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摘 要：甲基四氢苯酐一种耐热，化学稳定极高的且具有优良的电气性能和物理性能。在制备甲基四氢苯酐固化剂的时候，其中粗甲基四氢苯酐的合成是最关键的一个步骤。在对苯二酚为阻聚剂进行的液体和液体之间的相互反应过程中，顺丁烯二酸酐是这个反应的原料。 目前，甲基四氢苯酐的生产技术还不够娴熟，在许多的方面都存在有问题，如生产能力不高、操作强度不简单、消耗的混合C比较多、产品的质量也不能都到保障等。在选用填料塔作为反应器的时候，应该对填料塔做一个初步的计算分析，然后提出连续合成中试工艺方案的设想。
关键词：甲基四氢苯酐、气液反应、填料塔反应器、动力学
为了解决现有的间歇工艺流程中存在的一些不足之处。本文将对双烯合成反应的反应动力学各个因素进行测试和分析，通过研究不同的浓度，溶剂、在不同的温度下对反应速率常数、活化能和指前因子的影响。经过大量的实验后其结果表明对反应有影响的因素有很多，其中包括温度和浓度，反应不仅需要适宜的温度，还要求反应的浓度比较低，这样才容易控制反应。当溶剂不同的情况下，实验得到的活化能和指前因子是不一样的，当反应的浓度比较低的时候温度稳定的比较快，而且释放的热量比较少也容易控制；然而对于浓度高的反应不仅释放的热量比较快速而且过程发生的很快，不仅不容易控制还容易发生聚合反应生成聚合物，这种情况对反应是不利的。
1.甲基四氢苯酐的性能和用途以及反应器的选择
甲基四氢苯酐的别名又叫做甲基四氢邻苯二甲酸酐，它是一种新型液态有型酸酐类环氧树脂固化剂，具有优良的性能。醇度比较高、融性很好、色泽暗淡、稳定能力强、凝固点低、毒性低、加热时能量损失小。近年来由于人类科技的不断发展，在电子、电机、电器行业对于绝缘结构的要求不断地提高，使得新型液态有型酸酐类环氧树脂固化剂的应用得到迅速的发展，用于环氧粘合剂、无溶剂汽油、层压板、环氧树脂固化剂等。大量的使用在浇注与缠绕、行输出变压器、干式变压器、集成电路的侵蚀等。国内现有的主要的生产技术，混合C5和酸酐都是合成的时候所要的材料；由C5中的异戊二烯和酸酐经合成后再异构化后能制得工业化合成甲基四氢苯酐。用DNF对裂解材料C5进行抽提蒸馏从而完成于处理，再将富含甲基丁二烯的中间切割下来进行蒸馏，让其与顺丁烯二酸酐在容器进行反应。在反应结束后，若有未反应完的成分，需对其进行蒸除然后再经异构化呈液态酸酐，想要得到成品还需再异构化后对其进行减压精馏，二份提取甲基丁二烯的剩余部分催化合成副产溶剂油，半削光树脂。
粗甲基四氢苯酐是由固体甲基四氢苯酐或混合C5与酸酐反应生成的，在酸性异构化催化剂的存在下，于130到160摄氏度进行1个半小时的异构化反应，再加入弱碱性化合物，其摄入量与酸性催化剂相等，再继续反应十五至半个小时，然后再进行减压蒸馏得到液体的甲基四氢苯酐。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆异构化反应后之后和减压蒸馏之前的技术最关键，向体系中加入适量的碱性化合物，让催化剂与其发生反应反应生成惰性物质。不仅能够是产品的质量得到保障，收率得到提升，还可以阻止异构化反应与其他方面的副反应继续发生。主要的反应器应该是气液相反应器，不仅能适用于各种腐蚀介质和不容易造成溶液起泡的填料塔，还适用于瞬间反应等过程。
2.实验部分
合成甲基四氢苯酐的反应是属于双烯加成反应，该反应是二级反应。顺酐、丙酮、固化剂、间戊二烯是反应是所需的实验试剂与药品。在进行实验的时候需要用到用四口烧瓶在搅拌的条件下凝固回流，同时还要测温度。在实验前需要先把仪器洗净烘干，要保证仪器是干燥无水的，按照1:1的比例加入一定质量提及的反应物顺酐和间戊二烯然后加入溶剂将顺酐和间戊二烯分别调成顺酐溶液和间戊二烯溶液，先要将顺酐溶液加入烧瓶中并加热至反应所需要的温度，然后加入间戊二烯溶液让反应开始发生。待温度稳定恒定不变的时候再开始进行取样记录在时间个相同的情况下进行取样。样品需要在低温环境下保存，试验结束过后采用色谱对数据一起进行分析。
