核心提示:甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)為無色透明液體,本身具有雙官能團且環保、無毒,可進一步交聯成網狀結構,使其制品有優良的耐候性、耐水性和耐熱性,廣泛應用于有機合成、高分子合成及其聚合物改性、涂料、粘合劑、皮革、化纖、造紙和印染等眾多領域[1-3]。GMA的合成可采用相轉移法、酯化一閉環法、催化酯交換法、脂肪酶催化合成法。其中甲基丙烯酸鈉和環氧氯丙烷的相轉移法反應時間短、操作簡單、污染小且催化劑易得。傳統相轉移法采用脫水和水洗操作存在廢水污染、設備腐蝕、收率低等問題[4]。本研究經充分干燥甲基丙烯酸鈉鹽,減輕了
甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)為無色透明液體,本身具有雙官能團且環保、無毒,可進一步交聯成網狀結構,使其制品有優良的耐候性、耐水性和耐熱性,廣泛應用于有機合成、高分子合成及其聚合物改性、涂料、粘合劑、皮革、化纖、造紙和印染等眾多領域[1-3]。GMA的合成可采用相轉移法、酯化一閉環法、催化酯交換法、脂肪酶催化合成法。其中甲基丙烯酸鈉和環氧氯丙烷的相轉移法反應時間短、操作簡單、污染小且催化劑易得。傳統相轉移法采用脫水和水洗操作存在廢水污染、設備腐蝕、收率低等問題[4]。本研究經充分干燥甲基丙烯酸鈉鹽,減輕了后續脫水過程的壓力,簡化了操作;考慮到GMA易于聚合且沸點較高,在精制過程中易聚合,本研究選用高效催化劑,反應結束后采用減壓法分離提純,簡單易行且產品損耗小,總收率達90%以上。
1、實驗部分
1.1主要試劑
環氧氯丙烷(EPC)、甲基丙烯酸(MAA)、氫氧化鈉、丙酮均為化學純試劑;硝酸銀、鹽酸、對羥基苯甲醚、對苯二酚、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、四乙基溴化銨(TEAB)、四丁基溴化銨(TBAB)均為分析純試劑。
1.2主要儀器
真空油泵(2XZ-2)、真空干燥箱(zK)、調速攪拌機(JJ.1B)、旋轉蒸發器(RE-52AA)、紅外光譜儀(BV 22)、氣相色譜儀(GC-14)。
1.3 GMA制備方法
1.3.1甲基丙烯酸的中和
在攪拌下將MAA加入三口燒瓶中,滴加50%的氫氧化鈉溶液,控制反應體系溫度在400<2以內。調節體系pH為7~8后,在中和液中加入與MAA等量的丙酮。
1.3.2甲基丙烯酸鈉的提純
70℃下真空干燥上述中和液,將得到的固體粉碎后轉入旋轉蒸發器在70℃進行減壓干燥,得含水量小于1%的甲基丙烯酸鈉(SMA)固體,研磨、備用。
1.3.3 GMA的合成
將甲基丙烯酸鈉、環氧氯丙烷、對苯二酚(用量約0.6%)及十六烷基三甲基溴化銨按一定配比加入三口瓶中,加熱并進行減壓蒸餾,使體系內的水與部分環氧氯丙烷共沸脫除,回收環氧氯丙烷加入到反應體系,直至餾出物澄清;繼續加熱到80~100℃,保溫反應1.5~3.0小時。反應完畢后,冷卻、減壓抽濾混合物;向濾液加入對羥基苯甲醚(2%)進行減壓蒸餾,去除過量的環氧氯丙烷后,加入對苯二酚(2%)繼續減壓蒸餾收集GMA餾份。
1.4測試方法
1.4.1樣品轉化率式中:
L一消耗標準硝酸銀溶液的體積(L);
N一硝酸銀溶液的濃度(mol/L);
G1一過濾物的總量(g);
G3一稱取過濾物樣品量(g);
M0一理論產物摩爾數(mol);
G2一相轉移催化劑用量(g);
M一相轉移催化劑分子量。
1.4.2紅外光譜
掃描范圍4000cm-1到400cm-1、分辨率4cm-1、掃描次數為10次;溴化鉀壓片。
1.4.3氣相色譜
使用氫焰或熱島檢測,色譜柱為毛細管柱,迸樣量為O.5μL。
1.4.4產物環氧值采用鹽酸-丙酮法測定蒸餾純化后產物的環氧值[5]。
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