[發明專利]一種利用芳烴硝化副產物生產PBI功能材料的方法

在審

• 申請號: 201910339731.1
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110105568A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 邵玉田
• 申請（專利權）人: 邵玉田
• 主分類號: C08G73/06
• 分類號: C08G73/06;C07C201/16;C07C205/12;C07C209/62;C07C211/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種利用芳烴硝化副產物生產PBI功能材料的方法。將2,4?二硝基氯化苯生產企業的硝化副產物，即含有2,6?二硝基氯化苯(I)的混合物，經分步結晶的方式，得到2,4?二硝基氯化苯、2,6?二硝基氯化苯(I)及少量殘留物。其中2,4?二硝基氯化苯作為產品直接外售、少量殘留物作廢物處理，而2,6?二硝基氯化苯(I)單純化合物則經反應得到性能優異的PBI(X)樹脂。該方法有效解決了2,4?二硝基氯化苯生產企業普遍存在的困難，減少企業危廢量、提升企業安全性的同時，增加了企業經濟收益，為2,4?二硝基氯化苯生產企業平穩可持續生產提供了有力支持。

技術領域

本發明屬于化工領域，尤其涉及一種利用芳烴硝化副產物生產PBI功能材料 的方法

背景技術

芳烴硝化產物與其底物芳環上取代基團的供吸電子特性有直接關系，如以一 氯化苯或鄰硝基氯化苯為原料，經硝化反應，生產2,4-二硝基氯化苯的過程中， 由于底物芳環上的氯原子的供電子特性，決定了該轉化過程中，在產生主產物 2,4-二硝基氯化苯的過程中必然伴隨著2,6-二硝基氯化苯(I)的產生。

上述過程可用以下方程式表示，

這一理論推測結果也被任何以一氯化苯或鄰硝基氯化苯經硝化反應生產 2,4-二硝基氯化苯的企業的實際結果予以驗證。

以往對此行業棘手的問題，少數企業將其芳烴硝化副產物，2,4-二硝基氯化 苯與2,6-二硝基氯化苯(I)的混合物，用作生產硫化黑染料，此此法得到的硫 化黑染料不但品質低、使用困難，且生產成本高、經濟效益差。因此，大部分企 業為了降低2,4-二硝基氯化苯成本、增加經濟效益，所采的處理方式均不科學。

聚苯并咪唑，全稱為聚-2，2’-間苯撐-5，5’-雙苯并咪唑纖維，也簡稱托基綸(Togylen)，英文名稱為Polybenzimidazoles，英文縮寫為PBI，是當今最高級別 的工程塑料，其優點主要體現為：(1)耐高溫長期工作溫度310℃，瞬時耐受溫 度可達760℃；(2)耐腐蝕在酸堿環境中仍保持穩定特性；(3)高強度其強度是 Vespel產品的兩倍，現有工程塑料中強度最高的產品；(4)高硬度，其硬度為玻 璃的二分之一；(5)高純度灰分可控制在2ppm以下。由美國HoechstCelanse公 司于20世紀60年代中期研制成功，最初用于美國NASA計劃中航天飛機降落 傘和阻燃的宇航防護服；自1983年后，又開發了穿著舒適的高溫防護服等民用 產品；近十年來應用日趨廣泛。當前PBI主要用于高溫過濾織物、熱防護服和石 棉替代材料；同時，這種聚合物在薄膜、泡沫材料和粘合劑、半導體行業、特種 玻璃行業等領域也顯示其良好的發展前景。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，并提供一種利用芳烴硝化副產物生 產PBI功能材料的方法。

本發明所采用的具體技術方案如下：

一種利用芳烴硝化副產物生產PBI功能材料的方法，包括如下步驟：

1)以芳烴硝化副產物為原料，采用分步結晶法進行分離、收集并得到2,6- 二硝基氯化苯(I)、2,4-二硝基氯化苯及殘留物；

2)將2,6-二硝基氯化苯(I)單純化合物與質量濃度為18～20％的氨水混合， 加熱40～60℃并攪拌至反應完成，得到2,6-二硝基苯胺(II)；

3)將2,6-二硝基苯胺(II)、硫化鈉混合加入水中，加熱95～105℃并攪拌至 反應完成，得到3-硝基鄰苯二胺(III)；

4)將3-硝基鄰苯二胺(III)與環合試劑在60～90℃條件下反應至終點，得 到4-硝基-2-苯并咪唑酮(IV)；所述的環合試劑為尿素與硫酸的組合或固光與三 乙胺的組合；

5)a 4-硝基-2-苯并咪唑酮(IV)依次經偶聯、氨化、脫氨得到化合物(VIII)；