CN102174040B - 一种电子级异氰尿酸三缩水甘油酯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的主要目的是提供一种电子级异氰尿酸三缩水甘油酯的制备方法。为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种电子级异氰尿酸三缩水甘油酯的制备方法，包括以下步骤：a、按比例投入环氧氯丙烷、氰尿酸、季铵盐相转移催化剂、水，加热搅拌反应。b、在所述a反应体系中加入片碱反应，然后压滤将固体盐除去。c、反应结束后，先减压蒸馏，再通过高真空薄膜蒸发器蒸馏除出环氧氯丙烷，粗产品再经过结晶、离心、粉碎和烘干后得到电子级异氰尿酸三缩水甘油酯。按照本发明的处理方法，能有效提高TGIC产品纯度，可以将TGIC的纯度由92％提高到99％以上，达到电子级水平。

Description

一种电子级异氰尿酸三缩水甘油酯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种电子级异氰尿酸三缩水甘油酯的制备方法，其属于有机化工技术领域。
背景技术
异氰尿酸三缩水甘油酯(简称TGIC)是一种杂多环氧化物，学名三(2、3-环氧丙基)-均-三嗪-2、4、6-(1H、3H、5H)-三酮。TGIC产品除用作粉末涂料固化剂外，还应用于医药、电子等行业，其中电子级TGIC主要用在电子油墨上以及感光材料的密封剂，以及光成像阻焊油墨的原料等。国内的TGIC生产目前虽然有多家，但都是采用传统的普通二步法生产，在环化阶段对反应生成的水难以控制，导致副反应加剧，产品纯度低，氯含量高，质量较差。因为对电子级TGIC产品的品质要求非常高，所以世界上电子级市场主要被日本尼桑NISSAN化学所垄断。随着国内电子产品市场的扩大，对电子级TGIC产品需求逐年增加，因此电子级TGIC产品正逐渐成为TGIC产品的主流。
日本专利JP-B-45-22751中采用水清洗产生的反应产物，并用旋转蒸发器除去环氧氯丙烷，从而获得TGIC产品。但是获得产品的收率相对较低。美国专利4,395,542中采用多级汽提塔，即进行多级汽提获得TGIC产品。这些普通方法获得的产品只是普通级TGIC，产品纯度较低，且不适用于大规模的工业化生产。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种电子级异氰尿酸三缩水甘油酯的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种电子级异氰尿酸三缩水甘油酯的制备方法，包括以下步骤：
a、按比例投入环氧氯丙烷、氰尿酸、季铵盐相转移催化剂、水，其中氰尿酸和环氧氯丙烷的摩尔配比是1∶11～1∶17，季铵盐相转移催化剂为氰尿酸质量的4～10％，水为环氧氯丙烷体积的5～10％，加热控温在80～120℃，搅拌反应4～6h。
b、在所述a反应体系中加入片碱，片碱与氰尿酸的摩尔配比是1∶3～1∶3.5，温度控制在15～20℃，反应时间为100～150min，然后压滤将固体盐除去。
c、反应结束后，先减压蒸馏，再通过高真空薄膜蒸发器蒸馏除出环氧氯丙烷，粗产品再经过结晶、离心、粉碎和烘干后得到电子级异氰尿酸三缩水甘油酯。
按照本发明的处理方法，能有效提高TGIC产品纯度，可以将TGIC的纯度由92％提高到99％以上，达到电子级水平。
具体实施方式
一种电子级异氰尿酸三缩水甘油酯的制备方法，包括以下步骤：
a、按比例投入环氧氯丙烷、氰尿酸、季铵盐相转移催化剂、水，其中氰尿酸和环氧氯丙烷的摩尔配比是1∶11～1∶17，季铵盐相转移催化剂为氰尿酸质量的4～10％，水为环氧氯丙烷体积的5～10％，加热控温在80～120℃，搅拌反应4～6h。在环氧氯丙烷过量条件下，进行合成反应，其反应式为：
Figure BDA0000049736930000021
其中，CA为氰尿酸，ECH为环氧氯丙烷。搅拌条件下，混合液不断反应而逐渐变为澄清、透明状，并作为后续环化反应的原料。
b、在所述a反应体系中加入片碱，片碱与氰尿酸的摩尔配比是1∶3～1∶3.5，温度控制在15～20℃，反应时间为100～150min，然后压滤将固体盐除去。该步属于环化阶段，其反应式为：
Figure BDA0000049736930000031
