非酸催化合成環(huán)狀功能有機硼酸酯.pdf

1、有機硼酸酯具有無毒無臭、環(huán)境適應性好以及極佳的抗磨減摩特性等特點,近年來備受關注。本研究開發(fā)出以2-甲基-1,3-丙二醇(MPO)和硼酸為主要原料,非酸催化酯化合成了新型環(huán)狀功能有機硼酸酯:環(huán)狀2-甲基三亞甲基-3-羥基-2-甲基丙基硼酸酯(簡稱MPO硼酸酯)的新工藝。
　　該工藝采用干法中和,克服了傳統(tǒng)酯化工藝采用酸催化、洗滌廢水污染環(huán)境的弊端,整個工藝過程簡單、綠色環(huán)保。并對合成的相關工藝條件及其酯化動力學進行了研究,該研究具

2、有重要的學術意義和工業(yè)應用前景。首先,采用MPO和硼酸為主要原料,自制的非酸催化劑和自行設計加工的油水分離器,篩選出甲苯為帶水劑,非酸催化合成了MPO硼酸酯,并對合成的產(chǎn)物進行了MS、IR和H-NMR結構鑒定。
　　通過正交試驗及單因素實驗優(yōu)化篩選出最佳酯化工藝條件:醇酸比=2.1:1(mol);催化劑/總物料(wt％)=0.1％;帶水劑甲苯用量為12.5mL(即帶水劑與醇的體積比=25％);反應時間2.5h;溫度控制在180℃以

3、內;此時酯化率可以達到99.16％。在此基礎上,對MPO非等溫酯化反應進行了動力學研究,利用溫度、時間和反應進程之間的相互關系,確定其動力學有關參數(shù)。
　　結果表明,在酯化過程中,固體硼酸溶解前后,其動力學規(guī)律有所不同。動力學曲線在反應進程為14％左右時出現(xiàn)折點。固體硼酸未溶解完全時,酯化為速控步驟,此時反應可視為準一級反應。固體硼酸完全溶解后,酯化反應為二級,且對液相硼酸和MPO分別表現(xiàn)為一級,反應表觀活化能為101.3±3.0

4、kJ·mol-1,頻率因子為0.656×106dm3·mol-1·s-1。此外,常壓下對純液態(tài)MPO、MPO-H2O及MPO-BDO二元體系汽液平衡進行了研究。
　　采用靜態(tài)法實驗測定了MPO的飽和蒸汽壓,在298.15K-484.95K溫度范圍,MPO蒸汽壓與溫度的關系符合Clapeyron-Clausis方程,該溫度范圍MPO的平均摩爾汽化焓為37.68kJ·mol-1。用改進的ROSE平衡釜測定了MPO-H2O及MPO-BD