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Efficient Synthesis of Biobased Glycerol Levulinate Ketal and Its Application for Rigid Polyurethane Foam Production
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2019-12-31 , DOI: 10.1021/acs.iecr.9b06038 Pan Li 1 , Ze Xiao 1 , Chun Chang 1, 2 , Shiqiang Zhao 3 , Guizhuan Xu 4
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2019-12-31 , DOI: 10.1021/acs.iecr.9b06038 Pan Li 1 , Ze Xiao 1 , Chun Chang 1, 2 , Shiqiang Zhao 3 , Guizhuan Xu 4
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Glycerol levulinate ketal (GLK) is a novel biobased chemical compound with great potential for industrial applications, especially in the areas of green solvents and polymeric materials. For the first time, this study investigated the synthesis of GLK through acid-catalyzed ketalization at extremely low acid contents between two biobased platform chemicals, methyl levulinate (ML) and glycerol, and fully evaluated the effect of the molar ratio of ML to glycerol, reaction temperature, catalyst amount, vacuum degree, and reaction time on glycerol conversion and GLK yield. Under optimal conditions of a molar ratio of ML to glycerol of 4.4, a reaction temperature of 123 °C, a vacuum degree of 90 kPa, a catalyst amount of 0.27 mmol, and a reaction time of 30 min, a high GLK yield of up to 97.2% can be achieved. Further tranesterification between GLK and ethylene glycol allowed us to obtain a new biopolyol with a hydroxyl number of 536 mg of KOH/g, which demonstrated great potential for producing biobased rigid polyurethane (PU) foams; PU foams with 100% GLK-based polyol have a compressive strength of 197 kPa. Its thermal stability and compressive strength can be reinforced with the incorporation of diatomite. This study provided a promising way to synthesize GLK and its derived polyols for PU applications.
中文翻译:
生物基甘油白菜酸酯缩酮的高效合成及其在硬质聚氨酯泡沫生产中的应用
甘油乙酰丙酸缩酮(GLK)是一种新型的生物基化合物,具有很大的工业应用潜力,特别是在绿色溶剂和聚合材料领域。这项研究首次研究了在两种生物基平台化学品乙酰丙酸甲酯(ML)和甘油之间以极低的酸含量通过酸催化的缩酮化合成GLK的方法,并全面评估了ML与甘油的摩尔比的影响,反应温度,催化剂量,真空度和反应时间对甘油转化率和GLK产率的影响。在ML与甘油的摩尔比为4.4的最佳条件下,反应温度为123°C,真空度为90 kPa,催化剂量为0.27 mmol,反应时间为30分钟,GLK收率高可以达到97.2%。GLK和乙二醇之间的进一步酯交换反应使我们能够获得羟基值为536 mg KOH / g的新型生物多元醇,这显示出生产生物基硬质聚氨酯(PU)泡沫的巨大潜力;含100%GLK多元醇的PU泡沫的抗压强度为197 kPa。掺入硅藻土可增强其热稳定性和抗压强度。这项研究为合成GLK及其衍生的多元醇用于PU应用提供了一种有前途的方法。掺入硅藻土可增强其热稳定性和抗压强度。这项研究为合成GLK及其衍生的多元醇用于PU应用提供了一种有前途的方法。掺入硅藻土可增强其热稳定性和抗压强度。这项研究为合成GLK及其衍生的多元醇用于PU应用提供了一种有前途的方法。
更新日期:2019-12-31
中文翻译:
生物基甘油白菜酸酯缩酮的高效合成及其在硬质聚氨酯泡沫生产中的应用
甘油乙酰丙酸缩酮(GLK)是一种新型的生物基化合物,具有很大的工业应用潜力,特别是在绿色溶剂和聚合材料领域。这项研究首次研究了在两种生物基平台化学品乙酰丙酸甲酯(ML)和甘油之间以极低的酸含量通过酸催化的缩酮化合成GLK的方法,并全面评估了ML与甘油的摩尔比的影响,反应温度,催化剂量,真空度和反应时间对甘油转化率和GLK产率的影响。在ML与甘油的摩尔比为4.4的最佳条件下,反应温度为123°C,真空度为90 kPa,催化剂量为0.27 mmol,反应时间为30分钟,GLK收率高可以达到97.2%。GLK和乙二醇之间的进一步酯交换反应使我们能够获得羟基值为536 mg KOH / g的新型生物多元醇,这显示出生产生物基硬质聚氨酯(PU)泡沫的巨大潜力;含100%GLK多元醇的PU泡沫的抗压强度为197 kPa。掺入硅藻土可增强其热稳定性和抗压强度。这项研究为合成GLK及其衍生的多元醇用于PU应用提供了一种有前途的方法。掺入硅藻土可增强其热稳定性和抗压强度。这项研究为合成GLK及其衍生的多元醇用于PU应用提供了一种有前途的方法。掺入硅藻土可增强其热稳定性和抗压强度。这项研究为合成GLK及其衍生的多元醇用于PU应用提供了一种有前途的方法。