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十二烷二酸二异辛酯又称十二烷二(2-乙基己基)酯。为无色透明aaa液体且不溶于水,可溶于大多数的有机溶剂。十二烷二酸二异辛酯具有熔点低粘度高等优点,具有较为广泛的应用。例如,可以用于研制使用50年的飞机涡轮发动机的润滑油基础油也可用于替代制冷剂润滑油。传统合成十二烷二酸二异辛酯所使用的催化剂为硫酸或对甲苯磺酸。本课题以自制的固体酸和固体碱作为催化剂来替代硫酸或对甲苯磺酸,取得了以下的一些研究成果。 (1)采用沉淀-浸渍法制备了固体超强酸SO42-/ZrO2催化剂,经FT-IR、XRD、热重、哈密特指示剂法、SEM、BET对制备的固体超强酸进行表征。红外图谱显示属于SO42-/MxOy型固体超强酸;哈密特指示剂显示固体超强酸SO42-/ZrO2的酸强度为-16.02~-14.52,具有很强的酸性;热重图谱同时也表明固体超强酸催化剂具有较高的热稳定性;电镜相片可看出催化剂表面呈现疏松状结构,可能是由于二氧化锆的小颗粒团聚堆积而形成的,颗粒的粒径大小不均,大约为200-500nm,孔径分布较宽,同时BET表明催化剂具有较高的比表面积,为115m2/g。以十二烷二酸、异辛醇为原料,采用SO42-/ZrO2固体酸催化剂合成十二烷二酸二异辛酯。考察了反应温度、反应时间、原料配比、催化剂的用量等条件对合成反应的影响。使用该催化剂合成十二烷二酸二异辛酯的最佳反应条件为:反应温度为130℃,醇酸物质的量比为4:1,反应时间是5h,催化剂用量为酸的量的1.5%wt,酯化率为98.4%。催化剂不经处理可循环使用,使用五次以后酯化率为95.3%。同时用正交实验对反应体系进行优化,排列出各个因素对产率的影响顺序。 (2)采用水热改性法制备了固体碱CaO-ZrO2催化剂,并以水热改性和未经改性的的固体碱催化剂进行了对比。通过对比,水热法制备的固体碱催化剂相对于未经水热法制备的固体碱催化剂具有更高的比表面积和较强的碱性,在此基础上对水热法制备固体碱催化剂的制备工艺进一步优化。经XRD、FT-IR、BET、SEM、TEM、EDS等对制备的固体碱催化剂进行表征。考察了水热时间对酯化率的影响。XRD图谱显示经过水热改性的固体碱催化剂在2θ=30°的衍射峰矮且宽。说明水热改性使衍射峰的强度减弱了,衍射峰的强度减弱说明其长程有序性降低。而长程有序性的降低则意味着会产生更多的表面缺陷位。而表面缺陷位往往是催化剂的活性中心。红外谱图显示,经过水热处理的Zr-O键的振动峰向低波数位移。表明经过水热处理后导致固体碱催化剂中的Ca2+部分取代了ZrO2晶体中的部分Zr质点,从而形成了Ca-O-Zr结构。催化剂形貌规整,粒径分布均匀从而形成一种类似海绵状的复合物。经过水热处理的比表面积为325m2/g,要高于未经水热处理的比表面积286m2/g。以十二烷二酸、异辛醇为原料,采用CaO-ZrO2固体碱催化剂合成十二烷二酸二异辛酯。考察了反应温度、原料配比、反应时间、催化剂的用量等条件对合成反应的影响。使用该催化剂合成十二烷二酸二异辛酯的最佳反应条件为:反应温度为220℃,醇酸摩尔比为3:1,反应时间是7h,催化剂用量为酸的量的2.5%wt,酯化率为99.19%。催化剂在水热釜中最佳的老化时间为24h。催化剂不经处理可循环使用,使用五次以后酯化率为96.66%。同时用正交实验对反应体系进行优化,排列出各个因数对产率的影响顺序。 (3)对运用这两种催化剂催化合成的十二烷二酸二异辛酯分别进行油品的性能检测。检测的项目为:酸值、粘度、闪点、倾点、磨斑。合成的十二烷二酸二异辛酯润滑油基础油的性能指标为:酸值<0.1;100℃运动粘度(mm2/s)4.9-5.2;40℃运动粘度(mm2/s)<30;闪点℃(开口)>245;倾点℃<-54;磨斑直径(mm)<0.62;颜色为水白色且无沉淀物。