N-辛基苯基-α-萘胺的研制

＊朱國(guó)軍 基帥 舒美英

（衢州恒順化工有限公司 浙江 324007）

N-辛基苯基-α-萘胺是合成酯中常用的高溫抗氧劑，屬于芳胺類抗氧劑，通常與二烷基二苯胺復(fù)配使用，廣泛應(yīng)用在航空潤(rùn)滑油及高溫鏈條油等領(lǐng)域，N-苯基-α-萘胺較二烷基二苯胺在合成酯中有更好的抗氧化效果，但在實(shí)際使用中會(huì)產(chǎn)生沉淀，容易堵塞管路中的過濾器，造成潤(rùn)滑故障[1]，為改善N-苯基-α-萘胺在合成酯中的沉積性能，提高其高溫抗氧化性能，可通過與其他抗氧劑復(fù)配或烷基化改性方法來解決[2,3]。

N-辛基苯基-α-萘胺更好的解決了高溫抗氧化性能和抗沉積性能，且具有更良好的熱安性，改善了在合成酯（季戊四醇酯）中的抗沉積性能和抗氧化性能，更適合于在合成酯（季戊四醇酯）中使用[4]。

1.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分

(1)實(shí)驗(yàn)試劑和儀器

表1 實(shí)驗(yàn)試劑

表2 實(shí)驗(yàn)儀器

(2)合成方法

取二異丁烯200g加入0.2g阻聚劑2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚倒入500mL燒瓶中，在室溫?cái)嚢?0min，使阻聚劑完全溶解，備用。在1000mL四口燒瓶中投入200g N-苯基-α-萘胺（0.912mol），安裝好玻璃冷凝管，燒瓶口插入溫度計(jì)，氮?dú)獯祾?0min（氮?dú)饬髁?L/min），然后調(diào)節(jié)氮?dú)饬髁繛?.5L/min，加入5g三氟甲磺酸，油浴鍋設(shè)定溫度為120℃，緩慢升溫到110℃約45min，把二異丁烯倒入恒壓滴液漏斗中，安裝在玻璃冷凝器上方，在110℃開始滴加170g溶解阻聚劑的二異丁烯（1.515mol），控制溫度110～120℃，70min滴完，在此溫度下攪拌30min，降溫到70℃以下，加入5g氫氧化鈉和100g水洗滌，保持在60～80℃靜置30min，分去下層水，再用少量水洗滌到水液pH=7～8。保持在60～80℃靜置30min，分去下層水液，氮?dú)獗Ｗo(hù)下真空蒸餾（-0.098MPa）到160℃直到無流量，把燒瓶中物料稱重，分成等量的兩份。

結(jié)晶用兩種溶劑進(jìn)行對(duì)比，觀察收率與純度，把上述1份物料加入95%乙醇125g中，放入燒瓶中，安裝冷凝器、攪拌器，攪拌加熱到70℃全部溶解，降至室溫過濾，濾餅154g，濾餅放60℃真空烘箱5h（-0.099MPa），得產(chǎn)品135g（類白色）。熔點(diǎn)＞75℃，以N-苯基-α-萘胺計(jì)收率89%，液相色譜圖如圖1所示，統(tǒng)計(jì)表如表3所示。

圖1 乙醇結(jié)晶的L06液相色譜圖

表3 乙醇結(jié)晶的L06液相色譜圖統(tǒng)計(jì)表

把上述另1份物料加入甲醇125g中，放入燒瓶中，安裝冷凝器、攪拌器，攪拌加熱到回流全部溶解，降溫到室溫過濾，濾餅159g，濾餅放60℃真空烘箱5h（-0.09MPa），得產(chǎn)品138g（類白色）。熔點(diǎn)＞75℃，以N-苯基-α-萘胺計(jì)收率91%，液相分析圖如圖2所示，液相色譜圖統(tǒng)計(jì)表如表4所示。

