張宇婷 蘇紅 朱國(guó)強(qiáng) 王益民 耿化梅(.蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 7700；

2.北京環(huán)球利康科技有限公司，北京 100000；3.甘肅天泉表面工程技術(shù)有限公司，甘肅 蘭州 737100)

0 引言

外給電子體對(duì)提高催化劑的活性、等規(guī)度，以及氫調(diào)敏感性[1]都有很好的效果，使用合適的外給電子體，可以生產(chǎn)等規(guī)度高達(dá)97%～99%的聚丙烯。目前，我國(guó)的外給電子體種類很多，聚丙烯行業(yè)希望能夠研究出一種效率更高，效果更好的外給電子體。鑒此，我們進(jìn)行了3種外給電子體的合成試驗(yàn)，試驗(yàn)出產(chǎn)率最高的溫度和時(shí)間。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)試劑

甲基叔丁基醚(分析純)、四甲氧基硅烷(分析純)、二甲苯(分析純)、三乙基鋁(98%)、1-氯異丁烷(分析純)Mg粉、2-氯丙烷、氮?dú)?、鄰苯二甲酸、硫酸?/p>

1.2 試驗(yàn)儀器

固液萃取儀TC-HL802北京同德創(chuàng)業(yè)科技有限公司、紫外可見(jiàn)光光度儀尤尼柯上海儀器有限公司、氣相色譜儀FL9720福立公司。

1.3 合成三種外給電子體的步驟方法

(1)合成二異丙基二甲氧基硅烷(DonorP)的步驟方法。在惰性氣體氮?dú)猸h(huán)境下，通入少量的二氧化碳，將2-氯丙烷加入甲基叔丁基醚溶劑，當(dāng)加入適量的Mg粉后，在一定的反應(yīng)時(shí)間里，加熱到一定的溫度，把四甲氧基硅烷進(jìn)行烘干處理，干燥后加入到之前反應(yīng)的溶劑里面，反應(yīng)一定時(shí)間后，采用蒸餾的方法除去里面多余的溶劑，分別采用苯和二甲苯溶劑進(jìn)行清洗，最后得到二異丙基二甲氧基硅烷。

(2)合成二異丁基二甲氧基硅烷(DonorB)的步驟方法。在惰性氣體氮?dú)猸h(huán)境下，通入少量的二氧化碳，將1-氯異丁烷加入甲基叔丁基醚溶劑，再加入適量的Mg粉，在一定的反應(yīng)時(shí)間里，加熱到一定的溫度，把四甲氧基硅烷進(jìn)行烘干處理，干燥后加入到之前反應(yīng)的溶劑里面，反應(yīng)一定時(shí)間后，采用蒸餾的方法除去里面多余的溶劑，分別用苯和二甲苯溶劑進(jìn)行清洗，最后分餾得到二異丁基二甲氧基硅烷。

(3)合成異丁基異丙基二甲氧基硅烷(IBIPDMS)的步驟方法。在惰性氣體氮?dú)猸h(huán)境下，通入少量的二氧化碳，將1-氯異丁烷加入甲基叔丁基醚溶劑，再加入適量的Mg粉，在一定的反應(yīng)時(shí)間里，加熱到一定的溫度，把四甲氧基硅烷進(jìn)行烘干處理，干燥后加入到之前反應(yīng)的溶劑里面，反應(yīng)一段時(shí)間后，除去溶劑，用苯和甲醇溶劑清洗，制出異丁基三甲氧基硅烷，在惰性氣體氮?dú)猸h(huán)境下，將2-氯丙烷加入甲基叔丁基醚溶劑，再加入適量的Mg粉，在一定的反應(yīng)時(shí)間里，加熱到一定的溫度，把前面制備的異丁基三甲氧基硅烷加入到溶劑中，反應(yīng)完全后，用苯和二甲苯溶劑清洗，最后得到異丁基異丙基二甲氧基硅烷。

