耐温阳离子树脂催化二壬基酚与苯酚合成壬基酚.docxVIP

离子交换与吸附,2003,19(5):444~449IONEXCHANGEANDADSORPTION文章编号:1001-5493(2003)05-0444-06耐温阳离子树脂催化二壬基酚与苯酚合成壬基酚*何明阳1,2群2杨绪杰1陆路德1信1陈汪1南京理工大学化学化工学院,江苏南京2100942江苏工业学院化学工程系,江苏常州213016摘要：用耐高温阳离子树脂催化二壬基酚与苯酚烷基转移为壬基酚。研究表明，经过耐温处理的强酸性阳离子交换树脂有较好的催化性能，当以CH202型树脂作为催化剂，在140℃，苯酚与二壬基酚摩尔比8∶1的条件下反应2.5h，二壬基酚的转化率可以达到90%以上，适当延长反应时间，二壬基酚的转化率可以进一步提高，催化剂重复使用8次催化活性没有明显降低。关键词：苯酚;壬基酚;二壬基酚;耐高温阳离子交换树脂;烷基转移中图分类号:TQ426文献标识码:A1前言壬基酚是精细化工的重要原料和中间体，主要用于生产表面活性剂[1]、聚烯烃的抗氧剂以及橡胶的防老剂、光学玻璃纤维辐射处理的原料[3]、润滑油添加剂及液体烃类燃烧的添加剂等[3,4]。壬基酚是由苯酚与烷基化试剂(如壬烯，壬醇)在酸性催化剂(如活性白土，离子交换树脂，三氟化硼等)存在下进行烷基化反应制得的，多数厂家采用苯酚与壬烯烷基化工艺[5]。由于烃基属于第一类定位基团，在发生一烷基化后，使苯环活化，而容易发生多烷基化，生成多烷基化物，二壬基酚就是其中的主要副产物，国内开发和引进的壬基酚装置约副产5%~15%的二壬基酚。目前，二壬基酚的利用还远没有引起人们的足够重视，因此大部分工业装置都以壬基酚为目的产物，而将二壬基酚作为焦油处理，每年将大量二壬基酚作为代替燃料焚烧处理[6]。二壬基酚与苯酚在酸性催化剂存在下可发生烷基转移反应生成壬基酚，利用这一原理，我们对各种强酸性阳离子交换树脂催化剂进行了考察，并选用一种活性较高，耐高温性能较好的树脂催化剂，研究了在不同反应条件(反应温度，催化剂用量，反应物配比等)下二壬基酚与苯酚转化为壬基酚的反应。研究表明耐高温阳离子交换树脂CH202对该反*收稿日期:2003年6月12日作者简介:何明阳(1962-),男,江苏省人，副教授.第19卷第5期离子交换与吸附·445·应的催化效果最好，且耐温性能良好，经多次重复使用，仍能保持较高的转化率。当以CH202型树脂作为催化剂，在140℃，苯酚与二壬基酚摩尔比8∶1的条件下反应2.5h，二壬基酚的转化率可以达到90%以上，适当延长反应时间，二壬基酚的转化率可以进一步提高。2实验部分2.1实验原理二壬基酚与苯酚在酸性催化剂作用下可以发生烷基转移反应而生成壬基酚，其反应式如下：2.2实验仪器和试剂气相色谱仪：SP502型气相色谱仪，山东鲁南分析仪器厂。其它为实验室常规仪器。苯酚，分析纯；二壬基酚，常州染料化工厂壬基酚精馏釜底液。强酸性离子交换树脂催化剂：CH101，凝胶型，交换量5.02mmol/g，低交联度；CH201，耐温大孔型，交换量2.49mmol/g，高交联度；CH202，耐温大孔型，交换量3.54mmol/g，低交联度；CH203，耐温大孔型，交换量4.21mmol/g，高交联度；CH301，耐温凝胶型，交换量3.67mmol/g，高交联度。以上催化剂均为自制，树脂的耐温处理方式是在芳环上引入强吸电子基团。2.3实验步骤在装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中，加入离子交换树脂催化剂、二壬基酚和苯酚，搅拌下加热，定时取样，气相色谱分析，计算二壬基酚的转化率。分析方法：色谱柱SE-54毛细管柱，柱长30m，氢火焰离子化检测器，载气为N2。分析条件为柱温230℃，汽化室温度250℃，检测室温度250℃。3结果和讨论3.1树脂催化剂的筛选催化剂是影响反应速度的重要因素。对于离子交换树脂催化剂来说，树脂的交换量、·446·2003年10月IonExchangeandAdsorption结构和耐温性能对催化活性均有影响。为此，对合成的各种催化剂进行了测试和筛选，在反应温度150℃，苯酚与二壬基酚摩尔比8∶1，树脂催化剂用量为总物料的5%(质量百分数，下同)的情况下，反应结果见图1。从图1可以看出，在此反应条件下，经过耐温处理的催化剂均有较好的催化活性，且以低交联度的CH202具有最好的催化效果，未经耐温处理的CH101的催化活性相对较差。这一方面是因为耐温处理的树脂芳环上连有强吸电子基团，使树脂的酸强度增加，催化活性提高，未经耐温处理的CH101，酸强度相对较低，催化活性较低；另一方面，未经耐温处理的CH101在150℃的高温下，磺酸基脱落较快，也影响了催化剂的催化活性。实验数据还可以看出，虽然几种耐温树脂的交换量不同，即单位质量的活性中心不同，但在所选相同催化剂用量下，二壬基酚的转化率相