丙烯酸二甲氨基乙酯(DA)与其季铵盐(丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵, DAC)是应用非常广泛的丙烯酸酯单体,无毒、具有高聚合反应活性;DA和DAC的衍生物包括一类新型的水溶性聚合物,在废水处理、污泥脱水、采油和造纸方面有广泛的应用前景。基于丙烯酸氨基烷基酯及其衍生物叔铵盐、季铵盐的水溶性阳离子聚电解质,由于其分子结构中存在多种功能基团,引起了工业应用领域的关注,使其在国民经济、工业、科技和医药等行业得到广泛应用。DAC的合成分为两步,第一步丙烯酸甲酯酯交换反应合成DA,第二步DA经季铵化合成DAC。目前,酯交换法合成DA已成为国际上研究开发的主要合成路线,但大多数是关于催化剂的选择和反应的工艺流程方面的研究,对工艺条件及反应机理进行研究的文献甚少。本论文对酯交换反应和季铵化反应进行了研究。重点研究了以均相催化剂路易斯酸碱、钛酸酯和有机锡催化丙烯酸甲酯(MA)与二甲氨基乙醇(DMAE)的反应的工艺条件。同时对季铵化反应的影响因素进行了研究,并结合气相色谱、红外、核磁共振氢谱、气相色谱-质谱联用仪和元素分析等方法对产物进行表征,取得了以下结果:(1)分别以Ti(OBu)4和(n-Octyl)2SnO为催化剂研究了反应中不分离生成的甲醇与及时分离生成的甲醇时DMAE的转化率随时间的变化。结果表明,把生成的甲醇及时地除去是提高DMAE转化率的重要条件之一。(2)研究了几种Lewis酸、碱作为催化剂对MA与DMAE的酯交换反应的催化活性,其中ZnCl2具有较高的催化活性和选择性。以ZnCl2为催化剂对反应的催化剂用量、原料配比、反应温度和反应时间等工艺条件进行了研究。实验表明:当摩尔比为n(DMAE):n(MA):n[ZnCl2]=1:3.5:0.088,反应温度为175℃,反应时间为10h,酯交换反应基本上达到平衡,DMAE的转化率为93.04%,DA的选择性为93.52%,反应的总收率为85.52%。(3)研究了几种钛酸酯作为催化剂对MA与DMAE的酯交换反应的催化活性,其中Ti(OBu)4具有较高的催化活性和选择性。以Ti(OBu)4为催化剂对反应的热力学、原料配比、催化剂用量、反应温度和反应时间等工艺条件进行了研究。实验表明:当摩尔比为n(DMAE):n(MA):n[Ti(OBu)4]=1:3.0:0.06,反应温度为160℃,反应时间为8h,酯交换反应基本上达到平衡,DMAE的转化率为95.24%,DA的选择性为93.08%,反应的总收率为87.94%。(4)探索了几种有机锡作为催化剂对MA与DMAE的酯交换反应的催化活性,其中(n-Octyl)2SnO具有较高的催化活性和选择性。以(n-Octyl)2SnO为催化剂对反应的热力学、原料配比、催化剂用量、反应温度和反应时间等工艺条件进行了