双乙烯基二乙二醇醚的制备

2014-12-25刘艳杰

科技视界 2014年23期

蒋巍田艳刘艳杰

（1.吉林化工学院材料科学与工程学院，吉林吉林 132022；2.吉林绰丰柳机内燃机有限公司，吉林吉林 132200；3.吉林化工学院化工与生物工程学院，吉林吉林 132022）

单乙烯基二乙二醇醚的合成[1]作者曾做过研究探索，从结构上讲，双乙烯基醚二乙二醇醚（又称二乙二醇二乙烯基醚/二甘醇二乙烯基醚）更有优势，同时具有三个醚键和两个双键，具有非常独特的使用性能，是重要的有机合成中间体和功能性聚合单体，它的均聚物和共聚物被广泛地应用于粘合剂、涂料、润滑剂、增塑剂、杀虫剂和表面保护材料等许多领域[2]。国内在二甘醇二乙烯基醚合成方面的研究起步较晚，至今还未实现工业化生产，鲜见相关的研究报道，市售产品都是国外进口分装[3]。目前世界上只有德国BASF 公司、美国ISP 公司和日本丸善石油化工公司生产二甘醇二乙烯基醚，其制备方法大多都申请了专利来加以保护[4]。

本实验对双乙烯基二乙二醇醚的合成工艺条件进行了探讨，得出了较适宜的工艺条件。

1 实验部分

1.1 实验药品及仪器

二甘醇，碳化钙，乙炔气，金属钾，均为市售，分析纯；氮气，工业纯；四口烧瓶，搅拌器，恒温电热套，循环水式真空泵等。

1.2 实验步骤

将用石蜡液封的钾金属取出，迅速用小刀将块状钾金属切成小块颗粒，然后将二甘醇倒入四口烧瓶中，通入氮气加以保护，加热至120℃，待钾金属全部溶解，同时向溶液中通入乙炔气体，控制温度在175℃～180℃左右，反应时间在8h 左右。所得产物经过经过减压蒸馏，得到无色透明液体。

2 结果与讨论

2.1 反应时间对转化率的影响

乙炔法制备双乙烯基二乙二醇醚的是一个有机合成过程，通常需要较长的反应时间，固定其他反应条件，考察不同的反应时间对转化率的影响，结果如图1、表1 所示。

图1 反应时间对二甘醇转化率的影响

表1 反应时间对二甘醇的转化率的影响

由图1、表1 可知，反应时间越长，二甘醇的转化率越高，但是时间太长，二甘醇的转化率的增加逐渐不明显且趋于平稳，考虑到工业生产要求既能达到较高的转化率，又能达到一定节省能源的目的，选用8h 为最佳的反应时间。

2.2 反应温度对转化率的影响

双乙烯基二乙二醇醚的沸点为198℃-199℃，因此反应温度不宜过高，以免双乙烯基二乙二醇醚蒸发。反应时间为8h，以KOH 为催化剂，用量为12g，乙炔流量40mL/min 时，考察反应温度对转化率的影响，得出结果如表2 所示。

表2 反应温度对二甘醇转化率的影响

由表2 可知，当其它条件确定时，温度在155℃以下，二甘醇的转化率极低，当温度从160℃上升到175℃的期间，二甘醇的转化率显著提高，当温度超过175℃以后，二甘醇的转化率提高不明显。所以确定最佳反应温度为175℃。

2.3 催化剂种类和用量对转化率的影响

实验中选用K 和KOH 两种催化剂，在确定其它条件(5h/160℃)的同时，固定催化剂用量，所得的二甘醇转化率的结果如下图2 所示。

图2 催化剂的用量对二甘醇的转化率的影响

由图2 可知，两种催化剂的催化效果相当，K 金属的催化效果比KOH 略好一些，这是因为K 金属比较活泼，催化效果好，而用K 金属作为催化剂的缺点是比较危险，操作稍有不慎就会引起爆炸，但是如果严格按照实验操作要求操作，K 金属仍然是制备双乙烯基二乙二醇醚比较理想的催化剂。

当催化剂用量小于12g 时，二甘醇的转化率随催化剂的用量的增多有明显的提高，而当催化剂大于12g 以后，催化剂的催化效果基本不变，因此选择的催化剂的最佳用量为12g(约为8%)。

2.4 乙炔流量对转化率的影响

最佳的乙炔的通入流量，即节省能源又能使乙炔与二甘醇充分反应的前提下得到一个满意的转化率，乙炔气体流量对二甘醇转化率的影响，实验结果如表3 所示。

由表3 可知，乙炔流量小于40mL/min 时，二甘醇的转化率随着乙炔的通入流量增大而增大，当乙炔流量大于40mL/min 以后，二甘醇的转化率却突然降低，这是因为乙炔通入流量过大时，乙炔进入液体的初始速度过大，导致乙炔在二甘醇中的停留时间过短，缩短了乙炔和二甘醇的反应时间，因此最佳乙炔流量为40mL/min。