植物油基多元醇的合成及其性能研究

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多元醇是一种重要的化工中间体,在日常生活的衣食住行方面,如食品、化妆品、卫生用品、化工和医药等方面都有着广泛的应用。随着全球工业的发展,石油等非可再生资源将在一定时间内枯竭,以生物质为基础制备高分子材料日益引起人们的普遍关注。可再生的植物油通过适当的化学改性,即可得到可替代石油基的生物基多元醇。金属有机骨架(MOFs)是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接,形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料,是非均相催化剂的重要平台。尽管粒径较小的MOFs扩散限制较小而表现出更好的催化性能,但是它们在催化反应后的分离和再循环是困难的。MOFs与磁性纳米颗粒的整合可以使它们易于回收和分离。本文以逐步组装法合成的磁性MOFs为催化剂,探索催化剂的构效关系,又采用不同酸提供活性中心,合成了一系列催化剂,将其应用于环氧大豆油与甲醇的开环醇解反应中,以合成大豆油基多元醇。本论文合成了一种固体催化剂WO2Cl2,通过XRD对催化剂WO2Cl2的结构进行了表征,并将该催化剂应用到环氧大豆油开环反应中,合成了大豆油多元醇;并通过FT-IR、1HNMR、TG以及流变分析等检测手段对该产物进行了结构表征和性质分析。探究了WO2Cl2催化剂用量、AgOTf助催化剂用量、反应温度、反应时间以及醇油物质的量比等因素对环氧大豆油开环转化率的影响。实验结果表明,当条件控制为催化剂用量为3wt%,助催化剂用量为4 wt%,反应时间为8 h,反应温度为70℃,醇油物质的量比为28时开环转化率达到最大值89.13%。本论文采用溶剂热法合成了Fe3O4纳米球,经逐步组装将Fe3O4纳米球与Cu3(BTC)2整合制备得到核-壳结构Fe3O4@[Cu3(BTC)2]20。采用FT-IR、SEM、TEM以及XRD对催化剂进行了表征。然后将催化剂应用在环氧大豆油与甲醇的开环反应中,并考察了反应的最佳催化条件,实验表明,在反应时间为8 h、温度为70℃、催化剂用量为总反应物质量的4 wt%、醇油物质的量比为28时开环转化率达到最大值90.47%。通过FT-IR、1HNMR、TG以及流变分析对产物进行了表征。采用浓硫酸对Fe3O4@[Cu3(BTC)2]20进行酸化,合成了SO42-/Fe3O4@[Cu3(BTC)2]20。通过FT-IR、SEM、TEM以及XRD表征,考察了硫酸浸渍浓度、浸渍时间、焙烧温度以及焙烧时间对催化剂性能的影响。然后将其用于环氧大豆油与甲醇的开环反应中,在最佳制备条件下,即:在反应时间为6 h,温度为60℃,催化剂用量为总反应物质量的4 wt%,醇油物质的量比为28时,可使环氧大豆油的开环转化率达到94.13%。并通过FT-IR、1HNMR、TG以及流变分析对产物进行了表征。此外,SO42-/Fe3O4@[Cu3(BTC)2]20不仅表现出较高的催化活性,而且可以容易地实现磁性回收和再循环,在五个循环后没有明显的催化效率损失。相比于没有酸化的催化剂来说,缩短了开环反应所需的时间,并提高了开环转化率。采用酸性更强的氯磺酸对催化剂Fe3O4@[Cu3(BTC)2]20进行磺化,制备了Fe3O4@[Cu3(BTC)2]20-SO3H。通过考察反应的最佳条件,即:在反应时间为8 h,温度为70℃,催化剂用量为总反应物质量的3 wt%,醇油物质的量比为27时可使环氧大豆油的开环转化率达到96%,开环转化率有了较为明显的提升。通过FT-IR、1HNMR、TG以及流变分析对产物进行了表征。
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