一种双（十八烷基）羟胺的制备方法
阅读说明：本技术 一种双（十八烷基）羟胺的制备方法 (Preparation method of bis (octadecyl) hydroxylamine ) 是由 刘恩静 陈超 胡新利 王光腾 张朋 李国华 韩炎 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种双(十八烷基)羟胺的制备方法,包括以下步骤：在反应釜内加入原料溶剂、盐酸羟胺、缚酸剂和催化剂,搅拌预混合,预混合后,升温至滴加温度,滴加卤代十八烷,然后升温进行保温反应；反应结束后,对反应液进行水洗过滤,最终合成目标产物双(十八烷基)羟胺；本发明以卤代十八烷和盐酸羟胺进行反应生成产物,催化剂促进反应的进行,原料来源广泛且廉价,产品的最终收率高,是实现工业化生产的理想工艺。(The invention relates to a preparation method of bis (octadecyl) hydroxylamine, which comprises the following steps: adding a raw material solvent, hydroxylamine hydrochloride, an acid-binding agent and a catalyst into a reaction kettle, stirring and premixing, heating to a dripping temperature after premixing, dripping halogenated octadecane, and heating for carrying out heat preservation reaction; after the reaction is finished, washing and filtering the reaction solution to finally synthesize a target product, namely bis (octadecyl) hydroxylamine; the method uses the halogenated octadecane and the hydroxylamine hydrochloride to react to generate a product, the catalyst promotes the reaction, the raw material source is wide and cheap, the final yield of the product is high, and the method is an ideal process for realizing industrial production.)
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种双（十八烷基）羟胺的制备方法。
背景技术
目前，国内外对于抗氧剂需求量趋势突增，亚太地区是世界上抗氧剂消耗量最大的地区，占比超过30%，其次为中国，占比超过20%。市场上的抗氧剂正趋向于在氮氧化合物的影响下脱色，这一现象称为气体褪色。脱色受各种因素影响而加重，例如酚抗氧剂的存在，酚的类型添加剂的使用等。在抑制气体褪色变色上，羟胺类抗氧剂由于避免了酚类物质的存在，使得制品具有良好的抗气熏黄变能力，颜色稳定性好，比传统的受阻酚类抗氧化剂更有效。
羟胺类抗氧剂不仅能够对多种自由基进行捕获，同时可以对氢过氧化物进行分解，作为碳自由基捕获剂，羟胺效率很高。具体机理如下：
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羟胺类抗氧剂在抗氧的过程中先提供一个活泼的氢原子而形成一个具有稳定结构的自由基，然后，此自由基对导致聚合物降解的碳自由基以及烷氧自由基进行捕获从而来终止聚合物的自氧化过程，并且由于羟胺中同时包含拥有未共用电子的氮氧原子，使其能够同时对多个自由基进行捕获。
羟胺类抗氧剂的热稳定性好，耐水抽提性好，能有效抑制分解聚合物热加工过程中产生的碳自由基、过氧自由基、氢过氧化物及还原醌类化合物，在高温和超高温（300℃以上）条件下，对树脂材料都有很好的热加工稳定性和色泽保护性，又有良好的光稳定性，通过它维持和改善原始色调，改善加工性能，在保护聚合物不发生分解的同时，进入聚合物颗粒产品中发挥后续效用。
目前聚丙烯纤维、汽车TPO行业对于颜色稳定性要求越来越高，严格要求色彩保护和不易气体褪色的系统，例如聚烯烃的应用。由于羟胺类抗氧剂拥有良好的颜色保护性，相容性高，低挥发以及稳定的高温储存性，作为熔融、造粒、挤出等加工处理中的稳定剂表现特别优异。避免了受阻酚类抗氧剂会造成"酚黄/气体褪色"的现象，羟胺类抗氧剂是解决气体褪色这方面更好的抗氧剂。
市场上的羟胺类抗氧剂主要以巴斯夫公司生产的lrgastab FS042为代表，lrgastab FS042是一种新型耐高温的高效多功能无酚类抗氧剂，它的CAS号为143925-92-2，化学分子式为C36H75NO，分子量为538。
