CN103342643A - 一种烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法，该方法包括如下步骤：将主料烷氧基化多元醇与丙烯酸加入酯化反应容器中，再加入固体酸催化剂，加入阻聚剂，在一定的温度和真空度条件下反应，然后滤去固体酸催化剂，蒸馏掉残留的丙烯酸和水，即得到烷氧基化多元醇丙烯酸酯。本发明的有益效果是：不含有挥发性有机物，产品收率高，为环保绿色产品，对环境无污染，提高产品品质。

Description

一种烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法

技术领域

本发明涉及化合物合成领域，特别是一种烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法，烷氧基化多元醇丙烯酸酯可用于辐射固化反应性稀释剂。

背景技术

丙烯酸酯类活性稀释剂的合成方法主要有直接酯化法、酯交换法、酰氯法和加成酯化法，其合成过程中生成的水，均通过脱水剂除去，常用的脱水剂有苯、甲苯、二甲苯、环己烷等，利用与酯化反应产生的水形成共沸液而带走。烷烃价格贵，挥发性强；苯沸点偏低，挥发性大，有毒性；甲苯毒性比苯略低；二甲苯沸点高；在涂料、油墨和黏合剂等行业对苯系列溶剂已限制使用。

酯交换法制备多官能团丙烯酸酯时，使用低级酯多为丙烯酸甲酯，由于其沸点较低（70℃），故酯化反应只能在较低的温度下进行，使反应时间延长，产物甲醇又能与丙烯酸甲酯形成共沸物，其沸点为60℃左右，会将反应物丙烯酸甲酯带走，从而降低产量及产品收率。

酰氯法制备过程中，有大量HCL和SO₂产生，要用碱液和水吸收，其废水对环境易造成污染。

加成酯化法合成丙烯酸酯过程中，要求在高温高压下，醇与乙炔直接反应，特别是乙炔有爆炸危险，产品收率低。

随着光固化技术不断的开发和快速发展，辐射固化行业对丙烯酸酯产品需求量在不断地增加，其应用领域范围已覆盖社会生产的各个层面，主要的关联产业包括：建筑装饰、包装印刷、家用电器、微电子、汽车、仪器仪表、体育用品等。

随着环保压力的不断增加，国家对可挥发性有机物排放控制加严，用不含可挥发性有机物的丙烯酸酯代替溶剂型的丙烯酸酯将是必然趋势。

发明内容：

本发明的目的是提供一种烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法，制得的烷氧基化多元醇丙烯酸酯具有较好的理化性能，本发明方法制备过程中不含溶剂，且制备成本低，操作简便、产品的收率高。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法，包括如下步骤：将主料烷氧基化多元醇与丙烯酸加入酯化反应容器中，再加入固体酸催化剂，加入阻聚剂，在一定的温度和真空度条件下反应，然后滤去固体酸催化剂，蒸馏掉残留的丙烯酸和水，即得到烷氧基化多元醇丙烯酸酯。

具体地，该烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法，包括如下步骤：

1)、将主料烷氧基化多元醇和丙烯酸放入酯化反应容器中，加入固体酸催化剂，加入阻聚剂，搅拌反应，得到反应物料；

2)、酯化反应过程在真空下进行，控制酯化反应容器内的压力为0.03～0.098Mpa,升高酯化反应温度，随着酯化过程的进行，不断蒸出反应生成的水，直至检测到反应溶液中的酸值为25-35mgHOK/g，开始降温至常温；

3)、将酯化后反应物过滤至蒸馏釜，过滤掉固体酸催化剂，真空下蒸馏掉残留的丙烯酸，真空度控制在：0.09-0.098Mpa，蒸馏温度控制在：98-115℃，直至物料酸值为0.5-1mgKOH/g,开始降温至常温，即得到产品。

进一步，所述的烷氧基化多元醇为丙氧基化（2）新戊二醇、乙氧基化（3）三羟甲基丙烷、乙氧基化（9）三羟甲基丙烷、乙氧基化（15）三羟甲基丙烷、丙氧基化（3）甘油或乙氧基化（4）双酚A中的一种。

其中原料“丙氧基化（2）新戊二醇”对应生成产物“丙氧基化（2）新戊二醇二丙烯酸酯（PO2-NPGDA），原料“乙氧基化（3）三羟甲基丙烷”对应生成产物“乙氧基化（3）三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（EO3-TMPTA）”，原料“乙氧基化（9）三羟甲基丙烷”对应生成产物“乙氧基化（9）三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（EO9-TMPTA），原料“乙氧基化（15）三羟甲基丙烷”对应生成产物“乙氧基化（15）三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（EO15-TMPTA）”，原料“丙氧基化（3）甘油”对应生成产物“丙氧基化（3）甘油三丙烯酸酯（PO3-GTA）”，原料“乙氧基化（4）双酚A”对应生成产物“乙氧基化（4）双酚A二丙烯酸酯（EO4-BPADA）”。

