CN103319315A - 一种生产聚合型受阻酚抗氧剂的方法 - Google Patents
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Abstract
一种生产聚合型受阻酚抗氧剂的方法，对甲苯酚、双环戊二烯、非水溶性溶剂在有机复合磺酸催化剂和无水条件下先进行反应得到对甲苯酚-双环戊二烯树脂；再投入叔丁基甲醚生产对甲苯酚-双环戊二烯-异丁基化树脂粗品或对甲苯酚先与叔丁基甲醚、非水溶性溶剂在有机复合磺酸催化剂和无水条件下进行反应得到邻叔丁基对甲苯酚；再投入双环戊二烯生产对甲苯酚-双环戊二烯-异丁基化树脂粗品。粗品经水洗、水蒸气蒸馏得聚合型受阻酚抗氧剂产品，最终收率达到95﹪以上。本发明采用有机复合磺酸催化剂，廉价而普通，易水洗分离；水可以回收，产品色泽好，灰份低；处理过程简单，不腐蚀设备，工艺清洁环保，产品纯度高，色泽好，灰份低，收率达到95﹪以上。
Description
技术领域
本发明属化学合成技术领域，涉及一种聚合型受阻酚抗氧化剂— 一锅法生产对甲苯酚-双环戊二烯-异丁基化树脂的方法。
背景技术
对甲苯酚-二聚环戊二烯-异丁基化树脂（即抗氧剂CPL）是一种新型、高效不变色的空间位阻聚合酚类抗氧剂, 由于分子量适中, 具有耐热、抗抽出与树脂相容性好的特点, 符合当前聚合物抗氧剂向高效、无毒、耐热、抗抽出、抗变色方向发展的趋势。
对甲基苯酚-双环戊二烯-异丁基化树脂抗氧剂产品通常以对甲基苯酚为主要原料，与双环戊二烯进行缩合反应生成酚型石油树脂，再与异丁烯进行烷基化反应而制得，现在已经公开了许多关于酚类抗氧剂的文献。
孟庆保（CN101899142A）以对甲酚为主要原料，与双环戊二烯进行缩合反应，再与异丁烯进行烷基化反应而制得橡胶抗氧剂CPL。但由于该抗氧剂树脂采用的主要原料之一为异丁烯，生产过程中必须高压条件下使用和储存，因此，存在着一定的安全隐患。
薛建启等（CN101402721A）公开了一种对甲基苯酚-双环戊二烯异丁烯化抗氧剂树脂的方法，但该法生产的产品质量差，收率低，并且在烷基化过程中使用了浓硫酸作催化剂，容易导致产品乳化不易除去催化剂，需要大量的碱中和，因此产品色度差、灰分高；而且浓硫酸具有强腐蚀性，对设备腐蚀严重，设备要求高，且使用活性白土脱催脱色会产生大量固废，又污染环境。
王家樑等（CN101628856A）以对甲苯磺酸或磷酸或磷钼酸或磷钨酸替代常规合成方法中用到的三氟化硼乙醚络合物催化剂，制备含双环戊二烯单元的含酚化合物，避免了三氟化硼对设备的腐蚀性大的问题。该法受催化剂的影响，产品副产物较多，颜色较深。
曹宏生等（CN101967223A）将对甲基苯酚和双环戊二烯在三氟化硼络合物催化下进行缩合反应生成酚型石油树脂，然后再将酚型石油树脂与异丁烯进行烷基化反应；最后以纯碱进行中和后，经蒸馏，即制得对甲酚-双环戊二烯异丁基化树脂抗氧剂。本法采用的三氟化硼易受潮生成氟硼酸和硼酸，对不锈钢和玻璃设备腐蚀严重，而且三氟化硼对人体有害。
CN 1916060A 公开了一种由对甲基苯酚- 双环戊二烯苯乙烯化抗氧剂树脂的方法。该方法在反应过程中采用大量环己烷溶剂，并且在后处理中用活性炭进行脱色，工艺繁琐。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在寻求一种高效、清洁的合成对甲酚-双环戊二烯-异丁基化树脂抗氧剂的新工艺，且易水洗分离，处理过程简单，产品纯度高，色泽好，灰份低，收率高的聚合型受阻酚抗氧剂的生产方法。
本发明目的的实现方式为，一种生产聚合型受阻酚抗氧剂的方法，对甲苯酚、双环戊二烯、非水溶性溶剂在有机复合磺酸催化剂和无水条件下先进行反应得到对甲苯酚-双环戊二烯树脂；再投入叔丁基甲醚生产对甲苯酚-双环戊二烯-异丁基化树脂粗品；或对甲苯酚先与叔丁基甲醚、非水溶性溶剂在有机复合磺酸催化剂和无水条件下进行反应得到邻叔丁基对甲苯酚；再投入双环戊二烯生产对甲苯酚-双环戊二烯-异丁基化树脂粗品；
