鄰苯二甲酸二辛酯的合成_論文

1、南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鄰苯二甲酸二辛酯的合成研究及相關(guān)性能的研究摘 要鄰苯二甲酸二辛酯(DOP) 是一種最廣泛使用的增塑劑，具有良好的綜合性能，增塑效率高，揮發(fā)性較低，低溫柔軟性較好，耐熱性和耐候性良好,具有良好的工業(yè)化前景合成植物酯與PVC樹(shù)脂粉有著非常優(yōu)異的相溶性。 抑制析出冒油，淺黃無(wú)異味，抗低溫性能優(yōu)異，零下18度不結(jié)晶，冬天正常使用。生產(chǎn)出的塑料制品具有較高的機(jī)械性能、優(yōu)異的膠凝能力，耐皂化和低的遷移性，電阻性能良好，低溫時(shí)有顯著的穩(wěn)定性。本文以異辛醇(2-乙基己醇)和鄰苯二甲酸酐（苯酐）為原料，在催化劑作用下合成增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)。分別以氧化鋁、氧化鋅、

2、乙酸鋅、辛酸亞錫、對(duì)甲苯磺酸5種單體催化劑及其以一定比例相互復(fù)配的乙酸鋅/對(duì)甲苯磺酸、辛酸亞錫/氧化鋁、氧化鋅/氧化鋁、辛酸亞錫/氧化鋅4種復(fù)配催化劑合成DOP，考察催化劑對(duì)合成DOP的影響，以及相關(guān)性能的研究，結(jié)果表明，氧化鋁與辛酸亞錫以11比例復(fù)配為最佳催化劑，并考察了反應(yīng)條件對(duì)合成DOP 的影響，結(jié)果表明，在異辛醇與苯酐摩爾比31，辛酸亞錫/氧化鋁復(fù)配催化劑用量分別占反應(yīng)物總量的0.2%，反應(yīng)溫度230，反應(yīng)時(shí)間2.5 h的最佳工藝條件下，反應(yīng)物酯化率達(dá)91.79%。關(guān)鍵詞: 鄰苯二甲酸二辛酯 催化劑 反應(yīng)溫度 醇酐摩爾比ABSTRACTStudy of the Synthesis of

3、 dioctyl phthalateAbstractDioctyl phthalate (DOP) is one of the most widely used plasticize, high plasticizing efficiency, low volatility, good low temperature flexibility, good heat resistance and weatherability, and has good prospects for industrialization.In this paper,using isooctanol (2 - ethyl

4、hexyl alcohol) and phthalic anhydride (phthalic anhydride) as raw materials, DOP is syntheticed with a catalyst. Respectively, alumina, zinc oxide, zinc acetate, zinc octoate, stannous, p-toluenesulfonic acid monomers catalyst and complex with each other to a certain percentage of zinc acetate / p-t

5、oluenesulfonic acid, stannous octoate / alumina, alumina / zinc oxide, zinc oxide / stannous octoate the complex catalyst synthesis DOP. Study shows that alumina and stannous octoate catalyst mixed in a 1:1 ratio is the best.The reearch of reaction conditions shows that the optimum condition is isoo

6、ctyl alcohol and phthalic anhydride mole ratio of 3:1, the stannous tin / alumina complex catalyst amount, respectively, accounting for 0.2% of the total amount of reactants, the reaction temperature of 230 ° C, reaction time 2.5 h, the rate of esterification is 91.79%.Key words: Phthalate dioc

7、tyl phthalate；Catalyst；Reaction temperature；Alcohol anhydride more ratioII南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目 錄摘 要IABSTRACTIII第一章 緒 論11.1鄰苯二甲酸二辛酯的簡(jiǎn)介11.1.1 鄰苯二甲酸二辛酯的物性11.1.2 鄰苯二甲酸二辛酯的用途11.2不同催化劑合成鄰苯二甲酸二辛酯21.2.1酸性催化合成鄰苯二甲酸二辛酯21.2.2鈦酸酯催化合成鄰苯二甲酸二辛酯21.2.3氧化物催化合成鄰苯二甲酸二辛酯31.2.4錫類(lèi)化合物催化合成鄰苯二甲酸二辛酯31.2.5鋁酸鈉催化合成鄰苯二甲酸二辛酯31.2.6固體

