合成与应用范文

合成与应用范文（精选11篇）

合成与应用 第1篇

甲醇和二甲醚都是重要的化工产品,用途广泛。一般以天然气和煤为原料生成合成气制取甲醇和二甲醚。目前,合成甲醇和二甲醚的反应器主要有固定床反应器和浆态床反应器两种工艺,浆态床反应器与固定床反应器相比,浆态床一般采用细小的催化剂颗粒,所以催化剂表面积大,利用率高,传热性能好、热能利用合理、工艺流程简单和生产成本低等特点。

近年来,浆态床费托合成以及甲醇和二甲醚的合成工艺得到国内外研究者的重视,都积极地进行探索研究。国家对二甲醚等能源替代产业的发展也十分重视。确定了二甲醚的主要用途就是充当替代能源。

1. 浆态床反应器形式与结构

浆态床反应器是气体以鼓泡形式通过悬浮有固体细粒的液体(浆液)层,以实现气液固三相反应过程的反应器。浆态床反应器中液相可以是反应物,也可以是悬浮固体催化剂的载液。浆态床反应器有两种基本形式:

(1)搅拌釜式。

利用机械搅拌使浆液混合,适用于固体含量高、气体流量小或气液两相均为间歇进料的场合。

(2)三相流化床式。

借助气体上升时的作用使固体悬浮,并使浆液混合,避免了机械搅拌的轴封问题,尤适于高压反应。

浆态床反应器中有两个流体相,所以操作方式比较多样,例如气液两相均为连续进出料,气液两相均为间歇进出料,以及液相为间歇进出料而气相为连续进出料等,可以适应反应系统的不同要求。

2. 浆态床反应器的优缺点

优点:

(1)反应物混合好、具有良好的传热性能,有利于反应温度的控制和反应热的移出,可等温操作,从而可用更高的平均操作温度而获得更高的反应速率;

(2)控制更简单,操作成本低。通过有规律的替换催化剂,平均催化剂寿命易于控制;更易于控制过程的选择性,提高粗产品的质量。

缺点:

(1)对原料气硫含量要求比固定床更为苛刻;

(2)对催化剂的粒度有一定的要求以便于催化剂和蜡的分离。

3. 浆态床反应器的应用

浆态床反应器主要应用于甲醇和二甲醚以及费托(F-T)合成,也可应用于汽柴油加氢精制和有机醛的合成等。

3.1 费托(F-T)合成

费托(F-T)合成是CO在金属催化剂上发生非均相催化氢化反应,生成以直链烷烃和烯烃为主的混合物的过程[1]。它是以煤、天然气等炭化产生的合成气为原料产生各种烃类及含氧有机化合物的最主要的煤液化方法[2,3,4,5]。F-T合成反应器有多种,较典型的F-T合成有固定床反应器、流化床反应器和浆态床反应器三种。根据以上浆态床的优点,世界上许多研究机构和公司都致力于浆态床合成技术的研究,但除南非以外都尚未实现商业化生产。

浆态床反应器合成过程为原料气在熔融烃类和催化剂颗粒中鼓泡,经预热的合成气原料从反应器底部进入反应器,扩散到由液体烃类和催化剂颗粒组成的淤浆中,在气泡上升的过程中合成气不断地发生费-托转化生成烃类,然后对石蜡产品中的催化剂进行分离。

目前国外采用浆态床费托合成的有南非SASOL公司[6]、美国Exxon[7]、Rentech、Energy International、Conoco和STID等;国内采用浆态床费托合成的有山西煤炭化学研究所、上海兖矿能源科技研发有限公司和清华大学等。

3.1.1 国外浆态床反应F-T合成工艺技术的研究情况

南非SASOL公司的SSPD工艺。浆态床F-T合成技术始于1938年德国,发展于20世纪70年代,取得成果的是南非的SASOL公司。南非SASOL公司于1993年5月成功的建成了1套商业化应用,现已扩大生产。其反应器直径8m,高22m,在温度250℃、压力2.5MPa条件下,采用铁系催化剂,主要生产柴油,单台产量达4.25Mt/a。南非SASOL公司的工艺主要分SASOL-I和SASOL-Ⅱ、Ⅲ工艺。其中,SASOL-Ⅰ厂主要生产汽油,柴油和烃类等产品;SASOL-Ⅱ厂和SASOL-Ⅲ厂主要生产汽油和柴油。浆态床反应器建在SASOL-Ⅰ厂。Exxon公司采用钴系催化剂(载体为TiO2)完成了中试[7],还未商业化,但Exxon在日本的Kawasaki炼厂正成功地操作着单套能力为2.5万桶/天的重油转化为清洁燃料的浆态床反应器。美国Rentech公司1992～1993年进行了中试试验,运行了20天,2000年购买了美国科罗拉多州Commerce City的1套7.5万吨/年甲醇装置,计划改为800～1000桶/天的GTL装置。目前在印度Kumchai油田已运行了1套360桶/天的GTL中试装置。荷兰Shell公司已开发出第二代浆态床F-T合成SMDS技术,并计划用该技术在印尼和委内瑞拉建设7万桶/天和1.5万桶/天的GTL装置。Li等采用考察了Co/SiO2/Al2O3催化剂结构与还原性能与浆态床费托合成反应性能的关系[8]。Okabe等采用Ru/SiO2催化剂,在H2与CO摩尔比2,1MPa,230℃,孔径8.4nm得到Ru粒径与产物扩散速率的关系[9]。而且有文献表明Li,ZrO2和MnOx等可作为Ru基催化剂的助剂[8,10,11,12]。Kikuchi等认为Cr、Mn可作为催化剂的助剂[13]。

3.1.2 国内浆态床反应F-T合成工艺技术的研究情况

80年代初山西煤炭化学研究所就提出了将传统的F-T合成与沸石分子筛相结合的两段法合成(简称MFT)工艺和浆态床-固定床两段法合成(简称SMFT)。2002年建成千吨级浆态床合成油中试装置,实现了长周期稳定运转,其反应器总床高25m,内径0.35m,静液高14m,最大气量860m3/h,最大生产能力500～900吨/年。合成油产品中70%以上为石蜡烃,柴油十六烷值可达到70。多年来山西煤化所对铁系和钴系催化剂进行了较系统的研究。研制了Fe-Mn催化剂(ICC-ⅡA、ICC-ⅡB等)、钴催化剂(ICC-ⅢA、ICC-ⅢB、ICC-ⅢC等)及近期与Shell公司钴基催化剂性能相近的Fe-Cu-K催化剂等。目前,应用于浆态床反应器的ICC-ⅠA和ICC-ⅡA催化剂,降低了成本,并解决了催化剂与液体产物的分离和催化剂磨损的问题。上海兖矿能源科技研发有限公司(兖矿集团下属公司)自2002年下半年起开始费托合成的研究,采用铁基催化剂,于2004年11月完成4500吨粗油品/年低温F-T合成、100吨/年催化剂中试装置试验。它与北京石化研究院合作进行产品加氢工作,于2005年8月“煤基浆态床低温费托合成产物加氢提质技术”通过了中国石油与化学工业协会组织的技术鉴定。在完成中试后,兖矿集团目前正在进行充矿榆林100万吨/年工业示范装置建设工作,充矿榆林煤制油项目总体规划分两期进行。一期为产油品500万吨/年,首先建设100万吨/年工业示范装置;二期:产油品1000万吨/年,按计划于2009年底建成并投料试车。大连化物所完成了Co/活性炭催化剂10L浆态床稳定实验[14]。清华大学的邢少龙等[15]以液体烃类惰性为溶剂与悬浮催化剂(LP201)混合合成甲醇。在温度230℃、压力5.0MPa、空速1000L/(kg-cat.h)、H2/CO2比为4～5条件下,CO2的转化率为20.7%,甲醇选择性为61.5%。太原理工大学的任军等[16]研制了多孔浆态床反应器合成甲醇,可同时进行多种催化剂的反应研究,大大缩短了催化剂的评价时间。

3.2 二甲醚(DME)合成

DME的合成有一步法合成和二步法合成。而浆态床一步法合成DME是目前最新开发的技术。此技术是将固体催化剂颗粒悬浮于惰性溶剂中,反应气体溶入溶剂并穿过溶剂层到达催化剂表面发生反应。浆态床反应器结构简单,溶剂热容较大,催化剂颗粒与惰性矿物油形成浆液,使合成气与催化剂混合更充分。反应热容易移出,对强放热反应容易实现等温操作,不容易出现催化剂热失活和副产物。反应器中各处的温度比较均匀,易于控制,防止了催化剂局部过热问题,降低了催化剂失活速率。与固定床相比浆态床的CO转化率高,合成气的H2/CO比低。一步法多采用双功能催化剂,该催化剂一般由两类催化剂物理混合而成,其中一类为合成甲醇催化剂,如Cu-Zn-AI(O)基催化剂,BASFS 3-85和ICI-512等;另一类为甲醇脱水催化剂,如氧化铝、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、丝光沸石等。

目前国外采用浆态床反应器一步法合成DME的有美国空气化学品公司(Air Products)和日本NKK公司等;国内采用浆态床反应器一步法合成DME的有清华大学和大连化学物理研究所等。

3.2.1 国外浆态床反应工艺技术的研究情况

(1)美国空气化学品公司的LPDMETM工艺[17]。美国空气化学品公司于1986年开始对浆态床反应器进行关注与研发,1991年建立了4吨/天的中试装置。于1999年又建立了10吨/天的工业示范装置,其反应器高15.24m,内径为0.475m。采用Cu-Zn-Al (氧化铝为载体)为催化剂,以煤为原料,在压力3.5～6.0MPa,温度200～290℃,空速1000-10000m3/h条件下进行工业试验,成功地开发完成了单一的鼓泡浆态床反应器,试验结果CO单程转化率可达33%,DME选择性为40%以上。

(2)日本NKK公司工艺[18]。日本NKK公司于1989年开始对浆态床反应器进行关注与研发,1995年建立了50公斤/天的试验装置,1997～2000年间建立了5吨/天的中试装置。于2003年～2006年完成3万吨/年的装置试验,其反应器高22m,内径为2m。该装置可选天然气、煤、LPG等为原料,采用自热重整技术(ATR)制得合成气,在温度260℃、压力5MPa、H2/CO=1条件下完成鼓泡浆态床反应器试验,结果反应率可达93%,DME选择性为91%,产品纯度达到99.6%,产业化进程居世界前列。

(3)另外,采用一步法合成DME的还有丹麦TopsΦe的工艺。1995年,TopsΦe在丹麦哥本哈根建了一套50公斤/天的中试装置,TopsΦe的合成气一步法工艺造气部分选用的也是自热式转化器(ATR),可获得高的CO和CO2转化率。DME的合成采用球形反应器,单套产能可达到7200吨/天DME。该装置采用甲醇合成和脱水混合的双功能催化剂,在温度240～290℃,压力4.2MPa条件下试验的,但目前该工艺还未建商业装置。

3.2.2 国内浆态床反应工艺技术的研究情况

清华大学于1998年与美国空气化学品公司合作进行浆态床一步法DME生产技术的研究。后又与重庆英力燃化有限公司合作开发出采用循环浆态床反应器一步法合成DME技术,于2004年4月到9月在重庆成功进行了3000吨/年的中试,其反应器高21.56m,内径(提升管)为0.6m。中试采用LP201 (氧化铝为载体)为催化剂,以天然气、CO2和水蒸气为合成气,在温度250℃、压力4.5MPa、H2/CO比1:1条件下进行中试试验,结果CO的单程转化率大于60%,DME选择性大于95%,一次试车成功。这是我国首次实现浆态床一步法合成DME的大规模生产装置。

山西煤炭化学研究所[19]的韩怡卓等[20]采用了甲醇合成和甲醇脱水两种催化剂配合使用,将其分别装于两个浆态床反应器中,这样可以提高催化剂的使用寿命,减少设备投资。南化集团研究院的俞提升等[21]采用Cu-Zn-Al双功能催化剂合成DME,在温度200～350℃、压力2～10MPa、空速500～5000h-1条件下,CO转化率可达到72.45%,DME选择性为95.26%。太原理工大学的谢克昌等[22]研制了一种高效的浆态床反应器,可以减少反应器堵塞,气液混合不均的现象。其催化剂和溶剂的携带量小,不易出现偏流、沟流和死床,浆液流动速度快。华东理工大学[23]的沈军杰等[24]开发了复合式反应器,组合了气流床和浆态床。昆明理工大学的别良伟等[25]采用共沉淀法制备Cu基的10%MgO/HZSM-5复合催化剂,其中n(Cu)/n(Zn)/n(Al)比为6/3/1,考察了温度(230～280℃)、压力(1.0～4.0MPa)、氢碳比(1.0～6.0)和空速(1500～6000h-1)对反应的影响。太原理工大学的李忠等[26]采用的也为共沉淀法制备催化剂,n(Cu/Zn)/n(Al)比为9,在温度250℃、压力4.5MPa、氢碳比6.0和空速900L/(kg.h)条件下,Cu/Al为1时催化剂活性最佳。山西煤炭化学研究所与浑源县政府共同承担的“煤基合成气浆态床一步法合成DME洁净燃料中间试验”已在大同实施。

