2、結(jié)果討論
2．1催化劑及其用量對轉(zhuǎn)化率的影響
甲基丙烯酸鈉在環(huán)氧氯丙烷中的溶解度不足1％，兩者之間的反應屬于非均相反應，致使兩反應不易發(fā)生。對于相轉(zhuǎn)移反應而言，選擇有效的相轉(zhuǎn)移催化劑對提高轉(zhuǎn)化率有明顯作用。在實驗中，篩選比較了不同的相轉(zhuǎn)移催化劑(表1)。表1催化劑及其用量對轉(zhuǎn)化率的影響注：90℃下反應120min；環(huán)氧氯丙烷和甲基丙烯酸鈉摩爾比為4．0：1．0。
陽離子催化劑在環(huán)氧氯丙烷有機相中具有一定的溶解度，當它與鈉鹽固體相接觸時，能與鹽中的陰離子發(fā)生陰離子交換并進入有機相，同時與環(huán)氧氯丙烷發(fā)生取代反應，生成產(chǎn)物和催化劑本身。
十六烷基三甲基溴化銨含有較長的脂肪鏈，和其他陽離子催化劑相比，其與甲基丙烯酸鈉鹽形成的中間產(chǎn)物在環(huán)氧氯丙烷有機相中具有更好的溶解性，因此反應容易進行，催化效率較高。
盡管增加催化劑的用量有利于目標反應物轉(zhuǎn)化率的提高，但當其用量超過甲基丙烯酸鈉鹽的5％時，這一趨勢便會變得不再顯著。若繼續(xù)增加催化劑的用量，只會導致生產(chǎn)成本的明顯提高。
鑒于以上分析，本實驗采用十六烷基三甲基溴化銨為相轉(zhuǎn)移催化劑，其用量控制在甲基丙烯酸鈉鹽質(zhì)量的5～6％。
2．2反應溫度和時間對轉(zhuǎn)化率的影響表2反應溫度和時間對轉(zhuǎn)化率的影響注：環(huán)氧氯丙烷和甲基丙烯酸鈉摩爾比為4．0：1．0；催化劑CTAB用量5．5％。提高反應溫度、延長反應時問雖可加快反應速度，但在較高的反應溫度下，隨著反應時間的持續(xù)延長，反應物轉(zhuǎn)化率提高的程度明顯降低；同時，高溫長時間的反應會還會導致生成物分子內(nèi)雙鍵的聚合和環(huán)氧基的開環(huán)。因此，溫度升高到一定程度后，長時間的反應反而會導致反應物產(chǎn)率的下降。此外，在較高的反應溫度下，體系中微量的水份也易使得單體的自由基引發(fā)聚合和環(huán)氧鍵的開環(huán)聚合，導致高聚物的生成和一系列副反應發(fā)生，并生成環(huán)氧丙醇、1，3-二氯-2．丙醇等副產(chǎn)物[6]。
盡管較低溫度下的長時間反應有利于反應物產(chǎn)率的提高，但此時的生產(chǎn)效率不高。本實驗中，甲基丙烯酸鈉鹽在100℃下與環(huán)氧氯丙烷反應150min左右時，GMA的產(chǎn)率最高。另外，100℃得到的反應原液的顏色為淡黃色，其雜質(zhì)明顯增多。所以低溫有利于提高GMA產(chǎn)物的純度，減少副產(chǎn)物。
綜合考慮，本實驗采用在95～100℃下反應150～160min的制備工藝。
2．3溶劑用量對轉(zhuǎn)化率的影響表3溶劑用量對轉(zhuǎn)化率的影響注：95～100℃下反應150～160min；催化劑CTAB用量5．5％。對于平衡反應，增大反應物的濃度可明顯使反應向生成物方向移動，以提高目標反應物的轉(zhuǎn)化率。
此外，對于一個非均相的反應來說，通過加大液相反應物的濃度，還可同時達到減小體系黏度和增加固、液兩相接觸幾率的目的。因此，增大反應物配比不僅可以提高轉(zhuǎn)化率，而且還能提高反應速率。本實驗研究了環(huán)氧氯丙烷用量對甲基丙烯酸鈉鹽轉(zhuǎn)化率的影響(表3)。隨著環(huán)氧氯丙烷用量的增加，目標反應物的轉(zhuǎn)化率越來越高，當兩者的摩爾比增至5．0：1．0以上時，轉(zhuǎn)化率達最高。若繼續(xù)增加環(huán)氧氯丙烷的用量，其對目標反應物轉(zhuǎn)化率的提高作用不再明顯。此時體系反應已達平衡，150min內(nèi)甲基丙烯酸鈉已基本全部參與了反應。為此，決定采用環(huán)氧氯丙烷與甲基丙烯酸鈉鹽兩者間的摩爾比為5．5：1．0。
2．4 GMA性能測定及表征
2．4．1 GMA紅外光譜分析圖1甲基丙烯酸縮水甘油酯紅外譜圖
紅外譜圖3001．83cm-1波數(shù)處的中強吸收峰歸屬于同碳雙取代烯烴(乙烯基CH2=C<)中C-H鍵的伸縮振動。由于乙烯基與羰基的共軛效應，使其出現(xiàn)的波數(shù)位置比其標準波數(shù)位置(3095～3075 cm-1)偏低。
2957．89cm-1和2931．06cm-1處的中強吸收峰則是由-CH3的伸縮振動所引起。由于-CH3存在有對稱和不對稱兩種伸縮振動狀態(tài)，因此在紅外譜圖中呈現(xiàn)雙峰。
在雙鍵伸縮振動區(qū)(1900～1500cm-1)，1721．76cm-1處很弱的吸收峰為>C=O的伸縮振動所引起；其出現(xiàn)的位置處于1735～1710cm-1之間，證實其為酯羰基。
1637．84cml處的中強吸收峰為>C=C<的伸展振動所引起；其單峰外形證實該雙鍵為脂肪族化合物所有。
1300cm-1和1450cm-1附近處的吸收峰為烷烴c-H鍵的面內(nèi)彎曲振動所引起。908．75、843．48和815．31cm-1處的峰為環(huán)氧骨架特征吸收峰。
2．4．2 GMA氣相色譜分析
GMA樣品中不同保留時間對應的質(zhì)量分數(shù)如下(表4)：表4 GMA樣品中不同保留時間對應的峰面積
可見，精餾后的產(chǎn)品純度大于96％。這與采用鹽酸-丙酮法測定純化后產(chǎn)物的環(huán)氧值所得產(chǎn)品純度97．2％接近。其中峰1為環(huán)氧氯丙烷；峰2為甲基丙烯酸縮水甘油酯；峰3為開環(huán)副反應產(chǎn)物；峰4～1 1為其他雜質(zhì)。
<<上一頁[1][2][3]下一頁>>
相關信息 
推薦企業(yè) 推薦企業(yè)
推薦企業(yè)
編.gif)
您所在的位置：