目前，羟胺类抗氧剂双（十八烷基）羟胺的使用完全依赖于进口，并且国内外相关的研究报道也极其匮乏，生产工艺几乎被国外垄断，形成了技术壁垒。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种收率高、含量高、适合于工业化生产的双（十八烷基）羟胺的制备方法，为双（十八烷基）羟胺的国产化生产提供技术支持。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种双（十八烷基）羟胺的制备方法，包括以下步骤：将溶剂、盐酸羟胺、缚酸剂，搅拌预混合，预混合后，升温至滴加温度，滴加卤代十八烷，然后升温进行保温反应；保温反应结束后，对反应液进行过滤水洗、烘干，得到双（十八烷基）羟胺。
双（十八烷基）羟胺化合物的合成工艺路线为：
。
进一步地，所述卤代十八烷与盐酸羟胺的摩尔比为1：0.3～0.6。
进一步地，所述卤代十八烷与缚酸剂的摩尔比为1：2.5～5。
进一步地，所述卤代十八烷与溶剂的质量比为1：3～6。
进一步地，所述卤代十八烷为氯代十八烷、溴代十八烷、碘代十八烷中的一种或多种。
进一步地，所述缚酸剂为吡啶、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶、N,N-二甲基苯胺中的一种或多种。
进一步地，所述溶剂为甲苯、二甲苯、二氯甲烷、石油醚、四氢呋喃中的一种或多种。
进一步地，所述预混合的温度为25～30℃。
进一步地，所述滴加温度为60～65℃。
进一步地，所述保温反应温度为85～88℃；所述保温反应的时间为6～20h
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
1、本发明首次提出以卤代十八烷和盐酸羟胺为原料，原料来源广泛且廉价，工业化生产成本低。
2、本发明制备方法采用先预混反应生成游离羟胺，然后羟胺与卤代烷烃进行反应生成产品，最终反应产品的纯度可达到98%以上，纯度高，满足市场需求。
3、本发明整体反应操作简单，安全可靠，产品的最终收率高，使其具有更高的经济价值。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的目标产物的红外图谱；
图2为本发明实施例2制备得到的目标产物的HNMR图谱。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
在装有温度计的1000mL四口烧瓶里，加入盐酸羟胺10.4g，三乙胺120g，四氢呋喃450g，装上搅拌器、冷凝管，30℃预混反应30分钟。然后升温至60℃滴加溴代十八烷99.9g，滴加完毕后升温至85℃保温反应14小时。反应结束后对反应液进行降温抽滤，对抽滤所得滤饼，再进行水洗干燥，得到白色粉末状产物双（十八烷基）羟胺。
将本实施例制备得到的目标产物的通过红外光谱仪进行检测，红外图谱如图1所示，由图1所示的红外图谱可看到，在1400~1420cm-1有一个很强的碳氢键伸缩振动的吸收峰，表明存在v-C-N官能团；在2850~2960cm-1有两个很强的特征吸收峰，表明存在烷基上的饱和v-C-H官能团；在3000~3300cm-1处有一个v-OH的伸缩振动吸收峰。故可证明产物分子有如下结构式：
；
分子式：C36H75NO，相对分子量：538。
实施例2：
在装有温度计的500mL四口烧瓶里，加入盐酸羟胺6.94g，三乙胺84.8g，四氢呋喃300g，装上搅拌器、冷凝管，30℃预混反应30分钟。然后升温至65℃滴加溴代十八烷99.9g，滴加完毕后升温至87℃保温反应18小时。反应结束后对反应液进行降温抽滤，对抽滤所得滤饼，再进行水洗干燥，得到白色粉末状产物双（十八烷基）羟胺。
将本实施例制备得到的目标产物的通过核磁进行检测，1HNMR (400MHz, D2O):2.71(t, 2H),2.63 (t, 2H), 1.63 (m, 2H),1.33 (m, 2H),1.31 (s, 60H),0.93 (t,6H)。HNMR图谱如图2所示。
实施例3：
在装有温度计的500mL四口烧瓶里，加入盐酸羟胺8.34g，三乙胺141.6g，四氢呋喃300g，装上搅拌器、冷凝管，30℃预混反应30分钟。然后升温至65℃滴加溴代十八烷66.6g与碘代十八烷32.8g，滴加完毕后升温至87℃保温反应16小时。反应结束后对反应液进行降温抽滤，对抽滤所得滤饼，再进行水洗干燥，得到白色粉末状产物双（十八烷基）羟胺。
试验例：
聚丙烯由于具有良好的力学性能以及加工性能，在众多领域具有广泛的应用，抗氧剂能提高聚丙烯的耐老化性能延迟其使用寿命，使产品的性能大大提高。将抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂lrgastab FS042以及本发明制备的抗氧剂与聚丙烯制成母粒，评价抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂lrgastab FS042以及本发明制备的抗氧剂的抗氧性能。
