活性白土催化合成苯乙烯化苯酚

張春生

盤錦市工業研究所，遼寧 盤錦 124010

苯乙烯化苯酚又名防老劑SP，是一種淡黃色粘稠狀液體，主要用于丁苯橡膠和氯丁橡膠等的防老化劑，聚烯烴和聚甲醛等的抗氧劑，可以延緩高分子材料的氧化過程，保證制品加工及應用的穩定性[1]。SP傳統的合成工藝是以硫酸為催化劑，但是硫酸腐蝕設備，而且工藝流程長。因此，許多學者采用固體酸[2-3]，如氧化物、離子交換樹脂、沸石、對甲苯磺酸等代替硫酸催化合成SP，但均存在一定缺點，如催化劑制備困難、價格昂貴、產品收率低等，不適于工業生產。筆者采用價格低廉的活性白土催化合成苯乙烯化苯酚，制備出高性能防老劑SP。

1 試驗

1.1 原料

苯乙烯，工業一級品，含量≥99.0%，盤錦乙烯工業公司；苯酚，工業一級品，含量≥99.0%，錦西化工總廠；活性白土，工業級，遼寧義縣白土廠。

1.2 試驗儀器

1.2.1 反應儀器

500mL四口圓底燒瓶、電動攪拌器、真空泵、電加熱套等。

1.2.2 分析儀器

比重瓶、阿貝折光儀、粘度計、氣相色譜。

1.3 試驗方法

在裝有攪拌器、溫度計、滴液漏斗的四口燒瓶中加入一定量的苯酚和催化劑活性白土，催化劑用量為總質量的3%～8%。升溫至一定溫度，攪拌并以一定速度滴加苯乙烯。滴加完畢，繼續攪拌10min，使反應完全。然后進行真空過濾，得到實驗產品苯乙烯化苯酚。

1.4 分析方法

通過測定產品的比重，折光率，粘度，可以得出結論，試驗產品為苯乙烯化苯酚。我們采用氣相色譜對產品進行定量定性分析[4]。

Sp-3000型氣相色譜儀，色譜分析條件：柱溫130℃～300℃；氮氣流量6ml/min；樣品處理方式，乙醇溶解。

2 結果與結論

2.1 反應溫度的影響

以原料苯乙烯與苯酚摩爾比2.1:1，催化劑用量占總量的5%，反應時間1.5h條件不變，只改變反應溫度，考察了不同溫度對產品質量的影響，結果見表1。

表1 反應溫度對產品收率的影響

由表1可知，反應溫度升高，產品收率有所增加，溫度增加到一定程度時，產品色澤加深，溫度升高使副反應增加，特別是苯乙烯自聚物增加，易結焦。所以溫度選擇125℃左右為宜。

2.2 催化劑用量的影響

催化劑過少反應較慢，催化劑過多反應劇烈不易控制。保持苯乙烯與苯酚摩爾比2.1:1，反應溫度125℃，反應時間1.5h條件不變，只改變活性白土用量考察產品收率和產品色澤的影響。結果見表2。

表2 催化劑用量對產品收率的影響

由表2可見，催化劑用量較少時，反應較慢，收率低，隨著催化劑的增加，反應速度逐漸加快，當催化劑增加到一定程度，反應速度變化不明顯，但產品顏色加深。根據實驗數據選用催化劑用量為原料質量的5%較適宜。

2.3 原料苯乙烯與苯酚的摩爾比對對產品收率的影響

苯酚的凝固點低，常溫下容易堵塞管道、閥門，因此采用苯乙烯過量的方法。保持催化劑用量占總量的5%，反應溫度125℃，反應時間1.5h條件不變，改變苯乙烯與苯酚的摩爾比，考察原料摩爾比對產品的影響，結果見表3。

表3 原料摩爾比對產品的影響

由表3可知，隨著苯乙烯與苯酚摩爾比的增加，產品收率提高，苯乙烯過量可以是反應充分。但苯乙烯量不宜過大，當苯酚反應耗盡后，苯乙烯自聚副產物增加，降低產品質量。所以選擇苯乙烯與苯酚摩爾比2.1:1～2.2:1較適宜。

3 結論

活性白土作為苯乙烯化苯酚合成反應的催化劑，反應穩定，容易控制，不腐蝕設備，無三廢污染，同時不用另加助慮劑，節省成本。

苯乙烯化苯酚合成反應條件為：溫度120～130，原料苯乙烯與苯酚摩爾比2.1:1～ 2.2:1，反應時間1.5h，產品收率大于96%。

[1]兀新養，鄒忠良，黃捷.礦物質催化合成SP及SP-C.山西化工[J]，1997(9)：19-20.

[2]李杰，劉杰.苯酚烷基化催化劑研究進展.應用化工[J]，2004，33(4)：11-18.

[3]周冶峰.固體超強酸催化劑的研究進展.遼寧化工[J]，2005，34(1):22-24.

[4]張兆慶，宋培軍，等.氣相色譜法分析苯乙烯化苯酚中有效組分及雜質含量.彈性體[J]，2003，13(1)：30-32.