环境友好的新型二苯甲酮类紫外线吸收剂合成工艺的开发与应用

2024/09/23
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项目计划总投入:600万元
奖励金额:1万元
单位名称:福建帝盛科技股份有限公司
所属领域:新材料与石油化工
技术需求类型:关键核心(共性)技术、关键难题
期望合作方式:联合开发、授权委托
联系人:贺**
联系电话:13581650506

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项目需求说明

紫外线具有能量高、穿透性强的特点,会对人类的生产和生活产生重大危害和影响。高分子化合物在紫外线的长时间照射下会加速老化,进而降低相关产品的使用寿命;为了减少紫外线对产品的影响,一般会在产品中添加相应的光稳定剂。二苯甲酮类紫外线吸收剂作为光稳定剂的一种,在近年来的研究中取得可喜的成果,目前能大量合成二苯甲酮类化合物的工艺方法有光气法和二苯甲烷法。光气法是光气和苯在无水氯化铝催化剂存在下,发生Friedel-Crafts酰基化反应,然后水解。该方法生产成品低,产品纯度高,但由于光气剧毒,需要一套投资较大的处理装置。二苯甲烷法是合成多羧基取代二苯甲酮较常用方法,如醚型聚亚胺单体3,3’,4,4’-甲羧基二苯甲酮。该方法原料易得,收率高,成本低,但三废量较大,也因有污染环境的氮氧化合物产生而未被普遍应用。因此基于环境友好合成工艺,探索出二苯甲酮类化合物新的生产技术路线显得尤为重要。

本项目旨在探索一种环境友好的新型二苯甲酮类紫外线吸收剂合成工艺,具体包括二苯甲酮类紫外吸收剂的绿色合成工艺研究、二苯甲酮类紫外吸收剂的提纯和精制工艺研究、二苯甲酮类紫外吸收剂的清洁生产研究三个部分。目标根据傅里德-克拉夫茨反应,采用三氯甲苯和间二苯酚为原料,以离子液体为催化剂,合成制备紫外线吸收剂UV-531。通过改变工艺参数提升产物产率,对产品进行物理表征分析,考察在各种条件下残渣量的生成情况。同时采用高真空蒸馏和重结晶技术对UV-531进行精制,建成年产2000吨高品质UV-531清洁生产线,并开拓下游在塑料、涂料等领域的应用。

研究主要有三个关键点。一,采用Et3NHCl-FeCl3离子液体作为催化剂,对以间二苯酚和三氯甲苯为主要原料合成二苯甲酮类紫外吸收剂的工艺进行系统研究,得到高转化率、高选择性与高的原子经济性,为合成二苯甲酮系列产品反应提供一个崭新的反应环境,以避免大量“三废”的产生和有机溶剂的使用所带来的环境污染和对人类的危害,实现化学工业的绿色化和可持续发展;二,采用高真空蒸馏和重结晶技术,通过复配混合溶剂,考察溶剂的比例和结晶冷却温度对收率的影响,研究溶剂的组成和用量对收率和纯度的影响,最优化提纯精制工艺条件;三,通过采用蒸发-冷凝联用和多热源组合集成技术实现热回收系统的较高效率和稳定性,同 时设计新型结构的尾气处理填料塔提升尾气的处理效果,实现二苯甲酮类紫外吸收剂的清洁生产。

UV531的工艺技术指标如下:  

1. 以间苯二酚计,产率>82%;   

2. HCL回收再利用率>95%。   

UV531的产品技术指标如下:

1. 灰分≤0.1%;

2. 挥发分≤0.5%。

3. 熔点处于47-49°C。

4. 透光率:450nm波长≥90%,500nm波长≥95%。


现有基础条件情况

帝盛科技秉持安全环保、高效创新、精益求精、追求卓越的经营理念,先后获得国家级高新技术企业、国家级专精特新“小巨人”企业、福建省绿色工厂、福建省“专精特新”中小企业、福建省科技“小巨人”企业、福建省新一代信息技术和制造业融合发展标杆企业等荣誉,通过了ISO9001、ISO14001、ISO45001、ISO50001体系认证,完成了包括欧盟REACH和美国FDA在内多个国家和地区产品注册,拥有各种专利60个,公司已被列入福建省重点上市后备企业。

帝盛科技自成立以来坚持以科技创新为企业核心竞争力,目前公司已培养了近百人强大的研发团队,建成高水平研发中心,通过产学研平台与中国科学院福建物质结构研究所、闽都创新实验室、福州大学等高校及科研单位合作。此外,公司建有设备齐全的精细化学品性能检测试验室,能满足产品开发生产过程中的检验要求。公司正在进一步建设CNAS标准实验室,采购设备约1000万元,且公司每年以不低于销售额4%的占比投入研发费用。

本项目从2022年3月份开始实施至今,公司以开发环境友好的新型二苯甲酮类紫外线吸收剂为目标,在投入大量资金后,研究出一种对环境友好,产出高的二苯甲酮类紫外线吸收剂生产工艺,经试验验证,该生产工艺在保持82%以上的产率的前提下,产生的废料也比其他常见的生产工艺要少。在验证思路可行性后,公司进一步投入资金用于稳定和进一步提升产品质量,并开拓下游应用。为了环境友好的新型二苯甲酮类紫外线吸收剂合成工艺的开发与应用做进一步努力。


预期成果及经济社会生态效益

经济效益:根据世界市场调查评估,现在全世界年消费量增长率在5%-7%左右。另外,本项目也给企业带来优厚的经济效益,预计相关产品累计新增产值达4000万元,税收200万元。

社会效应:二苯甲酮类化合物是一种应用广泛的助剂,它能强烈吸收紫外光,广泛应用于日用化工、医药、农药、塑料、涂料等领域。由于地球臭氧层的破坏越来越严重,太阳紫外线对地球的辐射越来越强烈,因此紫外线吸收剂是各类高分子材料、皮肤保护用品等必不可少的添加剂之一。近年来,国外,特别是东南亚国家对高品质的紫外线吸收剂的需求量不断增大。国外曾先后研制了如含磺酸酯、胺基类杂苯唑二偶氮二苯酮类作抗紫外线、苯唑酚类作抗紫外剂等。相比较而言,国内对于该类化合物的报道偏少,所以研究开发二苯甲酮类紫外线吸收剂有很大的市场前景。同时本项目对我省有较大的经济社会发展意义,有助于下游功能塑料行业和涂料行业的技术升级,带动相关生产企业入驻我省,提高区域产业竞争力,促进我省高新技术的发展,推动地方产业结构升级,从而增加就业岗位,缓解我省就业压力。


对技术难题解决应征方要求

要求:希望与具有高分子材料设计、成型加工及设备研发经验,熟悉掌握二苯甲酮类紫外线吸收剂加工工艺的专家团队交流合作,共同进步。

时限: 2026年06月之前

产权归属及利益分配:在项目执行过程中,各参与单位独立取得的知识产权归属于各自的完成方所有,由各参与单位合作创造的知识产权归属于合作方共享。相关知识产权的使用和有关利益的分配将根据合作各方在项目研究中的实际贡献进行协商确定。


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