一種雙（叔丁基過氧化異丙基）苯的生產(chǎn)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種雙（叔丁基過氧化異丙基）苯（簡稱BIPB）的生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法以二-（2-羥基異丙基）苯和叔丁基過氧化氫水溶液為原料，高氯酸水溶液為催化劑，甲苯為溶劑，在負(fù)壓條件下進(jìn)行縮合脫水反應(yīng)，降低了叔丁基過氧化氫的損耗、縮合反應(yīng)速度快、副反應(yīng)少、提高了原料轉(zhuǎn)化率、得到了收率和純度較高的BIPB產(chǎn)品，降低了生產(chǎn)成本。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種有機(jī)過氧化物的生產(chǎn)方法，具體涉及一種雙(叔丁基過氧化異丙基)苯的生產(chǎn)方法。
技術(shù)介紹
1,3(1,4)-雙(叔丁基過氧異丙基)苯(簡稱BIPB)是過氧化二異丙苯(DCP)的升級產(chǎn)品，俗稱“無味DCP”，是用量僅次于DCP的二烷基有機(jī)過氧化物交聯(lián)劑,是上世紀(jì)60年代初在國外實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的新型過氧化物產(chǎn)品。BIPB分子中含有兩個(gè)過氧鍵，屬于雙過氧化合物，分子式C20H34O4，分子量338，其理論活性氧含量為9.45％。純m-BIPB為白色晶體，熔點(diǎn)50～52℃；純p-BIPB為白色晶體，熔點(diǎn)77～79℃；m-BIPB和p-BIPB混合的熔點(diǎn)為45～55℃。幾十年來，市場上供應(yīng)的BIPB產(chǎn)品一直有兩種：m-BIPB和p-BIPB混合；另一種為純m-BIPB，這兩種產(chǎn)品的用途及使用條件完全相同。由BIPB熱分解產(chǎn)生的自由基具有較高的穩(wěn)定性，BIPB可作為聚乙烯、三元乙丙橡膠、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅橡膠、丁腈橡膠等橡膠和塑料的交聯(lián)劑。在同等交聯(lián)效果的情況下，添加量僅為DCP的2/3。BIPB無論在交聯(lián)過程還是制成品中都沒有DCP交聯(lián)的臭味。BIPB交聯(lián)效率高，制品的耐熱性、低溫屈撓性及耐壓變形性都較好。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)和生活質(zhì)量的提高，用戶對BIPB的需求量會越來越多。1、BIPB合成方法簡介據(jù)專利和文獻(xiàn)報(bào)道，常見的BIPB合成方法有四種：一是在酸性催化劑存在下，用二-(2-羥基異丙基)苯與叔丁基過氧化氫的縮合脫水反應(yīng)，得到BIPB。二是在酸性催化劑存在下，用叔丁基過氧化氫與二-(異丙烯基)苯通過雙鍵加成反應(yīng)，得到BIPB。三是在叔醇或烯烴等酸接受體存在下，通過叔丁基過氧化氫與α，α′-二鹵代二異丙苯的脫鹵化氫反應(yīng)制備BIPB。四是在金屬離子催化劑存在下，直接通過二異丙苯與叔丁基過氧化氫反應(yīng)來合成BIPB。由于其它幾種BIPB合成法較難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，我們選擇縮合反應(yīng)合成法作為BIPB的生產(chǎn)方法。該方法是以二異丙苯為基本原料，通過氧氣或空氣自氧化反應(yīng)及還原反應(yīng)得到二-(2-羥基異丙基)苯(DC)。然后在酸性催化劑存在下，讓DC與叔丁基過氧化氫(TBHP)發(fā)生縮合反應(yīng)生成BIPB。根據(jù)所用催化劑不同，縮合反應(yīng)合成法又可分為高氯酸催化法、鹽酸(硝酸)催化法、硫酸催化法及無水草酸催化法。有機(jī)過氧化物對溫度、酸、堿、重金屬離子等很不穩(wěn)定，由于過氧化物的特殊性質(zhì)，合成過氧化物的反應(yīng)都比較復(fù)雜。在酸性催化劑存在下，通過DC與TBHP的縮合脫水反應(yīng)來合成BIPB，除生成單過氧化物中間體MP及最終產(chǎn)物BIPB的主反應(yīng)外，還不可避免同時(shí)發(fā)生其它副反應(yīng)，其反應(yīng)機(jī)理見下式所示：BIPB的縮合反應(yīng)及主要副反應(yīng)：其中1-(叔丁基過氧異丙基)-3(4)-(2-羥基異丙基)苯簡稱MP；1-(叔丁基過氧異丙基)-3(4)-異丙烯基苯簡稱OP。