乙醇酸及聚乙醇酸的合成研究

发布时间：2020-05-09 16:34

【摘要】：乙醇酸具有醇和中等强酸的性质,被广泛应用于有机合成、化学清洗、个人护理等领域。聚乙醇酸具有优异的生物可降解性、耐热性、阻气性、机械强度等,作为一种新型材料被广泛研究。本论文以来源丰富的氯乙酸和氯乙酸甲酯为原料,通过碱性水解和精制得到纯度较高的乙醇酸晶体,同时以氯乙酸为原料直接聚合生成聚乙醇酸。具体工作内容如下:(1)以氯乙酸为原料,通过氢氧化钠碱性水解合成乙醇酸。采用单因素及正交实验相结合的方法,探讨了反应温度、反应时间、原料配比、氢氧化钠质量分数对乙醇酸收率的影响,优化的最佳反应条件为:反应温度100℃,反应时间11 h,n(氢氧化钠):n(氯乙酸)=1.25:1(以氯乙酸9.45 g为基准),氢氧化钠质量分数40%。乙醇酸的收率为88.63%,氯乙酸的转化率大于99.9%。通过溶剂萃取法对乙醇酸溶液进行精制,确定最佳的萃取剂为乙腈。得到的乙醇酸晶体纯度为99.58%,收率为56.23%,产品纯度超过工业生产的99%高纯乙醇酸晶体标准。对乙醇酸晶体进行FTIR、NMR表征与分析,确定固体产物为乙醇酸。(2)以氯乙酸甲酯为原料,通过氢氧化钠碱性水解法得到乙醇酸。采用单因素及正交实验相结合的方法,探讨了反应温度、反应时间、原料配比、氢氧化钠质量分数对乙醇酸收率的影响,优化的最佳反应条件为:反应温度110℃,反应时间9 h,n(氢氧化钠):n(氯乙酸甲酯)=1:1(以氯乙酸甲酯20 g为基准),氢氧化钠质量分数15%。乙醇酸的收率为81.76%。通过溶剂萃取法对乙醇酸溶液进行精制,确定最佳的萃取剂为乙腈,得到的乙醇酸晶体纯度为96.97%,收率为56.15%,产品纯度略低于工业生产的99%高纯乙醇酸晶体标准,但是为由氯乙酸甲酯合成乙醇酸晶体的过程提供理论依据和参考。对乙醇酸晶体进行FTIR、NMR表征与分析,确定固体产物为乙醇酸。(3)以氯乙酸为原料直接聚合成聚乙醇酸。采用产率及特性粘度相结合的方法对反应溶剂进行优化,并将反应得到的聚乙醇酸与参考文献合成的聚乙醇酸进行FTIR、XRD、DSC、GPC表征分析。结果证明:当反应溶剂为乙腈时,合成的聚乙醇酸结晶度和热稳定性较好。采用单因素及正交相结合的方法对反应温度、反应时间、物料配比进行优化,确定反应温度为90℃、反应时间为5h、n(三乙胺):n(氯乙酸)=1:1(以氯乙酸15 g为基准),得到的聚乙醇酸特性粘度为3.8597 dL/g,超过了国内聚乙醇酸工业生产的质量指标。对产品进行XRD、DSC、GPC表征分析。结果表明:优化的聚乙醇酸具有较高的结晶度和热稳定性,分子量及分散性均有提高,数均分子量为11183,达到了国内聚乙醇酸工业生产质量指标。
【图文】：

示意图,电合成,羧酸,电解槽

图 1.7 羧酸进行醇电合成的电解槽示意图7]采用电化学中的傅里叶变换红外反射光谱研究了草酸电过程。结果显示，随着电位的负移，生成的乙醛酸的量到新物质的生成，这表明乙醇酸在电极表面不会进一步过电还原法从草酸得到产物乙醇酸。原法生成乙醇酸对电解液流速、通电时间、电压等有一能耗较高、产品浓度低，所以该方法在国内暂时没有推酶催化法技术的发展，杜邦公司用腈水解酶水解乙醇腈制得乙醇采用具有腈酶活性的 Acidovorax facilis 72W(ATCC5574腈制得乙醇酸，反应过程中通过向反应混合物中添加氰的微生物来解决酶失活的问题。H O CHCNHOCHCOOH+NH腈水解酶

近似比,膜阻,气体阻隔性,乙醇酸

可以单独或与其它酸聚合，，如与乳酸一起用于生产医学聚物（PLGA），用于药物递送、可吸收缝合线、植入物官材料以及需要控制释放酸以降低 PH 的应用领域等。与聚物相比，聚乳酸-乙醇酸共聚物在控制降解速率方面更物管理局批准包括聚乳酸-乙醇酸共聚物在内的大量医疗境材料方面的应用酸在环境材料方面的应用是作为生物降解性塑料，取代和聚氯乙烯那样造成环境污染的材料（包括塑料袋、瓶品等），其最明显的优点是对环境无害、可生物降解。聚氧化碳难以透过的高气体阻隔性，其气体阻隔性是 PET酯）的 100 倍、特殊尼龙 MXD6（阻隔性树脂）的 2 倍醇共聚物，高温多湿下阻隔性能降低）具有同等性能，影响较小。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ225.4;TQ317

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