8、酸催化合成鄰苯二甲酸二辛酯41.2.7雜多酸催化合成鄰苯二甲酸二辛酯41.2.8酸性樹(shù)脂催化合成鄰苯二甲酸二辛酯41.2.9離子液體催化合成鄰苯二甲酸二辛酯51.2.10新型復(fù)合材料催化合成鄰苯二甲酸二辛酯51.3鄰苯二甲酸二辛酯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性51.4 鄰苯二甲酸二辛酯的市場(chǎng)需求61.5本課題研究的意義6第二章 實(shí)驗(yàn)部分72.1反應(yīng)原料72.2 實(shí)驗(yàn)儀器72.3合成原理82.4反應(yīng)裝置82.5實(shí)驗(yàn)步驟82.5.1酯化8目錄2.5.2中和分離92.5.3精制分餾92.6檢測(cè)方法92.6.1外觀測(cè)定92.6.2酯化率測(cè)定9第三章 結(jié)果與討論103.1催化劑的確定103.1.1單催化劑對(duì)酯化率

9、的影響103.1.2復(fù)配催化劑對(duì)酯化率的影響103.2催化劑用量對(duì)酯化率的影響113.3醇酐摩爾比對(duì)酯化率的影響123.4反應(yīng)溫度對(duì)酯化率的影響12第四章 結(jié) 論14參考文獻(xiàn)15致 謝16IV太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒 論1.1鄰苯二甲酸二辛酯的簡(jiǎn)介1.1.1 鄰苯二甲酸二辛酯的物性中文名稱(chēng)：鄰苯二甲酸-2-乙基己酯 中文別名：絕緣級(jí)二辛酯英文名稱(chēng)：Dioctyl phthalate英文別名：DOP；Bis(2-ethylhexyl) phthalate; Di-2-ethylhexyl phthalate分子式:C24H38O4 分子結(jié)構(gòu)式: CAS號(hào)：117-81-71性狀：無(wú)

10、色或淡黃色油狀透明液體，具有二辛酯的特殊氣味。沸點(diǎn) 370（1.0325×10Pa，760mmHg）, 折光率1.4859（20）,閃點(diǎn)218.33（開(kāi)杯）, 粘度81.4CP（厘泊）（20）, 相對(duì)密度0.9861（20）, 燃點(diǎn)241, 冰點(diǎn)-55, 熔點(diǎn)-16,流動(dòng)點(diǎn)-41, 體積電阻（·cm）, 比熱（50150）平均為0.57卡/克, 蒸發(fā)熱, 揮發(fā)熱（150）20mg/小時(shí),溶解度在水中小于0.1%（20）2。 溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑和烴類(lèi)，微溶于甘油、乙二醇。與大多數(shù)工業(yè)用樹(shù)脂有良好的相容性。與醋酸纖維素；聚醋酸乙烯酯部分相容。1.1.2 鄰苯二甲酸二辛酯的用途D

11、OP是通用型增塑劑，主要用于聚氯乙烯脂的加工、還可用于化地樹(shù)脂、醋酸樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂及橡膠等高聚物的加工，也可用于造漆、染料、分散劑等，DOP增塑的PVC可用于制造人造革、農(nóng)用薄膜、包裝材料、電纜等。本品是一種多種樹(shù)脂都有很強(qiáng)溶解力的增塑劑，能與多種纖維素樹(shù)脂、橡膠、乙烯基樹(shù)脂相溶，有良好的成膜性、粘著性和防水性。常與鄰苯二甲酸二乙酯配合用于醋酸纖維素的薄膜、清漆、透明紙和模塑粉等制作中。少量用于硝基纖維素的制作中。亦可用作丁腈膠的增塑劑。本品還可用作驅(qū)蚊油（原油）、聚氟乙烯涂料、過(guò)氧化甲乙酮以及香料（人造麝香）的溶劑?？梢宰鳛轷ソ粨Q法生產(chǎn)鄰苯二甲酸二環(huán)己酯和鄰苯二甲酸高碳醇酯以及其他有機(jī)合成

12、的原料。由于它具有較好的相溶性，較低的揮發(fā)性，較低的抽出性，較好的低溫柔軟性良好的電器性能及對(duì)熱和光的抵抗性。因此，除廣泛應(yīng)用于聚氯乙烯薄板、薄膜、人造革、硝酸纖維素、合成橡膠工業(yè)外還應(yīng)用于電纜粒子制造，醫(yī)療器械等方面3。通用級(jí)DOP，廣泛用于塑料、橡膠、油漆及乳化劑等工業(yè)中。用其增塑的PVC可用于制造人造革、農(nóng)用薄膜、包裝材料、電纜等。 電氣級(jí)DOP，具有通用級(jí)DOP的全部性能外，還具有很好的電絕緣性能，主要用于生產(chǎn)電線。 品級(jí)DOP，主要用于生產(chǎn)食品包裝材料。 醫(yī)用級(jí)DOP，主要用于生產(chǎn)醫(yī)療衛(wèi)生制品，如一次性醫(yī)療器具及醫(yī)用包裝材料等4。 1.2不同催化劑合成鄰苯二甲酸二辛酯1.2.1酸性催

