CN1160704A - 双酚f的合成工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双酚F的合成工艺,其特征在于:采用二步法合成双酚F∶A∶第一步,苯酚与甲醛反应生成中间体对羟基苯甲醇∶B∶第二步,对羟基苯甲醇与苯酚在催化剂作用下脱水生成双酚F:A步骤的工艺条件为:投料∶苯酚∶甲醛=2-4∶1mol/mol,温度:5-40℃;碳酸∶甲醛=0.1-0.8∶1mol/mol;时间:0.5-2小时;B步骤的工艺条件为:分离出第1步水相,温度5-40℃;磷酸∶投料甲醛=0.8-1.5∶1mol/mol;时间1-6小时,反应产物经直接过滤,用溶剂精制处理后,即得到质量较佳的双酚F产品。
Description
本发明涉及双酚F的合成工艺。
双酚F的化学名称是4,4’-二羟基二苯基甲烷,结构式为:
由于反应原料的特性,双酚F很难得到较高纯度的产品,经常是与2,4’位和2,2’位的异构体同时存在。双酚F产品是八十年代以来发展起来的一种新兴化工原料,特别是作为合成材料的原料及助剂,它可广泛应用于低粘度环氧树脂、电子级环氧树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯等材料的合成,以及用作信息记录纸的添加剂、酚醛树脂的改性剂和稳定剂等。由双酚F参与制造的产品,其耐温性能、加工性能、绝缘性能以及力学性能等都有显著的提高。
目前双酚F产品在世界上只有美国、日本等极少几个国家生产,一九八九年世界总产量不超过一千吨。据调查目前的国际市场报价每吨在30000元以上,最高达到每吨40000元。由于其售价较高,使双酚F的应用受到很大影响。若其生产成本能够降低到每吨20000元左右,则该产品将会得到大量的应用,需求量会成倍增加,因此其市场潜力是不可估量的。
目前国内尚无双酚F的生产,一些需求的单位都是由国外进口的。如无锡树脂厂近年来由美国购进少量产品进行了一些应用实验,效果十分理想。若我国能够自行生产该产品并使价格有明显的降低,则其应用研究将会广泛开展,实际需求量也会大量增加。
关于双酚F产品的生产技术,据了解,目前国内仅有极少数科研单位正在进行研究,还没有可转为工业化生产的技术,因而其产品质量、成本也不得而知。国际上只有美国、日本等少数国家掌握生产技术,其主要工艺过程是:
采用苯酚∶甲醛=4-10∶1的摩尔比,在催化剂的作用及加热的条件下,苯酚与甲醛缩合成双酚F与异构体的混合物;然后进行分馏,大倍数的苯酚返回反应体系继续使用,双酚F与异构体混合物馏份作为产品,最后剩余的是三酚(三个苯酚与二个甲醛的缩合物)及三酚以上体。
这一过程由于采用了大倍数苯酚循环蒸发套用,且在加热条件下反应,因此造成生产成本较高,使美国、日本等少数国家之外的国家在双酚F的实际应用上有些望而却步。
目前的双酚F合成工艺,其产品双酚F的含量仅为30%左右,大量为异构体。
本发明的目的是提供一种异构体含量低、生产成本大幅度下降的双酚F的合成工艺。
本发明的目的是采用如下技术方案予以实现的:
采用二步法合成双酚F:
A:第一步,苯酚与甲醛反应生成中间体对羟基苯甲醇:
A步骤的工艺条件为:
投料:苯酚∶甲醛=2-4∶1mol/mol,
温度:5-40℃
甲醛采用工业甲醛,35%(浓度30-40%即可)
磷酸∶甲醛=0.1-0.8∶1mol/mol
时间:0.5-2小时
B步骤的工艺条件为:分离出第1步水相,
温度:5-40℃
磷酸∶投料甲醛=0.8-1.5∶1mol/mol
时间1-6小时
反应产物经直接过滤,用溶剂精制处理后,即得到质量较佳的双酚F产品。
