一种高效率制备二(叔丁基过氧化异丙基)苯的方法与流程

文档序号:37513587发布日期:2024-04-01 14:21阅读:53来源:国知局

本发明涉及一种二(叔丁基过氧化异丙基)苯的合成方法,特别涉及一种高效率制备二(叔丁基过氧化异丙基)苯的方法,属于化学合成。


背景技术:

1、二(叔丁基过氧化异丙基)苯(简称bipb),是一种新型的二烷基类有机过氧化物交联剂,也是过氧化二异丙苯(dcp)的升级产品,俗称“无味dcp”。二(叔丁基过氧化异丙基)苯可用作聚丙烯降解优良的降解剂,可制成分子量低、分子量分布窄的高熔体指数的流变聚丙烯,是可控流变聚丙烯的一种十分重要的引发剂。同时,它还可以用作苯乙烯聚合的引发剂,其特点是生成的聚苯乙烯的分子量较热引发聚合的大,聚合转化率较高。再者,bipb还是最常见的橡胶硫化剂,具有极好的焦烧安全性,通常用硅油或其它中性溶剂或中性填料稀释,其安全处理温度为138℃,交联温度为175℃。另外,bipb还可用作氯化聚乙烯(cpe)、三元乙丙橡胶(epdm)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(如:eva发泡)等塑料和橡胶的交联剂。bipb在制品的交联过程中没有臭味,具有交联效率高,同等交联效果下用量少(其用量仅为dcp的2/3),制品的耐热性、低温屈挠性以及耐压变形性好等特点。随着人们环保意识的增强和生活质量的提高,用户对bipb的需求量会越来越多。

2、关于二(叔丁基过氧化异丙基)苯的制备有不少专利文献报道。

3、中国专利文献cn103058908a公开了一步法合成二(叔丁基过氧化异丙基)苯的方法,该合成方法是将叔丁基过氧化氢与2-异丙苯醇(dc)在高氯酸钠和硫酸的催化作用下合成二(叔丁基过氧化异丙基)苯。该合成方法使用大量硫酸作为反应的催化剂,使得在合成二(叔丁基过氧化异丙基)苯的同时,产生大量深黑红色废硫酸。这部分废硫酸不仅不能回收利用,还很难处理排放,不利于环境保护。同时,由于过氧键极不稳定,在强酸存在下极易分解,因此硫酸的使用会造成一部分叔丁基过氧化氢酸解生成叔丁醇,从而导致反应的收率降低。另外,由于过氧化物对静电极其敏感,而搪玻璃材质的反应设备导电性差,易产生静电,不利于安全化生产,因此反应设备优先选择导电性能好的不锈钢反应器,而硫酸的使用会对不锈钢生产设备造成严重腐蚀,因此,这种合成方法不利于工业化生产。

4、中国专利文献cn101544587a公开了一种α,α′-双(叔丁过氧基)二异丙苯的制备方法。该合成方法以叔丁基过氧化氢水合物与α,α′-二羟基-对二异丙苯为原料,以杂多酸为催化剂,在有机溶剂中合成α,α′-双(叔丁过氧基)二异丙苯。该方法利用磷钨杂多酸作为缩合反应的催化剂,一方面磷钨具有很强的吸湿性,储存和使用都不方便;另一方面磷钨杂多酸价格昂贵,用量很大,原料成本较高,使用过的杂多酸催化剂,由于吸附了大量水分和过氧化物,在加热脱水活化时,残留的过氧化物易分解爆炸,回收再生困难,从而难以循环使用。另外,杂多酸还具有比表面积小、热稳定性差等问题,使其在催化领域的应用受到一定限制。

5、中国专利文献cn106588735a公开了一种双(叔丁基过氧化异丙基)苯的生产方法。该合成方法以二-(2-羟基异丙基)苯和叔丁基过氧化氢水溶液为原料,高氯酸水溶液为催化剂,甲苯为溶剂,在负压条件下进行缩合脱水反应。该合成方法需要经过脱水、氮气鼓泡、油水分离回釜、两次碱洗、两次水洗、提浓、氮气鼓泡等一系列工序,操作步骤相对复杂。其次,该合成方法安全性不高。这是由于高氯酸溶液极不稳定,在室温下分解,加热则爆炸,因此高氯酸溶液的安全储存要求较高。并且由于提浓过程的最高液相温度高达90℃,而过氧化物对温度比较敏感,在温度过高时极易分解造成产品收率和纯度下降,同时分解时还会释放大量的热量,不利于安全生产。再者,该合成过程会产生大量洗涤废水和含甲苯的废气,对环境造成污染,同时加重了废水废气的处理负担,不利于绿色环保举措的实施。综上所述该合成方法不利于大规模工业化生产。

