專利名稱：四甲氧基甲基甘脲的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種四甲氧基甲基甘脲的制備方法，具體來講是一種改進(jìn)催化劑和溶劑來制 備四甲氧基甲基甘脲的方法。
技術(shù)背景四甲氧基甲基甘脲是一種固化劑，它是在酸性條件下，過量的甲醇與四羥甲基甘脲醚化 生成，并在Pt^5-7的范圍內(nèi)蒸餾，分離揮發(fā)性物質(zhì)，進(jìn)一步羥甲基化，醚化得到四甲氧基甲 基甘脲。傳統(tǒng)的四甲氧基甲基甘脲的合成工藝方法是用多聚甲醛來羥甲基化甘脲；在酸性條件下， 過量的甲醇與羥甲基化的甘脲發(fā)生醚化反應(yīng)；分離反應(yīng)產(chǎn)物，典型的是在堿性條件下，蒸餾 未反應(yīng)的甲醇，這種傳統(tǒng)工藝落后而制備的產(chǎn)品純度低，成本高?，F(xiàn)有公開號為US005， 180， 835A的"四甲氧基甲基甘脲的合成工藝"的發(fā)明專利，該專 利通過改進(jìn)工藝方法基本上克服了上述問題，并在工藝過程中增加了兩個步驟 一是在溫和 的酸性條件下，用蒸餾的方法，從部分醚化的甘脲中分離出揮發(fā)性物質(zhì)，這樣可以避免脫羥 甲基化反應(yīng)；二是進(jìn)一步醚化，達(dá)到完全醚化的程度。該專利在具體改進(jìn)方法中，首先是在 PH值為5.0 7，在一定的溫度、壓力和反應(yīng)時間的條件下，通過蒸餾分離揮發(fā)性物質(zhì)，來獲 得完全羥甲基化，部分醚化，大部分是單體的四甲氧基甲基甘脲。其次，在酸性條件下，用 甲醇進(jìn)一步醚化那些不完全醚化反應(yīng)的四甲氧基甲基甘脲，來獲得完全羥甲基化，完全醚化， 大部分是單體的四甲氧基甲基甘脲。達(dá)到以下目標(biāo)四甲氧基甲基甘脲單體含量的高收率和 低副產(chǎn)品率。這種進(jìn)一步改進(jìn)的工藝方法雖然比傳統(tǒng)工藝方法先進(jìn)，也解決了部分問題，但是該產(chǎn)品 在生產(chǎn)中因催化劑的選擇問題，經(jīng)常出現(xiàn)低聚現(xiàn)象，致使產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，純度低。且在使 用中，有小的接點(diǎn)，同時產(chǎn)品成本高。目前，全球市場因該產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)不穩(wěn)定， 嚴(yán)重影響涂料業(yè)的發(fā)展，而國內(nèi)未有該產(chǎn)品上市，進(jìn)口價高達(dá)190 210元/公斤，急需填補(bǔ) 空白，滿足國內(nèi)需求?；谏鲜鰢鴥?nèi)外該產(chǎn)品的情況，發(fā)明人在研究實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)，原方法推薦的溶劑，反 應(yīng)太過迅速不易控制，并存在成本高，經(jīng)常有反應(yīng)過度而引起聚合成低聚物現(xiàn)象的發(fā)生，同 時該產(chǎn)品的熔點(diǎn)偏低也是一個不足。經(jīng)過發(fā)明人反復(fù)試驗(yàn)，改進(jìn)產(chǎn)品的生產(chǎn)溶劑，并試驗(yàn)出 新的催化劑，不僅使產(chǎn)品的純度大幅度提高，固化效果好，而且解決了原產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)較多、容易形成低聚的問題，同時也解決了該產(chǎn)品在使用中需要提高熔點(diǎn)的問題，因而滿足了用戶的需求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明在生產(chǎn)工藝過程中首先要解決的問題是甘脲與多聚甲醛反應(yīng)時所適合的溶劑、催 化劑以及污染的問題；其次是降低成本問題；最后是提高四甲氧基甲基甘脲的熔點(diǎn)問題。