学 生 毕 业 论 文课题名称聚乙二醇硼酸酯的合成姓 名李腊 学 号1008102-20 院 系化学与环境工程学院 专 业化学工程与工艺 指导教师周攀登讲师2014年6月02日※※※※※※※※※※※ ※※※※ ※※※※※※※※※ 2014届学生毕业设计(论文)材料 （四）湖南城市学院本科毕业设计（论文）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
本科毕业设计（论文）作者签名：二○一四年六月二日目录1. 绪论 (4)1.1 有机硼酸酯的介绍 (4)1.2 有机硼酸酯的合成方法 (5)1.3铝电解电容器 (6)1.3.1节能灯专用中高压铝电解电容器[4] (6)1.3.2高压铝电解电容器的工作电解液 (7)1.3.3高压铝电解电容器工作电解液的研究进展 (8)1.3.4工作电解液耐高压添加剂的研究进展 (8)1.4有机含硼化合物在导电介质中的应用研究进展 (9)1.5 研究目的、主要工作及意义 (11)1.5.1 研究目的 (11)1.5.2 主要工作 (11)1.5.3 研究意义 (11)2. 聚乙二醇硼酸酯的合成 (13)2.1 引言 (13)2.2 实验部分 (13)2.2.1 实验原料与器材 (13)2.2.2合成原料的选择与合成条件筛选 (14)2.2.3 聚合反应装置 (15)2.2.4 操作方法 (15)3. 结果与讨论 (16)3.1 聚乙二醇硼酸酯的合成工艺 (16)3.1.1 正交实验结果 (16)3.2 产物红外光谱分析 (21)4 结论 (21)参考文献 (21)聚乙二醇硼酸酯的合成李腊(湖南城市学院化学工程与工艺专业2014届学生）摘要：本文采用正交实验和单因素实验方法探讨了硼酸聚酯的最优合成工艺;以最优的工艺条件合成了聚乙二醇硼酸酯。
用红外光谱测试并分析了聚乙二醇硼酸酯的结构。
聚乙二醇硼酸酯的最佳反应条件为：反应温度150℃，共沸剂（苯）的用量等于物料产物水的体积的1.5倍，反应时间50min，反应物摩尔比（PEG:硼酸）3.1:1，硼酸酯化率可达到73.8%关键词:铝电解电容器;硼酸聚酯;工作电解液。
The synthesis of polyethylene glycol (peg) boric acid esterLi La(2014 Year Student of Chemical Engineering and Technology Major, Hunan City University)Abstract：In this paper, orthogonal and single factor experimental studies was employed in the optimal synthesis of boric acid polyester; The optimal process conditions of synthesis of boronic ester. Analysis of the structure of polyethylene glycol borate and infrared spectroscopy. The optimum reaction conditions of polyethylene glycol borate were: reaction temperature is 150 ℃, azeotropic agent (benzene) 1.5 times the amount equal to the material product water volume, reaction time is 50min, the molar ratio of reactants (PEG: boric acid) is 3.1:1, Boric acid esterification rate can reach 73.8%.Key words: aluminum electrolytic capacitor; boronic polyester; working electrolyte.1. 绪论1.1 有机硼酸酯的介绍自从1846年Ebelman和Bouquet[1]合成了硼酸三甲酯、乙酯、戊酯等有机硼酸酯以来，有机硼化合物的研究己有一百多年的历史了。
随着近代工业发展的需要，以及尖端科学技术的特殊要求，有机硼化合物化学得到了迅速的发展，各种结构的硼酸酯不断地被合成出来，并被广范地应用到工业生产的各个领域。
有机硼高分子化合物是高分子化学中的一个新的领域，由于硼化合物的特殊性能，近年来，随着工业技术的飞速发展，有机含硼高分子化合物的合成与应用方面的研究领域不断地被拓宽，有机硼高分子在导电介质中的应用价值也逐渐为人们所发现，在电化学电容器中的应用得到了令人满意的结果。
有机硼酸酯化合物是一类以硼酸为母体，形成B-O键的硼酸酯类的化合物，即B(OR)，其中，R一可以为烷基，醚醇残基等。
31.2 有机硼酸酯的合成方法硼是一种无毒、无公害的非金属元素，具有优的耐热、阻燃、耐磨以及质轻等无与伦比的特性。