3.3 其他

华东理工大学、中国石油大学和大连化学物理研究所分别还对浆态床加氢汽油精制、柴油精制以及合成有机醛进行了研究工作。

华东理工大学的杨林林等[27]采用钯催化剂,在温度50～80℃、压力0.5～2.0MPa条件下,对1,1-辛烯进行加氢试验;在温度80～100℃、压力2.0～3.0MPa条件下,对2,1-辛烯:90#汽油=1:4 (体积比)的2,1-辛烯下进行了评价实验。中国石油大学的柴永明等[28,29]采用Ni (Co)+Mo(W)催化剂,在温度350℃、压力6.0MPa、反应釜搅拌速度1000r/min、反应时间2h条件下,对柴油进行加氢精制,产品的脱硫率为85%,脱氮率为82%。大连化学物理研究所的丁云杰等[30]采用SiO2/三苯基膦类有机均相催化剂,在温度80～200℃、压力0.05～10MPa、转速600～1200r/min条件下,对烯烃进行加氢甲酰化制取各类有机醛。对C1～C2烯烃采用连续流动床工艺,对C4～C20烯烃采用间歇反应工艺,醛类含量大于99%。

4. 用途

4.1 甲醇的用途与前景

甲醇是易燃液体,具有良好的燃烧性能,辛烷值高达110～120,有较大的蒸发潜能,抗爆性能好,是理想的替代能源。另外,甲醇还是甲醛、醋酸、二甲醚和烯烃等化工产品的主要原料[31]。

甲醇汽油在国外已普遍使用,在我国还在实验阶段,部分地区和系统已在实施中。如云南研制的汽车发动机可以大幅增耗甲醇;金陵公司炼油厂研究出不加主机的甲醇汽油已申请专利;各石油公司炼油厂试制成功无铅汽油,已有多次多批产品出口;北京顺义、西安等地已有专门生产混合的甲醇汽油;抚顺石油二厂已建成年40万吨的甲醇汽油装置。另外,甲醇还可以做动力设备燃料以及代替民用液化气。

4.2 二甲醚的用途与前景

DME作为一种新兴的基本化工原料,可以从天然气或煤制得。由于DME具有良好的易压缩、冷凝、汽化等特性,使得DME在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途[32,33,34]。DME可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气,也是柴油发动机的理想燃料,它还是未来制取低碳烯烃的主要原料之一。由于DME的性质与LPG和柴油相似,所以它与甲烷一样,被期望成为21世纪的能源之一,可以作为民用燃料和动力燃料[35,36],市场前景极为广阔,是目前国际、国内优先发展的产业。

我国对替代能源,尤其是煤基替代能源非常重视:2007年8月,建设部颁布了《城镇燃气用二甲醚》行业标准,确定了DME替代LPG的合法身份,意味着DME可以正式进入城镇作为民用燃气使用。

浆态床一步法DME生产工艺,装置投资和生产运行成本较两步法都有所降低,是未来发展的方向,但目前还存在许多问题,需要进一步研究。

硼氢化锌的合成及其应用 第2篇

主要性质

中文名称：硼氢化锌

英文名称 Zinc Borohydride 化学式 ：Zn(BH4)2 化学式量：95.07

性状：白色粉末状固体

溶解情况：溶于四氢呋喃、乙醚等醚类。

用途：用作还原剂。其乙醚溶液呈中性，用于对碱敏感基质的还原（如前列腺素的合成），β-酮酸酯的立体选择还原。

制备方法

将4.0 g(0.029mol)试剂级的氯化锌与50ml 乙醚（经氢化铝锂一道蒸馏处理过）的混合物煮沸，直到大部分固体溶解。混合物放置后，小心倾出澄清液体，留下0.4g不溶物。在室温条件下将氯化锌的乙醚溶液2.7g(0.069mol)硼氢化钠（96.0%以上）在150ml绝对乙醚的悬浮液中。让固体沉下来，离心使硼氢化锌乙醚溶液置带塞瓶中贮存。取少量溶液用稀硝酸处理再加硝酸银应无氯化银沉淀。

有机合成中的应用

1.羧酸的还原

大多数金属硼化物不能直接还原羧酸，需加入其它试剂如AlCl3、I2 等以提高其还原性。然而，硼氢化锌作为一种温和还原剂，很容易把脂肪酸和芳香酸还原成醇。整个反应只需化学计量的硼氢化锌即可完成，醇的产率达80 %～95 %。反应式如下：

羧酸与硼氢化锌反应，首先生成酰氧基硼氢化物中间体，硼氢化锌能将此中间体还原成醇，因此能将羧酸顺利还原成醇。羧酸分子中有溴、氯、硝基等官能团时，这些基团不发生反应，但碳碳双键要发生硼氢化反应。如十一碳烯酸的还原产物是1，11-十一碳二醇;肉桂酸的还原产物是苯基1，2-或1，3-二醇。研究还发现，特戊酸很容易被硼氢化锌还原，其原因是反应中间体特戊酰氧基硼氢化物空间上拥挤而不稳定，易于向产物转化。2.酰氯的还原

在四甲基乙二胺存在下，硼氢化锌可使酰氯还原成醇，分子中存在的—Cl、—NO2、—COOR、—C=C等基团均无影响，以下反应产率可达98%：

3.酰胺的还原

合成与应用 第3篇

关键词 水包水型聚丙烯酰胺乳液；合成条件；应用

中图分类号 TQ 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0206-01

1 水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成条件

1.1 实验部分

1.1.1 实验原料

在水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成实验中，主要材料包括：AM（丙烯酰胺）、NaOH（氢氧化钠）、APS（过硫酸铵）、NaHSO3（亚硫酸氢钠）、无水乙醇、乙二胺四乙酸二钠盐、丙酮、十二烷基硫醇、氯化钠、改性聚乙二醇、聚乙烯醇溶液、偶氮二异丙基脒盐、二甲基二烯丙基氯化铵等。

1.1.2 实验器具

四口烧瓶、干燥箱、冷凝管、电动搅拌器、电子天平、酸度计、通气管、氮气钢管等。

1.1.3 水包水乳液的制备

首先，取适量的丙烯酰胺、聚乙烯醇溶液、二甲基二烯丙基氯化铵、十二烷基硫醇、乙二胺四乙酸二钠盐加入四口烧瓶，然后再向烧瓶中加入一定量的蒸馏水，并搅拌均匀，随后通入氮气，等待10分钟左右后，将温度升至适宜的反应温度，再慢慢加入偶氮二异丙基脒盐，待烧瓶中的各种物质反应一段时间后，将其余单体在规定时间内加入烧瓶，最后在适合温度下让其反应一定的时间，冷却、过滤后即可得到水包水型聚丙烯酰胺乳液，其性能指标如下：外观为白色乳液状、水溶性为速溶、pH值为3.0-5.0、阳离子度的百分比为28.9-29.4、稳定性较好。

1.2 各种合成条件对乳液性能的影响分析

1.2.1 引发剂种类及其用量对乳液性能的影响

引发剂是水包水型聚丙烯酰胺乳液合成时必不可少的一种原料，其不仅能够有效地降低分解活化能，从而使整个聚合反应在比较低的温度下进行，而且还可以提升聚合速率，达到缩短聚合诱导期的目的。本次试验过程中，开始采用的是亚硫酸氢钠以及过硫酸铵作为引发剂，后经反复试验发现，经常会出现聚合不完全的情况，实验的成功率相对较低，故此在后续实验中，改用偶氮二异丙基脒盐作为引发剂，并获得了较为明显的效果。此外，引发剂的用量也对乳液的黏度以及分子质量有直接影响作用。通常在等同的温度条件下，随着引发剂浓度的增高，自由基的浓度也会随之增加，进而能够有效地加快聚合速率；若引发剂浓度降低，聚合速率也会减缓，从而延长聚合周期。所以，在实验中，选择适当的引发剂用量，对于整个实验起着决定性作用。

1.2.2 聚合温度的影响

在整个实验过程中，聚合温度直接影响乳液的稳定性及聚合产物的性能。若温度过高，则会使整个反应过快，从而很容易出现爆聚，导致聚合产物粘壁或粘连；一旦温度过低，则会减缓反应速度，造成聚合时间太长、影响产出效率。因此，必须控制好聚合温度。笔者根据大量试验得出，当聚合温度在65℃时，合成的乳液增强效果最佳。

2 水包水型聚丙烯酰胺乳液的具体应用

2.1 在污水处理中的应用

水包水型聚丙烯酰胺乳液能够作为絮凝剂进行污水处理。以往污水处理主要采用的都是无机絮凝剂，水包水型聚丙烯酰胺乳液与之相比具有以下几点优势：1）用量小、处理效率高；2）适应能力较强；3）生成的泥渣量较少，便于后续处理。水包水型聚丙烯酰胺乳液的澄清性能是利用电荷中和作用实现的，比较适合用于有机胶体含量较高的废水处理，如造纸、纺织、染色、食品发酵等工业废水。

2.2 在石油工业中的应用

2.2.1 作为浮选剂用于油田污水净化

通常情况下，我国的油田地面水源都比较缺乏，油井中排出的污水又会对环境造成极大程度的污染。所以，油井中排出的污水必须经过处理后回注到井中。由于油井对回注水的质量要求相对较高，而油井中排出的污水却含有大量油及悬浮物，因此，应将这些杂物去除干净。水包水型聚丙烯酰胺乳液对油田污水有着极强的净化功效，一般在每升污水中加入5 mg-10 mg水包水型聚丙烯酰胺乳液，可使悬浮物率达到65%以上，脱油率达到97%以上，经过处理后的水质经检测后，符合回注标准。

2.2.2 可作为粘土稳定剂

由于水包水型聚丙烯酰胺乳液中含有大量的正电荷，其能够与粘土矿物中的负电荷发生作用，进而起到防止岩屑飞散及井壁坍塌的作用。因乳液对地层中水体具有较强的适应性，加之不会对油层造成污染，因此，能够作为粘土稳定剂，长期稳定粘土结构。

2.3 在造纸业中的应用

水包水型聚丙烯酰胺乳液在造纸业中主要被用于以下几个方面。

2.3.1 增强颜料以及填料的存留率

造纸时在纸料当中加入适量的水包水型聚丙烯酰胺乳液，能够使填料粒子以及细小纤维在滤网上的存留率增强，并有效地加快纸料的脱水速度，进而使浆料中的水更容易滤出，降低其中纤维的流失量，不仅可以提高过滤设备的工作效率，而且还能够降低环境污染。

2.3.2 增强纸浆的强度

造纸时，纸浆的强度对抄纸速度有着一定的影响，将水包水型聚丙烯酰胺乳液加入浆液中，其能够与浆液中的离子形成络合物，进而增强纸浆的抱合力，使纸张的剥离及拉伸强度有所提高，这样有利于加快纸机的车速，达到提高产量的目的。

3 结论

综上所述，本文通过实验合成了水包水型聚丙烯酰胺乳液，并对合成中的影响因素进行分析，得出了乳液制备的最佳工艺条件，这一研究对于聚丙烯酰胺产品的应用前景有着极其重要的现实意义。

参考文献

[1]刘成,王广玲.孙萍萍,等.水包水阳离子聚丙烯酰胺乳液对苇浆的助留作用研究[J].黑龙江造纸,2006,7.

[2]李建文,邱化玉,詹怀宇.阳离子聚丙烯酰胺乳液对木浆增强作用的研究[J].林产化学与工业,2006,1.

[3]邢仁卫,邱化玉,彭涛.水包水型阳离子聚丙烯酰胺在麦草浆中的助留效果应用研究[J].造纸化学,2006,10.

