酯交换法合成碳酸甲乙酯催化剂的研究进展

碳酸甲乙酯（EMC）是一种环境友好型的不对称碳酸酯，因其独特的结构性质被广泛用作溶剂或有机合成中间体，特别是随着锂离子电池的迅猛发展，其作为电池电解液主要成分市场需求量急增。文中简单介绍了光气法、氧化羰化法和酯交换法合成碳酸甲乙酯的研究进展。重点针对最具发展前景的酯交换法合成EMC工艺路线中所用催化剂进行了综述；讨论和分析了该路线所用催化剂的类型、结构、性质及性能，并对当前研究中存在的问题进行了归纳和分析总结。最后本文分析并展望了酯交换法合成EMC催化剂的研究方向及新型合成工艺发展趋势，提出研发经济、高效、稳定且制备工艺简单的非均相催化剂，并与反应精馏技术耦合是今后的主要发展趋势，期望为EMC的高效合成提供参考和借鉴。     

酯交换合成乙二醇二乙酸酯反应精馏研究

采用反应精馏技术以乙二醇和乙酸仲丁酯为原料,通过酯交换合成乙二醇二乙酸酯。使用Aspen Plus对反应精馏塔进行模拟与优化,其结果为:操作压力为70 kPa,精馏段理论板数为4,反应段理论板数为15,提馏段理论板数为4,酯醇摩尔比为3∶1,回流比为2,该条件下,乙二醇转化率和塔釜乙二醇二乙酸酯质量分数达99%以上。在模拟基础上,进行反应精馏小试实验,最终确定全塔26节塔节,乙二醇和乙酸仲丁酯分别在第4节和第23节进料,全塔操作压力为70 kPa,酯醇摩尔比为3∶1。回流比为2,乙二醇转化率为98.17%,塔釜乙二醇二乙酸酯质量分数为97.54%。实验与模拟结果在误差范围内,验证了模拟计算的可靠性,为工业化提供了理论基础。     

基于正交试验硫酸钙晶须催化合成醋酸丁酯的研究

硫酸钙晶须是以石膏为原料,在人工控制的条件下生长的硫酸钙纤维状晶体,它有着单晶结构。因其近于完整的晶体结构、均匀的横截面、尺寸细小等优点被广泛使用。本文以硫酸钙晶须作为催化剂,将其应用到酯交换反应中,对其性能进行研究。通过正交实验得到,影响酯交换的主要影响因素为酯醇摩尔比,其次是反应温度和晶须添加量。试验方法的最优条件为:酯醇摩尔比为3,晶须添加量为2%,超声波频率为25 kHz,反应时间为6 h,反应温度为110℃,产率可达70%以上。     

降低酚酯型抗氧剂合成中的残留锡含量

以β–(3, 5–二叔丁基–4–羟基苯基)丙酸甲酯为原料、二丁基氧化锡为催化剂,通过酯交换反应,分别合成了抗氧剂1135(3, 5–二叔丁基–4–羟基苯基丙酸异辛酯)和1035[2, 2′–硫代双(3, 5–二叔丁基–4–羟基苯基)丙酸乙酯]。采用原子吸收光谱研究了柠檬酸对产物中残留锡的脱除效果。结果显示,柠檬酸与催化剂摩尔比为2:1时,在温度110℃、绝对真空度0.003 MPa下处理反应物1 h,抗氧剂中残留锡较少,质量分数20×10–6。     

梳状聚羧酸系高效减水剂的制备及其分散性能研究

以甲氧基聚氧乙烯（MPEO，聚合度n=23）和甲基丙烯酸甲酯为主要原料，通过酯交换合成了甲氧基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯（MPEOMA），调节催化剂、阻聚剂及合成条件，酯交换率可达到98％．MPEOMA与丙烯酸等单体通过调节共聚合方法制备了两种新型聚羧酸系减水剂，用傅立叶变换红外光谱测定及表征了其分子结构，并研究了反应条件对水泥塑化效果的影响。结果表明，以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）提供磺酸基的减水剂具有良好的分散性及分散保持性能．折合成固掺量为0．3％、水灰比为0．29时，水泥净浆流动度可达295mm，且90min内流动度基本不变。     

氰乙酸叔丁酯的合成研究

以氰乙酸甲酯、叔丁醇为原料,在催化剂叔丁醇钾催化下酯交换得到氰乙酸叔丁酯.适宜的反应条件为：反应温度为150℃,反应时间为12h,在此条件下,氰乙酸叔丁酯的收率达95％.     

酯交换法合成水杨酸苄酯

以水杨酸甲酯、苯甲醇为原料,在催化剂二丁基氧化锡催化下酯交换得到水杨酸苄酯。适宜的反应条件为:催化剂量为反应物总质量0.3%,n(水杨酸甲酯)∶n(苯甲醇)=1.0∶1.2,反应温度为130℃,反应时间为12h,在此条件下,水杨酸苄酯的总收率达97.6%。     

CaO-ZnO固体碱催化剂的制备及其催化大豆油酯交换反应的性能

采用溶胶凝胶法制备了CaO-ZnO固体碱催化剂,并将其用于大豆油与甲醇的酯交换反应,利用SEM,TG,XRD等手段对催化剂及其前体进行表征,考察了Ca/Zn摩尔比、焙烧温度、焙烧时间等对催化剂性能的影响,优化了大豆油与甲醇酯交换反应的条件。表征结果显示,催化剂中大孔隙的存在有利于油脂分子顺利进入孔道而使催化剂的表面活性位得以有效利用。实验结果表明,催化剂适宜的制备条件为:Ca/Zn摩尔比1.0、焙烧温度750℃、焙烧时间4 h;在醇油摩尔比30、催化剂与大豆油质量比为0.06,70℃,90 min条件下,制备的催化剂催化大豆油和甲醇酯交换反应的甘油收率达90%以上;催化剂重复使用5次后,催化效果未见下降,催化剂具有优异的稳定性。