二苄基甲苯的结构表征及热稳定性能研究.docxVIP

2013大连润滑油技术经济论坛论文专辑二苄基甲苯的结构表征及热稳定性能研究李鹏，孔令杰，高显振，魏朝良，张东恒，孙成杰(中国石油大连润滑油研究开发中心，辽宁大连1 16032)摘要：通过GC、IR、NMR和TG等分析手段对实验室合成样品进行了结构表征，并进行了理化性能测试和1000 h 的热稳定性实验。结果表明，合成的二苄基甲苯各项理化性能指标可以满足GB 23971—2009的指标要求，通过 了340℃的热稳定性实验，达到了L—QD 340产品的质量指标要求。关键词：二苄基甲苯；结构；有机热载体；热稳定性0引言有机热载体由于其具有加热均匀，调温控温准确，低蒸汽压下产生高温，传热效果好，节能和输送、 操作方便等特点有着广阔的市场前景，其用量与日剧增，在石油化工、机械制造、塑料橡胶、造纸纺织和 航空航天等各个行业中有着广泛的市场需求。有机热载体分为矿物型有机热载体和合成型有机热载 体。矿物型有机热载体使用温度低，而合成型有机热载体使用温度更高，其热稳定性和寿命明显优于 矿物型产品，并且具有更高的传热效率，更低的流体黏度和低挥发性，因此合成型有机热载体是未来市 场上一类非常重要的产品¨q J。高温合成有机热载体的主要成分是芳烃类化合物，市场上的主流产品包括联苯和联苯醚、氢 化三联苯、乙基联苯和苄基甲苯系列等等。苄基甲苯系列产品包括可以作为气相导热油使用的单 苄基甲苯和作为液相导热油使用的二苄基甲苯[3 3。二苄基甲苯这种高热稳定性的合成型有机热 载体产品，具有沸点高，黏度较低等特点，可以在350 oC及以下的温度使用。合成二苄基甲苯的过程是芳香族化合物的付一克烷基化反应，此反应的催化剂分为路易斯酸催化剂n‘5 3和固体酸催化剂M一2。两大类。使用固体酸催化剂，具有产物与催化剂分离容易，可以重复使用，不会对设备 腐蚀等特点，是绿色化学未来发展的重要方向。本文选取了实验室20 L釜固体酸工艺合成的二苄基甲苯样品和市售的二苄基甲苯产品，通过各种分析手段进行了表征，并且考察了实验室合成 样品的热稳定性。1实验部分1．1合成实验二苄基甲苯的合成是甲苯和氯化苄在酸催化剂的作用下，通过付一克烷基化反应进行的。合成实 验采用固体酸催化剂，进行了20 L釜的放大实验，在优化的工艺条件下，对产物进行了后处理分离，得 到了实验室制备的二苄基甲苯样品。1．2分析表征仪器 气相色谱测试是在Agilent公司的7890气相色谱仪上进行的。红外测试是在Nicolet 6700仪器上进行的，反射模式，扫描次数32，分辨率4，数据间隔1．929cm～。热重实验是在美国TA公司的Discovery热重分析仪上进行的。热重实验条件：以20。C／min的升 温速率从室温到480℃，N：气氛下进行，N：流速25 mL／min。NMR实验在Vafian INOVA 400型核磁共振仪上进行的，CDCl，作溶剂。 2结果与讨论2．1气相色谱分析 图1和图2是实验室合成样品和市售产品的GC谱图。GC谱图中，保留时间1．3min的谱峰1962013大连润滑油技术经济论坛论文专辑为甲苯，实验室合成样品中的甲苯进行了分离处理，图1中没有甲苯的谱峰，而市售产品用甲苯 进行了稀释，图2中可以看到甲苯的谱峰。GC谱图中保留时间5～6 min的样品谱峰为单苄基甲 苯，保留时间8～10 rain的样品谱峰为二苄基甲苯，保留时间12～14 min的样品谱峰为三苄基甲 苯。从表l中的定量分析结果可以看出，合成样品和市售产品中二苄基甲苯的含量都超过了97％，纯度较高。合成样品和市售产品的单苄基甲苯和三苄基甲苯的含量上略有区别，市售产品 含有更多的三苄基甲苯。2姗2岫1 姗 l 蝴 ：姗 o卜jo024681012141618时间／min图1实验室合成二苄基甲苯的GC谱图2000015000鲁100000 。|．； ．一l￡5000时间／min图2市售二苄基甲苯的GC谱图 表1合成样品与市售产品的GC分析结果％注：MBT：单苄基甲苯，DBT：二苄基甲苯，TBT：三苄基甲苯。2．2红外表征图3是合成样品和市售产品的红外谱图。从图3中可以看出，3025 em～、3059 em～、3082 cm一谱 峰归属为芳环上c—H键的伸缩振动吸收，芳环上C=C伸缩振动在图中的1601 cm～、1493 em～、 1450 em。三组吸收峰。2915 cm。1和2853 cm。1谱峰归属为甲基和亚甲基的C—H键的伸缩振动。红 外谱图的结构表征表明了二苄基甲苯分子结构基团的特征吸收，同时可以看出实验室合成样品与市售 产品的红外谱峰的对应性一致。197李鹏等．二苄基甲苯的结构表征及热稳定性能研究10080零60薄薏4020O4000350030002500200015001000波数，cm。图3合成样品和市售产品的