非对称受阻酚型抗氧剂的合成
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烯酸甲酯反应,合成非对称受阻酚型抗氧剂的中间体β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯,最后,以β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯为反应底物,与直链缩二醇等有机原料发
生反应,得到非对称受阻酚型抗氧剂。
然而,此种方法得到的非对称受阻酚型抗氧剂产品收率低,因此,设计一种非对称受阻酚型抗氧剂的合成方法。
2 实验部分
本实验以2,4-二甲基苯酚为反应原料,与苯乙烯反应,合成非对称受阻酚型抗氧剂。
实验所用反应仪器及试剂、反应条件的考察、非对称受阻酚型抗氧剂的合成内容如下所述。
2.1 实验仪器和试剂
实验用到的主要仪器有烧瓶、电动搅拌器、精馏柱、抽滤装置、烘箱等,主要原料为2,4-二甲基苯酚,苯乙烯,异辛酸锌。
利用上述仪器与试剂,开展非对称受阻酚型抗氧剂的合成实验。
2.2 非对称受阻酚型抗氧剂的合成方法
非对称受阻酚型抗氧剂的合成步骤如下:
按一定的反应物配比,向250 mL 烧瓶中加入反应原料和催化剂,将其加热搅拌,抽真空,反应一定时间后,然后逐渐升温至合适温度,反应一定时间后停止。
2,4-二甲基苯酚和苯乙烯反应得到目标产物非对称受阻酚型抗氧剂,产品收率的按公式(1)计算:
1=100%m
m
×粗产品收率 (1)
式中:m 1代表粗产品质量(g);m 代表理论质量(g)。
产品收率按公式(2)计算:
0 引言
抗氧剂是塑料制品中被广泛应用的一种助剂,在塑料制作的各个阶段,均需要抗氧剂的使用。
塑料中添加抗氧剂,能够抑制塑料的氧化速度,延缓塑料的降解过程,提高塑料制品的使用寿命,使其充分发挥使用价值。
常用的抗氧剂按其作用机理以及分子结构通常分为四类:受阻酚类、复合类、硫代类以及亚
磷酸酯类[1]。
受阻酚类抗氧剂又分为对称型和非对称型,而非对称受阻酚型因其结构特殊,抗氧效率明显提高,同时,该类抗氧剂不仅使聚合物制品具有优秀的抗氧化性能、耐热性,而且具有良好的耐氮氧化物着色性,能够使塑料制品不被环境污染[2]。
由于非对称受阻酚型抗氧剂是重要的聚合物稳定剂,近年来,相关学者对其做了大量研究。
有研究表明,其抗氧化机理为通过氢转移使聚合物生成氢过氧化物,通过捕获过氧自由基生成稳定的基团,进而阻断循环氧化反应。
然而,以往的非对称受阻酚型抗氧剂的合成方法仍然存在产品收率低、需要使用有毒溶剂等不足,需要对其做进一步改进[3]。
由于有机溶剂会对环境造成一定的影响,因此,采用无溶剂条件开展非对称受阻酚型抗氧剂的合成工作,不仅节约了成本,还具有对环境友好的优点。
1 非对称受阻酚型抗氧剂的典型合成方法
非对称受阻酚型抗氧剂的典型合成方法为:先通过烷基化
反应生成非对称受阻酚型抗氧剂的基础结构,再通过加成反应得到非对称受阻酚型抗氧剂的中间体,最后通过酯交换或取代反应得到非对称受阻酚型抗氧剂,具体合成步骤如下:以邻甲酚为反应底物,与异丁烯发生反应,得到非对称受阻酚型抗氧剂的基础结构2-甲基-6-叔丁基苯酚,再将其与丙
非对称受阻酚型抗氧剂的合成
齐涛,张杨,王磊,许才宇,王玉莹(营口风光新材料股份有限公司,辽宁 营口 115005)
摘要:为探究非对称受阻酚型抗氧剂的最佳合成工艺,在无溶剂条件下,以2,4-二甲基苯酚和苯乙烯为反应原料,合成了非对称受阻酚型抗氧剂。
首先,考察了反应原料配比、反应温度、反应时间、催化剂用量、搅拌速率和真空度对反应结果的影响,确定了较佳反应条件为:反应原料配比为n (2,4-二甲基苯酚):n (苯乙烯)=1.05:1,催化剂用量为2%,反应温度为150 ℃,反应时间为5 h ,搅拌速率为300 r/min ,所需真空度为-80 kPa ;之后,在上述较佳反应条件下,合成了目标产品非对称受阻酚型抗氧剂,所得产品收率最高可达82.2%。
关键词:非对称;受阻酚;抗氧剂;合成工艺中图分类号:TQ314.24
文献标志码:A
文章编号:1008-4800(2021)10-0073-02
DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2021.10.034
Synthesis of Asymmetric Hindered Phenolic Antioxidant