有机合成装置的应用与改进 第4篇

1 设备特点与性能#sup_id#[2 -3]#sup#

(1) 模块化设计,实验系统与控制系统分离,易于观察操作方便;

(2) 可依据工艺变化自行增减系统部件,用于酯化、烷基化、卤化、磺化、硝化、

酰化、还原、氧化、缩合等重要的单元反应的实验;(3) 采用双导向升降系统,提高反应釜定位精度;

(4) 双层高透明石英玻璃釜体,实验过程清晰可视,方便教学培训;

(5) 数据采集系统用于反应过程的跟踪和记录,可以实时存储数据,便于对实验过程和结果进行分析;

(6) 集成竞赛单元评分系统,保障竞赛评分的客观公正。

2 主要设备、仪表及单元

主要结构单元有:

(1) 评分系统: 通过输入投料量、塔顶出料量、取样重量、最终产品量、产品纯度,能自动计算该项目的消耗定额以及最终操作得分。

(2) 电能消耗控制单元: 电能数据传输处理系统,带传输数据功能电能表,可通过通讯协议将数据传输到电脑,通过软件平台显示和控制,并可按需清零,而且可以将实时数据用作系统评分的依据。

(3) 水量消耗控制单元: 包含硬件部分和软件部分: 硬件部分包含带传输数据功能的旋翼式电子流量监测仪、数据导线和其他连接件; 软件部分包括数据传输处理系统,可通过通信协议与电脑传输数据,通过软件平台实时监测用水量,并可按需清零。

具体结构主要由反应釜、冷却盘管、搅拌电机、磁力搅拌器、冷凝器、计量罐、产物精馏装置、双导向升降系统、升降电机、温度传感器、压力测量及变送器、变频调节器、产物分离器、硬件控制单元、反应系统控制单元、计算机控制及采集软件、工业电脑、塔釜加热及保温控制系统等构成,见图1有机合成装置结构图。

3 操作步骤及注意事项

以邻苯二甲酸二丁酯合成为例,利用该装置进行试验的操作步骤如下:

3. 1 邻苯二甲酸二丁酯合成步骤

(1) 开启设备

打开总电源,开启设备电源。

(2) 清洗反应釜

卸下反应釜固定螺丝,然后用手持控制器将釜体下降到一定位置。关闭设备电源。用500 m L烧杯取200 m L正丁醇,用刷子刷洗反应釜壁、反应釜底、搅拌器和冷却盘管。然后把清洗液从放料口排出。

(3) 检查装置

检查装置各阀门是否正确开启或关闭。加料管、冷凝回流装置和备用出口等阀门应当关闭; 出料口阀门关闭; 导热油放空阀门打开; 油水分离器下端两个阀门关闭。

(4) 加料

将苯酐(1000. 0 g)、正丁醇(1600. 0 m L)、催化剂(22. 0 g)从反应釜进口加入反应釜。加料时,不能将物料撒到反应釜外和釜体上。加料完成后,开启设备电源,用手持控制器将釜体上升到与反应釜盖稍微接触的位置(重要!),然后把反应釜固定螺丝紧固。紧固螺丝时,必须对角多次紧固,严禁单个紧死!

注意: 如果原料为固体则需要打开釜盖将原料加入反应釜中,按釜体安装要求安装釜盖,对角上紧6个主紧螺栓。

(5) 加热反应

启动电脑,打开实验操作程序; 按下面板上电源开关,将控制方式调到计算机; 开启搅拌,设定转速为20 ~ 30; 打开搅拌冷却水阀门和塔顶冷却水阀门; 确认釜内冷却阀门关闭; 按下加热开关,将釜热控温设定为225℃ ,塔保温设定为20℃ ;反应开始。

反应过程中,观察温度变化,动态调整塔保温设定温度低于实际温度5℃ ,最后设定值为80℃。当塔顶温度快速上升时,蒸汽已经通过精馏塔到达塔顶,塔顶温度可达到90 ~98℃ ,及时记录第一滴水馏出时塔釜温度和塔顶温度。

当塔釜温度超过140℃时,通过调节釜热控温,维持塔釜温度不超过150℃。当塔顶馏出液逐渐减少,一分钟不足一滴时,且塔顶温度下降,反应完成 (约需要1. 5 h)。

(6) 冷却降温

将塔保温和塔釜控温设为10℃ ,关闭加热,搅拌继续开启,让塔釜自然冷却; 当塔釜温度冷却到110℃时,打开塔釜内冷却水,急冷反应釜温度; 塔釜温度降至常温,关闭搅拌,关闭冷却水。

(7) 出料,留样

取2000 m L烧杯接取塔釜料。取60 m L样品瓶,留取样品30 m L,保存样品供纯度测定和展示。

注意: 实验结束,停止实验后,关闭釜加热及塔保温开关,待釜内温度降到80℃以下,打开釜内螺旋盘管冷凝水开关,快速冷凝。按照操作规范,整理好实验仪器,各设备归位并保持清洁,以备下次使用。

(8) 关闭设备

注意: 实验过程中能够判断并处理好事故,做好设备保养和维护工作。

3. 2 邻苯二甲酸二丁酯粗品提纯步骤#sup_id#[4]#sup#

主要包括中和、水洗、盐水洗、脱水、抽滤、脱色、称量以及计算回收率、气相色谱法测定DBP含量、测定折光率等9个步骤。

注意: 分离过程注意准确判断有机层和水层; 脱水阶段注意不能带入水分。

4 装置在使用过程中出现的问题及改进措施

(1) 由于合成DBP产品,过程温度较高,达到150℃以上,很容易使得搅拌轴产生膨胀变形,导致传动阻力增大,甚至卡死,另外,随着温度的升高也容易导致搅拌轴上的磁体磁性降低,所以,为了避免或者降低上述情况发生,该装置采取了一定的降温措施,如图2所示。

在高温介质上升至搅拌轴上部时,采取通入冷却水的方法降低介质及周边环境温度,使得该部分以上的温度仍保持较低状态。但是,在使用过程中,当温度达到150℃以上时,容易出现噪音,经过拆解后,我们发现与中间轴套2接触的是磁体6,磁体是分6条按照环形布局拼接而成,在磁体与磁体的轴向连接处还有一部分是防止摩擦用的石墨垫圈,经拆解后石墨垫圈变为碎末或者碎条,致使搅拌轴出现受力不均,另外,经过现场测量零件,发现搅拌轴在部装图内的位置不是很正确,应该对搅拌轴8进行改进,改进后的效果图如图3所示,这样可以使搅拌轴与冷却水充分接触,冷却水可以充分对轴进行冷却,另一方面,该部分轴可以起到部分密封作用,可以阻挡高温介质流入轴的上部,从而使得上部磁体磁性不受温度影响,从而使得整个轴受力均匀,减小运行的不平衡性。

(2) 该装置的搅拌轴与搅拌浆的轴的连接处采用螺纹连接,经拆解后,已经锈迹斑斑,虽然这种连接方式比较便捷,但需要采取必要的防腐措施,而且一旦生锈,导致螺纹受损,需要更换整个轴件。其实,在两轴连接处不妨采取联轴节进行连接,这样拆解和清洗都比较方便,如果发生比较严重的腐蚀,通过加工还可以二次使用[5],见图4所示。

(3) 在回流段上部有一段透明部分 - 视镜,用来观察介质状态,该部分材料采用有机玻璃,接触介质温度在100℃以上,因此有机玻璃遇高温后将会出现强度降低,再加上用螺栓紧固,致使材料软化、垮塌,建议采用耐高温、抗压能力强的石英玻璃材料。另为,该段离地高度过高,上面的手控阀门需要配登高人字梯,采用一般的座椅或者凳子存在安全隐患。

5 结 论

有机合成技术是精细化工专业重点要学习的技术之一,有机合成装置能否反应当前化工企业的知识、技能水平,系统设计是否合理,是需要实践检验和不断改进和更新的。而有机合成实训装置在实际运行过程中存在诸多问题,如冷却问题、测量问题、精馏问题等,经与制造商讨论,逐步解决了以上问题,从而使实训更加接近实际。

摘要：有机合成实验装置是精细化工专业职业教育和技能培训多功能反应实验装置,本文分析了有机合成装置的构成,介绍了有机合成装置的功能单元,总结了在应用过程中出现一些问题,如搅拌轴冷却的问题,搅拌轴与搅拌浆的连接方式的问题以及顶端视镜塌陷问题等,并提出了相应的改进措施。

关键词：有机合成装置,功能单元,改进措施

参考文献

[1]窦艳容,曾敏.精细有机合成多功能装置的设计[J].广州化工,2011,39(23):133-134.

[2]赵春梅.有机合成通用反应釜加热器优化[J].山东化工,2013,42(12):146-147.

[3]方紫剑,王传礼.超磁致伸缩材料的应用现状[J].煤矿机械,2006,27(5):725-727.

[4]俞铁铭,童国通.精细有机单元反应与工艺[M].杭州:浙江大学出版社,2015:55-58.

卤代烃在有机合成中的应用 第5篇

1. 改变某些官能团的位置

例1 在有机反应中，反应物相同而条件不同，可得到不同的主产物，下式中R代表烃基，副产物均已略去。

[（请注意H和Br加成的位置）

][（Ⅰ）RCH=CH2—][R—CH—CH2] [H][Br][R—CH—CH2] [H] [Br] [HBr][适当的溶剂][适当的溶剂][HBr，过氧化物][（Ⅱ）RCH—CH—CH2—] [H] [Br] [H] [浓NaOH][水溶液，△][乙醇，△][稀NaOH][RCH=CH—CH3][RCH2=CH—CH3] [OH]

请写出实现下列转变的各步反应的化学方程式，注意写明反应条件。

（1）由CH3CH2CH2CH2Br分两步转变为

CH3CH2CHBrCH3；

（2）由（CH3）2CHCH＝CH2分两步转变为

（CH3）2CHCH2CH2OH。

解析 不对称烯烃与HBr（HX）加成时，一般是氢原子加在含H较多的C＝C键的碳原子上，这个规律简称“马氏规则”；当有过氧化物存在时，则H原子加在含H较少的C＝C键的碳原子上，这叫“反马氏规则”。而卤代烃在稀NaOH水溶液中发生取代反应生成醇，在浓NaOH醇溶液中发生消去反应生成烯。根据题给信息，要由1-溴丁烷转变为2-溴丁烷，可先把1-溴丁烷转变为1-丁烯，再根据“马氏规则”与HBr加成即可；而要把3-甲基-1-丁烯转变为3-甲基-1-丁醇，应根据“反马氏规则”，在过氧化物存在的条件下，先把烯烃转变为3-甲基-1-溴丁烷，然后水解便得到3-甲基-1-丁醇。

答案 （1）CH3CH2CH2CH2Br[浓NaOH乙醇溶液,Δ]

CH3CH2CH＝CH2[HBr适当的溶剂]CH3CH2CHBrCH3

（2）（CH3）2CHCH＝CH2[HBr,过氧化物适当的溶剂]

（CH3）2CHCH2CH2Br[稀NaOH水溶液,Δ]（CH3）2CHCH2CH2OH

点拨 欲改变某些官能团（如—X、—OH）的位置，可以先使原料发生消去反应生成烯烃，然后在一定条件下由烯烃与HX发生加成反应生成卤代烃而达到目的（若官能团是—OH，还要通过卤代烃的水解）。

2. 增加某些官能团的数目

例2 由2-氯丙烷制取少量的1，2-丙二醇时，需要经过下列哪几步反应（ ）

A. 加成→消去→取代 B. 消去→加成→水解

C. 取代→消去→加成 D. 消去→加成→消去

解析 要制取1， 2-丙二醇， 2-氯丙烷应先发生消去反应制得丙烯：CH3CHClCH3+NaOH[醇△] CH2=CHCH3↑+NaCl+H2O；再由丙烯与Br2发生加成反应，生成1，2-二溴丙烷:CH2=CHCH3+Br2→CH2BrCHBrCH3；最后由1，2-二溴丙烷水解得到产物1，2-丙二醇：CH2BrCHBrCH3+2H2O[碱△]CH2OHCHOHCH3+2HBr。

答案 B

点拨 欲增加某些官能团（如—X、—OH）的数目，可以先由原料发生消去反应生成不饱和烃，然后在一定条件下由不饱和烃与X2发生加成反应生成多卤代烃而达到目的（若官能团是—OH还要通过多卤代烃的水解）。

3. 烃与卤代烃之间的转化

例3 卤代烃在碱性醇溶液中能发生消去反应。例如，CH3CHClCH3+NaOH[△醇]CH3CH=CH2+NaCl+H2O；该反应式也可表示为CH3CHClCH3+NaOH[NaOH,△,醇-NaCl,-H2O]CH3CH=CH2。

