一种监测双酚F合成反应进程的方法技术

本发明专利技术涉及一种监测双酚F合成反应进程的方法，该方法包括以下步骤：将苯酚加入反应器中，在47

【技术实现步骤摘要】
一种监测双酚F合成反应进程的方法


[0001]本专利技术涉及化合物合成
，尤其是涉及一种监测双酚F合成反应进程的方法。

技术介绍

[0002]双酚F是双酚系化合物的一种，作为20世纪70年代新开发出的一种新型化工原料，因其具有独特的化学结构特性，而被广泛应用于合成聚酯树脂、环氧树脂和聚碳树脂中。用双酚F作为PF改性剂制得的产品在物理性能、化学性能、加工性能以及注塑浇铸等性能方面均远远优越于以双酚A作为原料制成的同类系列产品，因而常作为改性剂或阻燃剂，应用于高固体涂料、特种粘度树脂、高性能酚醛树脂等化工产品的合成中，具有极大的应用前景和经济价值。
[0003]双酚F的合成，以苯酚和甲醛为原料，在催化剂的作用下，通过羟烷基化反应制得。采用催化剂一般为酸性催化剂，目前对催化剂研究较多，无机酸如磷酸、盐酸、硫酸等，有机酸如草酸、草酸盐等，固体酸如粘土、杂多酸、交换树脂、分子筛等，都可用于催化合成双酚F。无机酸类催化效果较好，但腐蚀性较强，且反应时间控制不当易生成酚醛树脂副产物。有机酸类催化剂腐蚀性较小，但所需反应时间较长，且副反应较多。磷酸是目前比较成熟、应用比较广泛的合成双酚F的催化剂。磷酸是离解能力较弱的无机酸，催化活性高，成本低，易获得，反应速度比较温和，反应更安全。而且苯酚在磷酸中的溶解度低，有利于产品分离和催化剂的循环使用。但磷酸有一定的腐蚀性，磷酸的回收利用是目前磷酸法合成双酚F路线的主要技术瓶颈之一。
[0004]目前，对于双酚F合成过程的机理研究建立在Friedel
‑
Crafts烷基化反应理论基础上，尚未有在线实验技术证明该理论机理，难以对该连串反应每一步的反应终点进行判断，导致该合成反应历程冗长，并且由此导致三酚、四酚等副产物增多引起的产品纯度及质量下降。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种监测双酚F合成反应进程的方法，本方法首次采用红外光谱方法对双酚F合成工艺实现原位监测，精确判断该连串反应每一步的反应终点，有效解决了该合成反应历程冗长的问题，避免了因长时间反应导致的三酚、四酚等副产物增多引起的产品纯度及质量下降的问题，此外，本方法实现了高效的磷酸回收重复利用，有效减少了“三废”污染，绿色环保，经济高效。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术的目的是保护一种监测双酚F合成反应进程的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将苯酚加入反应器中，在反应温度下搅拌，将在线红外仪器的探头伸入反应器中在线收集红外光谱数据，输出红外谱图和在线红外趋势图，待红外谱图稳定后加入磷酸，待红外谱图再次稳定后加入甲醛水溶液进行反应，从在线红外趋势图观察到4，4
’‑
双酚F特
征峰趋势线达到最高点时结束反应，得到反应后的溶液，同时液相定量分析双酚F总收率及4，4
’‑
双酚F选择性；
[0009]S2、将S1中所述反应后的溶液在分液温度下，分液得到第一水相和第一有机相，从第一水相中通过脱水得到回收磷酸，从第一有机相中通过后处理回收苯酚后得到双酚F。
[0010]进一步地，步骤S1中所述反应方程式如下：
[0011][0012]进一步地，步骤S1中所述反应温度为47
‑
57℃。
[0013]进一步优选地，步骤S1中所述反应温度为52℃。
[0014]反应温度选择的依据如下：反应的速率主要受到温度的影响，在相同的反应条件下，温度越高，反应速率越快。鉴于苯酚和甲醛的缩合反应是强的放热反应，故反应温度不可太高；同时该反应受到了苯酚熔点(42℃～43℃)的限制，为了保持苯酚为液态，反应温度也不宜太低；此外，当反应温度高于60℃时会使生成的双酚F在酸性条件下分解，继续反应，生成三酚﹑四酚等多酚产物或者低聚物，若反应条件控制不当，还会缩聚生成线形的大分子产物——酚醛树脂；反应温度低于40℃时，反应在一种临界熔融条件下进行，生成双酚F的速率缓慢，延长了反应时间。
[0015]进一步地，步骤S1中所述搅拌速率为500～800r/min。
