抗氧化剂答辩

LOGO抗氧剂1890的合成一.选题背景聚合物在阳光、热、氧等大气环境中会发生自催化降解反应(老化)。由于聚合物类别、种类、分子链结构各异，它们的降解状态也是各不相同的。人们为了设法抑制、阻止上述氧化现象的发生，寻找出了一种有效、便捷、无须改变现有生产工艺的方法，即加入抗氧剂。抗氧剂1890，化学名为3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸-1-膦-2,6,7-三氧双环-[2,2,2]辛基-4-甲酯是一种抗氧化性和热稳定性优良的抗氧剂。该产品分子内含有季戊四醇、受阻酚和亚磷酸酯，能把自由基捕获剂和氢过氧化物分解剂复合在一个分子内，具有更好的稳定性和抗氧化性，主要作为聚烯烃的抗氧剂和热稳定剂。它能赋予聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯非常良好的加工稳定性，与抗氧剂1010和1076并用，可提高制品的使用稳定性和抗氧化协同效应，另外也可用于聚酰胺、聚氨酯、抗冲聚乙烯、ABS树脂及聚甲醛、丁苯橡胶等中效果良好，很有发展前途。本文以3,5-甲酯、亚磷酸三乙酯和季戊四醇为原料，二丁基氧化锡(简称有机锡)为催化剂合成了1890，本工艺反应时间短，温度低，无三废产生，后处理简单，而且收率较高(95%以上)。二.选题意义随着我国塑料工业的迅速发展，中国成为世界许多助剂大公司的主要目标市场，对我国抗氧剂市场形成较大的冲击，但同时我国塑料工业的蓬勃发展给抗氧剂行业发展带来巨大空间，因此我国抗氧剂工业机遇与挑战并存。复合型抗氧剂抗氧化活性高，挥发性低，特别适用于高温加工，是优良的塑料抗氧剂和水解稳定剂。近年来酚酯类低污染复合型抗氧剂的开发非常活跃，最典型的例子就是BHT和二月桂硫代二丙酸酯(DLTP)作为抗氧剂的联合使用，不仅降低了成本，同时也延长了高分子材料的抗氧寿命。反应原理(C2H5O)3PCOHHOC2H5OHCH2CH2OHCH2CH2HO+HOCH2CH2CH2CH2COOOP3+(CH3)3CCH2CH2COOCH3(CH3)3C(CH3)3CCH2CH2CO(CH3)3CHO+OCH2CCH2CH2CH2OOOPCH3OH四.合成方法亚磷酸季戊四醇酯的合成在装有搅拌器、温度计、冷凝管的三口瓶中，加入13.6g(0.1mol)季戊四醇，16.6g(0.1mol)亚磷酸三乙酯和0.6g有机锡催化剂，于110°C进行搅拌反应1h，反应同时蒸出乙醇。反应结束后，即为亚磷酸季戊四醇酯，用于下一步反应。3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸-1-膦-2,6,7-三氧双环-[2,2,2]辛基-4-甲酯的合成上述产物不需分离和提纯，向其中加入75mL二甲苯、32.12g(0.11mol)3,5-甲酯，于140℃继续反应4h，减压蒸出二甲苯，在室温下冷却，得到固体产品。用甲醇重结晶，得到白色粉末状的固体40.4g，收率95.3%。用XT4A显微熔点测定仪测其熔点为149～153℃，与文献报道中一致。五.产品磷含量分析准确称取0.3克左右的产品，加200mL混酸(V(HCIO4)：V(H2SO4)：V(HNO3)＝3：1：1)，加热至沸腾，加热过程中不断摇动，以防爆沸。加热40min后，慢慢冷却，用水浴加热使温度控制在40~45℃，加入钼酸铵约36g溶液，搅拌，有黄色沉淀产生，静置，冷却至室温，再抽滤得到沉淀，干燥、称量沉淀。磷的质量分数w(%)＝[31×m(沉淀)/1877×m(样)]×100%。其中，m(沉淀)为沉淀的质量，m(样)为被测样品的质量。六.实验结果与讨论1.催化剂的选择NaOH、KOH、K2CO3在反应体系中分散不好，催化性能低，而NaOCH3和有机锡溶解性较好，催化性能较高，由右图结果知，有机锡是该酯交换反应优良的催化剂。2.催化剂用量的影响由右图可以看出，催化剂用量增大，产品收率也增大，但当催化剂用量增大至0.6g时，再增大其用量，收率变化不大，因此，催化剂用量为0.6g比较适宜。图3-2催化剂用量对产品收率的影响9292.59393.59494.59595.59600.20.40.60.81催化剂用量/g产品收率/%3.反应温度对收率的影响第一步，升高温度(不能超过亚磷酸三乙酯的沸点156℃)，反应速率加快，收率也增大，当温度升高到一定值后，产品收率增大不明显。该反应的最佳温度110～120℃，结果见右图。图3-3温度对产品收率的影响7580859095100100～110110～120120～130130～140温度/℃产品收率/%第二步反应进行比较慢，用二甲苯溶剂带出生成的甲醇，能提高反应速率。该步温度控制在二甲苯的沸点(140℃)，使二甲苯以正常蒸出。4.反应时间的影响(1).合成亚磷酸季戊四醇酯时间的确定此步反应完全程度对目的产物的产量和品质影响很大。反应不完全，即会有大量的副反应发生(副产物较多，在此不再列出)，产品的产量和品质大幅度降低。判断反应完全程度是根据反应中蒸出乙醇的量来确定，当蒸出乙醇的量与理论计算量基本一致时，即认为反应完全。通过实验发现，反应约1h时，蒸出的乙醇量与理论量相当，因此，此步反应所需时间约1h。(2).合成抗氧剂1890时间的确定反应时间越长，反应进行的程度越大，收率也越大，当反应一定时间后，再延长反应时间，收率变化不大，此步反应的时间为4h，结果见右图。图3-4反应时间对产品收率的影响88899091929394959601234567反应时间/h产品收率/%5.物料配比的影响在该反应中,3,5-甲酯稍过量,有利反应进行,能提高产品收率,结果见下表。物料配比/摩尔比产品收率/%1：1：1.0082.31：1：1.0594.21：1：1.1095.41：1：1.1595.56.产品分析(1).元素分析抗氧剂1890的元素分析结果实验值%理论值%C61.4262.25H7.947.84P7.247.30(2).红外光谱分析抗氧剂1890的红外光谱分析基团谱带/cm-1羟基HO-Ar3600,3462-CH3,-CH2-2964,1384,2888酯羰基—C=O1735季碳伸缩振动1215,1190P-O-C振动1050苯环1,2,3,5四取代面内弯曲振动825七.结论与展望1.结论实验结果表明：以0.1mol季戊四醇为准，第一步和第二步反应温度分别为110～120℃和140℃，催化剂用量为0.6g，反应时间为5h，n(季戊四醇)∶n(亚磷酸三乙酯)∶n(3,5-甲酯)=1∶1∶1.10。在该条件下，产率为95%以上，而且反应时间短，温度低，后处理简单，无三废产生。2.展望该抗氧剂在国内外的报导很少，从现有的一些报道可知其在应用上性能优良，相容性好，挥发性低，耐水抽出，是一很有发展潜力的新产品，该产品目前在国内尚无生产。我们现在对其合成方法所进行的探索取得了可喜的效果，由于时间有限，不能在其应用上进行更多的研究，我们建议以后对其在高分子材料、塑料、橡胶等领域中的实用价值和范围进行进一步的探索和实践，并对其有优势于现有产品的应用中进行经济评价，考查其在工业化的前景。LOGOClicktoeditcompanyslogan.