橡胶防老剂TMQ的制备装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于防老剂领域，具体涉及一种橡胶防老剂TMQ的制备装置及其制备方法。制备装置包括顺序连接的丙酮预热器、丙酮聚合塔、半成品合成塔、半成品接收釜以及反应釜；所述的半成品合成塔设置有苯胺进料口；所述的丙酮聚合塔内设置有碱性树脂，所述的半成品合成塔内设置有酸性树脂；所述的丙酮预热器、丙酮聚合塔、半成品合成塔、半成品接收釜以及反应釜均设置有加热器。本专利首次开发了控制丙酮聚合的催化剂及对应控制步骤，将丙酮聚合控制在以二聚体为主的范围内，再在第二种催化剂的作用下，与苯胺聚合反应生成TMQ单体。与苯胺聚合反应生成TMQ单体。与苯胺聚合反应生成TMQ单体。

Preparation device and method of rubber antioxidant TMQ

【技术实现步骤摘要】
橡胶防老剂TMQ的制备装置及其制备方法


[0001]本专利技术属于防老剂领域，具体涉及一种橡胶防老剂TMQ的制备装置及其制备方法。

技术介绍

[0002]橡胶防老剂TMQ是一种酮胺类防老剂，对热氧老化的防护非常有效，对金属的催化氧化也有极强的抑制作用，毒性小，广泛应用于氯丁橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶等合成橡胶及天然橡胶的多种制品中。由于其色泽浅黄，还可用于卫生橡胶制品中。
[0003]防老剂TMQ几乎适用于在各种应用情况下的所有类型的弹性体，温度适用范围广。在橡胶中的持续性使橡胶胶料具有长期的抗热老化作用。能阻止胶料被重金属催化氧化。分子量高，在胶料基体中迁移慢，不易喷霜。
[0004]防老剂TMQ是以苯胺和丙酮为原料，以酸为催化剂，在温度130
‑
140℃，经缩合和聚合反应合成。目前TMQ的应用领域主要是各类橡塑制品的抗氧化剂，也是极具代表性的喹啉类防老剂品种。在产品应用过程中，亦发现了此类产品的一些问题：首先，防老剂TMQ产品的有效含量普遍不高，目前绝大多数防老剂TMQ生产厂家均采用一步法生产，产品有效含量（指二聚体+三聚体+四聚体含量之和）一般在40
‑
50%之间，剩余50%
‑
60%则为几十种复杂组分的混合物。在TMQ应用于橡塑制品加工的过程中，非有效组分所起到的抗老化效果较弱，且容易引起加工过程中VOCs高，制成品残余VOCs大，制成品喷霜等问题。且在部分与人体接触比较紧密的橡塑制品中应用亦存在毒性等问题，影响了防老剂TMQ的扩大化应用。
[0005]而这些问题的存在使得第二代TMQ产品应运而生，该类产品采用两步法合成技术，产品有效含量提高至75%
‑
85%之间。该类产品一般被称为高含量TMQ或防老剂FR。相较于第一代产品，高含量TMQ无论在配方用量、制成品性能等方面均较第一代产品有了较为显著的提高，目前诸多文章、专利亦围绕第二代产品的合成工艺进行了报道和申报。
[0006]例如：1）专利CN 103613537A指出，采用固体酸催化防老剂RD，可得到有效含量80%
‑
90%的防老剂RD产品。
[0007]2）专利CN 102114432B指出，采用以D002型系强酸性阳离子交换树脂与芳香磺酸系物质复合而成一种固体酸催化剂，催化制备防老剂RD。如采用一步法，则RD产品中二聚体含量在25
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35%，二、三、四聚体总量在50
‑
60%。如采用两步法合成，则RD产品中二聚体含量在50
‑
60%，二、三、四聚体总量在70
‑
80%。
[0008]3）专利CN105017144A指出，采用磺酸型咪唑基离子液体作为催化剂，一步法无溶剂合成防老剂RD，苯胺单程转化率70%，产品有效体含量50
‑
60%。
[0009]4)专利CN101353447A指出，采用纳米复合固体超强酸SO
42
‑
_CoFe2O4作为催化剂，一步法釜式合成防老剂RD，可得有效含量70
‑
90%的防老剂RD成品。
[0010]5）专利CN102584696B指出，采用强酸性离子交换树脂NRW150作为催化剂，一步法釜式合成防老剂RD，有效含量65%。
[0011]6）专利CN106187878A指出，采用盐酸作为催化剂，无溶剂一步法在微通道反应器
内合成防老剂RD，产物转化率85
‑
99%，二聚体含量40
‑
75%。
[0012]但是，尽管高含量防老剂产品的产品指标和应用性能已经得到了较为明显的提高，但不可否认的是其非有效组分的含量仍然在15%以上，一定程度上还是限制了该类产品应用的进一步扩大。此外，由于高含量防老剂TMQ合成路线长，精馏、分离步骤多，也使得其生产成本高于第一代防老剂产品，进一步阻碍了该类产品的市场应用。
