DCPD聚合反应制备高密度燃料TCPD

2011-10-13夏君

天津化工 2011年2期

关键词：异构化色谱分析氮气

夏君

（天津渤海职业技术学院，天津300402）

DCPD聚合反应制备高密度燃料TCPD

夏君

（天津渤海职业技术学院，天津300402）

本文主要以双环戊二烯(DCPD)为原料，通过Diels-Alder加成反应合成高密度燃料-TCPD。利用连续固定床反应器，DCPD与环戊二烯(CPD)双烯加成法，来合成CPD三聚体（TCPD）。

高密度液体燃料；三环戊二烯；Diels-Alder加成

高能量密度液体燃料是高能量密度材料（HEDM）的重要组成部分，它用于许多战略武器系统和战术武器系统，它的性能改进和提高深刻影响着武器系统的发展，因而受到各国的普遍重视，被列为国防科技发展的前沿和重点之一。合成高密度烃类燃料主要以烃类物质为原料，通过聚合、加氢、异构化、分离提纯等工艺过程得到。本文以双环戊二烯（DCPD）为原料，通过DCPD与自身裂解得到的环戊二烯（CPD）的Diels-Alder反应得到CPD三聚体（TCPD），同时严格控制产物中CPD四聚体（TeCPD）等的生成。

1 试验装置流程图

试验装置流程见图1。

2 反应原料与设备

试验原料：DCPD，工业品(95%)，浙江嵊州明春化工厂；氮气，普氮，华北氧气厂；甲苯，分析纯（99.5%），天津市登峰化学试剂厂；苯，分析纯（99.5%），天津市登峰化学试剂厂；十氢萘，98.0%，国药集团化学有限公司。

反应设备：温度控制器，AI-708PE，厦门宇光电子技术有限公司；电子天平，Sartorius BP210s，德国赛多利斯仪器系统有限公司；气相色谱，HP4890，美国惠普公司。

3 试验具体步骤

1）清洗反应管及管路。

2）配制反应溶液，连入管路。

3）打开氮气钢瓶，检漏。

4）开启电源，打开装置总电源开关，根据试验要求设置温度，开启冷凝水。

5）将氮气压力开到指定反应压力，排除系统内空气，待设定温度达到后，关闭氮气，开启泵，通料，并记下通料时间，同时用背压阀精确调整系统压力。

6）待反应2h，2.5h，3h后，分别取样10min，并将产物进色谱分析。

7）反应结束，关闭泵，卸压，通氮气5min，使管路中反应液全部排出。

8）关闭冷凝水，关闭氮气，然后关闭电源，清理试验室。

4 产物气相色谱分析

采用气相色谱（HP-4890）对反应产物进行定量分析。

4.1 气相色谱分析条件

DCPD反应产物分析采用HP-5毛细色谱柱（Crosslinked5%PHMESiloxane30m×0.53mm×1.5μm Film Thickness)，HP-3398A色谱工作站，其操作条件为：

柱温：初始50℃，保持1min后以15℃/min至200℃，保持1min,10℃/min升到250℃，保持1min,10℃/min升到280℃，保持9min。

进样温度：200℃

检测温度：250℃

检测器：氢火焰离子检测器

载气流量：10mL/min（N2）

H2流量：45mL/min

空气流量：250mL/min

补充气流量：12mL/min（N2）

进样量：0.1μL

分流比：40:1

4.2 气相色谱分析谱图（见图2）

采用气相色谱HP-4890对反应体系进行分析，面积归一法进行定量分析，根据峰面积百分比计算了DCPD转化率，exo-DCPD产率及选择性；TCPD产率及选择性；TeCPD产率及选择性。图2所示为反应过程中典型样品分析所得色谱图。DCPD在同CPD发生Diels-Alder反应时，理论分析可生成八种桥-挂式结构(endo、exo)空间异构体产物，但在试验范围内，色谱分析结果（如图2）表明，产物中仅存在两种TCPD异构体（TCPD-1、TCPD-2），其余六种异构体未在产物中出现。