คุณสมบัติและการใช้งานของ phthalic anhydride

phthalic anhydride เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ทำหน้าที่เป็นแอนไฮไดรด์ของกรด phthalic มันใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่าง ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตพลาสติกและเรซิน

ลักษณะทางกายภาพ

phthalic anhydride เป็นของแข็งผลึกสีขาวที่มีกลิ่นฉุนที่โดดเด่น เป็นที่รู้จักกันดีว่ามีปฏิกิริยาสูงและโดยทั่วไปแล้วจะได้รับการดูแลด้วยความระมัดระวังในการตั้งค่าอุตสาหกรรม

จุดหลอมเหลว: 131 ° C

จุดเดือด: 295 ° C

ความหนาแน่น: 1.53 g/cm³ (แข็ง); 1.20 g/ml (หลอมเหลว)

ความสามารถในการละลาย: ละลายได้เล็กน้อยในน้ำละลายได้ง่ายในแอลกอฮอล์เบนซีนและอีเธอร์

ตัวระบุคีย์

หมายเลข CAS: 85-44-9

น้ำหนักโมเลกุล: 148.12 g/mol

คำพ้องทั่วไป: กรด phthalic anhydride , 1,2-benzenedicarboxylic acid anhydride, 1,3-isobenzofurandione

โครงสร้างเคมี

โครงสร้างทางเคมีของสารประกอบประกอบด้วยกลุ่มคาร์บอกซิลสองกลุ่ม (–COOH) ที่ทำให้มีปฏิกิริยาสูง โครงสร้างนี้ช่วยให้ phthalic anhydride เป็นตัวกลางอเนกประสงค์ในการสังเคราะห์เคมีมักใช้เพื่อสร้างพลาสติกเรซินและสีย้อม

การผลิต phthalic anhydride

phthalic anhydride ผลิตขึ้นเป็นหลักผ่านการเกิดออกซิเดชันของตัวเร่งปฏิกิริยา แต่มีหลายวิธี

ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน

วิธีที่พบบ่อยที่สุดในการผลิต phthalic anhydride คือการออกซิเดชั่นตัวเร่งปฏิกิริยาของ Ortho-xylene หรือ Naphthalene ในกระบวนการนี้วานาเดียมเพนอกไซด์ (V2O5) ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่ออำนวยความสะดวกในการทำปฏิกิริยากับออกซิเจน วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากประสิทธิภาพและผลผลิตสูง

Catalyst: Vanadium pentoxide (V2O5)

สารตั้งต้น: ortho-xylene หรือ naphthalene

ผลพลอยได้: คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)

ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงโดยทั่วไประหว่าง 320-400 ° C

วิธีการอื่น

วิธีการผลิตอื่น ๆ รวมถึงการเกิดออกซิเดชันของ O-xylene และ Naphthalene เส้นทางเหล่านี้ใช้เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและบางครั้งก็ผลิตผลพลอยได้เพิ่มเติมเช่น Maleic Anhydride

การเกิดออกซิเดชันของ O-xylene: วิธีนี้ให้ผล phthalic anhydride และ anhydride maleic จำนวนเล็กน้อย

ปฏิกิริยาเคมีที่สำคัญ

1. การออกซิเดชั่นตัวเร่งปฏิกิริยาของ Ortho-Xylene:

2. [C_6H_4 (CH_3) _2 + 3 O_2 RIGHTARROW C_6H_4 (CO) _2O + 3 H_2O] ออกซิเดชันของแนฟทาลีน:

[C_10H_8 + 4 O_2 RIGHTARROW C_6H_4 (CO) _2O + 2 CO_2] ปฏิกิริยาเหล่านี้เป็นศูนย์กลางของการผลิต phthalic anhydride ระดับอุตสาหกรรม

การเปรียบเทียบเทคนิคการผลิต

วิธีการผลิตแบบดั้งเดิมโดยใช้แนฟทาลีนถูกแทนที่ด้วยการออกซิเดชั่นที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นของ O-xylene ในขณะที่วิธีแนฟทาลีนให้ผลผลิตที่สูงขึ้นของผลพลอยได้ แต่วิธี O-xylene นั้นมีประสิทธิภาพมากขึ้นและมักจะเป็นที่นิยมในการตั้งค่าการผลิตที่ทันสมัย กระบวนการที่ทันสมัยยังเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นเนื่องจากมันสร้างผลพลอยได้ที่ไม่พึงประสงค์น้อยลง

ในระยะสั้นเทคนิคใหม่ ๆ มุ่งเน้นไปที่ประสิทธิภาพและความยั่งยืนในขณะที่ยังคงผลผลิตสูงของ phthalic anhydride

