【摘要】：乙醇酸具有醇和中等強(qiáng)酸的性質(zhì),被廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成、化學(xué)清洗、個人護(hù)理等領(lǐng)域。聚乙醇酸具有優(yōu)異的生物可降解性、耐熱性、阻氣性、機(jī)械強(qiáng)度等,作為一種新型材料被廣泛研究。本論文以來源豐富的氯乙酸和氯乙酸甲酯為原料,通過堿性水解和精制得到純度較高的乙醇酸晶體,同時以氯乙酸為原料直接聚合生成聚乙醇酸。具體工作內(nèi)容如下:(1)以氯乙酸為原料,通過氫氧化鈉堿性水解合成乙醇酸。采用單因素及正交實驗相結(jié)合的方法,探討了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、原料配比、氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對乙醇酸收率的影響,優(yōu)化的最佳反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度100℃,反應(yīng)時間11 h,n(氫氧化鈉):n(氯乙酸)=1.25:1(以氯乙酸9.45 g為基準(zhǔn)),氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%。乙醇酸的收率為88.63%,氯乙酸的轉(zhuǎn)化率大于99.9%。通過溶劑萃取法對乙醇酸溶液進(jìn)行精制,確定最佳的萃取劑為乙腈。得到的乙醇酸晶體純度為99.58%,收率為56.23%,產(chǎn)品純度超過工業(yè)生產(chǎn)的99%高純乙醇酸晶體標(biāo)準(zhǔn)。對乙醇酸晶體進(jìn)行FTIR、NMR表征與分析,確定固體產(chǎn)物為乙醇酸。(2)以氯乙酸甲酯為原料,通過氫氧化鈉堿性水解法得到乙醇酸。采用單因素及正交實驗相結(jié)合的方法,探討了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、原料配比、氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對乙醇酸收率的影響,優(yōu)化的最佳反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度110℃,反應(yīng)時間9 h,n(氫氧化鈉):n(氯乙酸甲酯)=1:1(以氯乙酸甲酯20 g為基準(zhǔn)),氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%。乙醇酸的收率為81.76%。通過溶劑萃取法對乙醇酸溶液進(jìn)行精制,確定最佳的萃取劑為乙腈,得到的乙醇酸晶體純度為96.97%,收率為56.15%,產(chǎn)品純度略低于工業(yè)生產(chǎn)的99%高純乙醇酸晶體標(biāo)準(zhǔn),但是為由氯乙酸甲酯合成乙醇酸晶體的過程提供理論依據(jù)和參考。對乙醇酸晶體進(jìn)行FTIR、NMR表征與分析,確定固體產(chǎn)物為乙醇酸。(3)以氯乙酸為原料直接聚合成聚乙醇酸。采用產(chǎn)率及特性粘度相結(jié)合的方法對反應(yīng)溶劑進(jìn)行優(yōu)化,并將反應(yīng)得到的聚乙醇酸與參考文獻(xiàn)合成的聚乙醇酸進(jìn)行FTIR、XRD、DSC、GPC表征分析。結(jié)果證明:當(dāng)反應(yīng)溶劑為乙腈時,合成的聚乙醇酸結(jié)晶度和熱穩(wěn)定性較好。采用單因素及正交相結(jié)合的方法對反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、物料配比進(jìn)行優(yōu)化,確定反應(yīng)溫度為90℃、反應(yīng)時間為5h、n(三乙胺):n(氯乙酸)=1:1(以氯乙酸15 g為基準(zhǔn)),得到的聚乙醇酸特性粘度為3.8597 dL/g,超過了國內(nèi)聚乙醇酸工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量指標(biāo)。對產(chǎn)品進(jìn)行XRD、DSC、GPC表征分析。結(jié)果表明:優(yōu)化的聚乙醇酸具有較高的結(jié)晶度和熱穩(wěn)定性,分子量及分散性均有提高,數(shù)均分子量為11183,達(dá)到了國內(nèi)聚乙醇酸工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)。
【圖文】：

圖 1.7 羧酸進(jìn)行醇電合成的電解槽示意圖7]采用電化學(xué)中的傅里葉變換紅外反射光譜研究了草酸電過程。結(jié)果顯示，隨著電位的負(fù)移，生成的乙醛酸的量到新物質(zhì)的生成，這表明乙醇酸在電極表面不會進(jìn)一步過電還原法從草酸得到產(chǎn)物乙醇酸。原法生成乙醇酸對電解液流速、通電時間、電壓等有一能耗較高、產(chǎn)品濃度低，所以該方法在國內(nèi)暫時沒有推酶催化法技術(shù)的發(fā)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，反應(yīng)過程中通過向反應(yīng)混合物中添加氰的微生物來解決酶失活的問題。H O CHCNHOCHCOOH+NH腈水解酶

可以單獨或與其它酸聚合，，如與乳酸一起用于生產(chǎn)醫(yī)學(xué)聚物（PLGA），用于藥物遞送、可吸收縫合線、植入物官材料以及需要控制釋放酸以降低 PH 的應(yīng)用領(lǐng)域等。與聚物相比，聚乳酸-乙醇酸共聚物在控制降解速率方面更物管理局批準(zhǔn)包括聚乳酸-乙醇酸共聚物在內(nèi)的大量醫(yī)療境材料方面的應(yīng)用酸在環(huán)境材料方面的應(yīng)用是作為生物降解性塑料，取代和聚氯乙烯那樣造成環(huán)境污染的材料（包括塑料袋、瓶品等），其最明顯的優(yōu)點是對環(huán)境無害、可生物降解。聚氧化碳難以透過的高氣體阻隔性，其氣體阻隔性是 PET酯）的 100 倍、特殊尼龍 MXD6（阻隔性樹脂）的 2 倍醇共聚物，高溫多濕下阻隔性能降低）具有同等性能，影響較小。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ225.4;TQ317

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