所述非水溶性溶剂为苯、二甲苯或氯苯；
所述对甲苯酚与双环戊二烯的摩尔比为1.5～2:1；叔丁基甲醚与双环戊二烯的摩尔比为1.5～2:1；有机复合磺酸催化剂与双环戊二烯的质量比为0.01～1：1；非水溶性溶剂与双环戊二烯的质量比为1～5：1；
具体反应通过下式进行:
粗品经过水洗、水蒸气蒸馏得到白色到微黄色聚合型受阻酚抗氧剂产品。
本发明的特点是：
1、本发明生产的聚合型受阻酚抗氧剂粗品采用烷基化-缩合或缩合-烷基化工艺获得，两种工艺采用同一种溶剂、同一种催化剂；既可以提高催化剂的效率，易于反应的进行，又省去使用大量溶剂，增加设备利用率；
2、粗品只需进行反应、水洗、水蒸气蒸馏便可得到高质量的产品；
3、采用有机复合磺酸为催化剂，廉价而普通，并且易水洗分离、回收套用。
本发明处理过程简单，易水洗，用极少量纯碱进行中和，生产用水可以蒸馏回收套用，基本无废水排放，达到清洁生产要求；不腐蚀设备，工艺清洁环保；产品的纯度高，色泽好，灰份低；收率达到95﹪以上，副产物少，产品质量高，适于工业化生产。
具体实施方式
本发明的聚合型受阻酚抗氧剂粗品的生产可以采用两种方法：
第一，对甲基苯酚、双环戊二烯、非水溶性溶剂在有机复合磺酸催化剂和无水条件下，80～150℃反应9h，得到对甲基苯酚-双环戊二烯树脂，不进行分离；再投入叔丁基甲醚，50～150℃反应9h，生成对甲苯酚-双环戊二烯-异丁基化树脂粗品。
第二，对甲苯酚先与叔丁基甲醚、非水溶性溶剂在有机复合磺酸催化剂和无水条件下，50～150℃反应9h，得到邻叔丁基对甲苯酚，不进行分离；再投入双环戊二烯，80～150℃反应9h，生产对甲苯酚-双环戊二烯-异丁基化树脂粗品。
粗品经过水洗、110℃水蒸气蒸馏等后处理过程，得到白色到微黄色聚合型受阻酚抗氧剂CPL产品，最终收率达到95﹪以上；
下面以具体实施例详述本发明：
实施例1:
在氮气保护下，往1500L搪瓷反应釜中加入132Kg二甲苯、162Kg（1.5Kmol）对甲苯酚，搅拌升温到140℃脱去溶液中的水份。再降温到80℃滴加1.32Kg有机复合磺酸催化剂。搅拌均匀后，再滴加132Kg（1 Kmol）双环戊二烯，滴加时间3h。滴加完毕，继续升温至150℃反应9h。将反应料液降温到50℃，滴加132Kg（1.5Kmol）叔丁基甲醚，滴加时间2h。滴加完毕后，升温至150℃继续反应9h。
反应完毕后，降温到室温。再向反应釜中加入100Kg饱和食盐水洗涤2次，搅拌，静置分层。再用100Kg 5%的氢氧化钠溶液洗涤2次、100Kg饱和食盐水洗涤2次、100Kg清水洗涤有机层至中性。洗涤完毕后，分去水层。减压脱去有机溶剂，即可得到产物粗品。粗品在110℃进行水蒸气蒸馏，干燥，粉碎，得到白色到微黄色聚合型受阻酚抗氧剂产品319Kg，收率95.1%。
实施例2:
在氮气保护下，往2000L搪瓷反应釜中加入660Kg甲苯、162Kg（1.5Kmol）对甲苯酚，搅拌升温到140℃脱去溶液中的水份。再降温到80℃滴加132Kg有机复合磺酸催化剂。搅拌均匀后，再滴加132Kg（1Kmol）双环戊二烯，滴加时间3h。滴加完毕，继续升温至150℃反应9h后。将反应料液降温到50℃，滴加132Kg（1.5Kmol）叔丁基甲醚，滴加时间2h。滴加完毕后，继续升温至150℃继续反应9h。
反应完毕后，降温到室温。再向反应釜中加入100Kg饱和食盐水洗涤2次，搅拌，静置分层。再用100Kg 5%的氢氧化钠溶液洗涤2次、100Kg饱和食盐水洗涤2次、100Kg清水洗涤有机层至中性。洗涤完毕后，分去水层。减压脱去有机溶剂，即可得到产物粗品。再在110℃进行水蒸气蒸馏，干燥，粉碎，得到白色到微黄色聚合型受阻酚抗氧剂产品323Kg，收率96.3%。
实施例3:
