聚甲氧基二甲醚是一種無(wú)色或淡黃色易揮發(fā)可燃液體，有輕微的醚類氣味。
聚甲氧基二甲醚組分特性參數(shù)
化合物 | 密度（g/cm3） | 沸點(diǎn)（℃） | 十六烷值（CN） | 氧含量（%） |
CH3O(CH2O)2CH3 | 0.9597 | 105 | 63 | 45.2 |
CH3O(CH2O)3CH3 | 1.0242 | 156 | 78 | 47.0 |
CH3O(CH2O)4CH3 | 1.0671 | 202 | 90 | 48.1 |
CH3O(CH2O)5CH3 | 1.1003 | 242 | 100 | 48.9 |
CH3O(CH2O)6CH3 | 1.1004 | 280 | 104 | 49.5 |
CH3O(CH2O)7CH3 | 1.1006 | 313 | 104 | 50 |
CH3O(CH2O)8CH3 | 1.1009 | 320 | 106 | 50.3 |
DMM3-6可作為清潔柴油調(diào)和組分，物性與柴油相近，調(diào)和到柴油中使用不需要對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)進(jìn)行改造。其十六烷值高達(dá)76，含氧量47%~50%，無(wú)硫無(wú)芳烴，在柴油中調(diào)合10%~20%，能顯著降低柴油冷濾點(diǎn)，可改善柴油在發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒質(zhì)量，提高熱效率 [1]。同時(shí)DMM2、DMM3和DMM4也是一類溶解能力強(qiáng)的溶劑 [2]。
聚甲氧基二甲醚的合成原料主要包括兩部分，一部分是提供低聚甲醛的化合物，包括甲醛溶液、三聚甲醛、多聚甲醛等；另一部分提供封端化合物，包括甲醇、二甲醚、甲縮醛等。在制備聚甲氧基二甲醚的具體工藝研究中，采用的原料和催化劑的種類均不完全相同，按催化劑種類不同可分為以下幾類。
1.液體酸催化法
液體酸催化法：利用甲醇-甲縮醛共沸物與低聚甲醛在硫酸存在下加熱，冷凝回流反應(yīng)一定時(shí)間后，產(chǎn)物利用20%的NaOH溶液加熱除去未反應(yīng)完全的甲醛，后冷卻，上層液用碳酸鉀干燥，并對(duì)干燥后溶液進(jìn)行精餾，分別得到DMM2-4的單體，該方法的工藝參數(shù)為:30mol甲醇-甲縮醛共沸物，8mol多聚甲醛，硫酸0.3mol，反應(yīng)5.5h，產(chǎn)物用20%氫氧化鈉溶液處理，加熱回流1h除去未反應(yīng)完的甲醛，最終產(chǎn)物w(DMM2-4)=90%～95%。 [3]
以30g三聚甲醛和63g二甲醚與0.2g硫酸，在反應(yīng)釜中加熱至100℃，反應(yīng)16h。并每隔1h取樣一次，發(fā)現(xiàn)8h后反應(yīng)達(dá)到平衡，平衡組分分布為:w(DMM2)=18%，w(PODE3)=58%，w(PODE4)=16%。余量是DMMn(n＞4)以及取樣分析誤差。 [4]
采用高壓釜反應(yīng)器，當(dāng)以甲縮醛和多聚甲醛為原料時(shí)，n(甲縮酸):n(多聚甲醛)=1:5，以甲酸作為催化劑，催化劑以質(zhì)量含量為標(biāo)準(zhǔn)，不超過(guò)總原料質(zhì)量的0.1%，在溫度區(qū)間為150℃～240℃下，壓力為2MPa～6.89MPa時(shí)，反應(yīng)4h～7h，兩種原料制備出的DMMn分子量均約為80～350。 [5]
以三氟甲磺酸為催化劑，充入惰性氣體以提高壓力，甲縮醛和多聚甲醛為原料，研究了不同原料比對(duì)多聚甲醛轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)量的影響。得到的聚甲氧基甲縮醛主要以二聚體為主，產(chǎn)物中w(DMM2)=49.6%。 [6]
液體酸催化方法由于產(chǎn)生大量的污染物，從而在生產(chǎn)中無(wú)法應(yīng)用，目前沒(méi)有報(bào)道采用該方法生產(chǎn)DMMn。
