亚磷酸酯类抗氧剂的连续流合成工艺研究及其应用

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作者：

茅梦梅

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摘要：

亚磷酸酯类抗氧剂是一类辅助抗氧剂,广泛应用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和合成橡胶等领域,可有效抑制产品老化,提高产品透明度。本文采用了一种高效的连续流工艺制备亚磷酸酯类抗氧剂及其衍生物,以抗氧剂168为主要研究对象,探讨其连续流制备工艺中的不同影响因素,通过大量实验获得了抗氧剂168的最优工艺条件。本文以2,4-二叔丁基苯酚和三氯化磷为原料,三乙胺为缚酸剂,制备了抗氧剂168。首先,利用间歇法工艺获得初步的反应条件,然后在微通道中进一步优化反应条件,优化后的工艺条件为:n(2,4-二叔丁基苯酚):n(三氯化磷):n(三乙胺)=3.0:1.0:3.3,反应温度为70 ℃C,反应停留时间为20 s,经后处理,精制产物的收率可达91%。通过熔点、GC、1H NMR、13C NMR以及HRMS等测试方法表征了合成产物,并确定其为目标化合物。与间歇法工艺条件相比,该法的反应停留时间大大缩短,并且能在高收率下连续获得目标产物。该方法采用微通道反应器,操作简单,安全性能高。此外,该法按照化学计量比进行投料反应,这也使得亚磷酸酯类抗氧剂的合成工艺更加绿色、经济、高效。本文利用抗氧剂168的连续流合成方法制备了23种亚磷酸酯类衍生物,探讨了该法对不同反应底物的适用性。同时考察了三种不同的亚磷酸酯类衍生物,即三(4-甲基-2-叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(联苯基)亚磷酸酯和三(4-肉桂苯基)亚磷酸酯在聚丙烯中的抗氧化性能。通过与酚类抗氧剂1010混合,经聚丙烯挤出加工后,测试了熔体流动速率、氧化诱导期以及转矩流变性能等参数来验证其抗氧化效果。研究结果表明,与市售抗氧剂168相比,通过该方法制备的抗氧剂168具有相同的均化性能、塑化性能和热稳定性。此外,在三种亚磷酸酯类衍生物中,三(联苯基)亚磷酸酯的抗氧化性能最佳,三(4-甲基-2-叔丁基苯基)亚磷酸酯和三(4-肉桂苯基)亚磷酸酯的抗氧化性能次之。

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关键词：

亚磷酸酯 抗氧剂168 三氯化磷 连续流