專利名稱：一種超聲波合成尼龍酸二元酸酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種用超聲波合成尼龍酸二元酸酯的方法。
背景技術(shù)：
脂肪族二元酸酯作為耐寒增塑劑，具有低溫性能良好、耐沖擊性好、塑化效率高及粘度性能好等特點(diǎn)，但是脂肪族二元酸酯的成本較高。合成己二酸的副產(chǎn)物尼龍酸(丁二酸、戊二酸和己二酸的混合物)，作為增塑劑的原料引起了人們的關(guān)注，由尼龍酸為原料生產(chǎn)的這種C4以上的混合二元酸酯用作PVC增塑劑，具有良好的耐低溫性，增塑效率高，受熱變色小，環(huán)保無毒等優(yōu)點(diǎn)，可作為己二酸二辛酯(DOA)和癸二酸二辛酯(DOS)的代用品，而且還具有防止表面靜電積聚的效果。目前合成脂肪族二元酸酯的方法主要為直接加熱酯化法提前將樣品混合均勻溶解為均相體系，反應(yīng)溫度較高(大于150°C)，需要加入帶水劑(甲苯、苯、環(huán)己烷等)和催化劑硫酸，堿液中和，減壓蒸餾，得到的產(chǎn)品顏色偏黃。該方法的缺點(diǎn)如下①生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本高；②產(chǎn)品偏黃，需要進(jìn)一步精制；③反應(yīng)溫度高，生產(chǎn)時(shí)間長，效率低等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服①生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本高；②產(chǎn)品偏黃，需要進(jìn)一步精制； ③反應(yīng)溫度高，生產(chǎn)時(shí)間長，效率低等現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超聲制備尼龍酸二元酸酯的方法。一種超聲制備尼龍酸二元酸酯的方法，包括以下步驟
1)酯化反應(yīng)尼龍酸和二元醇投料比例為1:2-1:3. 5，催化劑濃硫酸投料體積為濃硫酸與尼龍酸的摩爾數(shù)比值為10-40mL/mol，投入反應(yīng)釜中，不用提前溶解混勻?yàn)榫囿w系， 投料后直接開啟超聲波(40Hz，500W)，開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)過程中溫度保持30-70°C，反應(yīng)時(shí)間為1.5h-4h左右，關(guān)閉超聲波，反應(yīng)后的母液呈乳白色的乳狀液，取出反應(yīng)釜內(nèi)的母液，將其轉(zhuǎn)移至分離裝置中。2)水洗中和將酯化反應(yīng)后的母液倒入分離裝置后靜置，體系分層，下層為催化劑硫酸，上層為無色的有機(jī)混合物，分離去除下層硫酸，分離出的硫酸可重復(fù)使用，反應(yīng)液中殘留的硫酸和有機(jī)酸先用水或飽和NaCl溶液洗滌至PH>3，再加入堿液反復(fù)振蕩至堿性， 再用水或飽和NaCl溶液洗滌至中性。3)脫醇將水洗后的母液干燥后，在低溫下油泵減壓蒸餾，脫去二元醇，蒸出的二元醇可重復(fù)使用。4)減壓蒸餾精制脫醇后的母液繼續(xù)升溫，直至沸程溫度可蒸出純尼龍酸二元酸酯，產(chǎn)品為無色透明液體。本方法使用超聲制備，低溫條件，投料后直接酯化，能夠節(jié)約設(shè)備投資，降低成本， 縮短生產(chǎn)時(shí)間并且提高生產(chǎn)效率和提高產(chǎn)品品質(zhì)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)如下1)本制備方法使用了超聲波法進(jìn)行酯化反應(yīng)，溫度比直接加熱酯化法低很多，反應(yīng)溫度在30-70°C，副反應(yīng)很少，得到的母液顏色非常淺；超聲波法是合成脂肪族二元酯的一種有效方法，在反應(yīng)中超聲波的作用只為反應(yīng)提供能量，并不起直接的催化作用。2)本制備方法在生產(chǎn)時(shí)省去了提前混合樣品為均相體系的步驟，投料后非均相直接開始反應(yīng)，節(jié)約了設(shè)備投資，節(jié)省了生產(chǎn)時(shí)間。3)本制備方法的酯化母液靜止后自然分層，可以分出硫酸處理后重復(fù)使用，水洗后常溫堿液中和，堿液用量少，即重復(fù)利用節(jié)約成本，又避免了中和過程中出現(xiàn)的皂化和乳化等問題。4)本制備方法脫醇后母液不需要精制已經(jīng)可以作為產(chǎn)品出售，與直接加熱法減壓蒸餾后的產(chǎn)品品質(zhì)相當(dāng)，本方法母液減壓蒸餾后得到的產(chǎn)品為無色透明液體，產(chǎn)品質(zhì)量完全符合技術(shù)指標(biāo)要求。
