一种橡胶防老剂rd及其制备方法_2

文档序号:9299375阅读:来源:国知局
C,反应时间为5~ 7小时。
[0031] 优选的,苯胺与丙酮的重量比为1:1. 25~10,苯胺与磺酸型咪唑基离子液体的重 量比为14:0. 5~5。如果丙酮太少,则不能及时将反应中产生的水带出体系,造成反应收率 很低,副反应增多;若丙酮太多,则会增加丙酮回收的成本,造成原料的浪费。如果催化剂用 量太少,则催化活性不够,苯胺转化率太低,无工业化价值;如果催化剂用量太大,则会造成 催化剂的浪费,也不便于间歇法生产的操作,也会加大生产成本。进一步优选的,苯胺与丙 酮的重量比为1:3~7 ;苯胺与磺酸型咪唑基离子液体的重量比为14:2~4。
[0032] 本发明制备橡胶防老剂RD的工艺,可以采用间歇釜式催化反应方式,也可以用于 连续塔式反应(又称固定床或滴流床反应)方式。
[0033] 当采用间歇釜式催化反应方式时,将原料苯胺与磺酸型咪唑基离子液体一次性投 入釜中,丙酮采用连续滴加方式进料,加料反应时间一般为0. 5~12小时,优选为2~7小 时,较优选为6~7小时。在常压下,控制反应温度为80~150°C,优选为120~40°C,将 丙酮与反应过程中产生的水同时蒸出后,通过蒸馏塔直接分离回收丙酮,再将丙酮套用到 原料储槽中。
[0034] 当采用连续塔式催化反应(又称固定床或滴流床反应)方式时,将固载后的磺酸 型咪唑基离子液体催化剂一次性装填在塔中,苯胺从塔顶连续进料,丙酮经汽化后,从塔底 气相进料,在塔中进行连续反应。在常压下,控制反应温度为80~150°C,优选为120~ 140°C,较优选为120~130°C。物料在塔中停留时间为0. 5~12小时,优选为2~7小时。 将丙酮与反应过程中产生的水同时蒸出,后通过蒸馏塔直接分离回收丙酮,同时反应生成 的橡胶防老剂RD等连续流入塔底接收槽。
[0035] 在-0. 098MPa真空下,回收料液中未反应的原料苯胺,后进一步蒸馏回收未聚合 RD单体,控制料温240~280°C,优选为260~270°C。釜料冷却后,经造粒制得防老剂RD 成品,其产品中有效体含量达到50~60%。
[0036] 根据本发明一种典型的实施方式,提供一种橡胶防老剂RD,采用上述任一项的制 备方法制备得到。
[0037] 下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
[0038] 实施例1
[0039] [了3¥1]批04离子液体的制备:18. 8gl-乙烯基咪唑置于250mL的四口烧瓶中,加入 60mL乙酸乙酯作为溶剂,将烧瓶置于冰水浴中,缓慢加入24. 4gl,3-丙磺酸内酯,然后从冰 水浴中取出,在室温下搅拌24h至形成白色两性离子固体,真空抽滤,后用无水乙醚洗涤得 到白色固体,再真空抽滤、洗涤3次后,放入真空干燥箱干燥至恒重。在烧瓶中加入适量的 甲苯作为溶剂,将等摩尔的白色两性离子固体和浓硫酸加入其中,于60°C下搅拌反应12h, 后用甲苯、乙醚、乙酸乙酯分别洗涤所得液体,后于70°C下脱除溶剂,50°C下真空干燥至恒 重得[TSVM]HSO4离子液体,为深红色粘稠液体。
[0040] 间歇釜式反应方式:将250g的苯胺与50g [TSVM] HSO4离子液体,一次性投入到 1000 ml带有搅拌器、温度计和出料管路(连接至一个蒸馏塔,使丙酮与反应产生的水进入 蒸馏塔)的四口烧瓶中。在常压下,将1750g丙酮采用计量泵连续加料的方式进料,加料反 应时间为7小时,控制反应温度为135~140°C。反应时产生的水与过量的丙酮通过蒸馏 塔,可以同时回收丙酮,并分离反应产生的水,反应中苯胺单程转化率能够达到75%。后将 防老剂RD料液,冷却到室温,静止分层,将下层离子液体催化剂套用到反应系统,上层料液 经过-0. 098MPa真空下,减压蒸馏回收未反应的苯胺后,后进一步蒸馏回收未聚合RD单体, 控制料温280~290 °C,回收的苯胺与单体继续套用于反应中。釜料冷却后,经造粒制得 300g防老剂RD成品,单程收率70. 88%,其中,防老剂RD成品中有效体(二、三、四聚体) 含量能够达到52% ;苯胺与单体套用于缩合和聚合反应后,产品RD的有效收率98%。
