新型酚酯抗氧剂的合成与性能研究

发布时间：2017-03-22 02:10

  本文关键词：新型酚酯抗氧剂的合成与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：酚型抗氧剂作为主抗氧剂,被广泛应用于工业和车用润滑油、润滑脂中。本研究设计并合成了一种新型的双酚型酚酯抗氧剂143。两个受阻酚基团可以保证其具有好的抗氧化性能；此外,较大的分子量及对称的分子结构使其具有优良的热稳定性。本论文分三部分内容。第一,抗氧剂β-(3,5-→叔丁基-4-羟基苯基)丙酸-β-(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯基)丙酯(143)的合成。β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯(140)是一种重要的抗氧剂中间体,本研究对其合成工艺进行优化并分析其晶体结构,发现氢键是改善其结构与性能的重要因素。根据这一发现,将140分子的酯基还原成羟基以增强其分子间氢键,得到还原产物2,6-二叔丁基-4-(3-羟丙基)苯酚(142)。为了进一步提高抗氧剂的热稳定性,通过酯交换反应把140和142相结合生成一种新型双酚抗氧剂。因此本反应分为三步：受阻酚2,6-二叔丁基苯酚与α,β-不饱和羰基化合物丙烯酸甲酯反应生成中间体140,收率80%；140在还原剂作用下反应生成142,收率97%；140与142通过酯交换反应生成终产物143,收率85%。第二,通过核磁、红外、HPLC和测定熔点对反应产物进行表征。最后,通过TG、PDSC和RBOT对它们的热稳定性和抗氧化性能进行测试,并与另外一种已经商业化的酚酯型抗氧剂YP017B做对比测试。结构表征结果说明,实验所得化合物即为目标化合物。性能测试方面,TG数据显示终产物143的热稳定性远远高于中间体140、酚醇142和YP017B,它的起始分解温度达到196℃,完全分解温度为322℃；PDSC和RBOT测试结果说明终产物143抗氧化性能良好,要优于YP017B,与中间体140相比有大幅度改善。另外还原产物酚醇142也具有很好的抗氧化性能,但是热稳定性较差,起始分解温度为114℃,完全分解温度为230℃。
【关键词】：润滑油 酚酯抗氧剂 晶体结构 氢键 热稳定性 抗氧化性
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE624.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1 绪论11-36
• 1.1 抗氧剂分类11-19
• 1.1.1 含硫抗氧剂12-13
• 1.1.2 含硫、氮抗氧剂13
• 1.1.3 含磷抗氧剂13-14
• 1.1.4 含硫、磷抗氧剂14
• 1.1.5 胺类抗氧剂14-16
• 1.1.6 酚型抗氧剂16-19
• 1.1.7 铜抗氧剂19
• 1.2 碳氢化合物的氧化机理19-23
• 1.2.1 润滑油的自氧化机理19-21
• 1.2.2 金属催化润滑油氧化降解21
• 1.2.3 高温下的润滑油降解21-22
• 1.2.4 基础油分类和对氧化稳定性的影响22-23
• 1.3 抑制氧化23-29
• 1.3.1 第一类抗氧剂的抗氧机理23-27
• 1.3.2 第二类抗氧剂的抗氧机理27-29
• 1.4 抗氧剂的协同作用29-30
• 1.5 氧化台架试验30-31
• 1.5.1 加压差示扫描量热法30-31
• 1.5.2 旋转氧弹法31
• 1.5.3 薄层吸氧氧化安定性测定法31
• 1.6 选题背景、意义及内容31-36
• 1.6.1 全球及国内润滑油消费情况31-32
• 1.6.2 国内外添加剂产业概况32-34
• 1.6.3 选题及设计思路34-36
• 2 实验部分36-41
• 2.1 实验原料及设备36-38
• 2.1.1 实验药品36-37
• 2.1.2 实验设备37-38
• 2.2 实验原理38-39
• 2.2.1 中间体140的合成38
• 2.2.2 酚醇142的合成38-39
• 2.2.3 抗氧剂143的合成39
• 2.3 合成产物的结构表征39-41
