CN102603491A - 一种制备双酚抗氧剂的清洁生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双酚抗氧剂的清洁生产方法,通过烷基酚与醛类物质在催化剂作用下进行反应制备双酚类抗氧剂的清洁生产方法,本方法为将一定量的烷基取代苯酚、低级醇类溶剂、催化剂依次投入反应釜,通氮气置换,开动搅拌,升温,缓慢滴加甲醛水溶液,保持回流反应,生成大量结晶后,通氮气置换,补加适量醇类溶剂,继续反应一段时间后,用有机酸中和后降温,过滤,得白色或淡黄色固体粉末状产品,所得滤液经蒸馏回收溶剂后溶剂重新进行循环利用。本发明所提供的生产方法生产过程不用水参与反应、不会产生废水、生产周期短、产品纯度高、收率高、过程易于控制,可以克服现有工艺技术存在的不足。

Description

一种制备双酚抗氧剂的清洁生产方法
技术领域
本发明涉及一种双酚抗氧剂的制备方法,尤其涉及一种双酚类固体抗氧剂的清洁生产方法。
更具体地说,本发明涉及一种通过烷基酚与醛类物质在催化剂作用下进行反应制备双酚类抗氧剂的无废水、废气排放的清洁生产方法。
本发明所涉及的双酚抗氧剂特指如下结构的化合物:
Figure BSA00000664875100011
其中R1、R2是C1-C5直链或带有支链的烷基取代基,R1、R2可以相同或者不同。
背景技术
抗氧剂是高分子聚合物生产、加工过程中不可缺少的添加剂,如果没有抗氧剂,聚合物会在加工过程中氧化降解,在使用过程中较快老化。抗氧剂不仅能帮助聚合物克服以上问题,而且能够使聚合物制品获得优良的物理机械性能。
本发明涉及的抗氧剂产品是重要的受阻酚类抗氧化剂,具有优异的抗热氧性能,有较高的抗热氧温度,是一种优良的抗氧剂,具有不污染,不变色和无毒的特性。挥发性低,抗热氧稳定性好,其使用温度比抗氧剂264(即2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)高。可用于接触食品的塑料制品中。主要用于塑料、天然及合成橡胶,作为油品添加剂使用,抗高温氧化效果优良,广泛用于导热油、淬火油、特种润滑油脂等需要在高温条件下使用的油品中。
目前,没有发现本发明所涉及的双酚抗氧剂的生产方法,只找到了相近似产品的生产方法,如中国专利CN1994993A公开了一种制备双酚化合物抗氧剂产品的清洁生产方法,该专利所涉及的产品结构与本发明不同,该专利所涉及的产品是2、4位烷基取代苯酚的酚羟基邻位进行反应后结合成双酚抗氧剂,而本发明所涉及的产品是2、6位烷基取代苯酚的酚羟基对位进行反应后结合成双酚抗氧剂。该专利所公开的方法使用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和硫酸作催化剂,并且需要用不低于所得产品质量的1.3倍的水作为反应溶剂,反应结束后过滤,虽然反应过程以水为主的溶剂体系可以重复利用,但是重复次数有限,因此生产过程还是产生一定量含有机物和酸性杂质的废水,不利于环境保护,并且过滤所得滤饼还需再用醇结晶,增加劳动力消耗和动力消耗。
发明内容
本发明提供一种生产过程不用水参与反应、不会产生废水、生产周期短、产品纯度高、收率高、过程易于控制的双酚抗氧剂的制备方法,可以克服上述现有工艺技术存在的不足。
本发明的技术方案为:一种双酚抗氧剂的清洁生产方法,其特征在于:将一定量的烷基取代苯酚、低级醇类溶剂、催化剂依次投入反应釜,通氮气置换,开动搅拌,升温,缓慢滴加甲醛水溶液,保持回流反应,生成大量结晶后,通氮气置换,补加适量醇类溶剂,继续反应一段时间后,用有机酸中和后降温,过滤,得白色或淡黄色固体粉末状产品。所得滤液经蒸馏回收溶剂后溶剂重新进行循环利用。
所述的烷基取代苯酚具有如下结构式:
Figure BSA00000664875100021
其中R1、R2是C1-C5直链或带有支链的烷基取代基,R1、R2可以相同或者不同。
所述的烷基取代苯酚是2,6-二叔丁基苯酚。
所述的低级醇类溶剂是工业甲醇、工业乙醇或者异丙醇、叔丁醇等。
所述的催化剂是金属氧化物或者氢氧化物类、或碳酸盐类物质。
所述催化剂用量按质量计为2,6-二叔丁基苯酚投料量的0.05%-1.00%,优选的是0.3%-0.8%。
所述的甲醛水溶液含甲醛质量分数为35-40%。
所述的滴加甲醛水溶液时烧瓶内的温度为60-80℃。