คุณสมบัติทางเคมีของ phthalic anhydride

phthalic anhydride เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องการเกิดปฏิกิริยาและความสามารถรอบตัวทำให้เป็นสื่อกลางที่จำเป็นในกระบวนการทางเคมีต่างๆ

ปฏิกิริยาและความเก่งกาจ

phthalic anhydride มีปฏิกิริยาสูงเนื่องจากกลุ่มการทำงานของแอนไฮไดรด์ มันผ่านปฏิกิริยาหลายอย่างได้อย่างง่ายดาย:

การไฮโดรไลซิส: เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ phthalic anhydride ไฮโดรไลซ์เพื่อสร้างกรด phthalic

การดื่มแอลกอฮอล์: การทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ในรูปแบบเอสเทอร์ซึ่งเป็นพลาสติกที่สำคัญสำหรับพีวีซี (โพลีไวนิลคลอไรด์) ปฏิกิริยานี้มีความสำคัญในการผลิตพลาสติกที่ยืดหยุ่นที่ใช้ในแอปพลิเคชันจำนวนมาก

Ammonolysis: เมื่อทำปฏิกิริยากับแอมโมเนีย, phthalic anhydride ก่อตัวเป็น phthalimide, สำคัญกลางสำหรับเวชภัณฑ์และสารประกอบอินทรีย์อื่น ๆ

ความสามารถในการละลาย

ความสามารถในการละลายของ Phthalic Anhydride นั้นแตกต่างกันไปในตัวทำละลายที่แตกต่างกัน:

น้ำ: ละลายได้เล็กน้อย (6 กรัม/100 กรัมที่ 25 ° C) แต่มันจะละลายได้มากขึ้นที่อุณหภูมิที่สูงขึ้น

แอลกอฮอล์อีเธอร์และเบนซีน: ละลายได้อย่างมากในตัวทำละลายอินทรีย์เช่นแอลกอฮอล์และอีเธอร์เพิ่มความหลากหลายในการใช้งานอุตสาหกรรม

ความมั่นคงและพฤติกรรมสิ่งแวดล้อม

phthalic anhydride มีความเสถียรภายใต้สภาวะปกติ แต่ไวต่อความชื้น มันเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้องและช่วงล่างที่อุณหภูมิสูงขึ้นทำให้การจัดเก็บและการจัดการที่สำคัญในกระบวนการอุตสาหกรรม

นอกจากนี้ยังทำปฏิกิริยาอย่างช้าๆด้วยความชื้นในอากาศดังนั้นจึงต้องเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดผนึกเพื่อหลีกเลี่ยงการไฮโดรไลซิสเป็นกรด phthalic ความเสถียรในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายส่งผลกระทบต่อการจัดเก็บและการใช้งานในการผลิตผลิตภัณฑ์เช่นพลาสติกเรซินและสีย้อม

การใช้งานที่สำคัญของ phthalic anhydride

Phthalic Anhydride มีการใช้งานมากมายในหลากหลายอุตสาหกรรมทำให้เป็นสารประกอบสำคัญในการผลิตที่ทันสมัย

1. พลาสติกสำหรับพีวีซี

phthalic anhydride มีความสำคัญในการผลิต phthalate esters ซึ่งใช้เป็นพลาสติกในพีวีซี พลาสติกเหล่านี้มีความสำคัญต่อการทำให้พีวีซีมีความยืดหยุ่นทนทานและง่ายต่อการประมวลผล พวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์เช่น:

อุปกรณ์การแพทย์

ชิ้นส่วนยานยนต์

พื้นและสายเคเบิล

phthalate plasticizers ปรับปรุงประสิทธิภาพและอายุยืนของพีวีซีซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกเขาถึงจำเป็นในอุตสาหกรรมการผลิต

2. เรซินอัลคิดในการเคลือบ

phthalic anhydride ยังใช้ทำเรซินอัลคิดซึ่งเป็นส่วนผสมสำคัญในสีเคลือบเงาและการเคลือบอุตสาหกรรม Alkyd Resins เสนอคุณสมบัติเช่น:

การยึดเกาะที่ดีขึ้น

ความต้านทานต่อสภาพอากาศ

เพิ่มความทนทาน

เรซินเหล่านี้มักใช้ในอุตสาหกรรมการก่อสร้างและยานยนต์สำหรับการเคลือบที่ต้องทนต่อสภาวะที่รุนแรง

3. สีย้อมและเม็ดสี

phthalic anhydride เป็นสารตั้งต้นที่สำคัญสำหรับการผลิตสีย้อมและสี สีย้อมทั่วไปบางอย่างที่ทำจาก phthalic anhydride รวมถึง:

