论文部分内容阅读
在传统橡胶依赖的石化资源日趋缺乏的时代背景下,以可再生的生物基化学品为基础原料,研发新一代生物基橡胶材料,是当下可持续发展理念下的大趋势。衣康酸酯基橡胶(BIR)因其性能可与传统丁苯橡胶相媲美,有望满足工业新应用而被广泛关注。作为该种橡胶的原料单体,衣康酸酯的需求也随之增大。由于目前生产衣康酸酯的大型企业稀少,合成工艺陈旧,因此有必要改进条件,设计可供自行生产的方案,最终实现衣康酸酯基橡胶的产业化生产。本文主要以衣康酸和正丁醇为原料,对常用催化剂进行筛选,通过直接酯化法优化工艺条件,为后续中试研究提供基础,具体研究内容如下:1、在浓硫酸催化下,分析了水洗除酸的可行性以及是否添加带水剂等基础问题。在此基础上,通过变量研究得到了较佳的合成条件为:反应温度120℃,正丁醇的摩尔用量为衣康酸的4倍,浓硫酸用量1.5%,酯化率最高可达98.2%。继而考察了反应的速控步骤,以此来建立合适的动力学模型。2、从常见的有机磺酸中,挑选出效果较好的对甲苯磺酸来研究较佳合成工艺。最终发现:反应温度130℃,正丁醇的摩尔用量为衣康酸的4倍,磺酸用量为2%时,酯化率最高可达95%。在此基础上,通过浸渍法制备了硅胶负载对甲苯磺酸固体酸。将理论负载量为50%的催化剂用于工艺研究,得到较佳条件为:反应温度120℃,5%的催化剂用量,正丁醇的摩尔用量为衣康酸的4倍,反应时间4h,此时可实现85.6%的转化率。3、在D001型树脂催化下,通过正交试验设计和单因子变量实验发现:当正丁醇的摩尔用量为衣康酸的4倍,树脂用量为20%,酯化率在4h后达到最高为92%。并扩大十倍的投料量研究了此体系的稳定性。4、选用D001型树脂催化体系进行了包括物料核算、热量衡算和主要设备选型在内的中试初步设计。