所述的2,6-二叔丁基苯酚与甲醛溶液的投料比为2∶0.95-1.20(摩尔比),优选投料比为2∶1.00-1.10(摩尔比),特别优选投料比是2∶1.06(摩尔比)。
所述的回流反应工艺温度条件为60-90℃,反应时间1-3小时。
所述的中和用有机酸是工业甲酸、工业乙酸或者工业柠檬酸。
所述的中和温度是75-85℃,中和时间10-20分钟。
所述的过滤温度是30-10℃。
与已有技术相比,本发明的特点是:
本发明具有以下显著优点:一是本发明反应过程工艺路线设计科学合理,反应过程没有超过100℃的高温,也没有低于10℃的低温,便于操作控制,工艺过程安全性高、生产过程能耗低;二是选择工业甲醛作为主要原料,合理利用工业甲醛中含有的水分促进反应向生成目标产物的方向进行;三是选择低成本、工业化程度高的低级醇作为反应过程所使用的溶剂,成本低、易采购;四是选择金属氧化物或者氢氧化物类、或碳酸盐类物质作为催化剂,一方面催化效率高,产品收率高,达到93%以上,另一方面是催化剂容易采购、成本低。五是采用氮气对反应系统进行保护,有效保护反应过程物料不被空气中的氧气氧化,有效保护所得产品的颜色不发生黄变;六是采用补加溶剂方法,一方面保证补加前反应物保持较高浓度,有效提高反应速度和效率,节约反应时间,提高产品收率,另一方面是前期反应进行完全后补加溶剂稀释反应体系,更好地洗涤去除少量未反应原料及催化剂杂质,使所得产品纯度更高、质量更好。六是本反应不需另外加入水分,也不需水洗溶剂,反应过程中不产生废水,有利于保护水资源环境。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述,但并非用于限定本发明的专利保护范围。在不超出本发明的技术解决方案的前提下,对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动都将落入本发明的专利权保护范围之内。
实施例1
在装有电动搅拌、温度计、回流冷凝器、氮气置换装置的500毫升四口烧瓶中,加入100克(0.485摩尔)2,6-二叔丁基苯酚、150毫升工业乙醇(浓度97%)、加入0.4克催化剂氢氧化钠,通氮气置换,开动搅拌,升温至65℃,开始缓慢滴加20.0克甲醛水溶液(甲醛浓度37%,含甲醛0.246摩尔),约30分钟滴加结束,控制烧瓶内物料温度75-85℃,保持回流反应,观察到生成大量结晶后,降温至50-60℃,用氮气置换后,补加50毫升乙醇,再次充氮气置换,升温至75-85℃,继续反应20分钟,反应结束经氮气置换后加入0.64克柠檬酸进行中和,中和温度80-85℃,中和时间10分钟,中和结束降温,待温度降至15℃以下进行抽滤;并用50毫升乙醇浸泡滤饼约3分钟后再抽滤,将所得固体摊在烤灯下烤干,收集干燥后的固体粉末称重,得96.5克白色粉末状固体,产品收率:93.77%,经检测产品纯度为99.89%,熔点为155.4-156.0℃。
所得约300毫升滤液经蒸馏后回收得到290毫升乙醇,重新进行循环利用。
实施例2
在装有电动搅拌、温度计、回流冷凝器、氮气置换装置的500毫升四口烧瓶中,加入100克(0.485摩尔)2,6-二叔丁基苯酚、150毫升工业乙醇(实施例1回收所得乙醇,浓度95%)、加入0.5克催化剂氢氧化钾,通氮气置换,开动搅拌,升温至80℃,开始缓慢滴加20.5克甲醛水溶液(甲醛浓度37%,含甲醛0.253摩尔),约40分钟滴加结束,控制烧瓶内物料温度80-85℃,保持回流反应,观察到生成大量结晶后,降温至50-60℃,用氮气置换后,补加50毫升乙醇,再次充氮气置换,升温至80-85℃,继续反应20分钟,反应结束经氮气置换后加入0.535克冰乙酸进行中和,中和温度80-85℃,中和时间10分钟,中和结束降温,待温度降至15℃以下进行抽滤;并用50毫升乙醇浸泡滤饼约3分钟后再抽滤,将所得固体摊在烤灯下烤干,收集干燥后的固体粉末称重,得97克白色粉末状固体,产品收率:94.26%,经检测纯度为99.71%,熔点为155.0-155.6℃。
所得约250毫升滤液经蒸馏后回收得到240毫升乙醇,重新进行循环利用。
实施例3