13、化合成鄰苯二甲酸二辛酯酸催化合成DOP使用的催化劑有硫酸、磷酸、偏磷酸、亞偏磷酸、硫酸氫錫(鉀)酸式鹽；對(duì)甲苯磺酸、苯磺酸、十二烷基苯磺酸、氨基磺酸。酸催化法催化劑的活性順序?yàn)椋毫蛩釋?duì)甲苯磺酸苯磺酸氨基磺酸磷酸。硫酸5作為合成鄰苯二甲酸二辛酯的傳統(tǒng)催化劑，它的主要特點(diǎn)是催化活性很高，在100130就有很高的活性，一般添加0.20.4%，在24h內(nèi)即可完成，價(jià)格低廉，熱源容易解決，但硫酸具有強(qiáng)氧化性和脫水性，易發(fā)生有機(jī)物的碳化和脫水等副反應(yīng)，使產(chǎn)品色澤變深、質(zhì)量下降，同時(shí)也存在嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕。1.2.2鈦酸酯催化合成鄰苯二甲酸二辛酯 陳志強(qiáng)，孫愛(ài)麗，武志富6以鈦酸四丁酯為催化劑，由鄰苯二甲酸酐和

14、異辛醇酯化合成鄰苯二甲酸二辛酯。討論了催化劑用量、醇酐物質(zhì)的量化、反應(yīng)時(shí)間等對(duì)酯收率的影響，為工業(yè)生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 張榮莉，劉莉7介紹了用固體催化劑QR-6催化合成鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）的方法和結(jié)果。考察了反應(yīng)物配比、催化劑用量、反應(yīng)時(shí)間以及催化劑使用次數(shù)對(duì)酯化反應(yīng)的影響，并測(cè)定了產(chǎn)品的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)。王文閣，王立秋，劉長(zhǎng)厚8針對(duì)新型催化劑QS-6和傳統(tǒng)的催化劑鈦酸四丁酯，利用非等溫間歇反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別回歸出兩種非酸性催化劑催化合成鄰苯二甲酸二辛酯的動(dòng)力學(xué)方程，建立了真實(shí)攪拌反應(yīng)器操作模型。利用動(dòng)力學(xué)方程和建立的操作模型模擬實(shí)際工業(yè)裝置操作特性并進(jìn)行放大研究，結(jié)果表明以上兩種催化劑均能

15、達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)在QS-6催化劑的用量為鈦酸四丁酯催化劑用量的35%40%時(shí)，其活性仍高于鈦酸四丁酯催化劑。1.2.3氧化物催化合成鄰苯二甲酸二辛酯 由萬(wàn)勝、谷源鵬、劉曉蕙、陳新9等用酸性Al2O3做催化劑合成鄰苯二甲酸二辛醋的實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果,考察了酸醇比、催化劑用量、活性炭用量和催化劑使用次數(shù)對(duì)產(chǎn)品色澤、酸度和收率的影響。結(jié)果表明,酸性Al2O3做催化劑克服了硫酸做催化劑所引起的產(chǎn)品質(zhì)量低的缺點(diǎn),減少了生產(chǎn)工序。1.2.4錫類(lèi)化合物催化合成鄰苯二甲酸二辛酯錫類(lèi)化合物主要包括氧化亞錫、辛酸亞錫、草酸亞錫等和硅的化合物。天津溶劑廠于1983年開(kāi)始將氧化亞錫用于工業(yè)化生產(chǎn)，此催化劑于15

16、0以下析出，可以回收，工藝不需要中和水洗。 郭世騷, 林東恩, 張逸偉10用氧化二辛基錫催化合成鄰苯二甲酸二辛酯。探討了影響其產(chǎn)率的各種因素,鄰苯二甲酸酐用量為100mmol 時(shí),n(鄰苯二甲酸酐) n(異辛醇)n(氧化二辛基錫) =130. 0028,反應(yīng)溫度184220,反應(yīng)時(shí)間3.5h,產(chǎn)率在98%以上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,氧化二辛基錫集合非質(zhì)子酸的各種優(yōu)點(diǎn),回收醇無(wú)需處理能直接套用。如果產(chǎn)品用作PVC增塑劑,只需反應(yīng)后脫醇,可省去堿洗、水洗、脫水、脫色、過(guò)濾等工序,工藝大幅度簡(jiǎn)化。殘留在產(chǎn)品里的催化劑生成錫酯,它是PVC中一種很好的熱穩(wěn)定劑和透明劑。1.2.5鋁酸鈉催化合成鄰苯二甲酸二辛酯2

