CN104710375A - 一种生产三羟乙基异氰尿酸酯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种生产三羟乙基异氰尿酸酯的方法，氰尿酸与环氧乙烷在催化剂的催化作用下在有机溶剂中进行加成反应，反应结束后将反应溶液脱色过滤、降温结晶得到目的产品；所述的有机溶剂为甲醇或乙醇，所述的催化剂为包含固体催化剂和液体催化剂的固液混合催化剂，所述的固体催化剂为四甲基氯化铵，所述的液体催化剂为三乙胺。采用本发明的技术方案可以使产品的综合收率由现有技术的88％提高到95％，大大提高了产品的质量，缩短生产周期，提高了产品的收率，并且使溶剂的套用次数由原来的30多次提高到80多次，有效的降低了原材料消耗，缩短反应时间，使产品质量得到进一步保证，为生产出高品质的三羟乙基异氰尿酸酯提供了保障。

Description

一种生产三羟乙基异氰尿酸酯的方法
技术领域：
本发明属于化学合成领域，涉及一种生产三羟乙基异氰尿酸酯的方法。
技术背景：
THEIC(三羟乙基异氰尿酸酯)由美国的Allied公司扩大形成工业化生产后，在德、美、日等发达国家引起了高度重视。人们通过对THEIC分子结构的研究开发出其它方面的应用，使用THEIC合成聚酯，聚酯—亚酰胺，聚酯—酰胺—酰亚胺，聚氨酯等，随着科学技术的日益进步，汽车、电器行业的飞跃发展THEIC又广泛地被用来生产聚酯类绝缘漆，聚氨酯类阻燃剂，纤维处理用原料等。
本产品的原生产工艺采用氰尿酸与环氧乙烷在有机溶剂乙二醇单甲醚中，在催化剂苄基三乙基氯化铵的催化下进行加成反应，一般要经过加成反应，然后浓缩溶剂套用，再加精制溶剂溶解，加活性碳脱色，然后降温，离心得湿成品，母液回收溶剂，用于下次精制，本工艺要通过浓缩溶剂再结晶，在能得到纯品。工艺过程长，能耗大。因此需要提供一种新的生产三羟乙基异氰尿酸酯的方法以缩短工艺过程降低能耗。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种生产三羟乙基异氰尿酸酯的方法。选择一种合适的溶剂替代原来的乙二醇单甲醚，使其可以作为反应溶剂，也可以作为精制溶剂，可以循环套用，这样减少了蒸溶剂工段，降低能耗，并减少过程损失，提高产品收率和产量，降低生产成本。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种生产三羟乙基异氰尿酸酯的方法，氰尿酸与环氧乙烷在催化剂的催化作用下在有机溶剂中进行加成反应，反应结束后将反应溶液脱色过滤、降温结晶得到目的物；所述的有机溶剂为甲醇或乙醇，所述的催化剂为包含四甲基氯化铵和三乙胺的固液混合催化剂。
以氰尿酸与环氧乙烷在催化剂的催化作用下加成反应合成三羟乙基异氰尿酸酯的反应方程式如下：
所述的催化剂优选为由四甲基氯化铵和三乙胺组成的固液混合催化剂。
进一步优选，所述四甲基氯化铵和三乙胺的重量比为1～4:1。
所述四甲基氯化铵的用量为氰尿酸重量的1.5％～3％。
所述氰尿酸与环氧乙烷的重量比为1：1～1.3。
所述有机溶剂的用量为氰尿酸重量的1.5～3倍。
所述加成反应的反应温度为90～100℃。
所述加成反应的反应压力为5～6公斤压力。
最优选技术方案的详细过程为：在压力反应釜中投入氰尿酸、甲醇或乙醇、四甲基氯化铵和三乙胺，在90～100℃，5～6公斤压力下，2～3小时内通入环氧乙烷，然后保温1～2小时后，降温到25～35℃，加入活性碳，在50～60℃保温脱色后，热过滤去除活性碳层，滤液降温到10～15℃离心，得湿成品，烘干得成品。其中所述四甲基氯化铵和三乙胺的重量比为1～4:1，所述四甲基氯化铵的用量为氰尿酸重量的1.5％～3％，所述氰尿酸与环氧乙烷的重量比为1：1～1.3，所述有机溶剂的用量为氰尿酸重量的1.5～3倍。
本发明采用低沸点的醇甲醇、乙醇为反应溶剂。由于反应溶剂的改变，原来的催化剂三乙基苄基氯化铵也不适合新溶剂体系的加成反应，因为新溶剂极性比原来的溶剂强，所以反应体系PH偏酸，因此需要筛选一种碱性强的相转移催化剂来进行催化反应。发明人研究发现：最理性的催化剂品种和用量如下，固体催化剂四甲基氯化铵和液体催化剂三乙胺配合使用，效果最好，能同时满足反应时间和产品的质量、收率等指标。固体催化剂的用量为原料氰尿酸重量比的1.5％～3％，固体催化剂和液体催化剂的重量比为1～4:1。最优选的液体催化剂的用量为固体催化剂重量的50％。
本发明的有益效果：