下面是八种有机化合物的转换关系：

[①][②][③][④][⑤][C2][C1][D][E][F1][F2][A

([CH3CH—CHCH3][CH3][CH3] )][B

([CH3CH—CClCH3][CH3][CH3] )] [Br2][Cl2

光照][NaOH,△,醇

-NaCl,-H2O][2NaOH,△,醇

-2NaBr,-2H2O][Br2][1,4-加成产物][1,2-加成产物]

请回答下列问题：

（1）根据系统命名法，化合物A的名称是 ；

（2）上述框图中，①是 反应，③是 反应（填反应类别）；

（3）化合物E是重要的工业原料，写出由D生成E的化学方程式 ；

（4）C2的结构简式是 ，F1的结构简式是 ，F1和F2互为 ；

（5）上述八种化合物中，属于二烯烃的是 ，二烯烃的通式是 。

解析 这是一道烷烃、烯烃、卤代烃之间相互转化的框图题，在考查烷烃的取代反应和烯烃、二烯烃的加成反应的基础上，重点考查卤代烃发生消去反应这一性质。解题的关键是根据反应的条件确定反应的类型及产物。转化过程为：A（烷烃）[取代] 卤代烃[消去]单烯烃[加长]二溴代烃[消去] 二烯烃[加长] 1，4加成产物或1，2加成产物。

答案 （1）2，3－二甲基丁烷 （2）取代 加成

（3）

[—][CH3—C—C—CH3][CH3][Br][CH3][CH3][—][—][—][Br][—][—][CH3] [2NaOH,△,醇][-2NaBr,-2H2O][CH2 = C — C = CH2]

（4）[CH3—C=C—CH3][CH3][CH3] ，[CH2Br—C=C—CH2Br][CH3][CH3] ，同分异构体

（5） E ， CnH2n－2 （[n][≥]3）

点拨 烃与卤代烃之间的转化，可以先由烃引入卤素原子，然后通过卤代烃发生消去反应引入不饱和键，要根据题目的信息确定引入不饱和键的位置，再在一定条件下由不饱和键与X2或者HX发生加成反应而达到目的。

4. 多元卤代烃消去生成炔烃

例4 溴代烃既可以水解生成醇，也可以消去溴化氢生成不饱和烃。如：

[—C—C—] [H][Br] [稀NaOH溶液][△][—C—C—] [H][OH][，][—C—C—] [H][Br] [浓NaOH溶液][醇溶液，△][—C = C—]

请观察下列化合物A~H的转换反应的关系图（图中副产物均未写出），并填写空白：

[C][A][B][D][E][G][C8H10][①][②浓NaOH

醇溶液,△][③乙酸,乙酸酐][④][⑤Br2

CCl4][⑥][⑧乙酸,乙酸酐][400℃][稀NaOH溶液

△][稀NaOH溶液

△][⑦浓NaOH

醇溶液,△][⑨足量H2

催化剂] [F][H]

（1）写出图中化合物C、G、H的结构简式：

C： ，G： ，H： ；

（2）属于取代反应的有 。

解析 根据信息和题意可知：A为一元卤代烃，其发生消去反应生成烯烃C，C与溴加成生成E，E应为二元卤代烃，E再消去生成G，则G中应含有―C≡C―，E水解生成F，则F应为二元醇。

答案 （1）C：C6H5—CH=CH2 G：C6H5—C≡CH

[H：C6H5—CHOOCCH3][CH2OOCCH3][—]

（2）①③⑥⑧

点拨 多卤代烃发生消去反应会引入不饱和键，不饱和键可以是双键，还可以是三键。若要形成含有三键的不饱和烃，则原料中两个卤原子必须相邻且连接卤原子的碳原子上必须有氢原子。

5. 增长碳链

例5 已知溴乙烷跟氰化钠反应后再水解可以得到丙酸：CH3CHBr[NaCN]CH3CHCN[H2O]CH3CH2COOH， 产物分子比原化合物分子多了一个碳原子，增长了碳链。请根据以下框图回答问题。

[A(C3H6)][B][C][D][E][F][酸催化][Br2][稀NaOH][反应②][反应①][溶剂][反应③][NaCN][H2O]

F分子中含有8个原子组成的环状结构。

（1）反应①②③中属于取代反应的是 （填反应代号）；

（2）写出结构简式：E： ，F： 。

解析 由A的分子组成及A能与溴发生加成反应，可知A为CH3CH=CH2，与溴的加成产物B为CH3CHBrCH2Br。结合题给信息，B与NaCN发生取代反应生成CH3CH（CN）CH2-CN，C水解生成E，E为CH3CH（COOH）CH2-COOH。又B水解生成D，D为CH3CH（OH）CH2OH。D和E酯化生成F。

答案 （1）②③

（2）[CH3CHCH2COOH][COOH] [CH3CHCOOCHCH3][CH2COOCH2]

点拨 此类题目需要综合题目信息，采用顺推或者逆推法不难达到目的。

6. 以烃为原料合成烃的含氧衍生物

例6 通常情况下，多个羟基连在同一个碳原子上的分子结构是不稳定的，容易自动失水，生成碳氧双键的结构： [OH][ ][—C—OH→—C=O+H2O]。下面是9个化合物的转变关系：

[①][⑦][⑧][⑨][④][②][③][⑤][⑥][②][Cl2][条件A][水解] [水解] [水解] [Na2CO3溶液] [—CHO][⑦] [H+][—CH2OH][—CHCl2]

（1）化合物①是 ，它跟氯气发生反应的条件A是 ；

（2）化合物⑤跟⑦可在酸的催化下去水生成化合物⑨，⑨的结构简式是 ，名称是 ；

（3）化合物⑨是重要的定香剂，香料工业上常用化合物②和⑧直接合成它，此反应的化学方程式是 。

解析 此题以氯在光照条件下与甲苯中甲基上的氢发生取代反应生成的②③④三种卤代烃为桥梁，水解时羟基取代氯原子。结合信息，多个羟基连在同一C原子上，会自动失水，可分别生成醛和酸。根据题意，分别生成了苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸。苯甲酸与苯甲醇反应生成酯。

答案 （1）甲苯；光照

（2）苯甲酸苯甲酯；C6H5―COOCH2―C6H5

（3）C6H5―CH2Cl+C6H5―COONa→

C6H5―COOCH2―C6H5+NaCl

点拨 含氧衍生物主要有醇、醛、羧酸和酯，其相互之间的反应是考试的重点，一般是通过卤代烃水解引入羟基，然后氧化得到醛基，最后通过氧化得到羧基。利用题中信息，可以很顺利实现上述转化。

1．已知卤代烃可与金属钠反应，生成长链的烃R-X+2Na+X-R′→R-R′+2NaX。现有碘乙烷和碘丙烷的混合物与足量金属钠反应后，不可能生成的烃是（ ）

A. 戊烷 B. 丁烷

C. 2-甲基戊烷 D. 己烷

2．有以下一系列反应，最终产物为草酸：A[光Br2]B[NaOH、醇△]C[溴水]D[NaOH、水]E[O2、催化剂△]F[O2、催化剂△][COOH][COOH] 。已知B的相对分子质量比A大79。

（1）请推测用字母代表的化合物的结构式：

1. C

2. （1）CH2=CH2 [CHO][CHO]

（2）①消去反应

三氟丙酸的合成与应用研究进展 第6篇

1 三氟丙酸的性质

三氟丙酸为无色、有毒、有腐蚀的液体,三氟丙酸能与水和各种有机溶剂互溶,此外氨基酸、多肽化合物和聚酯类高分子等在三氟丙酸中有很好的溶解性。由于三氟丙酸的CF3基团强吸电子性,使三氟丙酸呈现较强的酸性,其酸性与氢氟酸相当[1]。

三氟丙酸可经氢化锂铝或硼氢化钠还原成三氟丙醛或三氟丙醇,也可在Rh/C催化剂存在下加氢还原为三氟丙醇[2]。在强碱条件下三氟丙酸的CF3基团不稳定,易发生水解反应,因此三氟丙酸无法由三氟丙酸酯在碱性条件下水解而得,但可在酸性条件下水解制备[3]。三氟丙酸的锂盐在格式试剂存在下可降解成单氟烯酸,单氟烯酸是一种重要的单氟中间体[4]。

2 三氟丙酸的合成

相关文献报道的合成三氟丙酸的方法较多,早期报道的有以CF3SO2Cl、CF3CdBr、四氟化硫或三氟碘甲烷等为起始原料合成,近些年国外的氟化公司则以3,3,3-三氟-1-氯丙烯(HCFC-1233zd)、六氯丙烷等为起始原料合成三氟丙酸。

2.1 以CF3SO2Cl为起始原料

在安息香(AIBN)作用下,CF3SO2Cl与醋酸乙烯酯反应生成3,3,3-三氟-1-氯乙酸酯,然后在酸性条件下水解得到三氟丙醛,最后三氟丙醛经Oxone(2KHSO5·K2SO4·KHSO4)氧化制得三氟丙酸[5](见式1)。

2.5 以HCFC-1233zd为起始原料

根据反应工艺的不同,以HCFC-1233zd为原料合成三氟丙酸有以下三种合成路线。

(1)在碱性条件下,HCFC-1233zd与烷基醇反应生成烯醚,然后在酸性条件下烯醚与烷基醇继续反应生成二缩醛,最后二缩醛在质子酸和路易斯酸存在下,经双氧水氧化制得三氟丙酸[9](见图5)。

(2)在碱性条件和相转移催化剂存在下,HCFC-1233zd与苄醇反应生成烯醚,然后烯醚在酸性条件下水解生成三氟丙醛,最后三氟丙醛经硝酸和亚硝酸钠氧化制得三氟丙酸[10](见式6)。

(3)在氯化钯催化下,HCFC-1233zd与醋酸钠反应生成丙烯基酯,然后丙烯基酯在酸性条件下水解得到三氟丙醛,最后三氟丙醛经Oxone氧化制得三氟丙酸[11](见式7)。

2.6 以六氯丙烷为起始原料

1,1,1,3,3,3-六氯丙烷经液相氟化得到CF3CH2CCl3、CF3CH2CCl2F和CF3CH2CClF2的混合物,此氟化产物经Oleum(SO3和H2SO4的混合物)氧化制得三氟丙酸[12](见式8)。

3 三氟丙酸的应用

3.1 三氟甲基合成砌块

近年来,由含氟砌块合成含氟化合物有了很大的发展,尤其是含CF3基团的砌块,因其具有强大的亲脂性、重要的生理活性、难以直接氟化获得的特点,因而在含氟砌块中具有特殊的意义。三氟丙酸及其衍生物作为一类新型的三氟甲基合成砌块在含氟化合物的合成研究中成为热点,在含氟医药、农药和聚合物的合成中得到越来越多的应用。

3.1.1 合成蛋白质激酶抑制剂

沃泰克斯药物股份有限公司开发了一类新型的蛋白质激酶抑制剂2-氨基吡啶衍生物[13],该类化合物可用于糖尿病、阿尔茨海默氏病、中枢神经系统疾病、癌症等疑难疾病的药物开发。该蛋白质激酶抑制剂在含氮七元环上引入了三氟丙酰基,增加了药物的理化稳定性、更大的脂溶性以及对标靶蛋白质激酶的抑制作用。2-氨基吡啶衍生物是一个很有发展前途的蛋白质激酶抑制剂类抗癌药物。

3.1.2 合成血管舒缓激肽B1拮抗剂

默克公司开发了新一代的血管舒缓激肽B1拮抗剂双苯基环烷烃羧酰胺衍生物[14],新一代的拮抗剂分子结构中最大特点是在吡啶的3号位引入N-三氟丙酰基,由于三氟甲基基团的引入,使其在生物体内对膜、组织等的穿透能力增强,提高了拮抗剂在生物体中的吸收和传输速度,并对血管舒缓激肽B1具有更强的拮抗效果。血管舒缓激肽B1拮抗剂可用于治疗由血管舒缓激肽B1所介导的一些病理,如:疼痛、炎症、烧伤、水肿、刺痛等。

3.1.3 合成含氟聚合物

三氟丙酸是一种重要的合成含氟聚合物的原料和中间体,氟原子的引入可以改变含氟聚合物的化学、热力学、低表面能等方面的特性,使含氟高聚物在光波导、微电子工业和低能表面活性剂等领域发挥越来越大的作用。例如,US5100751报道了用三氟丙酸修饰的单体合成一种疏水高电阻树脂,可用于静电摄影的载体溶液[15]。

