DCPD聚合反應制備高密度燃料TCPD

夏君

（天津渤海職業技術學院，天津300402）

DCPD聚合反應制備高密度燃料TCPD

夏君

（天津渤海職業技術學院，天津300402）

本文主要以雙環戊二烯(DCPD)為原料，通過Diels-Alder加成反應合成高密度燃料-TCPD。利用連續固定床反應器，DCPD與環戊二烯(CPD)雙烯加成法，來合成CPD三聚體（TCPD）。

高密度液體燃料；三環戊二烯；Diels-Alder加成

高能量密度液體燃料是高能量密度材料（HEDM）的重要組成部分，它用于許多戰略武器系統和戰術武器系統，它的性能改進和提高深刻影響著武器系統的發展，因而受到各國的普遍重視，被列為國防科技發展的前沿和重點之一。合成高密度烴類燃料主要以烴類物質為原料，通過聚合、加氫、異構化、分離提純等工藝過程得到。本文以雙環戊二烯（DCPD）為原料，通過DCPD與自身裂解得到的環戊二烯（CPD）的Diels-Alder反應得到CPD三聚體（TCPD），同時嚴格控制產物中CPD四聚體（TeCPD）等的生成。

1 試驗裝置流程圖

試驗裝置流程見圖1。

2 反應原料與設備

試驗原料：DCPD，工業品(95%)，浙江嵊州明春化工廠；氮氣，普氮，華北氧氣廠；甲苯，分析純（99.5%），天津市登峰化學試劑廠；苯，分析純（99.5%），天津市登峰化學試劑廠；十氫萘，98.0%，國藥集團化學有限公司。

反應設備：溫度控制器，AI-708PE，廈門宇光電子技術有限公司；電子天平，Sartorius BP210s，德國賽多利斯儀器系統有限公司；氣相色譜，HP4890，美國惠普公司。

3 試驗具體步驟

1）清洗反應管及管路。

2）配制反應溶液，連入管路。

3）打開氮氣鋼瓶，檢漏。

4）開啟電源，打開裝置總電源開關，根據試驗要求設置溫度，開啟冷凝水。

5）將氮氣壓力開到指定反應壓力，排除系統內空氣，待設定溫度達到后，關閉氮氣，開啟泵，通料，并記下通料時間，同時用背壓閥精確調整系統壓力。

6）待反應2h，2.5h，3h后，分別取樣10min，并將產物進色譜分析。

7）反應結束，關閉泵，卸壓，通氮氣5min，使管路中反應液全部排出。

8）關閉冷凝水，關閉氮氣，然后關閉電源，清理試驗室。

4 產物氣相色譜分析

采用氣相色譜（HP-4890）對反應產物進行定量分析。

4.1 氣相色譜分析條件

DCPD反應產物分析采用HP-5毛細色譜柱（Crosslinked5%PHMESiloxane30m×0.53mm×1.5μm Film Thickness)，HP-3398A色譜工作站，其操作條件為：

柱溫：初始50℃，保持1min后以15℃/min至200℃，保持1min,10℃/min升到250℃，保持1min,10℃/min升到280℃，保持9min。

進樣溫度：200℃

檢測溫度：250℃

檢測器：氫火焰離子檢測器

載氣流量：10mL/min（N2）

H2流量：45mL/min

空氣流量：250mL/min

補充氣流量：12mL/min（N2）

進樣量：0.1μL

分流比：40:1

4.2 氣相色譜分析譜圖（見圖2）

采用氣相色譜HP-4890對反應體系進行分析，面積歸一法進行定量分析，根據峰面積百分比計算了DCPD轉化率，exo-DCPD產率及選擇性；TCPD產率及選擇性；TeCPD產率及選擇性。圖2所示為反應過程中典型樣品分析所得色譜圖。DCPD在同CPD發生Diels-Alder反應時，理論分析可生成八種橋-掛式結構(endo、exo)空間異構體產物，但在試驗范圍內，色譜分析結果（如圖2）表明，產物中僅存在兩種TCPD異構體（TCPD-1、TCPD-2），其余六種異構體未在產物中出現。

5 結論

本試驗主要對TCPD的合成反應進行研究，通過試驗發現，在DCPD的環加成聚合反應中同時伴隨進行的還有DCPD的異構化反應，通過調節反應條件可以改變異構化反應的產率和選擇性。

10.3969/j.issn.1008-1267.2011.02.014

TQ231.2+2

1008-1267（2011）02-0036-02

B

2010-11-04