微波辐射正硅酸乙酯负载磷钨酸催化合成柠檬酸三丁酯.pdf

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1、史高峰，等：微波辐射正硅酸乙酯负载磷钨酸催化合成柠檬酸三丁酯15微波辐射正硅酸乙酯负载磷钨酸催化合成柠檬酸三丁酯术史高峰苗长林夏军陈学福(兰州理工大学石油化工学院，兰州730050)摘要以柠檬酸与正丁醇为原料，以自制固体酸为催化剂，采用微波辐射法合成了柠檬酸三丁酯(TBC)。考察了微波辐射功率、辐射时间、催化剂的用量及酸醇的物质的量之比等对TBC产率的影响，确定了最佳反应条件。当酸醇的物质的量之比为1：4、催化剂用量为柠檬酸质量的3．0％、微波辐射功率500W、辐射时间50min时，TBC产率可达96．5％。关键词微波辐射增塑剂柠檬酸三丁酯固体酸正交试验柠檬酸三丁酯(TBC)是一种低毒、

2、无味、无色透1．3TBC的制备明油状液体，溶于多数有机溶剂，是一种性能较优良(1)催化剂的制备的增塑剂，可用于聚氯乙烯、氯化烯共聚物、纤维素准确称取磷钨酸2．0g，置于100mL烧杯中，加树脂的增塑，具有相容性好，增塑效率高，耐寒、耐入一定量蒸馏水，搅拌得到无色透明的磷钨酸溶液。光、耐水性优良，挥发性小等优点，也可用作食品包再称取一定量正硅酸乙酯加入烧杯中，并加入乙醇，装和医疗卫生制品、儿童玩具的塑料增塑剂。同时搅拌使其溶解，滴加1mol／L盐酸酸化，搅拌数分它又是合成另一种无毒、性能更优良的增塑剂——钟，静置一段时间后烧杯内成透明溶胶，放入烘箱中乙酰柠檬酸三丁酯的原料。而当前，工业上柠

3、檬烘至恒重得黄色同体，研细后得淡黄色或白色粉末，酸和正丁醇的酯化反应仍主要采用浓硫酸作催化待用。剂J，其缺点是副反应多、产品颜色深、产品后处理(2)TBC的制备复杂，严重影响TBC的质量。另外，废酸污染环境，将装有分水器、回流冷凝管和搅拌器的三口烧严重腐蚀设备，增加生产成本。因此，不断寻找新的瓶中加入一定量的柠檬酸、正丁醇和催化剂，放人微方法和催化剂，完善TBC合成工艺，是当今科研工波快速反应器内，冷凝回流。在一定功率微波辐射作者研究的重点～卜。笔者以正硅酸乙酯负载磷钨下，加热搅拌使其沸腾，回流分水，并随时放出多余酸作催化剂，采用微波辐射催化合成TBC，并研究了的水，保持分水器中水面基本

4、在同一位置，一定时间微波辐射功率、辐射时间、催化剂用量、酸醇物质的后停止反应。蒸馏出未反应的正丁醇，趁热抽滤出量之比等条件对催化合成效果的影响。催化剂，滤液用碳酸钠水溶液洗涤，除去未反应的少1实验部分量柠檬酸，再用水洗涤至中性，减压蒸馏，即可得无1．1凉蚺色透明TBC，称量，计算产率J。柠檬酸：分析纯，天津市化学试剂六厂；1．4性能测试正丁醇：分析纯，天津市致远化学试剂有限公(1)TBC产率司：根据GB1668—1981测试反应前后酸值的变正硅酸乙酯：分析纯，天津市化学试剂三厂；化，并按式(1)计算TBC产率。磷钨酸：分析纯，天津市光复精细化工研究所。TBC产率=[1一(／W)]×100

5、％(1)1．2仪器、设备式中：——反应前体系的酸值；阿贝折射仪：2WAJ型，上海上光新光学科技有——反应后体系的酸值。限公司；(2)折光率、红外光谱、纯度红外光谱仪：Nexus670型，美国Nicolet公司；采用阿贝折射仪测定折光率；用红外光谱仪液气相色谱仪：Agilent6890型，美国Agilent公膜法测定红外光谱。采用气相色谱仪分析TBC纯司；微波快速反应器：wF一4000型，上海屺尧分析甘肃省科技攻关项目(2GS057一A52—001一O1)仪器有限公司。收稿日期：2009．10—12l6工程塑料应用2010年，第38卷，第1期度：HP一5石英毛细管色谱柱(30．0m×320

6、Ixm×可以满足反应的需要，继续增加催化剂用量对产率0．25Ixm)；火焰离子检测，检测器温度280~C；程序影响不大。考虑到成本因素，适宜的催化剂用量为升温，150oC保持2min，再以15qC／rain升到260℃；3．0％。分流进样，分流比100：1，空气流量300mlJmin，H，2．4酸醇物质的量之比对TBC产率的影响流量30mL／min；载气：氮气(纯度99．999％)，流量本酯化反应的理论酸醇的物质的量之比为1：1mL／min，进样口温度270cI=。上述气相色谱条件3，但本反应是可逆反应，且正丁醇既是反应物又是下，TBC的保留时间约为10．1min。带水剂，增加投料比有利

7、于反应进行。但过多的正2结果与讨论丁醇降低了共沸温度，又不利于反应的进行。酸醇2．1微波辐射功率对TBC产率的影响的物质的量之比对TBC产率的影响见表4(反应条固定柠檬酸与正丁醇的物质的量之比为1：4，件为催化剂用量3．0％，温度140~C，微波辐射功率催化剂用量为柠檬酸质量的3．0％，反应温度140oC500W，辐射时间50min)。下反应50min，考察不同微波辐射功率对TBC产率表4酸醇的物质的量之比对TBC产率的影响的影响，