采用本发明的技术方案可以使产品的综合收率由现有技术的88％提高到95％，大大提高了产品的质量，缩短生产周期，提高了产品的收率，并且使下脚料的套用次数由原来的30多次提高到80多次，有效的降低了原材料消耗，缩短反应时间，使产品质量得到进一步保证，为生产出高品质的三羟乙基异氰尿酸酯提供了保障。
附图说明：
图1为生产三羟乙基异氰尿酸酯的工艺流程。
具体实施方式：
实施例1：
在2000L的压力反应釜中投入200克氰尿酸、400克甲醇、固体催化剂四甲基氯化铵3克和液体催化剂三乙胺1.5克，在90℃，5公斤压力下，2小时内通入环氧乙烷210克，然后保温1小时后，降温到30℃，加入2克活性碳，在50℃保温脱色后，热过滤去除活性碳层，滤液降温到10℃离心，得湿成品，烘干得成品。
实施例2：
在2000L的压力反应釜中投入200克氰尿酸、400克甲醇、固体催化剂四甲基氯化铵6克和液体催化剂三乙胺3克，在100℃，6公斤压力下，3小时内通入环氧乙烷225克，然后保温2小时后，降温到35℃，加入3克活性碳，在60℃保温脱色后，热过滤去除活性碳层，滤液降温到15℃离心，得湿成品，烘干得成品。
实施例3：
在2000L的压力反应釜中投入200克氰尿酸、400克乙醇、固体催化剂四甲基氯化铵4克和液体催化剂三乙胺2克，在95℃，6公斤压力下，3小时内通入环氧乙烷220克，然后保温1.5小时后，降温到30℃，加入2.5克活性碳，在55℃保温脱色后，热过滤去除活性碳层，滤液降温到15℃离心，得湿成品，烘干得成品。
比较例1
在2000L的压力反应釜中投入200克氰尿酸、400克甲醇、催化剂苄基三乙基氯化铵6克，在95℃，6公斤压力下，3小时内通入环氧乙烷220克，然后保温1.5小时后，降温到30℃，加入2.5克活性碳，在55℃保温脱色后，热过滤去除活性碳层，滤液降温到15℃离心，得湿成品，烘干得成品。
比较例2
在2000L的压力反应釜中投入200克氰尿酸、400克甲醇、固体催化剂四甲基氯化铵6克，在95℃，6公斤压力下，3小时内通入环氧乙烷220克，然后保温1.5小时后，降温到30℃，加入2.5克活性碳，在55℃保温脱色后，热过滤去除活性碳层，滤液降温到15℃离心，得湿成品，烘干得成品。
比较例3
在2000L的压力反应釜中投入200克氰尿酸、400克甲醇、液体催化剂三乙胺6克，在95℃，6公斤压力下，3小时内通入环氧乙烷220克，然后保温1.5小时后，降温到30℃，加入2.5克活性碳，在55℃保温脱色后，热过滤去除活性碳层，滤液降温到15℃离心，得湿成品，烘干得成品。
比较例4
在2000L的压力反应釜中投入200克氰尿酸、600克乙二醇单甲醚、催化剂苄基三乙基氯化铵4克，在110-120℃，2-3公斤压力下，2.5小时内通入环氧乙烷220克，然后保温1.5小时后，然后把反应液放入蒸馏瓶中浓缩掉反应溶剂，降温到30℃，加入420克精制溶剂甲醇和2.5克活性碳，在55℃保温脱色后，热过滤去除活性碳层，滤液降温到15℃离心，得湿成品，烘干得成品。
表1为实施例1-3以及比较例1-4中制备的产品的收率以及质量检测结果

Claims (7)

1.一种生产三羟乙基异氰尿酸酯的方法，其特征在于：氰尿酸与环氧乙烷在催化剂的催化作用下在有机溶剂中进行加成反应，反应结束后将反应溶液脱色过滤、降温结晶得到目的物；所述的有机溶剂为甲醇或乙醇，所述的催化剂为包含四甲基氯化铵和三乙胺的固液混合催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的催化剂为由四甲基氯化铵和三乙胺组成的固液混合催化剂。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述四甲基氯化铵和三乙胺的重量比为1～4:1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述四甲基氯化铵的用量为氰尿酸重量的1.5％～3％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氰尿酸与环氧乙烷的重量比为1：1～1.3。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂的用量为氰尿酸重量的1.5～3倍。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述加成反应的反应温度为90～100℃。
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