1.4 表征方法

使用氣相色譜分析制備出的外給電子體：試驗(yàn)使用的色譜柱是SE54石英毛細(xì)管色譜柱，色譜柱的柱長(zhǎng)是30m，色譜柱的直徑0.53mm×1.0μm，采用汽化室的進(jìn)樣溫度為300℃，柱溫200℃，色譜柱的柱前壓為0.02MPa，取0.1～0.2g的樣品進(jìn)行測(cè)樣準(zhǔn)備，加入裝有硫酸的容量瓶中，待煙消失后加100mL正己烷搖勻，準(zhǔn)備進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 用氣相色譜對(duì)外給電子體進(jìn)行分析

在表1中得到的數(shù)據(jù)是我們前面合成出來(lái)的三種外給電子體二異丙基二甲氧基硅烷、二異丁基二甲氧基硅烷和異丁基異丙基二甲氧基硅烷的氣相色譜分析數(shù)據(jù)，我們把以上三種外給電子體與工業(yè)常用的DonorC外給電子體做一個(gè)色譜測(cè)試的比較，通過(guò)對(duì)比我們發(fā)現(xiàn)以上合成的三種外給電子體的色譜分析數(shù)據(jù)都比DonorC外給電子體的色譜測(cè)試純度數(shù)據(jù)要高，三種外給電子體都能達(dá)到工業(yè)合成聚丙烯用的外給電子體的標(biāo)準(zhǔn)，因此，我們合成的三種外給電子體可以在聚丙烯合成試驗(yàn)中應(yīng)用。

表1 外給電子體的對(duì)比色譜數(shù)據(jù)

2.2 選擇三種外給電子體反應(yīng)的條件

2.2.1 Donor P的反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度與產(chǎn)率的關(guān)系

如表2所示：反應(yīng)時(shí)間與產(chǎn)率的關(guān)系試驗(yàn)中，共測(cè)了5組數(shù)據(jù)，分別是1h，2h，2.5h，3h，4h，試驗(yàn)結(jié)果顯示：隨反應(yīng)時(shí)間增加，反應(yīng)物的產(chǎn)率先增加后減小，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到2.5h時(shí)產(chǎn)率最高，高達(dá)68%，超過(guò)2.5h后，產(chǎn)率又呈降低趨勢(shì)。原因是：反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，反應(yīng)不能充分的進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)又會(huì)導(dǎo)致大量的副反應(yīng)生成，致使產(chǎn)率降低。因此，在2.5h的時(shí)候產(chǎn)率最高。

如表3所示：反應(yīng)溫度與產(chǎn)率的關(guān)系試驗(yàn)中，共測(cè)了5組溫度分別為20℃，50℃，60℃，70℃，80℃，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)隨反應(yīng)溫度的升高，Donor P的產(chǎn)率先增加后逐漸減小，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到60℃時(shí)產(chǎn)率最高，超過(guò)60℃后，產(chǎn)率又逐漸降低。原因是：反應(yīng)溫度過(guò)低，反應(yīng)不能充分的進(jìn)行并且會(huì)有大量的副反應(yīng)生成，反應(yīng)溫度過(guò)高，也會(huì)導(dǎo)致大量的副產(chǎn)物生成，致使產(chǎn)率降低，因此，反應(yīng)溫度在60℃的時(shí)候產(chǎn)率最高。

表2 反應(yīng)時(shí)間與產(chǎn)率的關(guān)系

表3 反應(yīng)溫度與產(chǎn)率的關(guān)系

2.2.2 Donor B的反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度與產(chǎn)率的關(guān)系

如表4所示：反應(yīng)時(shí)間與產(chǎn)率的關(guān)系試驗(yàn)中，共測(cè)了5組數(shù)據(jù)，分別是2h，3h，3.5h，4h，5h，試驗(yàn)結(jié)果表明：隨反應(yīng)時(shí)間增加，反應(yīng)物的產(chǎn)率先增加后減小，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到3h時(shí)產(chǎn)率最高，高達(dá)66%，超過(guò)3h后，產(chǎn)率又呈降低趨勢(shì)。原因是：反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，反應(yīng)不能充分的進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)又會(huì)導(dǎo)致大量的副反應(yīng)生成，致使產(chǎn)率降低。因此，在3h的時(shí)候產(chǎn)率最高。

