异佛尔酮二胺合成研究

【摘要】异佛尔酮二胺(IPDA)是一种重要的胺类化合物,它主要用作环氧树脂的固化剂、聚氨酯的交联剂和耦合剂、聚酰胺的胺组分,具有广阔的应用前景。异佛尔酮二胺通常由异佛尔酮腈(IPN)在氨、氢气和催化剂的条件下制得。近年来,IPN先进行亚胺化、再进行加氢的两步合成路线越来越受到重视。本文即以IPN为原料,对IPDA的合成反应进行研究。本文以IPN和氨气为原料、甲醇为溶剂,考察了303.15-333.15K下不同氨腈摩尔比的亚胺化反应,采用气相色谱对反应物浓度进行跟踪,并且结合气质联用手段鉴定了产物结构。根据反应机理推导出亚胺化的反应动力学模型,数据拟合得到亚胺化反应动力学表达式。研究表明,IPN的亚胺化反应为表观二级可逆放热反应,反应焓变△H为-16.21kJ/mol,正、逆反应的表观活化能Ea、Eb分别为23.08kJ/mol、39.29kJ/mo1,正、逆反应指前因子ka0、kb0分别为9.19×103L/(mol·s)、3.48×106L/(mol·s)。对所得到的动力学方程进行了验证,实验结果与预计值符合较好。这些为提高异佛尔酮腈亚胺(IPIN)的收率奠定了基础,对工业化生产具有指导意义。本文在高压釜中对IPIN的加氢反应进行了研究。采用气质联用方法对加氢反应的产物进行分析,鉴定了主产物和副产物的结构,建立了加氢过程的反应网络。在高压釜中重点考察了雷尼镍、雷尼钴和钴/硅藻土催化剂在加氢反应中的活性和选择性,及其对产品收率的影响。采用雷尼钻催化剂,研究了催化剂用量、反应时间、反应温度和压力、NaOH用量对反应的影响。得到了较优化的结果：反应温度100℃、加氢压力10MPa、氨腈摩尔比为20,催化剂用量为IPN的93%,反应时间30min,IPDA收率为76%。采用减压精馏对加氢粗产品进行了精制,得到98%纯度的IPDA,并进行了核磁氢谱和红外光谱表征。
【作者】张旭东；
【导师】袁慎峰；
【作者基本信息】浙江大学，化学工艺，2013，硕士
【关键词】异佛尔酮二胺；亚胺化；加氢；雷尼钴；

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