介紹

氫化雙酚A(HBPA)是一種脂肪族二元醇，通過對BPA分子中2個苯環(huán)進行雙鍵飽和反應得到。氫化過程提升了絕緣性、熱穩(wěn)定性和耐老化性能，且所得到的氫化產(chǎn)品對人體健康無不良影響[1-3]。它的分子式為C15H28O2。外觀為白色晶體。

圖一 氫化雙酚A

應用

氫化雙酚A是以BPA為原料通過加氫反應合成的新型材料，因其自身結構的穩(wěn)定性使其具有更強的光熱穩(wěn)定性、耐氣候性和無毒的優(yōu)點，廣泛應用于精密電子元器件絕緣封裝、醫(yī)療器械部件等高端領域。HBPA是某些不飽和聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂制備中至關重要的原料，可用于合成熱穩(wěn)定劑、阻燃劑、增塑劑、抗氧化劑等精細化工產(chǎn)品，并廣泛應用于涂料、瀝青以及發(fā)光二極管封裝材料等領域[4-6]。目前，利用HBPA來提升環(huán)氧樹脂性能已成為環(huán)氧樹脂領域中備受關注且具有廣闊發(fā)展?jié)摿Φ闹匾緩健?/p>

合成

雙酚A催化加氫制備HBPA的難點是BPA結構中存在2個羥基，在催化加氫的過程中，由于位阻效應，苯環(huán)加氫難度很大，通常需要在高溫高壓下才能進行，更為困難的是HBPA三種同分異構體的含量不易控制。Terada等[7]在210～260℃和9.2 MPa壓力下，利用Raney鎳、Urushibara鎳A和Urushibara鎳B催化劑研究了BPA氫化產(chǎn)物異構體的構型和優(yōu)選構象。Su等[8]以異丙醇為介質(zhì)，在180℃和6.9 MPa壓力下，采用一維鎳鈀催化劑實現(xiàn)了對BPA的完全轉(zhuǎn)化，并使產(chǎn)品中反/反式異構體比值超過75%。隨著氫氣壓力升高和反應溫度降低，反/反式異構體比值略有增加。Hillion等[9]使用過渡金屬均相催化劑，在210℃和3 MPa氫氣條件下進行4 h的加水乙醇處理后得到質(zhì)量分數(shù)為99%的HBPA產(chǎn)品。Takehiro等[10]研究了負載Ni催化劑對BPA選擇性加氫，并發(fā)現(xiàn)與單羥基苯環(huán)相比，含有2個羥基芳香環(huán)的加氫更具挑戰(zhàn)性；而堿土金屬修飾催化劑可以顯著提高活性并實現(xiàn)更高選擇性[11]。

氫化雙酚A的合成主要分為兩步，第一步為催化劑的合成，第二步為目標化合物的合成。

催化劑的合成

稱取2.50 g的RuCl3·3H2O溶解于10.6 mL的去離子水，在燒杯中稱取17.58 g烘干后的納米氧化鋁載體，接著用等體積浸漬法將上述溶液均勻地噴灑到載體表面，攪拌2 h使其浸漬均勻，在真空干燥箱中進行烘干后，將樣品經(jīng)粉碎機加工成粉末，將粉末在200℃下煅燒5 h, 100℃下還原1 h, 得到5% Ru/Al2O3催化劑。

BPA的加氫過程

高壓反應釜中加入55 mL異丙醇、10.79 g雙酚A和0.32 g 5% Ru/Al2O3催化劑，利用氫氣對高壓反應釜進行嚴密性檢驗，并排除其中空氣，連續(xù)進行3次置換。在真空度為0.2 MPa、攪拌轉(zhuǎn)速100 r/min條件下加熱，在達到所需的反應溫度后，提高攪拌轉(zhuǎn)速并通過調(diào)整壓力控制閥使釜內(nèi)壓力達到反應壓力，并持續(xù)注入適量的氫氣以保持所需的反應氫壓。最佳反應條件為：反應溫度為145℃，反應壓力為6 MPa，反應時間為5 h，催化劑質(zhì)量分數(shù)為3%[12,13]。

圖二 氫化雙酚A的合成

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