其 目的是提供一種成本低廉、產(chǎn)品純度高和質(zhì)量穩(wěn)定的四甲氧基甲基甘脲的制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明四甲氧基甲基甘脲的制備方法采用的技術(shù)方案是將水作為 溶劑，用堿調(diào)節(jié)PH值，加入多聚甲醛與甘脲反應(yīng)，負(fù)壓下蒸餾出水分；再加入甲醇，以鹽酸 作為催化引發(fā)劑，調(diào)節(jié)PH值，進(jìn)行反應(yīng)，再用20%的堿液調(diào)整PH值，負(fù)壓下蒸餾出反應(yīng)物 和余液；再加入甲醇，用鹽酸調(diào)整PH值，進(jìn)行反應(yīng)，最后用20%的堿液調(diào)整PH值，在負(fù)壓 下蒸餾反應(yīng)物和余液，蒸餾底物即為產(chǎn)品。本發(fā)明四甲氧基甲基甘脲的制備方法采用的具體工藝方法步驟如下-第一步，首先在反應(yīng)釜中加入水作為溶劑，然后用堿調(diào)節(jié)^=7 8,再加入多聚甲醛與甘 脲，反應(yīng)3 4小時；第二步，在負(fù)壓下，保持溫度8(TC 9(TC，將水分完全蒸餾；第三步，在物料中加入甲醇，再加入鹽酸作為催化引發(fā)劑，同時調(diào)節(jié)PH=1 2，反應(yīng)2 小時；第四步，用2(^的堿液調(diào)整P^6 7，在負(fù)壓下蒸餾反應(yīng)物和余液，至余液被完全蒸餾；第五步，加入甲醇，再加入鹽酸作為催化引發(fā)劑，同時調(diào)節(jié)ra^ 2，反應(yīng)2小時；第六步，最后用20。/。的堿液調(diào)整PH-6 7，在負(fù)壓下蒸餾，至余液完全蒸餾，蒸餾底物即 為產(chǎn)品。本發(fā)明四甲氧基甲基甘脲的制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，第一步先加入水溶劑、固體甲醛 和甘脲等，不再加入甲醇，同樣在堿性條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)穩(wěn)定，三小時后結(jié)束。節(jié)約原 材料甲醇，降低成本20%;并在8(TC 9(TC蒸餾和脫水，至物料中的余液完全蒸餾，再進(jìn)入 下一步即第三步。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在使用原來第二步加入硝酸進(jìn)行反應(yīng)，造成了過度反應(yīng)，產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)波動， 有共聚物形成并造成在第(3)步時產(chǎn)品低聚物多，幾十次試驗(yàn)均不能達(dá)到正常，共聚物成膠 狀物，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。發(fā)明人根據(jù)酸的特性，選擇鹽酸進(jìn)行試驗(yàn)，并精選了溫度和壓力 條件，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，無低聚物形成。達(dá)到了較好的質(zhì)量，熔點(diǎn)在105 120度之間。在現(xiàn)有技術(shù)中描述了第一步可在酸性或者堿性條件下進(jìn)行，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn) 在酸性條件下，會有負(fù)反應(yīng)發(fā)生，應(yīng)該嚴(yán)格控制在堿性條件下進(jìn)行。在改進(jìn)技術(shù)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，羥甲基化的溶劑以水為最佳，可以使反應(yīng)更加均 勻，完全，穩(wěn)定，羥甲基化效果好。同時可以降低成本，減少三廢排放，避免了污染。在其 他的工藝過程中的溶劑還是用甲醇為好，甲醇的含水量以小于5%為最佳，可使反應(yīng)充分，收 率高，并降低了蒸餾的時間。本發(fā)明四甲氧基甲基甘脲的制備方法是對現(xiàn)有制備四甲氧基甲基甘脲工藝方法的改進(jìn)。 