如表5所示：反應(yīng)溫度與產(chǎn)率的關(guān)系試驗(yàn)中，共測(cè)了5組溫度分別為10℃，30℃，35℃，40℃，60℃，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)隨反應(yīng)溫度的升高，產(chǎn)率先增加后逐漸減小，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到35℃時(shí)產(chǎn)率最高，超過(guò)35℃后，產(chǎn)率又逐漸降低。原因是：反應(yīng)溫度過(guò)低，反應(yīng)不能充分的進(jìn)行并且會(huì)有大量的副反應(yīng)生成，反應(yīng)溫度過(guò)高，也會(huì)導(dǎo)致大量的副產(chǎn)物生成，致使產(chǎn)率降低，因此，反應(yīng)溫度在35℃的時(shí)候產(chǎn)率最高。

表4 反應(yīng)時(shí)間與產(chǎn)率的關(guān)系

表5 反應(yīng)溫度與產(chǎn)率的關(guān)系

2.2.3 IBIPDMS的反應(yīng)時(shí)間和溫度與產(chǎn)率的關(guān)系

如表6所示：反應(yīng)時(shí)間與產(chǎn)率的關(guān)系試驗(yàn)中，共反應(yīng)測(cè)了5組數(shù)據(jù)，分別是0.5h，1h，1.5h，2h，3h,試驗(yàn)結(jié)果表明：隨反應(yīng)時(shí)間增加，反應(yīng)物的產(chǎn)率先增加后減小，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到1.5h時(shí)產(chǎn)率最高，高達(dá)65%，超過(guò)1.5h后，產(chǎn)率又呈降低趨勢(shì)。原因是：反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，反應(yīng)不能充分的進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)又會(huì)導(dǎo)致大量的副反應(yīng)生成，致使產(chǎn)率降低。因此，在1.5h的時(shí)候產(chǎn)率最高。

如表7所示：反應(yīng)溫度與產(chǎn)率的關(guān)系試驗(yàn)中，共測(cè)了5組溫度，分別為10℃，30℃，35℃，40℃，60℃，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)隨反應(yīng)溫度的升高，產(chǎn)率先增加后逐漸減小，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到35℃時(shí)產(chǎn)率最高，超過(guò)35℃后，產(chǎn)率又逐漸降低。原因是：反應(yīng)溫度過(guò)低，反應(yīng)不能充分的進(jìn)行并且會(huì)有大量的副反應(yīng)生成，反應(yīng)溫度過(guò)高，也會(huì)導(dǎo)致大量的副產(chǎn)物生成，致使產(chǎn)率降低，因此，反應(yīng)溫度在35℃的時(shí)候產(chǎn)率最高。

表6 反應(yīng)時(shí)間與產(chǎn)率的關(guān)系

表7 反應(yīng)溫度與產(chǎn)率的關(guān)系

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述試驗(yàn)，結(jié)果表明：合成出來(lái)的三種外給電子體二異丙基二甲氧基硅烷、二異丁基二甲氧基硅烷和異丁基異丙基二甲氧基硅烷，二異丙基二甲氧基硅烷當(dāng)反應(yīng)溫度在60℃，反應(yīng)時(shí)間達(dá)到2.5h的時(shí)候外給電子體的產(chǎn)率是最高的。二異丁基二甲氧基硅烷在反應(yīng)溫度35℃，反應(yīng)時(shí)間達(dá)到3h的時(shí)候外給電子體的產(chǎn)率是最高的。異丁基異丙基二甲氧基硅烷在反應(yīng)溫度35℃，反應(yīng)時(shí)間達(dá)到1.5h的時(shí)候外給電子體的產(chǎn)率是最高的。