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离子交换树脂在催化酯化反应中的直接应用
点击次数:522 发布时间:2016-03-29
随着生活水平的提高,环境和污染问题日益 受到人们的关注。化学反应在工艺设计、操作条件和催化剂方面都应该考虑环保的要求,这就给 催化剂的发展提出了挑战,同时也给催化剂本身带来了发展机遇。酯化反应是一类非常重要的有 机反应,通过这类反应可以合成一系列具有应用 价值的羧酸酯,可用作增塑剂、溶剂、香料、制药前驱体、农用化学品等。传统的酸性催化剂大多是 矿物酸和Lewis酸,这些催化剂不但用完后处理起来比较麻烦、对设备有腐蚀作用,而且废酸的排放对环境造成严重污染。而高分子催化剂的使用方便性、环境友好性、对设备的零腐蚀性引起了国内外化学工业以及催化剂专家的特别关注,其中研究较多的当属阳离子交换树脂催化剂的开发和应用。
离子交换树脂是一种含有活性基团的合成功 能高分子材料,它是由交联的高分子共聚物引入不同性质的离子交换基团而成的,所用的交联共 聚物有苯乙烯系、丙烯酸酯系和环氧系等。根据合成技术的不同,可制成大孔结构或凝胶结构的 离子交换树脂。按引入基团的性质可分为强酸性、强碱性、螯合性、酸碱两性和氧化还原性等品 种[1]。离子交换树脂型固体催化剂主要以2种方 式应用于酯化催化,一种是利用离子交换树脂本身作为催化剂;另一种是将常用的催化剂负载于树脂上,以此作为合成催化剂。本文主要介绍了这2种类型固体催化剂在酯化反应中的应用,为今后开发酯类合成新工艺和获得酯化催化效果更好的催化剂提供一定的参考。
离子交换树脂在催化酯化反应中的直接应用
离子交换树脂催化一系列酯化反应都得到了较好的催化效果,已经广泛用于各类催化反应。凝胶型树脂作为一类均相高分子凝胶结构的离子交换树脂,常用于极性及水溶液反应中。大孔树 脂内部具有毛细孔结构,是一类非均相凝胶结构树脂,受溶剂影响较小,在溶剂中的溶胀度比凝胶 型树脂小,这一优点使之适用于许多反应。
强酸性树脂在催化剂中的应用
目前关于阳离子交换树脂催化酯化反应的研 究报道较多,其中主要应用的离子交换树脂为强 酸性离子交换树脂DH、732和大孔阳离子交换树 脂Amberlyst15、D72。
用于酯交换反应的强酸性阳离子交换树脂不 于中、短碳链脂肪酸与脂肪醇的酯化反应,也 能催化长碳链的酯化反应。刘青松[11]等对油脂 脱臭馏出物中的脂肪酸采用强酸性树脂催化甲酯 化反应,对DH、CR和732 3种强酸性树脂进行筛 选,确定以干燥的DH强酸性树脂为甲酯化催化 剂,其优化后的工艺条件为:树脂用量25%,温度 70℃,反应时间4 h,油醇比(W /V)1:0. 9,平均 甲酯化率达到97. 9%。奚立民[12]等以强酸性阳 离子交换树脂为催化剂,用自制的固定床反应器, 使棕榈油脱臭馏出物中的脂肪酸与甲醇起酯化反 应,得到了较好的产率。 

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