本发明涉及一种电容器绝缘油和导热油的制备方法，属于精细化工技术领域。
背景技术：
近年来，随着国家电网的快速扩容，国家在特高压输变电上的投资快速增长，全国绝缘油的用量持续增长。
甲苯与氯化苄发生傅克反应，反应得到的单苄基甲苯和双苄基甲苯，这两种产物按比例混合精制可得苄基甲苯绝缘油。苄基甲苯理化性能和电气性能优异，是目前应用最广泛的电容器绝缘油。另外，单苄基甲苯和双苄基甲苯化学性质稳定、沸点高，可以制备高温导热油产品。本反应的主要副产物为双苄基甲苯与氯化苄继续反应生成的三苄基甲苯。
目前，该反应常用的催化剂为路易斯酸催化剂，包括无水AlCl3、FeCl3、ZnCl2、SbCl5、BF3等，活性为：AlCl3>SbCl5>FeCl3>BF3>ZnCl2。无水AlCl3与氯化铁活性高且廉价易得，但活性太高不易控制，不适于活泼芳香化合物的烷基化反应，而且会产生金属盐废液；氯化锌较温和，但对该反应催化活性不理想，而且也会产生金属盐废液。这类催化剂的缺点在于不易回收利用，污染环境。
固体酸催化剂是固体表面上存在的具有催化活性的酸性部位起催化作用，多数为非过渡元素的氧化物或混合氧化物。主要包括改性硅铝等无机氧化物、各种分子筛和负载杂多酸等。此类催化剂容易分离并回收利用，但是容易失活且活化过程复杂成本高。
离子液体是指完全由离子组成的、通常在室温或低温下为液态的盐。它一般由含氮磷的有机阳离子和无机阴离子组成。它具有不挥发、几乎无蒸汽压、可用于高真空下的反应、无色、无味、无污染、具有较高的热稳定性和化学稳定性、溶解性强、高的离子导电性和极化能力。因此，离子液体催化体系是一种绿色、环境友好的反应溶剂和催化体系。根据有机阳离子母体的不同，可将离子液体分为二烷基咪唑离子型、烷基吡啶离子型、烷基季铵离子型四类。根据阴离子不同，可以分为卤化盐离子和非卤化盐离子。本发明所采用催化剂为烷基季铵盐卤化盐型离子液体催化剂。现有文献中有使用通式为Bu3P+R2R1/nZnCl2/mLaCl3的离子液体催化剂用于傅克反应，但该催化剂制备较复杂，反应受水含量影响较大，反应条件要求高。
技术实现要素：
本发明旨在解决现有催化剂不易控制，难回收及环境污染严重的技术缺陷，进而提供一种电容器绝缘油和导热油的制备方法，该方法具有反应易控制，效率高，反应过程绿色环保等特点。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
一种电容器绝缘油和导热油的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
在搅拌条件下，向含有通式为R4N+X-·nZnX2的季铵盐离子催化剂的甲苯中加入氯化芐，温度为90-120℃，反应5-10小时，反应结束后，反应液经水洗、精馏得到单芐基甲苯和双芐基甲苯；其中，R为C1-C4的直链烷基，n为2-3，X为氯或溴。
在上述反应过程中，为了避免甲苯与氯化芐反应生成的氯化氢气体排入空气中，反应装置应包括一个氯化氢接收装置。
将经水洗、精馏得到单芐基甲苯和双芐基甲苯按电容器绝缘油组成所需比例混合均匀，精制得到电容器绝缘油。所述电容器绝缘油组成所需重量比例为(70-80)：(30-20)。
将经水洗、精馏得到单芐基甲苯和双芐基甲苯分别精制后得到两种不同使用温度的电容器导热油。
所述季铵盐离子催化剂是通过以下制备工艺获得：
将通式为R4N+X-的季铵盐与ZnX2以摩尔比1:(2-3)的比例混合，在氮气保护、80-90℃温度下，搅拌1-2小时，得到季铵盐离子催化剂；其中R为C1-C4的直链烷基，X为氯或溴。
所述甲苯和氯化芐摩尔比为4：3；
所述氯化芐的加入方式为滴加，滴加总时间为3-8小时。
