固体超强酸TiO2／SO4+2-催化合成丙烯酸丁酯地研究.pdfVIP

固体超强酸Ti02／s042一催化合成 丙烯酸丁酯的研究 陈梓云彭梦侠 (四川联合大学应用化学系。邮编610065) 丙烯酸丁酯广泛地用于涂料、胶粘剂、紫外光固化油墨、光致抗蚀荆等许多方面。工 业生产不能完全满足市场的需要，小型的作为精细化工产品的生产。正在逐渐扩大。通常 的合成方法是在浓硫酸催化下醇化或丙烯酸甲醇的转化n】。前者。用浓硫酸催化时，设 备易被腐蚀，污染环境；后者，过程较复杂，反应时间较长，后处理工序较多。本文用固体 超强酸Ti02／sol,一催化合成丙烯酸丁酯．具有过程简单。反应时间短、后处理容易、产率 高等特点。 1实验 1．1主要试剂和仪器 四氯化钛、氨水(28％)为化学纯；丙烯酸、正丁醇、氧化亚铜、对苯二酚为分析纯。 ● FTLR 搅拌器、干燥箱、冷凝管、电热炉、分水器、三颈瓶、Nico|et20SXB。红外光谱仪。 1．2催化剂Ti02／SOl4一的制备【21 3升烧杯中加入1．5升蒸馏水。冰水冷却，搅拌下慢慢加入80ml四氯化钛。使之溶 水，用玻璃棒搅拌，静置。倾去上层清液，同样用60ml蒸馏水再洗二次，抽滤所得沉淀物于 sO羞一。 1．3原料纯化 丙烯酸的纯化：加入3％的对苯二酚，减压蒸馏，备用；正丁醇及苯的纯化，蒸馏。备 用。 1．4丙烯酸丁酯的合成 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管及分水器的三颈瓶中。加入适量阻聚剂氧化亚铜 和对苯二酚。催化剂Ti02／sc片,’及苯。丙烯酸和正丁醇以1．2：1的摩尔比投料。油浴加 热，86～91C下回流2h。反应完毕，抽滤，滤液加入饱和碳酸氢钠水溶液中和过量的丙烯 101 酸。分掉水层，再用蒸馏水洗二次。加入少量对苯二酚，减压蒸馏，收集39．513馏分 (1440Pa)。得无色液体产品丙烯酸丁酯。样品红外光谱测定结果与丙烯酸丁醢的标准 IR谱图一致。 2结果与讨论 初步实验表明，催化剂的用量、反应时间、阻聚荆的用量对反应有明显的影响。分别 探讨拟获得最佳合成条件。 2．1催化剂用量对反应的影响 固定反应时间2h。阻聚荆用量o．06％，改变催化剂用量(以倦化荆苫酸醇总重量百分 比表示)，实验结果列于表1中。 表1催化荆用量对产率的影响 试验表明，随着催化剂用量的增加，产率提高，当催化剂用量大于8％之后，产率增加 很少。所以，催化剂最崖用量为8％。 2．2阻聚荆用量对反应的影响 丙烯酸和雨烯酸丁蘸均易聚合，一方面使反应难于进行，另一方面得不到纯的产品。 因此阻聚剂的用量对反应有较大的影响。用确定的催化剂用量8％，固定反应时间2h。 试验阻聚荆的用量对反应的影响，结果如表2。 表2阻聚剂的用量对反应的影响 可见。当阻聚剂用量低于o．04％时，反应液粘度犬，有明显的聚合现象，超过o。06％ 后，产率保持稳定。因此，阻聚荆用量以0．06％为宣。 2．3反应时闰的影响 用已确定的催化剂和阻聚荆的最佳用量，考察反应时间对产率的影响，结果见表3。 表3反应时间对产率的影响 反应时间／h 1．0 I．5 产率／％ 33．7 75．0 85．3 87．4 87．7 88．0 102 结果表明．增加反应时间。可提高产率，但趣过2．5h后，产率增加缓慢，说明酯化已达 平衡。反应时间以2．5h为最佳： 2．4催化荆重复使用 反应结柬后。过滤得到的催化荆，干燥，450E烧lh活化。试验其催化性能，结果列于 表4。 袅4催化荆重复使用对产率的影响 试验表明，重复使用6次后，仍保持较好的催化效果。说明Ti02／sol一对该反应具 有较好的重复使用稳定性。 3结论 用Ti02／sc|：,一催化合成丙烯酸丁酯具有过程简单，反应时间短，后处理容易，产率高 等特点；催化剂可重复使用；本