在氮气保护下，往1500L搪瓷反应釜中加入660Kg氯苯、216Kg（2Kmol）对甲苯酚，搅拌升温到140℃脱去溶液中的水份。再降温到80℃滴加1.32Kg有机复合磺酸催化剂。搅拌均匀后，再滴加132Kg（1Kmol）双环戊二烯，滴加时间3h。滴加完毕，继续升温至150℃反应9h后。将反应料液降温到50℃，滴加176Kg（2Kmol）叔丁基甲醚，滴加时间2h。滴加完毕后，继续升温至150℃反应9h。
反应完毕后，降温到室温。再向反应釜中加入100Kg饱和食盐水洗涤2次，搅拌，静置分层。再用100Kg 5%的氢氧化钠溶液洗涤2次、100Kg饱和食盐水洗涤2次、100Kg清水洗涤有机层至中性。洗涤完毕后，分去水层。减压脱去有机溶剂，即可得到产物粗品。再在110℃进行水蒸气蒸馏，干燥，粉碎，得到白色到微黄色聚合型受阻酚抗氧剂产品319.7Kg，收率95.3%。
实施例4:
在氮气保护下，往1500L搪瓷反应釜中加入660Kg二甲苯、216Kg（2Kmol）对甲苯酚，搅拌升温到140℃脱去溶液中的水份。再降温到80℃，滴加132Kg有机复合磺酸催化剂。搅拌均匀后，再滴加132Kg（1Kmol）双环戊二烯，滴加时间3h。滴加完毕，继续保温反应9h后。将反应料液降温到50℃，滴加176Kg（2Kmol）叔丁基甲醚，滴加时间2h。滴加完毕后，继续升温至150℃反应9h。
反应完毕后，降温到室温。再向反应釜中加入100Kg饱和食盐水洗涤2次，搅拌，静置分层。再用100Kg 5%的氢氧化钠溶液洗涤2次、100Kg饱和食盐水洗涤2次、100Kg清水洗涤有机层至中性。洗涤完毕后，分去水层。减压脱去有机溶剂，即可得到产物粗品。再在110℃进行水蒸气蒸馏，干燥，粉碎，得到白色到微黄色聚合型受阻酚抗氧剂产品319.7Kg，收率95.3%。
实施例5:
在氮气保护下，往1500L搪瓷反应釜中加入660Kg二甲苯、162Kg（1.5Kmol）对甲苯酚，搅拌升温到140℃脱去溶液中的水份。再降温到50℃，滴加1.32Kg有机复合磺酸催化剂。搅拌均匀后，再滴加132Kg（1.5Kmol）叔丁基甲醚，滴加时间3h。滴加完毕，继续保温反应9h。将反应料液升温到80℃，滴加132Kg（1 Kmol）双环戊二烯，滴加时间2h。滴加完毕后，继续升温至150℃继续反应9h。
反应完毕后，降温到室温。再向反应釜中加入100Kg饱和食盐水洗涤2次，搅拌，静置分层。再用100Kg 5%的氢氧化钠溶液洗涤2次、100Kg饱和食盐水洗涤2次、100Kg清水洗涤有机层至中性。洗涤完毕后，分去水层。减压脱去有机溶剂，即可得到产物粗品。再在110℃进行水蒸气蒸馏，干燥，粉碎，得到白色到微黄色聚合型受阻酚抗氧剂产品324Kg，收率96.6%。
实施例6:
在氮气保护下，往2000L搪瓷反应釜中加入660Kg甲苯、216Kg（2Kmol）对甲苯酚，搅拌升温到140℃脱去溶液中的水份。再降温到50℃滴加132Kg有机复合磺酸催化剂。搅拌均匀后，再滴加176Kg（2Kmol）叔丁基甲醚，滴加时间2h。滴加完毕后，继续升温至150℃反应9h。将反应料液降温到80℃，滴加132Kg（1Kmol）双环戊二烯，滴加时间3h。滴加完毕，继续升温至150℃反应9h。
反应完毕后，降温到室温。再向反应釜中加入100Kg饱和食盐水洗涤2次，搅拌，静置分层。再用100Kg 5%的氢氧化钠溶液洗涤2次、100Kg饱和食盐水洗涤2次、100Kg清水洗涤有机层至中性。洗涤完毕后，分去水层。减压脱去有机溶剂，即可得到产物粗品。再在110℃进行水蒸气蒸馏，干燥，粉碎，得到白色到微黄色聚合型受阻酚抗氧剂产品323Kg，收率96.3%。
实施例7:
