防老劑4020和4010NA傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝,分別是由4一氨基二苯胺與甲基異丁基酮、4一氨基二苯胺與丙酮在銅催化劑存在下,在一定壓力下進(jìn)行縮合加氫反應(yīng)得到。目前國內(nèi)防老劑4020和4010NA全部采用銅催化劑,雖然銅系催化劑價(jià)格便宜,不易中毒,連續(xù)生產(chǎn)也便于操作,但是反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低,產(chǎn)品質(zhì)量稍差,此外在生產(chǎn)過程中會(huì)有極少量的銅系催化劑粉碎而帶入產(chǎn)品,對輪胎質(zhì)量產(chǎn)生影響。目前國內(nèi)先進(jìn)工藝基本上采用貴金屬催化劑,在高壓釜內(nèi)進(jìn)行縮合加氫反應(yīng),反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)品質(zhì)量好,因此防老劑4020和4010NA合成技術(shù)進(jìn)展主要集中在貴金屬催化劑催化加氫縮合方面。
美國橡膠公司專利報(bào)道,采用5 的Pt/C為催化劑,可以得到100 收率的4020,制備實(shí)例如下:在一個(gè)170毫升不銹鋼高壓釜中,加入21.4g4一氨基二苯胺,34.9g甲基異丁基酮和0.325gPt/C催化劑,置換升溫到18O一185℃ ,40—60公斤壓力下反應(yīng)45min,冷卻、過濾出催化劑,濾液蒸餾得到100 收率的4020,純度為99 (GC)。
美國專利US5535541提出采用3 Pt/C催化劑制備防老劑4020,制備實(shí)例如下:52g4一氨基二苯胺,100g 甲基異丁基酮與0.3gPt/C催化劑加入1L的高壓釜中,Nz和H2置換后升溫到170—175℃ ,在4O公斤壓力下反應(yīng)95min,冷卻、過濾去催化劑,蒸去溶劑得到71g純度為95.9 的防老劑4020。
日本專利JP59123148則采用1%Pt/C催化劑,在加氫前將原料4一氨基二苯胺進(jìn)行預(yù)處理后,可以得到高質(zhì)量和高收率的防老劑4020,具體工藝過程如下:在裝有攪拌器、溫度計(jì)、進(jìn)氣管和出氣管的高壓釜中加入經(jīng)過預(yù)處理過的4一氨基二苯胺74g,甲基異丁基酮120g,1 的Pt/C催化劑1.33g,用N2置換后,當(dāng)溫度上升到140℃時(shí)保持釜內(nèi)氫氣壓力為30公斤,反應(yīng)4h后,冷卻降低溫度,過濾出催化劑,濾液用異丙醇稀釋,HPLC分析防老劑4020收率為99.4 ,未反應(yīng)的4一氨基二苯胺為0.3 ,副產(chǎn)物甲基異丁基酮為1 。
另外一篇日本專利則采用硫化鉑/C為催化劑,將催化劑預(yù)先經(jīng)過鈍化處理,140"C下可以得到高收率和高質(zhì)量的4010NA和4020,而且催化劑可以多次套用,以降低生產(chǎn)成本。制備實(shí)例:在500毫升攪拌式高壓釜中加入經(jīng)過減壓蒸餾(190—210℃/5mmHg)餾分的4一氨基二苯胺148g、丙酮139g及硫化鉑/C催化劑0.3g,用N。和H 置換后升溫到140℃ ,30公斤壓力下反應(yīng)5h可以得到收率為99 的4010NA,催化劑經(jīng)過5次套用后,活性未見下降,將丙酮更換為甲基異丁基酮,反應(yīng)溫度提升到160℃,反應(yīng)2h后,可以得到99 的4020,催化劑套用10次后催化活性不降低。
Devent等研究了一系列的貴金屬催化劑還原烷化4一氨基或4一硝基二苯胺合成對苯二胺類防老劑后得出結(jié)論,鉑是最好的催化劑。