聚酚抗氧化劑CPL改性研究

高瑀婷，戴傳波

(吉林化工學(xué)院 石油化工學(xué)院，吉林 吉林 132022)

我國是聚乙烯、ABS、橡膠生產(chǎn)大國[1].添加聚酚抗氧化劑后，可使其使用壽命得到大大延長，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益更加明顯[2-4].聚酚抗氧化劑CPL(對(duì)甲基苯酚雙環(huán)戊二烯異丁基化產(chǎn)物)是一種多元酚類的無毒、耐久性的環(huán)保新型抗氧化劑，具有高效、粒徑小、不變色等優(yōu)點(diǎn)[5].易溶于醇類、芳香類等有機(jī)溶劑，不能與水混溶.是聚乙烯、ABS合成橡膠等聚合物的高級(jí)抗氧劑[6].聚酚抗氧劑經(jīng)過改性后能在高溫條件下穩(wěn)定存在、不易分解，并能長時(shí)間使塑料保持原始屬性，常在橡膠塑料、車輛、建材等領(lǐng)域中廣泛使用[7-9].近些年，隨著人們對(duì)助劑的環(huán)保及實(shí)用性能的要求逐漸提高，聚酚抗氧化劑將逐步取代以往的酚類抗氧化劑，改性后的聚酚抗氧劑將有更好的應(yīng)用前景[10]，為未來提出的新型抗氧化劑提供有利參考.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料與儀器

環(huán)己烷、丙烯酸、三乙胺、三氯氧磷，自定玻璃反應(yīng)釜，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司，KDM型調(diào)溫電熱套，山東鄄城華魯電熱儀器有限公司.

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

向1 000 mL的四口玻璃反應(yīng)釜中加入聚酚抗氧化劑，以環(huán)己烷為溶劑，加入丙烯酸和三乙胺，將三氯氧磷和環(huán)己烷混合物加到帶有膠塞的滴液漏斗中，開啟水浴加熱，攪拌升溫至77～80 ℃，開始滴加三氯氧磷和環(huán)己烷混合物，滴加時(shí)間為40～50 min，滴加完畢，保溫反應(yīng)2.5 h，保溫反應(yīng)完成后，向反應(yīng)釜中加入蒸餾水，繼續(xù)攪拌，15 min后將攪拌系統(tǒng)停止，靜置15 min，將下層液體放出，收集于瓶中，完成第一次水洗.然后再次向反應(yīng)釜中加入蒸餾水，開啟攪拌旋鈕，繼續(xù)反應(yīng)15 min，停止攪拌，靜置15 min，將下層液體收集于瓶中，完成第二次水洗.

將余下的上層液體移入三口燒瓶中，安裝蒸餾裝置，通入冷凝水，同時(shí)開啟調(diào)溫電熱套的控溫旋鈕，升溫15 min左右，觀察到有溶劑被蒸出，當(dāng)不再有液體滴出且溫度達(dá)178～180 ℃之間時(shí)，將控溫旋鈕關(guān)閉，蒸餾完成.得到改性后的聚酚抗氧化劑酯化物.采用測(cè)定熔點(diǎn)、皂化值的方式來表征所得改性后的聚酚抗氧化劑.

2 結(jié)果與討論

2.1 不同生產(chǎn)廠家的聚酚抗氧化劑對(duì)改性結(jié)果的影響

圖1 不同生產(chǎn)廠家的聚酚抗氧化劑改性結(jié)果

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，由德國歐諾法公司生產(chǎn)的聚酚抗氧化劑產(chǎn)品改性后熔點(diǎn)、皂化值、產(chǎn)率較另兩家更高，且為透明的淡黃色固體，符合預(yù)期值，故選用德國歐諾法公司的產(chǎn)品進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)研究.

2.2 不同溶劑對(duì)聚酚抗氧化劑改性的影響

圖2 不同溶劑改性聚酚抗氧化劑結(jié)果

以甲苯、環(huán)己烷為溶劑所得結(jié)果更好，二者中環(huán)己烷毒性低，廉價(jià)易得，對(duì)產(chǎn)品的溶解度小，甲苯有毒性，因此，選擇環(huán)己烷為反應(yīng)溶劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

2.3 不同的原料滴加方式對(duì)聚酚抗氧化劑改性的影響

三氯氧磷采用滴加的方式進(jìn)料，能夠保持在反應(yīng)過程中及時(shí)除去生成的氯化氫，又能調(diào)節(jié)反應(yīng)液的PH值穩(wěn)定，有利于主反應(yīng)的進(jìn)行，也就相對(duì)減少了丙烯酸原料聚合副反應(yīng)的發(fā)生.

圖3 不同的原料滴加方式改性聚酚抗氧化劑結(jié)果

分別以單次、三次、五次滴加三氯氧磷原料對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響不大，單次滴加結(jié)果符合預(yù)期，分三次、五次滴加比單次滴加的表征結(jié)果稍差，且時(shí)間較長，浪費(fèi)水電能源，故采用單次滴加方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

2.4 不同反應(yīng)溫度對(duì)聚酚抗氧化劑改性的影響

圖4 不同溫度對(duì)聚酚抗氧化劑改性結(jié)果

根據(jù)表征結(jié)果，78～80 ℃為最佳反應(yīng)溫度，熔點(diǎn)大于等于110 ℃，皂化值85 mg KOH/g以上，產(chǎn)率大于85%，各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合預(yù)期值.

2.5 不同丙烯酸量對(duì)聚酚抗氧化劑改性的影響

圖5 不同丙烯酸量改性聚酚抗氧化劑結(jié)果

3 結(jié) 論