橡胶防老剂4030合成工艺研究

发布时间：2021-08-28 04:41

　　橡胶防老剂4030是一种高效的多功能防护助剂,可广泛地应用在橡胶产业中,尤其在静态条件下性能更佳,但目前国内关于此助剂的研究报道极少。本文基于铂碳催化剂,以5-甲基-2-已酮和对苯二胺为原料,催化合成橡胶防老剂4030。重点研究了催化剂的制备方法,橡胶防老剂的合成工艺,催化剂的失活机理与再生处理。考察了催化剂各制备条件因素对催化合成防老剂4030的影响,初步探明了催化剂失活的机理,并对失活催化剂进行了再生研究。基于三种商用活性炭,综合考察其表面官能团种类及含量,比表面积,孔容孔径,灰分和粒径,筛选出适宜于做催化剂载体的AC2活性炭。以AC2型活性炭为催化剂载体,通过单因素条件实验考察,得到了合成催化剂的最佳条件,即:浸渍液pH=2.5,浸渍液浓度1.5 mg/mL,浸渍液温度80℃,浸渍时间2 h,还原剂硼氢化钠用量为70 mg,还原温度为65℃,铂负载量为3%。以活性炭AC2负载3%的铂为催化剂,通过单因素条件实验,得到了和成橡胶防老剂4030的最佳工艺,即:反应温度为110℃,氢气压力为4.5 MPa,催化剂质量分数为1.4%,酮胺摩尔比为3:1,搅拌速率为650 rpm。对苯二胺... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

橡胶防老剂4030的分子结构图

实现防老剂4030的国有产业化，并及时增大市场的开发和宣传，将极大提升我国相关产业的整体实力和国际竞争力[7,8]。1.3橡胶防老剂4030的主要合成方法防老剂4030的合成工艺与防老剂4020或防老剂4010NA的合成工艺很类似，主要包括氢气的冷去压缩、各原料的匀速进料、恒温下烃化加氢还原、产物的精馏分离以及剩余溶剂的回收利用等。但目前，大部分关于防老剂4030的有限研究还处于实验室研究阶段，通常分为两步法和一步法。两步合成法：第一步是一份对苯二胺与一份脂肪酮进行缩合反应，脱去两份水后而生成亚胺，合成工艺如图1-2所示。此反应较为简单，条件较为温和，一般实验室都可完成。图1-2对苯二胺与脂肪酮缩合反应后生成亚胺Fig.1-2Condensationofp-phenylenediaminewithaliphaticketonetoformanimine第二步是将上述合成的亚胺在加温加压以及催化剂作用下还原转换成胺，其反应过程如图1-3所示。两步法的优点突出，不仅能够降低反应副产物醇的生成，还

橡胶防老剂4030合成工艺研究6能够提高产品的收率，但其缺点也和突出，工艺流程比较长，工艺过程比较复杂，总体评估后经济上难以实现盈利，因此两步法在目前阶段采用得很少。图1-3亚胺在加温加压以及催化剂作用下还原转换成胺Fig.1-3Theimineisreducedtoaminebyheatingandpressurizationandcatalyst一步合成法：一步法合成法包括间歇液相反应和连续气相反应两种工艺，它们均能采用固体催化剂进行催化加速反应进行[9,10]。相对于气相反应，液相反应的优点在于，其对生产要求的条件不严苛，能很好完成大部分防老剂的合成；其缺点在于，反应所需时间较长，催化剂循环使用比较困难，反应过程中需要持续去除生成的水，实现高效的苯胺类防老剂一步合成法的决定性因素是开发高质量的脱水加氢催化剂。总体来说，一步合成法仍是目前比较常用的防老剂合成选择。以下列举了两种近年来的苯胺（对苯二胺或对硝基苯胺）缩合加氢还原制备防老剂4030的方法。（1）对苯二胺与异庚酮高压一步法合成防老剂4030[11]山东省食品药品检验研究院的崔玉花等详细研究了以对苯二胺、异庚酮（又名5-甲基-2-己酮）和氢气为原料，在高压下采用一步合成法制备防老剂4030。该反应使用铜-铬为主要催化剂，钡化合物为助催化剂，经过4因素3水平正交实验筛选出催化剂的最优制备条件。在氢气压力7MPa，温度180℃反应条件下，以最优条件制备的催化剂表现出很高的脱水加氢催化活性，实现对苯二胺的一次转化率超过97%，其反应过程如图1-4所示，各反应原料在加氢催化作用下直接缩合脱水生成防老剂4030。图1-4铜-铬加氢催化对苯二胺、异庚酮制备防老剂4030Fig.1-4Copper-chromiumhydrogenationcatalyzedpreparationofanti-agingagent4030forp-phenylenediamineandisoheptanone


本文编号：3367813