2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇(CBDO)主要用于合成可替代聚碳酸酯(PC)的高性能聚酯。传统聚酯的玻璃化转变温度较低,在中高温领域的应用受到一定限制。加入2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇可显著提高聚酯的玻璃化转变温度、耐候性及透明度。使用2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇合成的聚酯具有与双酚A类似的优良物理特性,例如抗冲击强度高、尺寸稳定性优异、玻璃化转变温度高,用2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇合成的聚酯无致癌物及其他有毒物。使用2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇合成的聚酯还具有使用双酚A合成的PC所不具备的特性,例如耐化学性、水解稳定性均良好,延展性高。以2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇为原料的聚酯是PC的理想替代品。以2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、1,4 -环己烷二甲醇等为原料合成的共聚酯具有冲击强度高、水解稳定性好、结晶半衰期长、韧脆性冲击强度低、耐化学性好、色泽和透明度均良好、密度低、热成形性良好、可加工性优良等特点。
美国伊斯曼化学公司最先开展了2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的合成及其在瓶片、高档膜、片材、模塑制品、涂料等领域的应用研究,并于2007年开始将含有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的共聚酯商业化,注册商品名为Tritan,工厂位于美国田纳西州的Kingsport,装置产能为3万t/a。由于市场反映良好,所以伊斯曼化学公司决定增加6万t/a产能。目前伊斯曼化工公司仍是世界上惟一拥有2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇生产技术的公司。
性质与结构
2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇外观为白色结晶粉末，分子式为C8H16O2,相对分子质量为144.21,CAS登记号为3010-96-6,沸点为210~215℃,熔点为126~129℃,闪点为52℃。按照羟基空间位置的不同，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇具有2种顺反结构的同分异构体。顺式2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的C环是非平面的,结晶体具有成17.5°的二面角。反式2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的二面角为0°。2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇具有对称结构,C环非常稳定,2个端羟基不容易环化[1]。
合成工艺
合成2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇均以异丁酸(AIB)或异丁酸酐(ANIB)为起始原料。反应过程包括3步,第一步使AIB或ANIB裂解生成二甲基乙烯酮(DMK);第二步为二聚反应,使DMK反应生成2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮(TMCB);第三步是TMCB加氢生成2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇产品,合成工艺路线如图[1]。
参考文献
[1] 程光剑,娄阳. 2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的合成技术及应用现状[J]. 石化技术与应用,2013,31(4):342-346. DOI:10.3969/j.issn.1009-0045.2013.04.019.