聚酚抗氧化劑CPL改性研究

高瑀婷，戴傳波

(吉林化工學院 石油化工學院，吉林 吉林 132022)

我國是聚乙烯、ABS、橡膠生產大國[1].添加聚酚抗氧化劑后，可使其使用壽命得到大大延長，經濟和社會效益更加明顯[2-4].聚酚抗氧化劑CPL(對甲基苯酚雙環戊二烯異丁基化產物)是一種多元酚類的無毒、耐久性的環保新型抗氧化劑，具有高效、粒徑小、不變色等優點[5].易溶于醇類、芳香類等有機溶劑，不能與水混溶.是聚乙烯、ABS合成橡膠等聚合物的高級抗氧劑[6].聚酚抗氧劑經過改性后能在高溫條件下穩定存在、不易分解，并能長時間使塑料保持原始屬性，常在橡膠塑料、車輛、建材等領域中廣泛使用[7-9].近些年，隨著人們對助劑的環保及實用性能的要求逐漸提高，聚酚抗氧化劑將逐步取代以往的酚類抗氧化劑，改性后的聚酚抗氧劑將有更好的應用前景[10]，為未來提出的新型抗氧化劑提供有利參考.

1 實驗部分

1.1 主要原料與儀器

環己烷、丙烯酸、三乙胺、三氯氧磷，自定玻璃反應釜，鞏義市予華儀器有限責任公司，KDM型調溫電熱套，山東鄄城華魯電熱儀器有限公司.

1.2 實驗步驟

向1 000 mL的四口玻璃反應釜中加入聚酚抗氧化劑，以環己烷為溶劑，加入丙烯酸和三乙胺，將三氯氧磷和環己烷混合物加到帶有膠塞的滴液漏斗中，開啟水浴加熱，攪拌升溫至77～80 ℃，開始滴加三氯氧磷和環己烷混合物，滴加時間為40～50 min，滴加完畢，保溫反應2.5 h，保溫反應完成后，向反應釜中加入蒸餾水，繼續攪拌，15 min后將攪拌系統停止，靜置15 min，將下層液體放出，收集于瓶中，完成第一次水洗.然后再次向反應釜中加入蒸餾水，開啟攪拌旋鈕，繼續反應15 min，停止攪拌，靜置15 min，將下層液體收集于瓶中，完成第二次水洗.

將余下的上層液體移入三口燒瓶中，安裝蒸餾裝置，通入冷凝水，同時開啟調溫電熱套的控溫旋鈕，升溫15 min左右，觀察到有溶劑被蒸出，當不再有液體滴出且溫度達178～180 ℃之間時，將控溫旋鈕關閉，蒸餾完成.得到改性后的聚酚抗氧化劑酯化物.采用測定熔點、皂化值的方式來表征所得改性后的聚酚抗氧化劑.

2 結果與討論

2.1 不同生產廠家的聚酚抗氧化劑對改性結果的影響

圖1 不同生產廠家的聚酚抗氧化劑改性結果

根據測試結果，由德國歐諾法公司生產的聚酚抗氧化劑產品改性后熔點、皂化值、產率較另兩家更高，且為透明的淡黃色固體，符合預期值，故選用德國歐諾法公司的產品進行下一步實驗研究.

2.2 不同溶劑對聚酚抗氧化劑改性的影響

圖2 不同溶劑改性聚酚抗氧化劑結果

以甲苯、環己烷為溶劑所得結果更好，二者中環己烷毒性低，廉價易得，對產品的溶解度小，甲苯有毒性，因此，選擇環己烷為反應溶劑進行實驗.

2.3 不同的原料滴加方式對聚酚抗氧化劑改性的影響

三氯氧磷采用滴加的方式進料，能夠保持在反應過程中及時除去生成的氯化氫，又能調節反應液的PH值穩定，有利于主反應的進行，也就相對減少了丙烯酸原料聚合副反應的發生.

圖3 不同的原料滴加方式改性聚酚抗氧化劑結果

分別以單次、三次、五次滴加三氯氧磷原料對實驗結果的影響不大，單次滴加結果符合預期，分三次、五次滴加比單次滴加的表征結果稍差，且時間較長，浪費水電能源，故采用單次滴加方式進行實驗.

2.4 不同反應溫度對聚酚抗氧化劑改性的影響

圖4 不同溫度對聚酚抗氧化劑改性結果

根據表征結果，78～80 ℃為最佳反應溫度，熔點大于等于110 ℃，皂化值85 mg KOH/g以上，產率大于85%，各項數據符合預期值.

2.5 不同丙烯酸量對聚酚抗氧化劑改性的影響

圖5 不同丙烯酸量改性聚酚抗氧化劑結果

3 結 論