一种Nafion树脂催化合成防老剂SP的方法技术

本发明专利技术公开了一种Nafion树脂催化合成防老剂SP的方法，采用苯酚、腰果酚、苯乙烯为原料，全氟磺酸离子交换树脂（Nafion）作为催化剂。本方法以苯酚、腰果酚和苯乙烯为原料，采用全氟磺酸离子交换树脂（Nafion）作为烷基化合成反应的催化剂，进行合成反应、过滤、蒸馏制得产品，本催化合成工艺设计反应温度控制在120～150℃，大幅提高了反应速度，显著改善产品性能，避免对生产设备的腐蚀性和对环境污染的影响，降低了工艺操控的技术要求，整个合成工艺也更简化，其推广应用能取得较好的社会经济效益。

A method of catalytic synthesis of antioxidant SP by Nafion resin

The invention discloses a method for synthesizing antioxidant SP catalyzed by Nafion resin, using phenol, cashew nut phenol and styrene as raw materials and perfluorosulfonic acid ion exchange resin (Nafion) as catalyst. In this method, phenol, cashew nut phenol and styrene were used as raw materials, perfluorosulfonic acid ion exchange resin (Nafion) was used as catalyst for alkylation synthesis reaction, and the products were prepared by synthesis reaction, filtration and distillation. The reaction temperature of this catalytic synthesis process was controlled at 120-150 C, which greatly increased the reaction speed and significantly improved the reaction rate. Good product performance, avoid the corrosiveness of production equipment and the impact of environmental pollution, reduce the technical requirements of process control, and simplify the whole synthesis process. Its popularization and application can achieve better social and economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种Nafion树脂催化合成防老剂SP的方法
本专利技术采用催化剂全氟磺酸离子交换树脂（Nafion）进行催化反应，特别涉及一种Nafion树脂催化合成防老剂SP的方法，属于防老剂SP的制备方法

