制备多元醇酯的方法技术

本发明专利技术涉及制备多元醇酯的方法，包括使多元醇与具有３至２０个碳原子的直链或支化脂族一元羧酸在吸附剂存在下反应和随后在粗酯的后处理过程中蒸汽处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由具有3至20个碳原子的直链或支化脂族一元羧酸和多元醇通过在 吸附剂存在下转化起始化合物来。
技术介绍
多元醇(polyhydric alcohol)的酯，也称作多元醇(polyol)酯，可以在工业 中大规模用于多种用途，例如用作增塑剂或润滑剂。合适原材料的选择能够控制物理性 质，例如沸点或粘度以及顾及化学性质，如耐水解性或氧化降解稳定性。多元醇酯也可 以适应特定性能问题的解决方案。多元醇酯的应用的详细综述可见于例如Ullmarm’ s Encyclopaedia of IndustrialChemistry, 第 5 版，1985, VCH VerIagsgese1lschaft, 第 Al 卷，第 305-319 页；1990，第 A15 卷，第 438-440 页，或 Kirk Othmer, Encyclopaedia ofChemical ^Technology，第 3 版，John ffiley&Sons, 1978，第 1 卷，第 778-787 页；1981，第 14 卷，第 496-498 页。多元醇酯作为润滑剂的用途在工业上非常重要，它们特别用于矿物油基润滑剂仅 不完全符合所设要求的那些应用领域。多元醇酯尤其用作涡轮发动机油和仪表油。用于 润滑剂用途的多元醇酯通常基于1，3_丙二醇、1，3_ 丁二醇、1，4_ 丁二醇、1，2_己二醇、1， 6-己二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、2，2，4_三甲基戊-1，3-二醇、甘油或乂4)， 8(9)- 二羟甲基三环癸烷(也称作TCD醇DM)作为醇组分。多元醇酯也在相当大的程度上用作增塑剂。增塑剂在塑料、涂料、密封材料和橡胶 制品中具有多种用途。优选借助它们的溶胀和溶解能力，它们与高分子量热塑性物质物理 相互作用，而不发生化学反应。这形成均勻体系，其热塑性范围与原始聚合物相比移向更低 温度，一种结果在于优化了其机械性质，例如提高形变能力、弹性和强度，以及降低了硬度。为了开拓用作增塑剂的尽可能最宽的应用领域，它们必须符合一系列标准。它们 应该理想地无臭、无色和耐光、耐冷和耐热。此外，期望它们对水不敏感，比较不易燃且不 是非常挥发性，并对健康无害。此外，增塑剂的生产应该简单，而且为了符合生态要求，应 该避免废物，如不能进一步利用的副产物和包含污染物的废水。一个具体类别的多元醇酯 (它们简称为G酯)含有二醇或醚二醇作为醇组分，例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、1， 2-丙二醇或更高级的丙二醇。它们可以以不同方式制备。除任选在酸性催化剂存在下的醇 和酸的反应外，在实践中还使用其它方法获得G酯，包括二醇与酰卤的反应，羧酸酯与二醇 的酯交换，和将环氧乙烷加成到羧酸上(乙氧基化)。在工业制造中，只有二醇与羧酸的直 接反应和羧酸的乙氧基化已被确认为生产方法，通常优选的是二醇和酸的酯化。这是因为， 可以用无特别复杂性的传统化学装置进行这种方法，并提供化学均勻的产物。与此相比，乙 氧基化需要大的和昂贵的技术设备。环氧乙烷是非常易反应的化学物质。其可以爆炸性地 聚合并在极宽混合范围内与空气形成爆炸性混合物。环氧乙烷刺激眼睛和呼吸道，造成化 学烧伤并造成肝和肾损伤，而且致癌。其操作因此需要大量安全措施。此外，必须确保存储 装置和反应装置的严格清洁度以避免由于环氧乙烷与外来物的副反应而形成不想要的杂4质。最后，与环氧乙烷的反应不是非常选择性的，因为其产生不同链长的化合物的混合物。醇与羧酸的直接酯化是有机化学中的基本操作之一。为了提高反应速率，通常在 催化剂存在下进行转化。反应物之一的过量使用和/或反应过程中形成的水的除去确保该 平衡根据质量作用定律向反应产物(即酯)这侧移动，这意味着实现高收率。