1. 研究目的与意义
增塑剂是一类增加高聚物的塑性、改善加工性、赋予制品柔韧性的物质，塑料制品的发展对增塑剂提出了新的要求，塑料制品的生产不仅要求增塑剂具有优良的使用性能，而且还要求增塑剂生产厂家和科研单位不断开发新产品，调整产品结构，以满足塑料行业发展的需求。添加增塑剂可降低塑料的玻璃化温度，使硬而刚性的塑料变得软而坚韧。其中脂肪族二元酸酯类增塑剂是一类优良的耐寒增塑剂，其低温性能优良、耐冲击性能好、塑化效率及粘度性能好的特点，目前主要作为辅助增塑剂以改善制品的低温性能。例如：己二酸二异辛酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二丁酯等。耐寒增塑剂是耐寒塑料制品不可或缺的助剂，本研究着重进行脂肪族二元酸二元酸脂酯的合成。
酸催化反应是现代化学工业中的重要反应类型之一，传统的均相催化剂（如硫酸、磷酸、三氯化铝等）目前被广泛用于酯化、烯烃水合、烷基化、裂解及聚合等化工生产过程中，均相酸催化剂的优点是成本低、酸性强、催化效率高，但也存在许多缺陷，如易对设备造成腐蚀，催化剂与反应体系难以分离，大量废液排放引起环境污染等。因此，新型固体酸代替液体酸作催化剂已成为趋势。常用的固体酸主要有沸石分子筛、酸性氧化物、杂多酸、磷酸盐和离子交换树脂等。本文主要研究炭负载磺酸型固体酸催化剂，这种新型固体酸是由炭材料经过磺化反应负载上磺酸基（-SO3H）得到的催化剂（以下简称磺化炭），其中炭材料是催化剂载体，磺酸基是活性中心，炭载体与磺酸基之间以共价键结合，因此起催化作用的活性组分不易流失，催化剂可多次重复利用，反应过程中也没有废液，是一种清洁环保的新型固体酸催化剂。目前，用于制备磺化炭的碳源主要有糖类（葡萄糖、蔗糖、纤维素）、有机高分子材料、纳米碳管和有序介孔炭等，磺化的方法主要有硫酸磺化法和化学还原法，本文主要采用硫酸磺化法。影响炭基固体酸催化剂活性的主要因素有炭化温度和磺化温度.本文主要探索最佳条件下制备的炭基固体酸催化剂。
另外，源于光合作用的生物质是地球上广泛存在且种类繁多的可再生资源，它既可为人类提供能源又可转化为新材料。因此研究生物质资源转化的新途径，加大对生物质资源的开发利用，将使现代工业不再过分依赖矿物资源，有着非常重要的经济效益和社会意义。研究同样围绕催化新材料的发展，探索由生物质资源制备固体磺酸材料的新途径。2. 国内外研究现状分析
相对于液体酸而言，固体酸具有无毒、不易腐蚀设备、环境友好、可循环使用等优点，因而受到人们的广泛关注.近几十年来，人们一直在寻找开发能够代替液体酸的固体酸催化剂。磺酸型固体酸的开发成为一个研究的热点,其研究思路是在一些载体(如中孔硅分子筛、中孔炭分子筛、无定型炭等)上通过各种方法引入磺酸基团,使之具有与硫酸相当的酸性。磺酸型固体酸催化材料由于其催化性能与传统的硫酸相当,有望成为环境友好型的替代催化剂。所以，十多年来其研究十分活跃。总的来说，通过选择适宜的载体、制备方法和磺化措施可以调节磺酸型固体酸的比表面积、酸量和表面亲/疏水性质，从而调变其催化性能。典型固体磺酸材料包括：强酸型阳离子交换树脂（是指一类带有磺酸官能团的苯乙烯高分子聚合物，通常称之为磺酸树脂）、磺酸官能化中孔硅基材料（比表面积大、孔径分布窄且孔道可调的结构特点）、从生物质原料制备炭磺酸。
施介华,胡玉华等人对活性炭负载磷钨酸催化合成己二酸二正丁酯进行了研究，采用浸渍法制备的活性炭负载的磷钨酸(hpw/c)催化剂催化合成己二酸二正丁酯。运用红外光谱(ir)、nh3-程序升温脱附、bet法等测试技术进行了hpw/c催化剂的表征。得出优化的合成己二酸二正丁酯工艺条件为：35%hpw/c催化剂活化温度为110℃；己二酸与正丁醇的摩尔比为1:4.4(mol)；35%hpw/c催化剂用量为8 g(每mol己二酸投料计)；回流反应时间4.5 h。在此优化条件下，己二酸二正丁酯的收率达89.6%~91.2%，产品含量达99.5%~99.8%。
誉俊峰，朱蕾等人对活性炭负载对甲苯磺酸催化合成活性炭负载对甲苯磺酸催化合成癸二酸二正己酯进行了研究，制备了活性炭负载对甲苯磺酸催化剂，以癸二酸和正己醇为原料合成了癸二酸二正己醋。通过正交实验考察了影响醋化率的各种因素，最佳反应条件为:癸二酸用量。.05mol，正己醇用量o.13mol，催化剂用量39，带水剂甲苯15ml，反应时间lh，醋化率大于98%。
3. 研究的基本内容与计划
以乙二醇单丁醚和脂肪族二元酸为原料，在催化剂和共沸脱水剂作用下，进行直接酯化反应，其中二元酸包括戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸等。本文主要以癸二酸和乙二醇单丁醚为原料，正丁醚为带水剂，采用活性炭负载磺酸直接催化合成癸二酸二丁氧基乙酯。考察活性炭负载酸催化剂的最佳制备条件，采用单因素试验，确定炭源、固液比例、磺化温度、干燥温度等参数，以及用所制备的催化剂进一步探索对酯化反应影响，采用正交试验优化反应工艺。
活性炭负载磺酸，活性炭预处理：在活性炭中加入适量10%稀硝酸溶液，加热回流24h，冷却、过滤，水洗至中性，于120℃干燥备用。
制备：在活性炭中按照比例加入一定量的98%浓硫酸溶液，在一定温度下加热搅拌2h，加水100ml、抽滤，水洗至中性，于一定干燥温度下干燥6h备用。
4. 研究创新点
催化剂体系创新：活性炭负载酸型固体酸催化剂，不会对设备造成腐蚀，催化剂与反应体系易以分离，催化剂可多次重复利用，反应过程中也没有废液，可以吸附反应液中的杂离子，是一种清洁环保的新型固体酸催化剂。直接从可再生的生物质资源获得的炭材料廉价易得。
酯化反应创新：得出产品为耐寒性增塑剂。