通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝過程中的溶劑，并用水取代甲醇，這樣極大地降低了成本；再通過改進(jìn)催 化劑，用鹽酸代替硝酸，不易使低聚物形成，從而提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性；因催化劑的改進(jìn)， 提高了產(chǎn)品的純度，熔點(diǎn)得到了大幅度提高，即熔點(diǎn)在105 120度之間，達(dá)到了較高的質(zhì)量， 固化效果極其明顯，降低了成本，減少了三廢排放。


圖1是本發(fā)明四甲氧甲基甘脲的工藝流程示意2是原有的四甲氧基甲基甘脲的工藝流程示意1中1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15和16是工藝流程線 路，(一)、(二)、(三)、(四)、(五)和(六)是反應(yīng)區(qū)和蒸餾區(qū)。圖2中1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 U、 12、 13、 14和15是工藝流程線路，(1)、 (2)、 (2a)、 (2b)和(3)是反應(yīng)區(qū)和蒸餾區(qū)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖用實(shí)施例能夠?qū)Ρ景l(fā)明作出進(jìn)一步的詳細(xì)說明 實(shí)施例本發(fā)明四甲氧基甲基甘脲的制備方法是按下列工藝方法步驟進(jìn)行的如圖l,第一步，在四甲氧基甲基甘脲生產(chǎn)工藝流程圖中，水沿路線2,甘脲沿路線i，多聚甲醛沿路線3進(jìn)入反應(yīng)區(qū)(一)中，進(jìn)行羥甲基化反應(yīng)，并調(diào)節(jié)PH-7 8之間，反應(yīng)3 4小時。第二步，在反應(yīng)區(qū)(一)中反應(yīng)完的產(chǎn)物沿路線5迸入反應(yīng)區(qū)(二)中，在8(TC 9(TC度 之間負(fù)壓蒸餾，蒸餾出的餾份沿路線4排出。釜底產(chǎn)物沿路線6進(jìn)入反應(yīng)區(qū)(三)中。第三歩，將鹽酸和甲醇沿路線7進(jìn)入反應(yīng)區(qū)(三)中，在PH<2的條件下進(jìn)行醚化反應(yīng)。 反應(yīng)兩小時結(jié)束。第四歩，反應(yīng)產(chǎn)物沿路線8進(jìn)入反應(yīng)蒸餾區(qū)(四)中，堿液沿路線10進(jìn)入反應(yīng)蒸餾區(qū)(四) 中，調(diào)節(jié)PH-5 6.9的范圍，在負(fù)壓下蒸餾，除去溶劑和反應(yīng)的副產(chǎn)物，并沿路線9排出。第五步，將反應(yīng)蒸餾區(qū)(四)中蒸餾的剩余物沿路線ll送入二次醚化區(qū)(五)中，甲醇 以及用于調(diào)節(jié)PH值的鹽酸一起從路線13進(jìn)入二次醚化區(qū)(五)中，調(diào)節(jié)PH值〈2。第六步，在二次醚化區(qū)(五)中進(jìn)行充分醚化反應(yīng)的產(chǎn)物沿路線12送入反應(yīng)蒸餾區(qū)(六) 中，用于調(diào)節(jié)PH值的堿沿路線15進(jìn)入反應(yīng)蒸餾區(qū)(六)中，調(diào)節(jié)PH值:8左右。蒸餾在負(fù) 壓的條件下進(jìn)行，蒸出的蒸餾物沿著路線14排出。最終產(chǎn)物四甲氧基甲基甘脲沿路線16輸 出。對比實(shí)施例如圖2，第一步，在原四甲氧基甲基甘脲的制備方法中，水和甲醇沿路線2，甘脲沿路線 1，多聚甲醛沿路線3進(jìn)入反應(yīng)區(qū)(1)中，進(jìn)行羥甲基化反應(yīng)，P^7-8之間，反應(yīng)3-4小時。第二步，在反應(yīng)區(qū)(1)中反應(yīng)完的產(chǎn)物沿路線5進(jìn)入反應(yīng)區(qū)(2)中，硝酸和甲醇沿路線 6進(jìn)入反應(yīng)區(qū)(2)，在PH〈2的條件下進(jìn)行醚化反應(yīng)。