酸性室温离子液体催化松香和松节油反应规律的研究

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本文以咪唑类离子液体为研究对象,合成了溴化1-乙基-3-甲基咪唑盐-[C2mim]Br、氯化1-n-丁基-3-甲基咪唑盐-[C4mim]Cl和氯化1-n-辛基-3-甲基咪唑盐-[Csmim]Cl,使之与四氟硼酸盐、四氟硼酸及三氯化铝进行反应制得离子液体四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑-[C2mim]BF4、四氟硼酸1-n-丁基-3-甲基咪唑-[C4mim]BF4、四氟硼酸1-n-辛基-3-甲基咪唑-[C8mim]BF4、1-乙基-3-甲基咪唑氯化铝盐-[C2mim]Br-AlCl3、1-n-丁基-3-甲基咪唑氯化铝盐-[C4mim]Cl-AlCl3和1-n-辛基-3-甲基咪唑氯化铝盐-[C8mim]Cl-AlCl3。采用FT-IR、1H-NMR和13C-NMR对[C2mim]Br、[C4mim]Cl、[C8mim]Cl、[C2mim]BF4、[C4mim]BF4及[C8mim]BF4的结构进行了表征;以[Camim]Cl-AlCl3为代表,采用Hammett指示剂法表征了该类离子液体的酸强度;采用乙腈探针红外光谱法表征了该类离子液体的酸类型。 松油醇酯化、松节油聚合及松香聚合反应,在工业中有广泛用途,它们都是重要的酸催化反应,普遍使用磷酸、浓硫酸和无水AlCl3等强酸催化剂,这些催化剂存在用量大、设备腐蚀严重、反应后需中和水洗、环境污染严重及不能重复或再生使用等缺点。本研究基于对离子液体诸多独特性能的了解和对上述各模型反应存在缺陷的认识,首次在离子液体构成的酸性复合催化体系催化下对各模型反应规律进行了研究,详细考察了反应时间、反应温度、溶剂、催化剂用量等因素对各模型反应的影响,得到了较佳的工艺条件。其中以酸性H3PO4-[C4mim]BF4离子液体复合催化体系催化松油醇酯化反应较佳工艺条件为:摩尔比n(松油醇):n(乙酸酐)=1:1.5,质量比m(松油醇):m([C4mim]BF4):m(H3PO4)=5:5:0.03,反应温度40℃,反应时间10h。在该条件下,粗产物中未反应松油醇的含量仅为0.9%,松油酯的含量达到86.5%;以酸性[Camim]Cl-AlCl3/SbCl3离子液体复合催化体系催化松节油聚合反应较佳工艺条件为:质量比m(松节油):m(甲苯):m([C4mim]Cl):m(AlCl3):m(SbCl3)=15:15:2:3:1.5,反应温度-10℃,反应时间4~5h。在该条件下,固体树脂产物的收率为64%,软化点达104℃;以酸性H2SO4-[C8mim]BF4离子液体复合催化体系催化松香聚合反应较佳工艺条件为:质量比m(松香):m(甲苯):m(H2SO4):m([C8mim]BF4)=10:10:3:5,反应温度70℃,反应时间4h,在该条件下,可得到聚合产物的软化点为135℃,酸值为142mgKOH.g-1;同时对上述各模型
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