《探究碳酸亚乙烯酯制备工艺的优化》由会员分享，可在线阅读，更多相关《探究碳酸亚乙烯酯制备工艺的优化（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、探究碳酸亚乙烯酯制备工艺的优化摘要：为增加碳酸亚乙烯酯（VC）产量决定改进了其制备工艺，选择氯代碳 酸乙烯酯（CEC）作为主原料、脱卤剂选用三乙胺，逐一分析反应温度、反应物 配比、溶剂体积及类型等给反应时间长短带来的影响，阐明各类溶剂对反应液抽 滤效果的作用影响。统计试验研究结果，认为选择碳酸丙烯酯作为溶剂，不仅缩 短了反应用时，也使抽滤分离效果得到保障。关键词：碳酸亚乙烯酯；碳酸丙烯酯；制备工艺；反应时间；抽滤效果引言VC 自身是一种无色透明液体，是当前药品、植物保护剂等合成生产中的一种 重要中间体，是很多涂料的重要构成，也可以将其用作锂离子电池电解液的一种 添加剂。在全社会广泛提倡绿色、环
2、保发展理念的背景下，VC的需求量呈逐年增 加趋势，既往VC的研究多集中在作用机制及合成渠道方面，很少涉及到工艺优 化的问题。既有的VC合成反应时间偏长，耗能多及后期提纯难度高，故而改进 VC 制备工艺以缩短合成时间具有很大现实意义。1 实验1.1 仪器和试剂（1）仪器：加热搅拌器，真空泵，烘干器，气象色谱仪。（2）试剂：CEC，纯度80.3%；三乙胺、乙酸乙酯、碳酸二乙酯（DEC）、碳 酸丙烯酯（PC） /碳酸甲乙酯（EMC）乙腈等用作分析纯。1.2 操作流程（1）合成反应将133.3gCEC溶剂、2g抗氧剂（BHT）倒进1L三口瓶内，油浴并通过搅拌升 温，观察到溶液升温至一定水平时缓缓滴入三
3、乙胺，控制总滴加时间1.5 h,滴 加完成后提高温度5C,进入到恒温反应阶段并记录时间，反应整个过程用氮气 保护。定时取样，当检查到CEC转化率99%时即可终止反应，确定总反应时间。 以上实验过程中考察温度、反应物配比、溶剂体积事后均运用常规制备VC时的 DMC作为溶剂。（2）过滤分离处理循环水泵抽滤分离反应液以后获得滤液与滤渣，按照技术规范逐一测定滤液 及滤渣内VC的含量，运算出VC的实际灰收率。合成反应终止后的早期、反应液 温度相对较高，采用适宜的办法充分降温以后进行抽滤操作有益于降低滤液挥发 过程中的丢失量。本实验研究过程中运用了分组抽滤办法，抽滤期间发现如果滤 渣厚度越薄，那么抽滤速率
4、就越快、抽滤就越完全；运用45mL溶剂反复淋洗滤 渣，借此方式增加VC的回收率廿2统计和分析结果2.1各种因素对VC反应时间产生的影响（1）温度实验中伴随温度上升过程，VC合成反应时间呈现出先减后增的态势，温度高 于70C时，VC变质的风险会增加，造成最后回收率下降，对应的反应时间没有 参考价值。温度上升时，VC活化分子百分数随之增多，有效碰撞频次提高，合成 反应加速；温度持续增高，反应速度减缓，对总反应时间不会产生较明显的影响， 温度过高会引起更多的副反应。整体分析后决定设定VC合成反应温度为60C。（2）反应物配比本实验中CEC、三乙胺分别作为主原料、脱卤剂合成VC，为了使合成反应进 行得
5、更加彻底，三乙胺要过量。当三乙胺：CEC量比分别是1.1:1,1.3:1, 1.5:1，1.7:1，1.9:1，2.1:1，2.3:1，2.5:1 时，对应的反应时间分别是 11h， 7.6h，7.1h，7.7h，8.0h，8.1h，8.4h，8.7h。综合以上实验数据，可见伴随三 乙胺投入量增加，VC合成时间先减少后增加，当反应物的量比2.1:1时，反应 时间改变程度很小。三乙胺过量能和CEC更充分的接触，增加反应速率；三乙 胺量持续增加对总反应时间影响程度降低，且会增加后续蒸馏提纯难度。最后选 定反应物的量比是 1.5:1。（3）溶剂体积溶剂用量 260ml，280ml，300ml，320