3.2 反应催化剂

三氟丙酸是具有较强酸性的有机酸,以三氟丙酸作催化剂可以应用于许多反应,如芳族化合物的烷基化、酰基化、烯烃的聚合和调聚反应等。专利文献报道了在金属锌粉和三氟丙酸的混合催化剂存在下,对主链是苯环的聚合物进行高效的氯甲基化接枝,可进一步合成聚合物阴离子交换膜[16]。另有专利文献则报道了在三氟丙酸阴离子催化剂存在下,多异氰酸酯的异氰酸酯基团三聚合成聚异氰酸酯,聚异氰酸酯是制备聚氨酯朔料和聚氨酯涂料中非常有用的原材料[17]。

三氟丙酸也可用于羟基和氨基的官能团保护,由于酰化反应可在温和条件下完成,而生成的酯或酰胺又很容易用水或醇处理而使三氟丙酰基离去,这在碳水化合物和核酸化学研究中有着非常重要的应用。

3.3 特殊溶剂

三氟丙酸具有强大的亲脂性和较强的酸性,能满足某些对亲脂性和酸性都有要求的特殊情况。有专利报道了将三氟丙酸加入到液-质连用色谱的流动相中,提升了色谱对缩氨酸、碱性药物分子分析的兼容性和灵敏性[18]。还有专利则报道将聚酯聚合物溶解于三氟丙酸中,借助氟的核磁共振可分析聚合物中的乙烯基端的浓度[19]。

4 结语

目前,我国对含氟羧酸类化合物的开发主要集中于三氟乙酸、三氟乙酸酯和三氟乙醛等[20],而对于三氟丙酸、三氟丙酸酯和三氟丙醛等新型含三氟甲基羧酸类化合物的研究仍处于空白,制约着我国含氟脂肪族化学品的进一步发展。三氟丙酸及其衍生物主要应用于医药、农药和聚合物领域,作为催化剂和特殊溶剂也已有一定的应用,预计今后其用途将不断扩大。三氟丙酸的合成方法很多,以相对廉价易得的HCFC-1233zd为原料合成三氟丙酸是其中最有竞争力的方法。目前国外氟化工巨头如中央硝子公司、苏威公司、霍尼韦尔公司等已将三氟丙酸商品化,而国内还未见相关报告。因而,以HCFC-1233zd为原料进行三氟丙酸及其衍生物的合成研究具有重要的意义。我国的相关科研机构应充分利用这一有利时机,深入研究合成三氟丙酸的工艺,早日实现三氟丙酸的工业化生产。

摘要：介绍了三氟丙酸的物理和化学性质,详细叙述了三氟丙酸的主要合成方法及其在含氟化合物的合成、催化剂、特殊溶剂等领域的应用研究进展。

全合成汽油机油的组成与应用探讨 第7篇

1 全合成汽油机油的基础油

1.1 基础油组成

润滑油基础油可以分为五类,I类油、II类油和III类油都属于矿物油,只有IV类油和V类油才属于全合成型基础油。基础油是全合成油的主要载体,决定这润滑油的基本性质,通常由聚a-烯烃(PAO)、双酯、多元醇酯、磷酸酯等多种化合物组成,其中PAO占比最大。PAO是来自原油中的瓦斯气或天然气所分散出来的乙烯、丙烯,再经聚合、催化等复杂的化学反应炼制成大分子组成的基础油。

1.2 基础油的性能

这种基础油最大的优点就是具有抗氧化能力强,天然的清净剂,低温流动性好、蒸发损失少、粘温性能好,无毒性、氧化稳定性好,能够确保润滑油长时间使用,其性能不容易衰退。PAO6与二类加氢油150N的典型数据对比结果如表1所示。

由此可见,PAO6各方面性能均优于150N。

1.3 基础油应用范围广

PAO及酯类基础油适用于汽油机油、柴油机油、齿轮油、自动排挡油、液压油、润滑脂、传导油、导热油、绝缘油、系统油和金属加工液等润滑油中。

2 全合成汽油机油的添加剂

2.1 添加剂的组成

润滑油中的添加剂又称功能剂,主要用于弥补和改善基础油性能方面的不足,添加剂在润滑油中的所占比例较小,最大一般不超过20%,部分工业用油中小于1%,如今所用到的添加剂主要以复合添加剂为主。

2.2 添加剂的功效

添加剂所起到的作用主要有清净分散、极压抗磨、防腐防锈、摩擦改进、抗氧抗泡、改善流动性等作用。在基础油中新加入的添加剂可以很好的保护润滑表面,改善润滑油的物流性质。

2.3 添加剂的应用

不同的添加剂具有不同的功效,所体现出来的功能也不一样。添加剂可分为单剂和复合剂,单剂根据行业标准SH/T 0389-92《石油添加剂的分类》可为10类,分别是清净剂和分散剂、抗氧防腐剂、极压抗磨剂、油性剂和摩擦改进剂、抗氧和金属减活剂、粘度指数改进剂、防锈剂、降凝剂、抗泡剂、抗乳化剂。复合剂主要是由多种单剂通过尖端调和技术而来,目前全球四大润滑油添加剂公司(润英联、雅富顿、路博润、雪佛龙)已经占据了绝大部分的润滑油添加剂市场。添加剂凝聚了多种单剂所具有的功效,既具有清净分散性能,又具有极压抗磨等多种性能,且复合剂中各种原料配伍性能优异,稳定性好,加剂量少,简化了生产调和工艺。复合剂应用范围广泛,适用于各种润滑油的体系中,目前市场上绝大多数润滑油生产厂家以复合剂为优先材料。

3 全合成汽油机油的组成与优势

3.1 全合成汽油机油的组成

全合成汽油机油主要由基础油和汽油机油添加剂组成,其中基础油由IV类(PAO)基础油和V类(酯类油)基础油组成,汽油机油添加剂主要由功能型添加剂、降凝剂和增粘剂组成。

3.2 全合成汽油机油的优势

以SM10W40全合成汽油机油与SM10W40矿物油型汽油机油为对比例,如表2所示。

从表2所示,全合成汽油机油的优点有以下几点:

1)全合成汽油机油的粘度指数更高,说明全合成汽油机油的粘温性能优于矿物油型汽油机油,在同等条件下,全合成汽油机油随温度升高粘度变化较慢,在发动机润滑系统中可以在高温状态下保持优异的润滑膜度,为发动机提供更好的润滑性能。

2)全合成汽油机油的倾点更低,说明全合成汽油机油的低温流动性优于矿物油型汽油机油,表明全合成汽油机油的适用温度范围更广。

3)全合成汽油机油的闪点更高,说明全合成汽油机油的防爆性能更好,物品储存更安全。

4)全合成汽油机油的蒸发损失更小,说明全合成汽油机油的机油消耗更少,更有利于润滑系统的保护,特别体现在德系车与欧系车上,由于发动机设计的原因德系车与欧系车消耗机油量较大,往往润滑系统所加注的机油量都比国产、韩系和日系车的多。因此,可以通过更换全合成汽油机油可以得到一定的改善。

5)全合成汽油机油的表观粘度更小,说明全合成汽油机油的低温启动性能更好,更有利于润滑油在低温状态下满足发动机瞬间启动的润滑要求。

综上所述,全合成汽机油优于矿物油型汽油机油。

不受环境影响控制。我国南北区域广泛,气候多变,从黑龙江漠河(最低气温约-50℃)到南方的海南三亚(最低气温约18℃)气温最大相差超过60℃,如果一辆汽车以此为路线行驶,从南方海南三亚到黑龙江漠河,则普通矿物油调和而成的汽油机油则很难满足要求,因为其汽油机油的倾点不达标。不加全合成基础油的情况下,矿物油型汽油机油最低倾点一般为-35℃,而全合成汽油机油倾点可为-45℃。由此可见,全合成汽油机油比矿物油型汽油机油环境使用范围更广。

3.3 更能满足苛刻的工作状态

随着发动机设计技术越来越先进,发动机所追求的不单止是大功率的输出,而且还追求GF-5环保节能性和耐持久性。特别是涡轮增压发动机的普遍使用,涡轮高温的工作环境,对机油的高温特性要求是非常苛刻的,矿物机油特性是很难达到这个要求,且在高温下矿物机油很容易出现油泥堆积,高温后生产积碳,对油封封唇弹性和涡轮增压器散热都会产生不良影响。如今城市道路拥堵,发动机经常处于开开停停的状况,也对润滑油提出了更高的润滑要求。

因此,全合成汽油机油的应用使得上述问题迎刃而解。全合成汽油机油在发动机高速运转下润滑能力不下降,抗剪切能力性能突出,使用时间长,且性能不易衰退,高温情况下不易产生油泥积碳,超凡的抗磨损性能,有效地延长了发动机的使用寿命。

全合成汽油机油主要由功能添加剂、四类和五类基础油组成,应用在汽车发动机当中的性能优于矿物油型汽油机油的性能,全合成汽油机油具有优异的抗剪切性能、粘温性能、低温动力性能和不易产生油泥积碳等优点,适用于润滑系统更苛刻的工作条件。

摘要：本文介绍了全合成汽油机油的形成,主要由基础油和添加剂组成,以及全合成汽油机油在发动机中的应用。综述了全合成汽油机油的性能特点、使用环境和工作状况。

合成与应用 第8篇

长期以来,阳离子助剂在皮革染色及其废液处理过程中都具有重要价值,相关的阳离子淀粉也有不少研究,但改性后的阳离子淀粉水溶性不好、结合不佳的缺陷阻碍了其应用范围的扩大。本研究尝试利用玉米淀粉经氧化改性后与二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)与丙烯酰胺(AM)接枝聚合,引入阴离子和阳离子两种活性基团使之成为两性絮凝剂,并将制得的产品用于皮革染色废水的处理。

1 实验部分

1.1 试验仪器与材料

电动搅拌器(上海模型厂,6511型);电子天平(上海标本模型厂,d=0.01 g);电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司,DHG-9140A);真空干燥箱(上海精宏实验设备有限公司,DZF 6020);超级恒温槽(北京永光明医疗仪器厂,CH1015)。

玉米淀粉(食品级);30%双氧水(分析纯);氢氧化钠(分析纯);丙酮(分析纯);丙烯酰胺(AM,分析纯);二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC,工业级)。

1.2 试验方法

1.2.1 两性絮凝剂的制备

(1)据文献资料[1,2]估算出玉米淀粉的分子量,用电子天平称取一定量玉米淀粉,用100 ml蒸馏水溶解至无块状物为止,将其倒入三口烧瓶中并放入90 ℃恒温水浴槽中,在搅拌下反应30 min使之成为近均相体系,并迅速用流水冷却至室温。用氢氧化钠调pH值为9.0～10.0,加入一定量的30%的双氧水,一定量的铁离子催化剂,用冷凝管冷却回流,在一定温度的水浴下恒温并搅拌反应一定的时间。在反应过程中监控并调整pH值,制得的改性淀粉溶液经丙酮洗涤,沉淀物经真空干燥,备用。

(2)取一定量的上述改性淀粉于四口瓶中,溶解,加入丙烯酰胺(AM)与 二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)开动搅拌器,通入氮气,调节温度,将混合物充分混合。加入计算量的引发剂过硫酸铵(APS)溶液,不断搅拌, 聚合反应温度50 ℃,反应时间4 h(体系变粘稠),停止通氮,冷却,产物经甲醇沉淀分离、真空干燥得接枝共聚粗产物。粗产物用1∶1(体积比)的丙酮-冰醋酸混合溶剂[3]进行抽提,除去均聚物,经过滤和真空干燥后得到纯接枝共聚物。

1.2.2 接枝率(G)、接枝效率(E)和单体转化率(C)的测定

采用质量法[4]按下式计算:

G=(W1/W0)×100%

E=[W1/(W1+W2)]×100%

C=[(W1+W2)/W]×100%

式中:W1——接枝共聚物的质量

W2—— 均聚物的质量

W0—— 淀粉的质量

W—— 加入单体的质量

1.2.3 阳离子度(DC)的测定

参照莫尔法[5]测定Cl-含量,阳离子度可按下式计算:

undefined

式中:V——样品消耗的AgNO3的体积,ml

V0—— 空白消耗的AgNO3的体积,ml

W—— 样品的质量,g

161.5—— 二甲基二烯丙基氯化铵分子量

0.05—— AgNO3溶液的摩尔浓度,mol/L

1.2.4 两性絮凝剂的效果测定

(1)絮凝效果测定[6]:100 ml量筒中加入80 ml蒸馏水,0.4 g高岭土,5 ml 1%的CaCl2溶液,2%的两性絮凝剂溶液2 ml,然后加蒸馏水至100 ml,调节pH值到7,然后倒入200 ml烧杯中,放在磁力搅拌器上搅拌 2 min,静止5 min;吸取上清液采用722型分光光度计在550 nm处测定吸光度A,以不加絮凝剂的吸光度B为对照,计算絮凝剂的絮凝率。