在氮气保护下，往1500L搪瓷反应釜中加入132Kg氯苯、162Kg（1.5Kmol）对甲苯酚，搅拌升温到140℃脱去溶液中的水份。将反应料液降温到50℃，滴加1.32Kg有机复合磺酸催化剂，搅拌均匀后，再滴加132Kg（1.5Kmol）叔丁基甲醚，滴加时间2h。滴加完毕后，继续升温至150℃反应9h。降温至80℃，再滴加132Kg（1Kmol）双环戊二烯，滴加时间3h。滴加完毕，继续升温至150℃反应9h。
反应完毕后，降温到室温。再向反应釜中加入100Kg饱和食盐水洗涤2次，搅拌，静置分层。再用100Kg 5%的氢氧化钠溶液洗涤2次、100Kg饱和食盐水洗涤2次、100Kg清水洗涤有机层至中性。洗涤完毕后，分去水层。减压脱去有机溶剂，即可得到产物粗品。再在110℃进行水蒸气蒸馏，干燥，粉碎，得到白色到微黄色聚合型受阻酚抗氧剂产品328.8Kg，收率98%。
实施例8:
在氮气保护下，往1500L搪瓷反应釜中加入132Kg二甲苯、216Kg（2Kmol）对甲苯酚，搅拌升温到140℃脱去溶液中的水份。再降温到50℃滴加1.32Kg有机复合磺酸催化剂。搅拌均匀后，滴加132Kg（1.5Kmol）叔丁基甲醚，滴加时间2h。滴加完毕后，继续升温至150℃反应9h。将反应料液降温到80℃，再滴加132Kg（1Kmol）双环戊二烯，滴加时间3h。滴加完毕，继续保温反应9h。
反应完毕后，降温到室温。再向反应釜中加入100Kg饱和食盐水洗涤2次，搅拌，静置分层。再用100Kg 5%的氢氧化钠溶液洗涤2次、100Kg饱和食盐水洗涤2次、100Kg清水洗涤有机层至中性。洗涤完毕后，分去水层。减压脱去有机溶剂，即可得到产物粗品。再在110℃进行水蒸气蒸馏，干燥，粉碎，得到白色到微黄色聚合型受阻酚抗氧剂产品320Kg，收率95.4%。
Claims (3)
1.一种生产聚合型受阻酚抗氧剂的方法，其特征在于对甲苯酚、双环戊二烯、非水溶性溶剂在有机复合磺酸催化剂和无水条件下先进行反应得到对甲苯酚-双环戊二烯树脂；再投入叔丁基甲醚生产对甲苯酚-双环戊二烯-异丁基化树脂粗品；或对甲苯酚先与叔丁基甲醚、非水溶性溶剂在有机复合磺酸催化剂和无水条件下进行反应得到邻叔丁基对甲苯酚；再投入双环戊二烯生产对甲苯酚-双环戊二烯-异丁基化树脂粗品；
所述非水溶性溶剂为苯、二甲苯或氯苯中的一种；
所述对甲苯酚与双环戊二烯的摩尔比为1.5～2:1；叔丁基甲醚与双环戊二烯的摩尔比为1.5～2:1；有机复合磺酸催化剂与双环戊二烯的质量比为0.01～1：1；非水溶性溶剂与双环戊二烯的质量比为1～5：1；
具体反应通过下式进行:
粗品经过水洗、水蒸气蒸馏得到白色到微黄色聚合型受阻酚抗氧剂产品。
2.根据权利要求1所述的一种生产聚合型受阻酚抗氧剂的方法，其特征在于在氮气保护下，对甲苯酚、非水溶性溶剂在有机复合磺酸催化剂和无水条件下搅拌升温到140℃脱去溶液中的水份，再降温到80℃滴加有机复合磺酸催化剂，搅拌均匀后，再滴加双环戊二烯，滴加时间3h，继续升温至150℃反应9h，反应料液降温到50℃，滴加叔丁基甲醚，滴加时间2h，滴加完毕后，继续升温至150℃反应9h；
向反应釜中加入100Kg饱和食盐水洗涤2次，搅拌，静置分层。再用100Kg 5%的氢氧化钠溶液洗涤2次、100Kg饱和食盐水洗涤2次、100Kg清水洗涤2次有机层至中性，洗涤完毕后，分去水层；减压脱去有机溶剂，即可得到产物粗品。
3.根据权利要求1所述的一种生产聚合型受阻酚抗氧剂的方法，其特征在于在氮气保护下，在反应釜中加入二甲苯、对甲苯酚，搅拌升温到140℃脱去溶液中的水份；再降温到50℃，滴加有机复合磺酸催化剂，搅拌均匀后，再滴加叔丁基甲醚，滴加时间3h；滴加完毕，50～150℃反应9h，得到邻叔丁基对甲苯酚；将反应料液升温到80℃，滴加双环戊二烯，滴加时间2h；滴加完毕后，继续升温至80～150℃继续反应9h，生产出对甲苯酚-双环戊二烯-异丁基化树脂粗品。
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