2.固體酸催化劑法
固體酸催化劑法：以固體超強(qiáng)酸、分子篩為催化劑，以甲醇和三聚甲醛為原料在反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)。原料n(甲醇):n(三聚甲酸)=1.0～5.0:1，催化劑用量為原料質(zhì)量的1.0%～5.0%，反應(yīng)溫度為100℃-150℃，反應(yīng)壓力為0.5MPa～4MPa，反應(yīng)時(shí)間4h，產(chǎn)物中w(DMM2-4)=77.4%。 [7]
采用兩步法合成DMMn，在第一步反應(yīng)中，甲醛（或低聚合度多聚甲醛）與甲醇通過(guò)裝入Ti02改性的y-Al203-Ti02催化劑，物料摩爾比為n(甲醛):n(甲醇)=10:1，反應(yīng)壓力4.5MPa，反應(yīng)溫度80℃，液體體積時(shí)速(LHSV)0.5h-1;第二步反應(yīng)中，采用HZSM-5分子篩催化劑，二甲苯作為分水劑，反應(yīng)溫度120℃-140℃，催化劑占總物料質(zhì)量3%，反應(yīng)時(shí)間4h，產(chǎn)物經(jīng)氣相分析甲醇的轉(zhuǎn)化率為94.0%。 [8]
分子篩類催化劑因?yàn)樵谒嬖诘沫h(huán)境容易出現(xiàn)破損，目前沒(méi)有報(bào)道采用此類催化劑作為工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。
3.陽(yáng)離子交換樹脂催化法
以三聚甲醛、多聚甲醛、甲縮醛為原料，陽(yáng)離子交換樹脂為催化劑，考察了不同原料組合、不同原料比、反應(yīng)時(shí)間、以及不同助催化劑對(duì)產(chǎn)物組成的影響。當(dāng)n(甲縮醛):n(多聚甲醛)=2:1，甲縮醛用量210mL，陽(yáng)離子交換樹脂用量為35g，反應(yīng)溫度100℃，反應(yīng)時(shí)間1h時(shí)，DMM2-4的質(zhì)量含量最高，約為33.0%。 [9]
利用甲縮醛和三聚甲醛為原料，以AmberlystA15樹脂為催化劑，反應(yīng)溫度為50℃，反應(yīng)時(shí)間1h，反應(yīng)結(jié)束后用10g15%碳酸鈉水溶液洗滌，減壓旋蒸除去甲縮醛，然后以帶有10塊塔板的精餾柱精餾，得到含有DMM3-8的餾分。
[10]陽(yáng)離子交換樹脂催化法目前已經(jīng)成為DMMn合成技術(shù)的主流，由于催化劑易與物料分離，結(jié)合反應(yīng)精餾工藝形成了最節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)工藝。
4.離子液催化法
以甲醇、三聚甲醛為原料，采用離子液作為催化劑，催化劑用量占總反應(yīng)物質(zhì)量的0.01%～10%，反應(yīng)溫度60℃-130℃，壓力0.5MPa～4MPa，三聚甲醛的轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)90.3%，w(DMM3-5)=43.7%。后其又以甲縮醛、三聚甲醛為原料，采用離子液作為催化劑，n（三聚甲醛）：n（甲縮醛）=0.1～3.0，催化劑用量為總投料質(zhì)量的0.5%～8.0%。反應(yīng)溫度為110℃-120℃，反應(yīng)壓力為1.5MPa～3.0MPa。三聚甲醛的轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)95%，DMM3-5的選擇性可達(dá)53.4%。離子液體作為催化劑，催化效率高、選擇性強(qiáng)，且對(duì)設(shè)備的腐蝕性低，但是缺點(diǎn)是不易于與產(chǎn)物分離，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用困難，產(chǎn)生的污染物較多，工業(yè)化應(yīng)用很少。