1-萘氨基苯的用途与有关研究

概述

1-萘氨基苯又名N-苯基-α-萘胺，是橡胶工业常用的抗氧化剂[1]。1-萘氨基苯常温常压表现为灰白色至淡棕色结晶粉末，具有易溶性和微溶性的特点，它可以溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳和醋酸乙酯，微溶于汽油，但不溶于水。此外，1-萘氨基苯还具有易燃和有毒的性质，暴露在日光和空气中会逐渐变为紫色。

结合抗氧剂1-萘氨基苯的研制，从量子化学角度分析了该物质的结构特点和作用机理，详细论述了其在航空润滑油中的使用性能和技术效果，得出结论：1-萘氨基苯是一种高效胺类抗氧剂，其N原子上连接的苯基和萘基可形成很大的π-电子共轭体系，增强了1-萘氨基苯与烷氧基自由基(RO·)作用过程，降低了油品体系的氧化速度和反应程度[2]。

用途

1-萘氨基苯是一种常用的芳香族仲胺类防老剂，广泛应用于天然橡胶、二烯类合成橡胶和氯丁橡胶中。它不仅具有良好的防护作用，对热、氧、屈挠、天候老化和疲劳有良好的防护效果，还能抑制有害金属的作用。该物质还是其他萘胺抗氧剂的原料，例如抗氧剂N-对-1,1,3,3-四甲基丁基-苯基-α-萘胺的制备。所用原料为1-萘氨基苯，2,4,4-三甲基戊烯，三氯化铝和醇类试剂，具体生产工艺过程为：向反应釜中投入1-萘氨基苯和三氯化铝，升温至105～140℃之间，开启搅拌及回流，采用流量泵缓慢加入2,4,4-三甲基戊烯，滴加完毕保持温度0.5～2.5h。待反应结束后，趁热抽滤催化剂。减压蒸馏，分离出少量反应物2,4,4-三甲基戊稀。向馏余物中加入500～800mL醇类试剂，使得目标产物经重新结晶而析出，离心，烘干得到抗氧剂N-对-1,1,3,3-四甲基丁基-苯基-α-萘胺[3]。

1-萘氨基苯还可作为聚乙烯的热稳定剂，在塑料工业中有广泛的应用。然而，由于其具有污染性和颜色变深的特性，不适用于白色和浅色制品，主要用于制造轮胎、胶管、胶带、胶辊、胶鞋、海底电缆绝缘层等。此外，1-萘氨基苯还可以用作高温抗氧剂和航空润滑油等的添加剂。文献报道了一种汽轮机油添加剂组合物，包括含量如下的各组分：C4/C8烷基取代二苯胺8～30质量%，1-萘氨基苯6～12质量%，酚型抗氧剂15～25质量%，二正丁基二硫代氨基甲酸甲酯13～25质量%，金属钝化剂8～10质量%，极压抗磨剂5～25质量%，防锈剂3～20质量%，破乳化剂0.5～5质量%。该添加剂组合物不含稀释油，与基础油调合成的汽轮机油，具有优异的氧化安定性，高温稳定性和液相防锈性，分水性能[4]。

检测方法

检测1-萘氨基苯纯度的液相色谱分析方法参数如下：准确称量标准品10～40mg(精确到0.1mg)，置于100mL的容量瓶中，用流动相稀释至刻度，超声3min，配制成标准品溶液。色谱柱C18,5μm,4.6×250mm(ID)，柱温20～30℃；流动相：乙腈-水(体积比70:30)使用前用0.45μm的滤膜过滤，流速:0.8～1.2mL/min；检测波长：254nm；进样量：10μL。外标法定量其纯度，能够准确定量抗氧剂的纯度，有效控制产品质量[5]。

有关研究

热衰变机制研究

借助高温高压反应釜模拟航空发动机温度，研究不同温度下1-萘氨基苯对聚α-烯烃理化性能的影响，并利用气相色谱/质谱联用(GC/MS)技术从分子水平上分析反应产物的结构组分变化，探究聚α-烯烃和1-萘氨基苯的高温衰变机制。结果表明，高温促使聚α-烯烃基础油发生分子链断裂反应并产生了含氧化合物，致使聚α-烯烃黏度降低和酸值升高。在一定温度范围内1-萘氨基苯较好地延缓了聚α-烯烃分子链的断裂，1-萘氨基苯长时间在高温环境中也会发生衰变，产生大量链状酮类化合物，加深了润滑油颜色[6]。

氧化动力学研究

模拟实际使用条件，研究抗氧剂1-萘氨基苯在聚α-烯烃基础油中的热氧化性能，结合FTIR技术分析200℃反应油样的结构组成，应用GC/MS评价抗氧剂1-萘氨基苯的热氧化衰变程度。结果表明，在聚α-烯烃热氧化衰变过程中，其运动黏度值的变化与抗氧剂的含量有良好的相关性，随着抗氧剂的大量消耗，基础油开始急剧氧化，出现氧化失效现象。1-萘氨基苯的热氧化反应为拟一级反应，抗氧剂的热氧化动力学规律可以很好地预测抗氧剂随反应时间及温度的消耗量，进而反映润滑油的热氧化衰变情况，为润滑油状况实时监控和及时掌握换油周期提供依据[7]。

参考文献

[1]薛开先,马国建,孙玉洁,等.橡胶抗氧化剂N-苯基-α-萘胺接触者微核率的检测[J].兰州大学学报(医学版), 1988(2):38-40.

[2]费逸伟,彭兴隆,宋梁超,等. 航空润滑油抗氧剂N-苯基-α-萘胺的结构及应用研究[J]. 化工时刊,2013,27(12):11-14.

[3]王志强,郭同新,李宏喜,等.抗氧剂N-对-1,1,3,3-四甲基丁基-苯基-α-萘胺的制备方法:CN201210361076.8[P].CN102993021A.

[4]李新华,张辉,段庆华.Turbine oil additive composition.2013.

[5]马淑伟.n-苯基-α-萘胺的液相色谱分析方法:CN201310537786.6[P].CN103529144A.

[6]郭峰,费逸伟,姚婷,等.某型航空发动机润滑油性能结构热衰变机制研究[J].润滑与密封, 2015(08):109-114+154.DOI:CNKI:SUN:RHMF.0.2015-08-028.

[7]郭峰,费逸伟,姚婷,等.聚α-烯烃基础油中抗氧剂N-苯基-α-萘胺的氧化动力学[J].润滑与密封, 2015(9):68-71.DOI:10.3969/j.issn.0254-0150.2015.09.013.