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《华南理工大学》 2001年
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γ-丁内酯催化合成PVP单体及其动力学研究

易国斌  
【摘要】:聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为一种高分子精细化学品,具有优异的溶解性、生理相容性、成膜性、化学稳定性、粘接性以及络合或吸附某些小分子的能力等,因而在医药、医疗卫生、化妆品、食品饮料、纺织印染、新材料等领域具有重要的功能。PVP产生于20世纪30年代,由BASF公司化学家W.Reppe以乙炔为主要原料经乙炔的醛加成、催化加氢、催化脱氢、氨化、炔加成、聚合六步合成,称为乙炔法,迄今为止,乙炔法仍然是PVP及其单体的主要合成方法,但该法存在乙炔有潜在的爆炸危险性、反应需要在高压下进行、步骤多等难以克服的缺点,导致至今只有BASF和ISP两家公司采用该法,正在研究中的γ-丁内酯法及其他方法尚不成熟,所以开展PVP及其单体的合成方法与生产工艺的研究开发工作具有重要的意义。 本文以γ-丁内酯法为出发点,以γ-丁内酯与乙醇胺为原料,经过气相催化胺解反应与胺解产物NHP的催化脱水两步得到PVP单体,重点对γ-丁内酯与乙醇胺的反应进行了研究,主要的研究内容与结论如下: 1.用金属盐溶液浸渍的方法对Y型分子筛与NaZSM-5分子筛进行了改性,研究了这两种改性分子筛对γ-丁内酯与乙醇胺之间反应合成NHP的催化性能,结果表明,不同组成分子筛的活性各不相同,Y型分子筛的活性总体上高于ZSM-5型分子筛,而ZSM-5型分子筛的稳定性则较Y型分子筛好。Y型分子筛中,HY、Cu-NaY、REY、Cu-REY四种分子筛具有较高的活性,其中Cu-NaY具有最高的初始活性,而REY、Cu-REY具有比较理想的稳定性。以分子筛的组成和结构对实验结果进行了解释。在此基础上,以Cu-REY为催化剂,讨论了主要工艺条件对反应的影响,并确定了较佳的反应条件为:反应温度为260℃~280℃,接触时间25~30g·h·mol~(-1),反应物摩尔比乙醇胺/γ-丁内酯=4~5,原料比(γ-丁内酯+乙醇胺)/N_2=1~2,催化剂用量为5g,催化剂粒径80~100目。 分析了Y型分子筛组成,主要是改性阳离子的静电场强度与催化活性的关系,参考已有的相关反应机理,提出了双金属-双功能催化机理,分析了反应历程,表明吸附反应物之间的反应为决速步骤,副反应来源于分子筛的酸性。 2.在优化的实验条件下.研究了Cu-REY上γ-丁内酯与乙醇胺反应的动力学特征,讨论了两种反应物分压对反应的影响,采用计算机回归处理与最小二乘法相结
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:O643.32

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【参考文献】
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