固载化离子液体催化合成柠檬酸三丁酯的研究文献综述

 2021-09-30 10:09

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文 献 综 述

1前言

柠檬酸三丁酯(TBC)常温下为无色透明液体,折光率为1.4428(20 ℃),不溶于水[1],能与丙酮、四氯化碳、亚麻油、醇及其它溶剂相溶;无毒无味、挥发性小、耐热、耐光、耐水,是增塑性能较好的环保型增塑剂[2-3]。可用于聚合物和各种纤维素树脂的增塑,且增塑后,塑料低温挠曲性能好,在熔封时热稳定性好[4];还可抗细菌及不滋长细菌,无刺激性,具有阻燃和可降解性[5]。因此,柠檬酸三丁酯被广泛应用于食品包装材料、医疗器具、儿童玩具和个人卫生用品等领域 ,成为邻苯二甲酸酯类增塑剂的绿色替代产品,因此有着广阔的市场前景[6];柠檬酸酯作为一种重要的表面活性剂,由于具有特殊的分子结构,其作用效果显著,使其在世界范围内得到了广泛的应用[7-10];柠檬酸酯可以用作润滑剂、增塑剂、乳化剂、浸润剂、柔软剂、洗涤剂、调理剂等,广泛地应用于食品、纺织、塑料、制革、洗涤剂、化妆品、烟草等行业,市场前景广阔[11-12]。综合国内外信息可知,柠檬酸三丁酯的有着很大利用潜力[13]。而国内对柠檬酸酯型表面活性剂的研究尚处于起步阶段。目前,我国尚未工业化生产柠檬酸酯。随着人们环保意识不断增强,对日常所用增塑剂的要求愈来愈严格,同时,我国是世界柠檬酸产量次于美国的第二大国,供大于求。因此,利用丰富的柠檬酸原料开发柠檬酸酯系列无毒增塑剂,不仅为塑料工业提供新型增塑剂,而且拓宽了柠檬酸酯应用领域,具有重要的实际意义。

2合成方法

制备柠檬酸三丁酯(TBC)的反应是由柠檬酸和正丁醇在合适的催化剂条件下合成的,反应方程式如下:

该反应的副产物主要有柠檬酸一丁酯和柠檬酸二丁酯,为抑制这两种副产物的生成,反应中常常使原料正丁醇过量以提高柠檬酸羧基的酯化率。

3合成柠檬酸三丁酯的催化剂

3.1钛酸四丁酯催化剂

在Hull专利[14]中钛酸四丁酯催化剂适宜用于高碳醇(己醇,壬醇,癸醇) 柠檬酸酯的酯化,并且催化合成柠檬酸酯的反应温度较低,最佳范围为125-130 ℃,反应时间在19 h 以上,酯化率可达99 %以上,在此温度范围内的副产物量很少。当温度在150 ℃左右时,酯会分解,主要的分解产物是丙烯三羰酸酯;郑等人[15]在研究以钛酸四丁酯为催化剂合成柠檬酸三丁酯的实验中,结果表明:酸醇摩尔比1:4.1 ,反应温度150 ℃,反应时间4. 5 h ,催化剂用量为柠檬酸质量的1. 2 %。在此条件下柠檬酸三丁酯的酯化率达到99 %以上,但该催化剂工业上不易回收。

3.2浓硫酸催化剂

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