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一种无需碱洗和水洗快速酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法技术

技术编号:20087379 阅读:28 留言:0更新日期:2019-01-15 06:34
本发明专利技术公开一种快速酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法,其以对苯二甲酸和2‑乙基己醇为原料,以聚苯乙烯固载1‑亚甲基‑3‑丁基咪唑氯亚锡酸盐离子液体作为催化剂酯化合成对苯二甲酸二异辛酯。本发明专利技术的合成方法具有产物酸值能直接达到低于1mgKOH/g的国家标准的要求、无需碱洗和水洗、反应速度快、转化率高、催化剂可重复使用、无废水排放绿色环保的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种无需碱洗和水洗快速酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法
本专利技术涉及增塑剂领域,具体涉及一种快速酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法。
技术介绍
对苯二甲酸二异辛酯(DOTP)是近年发展起来的聚氯乙烯新型绿色增塑剂,以其高绝缘、低挥发、耐热、耐寒、抗抽出、柔软性好,与PVC树脂有良好的相容性等优点而越来越引起塑料行业的重视,已成为有毒增塑剂邻苯二甲酸二异辛酯(DOP)的最重要的替代品。以对苯二甲酸(PTA)和2-乙基己醇(异辛醇)为原料进行酯化反应是一条合成DOTP的最主要生产路线。中国专利技术专利“多品种、低消耗增塑剂生产方法”(专利号ZL03113054.2),公开了一种利用同一套间歇式设备生产多个品种增塑剂的方法,所用的催化剂有钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯与钛酸四异丙酯复合催化剂、固体超强酸以及氧化亚锡、草酸亚锡、氧化铝、偏铝酸钠等固体酸。中国专利技术专利“对苯二甲酸和辛醇制备对苯二甲酸二辛酯增塑剂的工艺”(专利号ZL200410021429.5),公开了一种以对苯二甲酸和2-乙基己醇(异辛醇)为原料、以乙酸钴和乙酸锌以及钛酸四丁酯联合催化酯化反应制备对苯二甲酸二辛酯增塑剂的工艺。中国专利技术专利“合成对苯二甲酸二辛酯的高效催化剂”(专利号ZL200810020424.9),公开了一种以钛金属化合物、锡金属化合物和其它金属化合物组成的复合催化剂,酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法。中国专利技术专利申请号200810020588.6,题名“增塑剂生产酯化工序催化剂氧化亚锡的使用方法”,公开了一种将催化剂氧化亚锡喷涂到反应器内壁及内盘管壁上的方法。中国专利技术专利“一种酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法”(专利号ZL201010517284.3),公开了一种以对苯二甲酸和2-乙基己醇(异辛醇)为原料,以丁基吡啶氯亚锡酸盐离子液体作为催化剂,酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法。中国专利技术专利“离子液体作用下催化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法”(专利号ZL201110192001.7),公开了一种以钛酸四丁酯为主催化剂、以季铵盐离子液体为助催化剂和增溶剂,通过酯化反应合成对苯二甲酸二异辛酯的方法。中国专利技术专利申请号201410459509.2,题名“一种对苯二甲酸二异辛酯的生产方法”,公开了一种以高表面积介孔碳或多孔二氧化钛负载的钛酸正丁酯催化剂,酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的工艺。以上专利均未涉及以聚苯乙烯固载1-亚甲基-3-丁基咪唑氯亚锡酸盐(PS-CH2-Bim]Cl/nSnCl2)离子液体作为催化剂酯化合成对苯二甲酸二异辛酯。由于反应原料PTA与异辛醇基本不互溶,是一个典型的非均相酯化反应,反应速率慢,反应时间长。目前工业生产上大都采用钛酸酯作为催化剂,反应时间至少要8小时以上,这成为一个制约DOTP产业发展的瓶颈。此外,由于PTA在中间产物对苯二甲酸单异辛酯中的溶解度较大,而单异辛酯与DOTP基本互溶,因此当催化剂的活性不足于使反应进行完全时,剩余的PTA就会溶解在DOTP中而使产物的酸值偏高,必须经过多次碱洗然后再水洗的操作才能够使产物的酸值降到低于1mgKOH/g的国标质量要求,但多次碱洗和水洗操作增加了生产时间和成本,降低了生产效率,并且导致有废水需要处理和排放,这也是目前所有合成DOTP方法中普遍存在的技术问题,因此生产企业迫切需要研发一种反应速度快且无需碱洗和水洗的DOTP合成新工艺方法。本申请人申请的中国专利技术专利“一种酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法”(专利号ZL201010517284.3)和中国专利技术专利“离子液体作用下催化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法”(专利号ZL201110192001.7)巧妙借助离子液体的强催化和增溶的双重作用,极大地提高了PTA在异辛醇中的溶解度,由此顺利地提高了反应速度,从而成功地将反应时间缩短至2-3小时,且PTA转化率和DOTP的产率都非常高。但唯一不足的是反应后离子液体会微溶于产物DOTP中,使产物的酸值有些偏高,仍然需要经过碱洗和水洗操作才能够使产物的酸值降到低于1mgKOH/g的国标质量要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种无需碱洗和水洗快速酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法,其具有无需碱洗和水洗、反应速度快、转化率高、催化剂可重复使用、无废水排放、绿色环保等特点。为了达成上述目的,本专利技术的解决方案是:一种无需碱洗和水洗快速酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法,以对苯二甲酸和2-乙基己醇为原料,以聚苯乙烯固载1-亚甲基-3-丁基咪唑氯亚锡酸盐(PS-CH2-Bim]Cl/nSnCl2)离子液体作为催化剂酯化合成对苯二甲酸二异辛酯。所述对苯二甲酸与所述2-乙基己醇的质量比为1:2.1-2.3,所述聚苯乙烯固载1-亚甲基-3-丁基咪唑氯亚锡酸盐离子液体的加入量为所述原料的总质量的8-15%。所述聚苯乙烯固载1-亚甲基-3-丁基咪唑氯亚锡酸盐离子液体的制备方法如下:等摩尔量的氯甲基化聚苯乙烯与咪唑在温度70-80℃搅拌的条件下反应48-72小时,制得聚苯乙烯接枝咪唑(PS-CH2-Im);等摩尔量的PS-CH2-Im与氯丁烷在温度70-80℃下搅拌反应48-60小时,制得聚苯乙烯接枝丁基咪唑([PS-CH2-Bim]Cl);[PS-CH2-Bim]Cl与氯化亚锡以1:2-3的摩尔比在温度70-80℃下搅拌反应60-72h,制得聚苯乙烯固载1-亚甲基-3-丁基咪唑氯亚锡酸盐离子液体(PS-CH2-Bim]Cl/nSnCl2)。所述酯化合成的过程具体如下:所述酯化合成所用的反应装置带有分水器,在所述酯化合成的反应过程中通过此分水器将反应产生的水不断蒸出;所述酯化合成的反应温度为200-220℃,反应时间为2-3小时;所述酯化合成反应结束后,趁热蒸出多余的异辛醇;所述异辛醇蒸出后,待温度降低到150℃,过滤分离固体催化剂和液相产品,催化剂能继续在下次合成反应中使用。采用上述方案后,本专利技术的有益效果为:针对目前对苯二甲酸二异辛酯工业生产中普遍存在的反应时间长以及反应后必须经过多次碱洗和水洗操作工序的技术问题,本专利技术在申请者已经公开的中国专利技术专利“一种酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法”(专利号ZL201010517284.3)和中国专利技术专利“离子液体作用下催化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法”(专利号ZL201110192001.7)的基础上,巧妙地将以上专利技术专利具有很好催化效果从而能缩短反应时间的丁基咪唑氯化亚锡酸盐离子液体催化剂固载到聚苯乙烯载体上,制得聚苯乙烯固载1-亚甲基-3-丁基咪唑氯亚锡酸盐(PS-CH2-Bim]Cl/nSnCl2)离子液体,借助丁基咪唑氯亚锡酸盐离子液体对对苯二甲酸与异辛醇酯化反应合成DOTP具有的快速催化效果以及该离子液体被固载在聚苯乙烯载体上就不能溶解到DOTP产品中的特点,既提高了反应速率,缩短了反应时间(反应由一般的8小时缩短到2-3小时)并降低了反应温度(反应温度从250℃降低至200-220℃,因此可降低能耗),又避免了离子液体溶解到DOTP产物中,使得反应后的DOTP产品的酸值在不经过任何碱洗和水洗操作的情况下就能直接达到低于1mgKOH/g的国标质量要求。由于聚苯乙烯固载1-亚甲基-3-丁基咪唑氯亚锡酸盐(PS-CH2-Bim]Cl本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种快速酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法,其特征在于:以对苯二甲酸和2‑乙基己醇为原料,以聚苯乙烯固载1‑亚甲基‑3‑丁基咪唑氯亚锡酸盐(PS‑CH2‑Bim]Cl/nSnCl2)离子液体作为催化剂酯化合成对苯二甲酸二异辛酯。

