【碩士】二苯甲烷二氨基甲酸甲酯的一步催化合成研究

內容簡介

　　【碩士】二苯甲烷二氨基甲酸甲酯的一步催化合成研究　　授予學位：碩士　　學位授予單位：河北工業(yè)大學　　學位年度：2008　　二苯甲烷二氨基甲酸甲酯（MDC）是生產二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）的中間體，MDI是生產聚氨酯的重要原料之一。以碳酸二甲酯（DMC）為原料合成MDI的工藝路線包括苯氨基甲酸甲酯（MPC）的合成、MPC縮合及MDC裂解三步反應。本文針對該工藝路線工序復雜的問題，將MPC合成反應和MPC縮合反應過程集成，并制備了與之相對應的雙功能催化劑來實現(xiàn)MDC的一步合成。　　對苯胺和DMC為原料一步合成MDC的反應體系進行了分析，確定以ZrO2/SiO2作為MPC合成反應的催化劑，H4SiW12O40/SiO2作為MPC縮合反應的催化劑，甲醛溶液作為MPC縮合反應的甲基化試劑，DMC作為集成反應的溶劑。開發(fā)出雙功能催化劑H4SiW12O40-ZrO2/SiO2，研究了該催化劑上以苯胺、DMC和甲醛為原料一步合成MDC的反應性能?？疾炝朔磻獣r間、反應溫度、H4SiW12O40負載量原料配比等反應條件對催化性能的影響。適宜的反應條件是：n(DMC)/n(苯胺)/n(甲醛)=20/1/0.05（摩爾比），ZrO2的負載量為1%，H4SiW12O40的負載量為10%，170℃下反應7h后降溫到100℃下反應4.5h。在此反應條件下，MDC的收率為24.9%。采用吡啶吸附紅外光譜法對H4SiW12O40-ZrO2/SiO2催化劑的酸類型進行了表征，結果表明其表面同時存在著Lewis酸中心和Brönsted酸中心，分別用于催化MPC合成反應和MPC縮合反應。對影響H4SiW12O40-ZrO2/SiO2催化劑上一步合成MDC反應性能的因素進行了研究，發(fā)現(xiàn)苯胺在H4SiW12O40活性中心上的吸附，是導致MPC難以發(fā)生縮合反應的原因。為解決苯胺在H4SiW12O40活性中心上的吸附及H4SiW12O40的流失問題，采用溶膠－凝膠法制備出包覆型ZrO2/SiO2@H4SiW12O40催化劑。凝膠時間為50h時制備出包覆型催化劑活性較高，當n(DMC)/n(苯胺)/n(甲醛) =20/1/0.05（摩爾比），170℃下反應7h后降溫到100℃下繼續(xù)反應4.5h時，MDC的收率為9.2%。利用分子模擬軟件對反應物及主副產物分子的空間構型和幾何參數進行模擬和估算，結果表明所制備的包覆型催化劑能夠滿足反應物和產物在催化劑孔道內的擴散。與等體積浸漬法制備的負載型催化劑比，包覆型催化劑對MDC的合成具有較好的穩(wěn)定性?！　　　?

專題推薦