由于本发明采用了上述技术方案,从而使本发明工艺具备了如下特点:
1.对原料甲醛溶液浓度无严格要求,而国外的工艺要求甲醛浓度要在40%以上;2.缩小了苯酚与甲醛的投料比,接近于理论配比,而国外的工艺要求苯酚比甲醛过量2-5倍(摩尔比4-10∶1),因而避免了回收大量苯酚的费用;3.降低了催化剂磷酸的消耗量;4.常温反应,且反应装置简单,易于放大研究及实现工业化生产。
以下结合实施方式及实施例详述本发明:
实施方式
A:苯酚与甲醛在催化剂作用下生成中间体对羟基苯甲醇;控制该反应工艺条件为:投料:苯酚∶甲醛=2-4∶1mol/mol。
反应温度:5-40℃催化剂选用磷酸催化剂与甲醛的摩尔比为:0.1-0.8∶1mol/mol搅拌反应时间0.5-2小时。B:对羟基苯甲醇与苯酚在催化剂作用下脱水生成双酚F:控制该反应的工艺条件为:初始摩尔比:磷酸∶投料甲醛=0.8-1.5∶1mol/mol反应温度:5-40℃反应时间:1-6小时催化剂选用磷酸将产物过滤后,经溶剂精制,获得白色或极浅粉色的产品。所选用的溶剂可为苯、甲苯、二甲苯,将固体产物洗涤即可。双酚F含量(以液相色谱测量的面积归一化法计):
大于70%,最高的接近90%;异构物含量(以液相色谱测量的面积归一化法计):
为5-15%,最好的小于1%;三酚及三酚以上体含量(以液相色谱测量的面积归一化法计):为6-10%。
其它杂质(主要为苯酚)含量:小于5%。
与之对比的国外样品的技术指标为(以液相色谱测量的面积归一化法计):
4,4’-二羟基二苯基甲烷含量28.2%;
2,4’-二羟基二苯基甲烷含量46.8%;
2,2’-二羟基二苯基甲烷含量16.9%;
其它 含量8.1%
外观:淡粉色块状物
为了充分展示本发明的全貌,现给出根据实施方式所选择的实施例,详见表1、表2。
表1:苯酚与甲醛在催化剂作用下生成对羟基苯甲醇:
NO | 投料摩尔比苯酚∶甲醛 | 反应温度℃ | 反应时间小时 | 催化剂 | 催化剂磷酸/甲醛 |
1 | 2∶1 | 5 | 2 | 磷酸 | 0.1∶1 |
2 | 2∶1 | 10 | 1.2 | 磷酸 | 0.2∶1 |
3 | 3∶1 | 20 | 1.1 | 磷酸 | 0.4∶1 |
4 | 4∶1 | 30 | 1.0 | 磷酸 | 0.8∶1 |
5 | 3∶1 | 40 | 0.5 | 磷酸 | 0.8∶1 |
6 | 3.5∶1 | 40 | 0.5 | 磷酸 | 0.8∶1 |
备注 | 磷酸为催化剂 |
表2:对羟基苯甲醇与苯酚在催化剂作用下脱水生成双酚F
NO | 投料摩尔比磷酸∶投料甲醛 | 反应温度 | 反应时间小时 | 催化剂 | 精制用溶剂 |
1 | 0.8∶1 | 40 | 1 | 磷酸 | 甲 苯 |
2 | 0.8∶1 | 40 | 1.5 | 磷酸 | 甲 苯 |
3 | 1.0∶1 | 38 | 0.8 | 磷酸 | 二甲苯 |
4 | 1.0∶1 | 35 | 5 | 磷酸 | 混合二甲苯 |
5 | 1.2∶1 | 20 | 5.5 | 磷酸 | 混合二甲苯 |
6 | 1.5 | 5 | 6 | 磷酸 | 混合二甲苯 |
备注 | 溶剂洗涤无严格限制,只需洗去残余苯酚即可 |
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CN 96115169 CN1160704A (zh) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 双酚f的合成工艺 |
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