17、0世紀(jì)50年代初，西德Huls公司11首先發(fā)現(xiàn)，水合氧化鋁中添加氫氧化鈉能顯著催化酯化反應(yīng)，并于1954年獲得世界上第一個(gè)非酸催化劑制DOP的專(zhuān)利。早在20世紀(jì)60年代初，上海化專(zhuān)就做過(guò)這方面的工作，1975年起北京化工廠對(duì)鋁酸鈉為催化劑制DOP進(jìn)行了深入研究，并于1983年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。1.2.6固體酸催化合成鄰苯二甲酸二辛酯 陳玉成，周雪琴，劉東志12采用自制的固體酸SO42-/SnO2為催化劑合成鄰苯二甲酸二辛酯（DOP），通過(guò)試驗(yàn)分別考察浸泡硫酸濃度、顆粒度、活化溫度和活化時(shí)間等因素對(duì)催化劑活性的影響。試驗(yàn)表明：在固體酸SO42-/SnO2催化DOP的合成中，催化劑適宜制備工藝條件

18、是：浸泡硫酸濃度3.2mol/L、顆粒度130目、活化溫度500和活化時(shí)間5.0h，DOP產(chǎn)率可達(dá)95%以上。固體酸SO42-/SnO2催化劑具有催化活性高、可多次重復(fù)使用、產(chǎn)物易純化分離和產(chǎn)品色澤淺等優(yōu)點(diǎn)，有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)濃硫酸作催化劑用于DOP的合成。 陳蘇，陳莉13采用固體超強(qiáng)酸催化劑，由苯酐與2-乙基己醇通過(guò)酯化反應(yīng)合成鄰苯二甲酸二辛酯，該固體酸由Al2O3和濃硫酸復(fù)配而成，對(duì)非均相催化過(guò)程具有很高的活性和選擇性，考察了工藝條件對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響，發(fā)現(xiàn)用0.2%0.3%的固體超強(qiáng)酸催化劑，轉(zhuǎn)化率接近100%。1.2.7雜多酸催化合成鄰苯二甲酸二辛酯 邵宇14采用在8090的水浴中蒸發(fā)水分的方法

19、，用活性炭對(duì)磷鉬鎢雜多酸進(jìn)行了固載，并利用所制備的活性炭固載型磷鉬鎢雜多酸催化劑，探討了鄰苯二甲酸二辛酯的合成反應(yīng)條件?？疾炝穗s多酸固載化條件、醇酸摩爾比、催化劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、帶水劑用量對(duì)酯化反應(yīng)的影響，在優(yōu)化條件下回流反應(yīng)，鄰苯二甲酸二辛酯的收率為92.2%，催化劑可重復(fù)使用。 陸勇15采用介孔分子篩負(fù)載雜多酸為催化劑，在釜式反應(yīng)器內(nèi)對(duì)苯酐和正辛醇的酯化反應(yīng)進(jìn)行了研究，考察了催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性，結(jié)果表明，在組成適宜的催化劑和適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件下，苯酐轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%，DOP選擇性可達(dá)100%，且催化劑可重復(fù)多次使用。1.2.8酸性樹(shù)脂催化合成鄰苯二甲酸二辛酯羅士平，陳勇，韓

20、國(guó)防，裘兆蓉，楊緒杰，陸路德16將回收全氟磺酸離子交換膜制成全氟磺酸樹(shù)脂溶液，分別利用溶膠-凝膠法和浸漬法得到全氟磺酸樹(shù)脂/SiO2復(fù)合催化劑（NFH）系列和負(fù)載型全氟磺酸樹(shù)脂催化劑（FZG），采用FTIR、TG、BET、SEM測(cè)試技術(shù)對(duì)其進(jìn)行表征，并與SO42-/TiO2、H2SO4、PTSA和NAFIONSAC-13等的催化性能作了比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溶膠-凝膠法得到的NFH催化性能優(yōu)于浸漬法得到的FZG;當(dāng)鄰苯二甲酸酐和異辛醇（2-乙-基-己醇）摩爾比為1：3、NHF催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.4%、反應(yīng)溫度為170、反應(yīng)時(shí)間為4h時(shí)，鄰苯二甲酸酐轉(zhuǎn)化率達(dá)97.06%，鄰苯二甲酸二辛酯收率為93