关于多元醇酯(也包括乙二醇和脂肪酸的酯)的制备以及关于这些化合物类别 的所选代表的性质的综合信息可见于Goldsmith，PolyhydricAlcohol Esters of Fatty Acids, Chem. Rev. 33，257 ff. (1943)。例如，二甘醇的酯、三甘醇的酯和聚乙二醇的酯在130 至230°C的温度下经2. 5至8小时的反应时间制备。为了除去反应水，使用二氧化碳。所提 到的适用于多元醇的酯化的催化剂是无机酸、酸式盐、有机磺酸、乙酰氯、金属或两性金属 氧化物。借助夹带剂，例如甲苯或二甲苯，或通过引入惰性气体，如二氧化碳或氮气来除去 反应水。Johnson ( H 车t ) , Fatty Acids in I η du s t r y (1 9 8 9) H 9 ￠, PolyoxyethyleneEsters of Fatty Acids论述了聚乙二醇的脂肪酸酯的生产和性质并给 出一系列制备线索。通过羧酸/二醇摩尔比的提高实现较高的二酯浓度。适用于除去反应 水的措施是在水不混溶性溶剂存在下的共沸蒸馏，在通入惰性气体的同时加热或在干燥剂 存在下在减压下进行反应。当省略催化剂的添加时，需要较长反应时间和较高反应温度。使 用催化剂可以使这两种反应条件都更温和。除硫酸外，有机酸，如对甲苯磺酸和聚苯乙烯型 阳离子交换剂是优选催化剂。也描述了金属粉末，如锡或铁的使用。根据来自US 2，628，249 的教导，在活性碳存在下操作时可减轻用硫酸或磺酸催化的情况下的颜色问题。从US 2，469，446中获知在不添加催化剂的情况下制备二甘醇和三甘醇与辛酸的 酯的程序。酯化温度为270至275°C并借助二氧化碳流逐出反应水。不添加催化剂的反应方案通常用摩尔过量的特定羧酸(由于其酸度，其也充当催 化剂)运行。为了除去由多元醇和羧酸形成酯时形成的反应水，多种方法是已知的。例如，所 形成的反应水与过量羧酸一起从反应容器中蒸馏出来并送入下游相分离器，在此羧酸和水 根据它们的溶解度性质分离。在一些情况下，所用羧酸也在反应条件下与水形成共沸物并 能够作为夹带剂除去反应水。还使用在添加的水不混溶性溶剂存在下的共沸蒸馏，在通入 惰性气体的同时加热反应混合物，以及多元醇和羧酸原材料在减压下或在干燥剂存在下反 应。尤其是发现通过共沸蒸馏除水有助于在多元醇酯制备过程中建立平衡。根据从DE 199 40 991 Al中获知的程序，仅在达到至少140°C的温度时才向反应混合物中加入充当夹带剂 并应具有小于112°C的沸点的水不混溶性溶剂。在除去反应水和过量的未转化原材料(适当地为过量添加的羧酸)后获得的粗酯 可首先用碱性试剂，例如用碳酸钠或氢氧化钠水溶液处理以除去酸性成分的最后残留物。 在用水洗涤并用漂白土和活性炭处理后，可通过在升高的温度下施加减压来除去最后的痕 量着色和臭味物质。后处理粗多元醇酯的方法例如从US 2，469，446A1中获知。在一些情 况下，用漂白剂和活性炭处理必须重复多于一次以获得具有令人满意的颜色性质的最终产 品。根据从DE 199 40 991 Al中获知的程序，该粗酯在碱处理后干燥，例如通过使惰性气 体经过该产物或施加减压并任选另外在减压下蒸馏进行。为了改善多元醇酯的颜色，WO 94/18153A1提出随后用过氧化氢水溶液处理。由于一开始描述的多元醇酯的品质标准，在伴随着除去反应水的酯化阶段中和在 粗酯的后处理中的工艺步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过使多元醇与具有３至２０个碳原子的直链或支化脂族一元羧酸反应和随后后处理该反应混合物来制备多元醇酯的方法，其特征在于使起始化合物的混合物在吸附剂存在下反应，除去未转化的起始化合物，随后进行蒸汽处理并将留下的多元醇酯干燥，在反应结束后或在任何其它后处理措施后过滤该多元醇酯。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T韦伯，O博格迈尔，G弗雷，H斯特鲁茨，
申请(专利权)人：奥克塞有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]