高沸點(diǎn)甲縮醛溶劑平衡體系的制備

李　郎，潘成強(qiáng)，許茂東

（安徽工程大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院，安徽蕪湖241000）

·科研與開發(fā)·

高沸點(diǎn)甲縮醛溶劑平衡體系的制備

李郎，潘成強(qiáng)，許茂東

（安徽工程大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院，安徽蕪湖241000）

以綠色溶劑甲縮醛替代其它毒性有機(jī)溶劑，探索高沸點(diǎn)甲縮醛溶劑的制備，確定高沸點(diǎn)甲縮醛溶劑氣液平衡體系。分別通過與丙酮、三氯甲烷、叔丁醇、石油醚、環(huán)己烷和環(huán)己醇等溶劑的互溶，用阿貝折光儀測定冷凝至室溫的氣液相中甲縮醛的折光率，通過已測定的標(biāo)準(zhǔn)曲線來確定氣液相中甲縮醛的濃度，并考查不同互溶體系的氣液相圖。

甲縮醛；綠色溶劑；相圖；高沸點(diǎn)；互溶

隨著現(xiàn)代石油化工、涂料工業(yè)、合成橡膠、合成樹脂以及塑料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展,對(duì)溶劑的需求量日益增大，加速人們對(duì)溶劑的研究和開發(fā)，溶劑的品種和數(shù)量因而不斷增加[1]。

甲縮醛（methylal）化學(xué)名稱為二甲氧基甲烷（dimethoxymethane），別名亞甲基二甲醚、二甲醇縮甲醛，具有優(yōu)良的理化性能，即良好的溶解性、低沸點(diǎn)、與水相溶性。純度在85%以上的甲縮醛能廣泛應(yīng)用于化妝品、藥品、家庭用品、汽車用品、殺蟲劑、皮革上光劑、清潔劑、橡膠工業(yè)、油漆、噴漆、油墨等產(chǎn)品中[2-11]。

隨著國家對(duì)環(huán)保的要求越來越高，工業(yè)上對(duì)于新型溶劑及低污染化學(xué)品的需求越來越大，而甲縮醛作為一種新型環(huán)保溶劑，其應(yīng)用研究也愈加活躍[12-14]。特別是在石油資源不足，資源、能源供求矛盾日益加劇的今天，甲縮醛作為煤化工的重要衍生品之一，引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)試劑

甲縮醛（AR，Aladdin Industrial Corporation）；丙酮（AR，上海試劑一廠）；三氯甲烷、石油醚（均為AR，無錫市展望化工試劑有限公司）；環(huán)己醇、環(huán)己烷（均為AR，Aladdin Industrial Corporation）。

1.2實(shí)驗(yàn)裝置

測定溶劑體系氣液平衡數(shù)據(jù)裝置如圖1。

圖1　沸點(diǎn)儀結(jié)構(gòu)示意圖

1.3實(shí)驗(yàn)方法

用沸點(diǎn)儀測定常壓下各種甲縮醛溶液的沸點(diǎn)與液相組成的關(guān)系。具體如下：

（1）甲縮醛-待測溶劑折光率與組成工作曲線的測定。阿貝折射儀上的溫度穩(wěn)定在25℃，測量甲縮醛-待測溶劑的折光率。

（2）待測溶劑沸點(diǎn)的測定。從沸點(diǎn)儀的側(cè)管加入約50mL待測溶劑于蒸餾瓶內(nèi)，并使溫度計(jì)浸入液體內(nèi)，接通冷凝水，通過加熱套將液體加熱至緩慢沸騰。液體沸騰后，待溫度計(jì)的讀數(shù)穩(wěn)定后再維持3～5min以使體系達(dá)到平衡。記下溫度計(jì)的讀數(shù)，即為待測溶劑的沸點(diǎn)。

（3）甲縮醛沸點(diǎn)的測定。同（2）步操作，測定甲縮醛的沸點(diǎn)。

（4）測定待測溶液系列濃度下的沸點(diǎn)和折光率。從沸點(diǎn)儀側(cè)管加入約50mL預(yù)先配制好的甲縮醛-待測溶劑溶液于蒸餾瓶內(nèi)，并使溫度計(jì)浸入溶液內(nèi)，將液體加熱至緩慢沸騰。待溫度穩(wěn)定后，記下溫度計(jì)的讀數(shù)，即為溶液的沸點(diǎn)。再分別用吸管從小槽中取出氣相冷凝液，從側(cè)管處吸出少許液相混合液，迅速測定各自的折光率，剩余溶液倒入回收瓶。