21、.57%。1.2.9離子液體催化合成鄰苯二甲酸二辛酯資炎，郭紅云17利用功能化酸性離子液體催化合成鄰苯二甲酸二辛酯（DOP），結(jié)果表明，其催化效果比非功能化的中性離子液體好，催化劑循環(huán)使用率高，其中，功能化酸性離子液體HSO3-PMIMHSO4的催化活性最好，并確定了用其催化合成DOP的優(yōu)化工藝條件：酐醇物質(zhì)的量比13，反應(yīng)溫度140，反應(yīng)時(shí)間2.5h，離子液體最佳用量為反應(yīng)體系總質(zhì)量的15%，環(huán)己烷作帶水劑，此條件下，酯化率可達(dá)98.6%以上。 劉福勝，李紅亮，于世濤，解從霞，李露18制備了HSO3-pmimHSO4、HSO3-pmimpTSA、HSO3-pPydinHSO4、HSO3-pT

22、EAHSO4四種酸功能化的離子液體，并以鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）的合成反應(yīng)為模型，考察其催化和重復(fù)使用性能。結(jié)果表明，磺酸基功能化的離子液體都具有較好的催化活性和重復(fù)使用性能。其中HSO3-pmimHSO4的催化活性和重復(fù)使用性能最佳。在較佳反應(yīng)條件下，苯酐轉(zhuǎn)化率大于98%，分出的離子液體未經(jīng)任何處理重復(fù)使用八次后，苯酐轉(zhuǎn)化率沒(méi)有明顯降低。1.2.10新型復(fù)合材料催化合成鄰苯二甲酸二辛酯 李紅,楊輝榮,黃承亞19研究了新型無(wú)機(jī)鋁離子/蒙脫石復(fù)合材料催化劑的制備方法,最佳合成條件為0.2mol/L三氯化鋁水溶液與0.1mol/L氫氧化鈉水溶液的體積比為15;保溫時(shí)間48h;保溫溫度95;攪拌時(shí)

23、間為4d,在此最佳合成條件下制得的催化劑用于合成DOP的酯化率可達(dá)92%。并對(duì)催化劑進(jìn)行了X射線能譜表征。1.3鄰苯二甲酸二辛酯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)是目前使用最廣泛的增塑劑，約占我國(guó)增塑劑總量45%，是重要的通用型增塑劑，任何增塑劑都是以它為基準(zhǔn)來(lái)加以比較的，技術(shù)經(jīng)濟(jì)上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，近年來(lái)國(guó)外增塑劑生產(chǎn)能力超過(guò)了6400kt/a，國(guó)內(nèi)增塑劑需求增長(zhǎng)率為8左右，產(chǎn)品具有質(zhì)量高、品種多、環(huán)境污染少的特點(diǎn)。在石油化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、輕紡工業(yè)、生物化工以及能源、交通運(yùn)輸行業(yè)均有廣泛用途，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。1.4 鄰苯二甲酸二辛酯的市場(chǎng)需求我國(guó)增塑

24、劑生產(chǎn)始于1958年，尤其是近幾年增塑劑裝置發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)增塑劑總的生產(chǎn)能力已達(dá)到近80萬(wàn)t。其中DOP產(chǎn)品的生產(chǎn)能力約為40萬(wàn)t/a。隨著我國(guó)化學(xué)工業(yè)和塑料制品業(yè)的發(fā)展，其產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)。1980年我國(guó)DOP產(chǎn)量?jī)H為5.66萬(wàn)t/a，1994年產(chǎn)量為12.24萬(wàn)t/a，到了1998年已達(dá)到了19.40萬(wàn)t/a。19801998年間，平均年增長(zhǎng)率為13.48%。DOP增塑劑產(chǎn)品在我國(guó)分布很廣，其中較具有代表性的有：齊魯石化淄博增塑劑廠、金陵石化公司、天津溶劑廠等。另外，還有北京化工三廠、哈爾濱化工四廠等。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，增塑劑作為基礎(chǔ)化工合成材料助劑的市場(chǎng)需求量也將越來(lái)越大，而鄰苯二

25、甲酸二辛酯的品種和產(chǎn)量在塑料助劑中都居首位。在用量大的新領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求將強(qiáng)勁增長(zhǎng)20。1.5本課題研究的意義鄰苯二甲酸二辛酯(DOP) 是一種最廣泛使用的增塑劑，除了乙酸纖維素、聚乙酸乙烯外，與絕大多數(shù)工業(yè)上使用的合成樹(shù)脂和橡膠均有良好的相容性，具有良好的綜合性能，混合性能好，增塑效率高，揮發(fā)性較低，低溫柔軟性較好，耐水抽出，電氣性能高，耐熱性和耐候性良好,具有良好的工業(yè)化前景。傳統(tǒng)工藝以硫酸作為合成鄰苯二甲酸二辛酯的催化劑，它的主要特點(diǎn)是催化活性很高，在100130就有很高的活性，一般添加0.20.4%，在24h內(nèi)即可完成，價(jià)格低廉，熱源容易解決，但硫酸具有強(qiáng)氧化性和脫水性，易發(fā)生有機(jī)物

