本文關(guān)鍵詞：MMA制備過程中羥醛縮合反應(yīng)機理及離子液體回收的研究

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【摘要】：甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate,MMA)是一種重要的有機化工原料,作為聚合單體經(jīng)過聚合反應(yīng)生成聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃,PMMA),且廣泛應(yīng)用于涂料、樹脂、紡織、造紙等行業(yè)。目前,生產(chǎn)MMA的工藝有:丙酮氰醇法(ACH法)、乙烯法、異丁烯法、丙炔法、丙烯法和異丁烷法等。近年來,以甲醛和丙醛為原料先合成甲基丙烯醛(MAL)、再經(jīng)一步氧化法生成MMA的方法也逐漸發(fā)展起來,并逐步應(yīng)用到工業(yè)中。相比于其它工藝,該工藝具有原料易得、反應(yīng)條件溫和、簡單易行、MAL的選擇性高等優(yōu)點,具有很好的應(yīng)用前景。離子液體被稱為是三大“綠色溶劑”之一,因其獨特的特點而廣范應(yīng)用于化學反應(yīng)、分離分析、電化學和石油化工等領(lǐng)域。但離子液體本身并不是完全無害的,大量使用離子液體會對環(huán)境和人類造成一定的危害,因此必須想辦法實現(xiàn)離子液體的回收再利用,這樣不僅可以解決環(huán)境問題,也可以節(jié)約成本。目前,離子液體的回收方法有:蒸餾、萃取、吸附、雙水相和膜分離等。本文對MMA制備過程中甲醛與丙醛的反應(yīng)機理進行了研究,利用雙水相技術(shù)實現(xiàn)了離子液體催化劑的回收。主要內(nèi)容如下:1)合成新型離子液體二乙胺乙酸鹽用于催化甲醛與丙醛反應(yīng)生成甲基丙烯醛(MAL),分析得到:丙醛轉(zhuǎn)化率為99%,MAL的選擇性為94%。2)縮合反應(yīng)機理為:在酸性條件下,甲醛中的羰基質(zhì)子化,與二乙胺發(fā)生親核加成反應(yīng),然后去質(zhì)子,氮上的電子轉(zhuǎn)移,脫去水,生成亞胺離子中間體(N-羥甲基二乙基胺);丙醛質(zhì)子化,生成烯醇鹽,生成的N-羥甲基二乙基胺作為親電試劑進攻含活潑氫的烯醇鹽,失去質(zhì)子,生成曼尼希堿;最后在加熱條件下,曼尼希堿分解生成MAL和水。3)采用雙水相技術(shù)從縮合反應(yīng)的廢液中回收了離子液體二乙胺乙酸鹽,并繪制出雙水相體系的雙節(jié)點曲線、結(jié)線和三相圖。結(jié)果表明,雙水相體系雙節(jié)點曲線滿足Merchuk方程、結(jié)線滿足Othmer-Tobias方程和Bancroft方程,二乙胺乙酸鹽回收率隨無機鹽加入量的增加而增加,隨二乙胺乙酸鹽初始濃度的增加而減少。4)采用雙水相技術(shù)實現(xiàn)了親水性離子液體1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽與水的分離,并繪制雙水相體系的雙節(jié)點曲線和結(jié)線。結(jié)果表明,雙水相體系雙節(jié)點曲線滿足Merchuk方程、結(jié)線滿足Othmer-Tobias方程和Bancroft方程;不同的無機鹽會形成不同的雙節(jié)點曲線,且無機鹽的相分離能力為:K3PO4K2CO3K2HPO4;雙水相體系的雙節(jié)點曲線與離子液體的分子量和疏水性有關(guān);雙水相體系的雙節(jié)點曲線不受操作溫度的影響;PH增大有利于兩相分離,但效果并不明顯。(5)研究了離子液體回收率的影響因素,結(jié)果表明,加入的無機鹽越多,離子液體的回收率越高,加入相同質(zhì)量的無機鹽,離子液體回收率大小順序為:K3PO4K2CO3K2HPO4;隨著離子液體初始濃度的增加,離子液體回收率增加,當濃度增加到25%時,回收率不再有顯著增加;隨著溫度的增加,離子液體回收率不斷減少;離子液體的回收率基本不受PH的影響。
【關(guān)鍵詞】：甲基丙烯酸甲酯 甲基丙烯醛 離子液體 雙水相 相圖
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O623.624
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-24
