雙環(huán)戊二烯連續(xù)聚合制備高密度燃料.pdf

1、高能量密度液體燃料具有較高的密度和體積燃燒熱值，是提高現(xiàn)有飛行器航程和負(fù)荷的有效手段，新型高馬赫數(shù)飛行器的發(fā)展也對(duì)高能量密度燃料提出了更高的要求,因此其合成日益受到重視。一般來說，燃料的密度越大，冰點(diǎn)就越高，粘度也越大。合成高能量密度燃料的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)具有較低冰點(diǎn)的多環(huán)烴類燃料分子，并在合成過程中對(duì)分子構(gòu)型進(jìn)行控制。雙環(huán)戊二烯(DCPD)是石油裂解制乙烯裝置的C5副產(chǎn)物環(huán)戊二烯(CPD)的二聚體，目前我國(guó)正在興建多項(xiàng)大型乙烯工程，雙環(huán)戊二

2、烯的產(chǎn)量將會(huì)急劇增加，是合成高能量密度燃料的理想原料。 本文以橋式雙環(huán)戊二烯(endo-DCPD)為原料，在連續(xù)反應(yīng)器考中考察 DCPD的Diels-Alder聚合反應(yīng)，通過對(duì)聚合產(chǎn)物的分離、加氫、提純得到密度大于1.0g/cm3的高密度燃料，并對(duì)DCPD催化聚合反應(yīng)的效果和可行性進(jìn)行初步探索。 對(duì)比連續(xù)反應(yīng)和間歇反應(yīng)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)DCPD聚合更適合在連續(xù)反應(yīng)器中進(jìn)行。連續(xù)聚合反應(yīng)能夠在較短的反應(yīng)時(shí)間下獲得更高的轉(zhuǎn)化率、目標(biāo)

3、產(chǎn)物收率以及更優(yōu)越的TCPD構(gòu)型組成。通過對(duì)DCPD連續(xù)聚合反應(yīng)條件進(jìn)行考察，以優(yōu)化TCPD產(chǎn)物構(gòu)型組成為首要目標(biāo)，同時(shí)兼顧保持較高的轉(zhuǎn)化率和目標(biāo)產(chǎn)物收率，得到了實(shí)驗(yàn)考察范圍內(nèi)較佳的反應(yīng)條件：原料中DCPD/甲苯為70％/30％(質(zhì)量比)，壓力1.2～2 MPa，溫度140～160℃，停留時(shí)間2.8min。 通過不同原料的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，提出了DCPD加壓連續(xù)聚合反應(yīng)機(jī)理，認(rèn)為在反應(yīng)過程中endo-DCPD在高溫下裂解為CPD是反應(yīng)進(jìn)

4、行的引發(fā)步驟，DCPD與CPD發(fā)生Diels—Alder環(huán)加成反應(yīng)生成TCPD，并且同時(shí)存在endo-DCPD轉(zhuǎn)化為exo-DCPD的異構(gòu)化反應(yīng)以及endo-TCPD和exo-TCPD之間的平衡反應(yīng)。 以Hβ為擇形催化劑，通過比較DCPD熱聚合以及催化聚合反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)催化劑的加入可以提高主反應(yīng)速率，優(yōu)化產(chǎn)物構(gòu)型，還催化生成了一種新的TCPD空間異構(gòu)體。 對(duì)兩種不同構(gòu)型組成的聚合反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離、加氫、提純后得到兩種高密度燃