絮凝率undefined

(2)脱色效果测定:在絮凝效果测定中,把蒸馏水替换成制革过程中产生的染色废液(已通过一次过滤处理),并用分光光度计测定水样上层清液的透光率和吸光度(最大吸收波长随染料种类而变化),就可得出经絮凝后染色废液的脱色率。

1.2.5 两性絮凝剂的工艺条件的优化

在制备两性絮凝剂时,第一步是引入阴离子基团(主要为羧基),主要是控制淀粉降解程度和引入羧基的含量的多少,在文献[7,8]中已是成熟工艺,在此不再详述。

由于目前皮革生产中多采用阴离子染料进行染色,因此本产品用于皮革染色废液的脱色、絮凝沉降处理时,产品的分子量和引入的阳离子基团对最终使用效果有极大的影响。鉴于此,设计如下工艺参数优化第二步的工艺条件,见表1。

以接枝效率的高低评价各组的性能优劣,以此优化制备工艺参数。

2 结果与讨论

2.1 制备工艺条件的优化结果

按照1.2.5的设计安排了正交试验,制备工艺条件对产品阳离子单体的接枝率影响结果见表2。

通过对表2的正交试验结果直观分析,最优制备工艺条件为:反应温度50 ℃、反应时间4 h、单体摩尔比n(AM)∶n (DMDAAC)=1∶3、引发剂用量2×10-4 mol/kg。在此工艺条件下引入阳离子单体时的接枝效率可达93.38%。

2.2 阳离子度对脱色率和絮凝率的影响

具有不同阳离子度的此种絮凝剂用于处理皮革染色废液时,实验结果见图1。

上述结果表明:随着阳离子度的增大,絮凝剂的脱色能力也提高了,估计在脱色过程中更多的是异性电荷相互吸引、沉降而起作用,这也与皮革生产中多采用阴离子染料的事实吻合。图1结果表明,该类絮凝剂适宜的阳离子度应在23%左右,絮凝率最高,这说明阳离子度的变化对絮凝率的影响有一定限度,DC值过小则高分子链上阳离子基团少,不能完全中和颗粒表面的负电荷,颗粒不易相互聚集而絮凝沉降,表现出絮凝能力不强。DC值过大则絮凝分子链上阳离子基团多,除将颗粒表面的负电荷完全中和外,剩余的正电荷会使颗粒表面电荷性反转[9],颗粒间斥力增大,不利于絮凝。

3 结论

(1)制备两性絮凝剂时引入阳离子基团的最优制备工艺条件为,反应温度50 ℃、反应时间4 h、单体摩尔比n(AM)∶n(DMDAAC)=1∶3、引发剂用量2×10-4 mol/kg。在此工艺条件下阳离子单体的接枝效率可达93.38%。

(2)随着阳离子度的增大,两性絮凝剂的脱色能力基本上呈线性提高态势,但阳离子度在23%左右,絮凝率达到最高点。

参考文献

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[7]李铠,陈慧,单志华.氧化淀粉的制备及特性研究[J].中国皮革,2007,36(9):6-7.

[8]林宝凤,封欣,郑安雄.重金属离子对双氧水氧化淀粉的催化作用及其特性的影响[J].广西科学,2006,13(4):293-296.

聚膦腈的合成与应用研究进展 第9篇

关键词：聚膦腈,六氯环三膦腈,改性,生物传感器,药物释放

聚膦腈[1]是主链上N、P原子以交替的单双键排列而成, 侧基由有机基团组成的无机-有机高分子, 这类聚合物将无机、有机分子紧密地结合起来, 从而表现出传统聚合物无法比拟的优越性。聚膦腈的高分子通式为[N=PR1R2]n, 其主链是由N、P原子以交替的单双键连接而成, 每个氮磷结构在形成键之后, 还剩下4个电子, 其中2个电子为氮原子上的孤电子对, 另外两个则由磷3d轨道和氮2p轨道杂化而成的d-p轨道[2], 因此主链上P-N键之间存在着d-p共轭稳定作用, 主链的化学稳定性较高, 但对称的d-p轨道在每一个磷原子上均形成一个结点, 主链上交替的P、N单双键未能形成长程共轭体系, 所以双键的形成没有对P-N键的旋转造成障碍, 整个链都很柔顺, 这使得其具有很大的自由度和较低的玻璃化转变温度Tg[3]。

由于聚膦腈高分子的性能受其磷原子上连有的2个侧基基团的影响特别大, 通过引入不同的侧基基团可以制备不同性能的各种功能聚膦腈高分子[4]。例如, 聚膦腈高分子可以是水溶性的, 非水溶性的, 易被水降解的, 塑料, 玻璃, 也可以是高分子电解质。聚膦腈结构的多样性导致性质的多功能性[5], 侧链的各种有机取代物赋予膦腈聚合物新奇优良的特性, 应用前景十分广阔, 如燃料电池[6], 组织工程[7], 药物传递[8], 聚合物囊泡[9]。

1 聚膦腈的合成[10]

1.1 聚二氯膦腈的合成

1.1.1 本体开环聚合

这种方法是Allcock[4]首先成功地以开环聚合的途径由六氯环三膦腈 (HCCP) 合成了可溶于多数有机溶剂的线性聚二氯膦腈 (PDCP) 。该反应的合成过程是:将六氯环三膦腈 (HCCP) 单体在通过惰性气体的情况下真空密封于聚合管中, 在250℃下保温数小时而得。

1.1.2 室温可控聚合

N-三甲基硅烷-P-三氯单磷腈在五氯化磷引发下释放出三甲基氯硅烷[11], 得到分子量分布很窄的线性PDCP, 分子量分布指数为1.8左右。该反应可在室温下进行, 几乎是定量反应, 产物可以很容易地与反应物分离, 可以实现对PDCP分子量及其分布控制。但N-三甲基硅烷-P-三氯单磷腈制备条件苛刻, 且此方法中的PDCP分子量要比HCCP熔融聚合而得的低1个数量级, 使其应用受到一定的限制。

1.1.3 N-二氯磷酰-P-三氯单膦腈 (C13P=NP (O) C12) 缩聚

Jaeger[12,13]报道了用C13P=NP (O) C12为单体的溶液缩合聚合来制备聚二氯膦腈。其反应过程是单体在245℃首先分解出三氯氧磷, 然后体系温度升至276℃, 继续通入氮气带走残留的三氯氧磷, 最后在三氯苯中保温而得。该方法优于前二种方法是选用了比较便宜的原料, 缺点是聚合物分子量分布较宽, 链长度小于方法一的产品, 且反应过程有腐烛性。

1.2 新型聚膦腈的合成

1.2.1 无机-有机杂化的聚膦腈刷状聚合物

Allcock等[14]使用环状聚膦腈或聚磷腈为引发剂利用原子转移自由基聚合 (ATRP) 由聚苯乙烯, 聚 (叔丁基丙烯酸酯) 和聚 (N-异丙基丙烯酰胺) 制备了一系列密集接枝的星形和梳状的分子刷, 如图1所示。通过把一个自由的羟基引入到环三膦腈的侧链上和聚合物上, 再与2-溴丙酰溴酯化进行反应, 对不同单体的接枝条件进行了优化。

1.2.2 聚膦腈空心碗状微球

Pan[15]首次通过一种简单的溶剂处理方法利用六氯环三磷腈 (HCCP) 和间苯三酚制备了一种基于聚磷腈材料的新型的空心碗状微球 (聚 (环三磷腈-共-间苯三酚) PCTP) , 如图2所示, 该微球具有120nm的均匀壳厚。通过结合独特的碗状结构, 均匀的微观尺寸和杂化聚磷腈材料的优良性能, 在微观反应器中设想的产品具有广泛的应用, 如在催化反应中制造功能性复合材料颗粒或应用在生物医学领域。

1.2.3 环三膦腈聚合物

由于在膦腈环中存在着氮原子和磷原子的协同作用, 所以化学连接环三膦腈聚合物具有高效的阻燃性和自熄性能[16]。Sun等17]通过螺状环三膦腈的开环反应和环扩张反应合成了新型的环状聚膦腈, 其合成路线如图3所示。由于其密集的环状结构, 合成的环聚膦腈具有高刚性和脆性, 以及在350℃以上的高分解温度。此聚膦腈材料也在UL-94燃烧试验中显示出高的氧指数和V-0级。伴随着越来越多的安全性和优异的特点性能, 所合成的环聚磷腈作为一个可持续发展的阻燃的聚合物材料具有广阔的前景和微电子应用。

2 聚膦腈的应用

2.1 聚磷腈改性纳米粒子

近年来, 随着纳米技术研究的不断深入以及向各个领域的不断扩展, 制备功能型聚膦腈微纳米材料逐渐成为膦腈化学的研究热点之一[18]。

2.1.1 合成顺磁性Fe3O4/交联聚膦腈纳米复合粒子

磁性纳米Fe3O4具有颗粒粒径小、比表面积高和超顺磁性等特性, PZS是一种多功能, 高度交联的聚合物且具有优异的热稳定性, 耐溶剂型, 水分散性和生物相容性。Wang[19]利用六氯环三膦腈 (HCCP) 和4, 4'-二羟基二苯砜 (BPS) 作为共聚单体, 三乙胺 (TEA) 作为缚酸剂, 在磁性四氧化三铁纳米粒子存在下, 利用沉淀聚合制备了具有良好的稳定性的核/壳磁性Fe3O4/交联聚膦腈纳米复合粒子, 如图4所示。该磁性纳米复合颗粒的壳拥有高度交联的化学结构, 并且Fe3O4纳米粒子被牢固地包埋在聚合物母体, 使该复合粒子表现出高磁响应特性和良好的热稳定性。在空气氛围下合成的磁性Fe3O4/PZS纳米复合颗粒在410℃开始进行分解, 饱和磁化强度为6.2emu/g, 且具有高的磁灵敏度, 在水和有机介质都有良好的分散性和良好的热稳定性, 这使得他们成为作为理想的催化剂载体。另外, 该复合粒子制备工艺简单, 条件温和, 在室温下很容易制备出性能良好的复合粒子。

2.1.2 超支化环三磷腈聚合物接枝到纳米二氧化硅和炭黑表面

纳米二氧化硅具有高韧性、耐高温、耐腐蚀、耐磨等优良性能, 炭黑具有耐热、耐化学品、耐光等优异性能。Wei[20]对超支化环三磷腈聚合物表面接枝纳米二氧化硅和炭黑进行了研究。超支化环三磷腈聚合物是由六氯环三膦腈与己二胺多次重复反应, 再将其通过共价键接枝到二氧化硅和炭黑表面, 如图5所示, 最后通过磺化, 使超支化聚磷腈接枝的炭黑和二氧化硅显示出良好的亲水性和离子导电性, 并且其电导率随着相对湿度和温度呈指数增加。这一研究开拓了二氧化硅纳米颗粒和碳黑在聚合物膜燃料电池中的应用。

2.1.3 聚膦腈接枝的POSS

多面体低聚倍半硅氧烷 (POSS) 纳米粒子具有很多优异性能, 如低的介电常数, 高的耐热性, 搞机械强度, 优异的光学性能等。Li等[21]将氨丙基异丁基倍半硅氧烷 (POSS) 溶解在含有三乙胺的无水THF中, 然后将其缓慢加入到溶解于干燥THF的聚二氯膦腈中, 将反应物搅拌36h, 在室温下冷却至0℃。给聚合物溶液中加入由钠和甲醇制备的甲醇钠溶液。混合溶液在同样温度下搅拌2h, 并且在室温下搅拌48h, 其合成路线如图6所示。所得的聚膦腈接枝的POSS玻璃化转变温度, 模量, 热分解温度和氧磁导率增加, 同时降低了可燃性。这就使其作为阻燃材料具有更为广阔的应用前景。

2.2 聚膦腈在生物医学方面的应用

膦腈类物质已经广泛应用于生物医用材料领域。这是因为膦腈无机骨架在生物体系中可以降解[22], 产物无毒、无腐烛性、无炎症反应[23], 并且膦腈的多官能团结构可以实现生物材料多功能化, 最重要的是P-C1键的活性大, 易于取代, 产率高, 便于开发新的品种。

