纯化N-烷基吡咯烷酮的方法技术

本发明专利技术涉及一种纯化N-烷基吡咯烷酮的方法，所述N-烷基吡咯烷酮由于先前使用而包含式I或式II的杂质中的至少一种，其中R为氢或C1-C20烷基，其特征在于向待纯化的N-烷基吡咯烷酮中添加碱性化合物，且在添加碱性化合物之后不超过20分钟混合物的温度为至少80℃，且自所获得的混合物中蒸馏出N-烷基吡咯烷酮。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纯化N-烷基吡咯烷酮的方法本专利技术涉及一种纯化N-烷基吡咯烷酮的方法，所述N-烷基吡咯烷酮由于先前使用而包含式I或式II的杂质中的至少一种其中R为氢或C1-C20烷基。在此方法中，-向待纯化的N-烷基吡咯烷酮中添加碱性化合物，且在添加碱性化合物之后不超过20分钟混合物的温度为至少80℃，且-自所获得的混合物中蒸馏出N-烷基吡咯烷酮。本专利技术进一步涉及一种使用、纯化及再使用N-烷基吡咯烷酮的方法，其中a)将聚合物溶解于N-烷基吡咯烷酮中，b)使用此聚合物制造锂离子蓄电池的电极，且回收包含式I或式II的杂质中的至少一种的经污染的N-烷基吡咯烷酮其中式I和式II中的R为氢或C1-C20烷基，c)向经回收的N-烷基吡咯烷酮中添加碱性化合物，且在添加碱性化合物之后不超过20分钟混合物的温度增加至至少80℃，d)自所获得的混合物中蒸馏出N-烷基吡咯烷酮，及e)将其作为溶剂再用于制造锂离子蓄电池的电极。聚合物常用于制造锂离子蓄电池，例如作为聚合物电解质或用于制造电极。通常使用例如聚偏二氟乙烯来制造电极。为此，通常将聚偏二氟乙烯溶解于有机溶剂中且通过添加锂储存材料及任选的导电添加剂来制造悬浮液。电极通过用此悬浮液涂布例如金属载体的载体且随后移除溶剂而获得。已发现N-烷基吡咯烷酮、尤其N-甲基吡咯烷酮为适合溶剂。溶剂由于以上使用而可能被污染。涂布工艺引入杂质，且由于所需的高温和/或氧化化合物的存在而也形成所使用的溶剂的副产物。在N-甲基吡咯烷酮(NMP)的情况下，以上式I和式II的化合物(其中R为H原子)通过不合乎需要的次级反应所形成。这些化合物具有类似于NMP沸点的沸点且因此极难通过蒸馏自NMP分离。仅具有高纯度且不含水的溶剂可用于制造经久耐用的锂离子蓄电池。已经使用过一次的溶剂仅当其已经纯化且再次满足关于纯度及不含水的苛刻要求时可再使用。JP11071346及JP10310795揭示通过添加酸性化合物、尤其通过与酸性固体接触来纯化已用作聚偏二氟乙烯的溶剂的NMP。WO2010/057917描述纯化已用作聚偏二氟乙烯的溶剂的NMP及制造锂离子蓄电池。纯化通过添加活性碳来实现，且因此该方法为通过吸附的纯化。还已经描述向NMP中添加碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物。因此，在碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物存在下蒸馏NMP以防止形成过氧化物且使NMP稳定自JP2004284958及JP2007099690已知。US4965370、JP2001354769及JP11349566描述纯化已用于制备聚芳硫醚的NMP；来自聚芳硫醚工艺的杂质在各情况下均可通过添加碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物移除，且NMP可再用于此工艺。JP03014559揭示通过添加金属氢氧化物或金属碳酸盐自NMP移除N-甲基琥珀酰亚胺及苯酚。此处同样，相关NMP来自聚芳硫醚工艺。WO03/053924描述一种自γ-丁内酯及甲胺制备NMP的方法。此处，金属氢氧化物用于通过形成盐来移除过量γ-丁内酯。本专利技术的一个目的为提供一种纯化先前所用的N-烷基吡咯烷酮、尤其NMP的方法，该方法使N-烷基吡咯烷酮再用于任何应用中，尤其用于制造锂离子蓄电池。该方法应为极简单及有效的。已引入或形成的以上式I和式II的杂质理想地应通过该方法完全移除。我们因此已发现以上所定义的方法。本专利技术的方法为一种纯化已经使用至少一次的N-烷基吡咯烷酮的方法。举例而言，N-烷基吡咯烷酮可能已用作溶剂。相关N-烷基吡咯烷酮优选为式A的N-烷基吡咯烷酮其中R为氢或C1-C20烷基。具体而言，式A中的R为氢或C1-C3烷基，且R特别优选为氢或甲基。若R为氢，则相关化合物为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，且若R为甲基，则相关化合物为N-乙基吡咯烷酮(NEP)。特别优选的为NMP或NEP。非常特别优选为NMP。由于先前使用，因此N-烷基吡咯烷酮包含式I或式II的杂质中的至少一种其中R为氢或C1-C20烷基。式I和式II的化合物为常以混杂物形式存在的异构体。待纯化的N-烷基吡咯烷酮因此可包含两种化合物。R优选为氢或C1-C4烷基。当待纯化的N-烷基吡咯烷酮为NMP时，式I和式II中的R为氢。当待纯化的N-烷基吡咯烷酮为NEP时，式I和式II中的R为甲基。具体而言，按照100重量份的N-烷基吡咯烷酮计，N-烷基吡咯烷酮中式I和式II的化合物的含量可为0.0005重量份至1重量份。在本专利技术方法中，特别优选使用按照100重量份的N-烷基吡咯烷酮计，式I和式II的化合物的总含量为0.0005重量份至0.5重量份、特别优选0.0005重量份至0.1重量份的N-烷基吡咯烷酮。