试析异辛醇磷酸酯的合成及焦磷酸酯的水解动力学研究

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1、浙江大学硕士学位论文异辛醇磷酸酯的合成及焦磷酸酯的水解动力学研究姓名：周剑秋申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：袁慎峰；陈志荣201005浙江大学硕士学位论文摘要摘要目前，合成纤维的纺丝工艺正面临着从低速到高速、从低温到高温的转变，这一转变对抗静电剂的性能也提出了更高的要求。磷酸酯盐类阴离子型抗静电剂水溶性好，具有良好的耐热性、耐酸碱性和抗静电性，可以满足高速纺丝工艺的要求，且制备相对简单，成本较低。本文采用五氧化二磷为磷酸化剂与异辛醇进行磷酸化反应，合成了一种异辛醇磷酸酯钾盐抗静电剂。对该磷酸酯的合成反应进行了研究，讨论了不同条件(摩尔投料比

2、、反应温度和反应时间等)对产物组成和性能的影响，确定了较佳合成条件：异辛醇／P205的摩尔投料比3：1、反应温度70"C、反应时间4小时。探讨了焦磷酸酯的存在对分析方法和产品性能的影响，必须将其水解转化为磷酸酯。论文采用31P-NMR波谱法对焦磷酸及其酯进行定性定量分析。分析温度为27"(2，样品浓度为磷原子含量为o．osg／O．5mLDMSO。确定了焦磷酸、焦磷酸单酯、焦磷酸双酯在31P-NMR谱图中的化学位移。研究表明，根据谱图积分面积计算的结果与实际结果比较接近，相对偏差较小，可以用31P-NMR波谱法对焦磷酸酯的含量进行定量分析，扩展了31P

3、-NMR波谱法在磷酸酯中的应用范围。论文重点研究了焦磷酸正丁酯、焦磷酸二正丁酯的水解反应动力学。考虑到模型在生产过程中的实用性，采用幂函数模型进行建模。采用积分法，结合Matlab软件中的四阶Runge．Kutta法和最小二乘法，通过实验数据的拟合得到动力学方程参数，确定反应级数，进而计算获得表观活化能以及指前因子。通过计算值与实验值的误差分析发现，动力学模型是适用的。论文还研究了异辛醇焦磷酸酯、L--醇单丁醚焦磷酸酯和二乙二醇单丁醚焦磷酸酯的水解。利用Oaussian软件，优化了焦磷酸酯的构型，得到了磷原子电荷分布，结合实验结果，对不同结构的焦磷酸

4、酯水解速率的变化规律作出了合理的解释。关键词：异辛醇磷酸酯31P-NMR焦磷酸丁酯水解动力学量子化学浙江大学硕士学位论文ABSTRACTNowadays，thespinningprocessofsyntheticfiberisfacingthetransitionfromlowtohighspeedandtemperature，thechangealsosetshigherdemandsforantistaticagent．Phosphatesasakindofantistaticagentshasgoodsolubility,thermalstab

5、ilityandacid--and--alkali··resistantability,itcarlsatisfytherequirementsofthehighspeedspinningprocess，andthepreparationisrelativelysimpleandlowcost．Isooctylphosphatepotassiumsalt，akindofantistaticagentsWassynthesizedbyphosphatingreactionof2-ethylhexanol、析tllphosphoruspentoxidei

6、nthisthesis．Theinfluenceofdifferentfactorssuchasmolefeedratio，reactiontemperatureandtimeonthecompositionandperformanceoftheoutputsWasdiscussed．Thus，theoptimumsynthesizingconditionswereobtained，namelymolefeedratio3to1，reactiontemperature70"C，andreactiontime4hours．Theinfluenceofp

7、yrophosphateontheanalysismethodandperformanceofproductwasalsodiscussed，andhydrolysisisneededtOtransformpyrophosphatestophosphates．31P-NMRisusedasaqualitativeandquantitativeanalysismethodforpyrophosphates．TheanalysistemperatureWas27"C，analysisconcentrationWas0．059P／0．5mLDMSO．The

8、chemicalshiftsofpyrophosphoricacid,pyrophosphatemono—e