以羰基化合物肟化反應為基礎的肟類橡膠助劑清潔生產(chǎn)工藝

【摘要】： 對苯醌二肟是一種性能優(yōu)良的交聯(lián)劑,在橡膠工業(yè)中有著非常廣泛的應用,我國每年均生產(chǎn)數(shù)十萬噸對苯醌二肟,但由于現(xiàn)代社會對環(huán)境越來越重視,化學工業(yè)朝著綠色化的方向發(fā)展,對苯醌二肟生產(chǎn)技術(shù)面臨著改進革新的挑戰(zhàn),既經(jīng)濟又環(huán)保的生產(chǎn)對苯醌二肟生產(chǎn)技術(shù),是目前化學工作者努力實現(xiàn)的目標。 本論文以清潔生產(chǎn)為核心目標,通過對現(xiàn)行工業(yè)制備對苯醌二肟和二苯甲酰對苯醌二肟的技術(shù)進行改進,減少廢水及污染物的排放,提高產(chǎn)品的產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量。并且在此基礎上,利用羰基化合物和羥胺的親核加成反應,來合成對苯醌二肟,使得生產(chǎn)過程中原子利用率大為提高,且產(chǎn)率顯著改善。 1.以醋酸為催化劑,兩步法合成對苯醌二肟 本章從經(jīng)濟性及對苯醌二肟的產(chǎn)率出發(fā),對工業(yè)上以苯酚,亞硝酸鈉,硫酸和鹽酸羥胺為原料,兩步合成對苯醌二肟的方法進行改良。實驗以少量醋酸作為催化劑,水溶液為溶劑,研究對苯醌二肟在水體系中的合成,并探索了該體系中對苯醌二肟合成的最佳條件。結(jié)果表明,以醋酸為催化劑代替工業(yè)合成中的強堿化環(huán)境,能夠使得對苯醌二肟的產(chǎn)率有顯著的提高:在苯酚,亞硝酸鈉,醋酸摩爾比1∶1.3∶0.33時,對苯醌二肟產(chǎn)率可達到65.3%。并且由于反應條件溫和,反應時溶液PH值約為4.5,因此無需耐強酸強堿的反應設備,降低了生產(chǎn)成本。 2.以碳酸鈣為催化劑合成對苯醌二肟 前面一章使用醋酸為催化劑,兩步法合成對苯醌二肟雖然可以較大幅度的提高產(chǎn)品的產(chǎn)率,但是需要兩步合成,步驟繁瑣,原子利用率較低,并且由于使用了水體系,產(chǎn)生了較多的廢液,對環(huán)境亦不友好。 本章從環(huán)保經(jīng)濟性出發(fā),以碳酸鈣為催化劑,探索以對苯醌和鹽酸羥胺為原料在乙醇-水體系中(體積比1∶3合成對苯醌二肟的最佳條件。實驗表明,在70℃,鹽酸羥胺與對苯醌摩爾比為5.0對苯醌二肟的產(chǎn)率可達到67.3%。此反應一步合成了對苯醌二肟,并且溶劑乙醇可以回收利用,在保證了對苯醌二肟產(chǎn)率的前提下,進一步降低了生產(chǎn)成本,并且原子利用率大大高于兩步法合成對苯醌二肟,反應更為綠色化。 3.以氨水為緩沖劑合成對苯醌二肟 以碳酸鈣為催化劑合成對苯醌二肟,雖然簡化了反應步驟,提高了原子利用率,但是對苯醌二肟的產(chǎn)率還比較低,導致最終產(chǎn)品中夾雜了少量的對苯醌,影響了產(chǎn)品的純度。 本章從提高對苯醌的利用率和綠色化反應的角度出發(fā),將對苯醌溶于乙醇體系中,采用滴加鹽酸羥胺水溶液(鹽酸羥胺水溶液用氨水來調(diào)節(jié)PH值)的方法,得到了純度較高的對苯醌二肟,并且產(chǎn)率有了長足的進步。并且由于體系中以乙醇為主,因為反應廢水排放量極少,符合綠色化的要求。結(jié)果表明,控制鹽酸羥胺水溶液的PH=8,鹽酸羥胺與對苯醌摩爾比為2.8∶1.0時,對苯醌二肟的產(chǎn)率可達93.7%。 4.以對苯醌二肟為原料綠色化合成二苯甲酰對苯醌二肟 二苯甲酰對苯醌二肟也是一種橡膠硫化劑,用途與對苯醌二肟相近,但由于結(jié)構(gòu)中含有苯甲?；?故比對醌二肟具有更強的硫化遲效性,不易焦燒。 本章主要是在氯仿體系中,探索以對苯醌二肟和苯甲酰氯為原料,在非均相條件下,綠色化合成二苯甲酰對苯醌二肟。實驗表明,在對苯醌二肟與苯甲酰氯摩爾比為1.0∶2.3,反應溫度為60℃時,二苯甲酰對苯醌二肟的產(chǎn)率可達到93%,溶劑氯仿可回收93%,無廢液排放,因此符合環(huán)保綠色的要求。 【關(guān)鍵詞】：對苯醌二肟 鹽酸羥胺 綠色化 二苯甲酰對苯醌二肟
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TQ330.38
【目錄】：

• 論文摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-25
• 第一節(jié) 引言12-14
• 第二節(jié) 肟的性質(zhì)及肟類合成研究進展14-19
• 第三節(jié) 我國對苯醌二肟類助劑的生產(chǎn)工業(yè)現(xiàn)狀19-23
• 第四節(jié) 橡膠助劑生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展展望23-24
• 第五節(jié) 本論文研究內(nèi)容的選擇及意義24-25
• 第二章 以醋酸為催化劑兩步法合成對苯醌二肟25-34
• 第一節(jié) 試劑和儀器26
• 第二節(jié) 對苯醌二肟的合成26-27
• 第三節(jié) 實驗結(jié)果及其討論27-29
• 第四節(jié) 對苯醌二肟的分析鑒定及結(jié)論29-33
• 本章結(jié)論33-34
• 第三章 以碳酸鈣催化劑一步法合成對苯醌二肟34-42
• 第一節(jié) 試劑和儀器34
• 第二節(jié) 對苯醌二肟的合成34-36
• 第三節(jié) 實驗結(jié)果及其討論36-40
• 第四節(jié) 對苯醌二肟的分析鑒定及結(jié)論40-41
• 本章結(jié)論41-42
• 第四章 以氨水為緩沖劑合成對苯醌二肟42-49
• 第一節(jié) 試劑和儀器42
• 第二節(jié) 對苯醌二肟的合成42-43
• 第三節(jié) 實驗結(jié)果及其討論43-47
• 第四節(jié) 對苯醌二肟的分析鑒定及結(jié)論47-48
• 本章結(jié)論48-49
• 第五章 二苯甲酰對苯醌二肟的合成49-59
• 第一節(jié) 試劑和儀器49-50
• 第二節(jié) 二苯甲酞對酮二肪的合成50-51
• 第三節(jié) 實驗結(jié)果及其討論51-56
• 第四節(jié) 二苯甲酰對苯醌二肟的分析鑒定56-58
• 本章結(jié)論58-59
• 參考文獻59-61
• 致謝61

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