[0041] 实施例2
[0042] 固载化[TSVM]HS04离子液体催化剂的制备:(1)取一定量的硅胶小球加入到 200mL盐酸(2mol/L)溶液中回流2h,过滤后将其加入到IOOmL浓硫酸和浓硝酸的混合溶 液(V浓硫酸:V浓硝酸=3 :1)中搅拌0. 5h,然后用去离子水洗至中性,60°C真空干燥至 恒重。将上述酸处理过的12g硅胶小球放入四口烧瓶中,加入3-巯丙基三乙氧基硅烷与 甲苯体积比为I :2的混合溶液90mL中,在90°C、氮气保护下搅拌回流反应24h。反应完毕 后抽滤,固体分别用甲苯、乙醚洗涤两次,然后在50°C下真空干燥5h,得到巯基硅胶。(2) 取6. 3g[TSVM]HSO4离子液体放入烧瓶中,加入50mL乙醇和12. Og巯基硅胶,0. 26g引发剂 AIBN,在60°C、氮气保护下搅拌,回流反应30h,反应完毕用乙醇洗涤,分离出固体在50°C下 真空干燥6h,得固载化[TSVM]HSO4离子液体催化剂,其中,[TSVM]HSO4离子液体在巯基硅胶 上的载持量〇. 5g[TSVM]HS04离子液体/g巯基硅胶。
[0043] 连续塔式反应方式:将60g固载化[TSVM]HSO4离子液体催化剂一次性装填在塔 中,控制苯胺与丙酮的进料重量比为1 :3。苯胺从塔顶连续进料,丙酮经汽化后,从塔底气 相进料,在塔中进行连续反应,反应压力为常压,反应温度为120-130°C,调节物料在塔中停 留时间为6小时,过量的丙酮和反应产生的水通过连接在反应塔顶的蒸馏塔,同时回收丙 酮和分离反应产生的水,反应生成的防老剂RD的料液连续流入塔底接收槽,其中苯胺的转 化率为70%。后将防老剂RD料液,经过-0. 098MPa真空下,减压蒸馏回收未反应的苯胺后, 后进一步蒸馏回收未聚合RD单体,控制料温280~290°C,回收的苯胺与单体继续套用于反 应中。釜料冷却后,经造粒制得防老剂RD成品,连续法工艺的单程收率73%,其中,防老剂 RD成品中有效体(二、三、四聚体)含量能够达到56%;苯胺与单体套用于缩合和聚合反应 后,产品RD的有效收率99 %。
[0044] 实施例3
[0045] [MPS]2HS04离子液体的制备:称取34. Og咪唑(0· 5mol)及34. Og乙醇钠(0· 5mol) 加入到四口烧瓶中,再加入150mL乙腈作为溶剂,在70°C下搅拌回流10h,然后加入 54. Ogl,4-二溴丁烷,70°C下搅拌回流24h。减压抽滤取液体,将液体于50°C下抽真空旋转 蒸发至恒重,后将液体倒入四口烧瓶中,加入61. Ogl, 3-丙磺酸内酯,再加入150mL甲苯, IKTC下搅拌回流20h。向上述反应液中,再加入49. Og浓硫酸,KKTC下搅拌回流10h,后将 液体倒入旋转蒸发仪,70°C下脱除溶剂得到黄褐色粘稠液体,再用乙酸乙酯洗涤三次,得到 功能性磺酸型咪唑双核离子液体[MPS]2HS04,产率约为83. 7%。
[0046] 间歇釜式反应方式:将250g苯胺与50g[MPS]2HS04离子液体催化剂一次性投入 1000 ml带有搅拌器、温度计和出料管路(连接至一个蒸馏塔,使丙酮与反应产生的水进入 蒸馏塔)的四口烧瓶中,将1750g丙酮采用计量泵连续加料的方式进料,加料反应时间为 7小时。在常压下,控制反应温度为135~140°C,反应时产生的水与过量的丙酮通过蒸馏 塔,可以同时回收丙酮,并分离反应产生的水,反应中苯胺单程转化率能够达到73%。后将 防老剂RD料液,冷却到室温,静止分层,下层离子液体催化剂套用到反应系统,下层料液经 过-0. 098MPa真空下,减压蒸馏回收未反应的苯胺后,后进一步蒸馏回收未聚合RD单体,控 制料温280~290
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