硼原子[2]的电子层结构是1S2 2S2 2P1，其中2S电子容易被激发到2P轨道上成激发态，形成三个未成对电子，即在价电子层中能提供成键的电子是2S12Ps12Py1，因此硼原子往往以SP2杂化轨道的形式形成平面六隅体电子结构的三价化合物。
由于硼原子形成平面六隅体电子结构的三价化合物后还有一个P 轨道是空的，所以它具有显著的缺电子性，可以与电子给予体(如O , N等)的孤电子对形成典型的共价配位键，硼原子的杂化轨道改变，由SP2到SP3，形成八隅体的稳定电子结构。
硼在形成化合物时的成键特征可归纳为三点:共价性、缺电子性和多面体性。
基于硼的这种亲电子性，它能形成许多含有B-O键的化合物，包括B-O键同有机基团连接的范围极广的有机硼化合物，这也是硼在形成化合物时的重要成键特性之一。
结构简单的正硼酸酯化合物可以通过下列途径合成得到:(1)三卤化硼与醇(或酚)反应此法按化学方程式中的硼酸与三氯化硼化学计量比投料反应，硼酸酯的产率几乎是定量的，但由于三氯化硼比较难得，因此，此法未得以推广利用。
(2)硼酸与醇(或酚)反应反应过程中加入少量的无机酸(如HCl或HZSO训守有利于硼酸酯的生成，同时，在反应体系中引入一些非极性溶剂(苯、甲苯、四氯化碳等)，可形成如苯一醇一水共沸物，有利于水的去除。
(3)硼酸与醇(或酚)反应（4）酯交换反应反应需在高压釜中进行，采用旋转式高压反应釜更通常用低级醇的正硼酸酯为原料，在高级醇的存在下，加热回流，可得到高级醇的正硼酸酯，如用硼酸三甲酯为原料合成高级醇的硼酸酯。
1.3铝电解电容器铝电解电容器以单位体积电容量大、体积小、重量轻、价廉而著称，广泛应用在电子镇流器、通讯用具、IT行业电子产品、工业变频器、工业开关电源、电动汽车等电子设备中。
在各种电子电路中具有低频滤波、高频偶合、隔直流、储能等功能，是大量使用的、不可取代的电子元件之一。
1.3.1节能灯专用中高压铝电解电容器[4]随着经济快速发展，目前世界各国能源紧缺问题口益突出，节约能源、保护生态环境己是全球发展趋势。
电子节能灯因具有独特的节能省电、高显色、高光效以及长寿命等优点极受人们青睐，被广泛应用于工厂、商场、酒店以及家庭等照明，市场前景非常广阔。
电子节能灯因其特殊使用环境，首先产品外型一般设计为紧凑型，且长时间连续工作，灯管产生的热量导致线路板温升较高;其次是灯开关频率高，产生较高瞬间电压、电流冲击;再次是电子线路中存在较高纹波电流，电容器自身发热量较高以及工作电压高。
对于电子节能灯用关键元器件铝电解电容器，上述使用环境对其破坏非常严重，电容器自身质量高低直接影响电子节能灯的使用寿命。
国内电容器厂商近几年在中、高压铝电解电容器技术开发上虽取得了一定进步，但与国外同行厂商还是存在较大差距。
国内产品在照明行业的应用目前主要是集中在中、低端电子节能灯市场，而高端电子节能灯用电容器主要是从口本RUBYCON, CHEMI-CON以及NICHICON等厂家进口。
为振兴我国民族经济，缩短与国外产品在技术水平上的差距，国内铝电解电容器生产商需联合上游铝箔、化工等原材料生产企业共同努力，解决产品在照明领域使用时存在的不足。
对于大功率电子节能灯，在长时间正常使用时，灯管会产生大量的热量，导致灯具内部线路板温度高达90 ℃以上，而目前电子节能灯厂家在对铝电解电容器做寿命检测认证时，往往是采用提高温度做整灯加速试验，此时电容器承受的环境温度高达125 ℃。
因此，传统的工作温度上限为105 ℃高温电容器产品己不能满足大功率电子节能灯要求，为顺应电子节能灯技术的发展，急需开发工作温度上限能达到125 ℃高温以上的中、高压铝电解电容器。
1.3.2高压铝电解电容器的工作电解液工作电解液[5]是铝电解电容器的实际阴极，起提供氧离子、修补铝阳极氧化膜的重要作用，对产品的使用温度范围、工作寿命、可靠性、漏电流、损耗、容量变化等电性能起决定作用。
中高压铝电解电容器[6]工作电解液一般要求具有高的氧化效率、较稳定的物化性质、较小的电阻率、高的闪火电压等，且pH值接近中性，对铝箔和密封材料无腐蚀，即应具有以下特点:(1)较高的电导率:为了制得低阻抗、耐高频高纹波的中高压铝电解电容器，工作电解液必须具备较高的电导率。
(2)高闪火电压:为保证中高压铝电解电容器的工作电压UW，工作电解液的闪火电压U，需要有一定的富余值，即US=1.2UW 。
因此高压工作电解液要求US>_480V，中压工作电解液要求US>_400 V 。
(3)高氧化效率:中高压电容器产品要求工作电解液有较高的氧化效率，以尽快修复被损坏的介质氧化膜层。
如果，工作电解液的氧化效率不高，则产品的高温负荷寿命会减短，对高压产品，在老练过程中可能出现电压上升缓慢，产品发热，电压回落，电流回升，产品突然击穿爆管等问题。
(4)低饱和蒸汽压:中高压铝电解电容器的工作电解液饱和蒸汽压必须很低，才能抑制电解液在高温下蒸发与散逸，延长电容器使用寿命。
(5)物化性能稳定，使用寿命长:工作电解液应保证中高压铝电解电容器能在105℃高温下正常工作时间大于10000 h。
电容器的寿命计算遵循10 ℃法则，主要考察中高压铝电解电容器在125 ℃负荷3 000 h的寿命状况。