论文总字数：19772字

摘 要

柠檬酸三丁酯是一种绿色环保的新型增塑剂，作为无毒增塑剂用于食品包装材料、医疗器具、儿童玩具和个人卫生用品等方面。柠檬酸三丁酯（简称TBC）具有无毒、生物降解性好、挥发性小、抗细菌，增塑效率高等优点，被 FDA 认为是最安全的增塑剂之一。

柠檬酸三丁酯传统的合成催化剂多是浓硫酸，但使用浓硫酸副反应多，污染环境并严重腐蚀设备，反应时间长、产品纯度底、后处理过程复杂。为此更换酯化催化剂已成为当今研究开发的热点，开发的催化剂有固体氯化物、离子交换树脂、分子筛、杂多酸等。本文采用SO₄^2-/TiO₂/La³ 型固体超强酸催化合成柠檬酸三丁酯，并取得很好的酯化效果，其最佳工艺条件：醇酸比6：1，反应时间3.0h，催化剂用量为 2.0g，该条件下的收率达到90.8%，研究表明：该反应具有催化剂用量少、催化剂易回收并可重复利用，反应速率快、产率较高等特点。

关键词：柠檬酸酯类 催化剂 酯化 复合固体超强酸

ABSTRACT

Three citric acid ester is a kind of environment-friendly plasticizers, as non-toxic plasticizer used in food packaging materials, medical appliances, children's toys and personal hygiene products etc.. Three citric acid butyl ester (TBC) with non-toxic, good biodegradability, volatile small, anti bacteria, plasticizing efficiency higher merit, FDA is considered one of the safest plasticizers.

Catalyst for synthesis of citric acid butyl ester three traditional multi is concentrated sulfuric acid, but the use of concentrated sulfuric acid side reaction, environmental pollution and serious corrosion of equipment, long reaction time, the purity of the product bottom, complicated post-treatment process. Therefore the replacement of esterification catalyst has become the research focus of development today, the development of catalysts with solid chloride, ion exchange resin, zeolite, heteropolyacid etc.. In this paper, the synthesis of citric acid catalyzed by SO₄^2-/TiO₂/La³ type solid super acid butyl ester three, and achieved good esterification results, the optimal process conditions were: molar ratio 6:1, reaction time 3.0h, the amount of catalyst is 2.0g, under this condition the yield reached 90.8%, studies show that: the reaction is less catalyst dosage, catalyst recovery and repeatability use the higher, faster reaction rate, yield.

KEYWORDS: Citric acid esters；Catalyst；Esterification；；Composite solid superacid

目 录

摘 要………………………………………………………………………I

ABSTRACT ……………………………………………………………II第一章 前言……………………………………………………………1

1.1 对柠檬酸三丁酯的反应机理……………………………………1

1.2 对柠檬酸三丁酯合成的研究现状和进展………………………2

1.2.1 浓硫酸催化剂……………………………………………2

1.2.2 固体超强酸催化剂………………………………………3

1.2.3 杂多酸催化剂……………………………………………5

1.2.4 离子液体催化剂…………………………………………6

1.2.5 以树脂催化合成柠檬酸三丁酯……………………………7

1.2.6其他催化剂………………………………………8

1.3 国内外杂多酸的研究现状………………………………………9

1.3.1 杂多酸及其重要性质 ………………………………9

1.3.2 杂多酸固载化的载体研究………………………………12

1.3.3 固载杂多酸的金属离子改性……………………………13

1.4 SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸的研究现状 ……………………14

1.4.1 SO₄^2-/M_xO_y固体超强酸的酸性 ……………………14

1.4.2 SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸的制备方法………………15

1.4.3 改进固体超强酸的制备方法……………………………15

第二章 SO₄^2-/TiO₂/La³ 型固体超强酸催化合成柠檬酸三丁酯的研究…17

2.1 仪器与试剂……………………………………………………17

2.2 催化剂的制备…………………………………………………17

2.3 柠檬酸三丁酯的合成…………………………………………17

2.4 产品分析测试………………………………………………18

第三章 实验结果与讨论………………………………………………19

3.1 催化剂温度对TBC收率的影响………………………………19

3.2 反应时间对收率的影响………………………………………19

3.3 催化剂的用量对收率的影响…………………………………19

3.4 醇酸摩尔比对TBC收率的影响……………………………20

3.5催化剂的反复使用对TBC的收率影响…………………………20

第四章 结论和展望……………………………………………………22

4.1 结论……………………………………………………………22

4.2 展望……………………………………………………………22

参考文献…………………………………………………………………23

致 谢……………………………………………………………………27

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