由上式所示可以看出，BIPB縮合反應(yīng)的主要副反應(yīng)有：單過氧化物中間體MP分子內(nèi)脫水生成OP，DC酸催化脫水生成異丙烯基二甲基芐醇及二異丙烯基苯，異丙烯基二甲基芐醇與TBHP反應(yīng)脫水生成OP，BIPB、MP及OP酸催化過氧鍵斷裂生成苯酚衍生物和丙酮。2、現(xiàn)有技術(shù)方案及缺點(diǎn)美國專利US3787504(1974年)中，公開了間、對位-BIPB的硫酸催化合成方法，在攪拌開動和惰性二氧化碳?xì)夥障拢捎枚宥』^氧化物作為溶劑，1摩爾DC用1.7至4摩爾二叔丁基過氧化物，用大量過量的60％～65％的硫酸做催化劑，硫酸與DC的摩爾比為5～7比1，與2摩爾75％叔丁基過氧化氫，在﹣0～10℃下反應(yīng)約1小時(shí)，然后快速加入800克85℃～90℃熱水，上層有機(jī)相用4％氫氧化鈉溶液中和后，再水洗。得到的BIPB含量為35％的二叔丁基過氧化物溶液，采用反相水蒸汽蒸餾的方法除去，在55℃分層除水后得到水含量為4.25％的BIPB產(chǎn)品，折算成無水BIPB的收率為86.6％。專利實(shí)施例中描述了，硫酸的濃度低于60％或高于65％都對反應(yīng)的收率有較大影響，硫酸的用量減少和增加都要影響合成反應(yīng)得率。另外，專利中提到用苯和正己烷做溶劑，合成BIPB的收率將分別降低到70％～75％。這種合成方法有以下缺點(diǎn)：(1)硫酸大大過量，每合成一噸BIPB產(chǎn)品，要產(chǎn)生3至4噸深黑紅色的濃度50％～60％廢硫酸，其中含有叔丁基過氧化氫、BIPB和各種酸分解副產(chǎn)物，既不能回收利用，又很難處理排放，對環(huán)境保護(hù)非常不利；(2)由于使用了大量酸催化劑，反應(yīng)速度過快(約為1小時(shí))，由于叔丁基過氧化氫、DC和BIPB及反應(yīng)中間體單過氧化物都對酸很不穩(wěn)定，副反應(yīng)的速度也會加快，在實(shí)驗(yàn)室可以控制，在工業(yè)生產(chǎn)中，一旦出現(xiàn)停電或冷凍系統(tǒng)、攪拌器等故障，很可能由于溫度失控或油水界面的劇烈反應(yīng)發(fā)生安全事故；(3)大量硫酸對生產(chǎn)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕。反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)，快速加入85℃至90℃的熱水，由于反應(yīng)體系中存在的大量硫酸與熱水混合，很可能發(fā)生放熱反應(yīng)，造成BIPB的二叔丁基過氧化物溶液的溫度升高，從而引起B(yǎng)IPB的酸催化分解，存在安全隱患，對反應(yīng)收率、產(chǎn)品純度也有較大影響；(4)作為溶劑的二叔丁基過氧化物本身是一種有機(jī)過氧化物，對強(qiáng)酸和高溫不穩(wěn)定，又容易產(chǎn)生靜電，用它作為合成BIPB的反應(yīng)溶劑存在安全隱患。因此，這種大量硫酸催化合成法只能作為實(shí)驗(yàn)室制備少量BIPB產(chǎn)品的方法，不適用于工業(yè)生產(chǎn)。湖南以翔化工有限公司的專利雙(叔丁基過氧基)二異丙苯的制備方法(CN101544587A)，公開了采用含結(jié)晶水的磷鎢雜多酸做催化劑，以環(huán)己烷、二叔丁基過氧化物或二氯甲烷做為溶劑，將80％TBHP(含水20％)與DC進(jìn)行反應(yīng)15至25小時(shí)，雜多酸的用量為DC質(zhì)量為1/5～1，反應(yīng)溫度為0～50℃，反應(yīng)收率50％～66％，實(shí)施例中沒有描述磷鎢雜多酸做催化劑的再生和循環(huán)使用方法和效果。該BIPB制備方法存在以下缺點(diǎn)：(1)磷鎢雜多酸有很強(qiáng)的吸濕性，儲存和使用都不方便；(2)磷鎢雜多酸的價(jià)格昂貴，用量很大，原料成本較高，使用過的雜多酸催化劑，由于吸附了大量水分和過氧化物，在加熱脫水活化時(shí)，殘留的過氧化物易分解爆炸，回收再生困難，也就難以循環(huán)使用；(3)反應(yīng)時(shí)間為15至25小時(shí)反應(yīng)，由于反時(shí)間過長，反應(yīng)效率非常低；(4)使用和DC重量相同量的雜多酸催化劑，在45℃下反應(yīng)16小時(shí)，得到的BIPB收率只有50.8％(實(shí)施例2)；反應(yīng)收率低，說明其反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性都不高。