26、的碳化和脫水等副反應(yīng)，使產(chǎn)品色澤變深、質(zhì)量下降，同時(shí)也存在嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕。 本課題采用以異辛醇(2-乙基己醇)和鄰苯二甲酸酐(苯酐)為原料合成鄰苯二甲酸二辛酯，用分水器除去反應(yīng)中生產(chǎn)的水。通過(guò)實(shí)驗(yàn)中改變催化劑、催化劑用量、醇酐摩爾比以及反應(yīng)溫度，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析,得出最佳反應(yīng)條件。5太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第二章 實(shí)驗(yàn)部分2.1反應(yīng)原料表2-1 反應(yīng)原料試劑名稱(chēng)規(guī)格生產(chǎn)廠家鄰苯二甲酸酐分析純上海華東師范大學(xué)化工廠異辛醇分析純無(wú)錫市亞盛化工有限公司氧化鋅分析純中國(guó)振亞化工廠（蘇州）氧化鋁分析純上海潤(rùn)捷化學(xué)試劑有限公司乙酸鋅分析純無(wú)錫市亞盛化工有限公司辛酸亞錫對(duì)甲苯磺酸分析純分析純江蘇強(qiáng)盛化

27、工有限公司宜興市第二化學(xué)試劑廠無(wú)水碳酸鈉分析純上海美興化工有限公司人造沸石化學(xué)純國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司2.2 實(shí)驗(yàn)儀器表2-2 實(shí)驗(yàn)儀器名稱(chēng)型號(hào)公司三口燒瓶250mL成都蜀牛恒溫磁力攪拌器JB50-D上海梅穎甫儀器有限公司調(diào)溫電熱套DW-2江蘇通州市張芝山鎮(zhèn)決心化工電器廠電子天平JD20020-2沈陽(yáng)龍騰電子儀器有限公司電熱恒溫干燥箱101龍口市先科儀器公司152.3合成原理鄰苯二甲酸酐和異辛醇在催化劑催化下發(fā)生酯化反應(yīng)生成鄰苯二甲酸二辛酯。2.4反應(yīng)裝置圖2-1 實(shí)驗(yàn)裝置圖1、恒溫磁力攪拌器 2 、250 mL三口圓底燒瓶 3、磁力攪拌 4、精密溫度計(jì) 5、分水器 6、球型冷凝管 7、鐵架

28、臺(tái)2.5實(shí)驗(yàn)步驟2.5.1酯化在裝有恒溫磁力攪拌器、回流冷凝管、分水器、溫度計(jì)的250 mL三口燒瓶中加入一定量的鄰苯二甲酸酐 (苯酐)、一定量的異辛醇 (2-乙基己醇)及一定量的催化劑及幾粒沸石，攪拌，用恒溫磁力攪拌器調(diào)溫，回流反應(yīng)2.5h。2.5.2中和分離將反應(yīng)混合物倒入裝有30mL蒸餾水的200mL燒杯中，用飽和碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)PH值為78。將溶液轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，靜置分層，放出下層水層。再用熱蒸餾水洗滌上層溶液兩次，并放出下層水層，得到鄰苯二甲酸二辛酯粗品。2.5.3精制分餾將鄰苯二甲酸二辛酯粗品轉(zhuǎn)移至蒸餾燒瓶，加入沸石蒸餾，收集130140的餾分，剩下的為鄰苯二甲酸二辛酯精品。2.6

29、檢測(cè)方法2.6.1外觀測(cè)定用目測(cè)法觀察顏色2.6.2酯化率測(cè)定酸值是增塑劑的重要指標(biāo)之一,反映增塑劑中游離酸的含量,與增塑劑的穩(wěn)定性和使用性能有密切的關(guān)系。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求DOP的酸值不超過(guò)0.1 mgKOH/g。用滴定法：稱(chēng)取試樣0.001g至置于具磨口塞的錐形瓶中，加入50ml無(wú)水乙醇溶液溶解后，加入23滴1%酚酞指示液，以濃度0.107 mol/L氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液在30 s鐘內(nèi)滴定至粉紅色并保持15s鐘不褪色即為終點(diǎn)。增塑劑的酸值XmgKOH/g按下式計(jì)算：X=NV×56/G 式中：N為氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的當(dāng)量濃度，mol/L； V為耗用氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL； G為試樣重量，