[0016]进一步优选地，步骤S1中所述搅拌速度为600～700r/min。
[0017]优选地，步骤S1中所述磷酸的质量百分含量为85％。
[0018]优选地，步骤S1中所述甲醛水溶液中甲醛的质量百分含量为37
‑
40％。
[0019]进一步地，步骤S1中所述苯酚与所述磷酸的摩尔比为3.0：(1.0～2.0)。
[0020]进一步优选地，步骤S1中所述苯酚与所述磷酸的摩尔比为3.0：1.5，此摩尔比下，双酚F的总收率和4，4'
‑
双酚F选择率为接近最高。
[0021]进一步地，步骤S1中所述苯酚与所述甲醛的摩尔比为3.0：(0.4～1.2)。
[0022]进一步优选地，步骤S1中所述苯酚与所述甲醛的摩尔比为3.0：0.8，根据反应方程式化学计量比，所述苯酚与所述甲醛的摩尔比为2.0：1.0即可，但由于苯酚与甲醛比例决定了羟甲基正离子
+
CH2OH离子进攻C6H5OH分子反应成双酚的几率，C6H5OH分子数量越多，羟甲基正离子
+
CH2OH离子进攻C6H5OH分子反应成双酚的几率就越大，无论是对于双酚F的总收率还是4，4
’‑
异构体收率而言，酚醛比均是最重要的影响因素，其它条件相同情况下，双酚F的收率随着酚醛比例的增加而增加，增到一定量后不会再增加，会慢慢下降，下降趋势最终趋于平缓，因此，优选的苯酚与甲醛摩尔比为3.0：0.8。
[0023]进一步地，步骤S1中所述4，4
’‑
双酚F特征峰为4，4
’‑
双酚F的Ar
‑
H面外振动峰出现在839cm
‑1。
[0024]进一步地，步骤S1中输出红外谱图和在线红外趋势图的步骤如下：将在线红外仪器通过I/O接口与计算机连接，将在线红外仪器的探头收集到的红外光谱数据在计算机上输出。
[0025]进一步地，步骤S2中所述第一水相中包括水、磷酸。
[0026]进一步优选地，所述回收磷酸的磷酸回收率为98％，所述回收磷酸的磷酸质量百分含量为85％，将其循环用于后续反应。
[0027]进一步地，步骤S2中所述分液温度为65
‑
75℃。
[0028]进一步地，步骤S2中所述双酚F包括4，4
’‑
双酚F，2，4
’‑
双酚F，2，2
’‑
双酚F。
[0029]进一步地，步骤S2中所述后处理的具体步骤如下：使用碳酸氢盐中和第一有机相，洗涤过滤后得到母液和滤出固体，所述母液中包括第二水相和第二有机相；将所述第二水相与所述第二有机相分离，合并所述滤出固体与第二有机相，减压蒸馏除水，并回收苯酚后，得到双酚F。
[0030]进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种监测双酚F合成反应进程的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、将苯酚加入反应器中，在反应温度下搅拌，将在线红外仪器的探头伸入反应器中在线收集红外光谱数据，输出红外谱图和在线红外趋势图，待红外谱图稳定后加入磷酸，待红外谱图再次稳定后加入甲醛水溶液进行反应，从在线红外趋势图观察到4，4
’‑
双酚F特征峰趋势线达到最高点时结束反应，得到反应后的溶液，同时液相定量分析双酚F总收率及4，4
’‑
双酚F选择性；S2、将步骤S1中所述反应后的溶液在分液温度下，分液得到第一水相和第一有机相，从第一水相中通过脱水得到回收磷酸，从第一有机相中通过后处理回收苯酚后得到双酚F。2.根据权利要求1所述的一种监测双酚F合成反应进程的方法，其特征在于，步骤S1中所述搅拌速度为500～800r/min。3.根据权利要求1所述的一种监测双酚F合成反应进程的方法，其特征在于，步骤S1中所述反应温度为47
‑
57℃。4.根据权利要求1所述的一种监测双酚F合成反应进程的方法，其特征在于，步骤S1中所述磷酸的质量百分含量为85％；步骤S1中所述甲醛水溶液中甲醛的质量百分含量为37
‑
40％。5.根据权利要求1所述的一种监测双酚F合成反应进程的方法，其特征在于，步骤S1中所述苯酚与所述磷酸的摩尔比为3.0：(1.0～2.0)；所述苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵韵，陈燕霞，毛海舫，章平毅，姚跃良，刘吉波，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：