CN105777802A - 一种钛酸四丁酯的精制方法 - Google Patents

一种钛酸四丁酯的精制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钛酸四丁酯的精制方法,属于钛酸酯技术领域。步骤:将苯冷却至20℃以下,在开始搅拌的条件下缓慢加入四氯化钛,加入完毕后,再降温至15℃以下,通入氨气,待反应体系的pH达到9~10时,缓慢加入丁醇,并继续通氨气,进行反应;反应结束后,过滤,滤液进行蒸馏回收苯,得到粗品;将得到的粗品加入至容器中,通入氮气使容器,缓慢放出氮气,得到初步精制的成品;将得到的初步精制的成品进行减压蒸馏,馏分中为钛酸四丁酯成品。本发明通过氮气加压、缓慢释放后,可以带走反应体系中的易挥发杂质,提高产品纯度。

Description

一种钛酸四丁酯的精制方法
技术领域
本发明涉及一种钛酸四丁酯的精制方法,属于钛酸酯技术领域。
背景技术
钛酸四丁酯(tetrabutyltitanate),分子式:C16H36O4Ti,为无色至浅黄色油状液体。凝固点:-55℃,闪点:76.7℃,沸点:310~314℃;是一种有机钛化合物,用于缩聚反应及交联反应催化剂,主要用于酯化和脂交换反应,如合成聚酯多元醇。钛酸四丁酯还可用于金属-塑料的增黏剂、高强度聚酯漆改性剂、交联剂。
传统的化学合成方法是将TiCl4与丁醇进行交换反应,此方法原材料成本高,产率低,一般在60%左右,而且纯度不易达到要求,后续步骤分离提纯麻烦。
发明内容
本发明的目的是:提供一种改进的钛酸四丁酯的精制方法。
技术方案:
一种钛酸四丁酯的精制方法,包括如下步骤:
第1步,按重量份计,将140~160份的苯冷却至20℃以下,在开始搅拌的条件下缓慢加入20~30份的四氯化钛,加入完毕后,再降温至15℃以下,通入氨气,待反应体系的pH达到9~10时,缓慢加入丁醇,并继续通氨气,进行反应;
第2步,反应结束后,过滤,滤液进行蒸馏回收苯,得到粗品;
第3步,将第2步得到的粗品加入至容器中,通入氮气使容器压力达到1~1.5Mpa,缓慢放出氮气,得到初步精制的成品;
第4步,将第3步得到的初步精制的成品进行减压蒸馏,馏分中为钛酸四丁酯成品。
所述的第1步中,加入四氯化钛的过程中,使反应体系的温度不超过50℃。
所述的第1步中,继续通氨气的步骤是需要使反应体系的pH在9~10。
所述的第1步中,反应时间是2h,反应温度在12℃以下。
所述的第4步中,减压蒸馏时的体系的绝对压力范围是1~1.5kPa,收集馏分的温度范围是190~195℃。
所述的第2步中,滤液中需要加入沸石,再进行蒸馏回收苯;沸石的加入量是滤液重量的1/20。
所述的沸石是指改性红辉沸石,改性方法是:将80~100目之间的红辉沸石用10%的NH4Cl溶液80℃下浸煮12h,用2mol/L的HCl溶液浸泡3天,水洗至无Cl-,120℃烘干,再按照固液重量比1:5于浓磷酸浸泡7天,100℃下烘干,移至瓷坩埚在微波炉加热10min,取出冷却后用水洗涤,再在120℃烘干,得到改性沸石。
有益效果
本发明通过氮气加压、缓慢释放后,可以带走反应体系中的易挥发杂质,提高产品纯度。
具体实施方式
实施例1
钛酸四丁酯的精制方法,包括如下步骤:
第1步,按重量份计,将140份的苯冷却至20℃以下,在开始搅拌的条件下缓慢加入20份的四氯化钛,加入四氯化钛的过程中,使反应体系的温度不超过50℃,加入完毕后,再降温至15℃以下,通入氨气,待反应体系的pH达到9时,缓慢加入丁醇,并继续通氨气使反应体系的pH在9,进行反应2h,反应温度在12℃以下;
第2步,反应结束后,过滤,滤液进行蒸馏回收苯,得到粗品;
第3步,将第2步得到的粗品加入至容器中,通入氮气使容器压力达到1Mpa,缓慢放出氮气,得到初步精制的成品;
第4步,将第3步得到的初步精制的成品进行减压蒸馏,减压蒸馏时的体系的绝对压力范围是1kPa,收集馏分的温度范围是190~195℃,馏分中为钛酸四丁酯成品。
实施例2
钛酸四丁酯的精制方法,包括如下步骤:
第1步,按重量份计,将160份的苯冷却至20℃以下,在开始搅拌的条件下缓慢加入30份的四氯化钛,加入四氯化钛的过程中,使反应体系的温度不超过50℃,加入完毕后,再降温至15℃以下,通入氨气,待反应体系的pH达到10时,缓慢加入丁醇,并继续通氨气使反应体系的pH在10,进行反应2h,反应温度在12℃以下;
第2步,反应结束后,过滤,滤液进行蒸馏回收苯,得到粗品;