30、g； 56代表氫氫化鉀相分子質(zhì)量。 苯酐的摩爾酯化率與酸值的關(guān)系如下所示：太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章 結(jié)果與討論3.1催化劑的確定在酯化反應(yīng)中，催化劑的選用是關(guān)鍵，良好的催化劑不但能加快反應(yīng)的進(jìn)行，而且也可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量。3.1.1單催化劑對(duì)酯化率的影響在保持異辛醇與苯酐摩爾比31，反應(yīng)溫度230，反應(yīng)時(shí)間2.5h不變條件下，考察了氧化鋁、氧化鋅、乙酸鋅、辛酸亞錫、對(duì)甲苯磺酸5種不同單催化劑對(duì)酯化反應(yīng)的影響，見(jiàn)表3-1。表3-1不同單催化劑比對(duì)酯化率的影響催化劑酯化率/%顏色氧化鋅氧化鋁乙酸鋅辛酸亞錫對(duì)甲苯磺酸83.2381.5184.4582.5181.86黃淡黃深黃淡黃淡黃由表3

31、-1可見(jiàn)，由于對(duì)甲苯磺酸是強(qiáng)酸，所以酸值會(huì)很高，故不是理想催化劑；而其他非酸性催化劑在反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、醇酐摩爾比相同條件下酯化率不高，最理想的單催化劑為乙酸鋅，酯化率達(dá)84.45%。3.1.2復(fù)配催化劑對(duì)酯化率的影響保持異辛醇與苯酐摩爾比31，反應(yīng)溫度230，反應(yīng)時(shí)間2.5h條件不變，改變催化劑品種，用辛酸亞錫/氧化鋁、氧化鋅/氧化鋁、辛酸亞錫/氧化鋅、乙酸鋅/對(duì)甲苯磺酸4種以1:1復(fù)配為催化劑進(jìn)行酯化反應(yīng)，考察復(fù)配催化劑對(duì)酯化率的影響，結(jié)果列入表3-2。表3-2不同復(fù)配催化劑對(duì)酯化率的影響催化劑酯化率/%顏色氧化鋅/氧化鋁辛酸亞錫/氧化鋁辛酸亞錫/氧化鋅乙酸鋅/對(duì)甲苯磺酸 90.63 9

32、1.7991.12 90.54深黃淡黃深黃淡黃由表3-2可見(jiàn)，在反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、醇酐摩爾比相同條件下，化鋁/辛酸亞錫復(fù)配催化劑的酯化率高達(dá)91.79%，因此，選擇辛酸亞錫/氧化鋁復(fù)配的催化劑合成DOP效果最佳。在反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、醇酐摩爾比相同條件下，將乙酸鋅與辛酸亞錫/氧化鋁復(fù)配催化劑為催化劑的酯化率進(jìn)行比較，復(fù)配催化劑的酯化率遠(yuǎn)大于乙酸鋅催化劑的酯化率。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇辛酸亞錫/氧化鋁作為催化劑，繼續(xù)對(duì)合成DOP的影響因素進(jìn)行研究。3.2催化劑用量對(duì)酯化率的影響保持異辛醇與苯酐摩爾比31，反應(yīng)溫度 230，催化劑是辛酸亞錫/氧化鋁復(fù)配催化劑，反應(yīng)2.5小時(shí)，只是改變催化劑用量(以反應(yīng)

33、物總量計(jì))，考察催化劑用量對(duì)酯化反應(yīng)的影響，結(jié)果列入表3-3。表3-3催化劑復(fù)配比對(duì)酯化率的影響催化劑用量/%酯化率/%顏色0.2/0.2 91.79淡黃0.2/0.482.55淡黃0.3/0.391.69黃0.4/0.2 85.41深黃0.4/0.487.66黃由表3-3可見(jiàn)，少量催化劑對(duì)本反應(yīng)有明顯的催化活性，當(dāng)催化劑用量以1:1比例時(shí)，酯化率的增加遠(yuǎn)大與以1:2或2:1比例的用量,當(dāng)催化劑用量以1:1比例時(shí)，再增加用量后酯化率增加的幅度很小，從經(jīng)濟(jì)效益角度考慮，確定催化劑最佳用量為反應(yīng)物總量的0.2%/0.2%時(shí)，酯化率最高，因此，選擇氧化鋁與辛酸亞錫復(fù)配比11，其用量分別占反應(yīng)物總量的

