对苯二甲醇的应用与有关研究

概述

对苯二甲醇是一种分子式为C₈H₁₀O₂，分子量138.16的化学物质，常温常压下表现为白色针状结晶。

对苯二甲醇可由对苯撑二甲氯水解而得。具体地，将对苯撑二甲氯、碳酸钠、水加入反应器内，用工业酒精作乳化剂，升温至90℃以下，搅拌反应3h即得成品。收率85%以上。除此之外，也可通过对苯二甲酸加氢合成对苯二甲醇。首先，采用浸渍法制备Ru-Sn-B/Al₂O₃催化剂，应用于对苯二甲酸加氢反应制备对苯二甲醇。考察了催化剂制备方法、加氢反应温度和反应压力以及催化剂用量对加氢反应的影响。实验结果表明，合适的催化剂制备方法是采用Ru、Sn共浸渍后由NaBH₄还原制备，优化的反应条件是:m(催化剂)∶m(对苯二甲酸)∶m(H₂O)=1:4.0:40，反应温度230℃，反应压力10.0 MPa，反应5.0h，对苯二甲酸转化率达到100%，对苯二甲醇摩尔收率为88.9%。催化剂使用寿命考察结果表明，Ru-Sn-B/Al₂O₃催化剂具有很好的稳定性[1]。

应用

对苯二甲醇常用作有机合成中间体，还可用作交联剂和改性剂。

（1）对苯二甲醇加氢制备1,4-环己烷二甲醇。制备方法过程如下：对苯二甲醇在催化剂存在下于氢气气氛中进行加氢反应。反应在溶剂水中进行，对苯二甲醇与水的重量比为1:(5～20)，反应温度为60～200℃，氢压为3.0～10.0MPa，反应时间为1.0～5.0小时。催化剂以氧化铝化合物为载体，负载活性组分金属Ru，催化剂中活性组分金属Ru的含量为1～10wt%，催化剂粒度为80～200目。催化剂用量以反应体系的总量计为0.5～5wt%。制备过程采用了一种高性能的催化剂，使得加氢反应能以单一的水为溶剂，并具有很高的活性和产物选择性，故生产成本低，生产过程更加环保[2]。

（2）选用对苯二甲醇为交联剂，菲为芳香原料可以合成出具有适宜软化点的Ｂ-阶沥青树脂。相关反应为酸催化下的阳离子型缩聚反应，其间有生成树脂和交联剂自身聚合生成醚两个竟争反应，后者为可逆反应，随反应进行，最终转化为树脂[3]。

（3）通过在单宁酚醛树脂中添加一定比例的对苯二甲醇可以实现树脂的化学改性。对改性后酚醛泡沫（简称改性酚醛泡沫）和单宁改性酚醛泡沫（简称单宁酚醛泡沫）进行对比分析，通过扫描电子显微镜观测结果表明，改性酚醛泡沫孔径的结构和形貌更稳定，闭孔率高。对改性酚醛泡沫阻燃性能和机械强度等性能进行相关测试和表征，结果表明，当单宁加入量为苯酚质量的15%，对苯二甲醇加入量为苯酚质量的10%时，综合性能最优，其极限氧指数达到49，压缩性能强度达到0.022MPa，冲击性能强度达到3.51kJ/m²，粉化率降低至2.4%。上述改性过程在提升泡沫的机械性能同时，也保证了泡沫的阻燃性能[4]。

有关研究

采用交联剂对苯二甲醇在对甲苯磺酸催化及环己烷溶剂作用下，对煤沥青进行化学改性以降低其毒性多环芳烃含量。实验探讨了改性剂用量、催化剂用量、反应温度、反应时间对美国环保局(EPA)优先监控的16种毒性多环芳烃含量降低率的影响，筛选出最佳工艺条件：改性剂用量占煤沥青6%，催化剂用量占煤沥青12%，反应温度50℃，反应时间2h。在此条件下，煤沥青中16种毒性多环芳烃总含量降低率可以达到74.14%，其中强致癌物苯并[a]芘含量降低率为78.38%。通过模型化合物芘与改性剂的反应，对产物进行热重及红外分析推测脱毒机理。结果证明，多环芳烃与对苯二甲醇之间极可能发生亲电取代交联作用[5]。

参考文献

[1]宋义伟,纪军,田鹤,等.对苯二甲酸加氢合成对苯二甲醇[J].精细石油化工,2017,34(04):24-27.

[2]由对苯二甲醇加氢制1,4一环己烷二甲醇的方法.上海市,中国石化上海石油化工股份有限公司,2008-01-01.

[3]石怀彬,刘朗,李安邦.菲与对苯二甲醇在酸催化下聚合反应机理的研究[J].炭素技术,1994,(03):24-28.

[4]陈嘉兴,柳翱,侯瑞斌,等.对苯二甲醇改性单宁酚醛泡沫的性能研究[J].长春工业大学学报,2022,43(03):213-218.DOI:10.15923/j.cnki.cn22-1382/t.2022.3.04.

[5]冯永辉,张蔺峰,刘刚,等.对苯二甲醇改性煤沥青降低毒性多环芳烃含量[J].太原理工大学学报,2018,49(01):48-54.DOI:10.16355/j.cnki.issn1007-9432tyut.2018.01.008.