光固化涂料、丙烯酸乳液等。关于(甲基)丙烯酸异冰片酯的合成,国内未见文献报道。从国外已有的少数专利文献报道方法来看[1,2],大多是在不同催化剂的催化下由(甲基)丙烯酸与3,3-二甲基-2甲撐-双环[2.2.1]-庚烷反应来制备,由于所使用的催化剂不同,操作条件和收率也不尽相同。本文主要研究用硫酸作催化剂进行异冰片甲基丙烯酸酯的合成。[1]2物理化学性能异冰片甲基丙烯酸
3、酯,又称甲基丙烯酸莰醇酯。英文名:Isobornylmethacrylate.分子式:C14H22O2,分子量:222.32,结构式如下:无色或淡黄色液体,bp:112-117/0.33pPa,相对密度为0.980(25/4),nD:1.4753,不溶于水,溶于乙醇,乙醚等大多数有机溶剂。3试验药品及仪器3.1试验药品甲基丙烯酸、莰烯、硫酸（98%）、2，4-二甲基-6-叔丁基苯（BHT）、2，4-2甲基-6-叔丁基苯酚（6BX）、分析醇、邻苯二甲酸氢钾（基准试剂）、氢氧化钠固体（A.R）、酚酞
4、指示剂、浓硫酸（98%）3.2反应原理本实验以茨烯和甲基丙烯酸为原料来制备甲基丙烯酸异冰片酯，反应如下所示:莰烯中的双键电子云受大的具有斥电子效应的烷基团的影响,双键上的电子密度增加,在亲电特性的催化剂催化作用下,和甲基丙烯酸作用成，该正碳离子不稳定,马上进行重排成,它与CH2=C(CH3)-COO-结合形成-OC-C=CH2,该反应机理属于烯烃的亲电加成反应[2]。3.3工艺流程图图1实验装置流程图A.三口瓶B.温度计C.搅拌马达D.搅拌器E.滴液漏斗F.回流冷凝管G.加热水浴恒温槽3.4实验
5、方法在装有温度计,搅拌器以及滴液漏斗的三口反应瓶中,加入甲基丙烯酸若干量,阻聚剂和催化剂,开动搅拌器,滴液漏斗中加有一定量的莰烯,慢慢在一定的时间内滴加坎烯进入反应瓶进行反应,在50摄氏度的温度下,每隔0.5h或一个小时取样分析酸值（利用浓度为0.09474的氢氧化钾乙醇溶液进行滴定计算）,直至酸度不再降低为止。冷至室温,取样测定平衡产物中的产品的含量。[2]4、实验数据记录及处理实验数据的记录及处理结果见表1及表2。表1实验药品及用量药品名称药品用量（g）莰烯68.7135甲基丙烯酸34.43
6、50硫酸4.2047BHT0.2009邻苯二甲酸氢钾0.2080氢氧化钾乙醇溶液（ml）10.75表2实验基本数据的记录及处理结果序号反应时间（滴加完后）/min反应物总质量消耗碱的体积样品质量剩余的甲基丙烯酸转化率（%）110107.55416.610.40150.00077879.0667270107.55414.960.40720.00037389.97653130107.55414.310.39510.00025293.21724190107.55414.020.39680.000179
7、95.19815250107.55414.040.39720.00018295.09586310107.55415.300.51700.0001994.89147370107.55415.120.50240.00018495.04518430107.55414.850.49530.00014696.06179490107.55415.110.50700.00017495.3309由表2绘出甲基丙烯酸的转化率随时间的变化关系和酸值变化与时间的关系，如图2、图3所示。图2甲基丙烯酸的转化率随时间的变
8、化关系图3消耗碱的体积和时间的变化关系对比两组实验数据，得出转化率随时间的变化关系如图4所示。第一组为总量的4%，第二组的为3%。图4两组转化率随时间的变化关系5、实验结果讨论（1）由图2可以看出随着反应时间的延长，甲基丙烯酸的转化率逐渐升高，甲基丙烯酸异冰片酯在不断地生成，在转化率达到95%时基本恒定，其原因是此时的甲基丙烯酸和坎烯已经快反应结束，而副反应在反应过程中起到了主要的作用，所以反应达到了平衡状态。（2）由图3可以看出随着反应的进行，取样出来用氢氧化钾乙醇溶液进行滴定的用量逐渐变少，
