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摘 要

离子树脂催化剂有着高效、环保、易回收、可多次重复利用等优点，吸引了很多科研工作者的关注。本论文在使用传统离子树脂的基础上，通过接枝、交换等方式，得到了胺化改性树脂。以胺化改性离子交换树脂为催化剂，探究其催化丙烯酸和正丁醇发生酯化反应的活性，考察了反应温度、反应时间、催化剂量、酸醇摩尔比等工艺条件对酯化反应的影响。得出了以下结论：在140℃下，催化剂用量18%，n(酸)：n(醇)=1:1.2(mol/mol)，带水剂甲苯6.00 g，反应7 h后，酯化率达90.88%。且该催化剂重复利用5次后，酯化率基本保持不变。

关键词：改性离子交换树脂 催化剂 丙烯酸丁酯 酯化反应

Synthesis of butyl acrylate catalyzed by

modified ion-exchange resin

Abstract

Ion-exchange resin catalysts have the advantages of high efficiency, environmental protection, easy recycling, and repeated use, which have attracted the attention of many scientific researchers.In this paper, based on the use of traditional ion resins, through the grafting, exchange, etc., obtained aminated modified resin.The activity of esterification of acrylic acid and n-butanol catalyzed by aminated modified ion exchange resin was investigated. The effects of reaction conditions such as reaction temperature, reaction time, amount of catalyst and mole ratio of acid to alcohol on esterification were investigated.The following conclusions were reached: At 140°C, the catalyst amount was 18%, n(acid):n(alcohol) was 1:1.2 (mol/mol), and the toluene with water was 6.00 g. After 7 h of reaction, the esterification rate Up to 90.88%.After the catalyst was reused five times, the esterification rate remained basically unchanged.

Key words：Modified ion-exchange resin; catalyst; Butyl acrylate; Esterification;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1前言 1

1.2丙烯酸丁酯的制备方法 2

1.3丙烯酸丁酯的催化剂研究进展 2

1.3.1均相催化剂在丙烯酸丁酯合成中的研究进展 2

1.3.2 新型催化剂催化在酯化反应中的应用 3

1.3.3 离子交换树脂的研究进展 4

1.4 酯化工艺的研究进展 4

1.5本课题的研究目的和意义 5

第二章 实验部分 6

2.1实验试剂与仪器 6

2.1.1实验试剂 6

2.1.2实验仪器 6

2.2实验方法 7

2.2.1催化剂的制备原理和方法 7

2.2.2 丙烯酸与正丁醇酯化反应 8

2.3实验过程及产物分析 9

2.4催化剂的表征 10

2.4.1催化剂比表面、孔体积和孔径的测定 10

2.4.2催化剂表面酸量测定 11

2.5本章小结 11

第三章 实验结果与讨论 12

3.1探究最佳反应条件 12

3.1.1不同反应时间对丙烯酸丁酯酯化率的影响 12

3.1.2不同反应温度对丙烯酸丁酯酯化率的影响 13

3.1.3不同催化剂用量对丙烯酸丁酯酯化率的影响 13

3.1.4不同酸醇摩尔比对丙烯酸丁酯酯化率的影响 14

3.1.5带水剂种类和含量对丙烯酸丁酯酯化率的影响 15

3.2考察催化剂重复利用率 16

3.3本章小结 17

第四章 结论与展望 19

4.1结论 19

4.2展望 19

参考文献 20

致 谢 22

第一章 文 献 综 述

1.1 前言

丙烯酸丁酯(图1-1为其结构式),其物化性质及用途见表1-1，

图1-1 丙烯酸丁酯的结构式

表1-1 丙烯酸丁酯的物化性质及用途

它是有机合成过程中十分重要的单体和中间体，在工业上有着非常广泛的应用。例如它经过乳化之后具有很强的粘合性能，可以用作柔软剂，应用到皮革的保护上，不仅可以使皮革表面形成一层保护膜，还增强了皮革的柔韧性，不易出现裂痕。2010年全球丙烯酸丁酯产量和消费量均约为200万t左右^[1]。在中国，对丙烯酸酯类产品的需求量也很大，而且往往供不应求，例如新增房屋建筑数量每年都在提升，对新型装饰涂料的需求也不断增加，以丙烯酸丁酯水溶性产品作为涂料代替以往的有机溶剂涂料，不仅质量好，不易脱落，而且大大减少了对环境的污染；而且，随着纺织业也在不断发展，对丙烯酸酯类印花涂料的需求也大幅增长，这些都会促进对丙烯酸丁酯的需求，因此，研究开发新型、高效、环保的丙烯酸丁酯合成路线尤为重要。

1.2 丙烯酸丁酯的制备方法

传统工业生产过程中主要以酸作为催化剂，以丙烯酸与正丁醇作为原料，直接进行酯化反应，其反应方程式如式1-1所示：

(式1-1)

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