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十二碳醇酯,学名2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯,是新兴的绿色添加剂,应用越来越广泛,主要是作为乳胶漆的成膜助剂得到了广泛关注。与普通成膜助剂相比,十二碳醇酯有诸多优点:树脂相溶性好,用量少,成膜温度低,膜流平性、展色性好,凝固点低,水解稳定性好,毒性低。十二碳醇酯的合成以异丁醛为原料,采用碱性催化剂,经羟醛缩合和坎尼扎罗反应而成。本文针对20-100℃温度范围,采用了多种基团贡献法,对该反应体系进行了较为深入的热力学计算。结果表明:异丁醛经羟醛缩合反应生成2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛的反应为放热反应,戊醛与异丁醛进一步发生坎尼扎罗反应生成2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇和异丁酸的反应为吸热反应,主反应三个异丁醛生成2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯的反应为放热反应;整个温度范围内羟醛缩合反应与主反应都能自发进行,而坎尼扎罗反应要在40℃以上才能自发进行;在热力学上来说,升温不利于羟醛缩合反应和主反应进行,有利于坎尼扎罗反应进行。对常规催化剂催化反应体系的研究包括催化剂的种类,反应的升温方式,催化剂的形态,反应条件的优化,产物的分离提纯及表征等。经过实验表明:在粉末状氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钙的混合物(质量比7︰3)、甲醇钠、乙醇钠、甲醇钠的甲醇溶液等几种催化剂中,氢氧化钠固体粉末较好,升温方式为一段直接升温,反应条件的优化采用三因素四水平的正交分析,得到最适宜的实验条件为反应温度50℃,催化剂用量2.50%,反应时间4 h,此时催化效果最好,目的产物收率为82.07%,经脱醛和减压蒸馏目的产物纯度达99%。对固载型催化剂的催化效果研究以硝酸钠为活性组分,γ-Al2O3,NaY,SBA-15等分子筛和活性炭为载体,通过催化剂载体的筛选,确定了载体为活性炭,随后研究了活性炭粒度、硝酸钠的负载量、催化剂的加入量、焙烧时间对反应的影响,并采用回收的催化剂进行了重复性实验。实验结果表明:在反应温度50℃,反应时间6 h条件下,适宜的条件为60目活性炭为载体,800℃下煅烧3 h,硝酸钠的负载量30%,催化剂用量30%,此时催化效果最好,目的产物收率为73.55%,且五次重复性实验后固载型催化剂稳定性较好,经脱醛和减压蒸馏后目的产物纯度达99%。本次研究通过实验确定了常规催化剂和负载型固体催化剂的形式及其较优的反应条件,并得到了较好的反应效果,为工业化的实现提供了一定的基础,更利于实际生产的需要。