2　結(jié)果與討論

2.1甲縮醛-丙酮混合液體系

圖2為甲縮醛-丙酮溶液的折光率－甲縮醛組成關(guān)系曲線。圖3為甲縮醛-丙酮溶液的t-x-y相圖。

圖2　甲縮醛-丙酮標(biāo)準(zhǔn)溶液的折光率－甲縮醛組成關(guān)系曲線

圖3　甲縮醛-丙酮標(biāo)準(zhǔn)溶液的t-x-y相圖

2.2甲縮醛-三氯甲烷混合液體系

圖4為甲縮醛-三氯甲烷溶液的折光率－甲縮醛組成關(guān)系曲線。圖5為甲縮醛-三氯甲烷溶液的t-x-y相圖。

圖4　甲縮醛-三氯甲烷溶液的折光率－甲縮醛組成關(guān)系曲線

圖5　甲縮醛-三氯甲烷溶液的t-x-y相圖

2.3甲縮醛-石油醚混合液體系

圖6為甲縮醛-石油醚溶液的折光率－甲縮醛組成關(guān)系曲線。圖7為甲縮醛-石油醚溶液的t-x-y相圖。

2.4甲縮醛-叔丁醇混合液體系

圖8為甲縮醛-叔丁醇溶液的折光率－甲縮醛組成關(guān)系曲線。圖9為甲縮醛-叔丁醇溶液的t-x-y相圖。

2.5甲縮醛-環(huán)己烷混合液體系

圖10為甲縮醛-環(huán)己烷溶液的折光率－甲縮醛組成關(guān)系曲線。圖11為甲縮醛-環(huán)己烷溶液的t-x-y相圖。

2.6甲縮醛-環(huán)己醇混合液體系

圖12為甲縮醛-環(huán)己醇溶液的折光率－甲縮醛組成關(guān)系曲線。圖13為甲縮醛-環(huán)己醇溶液的t-x-y相圖。

由以上6種溶劑體系的實(shí)驗(yàn)相圖可見，甲縮醛-環(huán)己醇、甲縮醛-環(huán)己烷和甲縮醛-丙酮溶劑體系的相圖比較接近理想體系的t-x-y相圖，無法制備高沸點(diǎn)恒沸物。甲縮醛-石油醚和甲縮醛-叔丁醇溶劑體系的相圖有趨向于低溫恒沸物的相圖，不利于制備高溫恒沸物體系。甲縮醛-三氯甲烷溶劑體系的相圖相對(duì)于其它體系來說，更趨向于制備高溫恒沸物。

圖6　甲縮醛-石油醚溶液的折光率－甲縮醛組成關(guān)系曲線

圖7　甲縮醛-石油醚溶液的t-x-y相圖

圖8　甲縮醛-叔丁醇溶液的折光率－甲縮醛組成關(guān)系曲線

圖9　甲縮醛-叔丁醇溶液的t-x-y相圖

圖10　甲縮醛-環(huán)己烷溶液的折光率－甲縮醛組成關(guān)系曲線

圖11　甲縮醛-環(huán)己烷溶液的t-x-y相圖

3　結(jié)論

（1）通過實(shí)驗(yàn)對(duì)以上6種常用溶劑烷烴、醇、醚、酮、環(huán)烷烴等與甲縮醛混合溶液的研究，初步得知甲縮醛與一般常用溶劑可以互溶，但不會(huì)形成恒沸物，得到具有最高恒沸點(diǎn)的高沸點(diǎn)甲縮醛溶劑可能性更小。

（2）通過實(shí)驗(yàn)研究，共沸溶劑的形成首先要求所選溶劑要能互溶，且沸點(diǎn)相近的溶劑易形成共沸點(diǎn)。沸點(diǎn)差別越小，所形成共沸溶劑中共沸點(diǎn)時(shí)兩溶劑含量差別越小。

此外，共沸溶劑的形成與兩溶劑的相對(duì)揮發(fā)度有關(guān)，兩溶劑的相對(duì)揮發(fā)度越小，越易形成共沸物，這與兩種溶劑的分子間作用力有關(guān)，包括范德華力、氫鍵、絡(luò)合作用。當(dāng)兩種溶劑的分子間作用力相近時(shí)，這兩種溶劑就越趨向于形成共沸物。這也將成為后續(xù)研究的主導(dǎo)方向和需要考查的內(nèi)容。

圖12　甲縮醛-環(huán)己醇溶液的折光率－甲縮醛組成關(guān)系曲線

圖13　甲縮醛-環(huán)己醇溶液的t-x-y相圖

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Preparation of High Boiling Solvents Methylal

LI Lang，PAN Cheng-qiang，XU Mao-dong
（College ofBiological and Chemical Engineering，Anhui Polytechnic University，Wuhu 241000，China）

To explore the high boiling point solvent preparation of methylal，and determine of high boiling point solvent methylal vapor-liquid equilibrium system.Methylal，the green solvent，replace the other toxic organic solvents.By miscible with acetone，chloroform，t-butanol，petroleumether，cyclohexane，and cyclohexanol solvents，the methylal refractive index were measured with Abbe refractometer condensing gas-liquid phase to room temperature.The concentration of a gas-liquid phase methylal has been determined bya standard curve，and the miscible gas-liquid phase diagrams ofthe various systems is investigated.

methylal；green solvents；phase diagram；high boilingpoint；solubility

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.04.009

TQ224.4

A

1008-553X（2016）04-0029-04

2016-03-07

國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201210363141）

李郎（1992-），男，在讀本科生；通訊聯(lián)系人：許茂東（1979-），男，山西運(yùn)城人，碩士，講師，從事納米材料與環(huán)境水處理的理論及應(yīng)用研究工作，18861808980，xmd5258@163.com。