所述季铵盐离子催化剂相对于1mol氯化芐的用量为0.03-0.05mol。
在本发明中，所得的单芐基甲苯和双芐基甲苯均为目标产物，因此在评价反应时，以两种产物的总收率为标准，该数据通过气相色谱计算得到。
在本发明中，所述季铵盐离子催化剂可以多次反复利用。为了保证季铵盐与锌盐的比例，需定期对其进行检测并加以补充。
本发明的一种电容器绝缘油和导热油的制备方法，反应过程温和易控制，本发明中使用的季铵盐离子液体催化剂，具有较高的催化活性，使反应吏加容易控制，反应产率高，单芐基甲苯和双芐基甲苯比例容易调节，副产物少；另一方面，本发明的催化剂与反应原料及产品之间不互溶，反应结束后，使用的催化剂可以回收循环利用，避免了催化剂对环境造成的污染，在幅降低了在废液处理和产品生产中的成本。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明一种电容器绝缘油和导热油的制备方法作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅用于充分说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
制备例1-6用于说明本发明提供的季铵盐离子液体复合催化剂及其制备方法。
制备例1
将1mol(CH3)4N+Cl-与2mol ZnCl2加入三口瓶中，开启搅拌和加热，在氮气保护、80℃条件下搅拌2小时,得到季铵盐离子催化剂C1。
制备例2
将1mol(CH3)4N+Cl-与3molZnCl2加入三口瓶中，开启搅拌和加热，在氮气保护、90℃条件下搅拌1小时,得到季铵盐离子催化剂C2。
制备例3
将1mol(C2H5)4N+Cl-与2mol ZnCl2加入三口瓶中，开启搅拌和加热，在氮气保护、80℃条件下搅拌2小时,得到季铵盐离子催化剂C3。
制备例4
将1mol(CH3)4N+Br-与2mol ZnBr2加入三口瓶中，开启搅拌和加热，在氮气保护、80℃条件下搅拌2小时,得到季铵盐离子催化剂C4。
制备例5
将1mol(CH3)4N+Br-与3mol ZnBr2加入三口瓶中，开启搅拌和加热，在氮气保护、90℃条件下搅拌1小时,得到季铵盐离子催化剂C5。
制备例6
将1mol(C2H5)4N+Br-与2mol ZnBr2加入三口瓶中，开启搅拌和加热，在氮气保护、80℃条件下搅拌2小时,得到季铵盐离子催化剂C6。
实施例1-7用于说明本发明提供的电容器绝缘油和导热油的制备方法。
实施例1
将3.68kg甲苯和0.34kg催化剂C1加入10L反应釜中，并开启搅拌，将温度升至90℃后将3.80kg氯化苄(滴加9小时)加入反应釜中，滴加结束后保温1小时，经检测氯化苄反应完全，停止搅拌并静置分层，将反应液与催化剂分离。催化剂继续使用，反应液经水洗、碱洗得到粗品。粗品经精馏得到单苄基甲苯和双苄基甲苯，总产率为97.4％。将单苄基甲苯和双苄基甲苯按比例混合均匀，精制后得到电容器绝缘油，该绝缘油各项物理化学和电性能均合格。精馏得到的单苄基甲苯和双苄基甲苯分别精制后得到两种不同使用温度的导热油，该导热油各项性能指标均合格。
实施例2
将3.68kg甲苯和0.78kg催化剂C2加入10L反应釜中，并开启搅拌，将温度升至100℃后将3.80kg氯化苄(滴加7小时)加入反应釜中，滴加结束后保温1小时，经检测氯化苄反应完全，停止搅拌并静置分层，将反应液与催化剂分离。催化剂继续使用，反应液经水洗、碱洗得到粗品。粗品经精馏得到单苄基甲苯和双苄基甲苯，总产率为96.8％。将单苄基甲苯和双苄基甲苯按比例混合均匀，精制后得到电容器绝缘油，该绝缘油各项物理化学和电性能均合格。精馏得到的单苄基甲苯和双苄基甲苯分别精制后得到两种不同使用温度的导热油，该导热油各项性能指标均合格。
