阻燃劑四溴雙酚A的制備

康玉瑩 孫初鋒 李海成（西北民族大學(xué)化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730124）

阻燃劑四溴雙酚A的制備

康玉瑩 孫初鋒 李海成（西北民族大學(xué)化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730124）

四溴雙酚A是塑料、橡膠、纖維等的阻燃劑，由于它具有良好的阻燃性能，其生產(chǎn)能力和市場(chǎng)需求在逐年擴(kuò)大。本文研究了以雙酚A、溴素和雙氧水作原料，乙酸作溶劑來(lái)合成四溴雙酚A的新工藝，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)n(雙酚A):n(溴素):n(雙氧水)=1.0:2.1:2.1，溶劑的用量為100mL，滴加時(shí)間40min，在此條件下，產(chǎn)品收率為92.8%，熔點(diǎn)為178.2-180.1℃。

雙酚A;乙酸;溴素;四溴雙酚A

四溴雙酚A（tetrabromo-diphenolA）為白色粉末，可溶于氫氧化鈉溶液、甲醇、乙醇、冰醋酸、丙酮、苯等溶劑中，但不溶于水，熔點(diǎn)為179-181℃。它是一種具有多種用途的含溴有機(jī)阻燃劑[1]，它既是反應(yīng)型阻燃劑[2]和添加型阻燃劑，同時(shí)又是合成其他阻燃劑的重要中間體，可以使材料具有優(yōu)良的耐燃性和自熄性，廣泛地應(yīng)用于高分子材料及木材阻燃劑中[3]。目前，在其被廣泛應(yīng)用的今天，大量的研究并投入生產(chǎn)具有了十分重要的意義。本文采用乙酸作為溶劑，以雙酚A、溴素、雙氧水作為原料合成四溴雙酚A。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

三口燒瓶(500mL)、滴液漏斗(60mL)、量筒(10mL、100mL)、球形冷凝管、電熱套、水浴鍋、抽濾瓶(500mL)、布氏漏斗、托盤天平、顯微熔點(diǎn)儀

1.2 實(shí)驗(yàn)藥品

雙酚A、雙氧水、溴素、乙酸

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

在500mL的三口瓶中加入34.2g的雙酚A、110mL乙酸和10mL水，緩慢攪拌使其溶解，用水浴控制溫度為25℃左右，在此溫度下用滴液漏斗內(nèi)滴加50.7g的溴素，然后再滴加39.1g的雙氧水，滴加時(shí)間均為40min，之后反應(yīng)10min，溫度仍然控制在25℃左右。然后緩慢升高溫度，升至90℃后保持10min，使其自然冷卻至30℃，再使用冰水浴將其冷卻至15℃以后，用布氏漏斗進(jìn)行抽濾，濾餅用乙酸洗滌兩次，再用蒸餾水洗滌濾餅2-3次，真空干燥得產(chǎn)品，稱重計(jì)算產(chǎn)率，并測(cè)定熔點(diǎn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 原料的物質(zhì)的量比

控制其他條件不變，通過改變?cè)衔镔|(zhì)的量比來(lái)考察了對(duì)于產(chǎn)品的影響，結(jié)果如表1所示。

表1 原料的物質(zhì)的量比對(duì)于產(chǎn)率的影響

分析可知，溴素和雙氧水稍過量，產(chǎn)品質(zhì)量好，收率高，熔點(diǎn)也較高，當(dāng)溴素和雙氧水過量較多時(shí)，收率和熔點(diǎn)反而下降，會(huì)使產(chǎn)品的顏色發(fā)深，純度降低。因此，產(chǎn)品最適宜的原料物質(zhì)的量之比為n(雙酚A)：n(溴素)：n(雙氧水)=1.0：2.1：2.1。

2.2 溶劑用量

在反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間，原料的物質(zhì)的量之比保持一定的條件下，考察了溶劑用量對(duì)于反應(yīng)的影響，結(jié)果見表2。

表2 溶劑用量對(duì)于產(chǎn)率的影響

分析可知，隨著溶劑用量的增加，產(chǎn)品的產(chǎn)率和熔點(diǎn)也隨之增加，當(dāng)溶劑用量超過100mL之后，產(chǎn)品的產(chǎn)率接近平穩(wěn)，因此出于成本的考慮，溶劑的用量選擇100mL即可。

2.3 滴加時(shí)間

滴加時(shí)間過短，加入的溴來(lái)不及和雙酚A反應(yīng)，反應(yīng)物濃度過高，一旦反應(yīng)，反應(yīng)較為劇烈且放出大量的熱；滴加時(shí)間過長(zhǎng)，反應(yīng)物濃度過低，反應(yīng)較慢，可能會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)不完全。因此，最適宜滴加時(shí)間為40min。

2.4 反應(yīng)溫度

高溫不利于溴化反應(yīng)的發(fā)生，可能會(huì)使反應(yīng)不完全，產(chǎn)品產(chǎn)率下降，同時(shí)產(chǎn)品純度下降；低溫有利于反應(yīng)進(jìn)行的更加完全，但反應(yīng)速率太慢，會(huì)引入其他的雜質(zhì)，使產(chǎn)品產(chǎn)率及純度降低。并且雙酚A的溴化反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，它在高于40℃再加有過氧化物時(shí)，它的甲基容易發(fā)生溴化反應(yīng)。因此，一般將溴化過程的溫度控制25℃左右。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

3.1 本文采用乙酸作溶劑，雙酚A作原料，溴素作溴化劑，雙氧水作氧化劑制備四溴雙酚A，這是一種收率較高，質(zhì)量好，操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)時(shí)間較短的工藝。

3.2 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析：

（1）最適宜的原料物質(zhì)的量之比為n(雙酚A)：n(溴素)：n(雙氧水)=1.0:2.1:2.1，此時(shí)產(chǎn)品產(chǎn)率為92.4%。

（2）最適宜的溶劑用量為100mL，此時(shí)產(chǎn)率為93.6%。

（3）最適宜的滴加時(shí)間為40min，在此條件下，得到的產(chǎn)品收率為93.7%。

（4）最佳反應(yīng)溫度控制在25℃左右。

考慮成本等因素，當(dāng)n(雙酚A):n(溴素):n(雙氧水)=1.0:2.1: 2.1，溶劑的用量為100mL，滴加時(shí)間40min時(shí)，產(chǎn)品收率為92.8%，熔點(diǎn)為178.2-180.1℃。

[1]張雨山,高春娟,蔡榮華.溴系阻燃劑的應(yīng)用研究及發(fā)展趨勢(shì)[J].化學(xué)工業(yè)與工程,2009,(05):460-466.

[2]汪建紅,李巧玲.反應(yīng)型阻燃劑的現(xiàn)狀及展望[J].萍鄉(xiāng)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2013,(06):18-22.

[3]梁亞紅,陳蘇戰(zhàn).四溴雙酚A(TBBPA)的工業(yè)應(yīng)用與前景分析[J].鹽業(yè)與化工,2012,(09):1-4.