6-四氢苯酐

科技工作者之家 2020-11-17

1,2,5,6-四氢苯酐简称四氢苯酐,分子式为C8H8O3,是顺酐的下游产品之一。它用于醇酸树脂和不饱和树脂,可改善涂料的附着力、弹性、光泽及耐水性。作为固化剂,它和胺类相比,可以制成高温电气性能良好的产品,所以常用作环氧树脂固化剂。作为增塑剂,可提高PVC的耐寒性、耐热性,并且无毒。同时该产品也是合成表面活性剂、医药农药的原料。

合成原理顺酐与丁二烯的反应为双烯合成。根据前线轨道理论,丁二烯和顺酐在一定条件下极易发生上述反应。以顺酐和丁二烯做原料合成四氢苯酐可采用溶剂法和熔融法。1

不同合成方法研究1、溶剂法

将49g(0.5mol)顺丁烯二酸酐和干燥好的125ml溶剂加入500ml三口瓶中,加热至略低于反应温度,通入1,3-丁二烯,强烈搅拌,反应达到终点后,将反应液在0℃下放置一段时间,待析出结晶后过滤,洗涤干燥即得四氢苯酐。分别选择了苯,其结果列于图2;

二甲苯作溶剂,其结果列于图3。

2、熔融法

在250ml三口瓶中加入98g顺酐和0.01%对苯二酚,油浴加热至低于反应温度20℃左右时,开始通入丁二烯气体,由于是放热反应,所以反应温度会自动升温10~20℃ ,反应到达终点后,趁热将产品倒入结晶槽,冷却即得四氢苯酐。熔点为96~ 100℃ ,收率99%以上,以上实验结果列于图4。

3、结论

①溶剂法合成四氢苯酐反应温度低,产品色相好,收率为88~89%,但反应周期长,操作较熔融法复杂,原料成本高。

②熔融法工艺简单,省去溶剂处理回收及相应的设备,反应周期短,收率高,一般在98~ 99%但产品色相不如溶剂法好。1

用途四氢苯酐是顺酐的下游产品之一。它是一种性能优良的新型有机酸酐类环氧树脂固化剂,用于醇酸树脂和不饱和树脂,可改善涂料的附着力、弹性、光泽及耐水性。作为增塑剂,可提高PVC的耐寒性、耐热性,并且无毒。在电子电器工业,航空航天领域广泛应用。同时该产品也是合成表面活性剂,医药农药产品的原料。

1、环氧树脂固化剂

未加入固化剂的环氧树脂,在常温或加热条件下,环氧树脂中的环氧基等官能团一般不会起化学反应,不会使大分子交联成体型结构,因此也把未使用前的环氧树脂统称为热塑性环氧树脂。热塑性环氧树脂特别是分子量不高,环氧树脂没有强度,必须固化交联后才能发挥作用。环氧树脂的固化,主要是借助于固化剂将树脂中的环氧键打开,使环氧树脂的分子结构间接或直接地连接起来,逐步形成一个体型的大分子结构。固化剂按固化机理可分为两类,一类就是参与固化反应,并构成固化产物的一部分链段,这类固化剂称加成型固化剂,如伯胺、仲胺、聚酞胺、多元胺以及各种有机酸和酸酐等;另一类在固化过程中,仅发生催化反应,使树脂本身聚合成网状结构,而固化剂不参加交联反应,这一类固化剂称为催化型固化剂,如叔胺、咪哇、三氟化硼等。还有一些固化剂兼有以上作用。环氧树脂的固化通常使用较多的是第一类固化剂。THPA属于第一类酸酐固化剂。

THPA在环氧树脂固化体系中的反应机理如下:首先,环氧树脂中的经基与酸酐反应,打开酸酐,然后进行加成聚合反应,其顺序如下:

(1)酸酐首先与环氧树脂中的羟基反应,生成羧酸;

(2)酸再对环氧基加成,生成羟基;

(3)生成的羟基再与其他酸酐继续反应。

这个反应过程反复进行,生成体型聚合物。

2、其他化工中间体

四氢苯酐还是重要的化工中间体,用于合成众多化工产品,其中包括:1,2,3,4-丁烷四羧酸、超支化聚酯、六氢苯酐。

合成1, 2, 3. 4一丁烷四梭酸:

四氢苯酐可用于合成1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)。 1,2,3,4-丁烷四羧酸是一种重要的化工产品,被广泛用于纺织、化工、冶金、电子等行业。

目前,工业上生产BTCA的主要方法是化学氧化法,即用氧化剂氧化四氢苯酐来制备BTCA。这一反应通常是在催化的条件下进行的,所选用的氧化剂也不外乎H2O2和HNO3等。用HNO3为氧化剂合成BTCA反应为一步反应。优点是反应迅速,后处理容易,无残留成分。但反应过程中生成NOx气体,并易发生爆沸,难以控制。用H2O2氧化THPA制备BTCA是分两步进行的。首先在无催化剂条件下,H2O2先把THPA氧化成4,5-二羟基-1,2环己烷二羧酸,然后再加入催化剂,这时H2O2进一步氧化4,5-二羟基-1,2环己烷二羧酸生成BTCA,反应如下:2

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学

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