一种异山梨醇快速结晶的方法技术

本发明专利技术公开了一种异山梨醇快速结晶的方法，包括以下步骤：（1）配制含粗异山梨醇、溶剂和成核剂的混合溶液，粗异山梨醇溶解到混合溶液中；成核剂为二元羧酸或二元羧酸酯；（2）将混合溶液冷却结晶，析出异山梨醇晶体；（3）固液分离，并减压脱除溶剂得到含成核剂的异山梨醇晶体。本发明专利技术的一种异山梨醇快速结晶的方法利用二元羧酸或二元羧酸酯作为成核剂，可显著缩短异山梨醇的重结晶时间，且重结晶后成核剂不用脱除，纯化后的异山梨醇可直接应用于聚酯的制备，简化生产流程，提高生产效率。提高生产效率。提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种异山梨醇快速结晶的方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，尤其是，本专利技术涉及一种异山梨醇快速结晶的方法。

技术介绍

[0002]通用塑料，给我们的生产和生活带来了极大的便捷。从 20 世纪 50 年代开始，全球塑料年增长率平均保持在 8.5%；截止到 2016 年，全球塑料产量达到了 3.35 亿吨。2017 年，中国塑料制品全年产量超过1.0亿吨，其产能总量超过全球30%；中国成为名副其实的塑料生产和消费第一大国。塑料制品的原料来源于石油，属于不可再生资源；另外普通塑料在环境中具有良好的稳定性，废弃后难以在自然环境下分解。石油开采与消费导致温室气体大量排放；进而导致全球海洋与气温升高，极端天气增多；另外，废塑料及其废弃物在环境中大量积聚，污染土壤影响植物生长，导致农作物减产；另外塑料废弃碎片通过河流最终汇聚于海洋，通过浮游生物的富集；鱼类、贝类等摄入后进入食物链，对人类的健康造成危害难以估量。
[0003]因此，开发基于生物质来源的单体，制备可降解塑料替代传统不可降解塑料，是缓解资源短缺与解决白色污染问题的有效手段之一，利于实现碳达峰与碳中和，突破绿色壁垒，具有重要的经济与社会意义。
[0004]异山梨醇（IS, Isosorbide），是由生物基多元醇
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山梨糖醇（DS，D
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sorbitol）经过脱水制备的二元醇。其生物质来源异山梨醇可以替代二元醇用于制备聚酯；异山梨醇化学结构的刚性结构与手性羟基的特点，使其适于构筑各种具有高玻璃化温度和特殊功能的高分子聚酯或聚碳酸酯等材料。异山梨醇，经过山梨醇脱水缩聚制备，该过程中同时生产多种一脱水产物、腐殖质等其他副产物，需要对粗异山梨醇进行提纯（CN107141301 A）。提纯异山梨醇的方法主要有蒸馏（CN112275315 A）、重结晶（CN 1207257 C，CN 106279197 A）、熔融结晶或者采用蒸馏
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熔融结晶耦合工艺精制（CN112275315 A）。蒸馏提纯异山梨醇的方法，该方法得到的异山梨醇纯度低。熔融结晶或者采用蒸馏
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熔融结晶耦合工艺精制异山梨醇的方法，得到异山梨醇纯度高，存在设备复杂，结晶过程时间长，操作工艺历程繁琐。
[0005]重结晶提纯异山梨醇，可以得到高纯度的产品，优点是设备简单，工艺易操作；存在缺点是溶剂残留，不能直接作为聚合单体，且结晶过程时间长，通常结晶时间在2小时以上，导致生产效率低等。目前，为了提高单体的结晶速度，通过添加成核剂（晶种）等方法促进单体的结晶成核。上述成核剂，多为无机或者有机小分子，重结晶残留于单体中成为杂质，难以有效除去，反而不利于单体的下一步利用。
[0006]因此，如何开发一种快速促进聚合级异山梨醇单体的重结晶方法，提高结晶速度；且添加的成核剂不用脱除，可作为有效的组分参与到异山梨醇下一步缩聚工艺中；省略作为杂质的成核剂脱除工序，进而提高重结晶与缩聚生产效率。如何实现上述方法目前依然是一种挑战。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对目前异山梨醇重结晶提纯存在的结晶速度慢等难题，本专利技术的目的在于提供一种异山梨醇快速结晶的方法。为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：一种异山梨醇快速结晶的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）配制含粗异山梨醇、溶剂和成核剂的混合溶液，粗异山梨醇溶解到混合溶液中；成核剂为二元羧酸或二元羧酸酯；（2）将混合溶液冷却结晶，析出异山梨醇晶体；（3）固液分离，并减压脱除溶剂得到含成核剂的异山梨醇晶体。
[0008]其中，步骤（1）中粗异山梨来自山梨醇脱水缩聚制备。具体可采用以下方法获得粗异山梨醇：山梨醇投料为100g，催化剂为对甲苯磺酸（1.0%wt），氮气保护下常压加热反应2~4小时，温度120~140℃。然后在真空度80~100Pa下反应，加热温度160~180℃，经过减压蒸馏分离出粗异山梨醇。采用氘代二甲基亚砜作为溶剂，利用核磁测定粗山梨醇的组成。
[0009]步骤（1）中溶剂可选用常规重结晶法提纯异山梨醇使用的溶剂，如丙酮、丁酮、乙酰丙酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙醚中的任意一种。
[0010]步骤（1）中成核剂为二元羧酸或二元羧酸酯，因为此类成核剂不需脱除，在后续反应中可作为反应单体同异山梨醇一起参与聚酯的合成反应。可选的成核剂为对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二乙酯、间苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸甲乙酯、邻苯二甲酸甲乙酯、间苯二甲酸甲乙酯、2,2
′‑
联苯二甲酸、3,3
′‑
联苯二甲酸、4,4
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联苯二甲酸、2,2
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联苯二甲酸二甲酯、3,3
