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摘 要

本课题旨在研究RD防老剂的连续化催化合成，本文制备了新型催化剂SYF，考察了催化剂SYF在固定床上连续催化苯胺和丙酮反应生成RD的研究，结果表明：在反应温度140℃、反应时间为5h、丙酮进料流量80mL/h、苯胺进料流量40mL/h下，反应转化率84.67 %，二三四聚体选择性36.64 %，且该催化剂连续反应100 h其活性维持不变。

关键词：防老剂RD 合成 催化剂 连续化

RD Synthesis Catalyst and Process Optimization

ABSTRACT

This paper aims to continuous catalytic synthesis of antioxidant RD, the paper prepared by the novel catalyst SYF, studied in a fixed bed catalyst SYF RD research continuous catalytic reaction of aniline and acetone generate results showed that: the reaction temperature 140 ℃, reaction time was 5h acetone feed flow 80mL / h, at a feed flow rate of aniline 40mL / h, the reaction conversion rate 85.73 %, two three or four dimer selectivity 32.96 %, and 100 h in the continuous reaction catalyst activity remained unchanged.

Key Words：Antioxidant RD； Synthesis；Catalyst；Continuous

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 前言 1

1.2 RD合成原理 1

1.3 RD 的现行催化剂 3

1.3.1 盐酸、对甲苯磺酸和ZnCl₂为催化剂 3

1.3.2 HF-BF₃为催化剂 4

1.3.3 CuCl₂为催化剂 4

1.3.4 对甲苯磺酸为催化剂 5

1.3.5 BF₃为催化剂 6

1.3.6 苯磺酸为催化剂 6

1.4 本课题的研究目的及意义 7

第二章 实验部分 8

2.1 实验材料 8

2.1.1 实验仪器 8

2.1.2 实验试剂 8

2.2 反应原理 9

2.3 催化剂的制备 11

2.3.1 催化剂SYF的制备 11

2.3.2 SYF-SO₃H催化剂的制备 11

2.4 实验方法 12

2.5 分析与测试 13

2.6 结果与讨论 13

2.6.1 不同V_苯乙烯：V_甲醇比制备的催化剂对RD反应的影响 13

2.6.2 对不同载体负载聚合酸性离子液体催化剂对RD合成的影响 15

2.6.3 不同温度对 R D 反应的影响 16

2.6.4苯胺滴加时间对 RD 反应的影响 17

第三章 结论与展望 18

3.1 结论 18

3.2 展望 18

参考文献 19

致谢 21

第一章 文献综述

1.1 前言

橡胶防老剂 RD ，化学名称为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体（分子式见式1），性能优良，是化学工艺中常见的橡胶防老化产品，具有以下几类优点：资金投入低、应用范围涉及普遍、毒性低等，被广泛用于合成橡胶和天然橡胶的制品中。RD 的结构式如图1-1所示。

21世纪的世界的各种行业进行着迅猛的发展，工业国的我国更是深入其中。工业支撑的汽车行业发展更是迅速，因此 RD 防老剂的发展是必然过程。但是我国的防老剂的供供不应求，尤其是现在对高品质产品的需求。因此其发展前景相当广阔，引起国内研究人员对 RD 研究的广泛关注。

图1-1 2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体分子式

1.2 RD合成原理

当前的 RD 在化工合成阶段分为两个步骤：首先是苯胺和丙酮反应阶段，合成单体2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉；然后是在酸性条件下，发生聚合。通过分析整个反应过程，苯胺分子和丙酮反应的速度相当缓慢，相反的，单体制备过程中某些聚合反应的反应效率很高。因此，这个反应所得到的产物会因为反应速度的不同而使得目标产物不纯，因此目标产物的获得需要分离。许多人认为单体的形成过程，有两种可能的机理，具体反应原理见式1-1到1-7所示。

1.两分子的丙酮在酸性条件下脱水缩合成异亚丙基丙酮，反应见反应式（1-1到1-2）。

式（1-1）

式（1-2）

2.在酸性条件下异亚丙基丙酮与苯胺发生亲核加成反应得到中间产物，反应见反应式（1-3到1-4）。

式（1-3）

式（1-4）

3.在酸性条件下环合，中间产物脱去一个苯胺，得到 RD 单体，反应见反应式（1-5到1-6）。

式（1-5）

式（1-6）

4单体2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉在酸性条件下再聚合成 RD 产品，反应见反应式（1-7）。

式（1-7）

1.3 RD 的现行催化剂

虽然合成步骤大致相似，而在催化剂选择方面却有所差异。一般来说，所用催化剂大致分为七大类：HF-BF₃催为化剂、CuCl₂催为化剂、甲苯磺酸、盐酸和ZnCl₂为催化剂、对甲苯磺酸催化剂、BF₃催化剂和苯磺酸催化剂。

1.3.1 盐酸、对甲苯磺酸和ZnCl₂为催化剂

此催化剂下，苯胺和丙酮为原料合成反应见反应式（1-8到1-9）。

式（1-8）

式（1-9）

这种方法的优点主要是 RD 二聚体和三聚体的重量百分含量比较高，高到58 % 。缺点主要是此反应中产生了大量的污染，具有腐蚀性，对设备伤害大，甲苯具有较大的毒性，所使用的试剂不可再生。

1.3.2 HF-BF₃为催化剂

以HF-BF₃为催化剂，在(CH3)₂C(OH)CH₂COCH₃和CH₃COCH=C(CH₃)₂存在下反应，丙酮和苯胺为原料，得到 RD 单体，反应见反应式（1-10）。

式（1-10）

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