QI Tao, ZHANG Yang, WANG Lei, XU Cai-yu, WANG Yu-ying
(Yingkou Fengguang Advanced Material Co., Ltd., Yingkou 115005, China)
Abstract: In order to explore the optimal synthesis process of asymmetric blocked phenolic antioxidant, 2, 4-dimethylphenol and styrene were used as raw materials to synthesize the asymmetric blocked phenolic antioxidant in the solvent free condition. First, raw material ratio, reaction temperature, the reaction time, catalyst dosage, stirring rate and vacuum degree on the result of reaction, the better reaction conditions were determined as follows: raw materials ratio of n (2,4-dimethyl phenol):n (styrene)=1.05:1, the dosage of catalyst was 2%, the reaction temperature is 150 ℃, reaction time is 5 hours, stirring speed of 300 r/min, the vacuum -80 kPa; then, under the above optimal reaction conditions, the target product asymmetric blocked phenolic antioxidant was synthesized and the highest yield of the product reached 82.2%.Keywords: asymmetric; hindered phenol; antioxidants; synthesis process
2.3.6 真空度的考察
保持其他条件不变,考察不同真空度对反应结果的影响,
如表2
所示。
表2 真空度的考察结果
2-6084.372.63-8092.182.24-10088.177.85
-120
83.6
72.4
由表2可知,随着真空度的降低,产品收率随之增加,当真空度降至-80 kPa ,产品收率最高;继续减压,产品收率不再升高,所以,较佳的真空度为-80 kPa 。
综上,此反应的较佳反应条件为:反应原料配比为n (2,4-二甲基苯酚)∶n (苯乙烯)=1.05:1,催化剂用量为2%,反应温度为150 ℃,反应时间为5 h ,搅拌速率为300 r/min ,所需真空度为-80 kPa 。
2.4 非对称受阻酚型抗氧剂的合成
在上述得出的较佳反应条件下,合成非对称受阻酚型抗氧剂。
合成步骤如下:向250 mL 烧瓶中按1.05:1的比例加入2,4-二甲基苯酚和苯乙烯以及2%催化剂异辛酸锌,将其加热搅拌,反应半小时,然后逐渐升温至150 ℃,反应5 h 后停止。
通过上述步骤,得到非对称受阻酚型抗氧剂的粗产品,利用一定量的无水乙醇,将所得粗产品在40 ℃左右下搅拌至全部溶解,再将其利用冰水冷却后,经过结晶、抽滤,最后利用烘箱干燥后得到目标产品非对称受阻酚型抗氧剂,实验所得目标产品的收率最高为82.2%。
3 结语
在无溶剂条件下,以2,4-二甲基苯酚和苯乙烯为原料,以异辛
酸锌为催化剂(用量为2%),在反应温度为150 ℃下、反应5 h 合成了非对称受阻酚型抗氧剂。
提出的方法不仅操作简单,而且无需使用溶剂,对环境不会造成污染,此外,所得产品收率较高。
希望该方法能为非对称受阻酚型抗氧剂的合成提供一条新路径。
参考文献:
[1]李翠勤,李杨,孙鹏,等. 一种半受阻酚类抗氧剂中间体的
合成及抗氧化性能研究[J].分子科学学报,2020, 36(02): 170-176.
