活性白土催化合成苯乙烯化苯酚

张春生

盘锦市工业研究所，辽宁 盘锦 124010

苯乙烯化苯酚又名防老剂SP，是一种淡黄色粘稠状液体，主要用于丁苯橡胶和氯丁橡胶等的防老化剂，聚烯烃和聚甲醛等的抗氧剂，可以延缓高分子材料的氧化过程，保证制品加工及应用的稳定性[1]。SP传统的合成工艺是以硫酸为催化剂，但是硫酸腐蚀设备，而且工艺流程长。因此，许多学者采用固体酸[2-3]，如氧化物、离子交换树脂、沸石、对甲苯磺酸等代替硫酸催化合成SP，但均存在一定缺点，如催化剂制备困难、价格昂贵、产品收率低等，不适于工业生产。笔者采用价格低廉的活性白土催化合成苯乙烯化苯酚，制备出高性能防老剂SP。

1 试验

1.1 原料

苯乙烯，工业一级品，含量≥99.0%，盘锦乙烯工业公司；苯酚，工业一级品，含量≥99.0%，锦西化工总厂；活性白土，工业级，辽宁义县白土厂。

1.2 试验仪器

1.2.1 反应仪器

500mL四口圆底烧瓶、电动搅拌器、真空泵、电加热套等。

1.2.2 分析仪器

比重瓶、阿贝折光仪、粘度计、气相色谱。

1.3 试验方法

在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶中加入一定量的苯酚和催化剂活性白土，催化剂用量为总质量的3%～8%。升温至一定温度，搅拌并以一定速度滴加苯乙烯。滴加完毕，继续搅拌10min，使反应完全。然后进行真空过滤，得到实验产品苯乙烯化苯酚。

1.4 分析方法

通过测定产品的比重，折光率，粘度，可以得出结论，试验产品为苯乙烯化苯酚。我们采用气相色谱对产品进行定量定性分析[4]。

Sp-3000型气相色谱仪，色谱分析条件：柱温130℃～300℃；氮气流量6ml/min；样品处理方式，乙醇溶解。

2 结果与结论

2.1 反应温度的影响

以原料苯乙烯与苯酚摩尔比2.1:1，催化剂用量占总量的5%，反应时间1.5h条件不变，只改变反应温度，考察了不同温度对产品质量的影响，结果见表1。

表1 反应温度对产品收率的影响

由表1可知，反应温度升高，产品收率有所增加，温度增加到一定程度时，产品色泽加深，温度升高使副反应增加，特别是苯乙烯自聚物增加，易结焦。所以温度选择125℃左右为宜。

2.2 催化剂用量的影响

催化剂过少反应较慢，催化剂过多反应剧烈不易控制。保持苯乙烯与苯酚摩尔比2.1:1，反应温度125℃，反应时间1.5h条件不变，只改变活性白土用量考察产品收率和产品色泽的影响。结果见表2。

表2 催化剂用量对产品收率的影响

由表2可见，催化剂用量较少时，反应较慢，收率低，随着催化剂的增加，反应速度逐渐加快，当催化剂增加到一定程度，反应速度变化不明显，但产品颜色加深。根据实验数据选用催化剂用量为原料质量的5%较适宜。

2.3 原料苯乙烯与苯酚的摩尔比对对产品收率的影响

苯酚的凝固点低，常温下容易堵塞管道、阀门，因此采用苯乙烯过量的方法。保持催化剂用量占总量的5%，反应温度125℃，反应时间1.5h条件不变，改变苯乙烯与苯酚的摩尔比，考察原料摩尔比对产品的影响，结果见表3。

表3 原料摩尔比对产品的影响

由表3可知，随着苯乙烯与苯酚摩尔比的增加，产品收率提高，苯乙烯过量可以是反应充分。但苯乙烯量不宜过大，当苯酚反应耗尽后，苯乙烯自聚副产物增加，降低产品质量。所以选择苯乙烯与苯酚摩尔比2.1:1～2.2:1较适宜。

3 结论

活性白土作为苯乙烯化苯酚合成反应的催化剂，反应稳定，容易控制，不腐蚀设备，无三废污染，同时不用另加助虑剂，节省成本。

苯乙烯化苯酚合成反应条件为：温度120～130，原料苯乙烯与苯酚摩尔比2.1:1～ 2.2:1，反应时间1.5h，产品收率大于96%。

[1]兀新养，邹忠良，黄捷.矿物质催化合成SP及SP-C.山西化工[J]，1997(9)：19-20.

[2]李杰，刘杰.苯酚烷基化催化剂研究进展.应用化工[J]，2004，33(4)：11-18.

[3]周冶峰.固体超强酸催化剂的研究进展.辽宁化工[J]，2005，34(1):22-24.

[4]张兆庆，宋培军，等.气相色谱法分析苯乙烯化苯酚中有效组分及杂质含量.弹性体[J]，2003，13(1)：30-32.