2.2.1 药物释放

药物控制释放[24]有利于提高药物疗效、降低毒副作用, 可减轻病人多次用药的痛苦, 对于提高临床用药水平来说具有重大意义。药物控制释放一般分为高分子包囊体系、脂质体胶束、凝胶体系等。Zheng[25]通过将N, N-二异丙基乙二胺 (DPA) 加到PEG化的聚磷腈的主链合成了新型的对于pH敏感的两亲性聚磷腈自组装纳米球。这些纳米球对于药物释放具有快速的pH响应性, 并有能力破坏内膜活性。在体外细胞活性测定证明这些pH响应性纳米粒子的疗效优于游离的阿霉素 (强力霉素) 。使用流式细胞仪和共聚焦显微镜观察了阿霉素在细胞内分布, pH敏感的聚合物会破坏胞内体间隔膜, 从而将药物迅速释放到细胞质中, 这将减少细胞胞外分泌药物释放的可能性, 在癌症治疗中可以有效地抑制抗药肿瘤。因此, 合成的pH响应性纳米粒子可以很好的作为治疗肿瘤的药物传递体系。

2.2.2 组织工程

组织工程[26]是结合了工程学以及自然科学为一体的综合性学科, 致力于发展替代材料以修复、替代、提高人体器官及其功能。它的问题是如何构造支架和模板材料以及评价细胞和组织与细胞外基质的相互作用。迈克尔加成反应的反应条件简单易行且容易控制, 是一种非常好的化学交联的方法, 在骨组织工程材料的改性研究上具有非常实际和广泛的应用。Morozowich[27]合成并表征了含有维生素L1, E和B6侧基的新型聚磷腈, 并且对它们对水解的灵敏度和pH行为进行了研究。维生素L1, E和B6具有良好的生物相容性, 并且可以提高聚合物的机械性能。所得的新型聚膦腈的玻璃化转变温度为-24.0℃到44℃。在2.5~9之间宽的pH范围内生成的不同聚合物经历了10%~100%的失重, 从而这些材料可以更好的作为硬组织工程支架。

3 结论

合成与应用 第10篇

【关键词】 合成课程 高中英语教学 完整的人

【中图分类号】 G633.41 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-4772（2013）08-023-01

目前我们的高中英语教学诟病良多，主要是在应试教育体制下形成的硬伤，导致了高中英语教学在很多方面进入教学误区。而“合成课程”教学模式的产生，顺应了教育改革的趋势，给每一位有责任感的教师提供了教学改革的一种全新的理念和先进的途径。合成课程以人本主义为核心，强调学生在思维、情感、行动上的整合，重视学生自我价值的实现，并以培养“完整的人”为目标。合成课程的创新之处在于，不仅强调学生的思维、语言能力和文化知识，而且着力于培养学生健全的人格，优良的品质，以及作为个体的独立意识。在新的时代背景和课改要求下，作为英语教师，我们迫切需要进行教学改革，运用合成课程理念，扭转这一局面。具体可以从以下五个方面入手：

1. 师生共同参与，共同承担责任

理想的教学活动应该是师生共同参与，共同承担教与学的责任。在教学过程中，只有建立平等合作的师生关系，教师明白学生所想所需，才能真实体会到学生学习的困难所在，才能对症下药。教师的作用在于引导、启发学生。同样的，学生学习并不是被动接受教师的讲解而毫无自我学习的意识，新的教学模式要求打破教师与学生的界限，充分调动学生的积极性，让学生参与到教学活动中来。

2. 强调思维、情感与行动的整合

教育是需要情感的。合成课程的教育目的就是要培养情意与认知、感情与知性、情绪与行为相统一的完整的个人。以真情去教育人，以真情去感动人，往往会使原本枯燥乏味的课堂教学增添不少情趣和欢乐，师生之间的距离会拉近，原本可能存在的冲突和矛盾会在不知不觉中化解，融洽的课堂氛围反过来也能促进教学的互动性和师生间的及时反馈，从而强化学生的学习动力和自信心。

作为新时代的英语教师，在课堂上我们不仅要教授学生先进的文化知识，诱导学生培养适合自己的学习方式，更要帮助学生树立符合时代要求的人生观，价值观，以指导自己长期健康发展。

3. 课程内容与学生的基本需要及生活有密切关系，并对学生的情感和理智都具有重要的意义

伟大的人民教育家陶行知先生在他的文章《生活即教育》中指出生活教育是给生活以教育，用生活来教育，为生活向前向上的需要而教育。他主张做好学校和社会的联系，加强社会实践，引导学生从实际生活中发现问题，提出问题。避免教育内容的过时陈旧、不符合学生生活实际、不切合学生思想认识、不能很好地为学生的将来生活服务的现象再次出现。而合成课程也要求教师在课程设置中，与其让学生花很多的时间去死记硬背，不如让他们花些时间去自我探究，自我发现，自我认识。教师设置课程的目的是为了给学生提供一种体验的情境，让学生认为学习是他们的基本需要，与他们的生活是密切相关的。这样的话，学习就会成为学生个人经验的一部分，令他们终生不忘。

4. 自我是学习的法定对象

在传统思想中，教师总是认为，只要自己把课程设计好，选用合适的教学方法，学生就会很好的学习。然而现实情况往往于此相悖，其实怎样呈现课程内容并不是最重要的，重要的是要善于引导学生从课程中获取个人成长发展的经验，使学生能够充分发挥自己的主观能动性，从而把教師传授的知识内化整合成自己的经验和思想。教师设置课程的目的是为了满足学生的成长和个性的完善，课程的重点不在于教材，而是学生，学生的自我实现是课程法定的核心。

传统的高中英语教学仅仅立足于传授知识，教师的任务就是为了完成教学任务，最大程度的提高英语这门课的考试分数，冲刺最后的高考，这势必会忽略学生对这门课的体验，有时甚至大大挫伤学生的自信心，更别提学习这门课所得到的成就感和满足感，其最终结果可想而知。所以教师一定要深知这一点。要像呵护婴儿一样保护学生学习的自信心，因材施教，善于鼓励和指导，使每个学生都能在学习的过程中体验到满足感和成就感，从而激发学生学习英语的兴趣，使他们的学习走上良性化过程，最终实现自我价值。

5. 课程的目标是要培养完整的人

教育不是单单为了使受教育者步入高一层的学府，拿到文凭，学位。教育的功用是要培养完整的人，能够明辨是非，慎思笃行，发现价值。合成课程的目的不仅在于促进学生知识和技能的发展，更要注重对学生情绪、情感、情操、态度、道德、信念、价值观的培养，培育学生健全的人性和人格，培养完整的人。

镁铝水滑石的合成与应用研究进展 第11篇

水滑石类化合物,又称层状双氢氧化物(Layered double hydroxide,LDH),是一种层状化合物,其化学结构通式为:[M${}_{1-x}^{\mathrm{Ⅱ}+}$MⅢ+x(OH)2]x+[X${}_{x-m}^{{\rm M}-}$H2O](0.2≤x≤0.3),其中MⅢ+为Al3+、Fe3+等三价金属阳离子,MⅡ+为Mg2+、Mn2+等二价金属阳离子,XM-为NO3-、CO32-、Cl-等阴离子[1]。水滑石的基本结构层是由MⅢ-OH、MⅡ-OH八面体组成的,形成带正电荷的层板,结构层之间充填了阴离子和水分子,其基本结构如图1所示[2]。

水滑石类材料的特殊结构使其具有特殊性能,包括层板化学组成的可调控性、数量的可调控性和层间离子种类丰富[3],在离子交换和吸附、催化、红外吸收材料、紫外阻隔材料、医药、有机合成、阻燃等方面得到了广泛的应用, 具有广阔的潜在利用前景,已然成为国内外开发研究的热点。本文主要介绍镁铝水滑石的合成及其在环境污染治理中的研究进展。

1 镁铝水滑石的合成

Mg/Al-LDHs的合成方法很多,主要包括共沉淀法、水热合成法、离子交换法和焙烧还原法。

1.1 共沉淀法

镁铝水滑石最常用的合成方法是共沉淀法,即在一定温度下往碱液中加入形成水滑石层的金属离子的混合溶液,发生共沉淀来制备LDHs。其中碱采用氢氧化钾、氢氧化钠、氨水等,碳酸盐采用碳酸钠、碳酸钾等,金属盐采用硫酸盐、硝酸盐、氯化物等,也可用尿素代替碱和碳酸盐。该法的优点在于应用范围较广,基本上所有符合离子半径条件的M3+和M2+都可形成相应的LDHs,调整M3+与M2+的原料比例,可制备出不同M3+与M2+配比的LDHs,使不同功能的阴离子存在于层间,形成新型结构LDHs。但由于该方法制备过程中成核与晶化同时进行,使得产物的粒径分布较宽且不均匀,同时不易操作控制。María Dolores等[4]以Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O为原料,用共沉淀法合成Mg/Al-NO3水滑石。陈伟等[5]采用高饱和共沉淀法合成纯度较高的n(Mg)/n(Al)=2的Mg-Al类水滑石化合物。李春生等[6]以硝酸镁、硝酸铝、碳酸钠及氢氧化钠为原料,在90 ℃搅拌反应,冷却洗涤浆液至中性,再在85 ℃烘干至恒重,得到晶型结构较为完整的Mg/Al-CO3水滑石。

1.2 水热合成法

水热合成法是一种湿化学方法,在密闭容器内完成,利用高压高温的水溶液使不溶或难溶的物质通过溶解或反应生成该物质的溶解产物,使其呈过饱和态,进而使得结晶生长。该方法反应速度较快且能完成在通常条件下难以实现的反应;一般不需高温烧结即可直接得到分散且结晶良好的晶体,避免了可能形成的粉体硬团聚;通过调节实验条件来控制纳米颗粒的结构、形态和纯度,产物具有纯度好、结晶好、粒度分布窄以及团聚少等优点;该法环境污染少、工艺简单、成本较低,是一种具有较强竞争力的合成方法[7]。于洪波等[8]分别以MgO、Al(OH)3为镁源和铝源,采用一步水热法合成了镁铝水滑石。W. N. Budhysutanto等[9]分别以Al(OH)3、MgO为铝源和镁源,将混合泥浆在90~170 ℃加热,通过两步法制得镁铝水滑石。李龙凤等[10]采用微波加热回流法制备镁铝型二元类水滑石化合物,利用微波水热法升温速度快、加热均匀和晶化速度快等优点,在很短的时间内合成出粒径均匀、晶型发育完整、无团聚的镁铝型二元水滑石化合物,并且通过改变加热强度和反应时间来控制产物的晶体形貌和尺寸。

1.3 离子交换法

离子交换法是根据离子交换性,以原始的水滑石为基体,通过溶液中的阴离子与原有的阴离子进行交换,形成新的柱撑水滑石。离子交换法反应进行的程度主要与离子的交换能力、层的溶胀和溶胀剂、pH值、金属元素的组成等因素有关。此法的优点在于反应时间短,是合成非碳酸根阴离子LDHs的主要方法。李蕾等[11]在乙二醇介质中,通过离子交换法成功地将一对具有给体-受体性质的发色团4-甲氧基苯乙酸(4-MAA)与2-萘磺酸(2-NSA)共插入到层状镁铝水滑石层间,组装得到晶相单一的共插层类水滑石。Akihiro Shimamura等[12]先制备Cl·Mg-Al水滑石前驱体,再利用离子交换法把HPO42-成功插层到水滑石层间。Ming-Feng Chiang等[13]先制备NO3·Mg-Al水滑石前驱体,再利用离子交换法把γ-PGA成功插层到水滑石的层间。

1.4 焙烧还原法

焙烧还原法是建立在水滑石记忆效应上的制备方法。所谓水滑石的记忆效应是指把经一定温度焙烧后的水滑石样品(层状双金属氧化物,LDO)加入到含某种阴离子的水溶液或置于水蒸气氛围中,则将发生水滑石层柱结构的重建,阴离子进入层间,形成新的柱状水滑石[14]。此法的优点是消除了与有机阴离子竞争插层的金属盐无机阴离子,常用于制备柱撑水滑石,但易出现产物晶相不好或晶形不单一的现象。马小利等[15]通过焙烧还原法的“柱撑反应”,成功合成了对氨基苯甲酸插层的镁铝水滑石。

2 镁铝水滑石的应用

2.1 在水污染治理中的应用

水滑石类材料在水体净化中的应用主要是利用了水滑石的层间离子交换性能和结构记忆效应两大特性。LDHs具有离子交换容量大、耐高温、耐辐射、体积小、密度大、稳定性高和价格低廉等优点,因而在水污染治理中的研究较多。