[2]王长春,费逸伟,马军,等. 酚类抗氧剂的影响因素及发展趋势[J].化工时刊,2019, 33(01): 30-32, 37.
[3]高俊峰,李河川,王跃.抗氧剂565的合成[J].信息记录材料,2020, 21(12): 1-2.
作者简介:①齐涛(1987-),男,汉族,辽宁盘锦人,副总经理,硕士研究生,研究方向:抗氧剂合成。
②张杨(1985-),女,汉族,辽宁营口人,本科,研究员,研究方向:抗氧剂合成。
③王磊(1982-),男,汉族,辽宁营口人,总经理,硕士研究生,研究方向:抗氧剂合成。
④许才宇(1995-),男,汉族,辽宁营口人,本科,研究员,研究方向:抗氧剂合成。
⑤王玉莹(1993-),女,汉族,辽宁营口人,本科,研究员,研究方向:抗氧剂合成。
2
=
100%m m
×产品收率 (2)式中:m 2代表重结晶产品质量(g)。
利用公式(1)计算反应合成的非对称受阻酚型抗氧剂粗产品收率,利用公式(2)计算反应合成的非对称受阻酚型抗氧剂的产品收率,收率越高越好。
2.3 反应条件的考察
实验以2,4-二甲基苯酚和苯乙烯的反应为例,通过考察反应原料用量、反应温度、反应时间、催化剂用量、搅拌速率和真空度,优化反应条件。
2.3.1 反应原料用量的考察
在反应温度为150 ℃,催化剂用量为2%的条件下,考察不同反应原料用量对反应结果的影响。
随着反应原料的增加,产品收率随之增加,当反应原料配比为n (2,4-二甲基苯酚)∶n (苯乙烯)=1.05:1时,产率最高,继续增加反应原料用量,产率反而降低。
所以较佳的反应原料用量比例为n (2,4-二甲基苯酚)∶n (苯乙烯)=1.05:1(序号2)。
2.3.2 反应温度的考察
固定反应原料用量比例为n (2,4-二甲基苯酚)∶n (苯乙烯)=1.05:1,考察不同反应温度对反应结果的影响。
随着反应温度的升高,产品收率随之增加。
当反应温度到达150 ℃时,产品收率最高;继续升高反应温度,产品收率反而下降。
所以,较佳的反应温度为(序号4)。
2.3.3 反应时间的考察
固定反应原料用量比例为n (2,4-二甲基苯酚)∶n (苯乙烯)=1.05:1,反应温度为150 ℃,考察不同反应时间对反应结果的影响。
随着反应时间的延长,产品收率也随之增高。
当反应时间增加至5 h 时,产品收率最高;继续延长反应时间,产品收率反而降低。
所以,较佳的反应时间为5 h(序号3)。
2.3.4 催化剂用量的考察
固定反应原料用量比例为n (2,4-二甲基苯酚)∶n (苯乙烯)=1.05:1,反应温度为150 ℃,考察不同催化剂用量对反应结果的影响。
当不添加催化剂时,反应时间需要8 h ,产品收率为30.9%;随着催化剂用量的增加,产品收率也随之提高,当催化剂用量为2%时,产品收率最高,继续增加催化剂用量,产品收率反而有所下降。
所以,较佳的催化剂用量为2%(序号3)。
2.3.5 搅拌速率的考察
保持其他条件不变,考察不同搅拌速率对反应结果的影
响,如表1
所示。
表1 搅拌速率的考察结果
220084.372.6330092.182.2440090.180.85
500
88.6
76.4
由表1可知,随着搅拌速率的增加,产品收率随着增加,当搅拌速率为300 r/min 时,产品收率达到最大,继续提高搅拌速率,产品收率无明显提高。
所以,确定较佳的搅拌速率为300 r/min 。