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联苯二甲酸二甲酯、4,4
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联苯二甲酸二甲酯、2,2
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联苯二甲酸二乙酯、3,3
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联苯二甲酸二乙酯、4,4
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联苯二甲酸二乙酯、呋喃2,5
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二甲酸、呋喃3,4
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二甲酸、呋喃2,5
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二甲酸二甲酯、呋喃3,4
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二甲酸二甲酯、呋喃2,5
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二甲酸二乙酯、呋喃3,4
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二甲酸二乙酯、呋喃2,5
‑
二甲酸甲乙酯、呋喃3,4
‑
二甲酸甲乙酯、2,2
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联呋喃
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5,5
′‑
二甲酸、2,2
′‑
联呋喃
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5,5
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二甲酸二甲酯、2,2
′‑
联呋喃
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5,5
′‑
二甲酸二乙酯、2,2
′‑
联呋喃
‑
5,5
′‑
二甲酸甲乙酯中的至少一种。添加成核剂时，为了兼顾重结晶时间、反应物料控制、异山梨醇收率以及异山梨醇纯度因素，优选成核剂的添加量为粗异山梨醇质量的0.25~3.0%。
[0011]具体地，步骤（1）的配制过程可通过以下方法实现：将粗异山梨醇、溶剂和成核剂混合后加热使得异山梨醇溶解到溶剂中，成核剂仍然保持固体状态作为晶种；加热温度可控制在40~80℃，优选60~80℃，以促使粗异山梨醇的快速溶解。之后，将混合溶液冷却结晶，即进入步骤（2），冷却结晶温度可控制在0~40℃，优选为20~30℃，接近于室温温度，便于控温且能降低冷却能耗。冷却时可采用循环冷却水控制冷却过程及冷却后恒温结晶的温度。待异山梨醇晶体析出后，进入步骤（3），进行固液分离，可用离心或抽滤方式分离出固体，优选离心分离，离心转速为1000~15000转/分钟，优选8000~10000转/分钟；分离后减压脱除异山梨醇晶体里的残留溶剂 ，真空度为0.1～1000Pa。
[0012]这样，通过重结晶时向溶剂中添加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异山梨醇快速结晶的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）配制含粗异山梨醇、溶剂和成核剂的混合溶液，粗异山梨醇溶解到所述混合溶液中；所述成核剂为二元羧酸或二元羧酸酯；（2）将所述混合溶液冷却结晶，析出异山梨醇晶体；（3）固液分离，并减压脱除所述溶剂。2.根据权利要求1所述的一种异山梨醇快速结晶的方法，其特征在于，还包括以下步骤：所述步骤（2）中将所述混合溶液在超声条件下冷却结晶。3.根据权利要求1所述的一种异山梨醇快速结晶的方法，其特征在于，所述成核剂为对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二乙酯、间苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸甲乙酯、邻苯二甲酸甲乙酯、间苯二甲酸甲乙酯、2,2
′‑
联苯二甲酸、3,3
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联苯二甲酸、4,4
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联苯二甲酸、2,2
′‑
联苯二甲酸二甲酯、3,3
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联苯二甲酸二甲酯、4,4
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联苯二甲酸二甲酯、2,2
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联苯二甲酸二乙酯、3,3
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联苯二甲酸二乙酯、4,4
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联苯二甲酸二乙酯、呋喃2,5
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二甲酸、呋喃3,4
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二甲酸、呋喃2,5
‑
二甲酸二甲酯、呋喃3,4
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二甲酸二甲酯、呋喃2,5
‑
二甲酸二乙酯、呋喃3,4
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二...

【专利技术属性】
技术研发人员：项盛，谭颖，童聪聪，
申请(专利权)人：国科温州研究院温州生物材料与工程研究所，
类型：发明
国别省市：