• 1.1 甲基丙烯酸甲酯（MMA）11
• 1.2 甲基丙烯酸甲酯在國內(nèi)外的生產(chǎn)狀況11-13
• 1.3 甲基丙烯酸甲酯的合成工藝13-18
• 1.3.1 丙酮氰醇（ACH）法13-14
• 1.3.2 乙烯法14-15
• 1.3.3 異丁烯（C4）法15-16
• 1.3.4 丙炔法16
• 1.3.5 丙烯法16-17
• 1.3.6 異丁烷法17
• 1.3.7 其他方法17-18
• 1.4 以甲醛和丙醛為原料合成MMA18
• 1.5 離子液體的應(yīng)用18-21
• 1.5.1 離子液體在化學反應(yīng)中的應(yīng)用19
• 1.5.2 離子液體在分離分析中的應(yīng)用19-20
• 1.5.3 離子液體在電化學中的應(yīng)用20
• 1.5.4 離子液體在石油化工中的應(yīng)用20-21
• 1.6 離子液體的回收21-22
• 1.6.1 離子液體回收的意義21
• 1.6.2 離子液體回收的研究進展21-22
• 1.7 雙水相分離技術(shù)22-23
• 1.8 論文研究的意義和內(nèi)容23-24
• 2 甲基丙烯醛合成的反應(yīng)機理24-36
• 2.1 實驗部分24-27
• 2.1.1 實驗試劑及儀器24-25
• 2.1.2 實驗步驟25-26
• 2.1.3 分析方法26-27
• 2.1.3.1 氣相色譜分析26
• 2.1.3.2 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析26
• 2.1.3.3 核磁共振波譜分析26-27
• 2.2 結(jié)果與討論27-34
• 2.2.1 產(chǎn)物的鑒別27-33
• 2.2.1.1 氣相色譜分析結(jié)果27-28
• 2.2.1.2 氣質(zhì)聯(lián)用分析結(jié)果28-29
• 2.2.1.3 核磁共振波譜分析29-33
• 2.2.2 反應(yīng)機理33-34
• 2.3 本章小結(jié)34-36
• 3 催化劑的回收36-48
• 3.1 實驗部分36-38
• 3.1.1 實驗試劑及儀器36-37
• 3.1.2 實驗步驟37
• 3.1.3 表征方法37-38
• 3.1.3.1 紅外光譜分析37-38
• 3.1.3.2 核磁共振波譜分析38
• 3.2 結(jié)果與討論38-47
• 3.2.1 相圖38-41
• 3.2.1.1 雙節(jié)點曲線39
• 3.2.1.2 結(jié)線39-40
• 3.2.1.3 回收率40-41
• 3.2.2 鹽對雙節(jié)點曲線的影響41-42
• 3.2.3 雙水相體系的結(jié)線42
• 3.2.4 雙水相體系的三相圖42-43
• 3.2.5 回收率的影響因素43-45
• 3.2.6 離子液體的表征45-47
• 3.2.6.1 紅外光譜表征45
• 3.2.6.2 核磁共振波譜表征45-47
• 3.3 本章小結(jié)47-48
• 4 離子液體 1-乙基3甲基咪唑氯鹽的回收48-61
• 4.1 實驗部分48-50
• 4.1.1 實驗試劑及儀器48-49
• 4.1.2 實驗步驟49-50
• 4.1.3 表征方法50
• 4.1.3.1 紅外光譜分析50
• 4.1.3.2 核磁共振波譜分析50
• 4.2 結(jié)果與討論50-59
• 4.2.1 相圖50-52
• 4.2.2 雙節(jié)點曲線的影響因素52-55
• 4.2.2.1 鹽對雙節(jié)點曲線的影響52-53
• 4.2.2.2 離子液體對雙節(jié)點曲線的影響53-54
• 4.2.2.3 溫度對雙節(jié)點曲線的影響54
• 4.2.2.4 PH對雙節(jié)點曲線的影響54-55
• 4.2.3 離子液體回收率的影響因素55-57
• 4.2.4 離子液體的表征57-59
• 4.2.4.1 紅外光譜分析57-58
• 4.2.4.2 核磁共振波譜分析58-59
• 4.3 本章小結(jié)59-61
• 5 結(jié)論與展望61-63
• 5.1 結(jié)論61-62
• 5.2 展望62-63
• 參考文獻63-70
• 個人簡歷及發(fā)表文章70-71
• 致謝71-72

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本文編號：744143