高沸点甲缩醛溶剂平衡体系的制备

李　郎，潘成强，许茂东

（安徽工程大学生物与化学工程学院，安徽芜湖241000）

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高沸点甲缩醛溶剂平衡体系的制备

李郎，潘成强，许茂东

（安徽工程大学生物与化学工程学院，安徽芜湖241000）

以绿色溶剂甲缩醛替代其它毒性有机溶剂，探索高沸点甲缩醛溶剂的制备，确定高沸点甲缩醛溶剂气液平衡体系。分别通过与丙酮、三氯甲烷、叔丁醇、石油醚、环己烷和环己醇等溶剂的互溶，用阿贝折光仪测定冷凝至室温的气液相中甲缩醛的折光率，通过已测定的标准曲线来确定气液相中甲缩醛的浓度，并考查不同互溶体系的气液相图。

甲缩醛；绿色溶剂；相图；高沸点；互溶

随着现代石油化工、涂料工业、合成橡胶、合成树脂以及塑料、医药、农药等化学工业的迅速发展,对溶剂的需求量日益增大，加速人们对溶剂的研究和开发，溶剂的品种和数量因而不断增加[1]。

甲缩醛（methylal）化学名称为二甲氧基甲烷（dimethoxymethane），别名亚甲基二甲醚、二甲醇缩甲醛，具有优良的理化性能，即良好的溶解性、低沸点、与水相溶性。纯度在85%以上的甲缩醛能广泛应用于化妆品、药品、家庭用品、汽车用品、杀虫剂、皮革上光剂、清洁剂、橡胶工业、油漆、喷漆、油墨等产品中[2-11]。

随着国家对环保的要求越来越高，工业上对于新型溶剂及低污染化学品的需求越来越大，而甲缩醛作为一种新型环保溶剂，其应用研究也愈加活跃[12-14]。特别是在石油资源不足，资源、能源供求矛盾日益加剧的今天，甲缩醛作为煤化工的重要衍生品之一，引起国内外的广泛关注。

1　实验部分

1.1实验试剂

甲缩醛（AR，Aladdin Industrial Corporation）；丙酮（AR，上海试剂一厂）；三氯甲烷、石油醚（均为AR，无锡市展望化工试剂有限公司）；环己醇、环己烷（均为AR，Aladdin Industrial Corporation）。

1.2实验装置

测定溶剂体系气液平衡数据装置如图1。

图1　沸点仪结构示意图

1.3实验方法

用沸点仪测定常压下各种甲缩醛溶液的沸点与液相组成的关系。具体如下：

（1）甲缩醛-待测溶剂折光率与组成工作曲线的测定。阿贝折射仪上的温度稳定在25℃，测量甲缩醛-待测溶剂的折光率。

（2）待测溶剂沸点的测定。从沸点仪的侧管加入约50mL待测溶剂于蒸馏瓶内，并使温度计浸入液体内，接通冷凝水，通过加热套将液体加热至缓慢沸腾。液体沸腾后，待温度计的读数稳定后再维持3～5min以使体系达到平衡。记下温度计的读数，即为待测溶剂的沸点。

（3）甲缩醛沸点的测定。同（2）步操作，测定甲缩醛的沸点。

（4）测定待测溶液系列浓度下的沸点和折光率。从沸点仪侧管加入约50mL预先配制好的甲缩醛-待测溶剂溶液于蒸馏瓶内，并使温度计浸入溶液内，将液体加热至缓慢沸腾。待温度稳定后，记下温度计的读数，即为溶液的沸点。再分别用吸管从小槽中取出气相冷凝液，从侧管处吸出少许液相混合液，迅速测定各自的折光率，剩余溶液倒入回收瓶。

2　结果与讨论

2.1甲缩醛-丙酮混合液体系

图2为甲缩醛-丙酮溶液的折光率－甲缩醛组成关系曲线。图3为甲缩醛-丙酮溶液的t-x-y相图。

图2　甲缩醛-丙酮标准溶液的折光率－甲缩醛组成关系曲线

图3　甲缩醛-丙酮标准溶液的t-x-y相图

2.2甲缩醛-三氯甲烷混合液体系

图4为甲缩醛-三氯甲烷溶液的折光率－甲缩醛组成关系曲线。图5为甲缩醛-三氯甲烷溶液的t-x-y相图。

图4　甲缩醛-三氯甲烷溶液的折光率－甲缩醛组成关系曲线

图5　甲缩醛-三氯甲烷溶液的t-x-y相图

2.3甲缩醛-石油醚混合液体系

图6为甲缩醛-石油醚溶液的折光率－甲缩醛组成关系曲线。图7为甲缩醛-石油醚溶液的t-x-y相图。

2.4甲缩醛-叔丁醇混合液体系

图8为甲缩醛-叔丁醇溶液的折光率－甲缩醛组成关系曲线。图9为甲缩醛-叔丁醇溶液的t-x-y相图。

2.5甲缩醛-环己烷混合液体系

图10为甲缩醛-环己烷溶液的折光率－甲缩醛组成关系曲线。图11为甲缩醛-环己烷溶液的t-x-y相图。

2.6甲缩醛-环己醇混合液体系

图12为甲缩醛-环己醇溶液的折光率－甲缩醛组成关系曲线。图13为甲缩醛-环己醇溶液的t-x-y相图。

由以上6种溶剂体系的实验相图可见，甲缩醛-环己醇、甲缩醛-环己烷和甲缩醛-丙酮溶剂体系的相图比较接近理想体系的t-x-y相图，无法制备高沸点恒沸物。甲缩醛-石油醚和甲缩醛-叔丁醇溶剂体系的相图有趋向于低温恒沸物的相图，不利于制备高温恒沸物体系。甲缩醛-三氯甲烷溶剂体系的相图相对于其它体系来说，更趋向于制备高温恒沸物。

图6　甲缩醛-石油醚溶液的折光率－甲缩醛组成关系曲线

图7　甲缩醛-石油醚溶液的t-x-y相图

图8　甲缩醛-叔丁醇溶液的折光率－甲缩醛组成关系曲线

图9　甲缩醛-叔丁醇溶液的t-x-y相图

图10　甲缩醛-环己烷溶液的折光率－甲缩醛组成关系曲线

图11　甲缩醛-环己烷溶液的t-x-y相图

3　结论

（1）通过实验对以上6种常用溶剂烷烃、醇、醚、酮、环烷烃等与甲缩醛混合溶液的研究，初步得知甲缩醛与一般常用溶剂可以互溶，但不会形成恒沸物，得到具有最高恒沸点的高沸点甲缩醛溶剂可能性更小。

（2）通过实验研究，共沸溶剂的形成首先要求所选溶剂要能互溶，且沸点相近的溶剂易形成共沸点。沸点差别越小，所形成共沸溶剂中共沸点时两溶剂含量差别越小。

此外，共沸溶剂的形成与两溶剂的相对挥发度有关，两溶剂的相对挥发度越小，越易形成共沸物，这与两种溶剂的分子间作用力有关，包括范德华力、氢键、络合作用。当两种溶剂的分子间作用力相近时，这两种溶剂就越趋向于形成共沸物。这也将成为后续研究的主导方向和需要考查的内容。

图12　甲缩醛-环己醇溶液的折光率－甲缩醛组成关系曲线

图13　甲缩醛-环己醇溶液的t-x-y相图

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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

国家级大学生创新创业训练计划项目（201210363141）

李郎（1992-），男，在读本科生；通讯联系人：许茂东（1979-），男，山西运城人，硕士，讲师，从事纳米材料与环境水处理的理论及应用研究工作，18861808980，xmd5258@163.com。