一种制备碳酸亚乙烯酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备碳酸亚乙烯酯的方法，其步骤为：以碳酸乙烯酯为原料，在蓝光照射下与氯气进行氯化反应，得到氯代碳酸乙烯酯；将氯化产物减压蒸馏，得到纯度高的一氯代碳酸乙烯酯；将一氯代碳酸乙烯酯与有机溶剂混合，加入阻聚剂，在搅拌下升至反应温度，然后滴加三乙胺，滴完后继续保温反应；反应后，将反应液进行后处理，得到碳酸亚乙烯酯。本发明专利技术使用高纯度氯代碳酸乙烯酯和混合阻聚剂，减少了高毒物质的使用量，很大程度阻止了聚合副反应，提高了产品收率和纯度；采用碳酸二乙酯和三甲基磷酸酯混合溶剂，避免了溶剂还原，提高了产品收率，同时降低了生产过程中溶剂的使用量，节约了成本。约了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种制备碳酸亚乙烯酯的方法


[0001]本专利技术涉及一种制备碳酸亚乙烯酯的方法，属于锂电池电解液添加剂


技术介绍

[0002]碳酸亚乙烯酯（Vinylene Carbonate，简称VC）化学式为C3H2O3，又名1,3
‑
二氧杂环戊烯
‑2‑
酮，是应用于电池电解液最理想、效果最好的添加剂。Aurbach研究发现碳酸亚乙烯酯能够在电池负极表面发生聚合反应，从而生成聚烷基碳酸锂化合物。该物质的形成不仅不会对电池正极产生损害，还能很好的阻止电解液中溶剂分子之间的共插反应。由于碳酸亚乙烯酯会发生聚合反应，可在电池（石墨类）的负极形成一层SEI（固体电解质界面）膜，该膜会使得石墨电池电解液的分解程度降到最低，从而能有效提高锂电池的循环使用寿命。
[0003]碳酸亚乙烯酯作为一种锂离子电池电解液中新晋出现的成膜添加剂，还具备过充电保护功能，同时也可用于医学有机高分子材料、改性后对酶的固定、有机合成的中间体。碳酸亚乙烯酯应用潜力巨大，并且在不同领域的很多方面都能发挥明显的作用效果，是一个经济价值很高的产品。
[0004]当前，国内外碳酸亚乙烯酯的合成过程所涉及的反应原理大体一致，即首先以碳酸乙烯酯为反应原料进行氯代反应获得氯代碳酸乙烯酯，然后生成的氯代碳酸乙烯酯再进行脱氯反应获得碳酸亚乙烯酯（VC）粗品，最后经结晶纯化得到符合生产要求的电池级VC成品。但现存在的产品合成工艺中还有不少问题，例如：氯代碳酸乙烯酯纯度低，使得合成的碳酸亚乙烯酯收率降低；溶剂使用量大，生产成本高；脱氯反应转化率低，所得产品收率低。因此寻找更合适的制备工艺十分必要。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种制备碳酸亚乙烯酯的方法，该方法改进了工艺步骤，优化了脱氯反应的反应条件，提高了产品的收率和纯度，并且降低了脱氯反应有机溶剂的用量，降低了成本，更适合工业化应用。
[0006]本专利技术具体技术方案如下：一种制备碳酸亚乙烯酯的方法，该方法包括以下方法：（1）以碳酸乙烯酯为原料，在蓝光照射下与氯气进行氯化反应，得到氯代碳酸乙烯酯；（2）将步骤（1）的产物减压蒸馏，去除二氯代碳酸乙烯酯，得到纯度高的一氯代碳酸乙烯酯；（3）将步骤（2）的一氯代碳酸乙烯酯与有机溶剂混合，加入阻聚剂，在搅拌下升至反应温度，然后滴加三乙胺，滴完后继续保温反应；（4）反应后，将反应液进行后处理，得到碳酸亚乙烯酯。
[0007]进一步的，步骤（1）中，将碳酸乙烯酯加热进行溶化，然后再与氯气进行反应，加热温度可以为35
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40℃。
[0008]进一步的，步骤（1）中，蓝光通过蓝光灯提供，蓝光灯的功率为300w~2000w，例如优选为300w 、500w、800w、1000w、1200w、1400w、1600w、1800w、2000w，优选为300w~800w。
[0009]进一步的，步骤（1）中，在60℃~70℃、蓝光照射下通入氯气进行反应，反应时间一般为5
‑
6h。为了使氯气与碳酸乙烯酯更充分的接触，优选的，氯气从碳酸乙烯酯的液面以下通入。
[0010]进一步的，步骤（1）中，氯气持续性通入，直至反应完全，氯化反应时为了防止氯气溢出，容器处于密封状态。
[0011]进一步的，步骤（1）中，氯气的通入速度为100~120mL/min。
[0012]进一步的，步骤（2）中，减压蒸馏的目的是去除氯化反应的副产，提高产品的纯度，减压蒸馏的真空度一般为0.099MPa~0.1MPa，减压蒸馏温度控制在110℃~130℃。
[0013]进一步的，步骤（3）中，有机溶剂为碳酸二乙酯和三甲基磷酸酯的混合物，优选的，碳酸二乙酯和三甲基磷酸酯的质量比为2~5:1。一氯代碳酸乙烯酯与有机溶剂的质量比为1:2~3。