优选地，该制备方法中，不加入溶剂。

优选地，所述的阻聚剂为对羟基苯甲醚或为分噻嗪。

优选地，所述固体酸催化剂为带有磺酸基团的高分子微球固体酸催化剂。

或者是，优选地，所述固体酸催化剂的制备方法，包括如下步骤：在通风橱中，取50ml四氯化钛于500ml大烧杯中，加入12%的稀氨水，水解至溶液呈碱性，沉淀完全，静置24小时后，抽滤，洗净氯离子，红外烘干后研磨成小于100目的粉末，得TiO₂。

将0.035mol稀土氧化物溶于1.85mol/L的稀硫酸1L中，再将TiO₂浸泡于其中（10g/25ml）14小时，抽滤烘干，于马弗炉中在500℃下活化3小时，即制成稀土固体超强酸，即为固体酸催化剂。

优选地，所述的稀土氧化物为La₂O₃。

本发明方法即一定摩尔比的烷氧基化多元醇与丙烯酸在固体酸催化剂的存在下，在一定的温度和真空度下进行反应。在反应过程中，随着酯化过程的进行，不断蒸出反应生成的水。酯化反应结束后，过滤掉反应体系中的固体酸催化剂，再蒸出残留的丙烯酸和水，即可得到产品。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：不含有挥发性有机物，产品收率高，为环保绿色产品，对环境无污染，提高产品品质。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但不限定本发明的保护范围。

实施例1：

一种丙氧基化（2）新戊二醇二丙烯酸酯（PO2-NPGDA）的制备方法，包括如下步骤：

1)、将丙氧基化（2）新戊二醇80克，丙烯酸57.6g，固体酸催化剂4.5g，吩噻嗪0.5g，置于500ml三口烧瓶中，开启搅拌，搅拌反应2小时，进行酯化反应。

2)、开启真空泵，控制反应烧瓶内的压力在0.05Mpa，再提升烧瓶内的温度至120℃有回流产生，将反应生成的水不断通过分水器流出，反应时间为5小时，检测到反应溶液的酸值为30mgKOH/g，停止升温，开始降温至常温。

3)、过滤物料，在温度98℃、真空度0.09Mpa的条件下蒸馏除去残留的丙烯酸和水，控制酸值在0.92mgKOH/g时，即可停止蒸馏，降至室温,色号为80APHA，收率为95%，即得到产品，包装。

实施例2：

一种乙氧基化（4）双酚A二丙烯酸酯（EO4-BPADA）的制备方法，包括如下步骤：

1)、将乙氧基化（4）双酚A100克，丙烯酸39.2g，固体酸催化剂4.5g，对羟基苯甲醚0.5g，置于500ml三口烧瓶中，开启搅拌，搅拌反应2小时，进行酯化反应。

2)、开启真空泵，控制反应烧瓶内的压力在0.075Mpa，再提升烧瓶内的温度至110℃有回流产生，将反应生成的水不断通过分水器流出，反应时间为3.5小时，检测到反应溶液的酸值为35mgKOH/g，停止升温。开始降温至常温。

3)、过滤物料，在温度105℃、真空度0.095Mpa的条件下蒸馏除去残留的丙烯酸和水，控制酸值在0.76mgKOH/g时，即可停止蒸馏，降至室温,色号为70APHA，收率为94%，即得到产品，包装。

实施例3：

一种乙氧基化（3）三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（EO3-TMPTA）的制备方法，包括如下步骤：

1)、将乙氧基化（3）三羟甲基丙烷80克，丙烯酸71.5g，固体酸催化剂4.5g，对羟基苯甲醚0.5g，置于500ml三口烧瓶中，开启搅拌，搅拌反应2小时，进行酯化反应。

2)、开启真空泵，控制反应烧瓶内的压力在0.098Mpa，再提升烧瓶内的温度至98℃有回流产生，将反应生成的水不断通过分水器流出，反应时间为2小时，检测到反应溶液的酸值为35mgKOH/g，停止升温。开始降温至常温。

3)、过滤物料，在温度115℃、真空度0.098Mpa的条件下蒸馏除去残留的丙烯酸和水，控制酸值在0.58mgKOH/g时，即可停止蒸馏，降至室温,色号为50APHA，收率为93.8%，即得到产品，包装。

实施例4：

一种乙氧基化（9）三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（EO9-TMPTA）的制备方法，包括如下步骤：

1)、将乙氧基化（9）三羟甲基丙烷100克，丙烯酸44.8g，固体酸催化剂4.5g，吩噻嗪0.5g，置于500ml三口烧瓶中，开启搅拌，搅拌反应2小时，进行酯化反应。

2)、开启真空泵，控制反应烧瓶内的压力在0.05Mpa，再提升烧瓶内的温度至120℃有回流产生，将反应生成的水不断通过分水器流出，反应时间为5小时，检测到反应溶液的酸值为30mgKOH/g，停止升温，开始降温至常温。

3)、过滤物料，在温度98℃、真空度0.09Mpa的条件下蒸馏除去残留的丙烯酸和水，控制酸值在0.92mgKOH/g时，即可停止蒸馏，降至室温,色号为80APHA，收率为95%，即得到产品，包装。

实施例5：

一种乙氧基化（15）三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（EO15-TMPTA）的制备方法，包括如下步骤：

1)、将乙氧基化（15）三羟甲基丙烷150克，丙烯酸45克，固体酸催化剂4.5g，对羟基苯甲醚0.5g，置于500ml三口烧瓶中，开启搅拌，搅拌反应2小时，进行酯化反应。

2)、开启真空泵，控制反应烧瓶内的压力在0.075Mpa，再提升烧瓶内的温度至110℃有回流产生，将反应生成的水不断通过分水器流出，反应时间为3.5小时，检测到反应溶液的酸值为35mgKOH/g，停止升温。开始降温至常温。

3)、过滤物料，在温度105℃、真空度0.095Mpa的条件下蒸馏除去残留的丙烯酸和水，控制酸值在0.76mgKOH/g时，即可停止蒸馏，降至室温,色号为70APHA，收率为94%，即得到产品，包装。

实施例6：

一种丙氧基化（3）甘油三丙烯酸酯（PO3-GTA）的制备方法，包括如下步骤：

1)、将丙氧基化（3）甘油80克，丙烯酸71.5克，固体酸催化剂4.5g，对羟基苯甲醚0.5g，置于500ml三口烧瓶中，开启搅拌，搅拌反应2小时，进行酯化反应。

2)、开启真空泵，控制反应烧瓶内的压力在0.098Mpa，再提升烧瓶内的温度至98℃有回流产生，将反应生成的水不断通过分水器流出，反应时间为2小时，检测到反应溶液的酸值为35mgKOH/g，停止升温。开始降温至常温。

3)、过滤物料，在温度115℃、真空度0.098Mpa的条件下蒸馏除去残留的丙烯酸和水，控制酸值在0.58mgKOH/g时，即可停止蒸馏，降至室温,色号为50APHA，收率为93.8%，即得到产品，包装。

实施例7

实施例1-6中固体酸催化剂的制备方法，包括如下步骤：

在通风橱中，取50ml四氯化钛于500ml大烧杯中，加入12%的稀氨水，水解至溶液呈碱性，沉淀完全，静置24小时后，抽滤，洗净氯离子，红外烘干后研磨成小于100目的粉末，得TiO₂。

将0.035mol La₂O₃溶于1.85mol/L的稀硫酸1L中，再将TiO₂浸泡于其中（10g/25ml）14小时，抽滤烘干，于马弗炉中在500℃下活化3小时，即制成稀土固体超强酸，即为固体酸催化剂。

Claims (8)

1.一种烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将主料烷氧基化多元醇与丙烯酸加入酯化反应容器中，再加入固体酸催化剂，加入阻聚剂，在一定的温度和真空度条件下反应，然后滤去固体酸催化剂，蒸馏掉残留的丙烯酸和水，即得到烷氧基化多元醇丙烯酸酯。

2.根据权利要求1所述一种烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)、将主料烷氧基化多元醇和丙烯酸放入酯化反应容器中，加入固体酸催化剂，加入阻聚剂，搅拌反应，得到反应物料；

2)、酯化反应过程在真空下进行，控制酯化反应容器内的压力为0.03～0.098Mpa,升高酯化反应温度，随着酯化过程的进行，不断蒸出反应生成的水，直至检测到反应溶液中的酸值为25-35mgHOK/g，开始降温至常温；

3)、将酯化后反应物过滤至蒸馏釜，过滤掉固体酸催化剂，真空下蒸馏掉残留的丙烯酸，真空度控制在：0.09-0.098Mpa，蒸馏温度控制在：98-115℃，直至物料酸值为0.5-1mgKOH/g,开始降温至常温，即得到产品。

3.根据权利要求1或2所述一种烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法，其特征在于：所述的烷氧基化多元醇为丙氧基化（2）新戊二醇、乙氧基化（3）三羟甲基丙烷、乙氧基化（9）三羟甲基丙烷、乙氧基化（15）三羟甲基丙烷、丙氧基化（3）甘油或乙氧基化（4）双酚A中的一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述一种烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法，其特征在于：该制备方法中，不加入溶剂。

5.根据权利要求1-4任一项所述一种烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法，其特征在于：所述的阻聚剂为对羟基苯甲醚或为分噻嗪。

6.根据权利要求1-5任一项所述一种烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法，其特征在于：所述固体酸催化剂为带有磺酸基团的高分子微球固体酸催化剂。

7.根据权利要求1-5任一项所述一种烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法，其特征在于：所述固体酸催化剂的制备方法，包括如下步骤：在通风橱中，取50ml四氯化钛于500ml大烧杯中，加入12%的稀氨水，水解至溶液呈碱性，沉淀完全，静置24小时后，抽滤，洗净氯离子，红外烘干后研磨成小于100目的粉末，得TiO₂；

将0.035mol稀土氧化物溶于1.85mol/L的稀硫酸1L中，再将TiO₂浸泡于其中（10g/25ml）14小时，抽滤烘干，于马弗炉中在500℃下活化3小时，即制成稀土固体超强酸，即为固体酸催化剂。

8.根据权利要求7所述一种烷氧基化多元醇丙烯酸酯的制备方法，其特征在于：所述的稀土氧化物为La₂O₃。