• 2.3.1 核磁共振39-40
• 2.3.2 红外光谱40
• 2.3.3 高效液相色谱40
• 2.3.4 紫外可见分光光度计40-41
• 3 抗氧剂143的合成与结果讨论41-55
• 3.1 中间体140的合成41-46
• 3.1.1 反应机理及前期探索41-42
• 3.1.2 催化剂用量对反应的影响42-43
• 3.1.3 反应配比对反应的影响43-44
• 3.1.4 反应温度对反应的影响44-45
• 3.1.5 促进剂溶剂A用量对反应的影响45
• 3.1.6 反应时间对反应的影响45-46
• 3.1.7 产品纯化46
• 3.2 酚醇142的合成46-50
• 3.2.1 前期探索46-48
• 3.2.2 反应浓度对反应的影响48
• 3.2.3 反应时间对反应的影响48-49
• 3.2.4 还原剂用量对反应的影响49-50
• 3.3 抗氧剂143的合成50-54
• 3.3.1 催化剂的筛选50
• 3.3.2 反应温度对反应的影响50-51
• 3.3.3 催化剂用量对反应的影响51-52
• 3.3.4 反应配比对反应的影响52
• 3.3.5 溶剂A用量对反应的影响52-53
• 3.3.6 反应时间对反应的影响53-54
• 3.3.7 产品纯化54
• 3.4 本章小结54-55
• 4 中间体140的晶体结构55-60
• 4.1 中间体140的结构描述55-58
• 4.2 中间体140结构与性能的关系58-59
• 4.3 本章小结59-60
• 5 合成抗氧剂产品表征60-73
• 5.1 中间体140的结构表征60-64
• 5.1.1 中间体140的熔点60
• 5.1.2 中间体140的高效液相色谱图60-61
• 5.1.3 中间体140的红外吸收光谱61-62
• 5.1.4 中间体140的~1H-NMR谱图62-63
• 5.1.5 中间体140的~(13)C-NMR谱图63-64
• 5.2 还原产物142的结构表征64-67
• 5.2.1 还原产物142的熔点64
• 5.2.2 还原产物142的高效液相色谱图64-65
• 5.2.3 还原产物142的红外谱图65-66
• 5.2.4 还原产物142的~1H-NMR谱图66
• 5.2.5 还原产物142的~(13)C-NMR谱图66-67
• 5.3 终产物抗氧剂143的结构表征67-72
• 5.3.1 抗氧剂143的熔点67-68
• 5.3.2 抗氧剂143的高效液相色谱图68-69
• 5.3.3 抗氧剂143的红外吸收谱图69-70
• 5.3.4 抗氧剂143的~1H-NMR谱图70
• 5.3.5 抗氧剂143的~(13)C-NMR谱图70-71
• 5.3.6 抗氧剂143的紫外谱图71-72
• 5.4 本章小结72-73
• 6 合成抗氧剂的性能测试73-78
• 6.1 热稳定性73-75
• 6.1.1 抗氧剂143的TG测试73
• 6.1.2 140、142、YPO17B和143的热稳定性比较73-75
• 6.2 抗氧性能75-77
• 6.2.1 PDSC测试75-76
• 6.2.2 旋转氧弹测试76-77
• 6.3 本章小结77-78
• 7 全文总结78-79
• 参考文献79-84
• 致谢84-85
• 附录85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 王俊,杨洪军,李翠勤;受阻酚类抗氧剂的研究进展[J];化学与生物工程;2005年08期

2 梁诚;国内外塑料抗氧剂生产现状与发展趋势[J];化工科技市场;2004年05期

3 薛卫国;胡晓黎;周旭光;;几种酚类抗氧剂在润滑油中的应用[J];石化技术与应用;2006年04期

4 王美竹;孟庆臻;张付杰;;水在3,5-甲酯合成过程中的影响[J];河南科技;2012年11期

5 杨永璧;酚酯型抗氧剂的研究与应用[J];润滑油;2005年01期

6 俞巧珍;刘枫林;;国内外润滑油添加剂产业概况[J];石油商技;2010年01期

  本文关键词：新型酚酯抗氧剂的合成与性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：260690