1. 研究目的与意义
脂肪族二元酸酯类，作为增塑剂，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用作改进低温性能的增塑剂。但其相容性、耐油性、电绝缘性及耐霉菌性等性能均比dop差，价格也较贵，因而只能作辅助增塑剂使用。
己二酸二丁氧基乙酯是一种无毒型橡胶增塑剂。本品耐挥发性、耐寒性和耐候性好, 能赋予制品优良的低温柔软性, 动态条件下的耐寒性优于典型的耐寒性增塑剂doa , 塑化效率不低于传统的增塑剂。可用作丁腈橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶的耐寒性增塑剂, 也可用作pvc 的增塑剂。目前国外主要有日本、美国、俄罗斯等国生产该产品, 国内尚无有关本产品合成工艺条件的报道, 国外的资料也仅限于应用配方的报道。同时国内生产的耐寒性增塑剂如doa、dos 等, 因原料辛醇供应紧张, 价格昂贵。为此以己二酸和乙二醇丁醚反应制取己二酸二丁氧基乙醚具有重大的现实意义。
由于在寒冷地区的农用薄膜、塑料管材及各种具有耐寒要求的塑料制品，目前均采用一般的增塑剂，致使塑料制品在低温下的性能不佳，使用寿命缩短，每年仅农用薄膜一项的损失就达数千万元以上。耐寒塑料制品，如给排水管道、建材、生活用品等耐寒塑料的性能，主要取决于耐寒增塑剂。增塑剂的耐寒性与增塑剂的结构有密切的关系，一般相容性良好的增塑剂耐寒性较差，而含有直链烷基的增塑剂的耐寒性是良好的；此外，含有的支链烷基越多，其耐寒性越差。在普通塑料中，加入耐寒增塑剂，可以降低塑料制品的软化温度，明显改善塑料制品的耐寒性能，使塑料在寒冷地区仍具有良好的使用性能。耐寒性增塑剂己二酸二丁氧基乙酯就具备上述的特性要求，因此值得开发研究！
2. 国内外研究现状分析
己二酸二丁氧基乙酯通常由环氧乙烷、丁醇和己二酸反应而得，或直接由己二酸和乙二醇丁醚直接酯化而成，目前用硫酸作为催化剂的工艺相对比较成熟仍为国内外众多厂家尤其是小规模生产厂家采用。
耐寒增塑剂己二酸二丁氧基乙酯的生产主要采用硫酸等液体酸催化剂，由于浓硫酸具有强氧化性、强酸性及强脱水性，易导致炭化、氧化、脱水、重排等副反应的发生，使后处理变得复杂，产品色泽欠佳，产率不高，有腐蚀性，催化剂不易与原料和产物分离，难以实现连续生产，并且液体酸在使用和排放的过程中会对环境造成污染。近年来，随着人们环保意识的不断增强以及环保立法要求的越来越严格，保护环境已成为人们开发和研究环境友好催化新工艺的重要动力。催化反应追求的目标是使原料中的每一个分子都转化成产品，不产生任何废物和副产品，实现产物的零排放，而且不采用有毒有害的原料、催化剂和溶剂，生产环境友好的产品。因此，几十年来人们一直在寻求能够代替液体酸的固体酸催化剂。以固体酸代替液体酸作催化剂是实现环境友好催化新工艺的一条重要途径。
近年来，采用固体酸催化剂来制备耐寒增塑剂已经成为研究和开发的热点，并取得了一定成果。目前，已经成功开发的固体酸催化剂如下：(1) 氧化亚锡；(2) 固体酸so42-(moo3/al2o3)- ti2o3；(3) 混合镨钕氧化物；(4) 稀土复合固体超强酸；(5) 离子交换树脂；(6) 氧化亚锡/沸石固体酸等。采用固体酸催化剂法生产耐寒增塑剂，可以简化生产艺和后处理工艺，具有反应时间短、反应条件温和以及不污染环境等优点，并且催化剂性能稳定、催化活性高，易于保存和使用，催化剂留在反应器内可直接回收利用。固体酸催化剂是一种高效、环保型的酯化反应催化剂，具有很高的工业应用价值。但固体酸催化剂制备相对困难，并且价格较高，在一定程度上限制了固体酸催化剂的应用和发展。此外，近年来，在研究和开发使用廉价易得的有机酸、杂多酸以及无机盐等催化剂代替传统的浓硫酸催化剂来制备耐寒增塑剂也取得了进展。使用的有机酸包括：氨磺酸、甲苯磺酸等；杂多酸主要是硅钨酸和磷钨酸，杂多酸兼具硫酸催化的高效性及固体酸后处理的方便性，是合成耐寒增塑剂的良好催化剂；无机盐主要是硫酸盐，包括硫酸铁铵、硫酸氢钠、硫酸钛、硫酸铜、硫酸锌等。当前新型固体酸催化剂(1)固体超强酸；(2)分子筛；(3)杂多酸，已经在众多酯化实验中得到研究者的青睐。活性炭负载硫酸氢钠催化合成丙酸正戊酯，活性炭负载la2(so4)3催化合成顺丁烯二酸二丁酯、活性炭负载对甲苯磺酸催化合成癸二酸二辛酯、活性炭负载镧催化合成乙酸丁酯、活性炭负载三氯化镧催化合成乙酸苯乙酯、活-陛炭固载钛酸四丁酯催化合成增塑剂、浓硫酸改性煤基活性炭催化合成丙二酸二丁酯等等，可以说，新型固体酸催化剂现已成为一新的研究热点。
3. 研究的基本内容与计划
己二酸二丁氧基乙酯采用直接酯化法工艺，己二酸与乙二醇丁醚在固体酸催化剂和共沸脱水剂作用下进行酯化反应，不断分离出副产水，使其反应不断向正向进行，反应结束，反应产物通过脱除共沸脱水剂等精制处理制得目标产品。
具体的研究内容：考察和筛选浓硫酸、对甲苯磺酸、活性炭负载酸、hzsm等固体酸催化性能，确定适宜的催化剂；如果有足够的时间从甲苯、二丁醚、环己烷等脱水剂中筛选适宜的脱水剂；并采用正交设计的方法，确定反应的投料配比、催化剂及用量、脱水剂及用量、反应温度、反应时间等工艺参数；并确定合理的精制过程及工艺参数，制得收率高的目标产品。
实验装置：己二酸二丁氧基乙酯合成实验是500ml的直三颈烧瓶中进行的，三颈烧瓶上接有约50cm高的填料柱（装填有不锈钢制的网圈）、温度计套管及量程为
4. 研究创新点
第一，采用了新型的活性炭负载固体酸催化剂，避免了浓硫酸等液体酸催化剂在反应中由于强氧化性、强酸性及强脱水性，导致炭化、氧化、脱水、重排等副反应的发生等一系列缺点，使后处理变得容易，腐蚀性小，产率提高，催化剂易与原料和产物分离，且可以实现连续生产，不会产生液体酸在使用和排放的过程中会对环境造成污染，得到与环境友好型产物。
第二，合成工艺的创新。对于新的催化剂，新的生产体系必然需要选择适宜的脱水剂；确定适宜的反应条件，包括适宜的投料比、催化剂的用量、脱水剂的用量、反应温度和反应时间等工艺参数。
第三，对固载酸催化剂的制备工艺进行了考察，选择最佳的催化剂制备工艺，同时对催化剂的负载酸量进行了表征。