[0013]为此，开发一种纯度更高的喹啉类聚合物防老剂，进一步减少非有效组分的含量，是进一步扩大防老剂TMQ应用的必由之路。同时针对性的开发一种生产成本更低的合成路线，对于加速高纯度防老剂的市场推广亦十分必要。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种橡胶防老剂TMQ的制备装置及其制备方法。
[0015]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种橡胶防老剂TMQ的制备装置，包括顺序连接的丙酮预热器、丙酮聚合塔、半成品合成塔、半成品接收釜以及反应釜；所述的半成品合成塔设置有苯胺进料口；所述的丙酮聚合塔内设置有碱性树脂，所述的半成品合成塔内设置有酸性树脂；所述的丙酮预热器、丙酮聚合塔、半成品合成塔、半成品接收釜以及反应釜均设置有加热器。
[0016]所述的碱性树脂为8%KF/NaY。
[0017]所述的酸性树脂为耐高温型强酸性离子交换树脂；优选的，所述的酸性树脂为LXC
‑
105。
[0018]所述的碱性树脂与酸性树脂的质量比为0.29:1。
[0019]一种使用所述的橡胶防老剂TMQ的制备装置的制备橡胶防老剂TMQ的方法，包括下述步骤：S1：开启丙酮预热器、丙酮聚合塔、半成品合成塔的加热器，将丙酮预热器、丙酮聚合塔、半成品合成塔加热到设定温度；S2：半成品接收釜内先注入一定量的苯胺，开启循环泵以及半成品接收釜的加热器，将苯胺预热到工艺温度后，开启丙酮进料泵，开始合成反应；开始通入丙酮后，丙酮汽化器、丙酮聚合塔、半成品合成塔内温度控制不变；S3：当丙酮通入量达到一定要求后，开启苯胺进料泵，继续合成反应，同时开启采出管线阀门，将采出半成品；S4：采出的半成品收集后，减压蒸馏去除其中的丙酮和苯胺，剩余半成品与催化剂混合后，在一定温度下，在反应釜内进行聚合反应；S5：聚合反应完成后，加入液碱中和反应体系中的催化剂，静止分层后，将下层水相分离，上层油相进行减压精馏，馏出物为未反应完成的单体，套用回聚合反应；精馏塔釜得到的有机物即为成品TMQ。
[0020]步骤S1将丙酮汽化器升温至60
‑
80℃；丙酮聚合塔升温至70
‑
90℃；半成品合成塔升温至100
‑
120℃。
[0021]步骤S2中首次苯胺注入量控制在半成品接收釜容积的40
‑
60%；控制半成品接收釜
内苯胺预热温度为100
‑
120℃；以丙酮聚合塔内催化剂计算，控制丙酮的进料空速为2
‑
3h
‑1；步骤S3中开启苯胺进料泵前，丙酮通入量与接收釜内预先投入的苯胺量的摩尔比控制在4
‑
13:1；开启苯胺进料泵后，控制丙酮与苯胺的进料摩尔比4
‑
13:1；开启苯胺进料泵后，控制苯胺的进料空速为0.1
‑
0.2h
‑1。
[0022]步骤S4中，催化剂为盐酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种橡胶防老剂TMQ的制备装置，其特征在于，包括顺序连接的丙酮预热器、丙酮聚合塔、半成品合成塔、半成品接收釜以及反应釜；所述的半成品合成塔设置有苯胺进料口；所述的丙酮聚合塔内设置有碱性树脂，所述的半成品合成塔内设置有酸性树脂；所述的丙酮预热器、丙酮聚合塔、半成品合成塔、半成品接收釜以及反应釜均设置有加热器。2.根据权利要求1所述的橡胶防老剂TMQ的制备装置，其特征在于，所述的碱性树脂为8%KF/NaY。3.根据权利要求1所述的橡胶防老剂TMQ的制备装置，其特征在于，所述的酸性树脂为耐高温型强酸性离子交换树脂。4.根据权利要求1所述的橡胶防老剂TMQ的制备装置，其特征在于，所述的酸性树脂为LXC
‑
105。5.一种使用权利要求1
‑
4任一项所述的橡胶防老剂TMQ的制备装置制备橡胶防老剂TMQ的方法，其特征在于，包括下述步骤：S1：开启丙酮预热器、丙酮聚合塔、半成品合成塔的加热器，将丙酮预热器、丙酮聚合塔、半成品合成塔加热到设定温度；S2：半成品接收釜内先注入一定量的苯胺，开启循环泵以及半成品接收釜的加热器，将苯胺预热到工艺温度后，开启丙酮进料泵，开始合成反应；开始通入丙酮后，丙酮汽化器、丙酮聚合塔、半成品合成塔内温度控制不变；S3：当丙酮通入量达到一定要求后，开启苯胺进料泵，继续合成反应，同时开启采出管线阀门，将采出半成品；S4：采出的半成品收集后，减压蒸馏去除其中的丙酮和苯胺，剩余半成品与催化剂混合后，在一定温度下，在反应釜内进行聚合反应；S5：聚合反应完成后，加入液碱中和反应体系中的催化剂，静置分层后，将下层水相分离，上层油相进行减压精馏，馏出物为未反应完成的单体，套用回聚合反应；精馏塔釜得到的有机物即为成品TMQ。6.根据权利要求5所述的使用橡胶防老剂TMQ的制备装置制备橡胶防老剂TMQ的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆森，孙风娟，赵玉军，孔令鑫，秦医通，
申请(专利权)人：科迈化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：