34、0.2%最合適。3.3醇酐摩爾比對(duì)酯化率的影響保持反應(yīng)溫度230，催化劑仍然是辛酸亞錫/氧化鋁復(fù)配催化劑，反應(yīng)2.5小時(shí)，只是改變異辛醇與苯酐摩爾比，考察醇酐摩爾比對(duì)酯化反應(yīng)的影響，結(jié)果列入表3-4。 表3-4醇酐摩比對(duì)產(chǎn)率的影響醇苯酐摩爾比酯化率/%顏色212.51313.5190.1290.3591.7990.63淡黃深黃淡黃黃4:190.21黃由表3-4可以看出， 當(dāng)異辛醇與苯酐的摩爾比為2.51時(shí)，反應(yīng)過(guò)程中異辛醇起帶水劑作用導(dǎo)致酯化率低；而當(dāng)異辛醇與苯酐摩爾比達(dá)3.51時(shí)，由于反應(yīng)在高溫下進(jìn)行，異辛醇過(guò)量太多會(huì)降低反應(yīng)體系的溫度，使反應(yīng)溫度達(dá)不到辛酸亞錫/氧化鋁催化劑活性溫度，導(dǎo)致酯

35、化率降低，且異辛醇過(guò)量太多，所得鄰苯二甲酸二辛酯產(chǎn)量相對(duì)就少，也引起成本上升；而異辛醇與苯酐摩爾比在31時(shí)酯化率最高，達(dá)91.79%，故異辛醇與苯酐摩爾比選擇31較合適。3.4反應(yīng)溫度對(duì)酯化率的影響保持異辛醇與苯酐摩爾比31，用氧化鋁/ 辛酸亞錫以11復(fù)配，其用量各占反應(yīng)物總量0.2%的復(fù)配催化劑作為酯化反應(yīng)催化劑，改變反應(yīng)溫度，考察溫度對(duì)酯化反應(yīng)的影響，結(jié)果見(jiàn)表3-5。表3-5溫度對(duì)酯化反應(yīng)的影響 反應(yīng)溫度酯化率/%顏色20090.28黃21022023024090.4691.5991.7991.72黃深黃淡黃淡黃由表3-5數(shù)據(jù)可以看出，升高溫度可提高酯化率，當(dāng)溫度由230升至240時(shí)酯化率

36、逐漸趨于穩(wěn)定，此時(shí)可認(rèn)為反應(yīng)基本完全。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng)溫度在220240都能得到較好的結(jié)果，但在230時(shí)酯化率最高，因此最佳溫度為230。太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第四章 結(jié) 論1) 對(duì)單體催化劑進(jìn)行評(píng)價(jià)比較時(shí)知：對(duì)甲苯磺酸是強(qiáng)酸，酸值會(huì)很高，故不是理想催化劑；而其他非酸性催化劑在反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、醇酐摩爾比相同條件下酯化率不高，最理想的單催化劑為乙酸鋅，酯化率達(dá)84.45%。2) 對(duì)復(fù)配催化劑進(jìn)行評(píng)價(jià)比較時(shí)知：使用辛酸亞錫/氧化鋁復(fù)配催化劑酯化效果最好，酯化率最高達(dá)91.79%，因此，選擇辛酸亞錫/氧化鋁復(fù)配的催化劑合成DOP效果最佳。3)考察復(fù)配催化劑的用量對(duì)反應(yīng)的影響：催化劑用量以

37、1:1比例時(shí)的酯化率的增加遠(yuǎn)大與以1:2或2:1比例的用量,結(jié)果表明選擇氧化鋁與辛酸亞錫復(fù)配比11，其用量分別占反應(yīng)物總量的0.2%最合適。4)考察異辛醇與苯酐的摩爾比對(duì)反應(yīng)的影響：異辛醇與苯酐摩爾比在31時(shí)，酯化率也最高，達(dá)91.79%，故異辛醇與苯酐摩爾比選擇31較合適。5)考察酯化溫度對(duì)反應(yīng)的影響：當(dāng)溫度由230升至240時(shí)趨于穩(wěn)定，此時(shí)反應(yīng)基本完全，但在230時(shí)酯化率最高，因此最佳溫度為230。因此，合成DOP的最佳反應(yīng)條件是：反應(yīng)溫度230，反應(yīng)時(shí)間2.5h，異辛醇與苯酐摩爾比31，氧化鋁與辛酸亞錫以11復(fù)配催化劑，其用量分別占反應(yīng)物總量的0.2%，在此最佳條件下，酯化率最高達(dá)到91.79%。與傳統(tǒng)工藝比較，提高了轉(zhuǎn)化率，減少了脫水和碳化等副反應(yīng)，并消除了設(shè)備的腐蝕問(wèn)題。參考文獻(xiàn)1 石萬(wàn)聰，盛承祥.增塑劑M·北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1987，70143 2蔣平平.化學(xué)世界,1994,(8):411412 3 楊鑫莉.增塑劑DOP的合成方法進(jìn)展及工藝評(píng)述J·.精細(xì)石油化工 ，2000，(6):25 274 王躍志.2005年我國(guó)鄰苯二甲酸二辛酯產(chǎn)品預(yù)測(cè)，化工時(shí)刊，20