样品1：准确称取1kg聚丙烯粉料，5g的硬脂酸钙与3g抗氧剂1076，称料完毕后，常温下加入高速混料机中，并在高速混合状态下混合30min，使物料充分混合。然后使用ZJL-200型转矩流变仪（设定条件：额定扭矩300Nm、转速110rpm、温度210±5℃、减速比14:1）及单螺杆挤出机（设定条件：螺杆的长径比L:D=25:1、螺杆直径Φ20mm、螺杆压缩比2.5:1、螺杆挤出温度210±5℃），将混合好的粉料放在ZJL-200型转矩流变仪及单螺杆挤出机上挤出、拉丝并造粒。将所得母粒注塑成标准拉伸和冲击样条，注塑温度为200±5℃，二段温度为为185±5℃，射胶压力为9±1MPa，溶胶压力为8±1MPa，保压压力为7±1MPa，自然冷却24小时后，待用。
样品2：准确称取1kg聚丙烯粉料，5g的硬脂酸钙与3g抗氧剂1010，称料完毕后，常温下加入高速混料机中，并在高速混合状态下混合30min，使物料充分混合。然后使用ZJL-200型转矩流变仪（设定条件：额定扭矩300Nm、转速110rpm、温度210±5℃、减速比14:1）及单螺杆挤出机（设定条件：螺杆的长径比L:D=25:1、螺杆直径Φ20mm、螺杆压缩比2.5:1、螺杆挤出温度210±5℃），将混合好的粉料放在ZJL-200型转矩流变仪及单螺杆挤出机上挤出、拉丝并造粒。将所得母粒注塑成标准拉伸和冲击样条，注塑温度为200±5℃，二段温度为为185±5℃，射胶压力为9±1MPa，溶胶压力为8±1MPa，保压压力为7±1MPa，自然冷却24小时后，待用。
样品3：准确称取1kg聚丙烯粉料，5g的硬脂酸钙与3g抗氧剂lrgastab FS042，称料完毕后，常温下加入高速混料机中，并在高速混合状态下混合30min，使物料充分混合。然后使用ZJL-200型转矩流变仪（设定条件：额定扭矩300Nm、转速110rpm、温度210±5℃、减速比14:1）及单螺杆挤出机（设定条件：螺杆的长径比L:D=25:1、螺杆直径Φ20mm、螺杆压缩比2.5:1、螺杆挤出温度210±5℃），将混合好的粉料放在ZJL-200型转矩流变仪及单螺杆挤出机上挤出、拉丝并造粒。将所得母粒注塑成标准拉伸和冲击样条，注塑温度为200±5℃，二段温度为为185±5℃，射胶压力为9±1MPa，溶胶压力为8±1MPa，保压压力为7±1MPa，自然冷却24小时后，待用。
样品4：准确称取1kg聚丙烯粉料，5g的硬脂酸钙与3g本发明实施例1制备的抗氧剂双（十八烷基）羟胺，称料完毕后，常温下加入高速混料机中，并在高速混合状态下混合30min，使物料充分混合。然后使用ZJL-200型转矩流变仪（设定条件：额定扭矩300Nm、转速110rpm、温度210±5℃、减速比14:1）及单螺杆挤出机（设定条件：螺杆的长径比L:D=25:1、螺杆直径Φ20mm、螺杆压缩比2.5:1、螺杆挤出温度210±5℃），将混合好的粉料放在ZJL-200型转矩流变仪及单螺杆挤出机上挤出、拉丝并造粒。将所得母粒注塑成标准拉伸和冲击样条，注塑温度为200±5℃，二段温度为为185±5℃，射胶压力为9±1MPa，溶胶压力为8±1MPa，保压压力为7±1MPa，自然冷却24小时后，待用。
将制备好的样品1样条、样品2样条、样品3样条、样品4样条，进行热氧光室内老化试验，老化试验装置与条件：采用美国ATLAS公司Ci3000+氙灯老化测试仪。A.光源4500W水冷式氙灯。B.黑板温度：(70±1)℃。C.平均温度：45℃。D.相对湿度：（50±5）%。E.降雨周期：每105min连续降雨20min。F.试样与光源距离:450mm。紫外光辐照度：60W/㎡（300~400nm波长范围），辐照时间为200h。
样条的拉伸强度是聚丙烯制品能够抵抗拉伸破坏的极限能力，它是聚丙烯制品重要的指标之一，聚丙烯制品的寿命直接与拉伸强度有关。拉伸性能按照GB/T 528-2009测定，拉伸速率为100mm·min-1，温度为25℃。冲击强度按GB/T 1043.1-2008测定，冲击能力为7.5J，样条无缺口。高分子材料的氧化诱导时间可以直接反应材料的老化程度，通常使用差式扫描量热仪（DSC）进行测试，氧化诱导时间越长，氧化诱导温度越高，抗氧剂的抗氧化性能越好。利用差式扫描量热仪（DSC）进行氧化诱导时间的测定。测试结果如表1所示。
表1样条的性能测试结果
由上述测试结果可知，聚丙烯空白试样经热氧光老化200h后的断裂伸长率为167.2%、氧化诱导时间为6min，加入抗氧剂改性后的聚丙烯的断裂伸长率和氧化诱导时间有所提高。经热氧光老化200h后的断裂伸长率由大到小依次是样品4（381.1%）＞样品3（380.5%）＞样品1（228.6%）＞样品2（223.4%）＞空白样（167.2%），说明加入抗氧剂起到了一定的抗老化作用，并且本发明制备的抗氧剂与市售lrgastab FS042的抗老化能力相当。经热氧光老化200h后的氧化诱导时间由大到小依次是样品4（37min）＞样品3（36min）＞样品1（29min）＞样品2（25min）＞空白样（6min），其中本发明制备的抗氧剂氧化诱导时间最长，抗氧化性能好，与市售的lrgastab FS042抗氧化能力相当，甚至比市售的lrgastab FS042抗氧化能力更优一点。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
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