[0014]进一步的，步骤（3）中，搅拌可以采用常用的搅拌装置实现，搅拌转速一般为150
‑
300rpm。
[0015]进一步的，步骤（3）中，阻聚剂为N,N
‑
二叔丁基氮氧自由基、吩噻嗪和N
‑
亚硝基二苯胺的混合物，优选的，N,N
‑
二叔丁基氮氧自由基、吩噻嗪和N
‑
亚硝基二苯胺的质量比为3:1~2:1~2。阻聚剂质量为一氯代碳酸乙烯酯质量的0.3%~0.6%。
[0016]进一步的，步骤（3）中，一氯代碳酸乙烯酯与三乙胺的摩尔比为1:1.2~1.25。
[0017]进一步的，步骤（3）中，升温至62~65℃开始滴加三乙胺，滴加时间为1~1.25h，滴完后继续保温反应4.5h~5h。
[0018]进一步的，步骤（4）中，反应结束后，将反应液进行抽滤，所得滤液除去溶剂，得到碳酸亚乙烯酯粗品。将碳酸亚乙烯酯粗品再进行精馏、结晶，得到碳酸亚乙烯酯成品。结晶的操作方式为：将精馏得到的液体在12~15℃下用碳酸亚乙烯酯进行结晶，等待无晶体析出后，进行抽滤即可得到产品，所得产品纯度高，能够达到电子级产品要求。
[0019]本专利技术与现有技术相比，有以下优点：1、本专利技术利用高功率的蓝光灯直接反应而没有使用溶剂，绿色环保污染小。
[0020]2、本专利技术在碳酸亚乙烯酯合成反应中，将氯化产物进行蒸馏纯化，使用纯度高的一氯代碳酸乙烯酯以及混合阻聚剂，减少了高毒物质的使用量，很大程度阻止了聚合副反应，提高了产品收率和纯度。
[0021]3、本专利技术在碳酸亚乙烯酯合成反应中，采用碳酸二乙酯和三甲基磷酸酯作为溶剂，避免了溶剂还原，提升了反应收率，同时降低了生产过程中溶剂的使用量，节约了成本。
具体实施方式
[0022]为详细说明技术方案的
技术实现思路
、所实现的目的及达到的效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。
[0023]实施例11、将碳酸乙烯酯在35~40℃下加热溶化，然后加入三口烧瓶中，将三口烧瓶放入水浴锅中，把蓝光灯管（465nm~470nm，300w）浸入到水浴锅中，待水浴温度升至60℃~70℃时，
打开灯光，利用伸至液面以下的通入管将氯气持续性通入密封的三口烧瓶中，直至反应结束，氯气的通入速度为120mL/min，并在此温度下保温合成氯代碳酸乙烯酯；5~6h反应完全后，经过减压蒸馏（温度110℃~130℃，真空度0.099MPa~0.1MPa）去除二氯代碳酸乙烯酯，得到纯度为98.2%的一氯代碳酸乙烯酯168.4g。
[0024]2、将纯度为98.2%的110g一氯代碳酸乙烯酯和275.3g混合溶剂（碳酸二乙酯和三甲基磷酸酯的质量比为5:1）加入到烧瓶中，再加入0.43g的混合阻聚剂（0.19gN,N
‑ꢀ
二叔丁基氮氧自由基、0.12g吩噻嗪、0.12gN
‑
亚硝基二苯胺），在转速为200rpm下进行搅拌并加热，当温度为62℃~65℃时滴加三乙胺（109.8g），滴加时间为1.2h，滴加完毕后继续在65℃下反应5h。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备碳酸亚乙烯酯的方法，其特征是包括以下方法：（1）以碳酸乙烯酯为原料，在蓝光照射下与氯气进行氯化反应，得到氯代碳酸乙烯酯；（2）将步骤（1）的产物减压蒸馏，去除二氯代碳酸乙烯酯，得到纯度高的一氯代碳酸乙烯酯；（3）将步骤（2）的一氯代碳酸乙烯酯与有机溶剂混合，加入阻聚剂，在搅拌下升至反应温度，然后滴加三乙胺，滴完后继续保温反应；（4）反应后，将反应液进行后处理，得到碳酸亚乙烯酯。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤（1）中，蓝光通过蓝光灯提供，蓝光灯的功率为300w~2000w，优选为300w~800w。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是：步骤（1）中，在60℃~70℃、蓝光照射下通入氯气进行反应；优选的，氯气从碳酸乙烯酯的液面以下通入。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是：步骤（1）中，氯气持续性通入，直至反应结束，氯气的通入速度为100~120mL/min。5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤（3）中，有机溶剂为碳酸二乙酯和三甲基磷酸酯的混...

【专利技术属性】
技术研发人员：马德龙，胡圣英，韩涛，张广振，李道彬，
申请(专利权)人：山东阳谷华泰化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：