反應(yīng)兩小時結(jié)束。第三步，在反應(yīng)區(qū)(2)中反應(yīng)的產(chǎn)物沿路線7進(jìn)入反應(yīng)蒸餾區(qū)(2a)，堿液沿路線8進(jìn)入 反應(yīng)蒸餾區(qū)(2a)，調(diào)節(jié)P^5 6.9的范圍，在負(fù)壓下蒸餾，除去甲醇和反應(yīng)生成的水，并沿 路線9排出。第四步，將反應(yīng)蒸餾區(qū)(2a)中蒸餾的剩余產(chǎn)物沿路線IO送入二次醚化區(qū)(2b)中，甲 醇以及硝酸一起沿從路線ll進(jìn)入二次醚化區(qū)(2b)，調(diào)節(jié)PH值〈2，反應(yīng)兩小時結(jié)束。第五步，在二次醚化區(qū)(2b)中進(jìn)行充分醚化反應(yīng)的產(chǎn)物沿路線12送入反應(yīng)蒸餾區(qū)(3) 中，用于調(diào)節(jié)PH值的堿沿路線14進(jìn)入反應(yīng)蒸餾區(qū)，調(diào)節(jié)PH值二8。蒸餾在負(fù)壓條件下進(jìn)行，蒸出的蒸餾物質(zhì)，沿著路線13排出。最終產(chǎn)物四甲氧基甲基甘 脲沿路線15輸出。
權(quán)利要求
1.一種四甲氧基甲基甘脲的制備方法，該方法是將水作為溶劑并用堿調(diào)節(jié)PH值，加入多聚甲醛與甘脲反應(yīng)，在負(fù)壓下保持溫度，蒸餾出水分；再加入甲醇，以鹽酸作為催化引發(fā)劑，調(diào)節(jié)PH值，反應(yīng)，再用20％的堿液調(diào)整PH值，負(fù)壓下蒸餾反應(yīng)物和余液；再加入甲醇，用鹽酸調(diào)整PH值，反應(yīng)，最后用20％的堿液調(diào)整PH值，在負(fù)壓下蒸餾反應(yīng)物和余液，蒸餾底物即為產(chǎn)品。
2. 如權(quán)利要求1所述的四甲氧基甲基甘脲的制備方法，該方法的具體工藝方法步驟如下-第一步，在反應(yīng)釜中加入水作為溶劑，然后用堿調(diào)節(jié)1^=7 8,再加入多聚甲醛與甘脲，反應(yīng)3 4小時；第二步，在負(fù)壓下，保持溫度8(TC 9(TC，將水分完全蒸餾；第三步，在物料中加入甲醇，再加入鹽酸作為催化引發(fā)劑，同時調(diào)節(jié)PH=1 2，反應(yīng)2 小時；第四步，用20%的堿液調(diào)整^=6 7，在負(fù)壓下蒸餾反應(yīng)物和余液，至余液被完全蒸餾； 第五步，加入甲醇，加入鹽酸作為催化引發(fā)劑，同時調(diào)節(jié)PH4 2，反應(yīng)2小時； 第六步，用20M的堿液調(diào)整P^6 7，在負(fù)壓下蒸餾，至余液完全蒸餾，蒸餾底物即為產(chǎn)
全文摘要
一種四甲氧基甲基甘脲的制備方法是將反應(yīng)釜中的水用堿調(diào)節(jié)pH值，加入多聚甲醛與甘脲反應(yīng)，在負(fù)壓下蒸餾；再加入甲醇，用鹽酸調(diào)pH值反應(yīng)，再用20％的堿液調(diào)整pH值，在負(fù)壓下蒸餾；然后再加入甲醇，用鹽酸調(diào)整pH值進(jìn)行反應(yīng)，再用20％的堿液調(diào)整為pH值，在負(fù)壓下蒸餾即為產(chǎn)品。本發(fā)明通過改進(jìn)溶劑，用水取代甲醇，降低了成本；通過改進(jìn)催化劑，用鹽酸代替硝酸，不易使低聚物形成，從而提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性；通過改進(jìn)催化劑，提高了產(chǎn)品的純度，熔點(diǎn)得到了提高，固化效果極其明顯，并減少了三廢排放。本發(fā)明廣泛應(yīng)用于涂料領(lǐng)域中。
文檔編號C07D487/00GK101235035SQ20081005453
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者侯忠德, 王玉平 申請人:侯忠德