Quinizarin (ใช้ในสิ่งทอ)

Phenolphthalein (ใช้ในหมึกและการเคลือบ)

สีเหล่านี้เป็นส่วนประกอบสำคัญของอุตสาหกรรมเช่นสิ่งทอหมึกและสีให้สีที่มีชีวิตชีวาและยาวนาน

4. เวชภัณฑ์และผลิตภัณฑ์เคมีอื่น ๆ

phthalic anhydride ใช้ในการสังเคราะห์ตัวกลางต่าง ๆ เช่น saccharin, สารให้ความหวานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและ phthalimide ที่ใช้ในเภสัชกรรม นอกจากนี้ยังมีบทบาทในการสังเคราะห์:

ยาฆ่าแมลง

สารเคมีพิเศษ

แอพพลิเคชั่นเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความเก่งกาจของ Phthalic Anhydride เกินกว่าการใช้งานอุตสาหกรรม

อนาคตของ phthalic anhydride

ในขณะที่อุตสาหกรรมยังคงจัดลำดับความสำคัญของความยั่งยืนการผลิต phthalic anhydride ก็มีการพัฒนาเช่นกัน นวัตกรรมทางเคมีสีเขียวกำลังปูทางสำหรับการปฏิบัติที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

นวัตกรรมเคมีสีเขียว

การผลิต phthalic anhydride ได้อาศัยเชื้อเพลิงฟอสซิลและทรัพยากรที่ไม่หมุนเวียน อย่างไรก็ตามความพยายามกำลังดำเนินการเพื่อทำให้กระบวนการยั่งยืนมากขึ้นโดย:

การใช้วัตถุดิบทดแทน: นักวิจัยกำลังสำรวจการใช้วัตถุดิบที่ใช้ชีวภาพแทนแหล่งที่มาจากปิโตรเลียมแบบดั้งเดิม สิ่งนี้สามารถลดรอยเท้าด้านสิ่งแวดล้อมของการผลิต phthalic anhydride

กระบวนการเร่งปฏิกิริยาที่ได้รับการปรับปรุง: ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทันสมัยกำลังได้รับการพัฒนาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพลดการใช้พลังงานและลดผลพลอยได้

การพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมสำหรับอนาคต

อนาคตของ phthalic anhydride เกี่ยวข้องกับการปรับสมดุลความต้องการอุตสาหกรรมด้วยการปกป้องสิ่งแวดล้อม ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ ได้แก่ :

การลดการปล่อยมลพิษ: ความพยายามในการ จำกัด การปล่อยสารอันตรายในระหว่างกระบวนการผลิต

การเพิ่มการจัดการของเสีย: เทคนิคใหม่สำหรับการรีไซเคิลและการนำวัสดุกลับมาใช้ใหม่จากการผลิตลดการสร้างของเสีย

ในขณะที่เคมีสีเขียวยังคงกำหนดรูปแบบอุตสาหกรรมเคมีการผลิต phthalic anhydride มีแนวโน้มที่จะเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นเพื่อให้มั่นใจว่าการใช้งานอย่างต่อเนื่องในการใช้งานต่างๆ

บทสรุป

phthalic anhydride มีบทบาทสำคัญในวิชาเคมีอุตสาหกรรมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตพลาสติกเรซิ่นและสีย้อม แอพพลิเคชั่นของมันแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรมตั้งแต่พลาสติกไปจนถึงยา อย่างไรก็ตามข้อควรระวังด้านความปลอดภัยมีความสำคัญเนื่องจากความเป็นพิษและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจะต้องได้รับการจัดการอย่างรอบคอบเพื่อความยั่งยืนในอนาคต

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: phthalic anhydride ใช้อะไร?

ตอบ: phthalic anhydride ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตพลาสติกเรซินอัลคิดและสีย้อม

ถาม: phthalic anhydride เป็นอันตรายหรือไม่?

ตอบ: ใช่มันอาจทำให้ผิวหนังและการระคายเคืองตาและการสูดดมอาจนำไปสู่ปัญหาการหายใจ การจัดการที่เหมาะสมและ PPE เป็นสิ่งจำเป็น

ถาม: phthalic anhydride ผลิตได้อย่างไร?

ตอบ: ส่วนใหญ่ผลิตผ่านการออกซิเดชั่นของ O-xylene หรือ Naphthalene โดยใช้วานาเดียมเพนต์ออกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

ถาม: phthalic anhydride สามารถใช้ในยาได้หรือไม่?

ตอบ: ใช่แล้ว phthalic anhydride ใช้ในการผลิตตัวกลางสำหรับยารวมถึง saccharin