酯交换法合成丙烯酸异冰片酯的研究

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丙烯酸异冰片酯(IBOA)是一种优良的低聚物反应性稀释单体。近年来被广泛的运用于各种高质量的丙烯酸树脂、聚丙烯酸树脂、涂料、油墨、塑料、粘合剂等行业,其产品具有高硬度、高弹性、耐摩擦、耐老化、耐腐蚀等优点,从而使得IBOA合成研究成为人们关注的热点。用酯交换法合成IBOA,克服了传统酯化法合成工艺的缺点,是一种反应条件温和、绿色的合成工艺路线。本论文以乙酸异冰片酯和甲醇为原料,分别以固体碱和碱性离子液体为催化剂,通过两步酯交换法合成了IBOA,考察了原料配比、反应时间、反应温度等操作条件以及催化剂对异冰片和IBOA的收率和选择性的影响;探究乙酸异冰片酯和甲醇通过酯交换反应合成IBOA的机理;并采用GC-MS对反应中间物、反应产物进行定性、定量分析。以碱性离子液体[TMG][Lac]为催化剂,并在微波辐射下,通过两步酯交换合成IBOA适宜的工艺条件为:第一步甲醇:乙酸异冰片酯的摩尔比为4:1,催化剂量为反应物总质量的70%,反应时间为40min,反应温度为60℃。第二步丙烯酸甲酯:异冰片的摩尔比为3:1,催化剂量为反应物总质量的50%,反应时间40min,温度70℃。在两步反应过程中,异冰片和IBOA的收率分别为80.10%和86.21%,其选择性均为99.9%,IBOA的收率和选择性分别是传统工艺的1.18~1.83以及1.27~1.86倍。负载型固体碱作催化剂以KOH/Al2O3效果最好。确定了KOH/Al2O3以两步酯交换合成IBOA的最佳工艺条件为:甲醇和乙酸异冰片酯的摩尔比为3:1,催化剂量为反应物总质量的7%,第一步反应温度为60℃,反应时间为10h,第二步反应温度为70℃,反应时间为8h。异冰片和IBOA的收率分别为70.43%和62.20%,其选择性分别为90.21%;,85.31%。与离子液体催化剂相比,负载型固体碱催化剂在反应选择性上仍有待进一步研究。
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