技术介绍
防老剂SP的化学名称苯乙烯化苯酚，淡黄色粘稠液体，具有高效、低毒、价廉等优点。它主要用于丁苯橡胶和氯丁橡胶等的稳定剂，聚烯烃及聚甲醛等的抗氧剂，可以延缓合成高分子材料的氧化过程，保证制品加工及应用的稳定性，是一种非污染型橡胶防老剂。腰果酚(Cardanol、别名间十五烷基酚)是一种从天然腰果壳油中经技术提炼得到，可以代替或者部分代替苯酚。腰果酚因含苯环结构而具有耐高温性能；带有极性的羟基可提供体系对接触面的润湿和活性；间位含不饱和双键的碳15直链，能提供体系良好的韧性，优异的憎水性和低渗透性和自干性。防老剂SP的合成方法，部分企业采用液体酸催化剂（盐酸、硫酸、磷酸、聚磷酸），虽然产品收率也比较好，但它们均是强酸，反应较剧烈，产物色泽较深，对设备腐蚀严重；草酸、氯化铝、对苯磺酸和磷酸复合催化剂、活性白土催化合成防老剂SP在经济性方面较好，但存在腐蚀、杂质等问题；采用离子交换树脂、沸石代替无机酸合成防老剂SP尚处于实验研究阶段，中国专利CN101412795、CN102190768、CN103613501均采用大孔强酸性阳离子交换树脂用于有机化合物合成反应的催化剂，合成工序简化、无新增废水排放、减少环境污染，提高原料转化率和产品收率。南京石油化工股份有限公司的张金龙等人研究表明，采用对甲苯磺酸树脂作为催化剂时，反应温度需要120℃～130℃。现有的防老剂SP产品，存在产品收率低和性能较差的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Nafion树脂催化合成防老剂SP的方法，以克服现有防老剂SP合成工艺反应速率小、设备腐蚀、废水污染、工艺操作较为繁琐等问题，同时取得环境友好、收率高、产品性能好的效果。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种Nafion树脂催化合成防老剂SP的方法，原料采用苯酚、腰果酚以及苯乙烯，催化剂采用全氟磺酸离子交换树脂（Nafion）。作为本专利技术所述的一种Nafion树脂催化合成防老剂SP的方法的一种优化方案，包括以下步骤：步骤1）先将苯酚、腰果酚分别计量后投入四口烧瓶内加热至120±10℃，接着加入催化剂全氟磺酸离子交换树脂，然后在搅拌下滴加苯乙烯，滴加时间控制在120分钟内，得到各物质原料混合的料液；步骤2）料液在反应温度120～150℃条件下，反应120～180分钟；步骤3）反应完成后，经抽滤、蒸馏，得到防老剂SP。作为本专利技术所述的一种Nafion树脂催化合成防老剂SP的方法的一种优化方案，各所述原料用量为：苯乙烯(摩尔数)：苯酚(摩尔数)=2.1～2.5:1，苯酚(摩尔数)：腰果酚(摩尔数)=7:3。作为本专利技术所述的一种Nafion树脂催化合成防老剂SP的方法的一种优化方案，所述催化剂全氟磺酸离子交换树脂用量占苯酚投料质量的4～10％。作为本专利技术所述的Nafion树脂催化合成改性防老剂SP的方法的一种优化方案，所述反应温度为120～130℃。作为本专利技术所述的Nafion树脂催化合成改性防老剂SP的方法的一种优化方案，所述蒸馏过程中，常压蒸馏、温度为150～160℃。本制备工艺中的苯酚、腰果酚、苯乙烯可以采用工业级原料。本专利技术的有益效果是：本方法以苯酚、腰果酚和苯乙烯为原料，采用全氟磺酸离子交换树脂（Nafion）作为合成反应的催化剂，进行烷基化反应，经抽滤、蒸馏制得产品，本催化合成工艺设计提高了反应速度，改善了产品性能，进一步降低对生产设备腐蚀、工艺操控等的技术要求，整个合成工艺也更加简化更便于操作控制，无新增废水产生，其应用推广也能获得更好的社会经济效益。附图说明图1为本专利技术的制备工艺流程图。具体实施方式下面结合实施例及附图作进一步说明。实施例1反应原理：以苯酚或腰果酚与苯乙烯为原料，在催化剂全氟磺酸离子交换树脂和一定温度条件下进行芳烷基化反应，苯酚烷基化反应生成邻位或对位或多取代的苯乙烯化苯酚，通常二取代物较多是防老剂的有效成份。腰果酚烷基化反应生成的二取代物是4、6位苯乙烯化腰果酚，是防老剂SP的有效成份。苯酚与苯乙烯的反应方程式如下：。腰果酚与苯乙烯的反应方程式如下：。具体工艺步骤为：将干燥的四口烧瓶放入油加热恒温器中固定并安装好搅拌，四口烧瓶两个支口分别装上球型回流冷凝管和温度计，然后把66g苯酚（工业级）、91g腰果酚（工业级）投入到四口烧瓶中，启动搅拌并加热，转速控制在100～300r/min内，当温度升至120℃时加入13.36g全氟磺酸离子交换树脂（Nafion），然后滴加177ml的苯乙烯，约120分种加完，升温至120～150℃进行回流、烷基化反应2.5h，经抽滤回收催化剂，将滤液进行常压蒸馏、温度为150～160℃，蒸馏至无液滴后得到305g防老剂SP产品，产品收率达90%以上，经检测防老剂SP产品粘度为210MPa.s（25℃）。产品耐温性能提高10℃以上，韧性、憎水性、自干性等表现优良。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Nafion树脂催化合成防老剂SP的方法，其特征在于：原料采用苯酚、腰果酚以及苯乙烯，催化剂采用全氟磺酸离子交换树脂。

【技术特征摘要】
1.一种Nafion树脂催化合成防老剂SP的方法，其特征在于：原料采用苯酚、腰果酚以及苯乙烯，催化剂采用全氟磺酸离子交换树脂。2.根据权利要求1所述的一种Nafion树脂催化合成防老剂SP的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1）先将苯酚、腰果酚分别计量后投入四口烧瓶内加热至120±10℃，接着加入催化剂全氟磺酸离子交换树脂，然后在搅拌下滴加苯乙烯，滴加时间控制在120分钟内，得到各物质原料混合的料液；步骤2）料液在反应温度120～150℃条件下，反应120～180分钟；步骤3）反应完成后，经抽滤、蒸馏，得到防老剂SP。3.根据权利要求1或2所述的一种N...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德堂，王峰，何伟平，肖先举，祁娟，
申请(专利权)人：徐州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32