BPA和TBBA在氯苯中溶解度的測定與關聯(lián)

周清云，馬君，韓芳

（天津長蘆漢沽鹽場有限責任公司，天津300480）

四溴雙酚A（TBBA）是一種高效溴系阻燃劑，以其毒性較低，與基材相溶性好而得到廣泛的應用，在阻燃型環(huán)氧樹脂制備領域，TBBA是形成其阻燃性能的關鍵材料，目前仍然處于無可替代的地位。

采用雙酚A（BPA）溴化是合成TBBA的通用方法，在反應和結晶過程中，溶劑會影響產品的收率、純度和色澤，以氯苯為溶劑所得TBBA熔點高，顏色白，母液循環(huán)套用多次，產品質量無劣變趨勢，因而是一種較為理想的溶劑[3]。本文擬通過測定不同溫度下BPA、TBBA在氯苯中的溶解度，為進一步改進工業(yè)生產投料比做理論依據，并為后期的TBBA結晶和氯苯蒸餾回收操作做出理論指導。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

BPA(天津長蘆漢沽鹽場有限責任公司提供、聚碳級)，TBBA(天津長蘆漢沽鹽場有限責任公司提供、工業(yè)級)，氯苯(市售，工業(yè)級)。

1.2溶解度測定

采用動態(tài)法[4，5]對BPA和TBBA在氯苯中的溶解度進行了測定。精確稱取定量氯苯和溶質加入帶夾套的玻璃容器中，通循環(huán)水控溫，磁力攪拌使固液相混合均勻，通過激光監(jiān)視系統(tǒng)觀測物系中固相的消失來判定終點，測定不同溫度下BPA和TBBA在氯苯中的溶解度。

2 結果與討論

2.1 BPA、TBBA在氯苯中的溶解度數據 見圖1。

圖1BPA和TBBA在氯苯中的溶解度

圖 1采用動態(tài)法測試了 0～100℃下 BPA和TBBA在氯苯中的溶解度，TBBA在氯苯中的溶解度要遠遠大于BPA。低溫下BPA與TBBA溶解度相距不顯著，隨著溫度的升高，TBBA在氯苯中的溶解度迅速增大，而BPA幾乎不變；當溫度超過70℃后，TBBA的溶解度急劇上升，由此可知工業(yè)生產工藝控制操作溫度至少應高于70℃，且溫度越高最終結晶所得TBBA粉體的純度越高，質量色澤也相對較好。

2.2 數學模型擬合結果

為更好的指導工業(yè)生產，本文依據所測得的BPA、TBBA在氯苯中的溶解度數據，采用Matlab數據處理軟件，運用溫度多項式（式1）擬合數據，得出了BPA和TBBA的溶解度溫度擬合曲線和溶解度方程，見圖2和圖3。

圖2 BPA在氯苯中的溶解度擬合曲線

式中，x為絕對溫度/K，a、b、c、d 為常數。

圖3 TBBA在氯苯中的溶解度擬合曲線

由圖2可得BPA在氯苯中的溶解度方程：

決定系數R2=0.9993，平均相對誤差為4.57%。

由圖3可得TBBA在氯苯中的溶解度方程：

決定系數R2=0.9997，平均相對誤差為1.79%。BPA和TBBA溶解度方程的決定系數均達到0.999以上，數據擬合程度高，誤差小，可滿足指導工業(yè)生產實際需要。

3 結論及意義

3.1 測定了BPA和TBBA在溫度為0～100℃范圍內氯苯中的溶解度。

3.2 運用Matlab軟件采用三項式關聯(lián)了BPA和TBBA的溶解度數據，決定系數R2分別為0.9993和0.9997，平均相對誤差分別為4.57%和1.79%，關聯(lián)結果較好，實驗結果可運用于TBBA合成和結晶過程。

3.3 根據實驗測定TBBA在氯苯中的溶解度，并結合實際生產工藝，可以在以下幾個方面指導生產：

①溶解度曲線在核定生產投料比方面的作用：在生產設備裝置定型的情況下，根據各反應釜的實際容積，確定合成TBBA的溶劑用量-氯苯投加量。確定氯苯投加量后，可以依據TBBA在一定溫度下的溶解度，計算出反應釜內生成TBBA的最大量，因而核算出單批產出最大量投料比，進行一些工藝改進提高產品收率，進而達到提高產量的目的。

②溶解度曲線在分析溴化反應機理方面的作用：生產四溴雙酚A的一般方法是將雙酚A溶于溶劑，在一定溫度下加入溴素和氧化劑進行溴化反應，溶劑是反應進行的介質環(huán)境，必須對反應物和產物呈惰性，能溶解或部分溶解雙酚A，使反應得以均相進行[6]。由雙酚A溶解度曲線分析，在實際生產過程中溴化反應階段溴素與雙酚A的反應極少量是在氯苯中進行，反應在水相與氯苯相界面來進行，生成的TBBA再逐步溶解到氯苯溶劑中來，因此反應體系中一定要加入適量的水來促進反應的進行。同時可借鑒生產異常情況下采用氯苯溶解方式來處理生產系統(tǒng)中的雙酚A是不可取的。

③溶解度曲線在結晶降溫過程的作用：由圖1和圖3可以看出，溫度越低，TBBA在氯苯中的溶解度越??；但是當溫度在20℃以內時，溫度降低，TBBA在氯苯中的溶解度減少緩慢。生產單位可以根據自身結晶冷量情況和節(jié)能產品收率多角度控制結晶終止溫度，結晶降溫終止溫度低可以大大提高產品收率，生產單位應考慮冬季夏季生產的差異性，進而更加有效的來調整生產工藝參數，指導實際生產增加經濟效益。

參考文獻:

［1］周瑩,孫漢洲,謝斌，等.四溴雙酚A的合成及復合阻燃效應[J].化學與生物工程,2005(2):24-26.

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［3］李春英.助燃劑四溴雙酚A的合成研究[D].碩士畢業(yè)論文:河北工業(yè)大學,2008.

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［6］季錫平，沈士堂，劉堯遠.四溴雙酚A合成技術進展[J].七一六所科技學報，1997，26(4):48-50.