【技术特征摘要】
1.一种快速酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法,其特征在于:以对苯二甲酸和2-乙基己醇为原料,以聚苯乙烯固载1-亚甲基-3-丁基咪唑氯亚锡酸盐(PS-CH2-Bim]Cl/nSnCl2)离子液体作为催化剂酯化合成对苯二甲酸二异辛酯。2.根据权利要求1所述的一种快速酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法,其特征在于:所述对苯二甲酸与所述2-乙基己醇的质量比为1:2.1-2.3,所述聚苯乙烯固载1-亚甲基-3-丁基咪唑氯亚锡酸盐离子液体的加入量为所述原料的总质量的8-15%。3.根据权利要求1或2所述的一种快速酯化合成对苯二甲酸二异辛酯的方法,其特征在于:所述聚苯乙烯固载1-亚甲基-3-丁基咪唑氯亚锡酸盐离子液体的制备方法如下:等摩尔量的氯甲基化聚苯乙烯与咪唑在温度70-80℃搅拌的条件下反应60-72小时,制得聚苯乙烯接枝咪唑(PS-CH2-Im);等摩尔...

【专利技术属性】
技术研发人员:林金清朱思雨罗小燕王亮项小燕胡敏危依裴宝有
申请(专利权)人:华侨大学
类型:发明
国别省市:福建,35

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