固体酸Zr（S04）2／Ti02催化合成马来酸二丁酯.pdfVIP

第33卷 第2期 肇 庆 学 院 学 报 Vo1．33，No．2 2012年 3月 JOURNALOFZHAOQING UNIVERSITY Mar．2012 固体酸 Zr(SO) iO2催化合成马来酸二丁酯 闫 ．鹏，郭海福，吴燕妮 ，陈志胜 ，郝向英 (肇庆学院 化学化工学院，广东 肇庆 526061) 摘 要 ：制备 了固体酸催化剂Zr(SO4)2／TiO2，并将其用于合成马来酸二丁酯 ，考察 了Zr(SO4)2与TiO2的质量 比、焙烧温度 、焙烧时间等催化荆制备条件对催化活性的影响．采用FTItL与DTG对催化剂进行 了表征分析．通过 正交实验设计优化 了固体酸Zr(SO )2／TiO2催化合成马来酸二丁 酯的工艺条件．实验结果表 明，Zr(SO4)2／TiO2 是合成马来酸二丁酯 的 良好催化剂 ，适 宜的催化剂制备条件为 ：Zr(SO4)2与Tio2的质量 比为60：40，焙烧温度为 400℃ ，焙烧时间为2h．适宜的催化合成反应条件为 ：酐醇物质 的量 比为1：2．5，催化剂用量 1．25g(每0．05mol马来 酸酐)，带水剂苯5mL，反应时间为3．0h．在此条件下马来酸二丁酯的酯化率为99．2％． 关键词 ：固体酸催化荆 ；Zr(SO．)2；TiO2；马来酸二丁酯 ；马来酸酐；正丁醇 中图分类号：O623．624 文献标志码 ：A 文章编号：1009—8445(2012)02—0037—05 马来酸二丁酯(dibutylmaleate，DBM)，化学名称为顺丁烯二酸二丁酯．它作为一种重要的化工原料， 广泛应用于高分子工业 ，常用作辅聚剂、润滑剂和增塑剂等 ．比如：可用作聚氯乙烯 、聚 甲基丙烯酸 甲 酯 、乳胶涂料等聚合物的内增塑剂 ；也可用作涂料、颜料的固着剂及纤维织物的分散剂等 1【】．目前 ，马来 酸二丁酯在工业 中采用硫酸催化下 由顺丁烯二酸酐与正丁醇酯化而成．此方法虽然工艺成熟 ，硫酸易 得，但存在工艺复杂、“三废 ”污染严 重的问题 ；因此 ，研究绿色高效的固体酸催化剂和较优 的生产工艺 成为研究者努力的方向[2-61． 硫酸锆作为一种固体酸催化剂 ．．具有非常优异的活性和较高的选择性[7-8]，受到人们的重视[9-12】．本 研究工作选择TiO：作为载体制备负载型固体酸催化剂Zr(SO)：／TiO：，将其用于催化合成马来酸二丁 酯 ，考察了适宜的催化剂制备条件和反应条件． 1 实验部分 1．1 实验试剂与实验仪器 实验所用试剂如下：二氧化钛 ( ，天津市福晨化学试剂厂)，硫酸锆 (CP，国药集 团化学试剂有限 公司)，马来酸酐 (AR，国药集 团上海化学试剂有限公司)，正丁醇 (AR．，天津市广成化学试剂有限公 司)，氢氧化钾 (AR，广州化学试剂厂)，苯 ( ，广州化学试剂厂)． 实验所用仪器如下：DTG一6OH热重差热综合热分析仪 ，日本岛津；FTIR一8400S红外光谱仪 ，日本岛 津 ；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，郑州长城科工贸有限公司；半微量有机合成制备仪，重庆市吉 祥教学设备有限公司． 1．2 固体酸催化剂Zr(SO)／TiO：的制备 称取5g的四水合硫酸锆置于50mL热水中(温度为80℃左右)搅拌溶解 ；待完全溶解后加入一定质 收稿 日期：2011-12—21 基金项 目：肇庆市科学技术计划项 目(2009(；013；2010C001)；肇庆市科学技术创新计划项 目(2011G28) 作者简介：闰 鹏(1981一)，男．内蒙古兴和人，肇庆学院化学化工学院讲师，硕士． 肇庆学院学报 第 33卷 量 比例的TiO ，搅拌均匀后装人蒸发皿 ，于110oC的温度下干燥；待完全干燥后将其研成粉末，装入坩埚 中，于马弗炉中在一定温度下焙烧一定时间，制得固体酸催化剂Zr(SO)。／TiO ． 1．3 马来酸二丁酯的合成 在装有磁力搅拌子 、温度计 、分水器和冷凝管 的三 口烧瓶 中加入一定量 的马来酸酐 、正丁醇 、催化 剂及带水剂苯 ，磁力搅拌并保持 回