6、为了解决上述问题,提出本发明。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本发明提供了一种高效率制备二(叔丁基过氧化异丙基)苯的方法。本发明的方法以质量分数为70%的叔丁基过氧化氢溶液和α,α'-二羟基-1,3-二异丙基苯为反应原料,以乙酸酐为叔丁基过氧化氢溶液的脱水剂,以乙酸酐与水反应生成的乙酸为脱水缩合反应的催化剂,一步合成二(叔丁基过氧化异丙基)苯。本发明合成方法反应条件温和、反应周期短、安全性高、简便易操作,所得到的二(叔丁基过氧化异丙基)苯产品外观颜色呈白色,收率高,为二(叔丁基过氧化异丙基)苯的合成提供了新的思路。

2、本发明的技术方案如下:

3、一种高效率制备二(叔丁基过氧化异丙基)苯的方法,包括步骤如下:

4、(1)将质量分数为70%的叔丁基过氧化氢水溶液与乙酸酐混合,搅拌均匀,得到混合溶液a;

5、(2)将α,α'-二羟基-1,3-二异丙基苯加入混合溶液a中,经反应得到反应液b;

6、(3)反应液b经水洗、真空闪蒸干燥、室温冷却凝固后,得到二(叔丁基过氧化异丙基)苯。

7、根据本发明优选的,步骤(1)中所述质量分数为70%的叔丁基过氧化氢水溶液与乙酸酐的质量比为1:(1.9~2.1),优选为1:2.0。

8、根据本发明优选的,步骤(1)中所述搅拌的时间为15~30min,搅拌的温度为15~30℃;其目的为使乙酸酐与叔丁基过氧化氢水溶液中的水充分反应,以达到脱去反应料液中水的目的。

9、根据本发明优选的,步骤(2)中所述混合溶液a中的叔丁基过氧化氢与α,α'-二羟基-1,3-二异丙基苯的摩尔比为(2.0~2.5):1,优选为2.1:1。

10、根据本发明优选的,步骤(2)中所述反应的温度为40~60℃,反应的时间为30~60min。

11、根据本发明优选的,步骤(3)中,所述水洗步骤为:向所得反应液b中加入温度为45~50℃的水进行洗涤,之后分液,所得有机相再次用温度为45~50℃的水进行洗涤,之后分液,得到有机相;每次洗涤加入水的质量与叔丁基过氧化氢水溶液的质量之比为(0.5~2):1;水洗的目的是去除步骤(2)反应液b中的乙酸酐与乙酸。

12、根据本发明优选的,步骤(3)中所述真空闪蒸干燥的温度为45~60℃,干燥压力为-0.1~-0.08mpa,干燥时间为30~60min。

13、本发明上述方法中未详尽描述的步骤和装置均为现有技术,不再赘述,本发明中的室温具有本领域公知含义,指25±5℃。

14、本发明的技术特点及有益效果如下:

15、1、本发明以乙酸酐作为叔丁基过氧化氢水溶液的脱水剂,这是由于叔丁基过氧化氢和α,α'-二羟基-1,3-二异丙基苯的反应为脱水缩合反应,叔丁基过氧化氢中水的脱去有利于脱水缩合反应的进行,从而使反应更完全。

16、2、本发明以乙酸酐作为叔丁基过氧化氢水溶液的脱水剂,以乙酸酐与水反应生成的乙酸为脱水缩合反应的催化剂,相比于cn107556225a中采用碳酸钠和硫酸钠作为脱水剂以及cn103058908a中采用甲苯做脱水剂,减少了静置分液过程,缩短了反应周期,节省了时间成本,操作更加简便易行。其次,采用乙酸酐作为脱水剂,脱水效率高,成本低,安全无毒。

17、3、本发明以乙酸酐作为叔丁基过氧化氢水溶液的脱水剂,以乙酸酐与水反应生成的乙酸为脱水缩合反应的催化剂,相比于cn103058908a中采用高氯酸钠和硫酸溶液作催化剂,反应条件更加温和、对反应设备腐蚀性更小、安全性更高,得到的产品外观颜色更好,产品品质更优。其次,过量的乙酸酐会与脱水缩合反应生成的水进一步反应,从而促使反应正向进行,加快反应速率,使脱水缩合反应进行的更加彻底,有助于提高产品的反应效率和产品收率。相比于cn101544587a采用杂多酸作为催化剂,价格低、易采买,安全性和稳定性高,有利于工业化生产。相比于向反应体系中加入酸性无机溶液,比如cn106588735a中直接采用高氯酸水溶液作为反应催化剂,不仅安全性更高、操作更简单,同时减少了体系中水的含量,更加有利于缩合脱水反应的进行。

18、4、本发明以乙酸酐作为叔丁基过氧化氢水溶液的脱水剂,以乙酸酐与水反应生成的乙酸为脱水缩合反应的催化剂,产品和母液中的乙酸酐和乙酸均可采用水洗的方式去除,副反应减少,目标产品收率高,操作更加简单,所得产品外观颜色较浅为白色,纯度较高,利于工业化生产。

19、5、本发明合成方法相较于现存的合成方法减少了碱洗、提浓等诸多工序,简便易行;本发明所用原料价廉易得,易于储存;本发明方法反应周期短,安全性高,效率高,条件温和,生产成本低;同时副反应少,产品产率和纯度均较高,利于工业化生产。

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