[发明专利]一种制备防老剂3100的方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工领域，涉及一种低成本、节能高效的制备防老剂3100的方法。

背景技术

防老剂3100的有效成分是N-苯基-N′-邻甲苯基对苯二胺、N，N′-二苯基对苯二胺、N，N′-二邻甲苯基对苯二胺的混合物，系对苯二胺类防老剂，可防臭氧，抗曲挠耐龟裂性能与防老剂4010NA和6PPD相似，远比防老剂A、D要好。防老剂3100长期性能佳，尤其是与防老剂6PPD或4010NA1∶1并用，是提高轮胎使用寿命最好的抗臭氧体系，其原因是两种类型对苯二胺具有协同效应，防老剂6PPD或4010NA在早期提供必要的短期防护作用，而防老剂3100则起到长期的防护作用。由于防老剂3100的分子结构两边的苯环上引起一个或两个增溶基因，故其在橡胶中的溶解度大增，喷霜性也低得多，允许在胶料中有较大的用量。防老剂3100由于其碱性小，对硫化和焦烧基本无影响，抗金属毒害性是对苯二胺类防老剂最强的，发挥防护效果时间最长，因此特别适合于使用条件苛刻的载重胎、越野胎以及各种子午线胎及斜交胎。防老剂3100还能彻底改变应用防老剂6PPD和4010NA轮胎外观变红的缺陷。

目前国外许多大的橡胶轮胎公司正积极开发防老剂3100的配方来代替防老剂4010NA，该产品在国内也已被广泛地应用于斜交胎及子午线轮胎，受到轮胎及橡胶加工业的普遍欢迎，具有较广阔的应用前景。

防老剂3100目前生产方法采用对苯二酚、苯胺和邻甲苯胺在催化剂作用下经过高温条件进行缩合脱水、中和、水洗、蒸馏得到。所述已有的防老剂3100制备或生产工艺都是以对苯二酚为原料，在催化剂三氯化铁或磷酸等无机酸或路易斯酸催化剂作用下经过缩合反应和一系列的后处理步骤得到成品，反应温度高达240～250℃，造成设备严重腐蚀。由于反应温度高，也会造成物料焦化，产品有效成分含量不高，一般在80～85％左右。同时由于原料对苯二酚市场价格波动大，造成防老剂3100生产成本过高，极大限制了其应用的领域和范围。而且现有工艺使用碱中和、水洗过程达到除去无机催化剂的目的，水洗过程废水量大，污染严重，且难于操作。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述工艺存在的缺陷，提供一种以对氨基苯酚与苯胺、邻甲苯胺混合物为原料在有机磺酸催化剂作用下制备防老剂3100的方法。

本发明目的是通过以下方案实现的：

一种制备防老剂3100的方法，该方法包括以下步骤：将苯胺、邻甲苯胺按1∶0.5～4的重量比例混合，搅拌升温到60～70℃，依次加入对氨基苯酚、有机磺酸催化剂和共沸溶剂，在温度为110～220℃条件下进行缩合反应，在反应同时，生成的水和氨在共沸溶剂的作用下被连续导出，反应结束后(待反应不再生成水时，反应达到终点)，将反应液降温至100～140℃，趁热过滤，再将滤液蒸馏除杂。

所述的反应结束后，优选降温至100～110℃，热过滤也优选在100～110℃温度范围内。将反应液热过滤，可除去反应液中的催化剂，过滤出的催化剂可套用于下批次反应；过滤后的反应液可减压蒸馏除杂，即除去未反应的苯胺、邻甲苯胺、共沸溶剂及反应副产物。

所述的对氨基苯酚与苯胺和邻甲苯胺二者之和(即苯胺和邻甲苯胺混合物)的摩尔比为1∶1～4，优选1∶2～3。所述的苯胺与邻甲苯胺的重量比优选为1∶1.6～2.5，最优选1∶1.6～2.2。

反应所使用的有机磺酸催化剂为苯磺酸、对甲苯磺酸、间苯二磺酸、对氨基苯磺酸或其任意混合物。催化剂用量为对氨基苯酚重量的1～10％，优选为3～5％。

反应使用的共沸溶剂为苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、环己烷或其任意混合物，共沸溶剂用量为对氨基苯酚用量的3～7％。缩合反应温度优选为210～220℃，反应时间优选为4～6小时。加入对氨基苯酚、有机磺酸催化剂和共沸溶剂后，升温到缩合反应温度的时间优选为20～30分钟内。在制备过程中采用依次加入对氨基苯酚、有机磺酸催化剂和共沸溶剂的顺序，有效避免了反应液结块，有利于反应进行。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：1)本发明采用市场价廉易得的对氨基苯酚为原料，降低了50％的原料成本。2)本发明创造性地提出以有机磺酸代替现有工艺使用的无机催化剂，将反应温度由240～250℃降低了至少20℃，有效避免了设备的腐蚀和物料的焦化，同时将产品的有效成分含量提高到90％以上。3)本发明反应完成后直接采用热过滤的方法除去反应液中的催化剂，省去了水洗过程，减少95％以上的废水，简化了操作，而且催化剂可以继续套用于下批反应3)本发明原料转化率高，有效成分含量高，成本低，特别适合于工业化生产。