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环状碳酸酯由于具有高溶解性、高沸点、低毒、可降解等优异的物化性能,被广泛应用于混合物的萃取分离、纺织、电化学、有机合成以及高聚物的制备等领域。因此,环状碳酸酯是一类非常重要的化合物。碳酸甘油酯(GC)是一种非常重要的环状碳酸酯,被广泛应用于溶剂、化妆品、电解质、涂料以及聚酯、聚碳酸酯等领域。将生物柴油的副产物甘油转化为GC,不仅提高了甘油的附加值,而且还会促进生物柴油的发展。其中,以GC为原料生产的非异氰酸酯型聚氨酯(NIPU)不仅避免了聚氨酯生产制备过程中异氰酸酯对人体和环境的伤害,而且比传统的聚氨酯具有更好的耐水解稳定性和加工性能,因此GC型NIPU受到人们的广泛关注。针对催化制备GC过程中催化剂易失活、难回收的问题,本课题的主要目的是寻找一种可用于催化制备GC的高效、易分离且可循环使用的固体碱催化剂。首先采用酯交换法,以甘油和碳酸二甲酯(DMC)为原料,考察了400℃煅烧的各种无水硅酸盐催化剂对反应的影响。发现无水硅酸钠的催化活性最高,甘油的转化率、GC的选择性和收率分别高达97.7%、94.0%和91.8%。然后将Na2SiO3·9H2O经焙烧、研磨、过筛等工艺制得了系列无水Na2SiO3固体碱催化剂,并将其用于催化甘油与DMC的酯交换反应,探讨了无水硅酸钠催化剂的制备条件对反应的影响。采用TG-DTG、XRD、FT-IR、BET、FESEM和Hammett指示剂法对系列无水硅酸钠催化剂进行了表征。实验结果表明,煅烧温度对催化剂的碱量和强碱含量有较大影响,但是强碱的增加会促进副产物缩水甘油的产生,进而降低GC的选择性和收率。催化剂的最佳制备工艺为Na2SiO3·9H2O经200℃煅烧2h后,经研磨、过筛,选取粒度为120目的组分。甘油与DMC的最佳反应条件为:催化剂的加入量为反应物质量的5%、甘油与DMC的摩尔比为1:4时,75℃常压反应2.5h。甘油的转化率和GC的选择性分别为97.8%和97.6%。催化剂连续使用5次后,催化活性并没有明显的降低。此外,以GC与癸二酸为原料,4-二甲氨基吡啶和N,N’-二环己基碳二亚胺为催化剂,室温反应16h后得到了双(1,10-环碳酸甘油酯)癸二酸酯。然后将得到的双五元环状碳酸酯与多元胺在有机碱的催化下,150℃下反应4h后得到了NIPU。通过对比双五元环状碳酸酯与不同的胺反应得到的NIPU的性能,发现三聚氰胺型NIPU的性能较好。