上述BIPB的制備方法，由于催化劑用量大，反應(yīng)速度過慢，反應(yīng)收率低等，只能用來在實(shí)驗(yàn)室制備少量產(chǎn)品，不適用與工業(yè)化生產(chǎn)。專利CN102796035中，公開了一種間、對位混合雙(叔丁基過氧化異丙基)苯的合成方法，以二(2-羥基-2-丙基)苯和叔丁基過氧化氫為起始原料，用濃度為50％～52％的高氯酸作為催化劑，以6#溶劑油為溶劑，各物料配比為：二(2-羥基-2-丙基)苯：叔丁基過氧化氫(摩爾比)1:2.30～2.90；二(2-羥基-2-丙基)苯：6#溶劑油(重量比)：100:250～410，控制反應(yīng)溫度39～56℃，控制反應(yīng)壓力0～-0.056Mpa，進(jìn)行“減壓、氮?dú)夤呐荨泵撍亓骺s合反應(yīng)，反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，加堿終止反應(yīng)，反應(yīng)液經(jīng)堿洗、水洗得縮合液，將縮合液提濃得到雙(叔丁基過氧化異丙基)苯。具有反應(yīng)易控制、本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種雙(叔丁基過氧化異丙基)苯的生產(chǎn)方法，以二?(2?羥基異丙基)苯和叔丁基過氧化氫水溶液為原料，高氯酸水溶液為催化劑，甲苯為溶劑，包括如下步驟：(1)在反應(yīng)釜中加入所述甲苯，攪拌并加入所述叔丁基過氧化氫水溶液，靜置分層除水；(2)加入所述二?(2?羥基異丙基)苯和所述高氯酸水溶液，氮?dú)夤呐荩M(jìn)行縮合反應(yīng)，縮合反應(yīng)中氣相冷凝后分離得到甲苯并回流至反應(yīng)釜，當(dāng)1?(叔丁基過氧異丙基)?3?(2?羥基異丙基)苯含量≤1.5wt％時(shí)，加入堿液終止反應(yīng)；(3)加入堿液或/和水進(jìn)行洗滌，獲得雙(叔丁基過氧化異丙基)苯縮合液；(4)所述雙(叔丁基過氧化異丙基)苯縮合液經(jīng)提濃、刨片和干燥獲得雙(叔丁基過氧化異丙基)苯。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙(叔丁基過氧化異丙基)苯的生產(chǎn)方法，以二-(2-羥基異丙基)苯和叔丁基過氧化氫水溶液為原料，高氯酸水溶液為催化劑，甲苯為溶劑，包括如下步驟：(1)在反應(yīng)釜中加入所述甲苯，攪拌并加入所述叔丁基過氧化氫水溶液，靜置分層除水；(2)加入所述二-(2-羥基異丙基)苯和所述高氯酸水溶液，氮?dú)夤呐荩M(jìn)行縮合反應(yīng)，縮合反應(yīng)中氣相冷凝后分離得到甲苯并回流至反應(yīng)釜，當(dāng)1-(叔丁基過氧異丙基)-3-(2-羥基異丙基)苯含量≤1.5wt％時(shí)，加入堿液終止反應(yīng)；(3)加入堿液或/和水進(jìn)行洗滌，獲得雙(叔丁基過氧化異丙基)苯縮合液；(4)所述雙(叔丁基過氧化異丙基)苯縮合液經(jīng)提濃、刨片和干燥獲得雙(叔丁基過氧化異丙基)苯。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙(叔丁基過氧化異丙基)苯的生產(chǎn)方法，其特征在于，各物料配比如下：二-(2-羥基異丙基)苯與叔丁基過氧化氫的摩爾比為1：2.20～2.40；二-(2-羥基異丙基)苯與高氯酸的重量比為100：0.38～0.75；二-(2-羥基異丙基)苯與甲苯的重量比為100：200～600。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙(叔丁基過氧化異丙基)苯的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述生產(chǎn)方法還滿足以下任一一組條件：a)所述二-(2-羥基異丙基)苯為間、對位異構(gòu)體混合，所述雙(叔丁基過氧化異丙基)苯為間、對位異構(gòu)體混合，所述二-(2-羥基異丙基)苯的間位異構(gòu)體與二-(2-羥基異丙基)苯的對位異構(gòu)體的比例為1.5～3.0：1；b)所述二-(2-羥基異丙基)苯...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：譚永生，崔敏華，徐裕，徐衛(wèi)民，丁紅衛(wèi)，
申請(專利權(quán))人：中國石油化工集團(tuán)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11