圖2 甲醇結(jié)晶的L06液相色譜圖

表4 甲醇結(jié)晶的L06液相色譜圖統(tǒng)計(jì)表

(3)合成過程討論

對(duì)反應(yīng)溫度的控制，通過幾個(gè)不同的溫度反應(yīng)，產(chǎn)品結(jié)晶液相分析，當(dāng)反應(yīng)溫度為90℃、100℃、110℃、120℃、140℃、160℃時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量為187g、201g、209g、212g、208g、208g，熔點(diǎn)分別為74.3～75.1℃、74.8～75.9℃、75.3～76.6℃、75.4～76.3℃、75.0～75.9℃、74.8～75.8℃，液相含量分別為97.22%、98.63%、99.61%、99.44%、99.17%、98.87%。隨著反應(yīng)溫度的升高，產(chǎn)品熔點(diǎn)和含量從低到高然后又降低，反應(yīng)溫度低，反應(yīng)不完善，產(chǎn)品中有N-苯基-α-萘胺原料存在，造成熔點(diǎn)和含量都偏低，反應(yīng)溫度高，液相色譜分析雜質(zhì)增加，可能是原料二異丁烯或產(chǎn)物高溫裂解產(chǎn)生，所以，反應(yīng)溫度不能太高，合理的反應(yīng)溫度為110～120℃，采用滴加法及二異丁烯中加入阻聚劑，減少二異丁烯在高溫下的裂解及本體聚合，減少副反應(yīng)，提高產(chǎn)品的純度。圖3是在140℃反應(yīng)，甲醇中結(jié)晶的液相色譜圖，液相色譜圖統(tǒng)計(jì)表如表5所示。

圖3 140℃反應(yīng)，甲醇中結(jié)晶的液相色譜圖

表5 140℃反應(yīng)，甲醇中結(jié)晶的液相色譜圖統(tǒng)計(jì)表

2.N-辛基苯基-α-萘胺的紅外測(cè)定

為了確認(rèn)合成的N-辛基苯基-α-萘胺，用紅外光譜對(duì)合成物進(jìn)行表征，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，采用液相含量99.6%的產(chǎn)品進(jìn)行表征。

圖4是自制的N-辛基苯基-α-萘胺，從圖中可以看出，在2860～2960cm-1之間有烷基吸收峰，說明烷基化反應(yīng)后，N-苯基-α-萘胺的苯基上接入了辛基。

圖4 自制抗氧劑的紅外譜圖

圖5是進(jìn)口的N-辛基苯基-α-萘胺紅外譜圖。

圖5 進(jìn)口抗氧劑的紅外譜圖

圖6是自制的N-辛基苯基-α-萘胺和進(jìn)口的產(chǎn)品紅外譜圖疊加效果圖，兩者圖譜完全吻合，說明自制抗氧劑與進(jìn)口的抗氧劑是同種結(jié)構(gòu)。

圖6 兩個(gè)產(chǎn)品紅外譜圖疊加效果圖

3.N-辛基苯基-α-萘胺氧化腐蝕試驗(yàn)

將抗氧劑以一定的量添加到5厘斯基礎(chǔ)油中進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，采用GJB563方法對(duì)N-辛基苯基-α-萘胺在季戊四醇酯（5厘斯航空基礎(chǔ)油）中的抗沉積性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，并與進(jìn)口的L06的抗沉積性能進(jìn)行了對(duì)比，見表6。

表6 腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)

上面數(shù)據(jù)說明自制抗氧劑N-辛基苯基-α-萘胺與進(jìn)口抗氧劑L06抗氧化性能相當(dāng)。

4.結(jié)論

（1）以N-苯基-α-萘胺和二異丁烯為原料，以三氟甲磺酸為催化劑進(jìn)行烷基化反應(yīng)，合成N-辛基苯基-α-萘胺。

（2）經(jīng)紅外光譜進(jìn)行表征，與國(guó)外的產(chǎn)品L06對(duì)比，兩者結(jié)構(gòu)相同。

（3）加入5厘斯航空基礎(chǔ)油中腐蝕試驗(yàn)，與國(guó)外的產(chǎn)品L06對(duì)比，產(chǎn)品抗氧化性能相當(dāng)。該工藝原料易得，操作簡(jiǎn)單，收率較高，產(chǎn)品純度高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。