在装有电动搅拌、温度计、回流冷凝器、氮气置换装置的500毫升四口烧瓶中,加入100克(0.485摩尔)2,6-二叔丁基苯酚、150毫升工业异丙醇(浓度95%)、加入0.4克催化剂氢氧化钠,通氮气置换,开动搅拌,升温至80℃,缓慢滴加19.0克甲醛水溶液(甲醛浓度40%,含甲醛0.253摩尔),约30分钟滴加结束,控制烧瓶内物料温度80-90℃,保持回流反应,观察到生成大量结晶后,降温至50-60℃,用氮气置换后,补加50毫升异丙醇,再次充氮气置换,升温至80-90℃,继续反应20分钟,反应结束经氮气置换后加入0.64克柠檬酸进行中和,中和温度80-85℃,中和时间10分钟,中和结束降温,待温度降至15℃以下进行抽滤;并用50毫升异丙醇浸泡滤饼约3分钟后再抽滤,基本无滤液后再用50毫升异丙醇浸泡滤饼约3分钟后再抽滤,将所得固体摊在烤灯下烤干,收集干燥后的固体粉末称重,得96.8克白色粉末状固体,产品收率:94.07%,经检测产品纯度为99.68%,熔点为154.9-155.6℃。
所得约300毫升滤液经蒸馏后回收得到290毫升异丙醇,重新进行循环利用。
实施例4
在装有电动搅拌、温度计、回流冷凝器、氮气置换装置的500毫升四口烧瓶中,加入100克(0.485摩尔)2,6-二叔丁基苯酚、150毫升工业甲醇(浓度99%)、加入0.7克催化剂碳酸钾,通氮气置换,开动搅拌,升温至60℃,缓慢滴加22.0克甲醛水溶液(甲醛浓度35%,含甲醛0.256摩尔),控制烧瓶内物料温度60-75℃,保持回流反应,观察生成大量结晶后,降温至40-50℃,用氮气置换后,补加50毫升甲醇,再次充氮气置换,升温至80-85℃,继续反应20分钟,反应结束经氮气置换后加入0.47克甲酸进行中和,中和温度60-75℃,中和时间10分钟,中和结束降温,待温度降至15℃以下进行抽滤;并用50毫升甲醇浸泡滤饼约3分钟后再抽滤,将所得固体摊在烤灯下烤干,收集干燥后的固体粉末称重,得98.0克白色粉末状固体,产品收率:95.23%,经检测产品纯度为99.63%,熔点为154.6-155.4℃。
所得约250毫升滤液经蒸馏后回收得到240毫升甲醇,重新进行循环利用。

Claims (10)

1.一种双酚抗氧剂的清洁生产方法,其特征在于:将一定量的烷基取代苯酚、低级醇类溶剂、催化剂依次投入反应釜,通氮气置换,开动搅拌,升温,缓慢滴加甲醛水溶液,保持回流反应,生成大量结晶后,通氮气置换,补加适量醇类溶剂,继续反应一段时间后,用有机酸中和后降温,过滤,得白色或淡黄色固体粉末状产品,所得滤液经蒸馏回收溶剂后溶剂重新进行循环利用。
2.根据权利要求1所述的所述的一种双酚抗氧剂的清洁生产方法,其特征在于,所述的烷基取代苯酚具有如下结构式:
Figure FSA00000664875000011
其中R1、R2是C1-C5直链或带有支链的烷基取代基,R1、R2可以相同或不同。
3.根据权利要求2所述的所述的一种双酚抗氧剂的清洁生产方法,其特征在于,所述的烷基取代苯酚是2,6-二叔丁基苯酚。
4.根据权利要求1所述的所述的一种双酚抗氧剂的清洁生产方法,其特征在于,所述的低级醇类溶剂是工业甲醇、工业乙醇或者异丙醇、叔丁醇等。
5.根据权利要求1所述的所述的一种双酚抗氧剂的清洁生产方法,其特征在于,所述的催化剂是金属氧化物或者氢氧化物类、或碳酸盐类物质。所述催化剂用量按质量计为2,6-二叔丁基苯酚投料量的0.05%-1.00%,优选的是0.3%-0.8%。
6.根据权利要求1所述的所述的一种双酚抗氧剂的清洁生产方法,其特征在于,所述的甲醛水溶液含甲醛质量分数为35-40%。
7.根据权利要求1所述的所述的一种双酚抗氧剂的清洁生产方法,其特征在于,所述的滴加甲醛水溶液时烧瓶内的温度为60-80℃。
8.根据权利要求1所述的所述的一种双酚抗氧剂的清洁生产方法,其特征在于,所述的2,6-二叔丁基苯酚与甲醛溶液的投料比为2∶0.95-1.20(摩尔比),优选投料比为2∶1.00-1.10(摩尔比),特别优选投料比是2∶1.06(摩尔比)。
9.根据权利要求1所述的所述的一种双酚抗氧剂的清洁生产方法,其特征在于,所述的回流反应工艺温度条件为60-90℃,反应时间1-3小时。
10.根据权利要求1所述的所述的一种双酚抗氧剂的清洁生产方法,其特征在于,所述的中和用有机酸是工业甲酸、工业乙酸或者工业柠檬酸,所述的中和温度是75-85℃,中和时间10-20分钟。
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