季戊四醇油酸酯的合成工艺

1、季戊四醇油酸酯的合成工艺,材化092 周娉婷 张凯雄徐鹏飞,季戊四醇油酸酯概况,季戊四醇油酸酯(简称 PETO)是一种受阻多元醇酯，它不仅具有优异的热稳定性和氧化稳定性还具有良好的水解稳定性、低温流动 性、粘温性能、润滑性能，而且生物降解性好、无毒，在很多方面可以替代植物油，广泛应用于航空、金属加工、纺织、制革等领域,1 材料与方法,1 . 1 主要原料、 试剂 季戊四醇、 油酸、 对甲基苯磺酸、 甲基苯等试剂均为分析纯。 1 . 2 主要仪器 油浴锅 , S312型电动搅拌器 , Nexus470傅立叶 红外分析仪 ,分子蒸馏。 1 . 3 实验方法 1 . 3 . 1 季戊四醇油酸酯的合成

2、工艺,1 . 3 . 2 酸值测定 按 G B /T 1688 - 1995进行。,1 . 3 . 3 产品 FT - I R检测 用液膜法对产品进行 红外分析 ,分辨率设定为 4 cm- 1,用空气冷却的DTGSTEC检测器 ,进行全波段扫描 ( 4 004 000cm- 1) ,每个样品扫描 32次。,2 结果与讨论,2 . 1 单因素实验 2.1.1 反应时间对酯化率的影响 在油酸、 季戊四醇摩尔比 4.0 1,反应温度 140,催化剂用量为反应物总质量的 0 . 8%条件下 ,研究反应时间对酯化率的影响 ,结果见图 1。,由图 可见 ,在反应进行的前阶段 ,随着反应时间的延长 ,酯化率

3、不断上升 , 3 h达到最大值 ,随着时间的继续延长酯化率有所下降 ,其原因可能是在水、 催化剂、 高温条件下 ,反应向逆反应方向进行 ,部分酯水解出酸 ,使反应酯化率下降。所以反应时间选择 3 h左右。,2. 1. 2反应温度对酯化率的影响 在油酸、季戊四醇摩尔比4.01,催化剂用量为反应物总质量的0.8%的条件下,反应3h,研究反应温度对酯化率的影响,结果见图2。,由图 2可见 ,随着反应温度的升高 ,反应速度加 快 ,酯化率不断上升 ,到 150时上升的趋势平缓, 160 酯化率仅比 150提高了 0 . 29% ,考虑到温度的升高不但增加能源的损耗、 对设备的要求也比较高、 副反应增加

4、 ,因而反应温度定在 150 左右。,2 . 1 . 3 催化剂用量对酯化率的影响 取油酸、 季戊四醇摩尔比 4.0 1,反应温度 150,反应 3 h,研究催化剂用量对酯化率的影响 ,结果见图 3。,由图 3可见 ,酯化率随催化剂用量的增大呈上升趋势 ,当催化剂用量达到 0 . 6%后 ,酯化率变化不大 ,考虑经济性 ,催化剂用量定在 0 . 6%左右。,2 . 1 . 4 甲苯用量对酯化率的影响 取油酸、 季戊四醇摩尔比 4.0 1,催化剂用量为反应物总质量的0 . 6%,反应温度 150,反应 3 h,研究携水剂甲苯用量对酯化率的影响 ,结果见图 。 随着甲苯用量的增加 ,催化剂活性增加

5、 , 反应温度有所下降。由图 可见 ,当甲苯用量超过反应物总质量的 10%时 ,酯化率提高不明显 ,反而略有下降 ,但甲苯用量也不能过少 , 否则反应温度升高 , 会使产品色泽加深 ,副产物增加 , 所以选甲苯用量 10%为宜。,2 . 1 . 5 物料摩尔比对酯化率的影响 在催化剂用量为反应物总质量的 0 . 6% ,反应150,反应时间 3 h条件下 ,研究物料摩尔比 (油酸 /季戊四醇 )对酯化率的影响 ,结果见图 。,由图可见 ,随油酸的增加 ,酯化率有所上升 ,但上升的趋势不是很大 ,当油酸与季戊四醇摩尔比为 4.4 1时 ,酯化率达到最高 ,为 91 . 75%,因而选择在物料摩尔

6、比 4.4 1左右进行正交实验。,2 . 2 正交实验,选定反应时间、 反应温度、 物料摩尔比 (油酸 /季戊四醇 )和催化剂用量 4个因素为自变量 ,各选 4个水平 ,以酯化率为响应值 ,进行正交实验 ,因素水平见表 1,实验结果见表2。,由表 2可以看出 ,在油酸与季戊四醇的酯化反应中 ,因素的影响顺序由大到小依次为反应温度、 反应时间、 物料摩尔比、 催化剂用量。对于时间因素来说 ,A2是最好的水平。对于温度因素来说 , B3 是好的水平 ,但可能还有上升的趋势 ,然而考虑到温度的升高会引起许多的问题: 能源消耗增大; 对设备,的要求比较高; 产品色泽加深 ,品质下降 (双键反应 ) ,因而反应温度不宜太高 ,本实验选择 B3 这个水平。对于催化剂用量这个因素来说 , C2 是最好的水平。对于物料摩尔比这个因素来说 ,D2是最好的水平。综上所述 ,组合 A2B3 C2D2酯化率可能最高。,2. 3产品分离纯化,利用分子蒸馏技术对粗产品进行分离纯化,其主要的是去除原料中过量的油酸。在操作温160、压力1 Pa的条件下, 得到酸值小于1mgKOH/g、黄色透明的产品。,结论 对季戊四醇油酸酯的合成工艺进行的研究表明,在反应温度160、反应时间3h、催化剂用量为反应物总质量的0. 6%、油酸与季戊