第3步,将第2步得到的粗品加入至容器中,通入氮气使容器压力达到1.5Mpa,缓慢放出氮气,得到初步精制的成品;
第4步,将第3步得到的初步精制的成品进行减压蒸馏,减压蒸馏时的体系的绝对压力范围是1.5kPa,收集馏分的温度范围是195℃,馏分中为钛酸四丁酯成品。
实施例3
钛酸四丁酯的精制方法,包括如下步骤:
第1步,按重量份计,将150份的苯冷却至20℃以下,在开始搅拌的条件下缓慢加入25份的四氯化钛,加入四氯化钛的过程中,使反应体系的温度不超过50℃,加入完毕后,再降温至15℃以下,通入氨气,待反应体系的pH达到9时,缓慢加入丁醇,并继续通氨气使反应体系的pH在10,进行反应2h,反应温度在12℃以下;
第2步,反应结束后,过滤,滤液进行蒸馏回收苯,得到粗品;
第3步,将第2步得到的粗品加入至容器中,通入氮气使容器压力达到1.2Mpa,缓慢放出氮气,得到初步精制的成品;
第4步,将第3步得到的初步精制的成品进行减压蒸馏,减压蒸馏时的体系的绝对压力范围是1.2kPa,收集馏分的温度范围是190~195℃,馏分中为钛酸四丁酯成品。
对照例1
与实施例3的区别在于:未采用第3步氮气精制。
钛酸四丁酯的精制方法,包括如下步骤:
第1步,按重量份计,将150份的苯冷却至20℃以下,在开始搅拌的条件下缓慢加入25份的四氯化钛,加入四氯化钛的过程中,使反应体系的温度不超过50℃,加入完毕后,再降温至15℃以下,通入氨气,待反应体系的pH达到9时,缓慢加入丁醇,并继续通氨气使反应体系的pH在10,进行反应2h,反应温度在12℃以下;
第2步,反应结束后,过滤,滤液进行蒸馏回收苯,得到粗品;
第3步,将第2步得到的粗品进行减压蒸馏,减压蒸馏时的体系的绝对压力范围是1.2kPa,收集馏分的温度范围是190~195℃,馏分中为钛酸四丁酯成品。
实施例4
与实施例3的区别在于:第2步中,滤液中需要加入沸石,再进行蒸馏回收苯;沸石的加入量是滤液重量的1/20。
钛酸四丁酯的精制方法,包括如下步骤:
第1步,按重量份计,将150份的苯冷却至20℃以下,在开始搅拌的条件下缓慢加入25份的四氯化钛,加入四氯化钛的过程中,使反应体系的温度不超过50℃,加入完毕后,再降温至15℃以下,通入氨气,待反应体系的pH达到9时,缓慢加入丁醇,并继续通氨气使反应体系的pH在10,进行反应2h,反应温度在12℃以下;
第2步,反应结束后,过滤,滤液中需要加入沸石,再进行蒸馏回收苯;沸石的加入量是滤液重量的1/20,再进行蒸馏回收苯,得到粗品;
第3步,将第2步得到的粗品加入至容器中,通入氮气使容器压力达到1.2Mpa,缓慢放出氮气,得到初步精制的成品;
第4步,将第3步得到的初步精制的成品进行减压蒸馏,减压蒸馏时的体系的绝对压力范围是1.2kPa,收集馏分的温度范围是190~195℃,馏分中为钛酸四丁酯成品。
实施例5
与实施例4的区别在于:所述的沸石是指改性红辉沸石,改性方法是将80~100目之间的红辉沸石用10%的NH4Cl溶液80℃下浸煮12h,用2mol/L的HCl溶液浸泡3天,水洗至无Cl-,120℃烘干,再按照固液重量比1:5于浓磷酸(16.03mol/L)浸泡7天,100℃下烘干,移至瓷坩埚在微波炉(220V,2450MHz)中火加热10min,取出冷却后用水洗涤,再在120℃烘干,得到改性沸石。
钛酸四丁酯的精制方法,包括如下步骤:
第1步,按重量份计,将150份的苯冷却至20℃以下,在开始搅拌的条件下缓慢加入25份的四氯化钛,加入四氯化钛的过程中,使反应体系的温度不超过50℃,加入完毕后,再降温至15℃以下,通入氨气,待反应体系的pH达到9时,缓慢加入丁醇,并继续通氨气使反应体系的pH在10,进行反应2h,反应温度在12℃以下;
第2步,反应结束后,过滤,滤液中需要加入改性沸石,再进行蒸馏回收苯;沸石的加入量是滤液重量的1/20,再进行蒸馏回收苯,得到粗品;
第3步,将第2步得到的粗品加入至容器中,通入氮气使容器压力达到1.2Mpa,缓慢放出氮气,得到初步精制的成品;
第4步,将第3步得到的初步精制的成品进行减压蒸馏,减压蒸馏时的体系的绝对压力范围是1.2kPa,收集馏分的温度范围是190~195℃,馏分中为钛酸四丁酯成品。
以上实施例制备得到钛酸四丁酯的收率和纯度如下所示:
从上表中可以看出,本发明的工艺具有合成收率高、产物纯度好的优点;实施例3与对照例1对比可以看出,通过氮气加压之后的释放可以带走体系中的易发挥杂质,提高产物纯度。通过加入沸石之后,可以吸附滤液中的杂质,避免易挥发的杂质在减压蒸馏中带入成品中,可以提高产物纯度。

