核心提示:甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为无色透明液体,本身具有双官能团且环保、无毒,可进一步交联成网状结构,使其制品有优良的耐候性、耐水性和耐热性,广泛应用于有机合成、高分子合成及其聚合物改性、涂料、粘合剂、皮革、化纤、造纸和印染等众多领域[1-3]。GMA的合成可采用相转移法、酯化一闭环法、催化酯交换法、脂肪酶催化合成法。其中甲基丙烯酸钠和环氧氯丙烷的相转移法反应时间短、操作简单、污染小且催化剂易得。传统相转移法采用脱水和水洗操作存在废水污染、设备腐蚀、收率低等问题[4]。本研究经充分干燥甲基丙烯酸钠盐,减轻了
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为无色透明液体,本身具有双官能团且环保、无毒,可进一步交联成网状结构,使其制品有优良的耐候性、耐水性和耐热性,广泛应用于有机合成、高分子合成及其聚合物改性、涂料、粘合剂、皮革、化纤、造纸和印染等众多领域[1-3]。GMA的合成可采用相转移法、酯化一闭环法、催化酯交换法、脂肪酶催化合成法。其中甲基丙烯酸钠和环氧氯丙烷的相转移法反应时间短、操作简单、污染小且催化剂易得。传统相转移法采用脱水和水洗操作存在废水污染、设备腐蚀、收率低等问题[4]。本研究经充分干燥甲基丙烯酸钠盐,减轻了后续脱水过程的压力,简化了操作;考虑到GMA易于聚合且沸点较高,在精制过程中易聚合,本研究选用高效催化剂,反应结束后采用减压法分离提纯,简单易行且产品损耗小,总收率达90%以上。
1、实验部分
1.1主要试剂
环氧氯丙烷(EPC)、甲基丙烯酸(MAA)、氢氧化钠、丙酮均为化学纯试剂;硝酸银、盐酸、对羟基苯甲醚、对苯二酚、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、四乙基溴化铵(TEAB)、四丁基溴化铵(TBAB)均为分析纯试剂。
1.2主要仪器
真空油泵(2XZ-2)、真空干燥箱(zK)、调速搅拌机(JJ.1B)、旋转蒸发器(RE-52AA)、红外光谱仪(BV 22)、气相色谱仪(GC-14)。
1.3 GMA制备方法
1.3.1甲基丙烯酸的中和
在搅拌下将MAA加入三口烧瓶中,滴加50%的氢氧化钠溶液,控制反应体系温度在400<2以内。调节体系pH为7~8后,在中和液中加入与MAA等量的丙酮。
1.3.2甲基丙烯酸钠的提纯
70℃下真空干燥上述中和液,将得到的固体粉碎后转入旋转蒸发器在70℃进行减压干燥,得含水量小于1%的甲基丙烯酸钠(SMA)固体,研磨、备用。
1.3.3 GMA的合成
将甲基丙烯酸钠、环氧氯丙烷、对苯二酚(用量约0.6%)及十六烷基三甲基溴化铵按一定配比加入三口瓶中,加热并进行减压蒸馏,使体系内的水与部分环氧氯丙烷共沸脱除,回收环氧氯丙烷加入到反应体系,直至馏出物澄清;继续加热到80~100℃,保温反应1.5~3.0小时。反应完毕后,冷却、减压抽滤混合物;向滤液加入对羟基苯甲醚(2%)进行减压蒸馏,去除过量的环氧氯丙烷后,加入对苯二酚(2%)继续减压蒸馏收集GMA馏份。
1.4测试方法
1.4.1样品转化率式中:
L一消耗标准硝酸银溶液的体积(L);
N一硝酸银溶液的浓度(mol/L);
G1一过滤物的总量(g);
G3一称取过滤物样品量(g);
M0一理论产物摩尔数(mol);
G2一相转移催化剂用量(g);
M一相转移催化剂分子量。
1.4.2红外光谱
扫描范围4000cm-1到400cm-1、分辨率4cm-1、扫描次数为10次;溴化钾压片。
1.4.3气相色谱
使用氢焰或热岛检测,色谱柱为毛细管柱,迸样量为O.5μL。
1.4.4产物环氧值采用盐酸-丙酮法测定蒸馏纯化后产物的环氧值[5]。
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