实施例3
将3.68kg甲苯和0.38kg催化剂C3加入10L反应釜中，并开启搅拌，将温度升至110℃后将3.80kg氯化苄(滴加5小时)加入反应釜中，滴加结束后保温1小时，经检测氯化苄反应完全，停止搅拌并静置分层，将反应液与催化剂分离。催化剂继续使用，反应液经水洗、碱洗得到粗品。粗品经精馏得到单苄基甲苯和双苄基甲苯，总产率为96.4％。将单苄基甲苯和双苄基甲苯按比例混合均匀，精制后得到电容器绝缘油，该绝缘油各项物理化学和电性能均合格。精馏得到的单苄基甲苯和双苄基甲苯分别精制后得到两种不同使用温度的导热油，该导热油各项性能指标均合格。
实施例4
将3.68kg甲苯和0.38kg催化剂C3加入10L反应釜中，并开启搅拌，将温度升至120℃后将3.80kg氯化苄(滴加4小时)加入反应釜中，滴加结束后保温1小时，经检测氯化苄反应完全，停止搅拌并静置分层，将反应液与催化剂分离。催化剂继续使用，反应液经水洗、碱洗得到粗品。粗品经精馏得到单苄基甲苯和双苄基甲苯，总产率为95.6％。将单苄基甲苯和双苄基甲苯按比例混合均匀，精制后得到电容器绝缘油，该绝缘油各项物理化学和电性能均合格。精馏得到的单苄基甲苯和双苄基甲苯分别精制后得到两种不同使用温度的导热油，该导热油各项性能指标均合格。
实施例5
将3.68kg甲苯和0.54kg催化剂C4加入10L反应釜中，并开启搅拌，将温度升至110℃后将3.80kg氯化苄(滴加5小时)加入反应釜中，滴加结束后保温1小时，经检测氯化苄反应完全，停止搅拌并静置分层，将反应液与催化剂分离。催化剂继续使用，反应液经水洗、碱洗得到粗品。粗品经精馏得到单苄基甲苯和双苄基甲苯，总产率为95.4％。将单苄基甲苯和双苄基甲苯按比例混合均匀，精制后得到电容器绝缘油，该绝缘油各项物理化学和电性能均合格。精馏得到的单苄基甲苯和双苄基甲苯分别精制后得到两种不同使用温度的导热油，该导热油各项性能指标均合格。
实施例6
将3.68kg甲苯和0.75kg催化剂C4加入10L反应釜中，并开启搅拌，将温度升至110℃后将3.80kg氯化苄(滴加5小时)加入反应釜中，滴加结束后保温1小时，经检测氯化苄反应完全，停止搅拌并静置分层，将反应液与催化剂分离。催化剂继续使用，反应液经水洗、碱洗得到粗品。粗品经精馏得到单苄基甲苯和双苄基甲苯，总产率为94.5％。将单苄基甲苯和双苄基甲苯按比例混合均匀，精制后得到电容器绝缘油，该绝缘油各项物理化学和电性能均合格。精馏得到的单苄基甲苯和双苄基甲苯分别精制后得到两种不同使用温度的导热油，该导热油各项性能指标均合格。
实施例7
将3.68kg甲苯和0.59kg催化剂C4加入10L反应釜中，并开启搅拌，将温度升至110℃后将3.80kg氯化苄(滴加5小时)加入反应釜中，滴加结束后保温1小时，经检测氯化苄反应完全，停止搅拌并静置分层，将反应液与催化剂分离。催化剂继续使用，反应液经水洗、碱洗得到粗品。粗品经精馏得到单苄基甲苯和双苄基甲苯，总产率为93.4％。将单苄基甲苯和双苄基甲苯按比例混合均匀，精制后得到电容器绝缘油，该绝缘油各项物理化学和电性能均合格。精馏得到的单苄基甲苯和双苄基甲苯分别精制后得到两种不同使用温度的导热油，该导热油各项性能指标均合格。
本发明的发明人发现，一方面，所述季铵盐离子液体催化剂具有较高的催化活性，反应容易控制，反应产率高，单苄基甲苯和双苄基甲苯比例容易调节，副产物少；另一方面，催化剂与反应原料及产物不互溶，反应结束后，停止搅拌，静置一段时间，两相分离，经过简单的分离就可以将催化剂回收再利用。由于催化剂可以直接用于下次的催化反应，避免了催化剂对环境的污染，大幅度降低了废液的处理废液和产品的生产成本，在生产上有重要的应用意义。