Claims (7)

1.一种钛酸四丁酯的精制方法,其特征在于,包括如下步骤:
第1步,按重量份计,将140~160份的苯冷却至20℃以下,在开始搅拌的条件下缓慢加入20~30份的四氯化钛,加入完毕后,再降温至15℃以下,通入氨气,待反应体系的pH达到9~10时,缓慢加入丁醇,并继续通氨气,进行反应;
第2步,反应结束后,过滤,滤液进行蒸馏回收苯,得到粗品;
第3步,将第2步得到的粗品加入至容器中,通入氮气使容器压力达到1~1.5Mpa,缓慢放出氮气,得到初步精制的成品;
第4步,将第3步得到的初步精制的成品进行减压蒸馏,馏分中为钛酸四丁酯成品。
2.根据权利要求1所述的钛酸四丁酯的精制方法,其特征在于:所述的第1步中,加入四氯化钛的过程中,使反应体系的温度不超过50℃。
3.根据权利要求1所述的钛酸四丁酯的精制方法,其特征在于:所述的第1步中,继续通氨气的步骤是需要使反应体系的pH在9~10。
4.根据权利要求1所述的钛酸四丁酯的精制方法,其特征在于:所述的第1步中,反应时间是2h,反应温度在12℃以下。
5.根据权利要求1所述的钛酸四丁酯的精制方法,其特征在于:所述的第4步中,减压蒸馏时的体系的绝对压力范围是1~1.5kPa,收集馏分的温度范围是190~195℃。
6.根据权利要求1所述的钛酸四丁酯的精制方法,其特征在于:所述的第2步中,滤液中需要加入沸石,再进行蒸馏回收苯;沸石的加入量是滤液重量的1/20。
7.根据权利要求1所述的钛酸四丁酯的精制方法,其特征在于:所述的沸石是指改性红辉沸石,改性方法是:将80~100目之间的红辉沸石用10%的NH4Cl溶液80℃下浸煮12h,用2mol/L的HCl溶液浸泡3天,水洗至无Cl-,120℃烘干,再按照固液重量比1:5于浓磷酸浸泡7天,100℃下烘干,移至瓷坩埚在微波炉加热10min,取出冷却后用水洗涤,再在120℃烘干,得到改性沸石。
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