增塑劑-鄰苯二甲酸二丁酯的合成

增塑劑—鄰苯二甲酸二丁酯的合成一實驗?zāi)康牧私庠鏊軇┑脑鏊茉砹私忄彵蕉姿岫□サ闹苽湓砗头椒▽W(xué)習(xí)分水器的使用方法，掌握減壓蒸餾等操作二實驗原理增塑劑是一種與塑料或合成樹脂兼容的化學(xué)品，它能夠使塑料變軟并降低脆性，可以簡化塑料的加工過程，并賦予塑料某些特殊性能。其作用基本原理在于增塑劑本身具有極性基團，這些極性基團具有與高分子鏈相互作用的能力，促使相鄰高分子鏈間的吸引力減弱，以及使高分子鏈斷開。按照化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，增塑劑主要分為鄰苯二甲酸酯類、脂肪酸二元酸酯類、磷酸酯類、環(huán)氧化合物類、偏苯三甲酸酯類、聚酯類、氯化石蠟、二元醇與多元醇類、磺酸衍生物其中尤其以鄰苯二甲酸酯類(也稱鈦酸酯)產(chǎn)量大，用途廣。鄰苯二甲酸二丁酯(也稱鈦酸二丁酯)為無色油狀液體，微具有芳香味，沸點340°C,折光率n20D1.4900。能與大多數(shù)有機溶劑、樹脂、油類和烴類相混容。在水中的溶解度為0.03%(25C)，水在其中的溶解度為0.4%(25C)。毒性低，揮發(fā)性優(yōu)于鄰苯二甲酸二甲酯。主要用于聚氯乙烯的增塑劑。當(dāng)用于醋酸纖維素時，常與鄰苯二甲酸二甲酯合用，以提高制品的耐水性、彈性，并賦予制品適當(dāng)?shù)挠捕?；用于硝酸纖維素時，可以得到耐光性、強韌性優(yōu)良的無臭味的賽璐珞制品。此外，它還用于提高聚醋酸乙烯酯膠黏劑的黏合力或用作醇酸樹脂的增塑劑。合成反應(yīng)方程式如下：O+n-C4H9OH暨 COOCO+n-C4H9OH暨 COOC4H9COOHCCOC"%+n-C4H9OHH2SO4-aCOOCq%COOC4H9+H2O反應(yīng)的第一步進行迅速而完全。反應(yīng)的第二步是可逆反應(yīng)。為提高鄰苯二甲酸二丁酯的產(chǎn)率，需利用分水器將生成的水不斷從體系中除去。實驗所需藥品及裝置鄰苯二甲酸酐14.8g(約0.1mol)、正丁醇25mL(0.274mol)、濃硫酸、飽和食鹽水、5%碳酸鈉溶液、無水硫酸鎂三口燒瓶、冷凝管、分水器、分液漏斗、溫度計、梨形燒瓶、空心玻璃塞、鐵架臺、循環(huán)真空泵、加熱套、布氏漏斗實驗步驟1在預(yù)先裝有2.4mL正丁醇（或裝入一定量的去離子水，水面高度離分水器切口約lcm）的分水器及其上端裝有回流冷凝器的三口燒瓶中，放入29.6g（約O.lmol）鄰苯二甲酸酐、50mL（0.274mol）正丁醇、8滴濃硫酸及幾粒沸石，充分混合。帶有分水器的回流裝置，分液裝置，減壓蒸餾裝置。反應(yīng)裝置見圖2緩慢進行加熱，一直到固體鄰苯二甲酸酐消失。升溫到沸騰（控制升溫速度，每秒鐘滴液1-2滴），當(dāng)酯化反應(yīng)進行到一定程度的時候，可以觀察到從冷凝管滴入到分水器的冷凝液中出現(xiàn)水珠。隨著反應(yīng)的進行，分出水層增多，反應(yīng)溫度逐漸升高。當(dāng)分水器中水層不再升高時，從分水器中放出正丁醇。3當(dāng)反應(yīng)混合物溫度升高到160°C，冷卻反應(yīng)物到70，倒入分液漏斗中，用等量的飽和食鹽水洗滌兩次。用5%碳酸鈉中和后（過程中用PH試紙定性測試至中性），再用飽和食鹽水洗滌有機層至中性，分離出油狀粗產(chǎn)物，以無水硫酸鎂干燥?？梢杂貌际下┒愤M行過濾得到反應(yīng)物（一定注意干燥所有的玻璃儀器）。4收集濾液，進行減壓蒸餾（燒瓶中放入沸石或磁子），減壓下蒸去正丁醇（40C左右的餾分），再收集200?210C/2666Pa或180?199C/1333Pa（絕對壓力）餾分，即為鄰苯二甲酸二丁酯產(chǎn)品。5測定產(chǎn)物的折射率（1.491-1.493）。樣品稱重，計算產(chǎn)率。注意事項反應(yīng)器及藥品盡量避免帶入水分。無沸石時，也可以用攪拌器代替，使物料混合良好。3正丁醇-水共沸點為93°C（含水44.5%），共沸物冷卻后，在分水器中分層，上層主要是正丁醇（含水20.1%），繼續(xù)回流到反應(yīng)瓶中，下層為水（含正丁醇7.7%）。4反應(yīng)溫度過高（180C），產(chǎn)物在酸性條件下會發(fā)生分解反應(yīng)。5根據(jù)從分水器中分出的水量（注意其中含正丁醇7.7％）來判斷反應(yīng)進行的程度。也可以用溫度來判斷，隨著反應(yīng)的進行，體系中的水越來越少，溫度逐漸上升。6中和溫度（W70C）和堿的濃度不宜過高，否則酯易于起水解（即皂化）反應(yīng)，同時也是為了防止在洗滌過程中發(fā)生乳化現(xiàn)象，而且這種處理后不必進行干燥也即可進行下一步操作。7根據(jù)真空度的不同，也可能改為收集：200?210C/2670Pa、175?180C/670Pa以及165~170C/270Pa的餾分。8安全提示鄰苯二甲酸二丁酯：本品低毒。鄰苯二甲酸酐：對皮膚、黏膜有局部刺激性，具有中等毒性。正丁醇：毒性與乙醇相似，刺激性強，低毒。濃硫酸：具有極強的吸水性和腐蝕性，接觸人體能引起嚴重?zé)齻儆谝患墴o機酸性腐蝕物品。思考題酯化反應(yīng)有什么特點？酯化反應(yīng)中為什么要及時分出生成的水分？分水器有幾類？為什么用硫酸鎂干燥？為什么用飽和食鹽水洗滌？七反應(yīng)器設(shè)計假如鄰苯二甲酸二丁酯合成的反應(yīng)動力學(xué)方程為： r=-dCA/dt=kCACB，其