均相催化法合成甲基丙烯酸丁酯佚名【摘要】本文报导了以钛酸丁酯作催化剂,在均相条件下,由甲基丙烯酸甲酯与正丁醇进行酯交换反应合成甲基丙烯酸丁酯的新工艺。该法具有条件温和、操作简便、节约能源、产率高、质量好等优点。【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】2页(P83-84)【正文语种】中文【中图分类】TQ2甲基丙烯酸丁酯是一种重要的有机化工原料,广泛用于涂料、粘合剂、乳化剂等多种工业品生产,其合成工艺主要有酯化法与酯交换法。甲基丙烯酸甲酯价格较低、自聚倾向较小、酯交换法的生产工艺比较成熟,至今国内外的许多工厂多采用浓硫酸作催化剂的酯交换法来生产甲基丙烯酸丁酯,这种传统方法的缺点是:①浓硫酸具有腐蚀性,对设备、器材以及操作条件要求苛刻;②反应时间长,副反应多,总产率不高;③后处理工序繁琐,三废严重。近年来,一些学者提出用固体酸催化剂或有机酸盐、无机酸盐催化剂取代浓硫酸催化剂为克服上述缺点带来了希望。然而,固体催化剂的引入,给反应与分离操作带来了一些新的麻烦。因此,我们试以液态的钛酸丁酯作催化剂,苯作共沸剂,在均相催化条件下由甲基丙烯酸甲酯与正丁醇进行酯交换反应,来制备甲基丙烯酸丁酯。这种新工艺的优点是:①钛酸丁酯无腐蚀性,作为流体输送方便,可以利用原有的生产设备;②酯交换反应在均相状态下进行,它比液一液或液一固等多相反应易于控制;③后处理不需液一固分离,更不需酸碱中和、水洗、干燥等多道工序,只需用精馏处理,可节约能源;④催化剂可重复使用,也容易再生或就地综合利用。1.1主要反应式1.2主要试剂甲基丙烯酸甲酯(MMA)、受阻胺阻聚剂(TMHPO)(工业品)精制处理后使用;正丁醇(BuOH)、钛酸丁酯[Ti(OBu)4]、苯(C6H6),均为三级试剂。1.3实验装置酯交换反应装置由特制的反应瓶、分馏柱、全凝式分馏头、接收器等仪器组成。1.4实验步骤将计量的甲基丙烯酸甲酯、受阻胺阻聚剂、正丁醇、钛酸丁酯及苯加入酯交换反应瓶,搅拌并加热。反应开始后,甲醇一苯共沸物被蒸至分馏柱顶,先令其全回流,待顶温恒定后开始收集恒沸混合物。根据实际馏出量与理论量之比来判断转化率。当柱顶温度不再恒定或馏出的共沸物达到理论值时,表明酯交换反应已经终止,则停止加热。将该反应混合物转入减压蒸馏装置,先回收过量的苯及甲酯,然后收集78～80℃/50mmHg馏分,1.4212,0.8940,甲基丙烯酸丁酯的产率可达90%以上。2.1催化剂钛酸丁酯系无色透明高沸点液体(b.p310℃),无腐蚀性,可水解。实验表明,在室温或加热时,与甲基丙烯酸甲酯、正丁醇、苯混合后呈均相。酯交换反应结束,蒸出反应产物以后,残留在蒸馏瓶中的钛酸丁酯催化剂仍呈油状液体,可重复再用或经纯化后再用。实验结果表明,不加钛酸丁酯或钛酸丁酯与正丁醇摩尔比小于0.01:1时,转化率接近于零。增加催化剂的用量,转化率随之增高。当钛酯丁酯与正丁醇摩尔比超过0.03:l时,酯交换反应速度明显加快,转化率可达理论值,甲基丙烯酸丁酯的实际产率可达90%以上。但是过多的加入催化剂会增大后处理的负荷,也会增加生产成本。2.2共沸剂为了缩短酯交换反应时间,尽快带出反应生成的甲醇,适当降低反应温度并避免聚合现象在分溜柱等处发生,我们采用苯作共沸剂,考察了共沸剂用量对反应的影响。实验结果表明,增大苯与正丁醇的重量比,可以显著提高酯交换反应的转化率,降低反应温度,抑制聚合现象。因此,苯与正丁醇的重量比应不小于2.0:1,过多也是不必要的。2.3甲基丙烯酸甲酯与正丁醇的用量比当其他条件相同,改变甲基丙烯酸甲醋与正丁醇的摩尔比,实验结果表明,增大甲基丙烯酸甲酯与正丁醇的摩尔比,不能提高反而降低转化率。这种现象可能是由于甲基丙烯酸甲酯的增加,使催化剂在整个反应体系中的浓度相对降低所致。为此,甲基丙烯酸甲酯与正丁醇的摩尔比以1.5:1为宜。由于甲基丙烯酸甲酯也能和甲醇形成共沸物,所以,甲基丙烯酸甲酯与正丁醇的摩尔比不应小于1.5:1,以保证正丁醇被充分转化。2.4阻聚剂实验结果表明,在上述实验条件下,阻聚剂TMHPO用量为万分之一(按甲基丙烯酸甲酯重量计)时,可有效的防止酯交换反应时以及反应产物蒸馏时极易发生的聚合现象。而当TMHPO用量低于0.01%时,聚合现象就难以避免。2.5反...
