1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)又称甲基丙烯酸环氧丙酯,是无色透明的液体,密度1.074,折光率1.4480,沸点189℃ ,熔点-50℃ ,闪点84℃ ,色(apha)lt;75,不溶于水,易溶于有机溶剂,对皮肤和粘膜有刺激性,几乎无毒。由于gma分子内既含有碳碳双键,又含有环氧基,具有很高的反应活性,可广泛应用于医药、感光材料,有机合成及聚合物改性等众多领域,所得的产品有优良的防紫外、耐水和耐热等特点,是一种重要的精细化工原料^〔1〕。目前在国外,gma早已实现工业化大生产,但是其合成工艺还是在不断的深入和研究中,目的是想选择高效的催化剂和优化工艺条件和提高产率。近年来国内对gma的合成也在不断的研巧和探索中,大多主要体现在选择阻聚剂、选择高效催化剂、优化工艺条件、提高产品收率等几个方面并且都卓有成效。目前在国内gma年需求量大约400吨左右,主要依赖进口,国内生产提供量很少、产量不足、很难达到市场以及工业化所需要的指标。探索和研究甲基丙烯酸缩水甘油醋的合成方法有重大价值。随着人们对gma研究的日益探索和深入,市场需求量的提升正在日益加大,gma市场的发展前景会更加的广阔。

甲基丙稀酸缩水甘油醋(gma)因其结构中含有碳碳双键和环氧基团,具有无毒、安全、环能、节耗的特性。可与丙烯酸酯发生聚合反应。对于功能高分子有机合成有着重要作用。在合成过程中经过进一步交联形成网状结构使其产品具有耐水、耐热、耐冲、和工艺的加工柔韧程度等特性^[9]。在皮革、化纤、造纸、印染、涂料、粘合剂等聚合反应的合成和改性有着广泛的应用^[10]。具体表现在两方面。一、在合成方面:是作为热塑性和热固性丙烯酸树脂的共聚单体广泛应用在工业领域。或者是用在分离介质、粘接剂还有医药领域中^[11]。另外聚甲基丙烯酸缩水甘油酷在酶的载体方面以及生物化学方面也有十分重要的作用。二、改性方面:在塑料、涂料、和胶茹剂等形成的产品比如聚氧乙烯涂料、热固性丙烯酸涂料等具有好的成膜效果和耐热性等。经过它改性以后的涂料或者胶茹剂在耐热、耐紫外光辐射和耐水等特性都有显著的增加[12]。在粘合剂方面。经过改性以后的胶茹剂在耐水、耐溶剂等方面起到了非常重要的作用。在橡胶的工艺当中，如果添加了一定量的甲基丙烯酸缩水甘油酷(gma)可以起到让碳黑与橡胶结合，大大改善了胶料的硫化特性、提高胶料的物理性质。粘合性能和常温下减少阻尼运动带来的负面影响。涂料工艺，在1990-2000年这段时期，世界涂料工艺进入一个崭新的时代。由于存在全球面临环境问题的考验，当无溶剂、低污染涂料进入整个世界涂料产业的过程中。这种世界环保型涂料工艺也进入一个稳定上升的阶段。由于受到世界全球voc法的各个条款应有的限制。低固体组分涂料由于含有一定量的有害溶剂而被逐渐的限制，以至于慢慢被世界市场所淘汰，市场份额在2000-2010从原有的30.6急速下降到7%。

而与之相反的是环保型、低污染的涂料工艺在相同的阶段即2000-2010年期间由最初的12%上升到最终的20%。车用涂料需要有耐热、保光、保色、以及高度耐腐蚀、耐磨损和持久性，而这些恰恰都是目前所采用的干粉和浆液态粉的涂料应用以后所获得的有价值的应用。同时期美国以底漆为基础以粉末涂料作为填充，在罩光面漆、底漆等都体现了功能化的用途并把这些用途都投入到工业化生产中。另外德国公司的bmw汽车厂也己经把透明粉末涂料投入到工业化生产。就目前市场来看，优质的粉末涂料都有以下这些体系:甲基丙烯酸缩水甘油酷(gma)型和丙烯酸型的。而在其他行业，比如说在医药行业，可以用胶粘剂或者分离的媒介等。又如针对交联聚甲基丙烯酸缩水甘油酯合成通过连续色谱分析，采用化学沉淀复原的方法可得到包含11个碳原子间隔臂和不间隔的蛋白，并且这些蛋白在高效色谱柱可以显现出来;甲基丙烯酸缩水甘油醋和n-甲苯基甘氨酸所组成的聚合物(俗称gma-ntg)或甲基丙烯酸缩水甘油酷和n一苯基甘氨酸(俗称gma-npg)是医药治疗中常用的交联剂。尤其在牙齿的链接上尤为重要。这种起到偶联合增湿效果的有粘结剂作用的单体，经常直接作用于pvc医用的软制品中。医药当中也同样添加一些小批量的增塑剂(如邻苯二甲酸酷类)，使材料软化，达到减少其硬度的最终目的。但是也有很严重的危害。在pvc制品的过程当中，小含量的增塑剂在这一过程中会不断的迁移和流动，甚至是渗出。使之与其接触过的血液和输送液污染。或者有毒物质沉积严重危害人体的健康，甚至是危机生命。所以现在减少或者降低小批量增塑剂的渗出量直接关系到pvc行业的发展前景和安全可行的基础保证。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

国内外甲基丙烯酸缩水甘油醋的研究和生产绝大多数都采用一步合成法，但是这种合成方法要求整个反应体系无水，对钠盐的纯度要求很高，并且存在环氧氯丙烷用量多(需过量4-10倍)，反应步骤长，后续处理繁杂等缺点。此外由于环氧氯丙烷的大量使用，导致生产成本很高，对环境也有一定的污染。两步法原料易得，环氧氯丙烷用量大大减少，并且反应过程中不用有机溶剂，只在第二步用水作为溶剂，采用两步法来合成甲基丙烯酸缩水甘油醋的合成工艺路线具有成本低，污染少，操作简便的优点，而该工艺路线研究的重点在于开发高效的开环醋化催化剂。

本课题的目的是采用两步法酒旨化闭环法)制备甲基丙烯酸缩水甘油醋，首先通过对文献中各种催化剂的比较，筛选出较好的活性和选择性环氧基开环催化剂，然后对两步反应 (开环醋化和闭环反应)的工艺条件分别作一系列的探索和优化研究，通过正交实验确定开环反应的最佳工艺条件，在此基础上再进行闭环反应条件的优化研究。其中开环催化剂的研究是重点。拟从以下几个方面进行研究:

(1)酯化开环反应，主要进行催化剂的筛选研究，并确定原料配比、催化用量、反应温度、反应时间、阻聚剂种类与用量等主要影响因素。