片碱与所述a步骤化合反应所得产物进行环化反应，该反应还产生了固体盐，通过压滤将固体盐除去，得到环化液。在以上工艺条件下，环化反应脱氯更彻底，环化液中氯含量低，利于提高产品的纯度。
c、反应结束后，先减压蒸馏，再通过高真空薄膜蒸发器蒸馏除出环氧氯丙烷，粗产品再经过结晶、离心、粉碎和烘干后得到电子级异氰尿酸三缩水甘油酯。环化液在蒸馏时，在传统釜式蒸馏基础上，再加上了薄膜蒸发器设备，即将待蒸液匀速并连续不断地从薄膜蒸发器设备顶端喷淋进行蒸馏除出没有参加反应的环氧氯丙烷，薄膜蒸发器设备蒸馏时物料受热时间只有几秒钟，大大降低了TGIC因受热而导致的分解反应。环化液经蒸馏后得到粗异氰尿酸三缩水甘油酯，进一步将其进行结晶、离心、粉碎和烘干后得到电子级异氰尿酸三缩水甘油酯产品。
所述步骤a中季铵盐相转移催化剂为四甲基氯化铵和/或苄基三乙基氯化铵。两种催化剂同时并用，其反应会更完全，产品的产率越高。
所述步骤c中粉碎为深冷粉碎。普通的粉碎会导致产品摩擦发热使其融化结壁，即粉碎时产品会发热凝聚成团，并粘附在仪器的内壁上，造成产品的损失。深冷粉碎即在0℃及以下的温度条件下对产品进行粉碎，这样就避免了发热而导致的融化结壁现象。
实施例1
a、在环氧氯丙烷过量条件下，按比例投入氰尿酸、四甲基氯化铵，其中氰尿酸和环氧氯丙烷的摩尔配比是1∶11，四甲基氯化铵质量为氰尿酸质量的4％，水为环氧氯丙烷体积的5％，加热控温在80℃，搅拌反应4h。
b、在所述a反应体系中加入片碱，片碱与氰尿酸的摩尔配比是1∶3，温度控制在15℃，反应时间为100min，然后压滤将固体盐除去。
c、反应结束后，在减压条件下，环化液通过反应釜蒸馏除出环氧氯丙烷，再通过高真空薄膜蒸发器蒸馏进一步除出环氧氯丙烷，粗产品再经过结晶、离心、0℃深冷粉碎和烘干后得到电子级异氰尿酸三缩水甘油酯产品。(样1)
实施例2
a、在环氧氯丙烷过量条件下，按比例投入氰尿酸、四甲基氯化铵与苄基三乙基氯化铵的混合体，其中氰尿酸和环氧氯丙烷的摩尔配比是1∶17，四甲基氯化铵与苄基三乙基氯化铵的混合体的质量为氰尿酸质量的10％，水为环氧氯丙烷体积的10％，加热控温在120℃，搅拌反应6h。
b、在所述a反应体系中加入片碱，片碱与氰尿酸的摩尔配比是1∶3.5，温度控制在20℃，反应时间为150min，然后压滤将固体盐除去。
c、反应结束后，在减压条件下，环化液通过反应釜蒸馏除出环氧氯丙烷，再通过高真空薄膜蒸发器蒸馏进一步除出环氧氯丙烷，粗产品再经过结晶、离心、-20℃深冷粉碎和烘干后得到电子级异氰尿酸三缩水甘油酯产品。(样2)
实施例3
a、在环氧氯丙烷过量条件下，按比例投入氰尿酸、苄基三乙基氯化铵，其中氰尿酸和环氧氯丙烷的摩尔配比是1∶15，四甲基氯化铵质量为氰尿酸质量的6％，水为环氧氯丙烷体积的8％，加热控温在100℃，搅拌反应5h。
b、在所述a反应体系中加入片碱，片碱与氰尿酸的摩尔配比是1∶3.4，温度控制在18℃，反应时间为125min，然后压滤将固体盐除去。
c、反应结束后，在减压条件下，环化液通过反应釜蒸馏除出环氧氯丙烷，再通过高真空薄膜蒸发器蒸馏进一步除出环氧氯丙烷，粗产品再经过结晶、离心、-10℃深冷粉碎和烘干后得到电子级异氰尿酸三缩水甘油酯产品。(样3)
下表是以上实施例中所得异氰尿酸三缩水甘油酯产品的分析数据：
Figure BDA0000049736930000051
由上表分析数据可以看出，所得异氰尿酸三缩水甘油酯产品全部达到电子级产品纯度的要求。

Claims (1)

1.一种电子级异氰尿酸三缩水甘油酯的制备方法，包括以下步骤：
a、按比例投入环氧氯丙烷、氰尿酸、季铵盐相转移催化剂、水，其中氰尿酸和环氧氯丙烷的摩尔配比是1:11～1:17，季铵盐相转移催化剂为氰尿酸质量的4～10%，水为环氧氯丙烷体积的5～10%，加热控温在80～120℃，搅拌反应4～6h；
b、在所述a反应体系中加入片碱，片碱与氰尿酸的摩尔配比是1:3～1:3.5，温度控制在15～20℃，反应时间为100～150min，然后压滤将固体盐除去；
c、反应结束后，先减压蒸馏，再通过高真空薄膜蒸发器蒸馏除出环氧氯丙烷，粗产品再经过结晶、离心、粉碎和烘干后得到电子级异氰尿酸三缩水甘油酯；
所述步骤a中季铵盐相转移催化剂为四甲基氯化铵和苄基三乙基氯化铵构成；所述步骤c中粉碎为深冷粉碎。
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