具體實(shí)施例方式
下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1
超聲波合成尼龍酸二元酸酯的方法，包括以下步驟
1)酯化反應(yīng)將尼龍酸、二元醇按1: 2比例，催化劑硫酸體積與尼龍酸的摩爾數(shù)比值為lOmL/mol，投入反應(yīng)釜中，不用提前溶解混勻?yàn)榫囿w系，投料后直接開啟超聲波 (40Hz, 500W),開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)過程中溫度保持30°C，反應(yīng)時(shí)間為4h左右，關(guān)閉超聲波，取出反應(yīng)釜，反應(yīng)后的母液呈乳白色的乳狀液，并將其轉(zhuǎn)移至分離裝置中。2)水洗中和將酯化反應(yīng)后的母液倒入分離裝置后靜置，體系分層，下層為催化劑硫酸，上層為無色的有機(jī)混合物，分離去除下層硫酸，分離出的硫酸可重復(fù)使用，反應(yīng)液中殘留的硫酸和有機(jī)酸先用水或飽和NaCl溶液洗滌至PH>3，再加入堿液反復(fù)振蕩至堿性， 再用水或飽和NaCl溶液洗滌至中性。3)脫醇將水洗后的母液干燥后，在低溫下油泵減壓蒸餾，脫去二元醇，蒸出的二元醇可重復(fù)使用。4)減壓蒸餾精制脫醇后的母液繼續(xù)升溫，直至沸程溫度可蒸出純尼龍酸二元酸酯，產(chǎn)品為無色透明液體。實(shí)施例2
超聲波合成尼龍酸二元酸酯的方法，包括以下步驟
1)酯化反應(yīng)將尼龍酸、二元醇按1: 2.5比例，催化劑硫酸體積與尼龍酸的摩爾數(shù)比值為20mL/mol，投入反應(yīng)釜中，不用提前溶解混勻?yàn)榫囿w系，投料后直接開啟超聲波 (40Hz, 500W),開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)過程中保持溫度45°C，反應(yīng)時(shí)間為池左右，關(guān)閉超聲波，取出反應(yīng)釜，反應(yīng)后的母液呈乳白色的乳狀液，并將其轉(zhuǎn)移至分離裝置中。2)水洗中和將酯化反應(yīng)后的母液倒入分離裝置后靜置，體系分層，下層為催化劑硫酸，上層為無色的有機(jī)混合物，分離去除下層硫酸，分離出的硫酸可重復(fù)使用，反應(yīng)液中殘留的硫酸和有機(jī)酸先用水或飽和NaCl溶液洗滌至PH>3，再加入堿液反復(fù)振蕩至堿性， 再用水或飽和NaCl溶液洗滌至中性。3)脫醇將水洗后的母液干燥后，在低溫下油泵減壓蒸餾，脫去二元醇，蒸出的二
4元醇可重復(fù)使用。4)減壓蒸餾精制脫醇后的母液繼續(xù)升溫，直至沸程溫度可蒸出純尼龍酸二元酸酯，產(chǎn)品為無色透明液體。實(shí)施例3
超聲波合成尼龍酸二元酸酯的方法，包括以下步驟
1)酯化反應(yīng)將尼龍酸、二元醇按1: 3比例，催化劑硫酸體積與尼龍酸的摩爾數(shù)比值為30mL/mol，投入反應(yīng)釜中，不用提前溶解混勻?yàn)榫囿w系，投料后直接開啟超聲波 (40Hz, 500W),開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)過程中保持溫度55°C，反應(yīng)時(shí)間為池左右，關(guān)閉超聲波，取出反應(yīng)釜，反應(yīng)后的母液呈乳白色的乳狀液，并將其轉(zhuǎn)移至分離裝置中。2)水洗中和將酯化反應(yīng)后的母液倒入分離裝置后靜置，體系分層，下層為催化劑硫酸，上層為無色的有機(jī)混合物，分離去除下層硫酸，分離出的硫酸可重復(fù)使用，反應(yīng)液中殘留的硫酸和有機(jī)酸先用水或飽和NaCl溶液洗滌至PH>3，再加入堿液反復(fù)振蕩至堿性， 再用水或飽和NaCl溶液洗滌至中性。3)脫醇將水洗后的母液干燥后，在低溫下油泵減壓蒸餾，脫去二元醇，蒸出的二元醇可重復(fù)使用。4)減壓蒸餾精制脫醇后的母液繼續(xù)升溫，直至沸程溫度可蒸出純尼龍酸二元酸酯，產(chǎn)品為無色透明液體。實(shí)施例4
超聲波合成尼龍酸二元酸酯的方法，包括以下步驟
1)酯化反應(yīng)將尼龍酸、二元醇按1: 3.5比例，催化劑硫酸體積與尼龍酸的摩爾數(shù)比值為40mL/mol，投入反應(yīng)釜中，不用提前溶解混勻?yàn)榫囿w系，投料后直接開啟超聲波 (40Hz, 500W),開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)過程中保持溫度70°C，反應(yīng)時(shí)間為1. 5h左右，關(guān)閉超聲波，取出反應(yīng)釜，反應(yīng)后的母液呈乳白色的乳狀液，并將其轉(zhuǎn)移至分離裝置中。2)水洗中和將酯化反應(yīng)后的母液倒入分離裝置后靜置，體系分層，下層為催化劑硫酸，上層為無色的有機(jī)混合物，分離去除下層硫酸，分離出的硫酸可重復(fù)使用，反應(yīng)液中殘留的硫酸和有機(jī)酸先用水或飽和NaCl溶液洗滌至PH>3，再加入堿液反復(fù)振蕩至堿性， 再用水或飽和NaCl溶液洗滌至中性。3)脫醇將水洗后的母液干燥后，在低溫下油泵減壓蒸餾，脫去二元醇，蒸出的二元醇可重復(fù)使用。減壓蒸餾精制脫醇后的母液繼續(xù)升溫，直至沸程溫度可蒸出純尼龍酸二元酸酯， 產(chǎn)品為無色透明液體。
權(quán)利要求
1.一種超聲波合成尼龍酸二元酸酯的方法，其特征在于包括以下步驟酯化反應(yīng)尼龍酸和二元醇投料比例為1:2-1:3. 5，催化劑濃硫酸投料體積為濃硫酸與尼龍酸的摩爾數(shù)比值為10-40mL/mol，投入反應(yīng)釜中，投料后直接開啟超聲波，反應(yīng)過程中保持一定溫度，反應(yīng)一定時(shí)間后關(guān)閉超聲波，反應(yīng)后的母液呈乳白色的乳狀液，取出反應(yīng)釜內(nèi)的母液，將其轉(zhuǎn)移至分離裝置中；水洗堿液中和靜置分層后，分離除去下層硫酸，用水或飽和NaCl溶液洗滌母液至 PH>3，再加入堿液洗至堿性，再用水或飽和NaCl溶液洗滌至中性； 脫醇將水洗后的母液干燥，在低溫下油泵減壓蒸餾，脫去二元醇； 減壓蒸餾精制脫醇后的母液繼續(xù)升溫，直至蒸出純尼龍酸二元酸酯，產(chǎn)品為無色透明液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波合成尼龍酸二元酸酯的方法，其特征在于酯化反應(yīng)溫度為30-70°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波合成尼龍酸二元酸酯的方法，其特征在于酯化反應(yīng)時(shí)間為1. 5h-4h。
全文摘要
本發(fā)明屬于有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種超聲波合成尼龍酸二元酸酯的方法。本發(fā)明包括以下步驟1)酯化反應(yīng)將尼龍酸、二元醇和濃硫酸按比例投入反應(yīng)釜中，開啟超聲波，保持溫度，反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜，將乳白色的乳狀母液轉(zhuǎn)移至分離裝置中；2)水洗堿液中和靜置分層后，分離除去下層硫酸，洗滌母液至PH>3，再加入堿液洗至堿性，再洗滌至中性。3)減壓蒸餾脫醇精制將水洗后的母液干燥，在低溫下減壓蒸餾，先脫去二元醇，脫醇后的母液繼續(xù)升溫，直至蒸出純尼龍酸二元酸酯，產(chǎn)品為無色透明液體。本方法使用超聲制備，低溫條件，投料后非均相酯化，能夠節(jié)約設(shè)備投資，降低成本，縮短生產(chǎn)時(shí)間并且提高生產(chǎn)效率和提高產(chǎn)品品質(zhì)。
文檔編號(hào)C07C67/48GK102381965SQ20111025835
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者劉軍, 姚喆, 弓愛君, 柴成文 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)