6、ml，340ml，360ml 时，反应时间分别 是13.1h，10.2h，8.4h，7.1h，7.5h，8.1h，可见伴随溶剂用量增加，反应时间 表现出先减后增的特点。溶剂用量越少反应物浓度越高，反应速率越大，但溶剂 极少时产物内固体盐含量明显增加，反应液稠度大，反应迟缓甚至是暂停（本实 验中溶剂用量240ml时无法检测到反应时间）；持续增加溶剂，反应液被稀释， 浓度降低，VC合成反应迟缓进行，反应时间有所延长。最后决定选定本实验的溶 剂体积是 320ml。（4）溶剂类型溶剂是VC合成反应的媒介，其作用是提升整个反应体系的均匀度，提高反 应物内分子之间相互碰撞的概率，加速反应进程。选用PC，D
7、MC，甲腈，丙酮， EMC，DEC，乙酸乙酯作为溶剂时，对应的VC反应时间分别是3.1h，7.2h，8.4h, 9.3h，11.2h，12.3h，15.1h。由此可见，在差异化的溶剂条件下VC合成反应时 间长短有很大差别，选择PC作为制备VC的溶剂时，测定到反应时间最短是3.1h, 相比之下乙酸乙酯下反应时间最长，达到了 15.1h。PC的介电常数相对较高 （69c/v.m），不仅能溶于水，还能够混溶在丙酮、乙醚、苯等有机溶剂内，电 子工业内经常选择其作为高能电池以及电容器的介质，可以作为聚合物的溶剂与 增塑剂。现已经证实，PC、CEC、VC都是环状碳酸酯结构，在等同的反应条件 下CEC的溶解
8、度更高，其能更充分的接触反应物，并且且产物VC和溶剂PC之间 表现出良好的相溶性，促进反应平衡向右侧的推进过程，故而较为显著的提高了 化学反应速率，故而选择，PC作为溶剂能明显缩短VC的合成反应时间长度，最 后选定PC作为反应溶剂。2.2 溶剂类型对最后抽滤分离成效产生的影响本节实验研究中选择VC合成时间相对较短暂的乙腈以及溶剂PC、DMC、EMC 作为溶剂进行抽滤处理，结果被统计在表1内4。表1 不同溶剂给抽滤效果带来的影响（%）溶剂类型滤液回收率滤渣内VC含量总回收率乙腈97.30.196.8PC93.71.292.2DMC91.02.590.0EMC88.14.186.3综合分析表1内数
9、据，选择PC作为反应溶剂时，滤液VC回收率最高，达到 97.3%，采集的滤渣内基本没有VC,整体抽滤效果优良；选定乙腈作为溶剂时滤 液回收率偏高，滤渣内VC含量约1.2%，整体抽滤成效偏好；DMC、EMC作为溶剂 时，滤液VC回收率均偏低，分别是91.0%、88.1%,滤渣内VC含量偏高，依次为 2.5%、4.1%，总回收率90.0%、86.3%，抽滤效果普遍较差。观察VC合成实验反 应过程，取用PC作为溶剂的反应液有抽滤操作快速、回收率高的特点，主要是 由于PC滤渣颗粒松散度较大，为抽滤操作过程创造了很多便利条件，并且PC对 VC的溶解率基本达到了 100%且滤渣溶解量微乎其微，固液相分离效
10、果最佳。3结语在60C温度，三乙胺与CEC物质的量比是1.5:1,投入320ml PC作为溶剂 的反应条件下，VC总合成时间约3.1h，明显缩短了反应时间。PC的介电常数偏 高，溶解性优良，将其作为溶剂时VC反应时间明显短于CEC，并且加速了反应液 的抽滤分离进程，总回收率最高，达到了96.8%，整体效果最佳。参考文献：1 王陇豫，徐新，罗国华，等.ZnO催化尿素与乙二醇醇解反应制备碳酸乙烯酯 J.化学反应工程与工艺，2020,36(06):498-506+545.2 段宾，徐州，孙伟，张双杰，等生.重结晶法提纯碳酸亚乙烯酯的研究J.河 南化工，2018，35(06):33-35.3 张洪源，王瑞，叶学海,刘红光.合成1,2-二氟代碳酸乙烯酯的研究J.山 东化工，2014，43(06):10-11.4 杨明霞，于洋，辛婉婉，等.碳酸亚乙烯酯的应用及合成J.工业，2016， 000(008):P.42-42.