除式I和式II的化合物外，待纯化的N-烷基吡咯烷酮可包含其他有机化合物作为杂质。可作为杂质包含的其他有机化合物例如为具有下式的化合物其中R在各情况下均为氢或C1-C20烷基。除式I、式II及可能的式III至式XII的化合物外，待纯化的N-烷基吡咯烷酮可包含来源于N-烷基吡咯烷酮的生产工艺且不视作杂质的其他有机化合物。除用于制备N-烷基吡咯烷酮的γ-丁内酯及胺(在NMP的情况下为甲胺)外，这些其他有机化合物为在环碳上经烷基取代的N-烷基吡咯烷酮衍生物。优选的烷基为甲基及乙基且可单独或以混合物形式存在于所有环碳上。按照100重量份的N-烷基吡咯烷酮计，经取代的N-烷基吡咯烷酮的含量通常小于1重量份、尤其小于0.5重量份。按照100重量份的N-烷基吡咯烷酮计，γ-丁内酯的含量通常小于0.1重量份、尤其小于0.05重量份。按照100重量份的N-烷基吡咯烷酮计，用于制备N-烷基吡咯烷酮的胺的含量通常小于0.005重量份、尤其小于0.003重量份。按照100重量份的N-烷基吡咯烷酮计，待纯化的N-烷基吡咯烷酮通常包含总共0.0005重量份至5重量份、尤其0.0005重量份至2重量份的式I至式XII的有机化合物作为杂质。待纯化的N-烷基吡咯烷酮可进一步包含水或可以含水混杂物的形式存在。可能已通过先前使用而引入大量的水。待纯化的N-烷基吡咯烷酮可因此具有例如以下组成100重量份的N-烷基吡咯烷酮，总共0.0005重量份至5重量份的式I至式XII的有机化合物作为杂质，及0.01重量份至200重量份的水。具体而言，待纯化的N-烷基吡咯烷酮可具有以下组成100重量份的N-烷基吡咯烷酮，总共0.0005重量份至2.5重量份的式I至式XII的有机化合物作为杂质，及0.1重量份至100重量份的水。向待纯化的N-烷基吡咯烷酮中添加碱性化合物。在下文中，术语碱性化合物(basiccompound)还包含各种碱性化合物的混合物。碱性化合物优选为量在100重量份的水中为5重量份(在20℃，1巴下)时提供至少8、特别优选至少9的pH值的化合物。在上述定义中，不需要5重量份的碱性化合物完全溶解于水中；关键问题仅为在添加碱性化合物之后出现pH值增加。碱性化合物可为有机化合物或无机化合物。可能的例如为碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、烷氧化物、碳酸盐、羧酸盐、络合氢化物、氨或胺。举例而言，可提及LiOH、NaOH、KOH、Mg(OH)2、Ca(OH)2、Ca(HCO3)2、CaCO3、草酸钠、硼氢化钠、氢化锂铝、甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾、乙醇钾及对应于N-烷基经取代的吡咯烷酮的烷基胺。特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯化N‑烷基吡咯烷酮的方法，所述N‑烷基吡咯烷酮由于先前使用而包含式I或式II的杂质中的至少一种其中R为氢或C1‑C20烷基，其中‑向待纯化的N‑烷基吡咯烷酮中添加碱性化合物，且在添加碱性化合物之后不超过20分钟混合物的温度为至少80℃，且‑自所获得的混合物中蒸馏出N‑烷基吡咯烷酮。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.22 EP 12193748.61.一种纯化N-烷基吡咯烷酮的方法，所述N-烷基吡咯烷酮由于先前使用而包含式I或式II的杂质中的至少一种其中R为氢或C1-C20烷基，其中-向待纯化的N-烷基吡咯烷酮中添加碱性化合物，且在添加碱性化合物之后不超过20分钟混合物的温度为至少80℃，且-自所获得的混合物中蒸馏出N-烷基吡咯烷酮。2.根据权利要求1的方法，其中N-烷基吡咯烷酮为N-甲基吡咯烷酮。3.根据权利要求1的方法，其中碱性化合物为在20℃及1巴下量在100重量份的水中为5重量份时提供至少8的pH值的化合物。4.根据权利要求2的方法，其中碱性化合物为在20℃及1巴下量在100重量份的水中为5重量份时提供至少8的pH值的化合物。5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中碱性化合物为碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物。6.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中按照100重量份的N-烷基吡咯烷酮计，碱性化合物以0.01重量份至10重量份的量添加。7.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中在添加碱性化合物之后不超过5分钟，混合物的温度为至少100℃。8.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中在蒸馏期间添加碱性化合物。9.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·平科斯，T·沃格勒，K·奥特，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE