CN103664676A - β—羟烷基酰胺合成工艺 - Google Patents

Abstract

一种β-羟烷基酰胺合成工艺，是将二乙醇胺、白炭黑投入反应釜内，向反应釜内添加多元复合催化剂然后通入氩气置换三次后，抽出釜内气体至压负压，搅拌下向反应釜内滴加己二酸二甲酯，两次升温加热并不断搅拌，同时通入氩气，待产物自然降温冷却，得到成品β-羟烷基酰胺。本发明具有工艺合理、性能可靠等优点，该工艺是在多元复合催化剂的催化作用下，使二乙醇胺氨解己二酸二甲酯，制备β-羟烷基酰胺，碳酸钠能起到加速反应的效果，亚硫酸钠和柠檬酸钠具有抗黄变的功效。β-羟烷基酰胺合成反应釜的釜体结构合理，温控及搅拌效果好，在釜内进行分段温控下进行反应，能够适应大规模生产的需要。

Description

β—羟烷基酰胺合成工艺

技术领域

本发明涉及一种涂料固化剂，尤其是涉及一种β—羟烷基酰胺合成工艺。

背景技术

N,N,N’,N’—四[β——羟乙基]己二酰胺（简称HAA），是一种羟烷基酰胺类固化剂，适用于含羧基、酸酐聚酯粉末涂料的固化。它是利用β位上的羟烷基与树脂上的羧基进行酯化脱水反应，使用HAA固化后的涂膜具有良好的稳定性、抗腐蚀性、抗冲击性和耐久性。传统的异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC）固化剂具有一定毒性，随着职业健康意识的加强，β—羟烷基酰胺固化剂已逐渐替代TGIC成为第一大类固化剂。

目前国内生产HAA的厂家越来越多，但是产品收率及纯度差别很大。β—羟烷基酰胺的合成不仅取决于工艺路线，对合成设备也有严格要求，如果工艺及设备设计不当，会导致产物纯度低、收率低、成本高。而且现有工艺中间产物的液体-固态相变温度为105℃左右，产量低、能耗大，仅仅适用于实验室小规模生产，不适宜大生产需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种β—羟烷基酰胺合成工艺，用以解决现有β—羟烷基酰胺合成设备结构不合理、产品收率低、纯度不高等技术问题。

为了解决以上技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种β—羟烷基酰胺合成工艺，包括以下步骤：

A.将90—110份二乙醇胺、0.5份白炭黑投入β—羟烷基酰胺合成反应釜内，向反应釜内添加1.85—2.26份多元复合催化剂，所述多元复合催化剂是由60—80%甲醇钠、10—30%氢氧化钾、5—7%碳酸钠、5—7%亚硫酸钠、1—2%柠檬酸钠的混合制成；

B.投料完毕后，先通入氩气置换三次后，抽出釜内气体，控制釜内物料温度80—90℃，搅拌速度为90转/分，然后向反应釜内滴加135.83—166.01份己二酸二甲酯，于1—2小时滴加完；

C.待己二酸二甲酯滴加完毕后，控制加热釜内温度至110—120℃，搅拌速度为40—50转/分，反应2—3小时，降温至80℃再反应1—2小时，再缓慢升温160℃、同时通入氩气，控制搅拌70—90转/分，保温0.5—1小时后自然降温，待产物自然冷却，得到成品β—羟烷基酰胺。

作为优选，所述β—羟烷基酰胺合成反应釜，包括釜体、电动机，所述釜体由内层釜壁和外层釜壁构成，内层釜壁和外层釜壁之间形成夹套层；釜体上部设置有进料管、滴料管和排气管，釜体底部设置有出料管；釜体顶部设置有电动机，电动机与变频器连接，变频器与PLC控制器连接；所述电动机输出轴与减速器输入轴连接，减速器输出轴与延伸至釜体内的转轴连接，转轴底端与釜体底部的转轴支撑座连接，转轴上设置有推进式搅拌器，推进式搅拌器上设置有搅拌叶片。

作为优选，所述内层釜壁和外层釜壁均由516不锈钢板合围而成。

作为优选，所述内层釜壁上还设有温度传感器和压力传感器，所述温度传感器、压力传感器均与PLC控制器信号端连接。

本发明具有工艺合理、性能可靠等优点，该工艺是在多元复合催化剂的协同作用下，使二乙醇胺氨解己二酸二甲酯，制备β—羟烷基酰胺。其中特定比例的甲醇钠和氢氧化钾、碳酸钠、亚硫酸钠和柠檬酸钠协同能起到加速反应的效果。同时碳酸钠、亚硫酸钠和柠檬酸钠协同作用具有抗黄变的功效。  

此外，本发明采用分段控温、控速进行反应，能够优化中间产物相变温度，提升反应效率，加快反应速度，降低能耗，因此适应大规模生产的需要。本发明很好的改善了现有β—羟烷基酰胺的合成工艺的不足，具有很好的实用价值。

附图说明

图1是本发明中β—羟烷基酰胺合成反应釜的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图1是本发明中β—羟烷基酰胺合成反应釜的结构示意图。

如图所示，该β—羟烷基酰胺合成反应釜，包括釜体1、电动机22等。其釜体1由内层釜壁11和外层釜壁12构成，内层釜壁11和外层釜壁12均由516不锈钢板合围而成。内层釜壁11和外层釜壁12之间形成夹套层10。釜体1上部设置有进料管13、滴料管14和排气管15，釜体1底部设置有出料管16。内层釜壁11上还设有温度传感器17和压力传感器18。

釜体1顶部设置有电动机22，电动机22与变频器23连接，电动机22输出轴与减速器21输入轴连接，减速器21输出轴与延伸至釜内的转轴24连接，转轴24底部与釜体1底部的转轴支撑座25连接，转轴24上设置有推进式搅拌器26，推进式搅拌器26上设置有多个搅拌叶片27。温度传感器17、压力传感器18、变频器23均与PLC控制器3信号端连接。

以上合成反应釜的釜体结构合理，温控及搅拌效果好，在釜内进行分段温控下进行反应，能够优化中间产物相变温度，提升反应效率，加快反应速度，降低能耗，因此适应大规模生产的需要。

合成β—羟烷基酰胺可以采用以下方法：

实施例1：一种β—羟烷基酰胺合成工艺，包括以下步骤：

A.将90份（每份100克，下同）二乙醇胺、0.5份白炭黑投入β—羟烷基酰胺合成反应釜内，向反应釜内添加1.85份多元复合催化剂，所述多元复合催化剂是由60%甲醇钠、29%氢氧化钾、5%碳酸钠、5%亚硫酸钠、1%柠檬酸钠的混合制成；

B.投料完毕后，先通入氩气置换三次后，抽出釜内气体，控制釜内物料温度80℃，搅拌速度为90转/分，然后向反应釜内滴加135.83份己二酸二甲酯，于1小时滴加完；

C.待己二酸二甲酯滴加完毕后，控制加热釜内温度至110℃，搅拌速度为40转/分，反应2小时，降温至80℃再反应1小时，再缓慢升温160℃、同时通入氩气，控制搅拌70转/分，保温0.5小时后自然降温，待产物自然冷却，得到成品β—羟烷基酰胺。

实施例2: 一种β—羟烷基酰胺合成工艺，包括以下步骤：

A.将100份二乙醇胺、0.5份白炭黑投入β—羟烷基酰胺合成反应釜内，向反应釜内添加2.05份多元复合催化剂，所述多元复合催化剂是由70%甲醇钠、16%氢氧化钾、6%碳酸钠、6%亚硫酸钠、2%柠檬酸钠的混合制成；

B.投料完毕后，先通入氩气置换三次后，抽出釜内气体，控制釜内物料温度85℃，搅拌速度为90转/分，然后向反应釜内滴加150.92份己二酸二甲酯，于1.5小时滴加完；

C.待己二酸二甲酯滴加完毕后，控制加热釜内温度至115℃，搅拌速度为45转/分，反应2.5小时，降温至80℃再反应1.5小时，再缓慢升温160℃、同时通入氩气，控制搅拌80转/分，保温0.5小时后自然降温，待产物自然冷却，得到成品β—羟烷基酰胺。

实施例3：一种β—羟烷基酰胺合成工艺，包括以下步骤：

A.将110份二乙醇胺、0.5份白炭黑投入β—羟烷基酰胺合成反应釜内，向反应釜内添加2.26份多元复合催化剂，所述多元复合催化剂是由74%甲醇钠、10%氢氧化钾、7%碳酸钠、7%亚硫酸钠、2%柠檬酸钠的混合制成；

B.投料完毕后，先通入氩气置换三次后，抽出釜内气体，控制釜内物料温度90℃，搅拌速度为90转/分，然后向反应釜内滴加166.01份己二酸二甲酯，于2小时滴加完；

C.待己二酸二甲酯滴加完毕后，控制加热釜内温度至120℃，搅拌速度为50转/分，反应3小时，降温至80℃再反应2小时，再缓慢升温160℃、同时通入氩气，控制搅拌90转/分，保温1小时后自然降温，待产物自然冷却，得到成品β—羟烷基酰胺。

对比例：一种β—羟烷基酰胺合成工艺，包括以下步骤：

A.将100份二乙醇胺、0.5份白炭黑、投入β—羟烷基酰胺合成反应釜内，向反应釜内添加2.05份催化剂，催化剂是由33.3%甲醇钠和66.7%氢氧化钾制成；

B.投料完毕后，抽出釜内气体后，控制釜内物料温度75℃，搅拌速度为恒速90转/分，然后向反应釜内滴加150.92份己二酸二甲酯，于1.5小时滴加完；

C.待己二酸二甲酯滴加完毕后，控制加热釜内温度至109℃，搅拌速度为恒速90转/分，反应2.5小时，降温至80℃再反应1.5小时，再缓慢升温160℃，控制搅拌90转/分，保温1.5小时后自然降温，待产物自然冷却。

D.向反应釜内加入甲醇，对步骤C产物进行重结晶，得到成品β—羟烷基酰胺。

将实施例1—3和对比例制备的成品β—羟烷基酰胺与市售β—羟烷基酰胺产品进行比较，对比结果如下：

将实施例1—3、对比例制得的β—羟烷基酰胺以及市售的β—羟烷基酰胺，分别按聚酯树脂（酸值25—30mgKOH/g）50%，β—羟烷基酰胺3%、安息香0.2%、填料0.8%、二氧化硅37%、流平剂聚二甲基硅氧烷9%的比例混合后送入实验型挤出机中，挤出均化，熔融物经冷却粉碎至＜100μm，静电喷涂与厚度0.3mm的脱脂钢板上，于200℃固化10分钟，对涂层的性能进行检测，检查结果如下表：

由对比数据可知，本发明制得的β—羟烷基酰胺用于涂料固化剂时，其性能优于对比例，更优于现有工艺制备的产品。

最后，应当指出，以上具体实施方式仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述具体实施方式，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1. 一种β-羟烷基酰胺合成工艺，包括以下步骤：

A.将90—110份二乙醇胺、0.5份白炭黑投入β—羟烷基酰胺合成反应釜内，向反应釜内添加1.85—2.26份多元复合催化剂，所述多元复合催化剂是由60—80%甲醇钠、10—30%氢氧化钾、5—7%碳酸钠、5—7%亚硫酸钠、1—2%柠檬酸钠的混合制成；

B.投料完毕后，先通入氩气置换三次后，抽出釜内气体，控制釜内物料温度80—90℃，搅拌速度为90转/分，然后向反应釜内滴加135.83—166.01份己二酸二甲酯，于1—2小时滴加完；

C.待己二酸二甲酯滴加完毕后，控制加热釜内温度至110—120℃，搅拌速度为40—50转/分，反应2—3小时，降温至80℃再反应1—2小时，再缓慢升温160℃、同时通入氩气，控制搅拌70—90转/分，保温0.5—1小时后自然降温，待产物自然冷却，得到成品β—羟烷基酰胺。