2.1.1 处理印染废水

薛继龙等[16]研究了镁铝比为3∶1的二元水滑石焙烧产物MgAl-LDO对弱酸性染料酸性紫90(C40H27CrN8Na2-O10S2,AV90)的吸附性能。结果表明:MgAl-LDO对AV90具有良好的去除效果,在298 K、pH=9.7条件下,MgAl-LDO对AV90的去除率高达99.7%,吸附容量为999.78 mg/g;由于水滑石的结构记忆效应,在富水条件下,部分AV90阴离子会被MgAl-LDO吸附并进入水滑石层间,从而恢复为层状结构的MgAl-LDHs。

Mohamed Mustapha Bouhent等[17]采用NO3·Mg-Al-LDHs去除偶氮橙黄Ⅱ废水。研究表明:40 ℃下Mg与Al物质的量比为2∶1时对染料橙黄Ⅱ脱色效果最佳;吸附量可达3.611 mmol/g,满足Langmuir等温线;通过热力学参数计算可知反应是自发的吸热过程;吸附前后的数据表征说明吸附分两步进行,第一步吸附发生在水滑石的表面,第二步是通过层间阴离子交换进行吸附。该反应能在较宽的pH值范围内进行,为染料废水提供了良好的吸附材料。

王巧巧等[18]研究了镁铝水滑石的焙烧产物对阴离子染料废水酸性红88(AR88)的吸附特征。结果表明:LDO对高浓度的AR88具有良好的去除效果,在15 ℃、pH=10~11条件下,1.0 g/L的LDO对浓度为2000 mg/L的AR88的去除率可高达99.95%,吸附容量为1999 mg/g;经4次重复回收利用后的LDO对AR88的去除率仍在90%以上。

2.1.2 处理重金属废水

Kameda等[19]采用共沉淀法引入3种不同的有机酸(柠檬酸、苹果酸、酒石酸)作为水滑石层间阴离子,分别合成了3种有机-无机复合材料,并将其用于水体中重金属阳离子的去除。研究表明:此类水滑石具有独特的螯合性质,能够迅速捕获水中的Cu2+和Cd2+,其吸附能力取决于有机酸与金属离子形成的螯合产物的稳定性。

Donglin Zhao等[20]研究了Mg2Al-LDH对水中Pb2+的吸附机理,考察了接触时间、pH值、离子强度、异质离子、腐植质和温度对吸附的影响,指出该类水滑石对重金属离子的吸附动力学和吸附等温线分别符合准二级动力学方程和Langmuir模式。研究表明:高速钢的存在提高了低pH值下镁铝水滑石对铅的吸附量,却降低了高pH值下镁铝水滑石对铅的吸附量;通过热力学参数计算可知镁铝水滑石对铅的吸附是自发的吸热过程。他们的研究证明了镁铝水滑石在含铅废水处理方面有较大的潜力,有待开发利用。

Barbara Dudeka等[21]研究了Mg-Al-LDO和Mg-Zn-Al-LDO的结构特性对其吸附Cr6+性能的影响。结果表明:焙烧产物的结构和属性将影响其从铬酸盐中吸附Cr6+的能力;最佳吸附剂是前体为插层碳酸根型的Mg-Zn-Al-LDO,最佳pH值为6;即使存在竞争性阴离子(Cl-、SO42-),Mg-Zn-Al-LDO仍表现出对Cr6+的高效吸附率。

A. G. Caporale等[22]研究了镁铝水滑石和镁铁水滑石对含砷废水的吸附和解吸性能,并考察了pH值和不同浓度的有机和无机配位离子对其的影响。结果表明:硝酸型镁铁水滑石去除砷的能力强于镁铝水滑石,因为对于砷酸盐而言,铁比铝具有更强的亲和力;砷酸盐在水滑石表面停留时间越长,则竞争配体越难于吸附砷酸盐。

Tiangang Wang等[23]研究了插层钒酸盐合成的镁铝水滑石的焙烧产物对水溶液中钒的吸附,通过比较未插层和插层钒酸盐的焙烧产物的吸附机理,探讨了吸附动力学、pH值的影响和吸附等温线。结果表明:吸附未发生氧化还原反应;未插层的焙烧产物对钒的吸附主要是通过离子交换和表面吸附,而插层钒酸盐的焙烧产物对钒的吸附主要是通过离子交换,因此吸附效率较低;用钒酸盐插层镁铝水滑石并不利于其焙烧产物对钒的吸附,焙烧水滑石材料在水溶液中钒的脱除方面具有潜在的应用价值。

2.1.3 处理含酚废水

M. Boutahala等[24]以CO3-Mg-Al LDH为基体,在500 ℃煅烧4 h形成Mg-Al LDO,通过离子交换法将十二烷基苯磺酸钠(SDBS)插层到焙烧产物中,并研究了Mg-Al SDBS对2,4,5-三氯酚的吸附行为。结果表明:在低温下,2,4,5-三氯酚在Mg-Al SDBS上的吸附等温线符合Langmuir等温式,吸附动力学符合准二级动力学方程;温度为298 K、pH值为4时该模型的最大吸附量为240.5 mg/g,实际吸附量为160 mg/g;通过热力学参数计算可知该反应是自发吸热反应。

李燕等[25]采用液相非稳态共沉淀法制备了镁铝水滑石,并研究了邻、间、对甲基苯酚在Mg-Al LDH上的吸附行为。结果表明:邻、间、对甲基苯酚在Mg-Al LDH上的吸附等温方程均符合Freundlich等温式; 吸附动力学均符合准二级动力学方程; 在实验范围内,Mg-Al LDH对三者的吸附量由大到小顺序为:对甲基苯酚、邻甲基苯酚、间甲基苯酚;在pH值5~13范围内,三者的吸附量均随pH值的增大先增加后减小,随温度的升高和电解质(NaCl) 浓度的增大而增大。

2.2 在大气污染治理中的应用

2.2.1 脱除酸性气体

近几年来,水滑石作为一种新型环保材料,因其所具有的碱性、层间离子可交换性和结构记忆效应而被应用于脱除酸性气体,如NOx、SO2、HCl、CO2等,并且得到了广泛的重视。

从1994年Kannan等[26]首次把水滑石(M-Al-CO3-LDH, M=Ni,Co,Cu)焙烧产物作为催化分解N2O的催化剂开始,利用以LDH为前驱体的催化剂催化脱除NOx的研究就一直备受关注。J. H. Kwak等[27]将γ-Al2O3和MgAl2O4分别负载在Pt-BaO催化剂上,考察其对NOx的吸附效率。结果表明:在低于300 ℃时,Pt-BaO/MgAl2O4对NOx的吸附效率比Pt-BaO/γ-Al2O3低,而在350 ℃时,Pt-BaO/MgAl2O4对NOx的吸附效率是Pt-BaO/γ-Al2O3的2倍;高温下吸附效率的增大归因于Pt和BaO的界面区域的增大。

Aki Kodama等[28]利用LDO的结构记忆效应,采用Mg-Al LDO悬浮液脱除SO2,使其在一定条件下转变为插层SO32-型Mg-Al LDH,其脱除SO2效率可达99%。研究表明:脱除效率随Mg-Al LDO含量的增加而提高;高温有助于反应的进行;反应经济环保,无杂质气体生成。

Tomohito Kameda等[29]合成了CO3·Mg-Al LDH,利用离子交换顺序中Cl->CO32-,处理垃圾填埋产生的HCl气体。将HCl与CO3·Mg-Al LDH的水溶液混合,Cl-取代CO32-生成插层Cl-型的Mg-Al LDH,从而达到去除HCl气体的目的。研究表明:水分的增加反而会降低去除率;温度越高,去除率越高;增加HCl的浓度,增大CO3·Mg-Al LDH与HCl的接触也会提高HCl去除率。

L.A. Stevens等[30]采用共沉淀法合成MgAl-DS,再分别用γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷改性MgAl-DS,合成3种不同的改性产物,比较3种产物对CO2的吸附效率。结果表明:伯胺和仲胺对吸附效率都有影响;二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷改性的MgAl-DS吸附CO2效率最高, 80 ℃时吸附量可达1.76 mmol/g;温度越高吸附效率越高;反应符合Avrami经验模型。

冯健等[31]采用共沉淀法合成水滑石,用等体积浸渍法将碳酸钾负载于水滑石的孔道及层状结构中,得到的碳酸钾修饰水滑石可作为二氧化碳吸附剂。其合成方法简便,原料价廉易得;所得吸附剂性能优良,吸附容量较未修饰的水滑石提高近50%。

2.2.2 脱除其他有害气体

Ching-Tu Chang等[32]以镁铝水滑石为载体,通过沉积沉淀法将Au插入到水滑石中,合成了CO的催化氧化剂,借助XRD、TEM、XPS等手段研究催化剂的制备条件。结果表明:最佳催化剂2% Au/Mg2AlO的制备条件为10-3 mol/L HAuCl4,pH=2,前驱体(Mg2AlO)的焙烧温度为100 ℃;不仅Au的加入是至关重要的,而且Au3+与Au0的物质的量比对CO的催化氧化也起到关键作用。

赵顺征等[33]采用共沉淀法合成了层间含铈的Zn-Ni-Al-Ce-LDHs,其可作为催化剂在50 ℃水解催化COS(Carbonyl sulfide)。研究表明:铈的加入提高了催化剂的催化活性;当n(Al)/n(Ce)=50时,催化剂的活性最大,去除COS的效率最高。

2.3 在塑料工艺中的应用

聚氯乙烯(PVC)塑料是常用的热塑性塑料之一。目前PVC热稳定剂正向着无毒、无污染和复合型方向发展,水滑石类材料因其无毒及多功能特性而逐渐成为PVC改性方面国内外商家注目和开发的热点[34]。

杨占红等[35]将聚氯乙烯(PVC)、邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)、镁铝铈类水滑石(MgAlCe-CO3-HTLcs)按一定比例复配,进行静态热老化试验和刚果红法试验,并对其热稳定性能进行研究。结果表明:控制溶液中pH≥11,0.025≤n(Ce3+)/n(Al3+)≤0.050,n(M2+)/n(M3+)=2∶1,于110 ℃陈化8 h,能制备出具有典型的水滑石结构、结晶度高、结构完整、晶型单一的镁铝铈类水滑石;镁铝铈类水滑石能将PVC的热稳定时间延长至约110 min。

2.4 在阻燃材料中的应用

通常情况下含卤阻燃材料具有良好的阻燃性,然而它们会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体,造成二次危害。低烟无卤阻燃材料可以避免含卤阻燃材料燃烧时所带来的二次灾难,成为符合国际标准发展趋势的新产品。

目前,电工行业使用的无卤阻燃填料主要是粒状氢氧化镁和氢氧化铝,具有同时起阻燃和填充作用,燃烧时不产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性气体,自身廉价、不挥发、无毒的特点。镁铝水滑石起始分解温度段既有低温段又有高温段,拓宽了阻燃温度范围,具有阻燃、消烟、填充3种功能,既具有氢氧化镁和氢氧化铝阻燃剂的优点,又克服了它们各自的缺陷,是无毒低烟高效的无卤阻燃剂新品种[36,37]。

王松林等[38]采用共沉淀法合成了层间阴离子分别为Cl-、NO3-、CO32-和Cl-/NO3-混合离子的镁铝水滑石试样。研究表明:层间阴离子为Cl-/NO3-的镁铝水滑石的热稳定性最好,热分解残余量最高可达58.74%,其阻燃性能也最好;当其加入量为20%时,阻燃纸的氧指数为26.2%,达到难燃级。

C. M.Becker等[39]采用共沉淀法合成插层甘氨酸的镁铝水滑石,然后分别将1%、3%、5%(质量分数)的插层甘氨酸的镁铝水滑石分散到不同的有机溶剂(氯仿、丙酮、二甲基甲酰胺)中,得到夹层的环氧复合材料。研究表明:所有含有LDH的样本均具有比原始环氧树脂更低的燃烧率;1%的LDH分散到二甲基甲酰胺的聚合物能够恢复保持原始环氧树脂的抗拉强度。该方法可获得无卤环保阻燃环氧树脂材料。

3 结语

综上所述,镁铝水滑石因其结构特殊性,能作为一种新型无毒无污染的催化剂应用于环境污染控制领域中,在催化、离子交换、吸附、阻燃材料等方面的应用研究都取得了很大的进展。随着经济的发展与研究的需要,无卤低毒、产品丰富、易制备的水滑石类化合物正成为功能性材料开发的重点。尽管目前镁铝水滑石的制备与应用方面有很多新的进展,但是仍存在一些亟待解决的问题,如生产工艺复杂,在环境修复领域的应用有限,且技术有待提高。随着研究的深入和新工艺的开发,镁铝水滑石在处理有毒有害污染物方面必将有更广阔的应用前景,并将带来更大的环境生态效益和经济效益。