用固化剂的时候，溶剂是可以反复利用的，反应结束后需要向溶液中加入过量的顺酐，然后将温度加热到70至80摄氏度让顺酐充分的溶解，要保证溶液中不含有C5成分，因为这样可以保证溶剂的质量。但是溶液在多次其利用过后，溶液的黏度会有稍微的变大，所以最后会对反应有一定的影响。
3.结果与讨论
浓度随时间的变化程度在温度不同的情况下是有差异的，在温度比较高的时候，浓度的变化比较快，减小的速度很快即反应的速率大。当温度相同的条件下，可以得到不同的浓度会影响反应的速率，当浓度比较高的时候，浓度的变化速率比较快而且变化的幅度是很明显的，浓度低的时候浓度的变化比较慢一些，所以可以得到反应速率会受到浓度的影响。
此外，在实验进程中的一次配置溶液，顺酐的用量和C5的用量都在平时的基础上提高了近1.5倍左右，由于溶液浓度过高的时候，会发生一些副反应，如聚合反应，在聚合反应的时候会生成一些聚合物从而影响实验，所以配置的反应物浓度不宜过高。
即使温度和浓度都相同的情况下，如果反应的溶剂不同，反应也会受到影响的在固化剂为溶剂的情况下反应初期和中期的反应速率比较快而且明显快于在丙酮为溶剂的时候，而且反应的浓度变化在固化剂溶剂条件下的幅度很大，所以在固化剂中的反应效果比丙酮中的好一些。同时，溶剂也可以选择其它的物质来进行实验，固化剂甲基四氢苯酐是主反应的生成物，所以实验中还可以节省溶剂的使用。
在填料塔中，若液体喷淋密度比较低那么填料湿润的不够充分，在总表面积的接触面积中气、液所占的比例比较小，为了能够使塔能操作良好，应该使喷淋密度有维持最小的湿润速率的能力。喷淋密度与填料比表面积的比值既是所谓的湿润速率。
4.结束语
(1)实验表明，反应速率常数会受到温度的影响，而且影响很明显，如果浓度变化不大，如果反应的温度升高那么反应会加快而且反应的速率也会增加，与此同时反应也很被控制，所以在合成反应的时候温度需要适宜，不需要过高最佳温度为50至60摄氏度。在反应的时候，反应物浓度高的时候反应速率比较快而且热较高、不利于温度控制而且还比较容易发生副作用从而产生聚合物，但是反应物浓度较低的时候，反应的速率稍慢一些。
(2)反应的速率还会受到溶剂的影响，而影响比较明显。在固化剂做溶剂的时候反应的速率比较快一些，在用丙酮作为溶剂的时候，反应比固化剂作溶剂的情况下的速率要稍微低一点，固化剂作为溶剂的时候是可以多次重复使用的因为甲基四氢苯酐是合成反应的产物，所以在反应结束后可以通过加入过量的顺酐并进行加热处理后可以留下带下足实验室使用。这样可以减少原料的不必要浪费，但是如果重复使用的次数过多，溶液的粘度会有所增加，所以重复使用的次数不宜过多以免对实验不利。
(3)对实验数据进行分析过后，可以得到在固化剂和丙酮分别做溶剂条件下的活化能和指前因子，通过比较得到，在固化剂为溶剂的条件下的活化能和指前因子比丙酮作为溶剂的情况下要高一些。所以，当溶剂为固化剂的时候合成反应的反应速率对温度的敏感程度要比丙酮作为溶剂的情况下高些。
参考文献：
[1]朱学胜. 甲基四氢苯酐的生产与技术经济评价[J]。化学工业与工程技术，1999，20(4): 28-29.
[2]章思规. 精细有机化学品技术手册[M]. 北京：科学出版社，1992。
[3]甲基四氢苯酐的制备新工艺[J]. 河南科学。2008（2）：F0002-FD002。
[4]兰州石油机械研究所. 现代塔器技术[M] 北京：净加工出版社. 1990.
论文作者:吴会景
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/21
标签：固化剂论文; 甲基论文; 溶剂论文; 浓度论文; 速率论文; 溶液论文; 温度论文; 《防护工程》2018年第20期论文;