CN107459462A - 一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，以对苯二甲酸(PTA)和2‑乙基己醇(异辛醇)为原料，以[HSO3‑Pmim]HSO4离子液体作为催化剂，经酯化、中和水洗、脱醇、分离步骤，酯化合成对苯二甲酸二异辛酯，本发明采用了离子液体催化剂，将反应体系优化为均相反应，提高了酯化反应速度，降低了反应温度，而且离子液体催化剂便于回收，且可重复使用，大幅度降低了合成成本，同时，经过多次试验，得到了组分最优配比和反应温度，酯化率达到99％，成品质量优异。

Description

一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法
技术领域
本发明属于增塑剂合成技术领域，特别涉及一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法。
背景技术
对苯二甲酸二异辛酯是近年发展起来的聚氯乙烯新型绿色增塑剂，它以其高绝缘、低挥发、耐热、耐寒、抗抽出、柔软性好，与PVC树脂有良好的相容性等优点而越来越引起塑料行业的重视，已成为邻对苯二甲酸二异辛酯(DOP)的最重要的替代品。
现下的对苯二甲酸二异辛酯的合成工艺中，多是采用固体类催化物，由于此类催化物与异辛醇基本不互溶，反应多为非均相反应，反应速率较长，严重限制了对苯二甲酸二异辛酯的合成、生产和销售，是制约对苯二甲酸二异辛酯生产企业的重要问题。
发明内容
为提供一种新型环保、反应时间短、工艺简单、性能优异的增塑剂，本发明公开了一种偏苯三酸三正壬酯增塑剂的合成方法。
具体的技术方案如下：
一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，以对苯二甲酸(PTA)和2-乙基己醇(异辛醇)为原料，以离子液态催化剂作为催化剂，酯化合成对苯二甲酸二异辛酯，其特征在于，具体步骤如下：
(1)、酯化：预热酯化釜，温度至40℃，加入对苯二甲酸和2-乙基己醇，升温至85℃，并缓慢搅拌2～3h，随后升温至140℃～230℃，同时加入离子液态催化剂，进行酯化反应，反应时间1.5～3h；
(2)中和水洗：待酯化反应完成，控制温度在50℃，测酸值，并借助5％浓度的碳酸钠水溶液，中和水洗至中性；
(3)脱醇：待中和水洗完成，利用余热，进行负压脱醇，脱去多余的2-乙基己醇，得酯化液；
(4)分离：脱醇完成后，酯化液自然分层，上层为对苯二甲酸二异辛酯，下层为离子液态催化剂，用分液方法将水层分出，上层液的对苯二甲酸二异辛酯经过滤精制后，得成品，下层液的离子液态催化剂，回收重复使用。
上述的一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，其中，所述离子液态催化剂为[HSO3-Pmim]HSO4离子液体。
上述的一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，其中，所述对苯二甲酸与2-乙基己醇的摩尔比为1：2.7～4.5。
上述的一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，其中，所述催化剂的质量为原料总质量的2％～25％。
上述的一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，其中，步骤(1)中，酯化反应的同时，反应产物水，经由酯化釜上的分水器分出，环己烷作为带水剂。
上述的一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，其中，步骤(2)中，所述脱去的2-乙基己醇经冷凝器冷凝后，回收待用。
本发明的有益效果为：
本发明公开的一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，以对苯二甲酸(PTA)和2-乙基己醇(异辛醇)为原料，以[HSO3-Pmim]HSO4离子液体作为催化剂，经酯化、中和水洗、脱醇、分离步骤，酯化合成对苯二甲酸二异辛酯，本发明采用了离子液体催化剂，将反应体系优化为均相反应，提高了酯化反应速度，降低了反应温度，而且离子液体催化剂便于回收，且可重复使用，大幅度降低了合成成本，同时，经过多次试验，得到了组分最优配比和反应温度，酯化率达到99％，成品质量优异。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合实施例对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。
实施例一
一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，以对苯二甲酸(PTA)和2-乙基己醇(异辛醇)为原料，以[HSO3-Pmim]HSO4离子液体作为催化剂，酯化合成对苯二甲酸二异辛酯，具体步骤如下：(1)、酯化：预热酯化釜，温度至40℃，加入对苯二甲酸和2-乙基己醇，升温至85℃，并缓慢搅拌2.5h，随后升温至140℃，同时加入离子液态催化剂，进行酯化反应，反应时间2.5h；(2)中和水洗：待酯化反应完成，控制温度在50℃，测酸值，并借助5％浓度的碳酸钠水溶液，中和水洗至中性；(3)脱醇：待中和水洗完成，利用余热，进行负压脱醇，脱去多余的2-乙基己醇，得酯化液；(4)分离：脱醇完成后，酯化液自然分层，上层为对苯二甲酸二异辛酯，下层为离子液态催化剂，用分液方法将水层分出，上层液的对苯二甲酸二异辛酯经过滤精制后，得成品，下层液的离子液态催化剂，回收重复使用。
其中，所述对苯二甲酸与2-乙基己醇的摩尔比为1：3.5，所述催化剂的质量为原料总质量的15％，步骤(1)中，酯化反应的同时，反应产物水，经由酯化釜上的分水器分出，环己烷作为带水剂，步骤(2)中，所述脱去的2-乙基己醇经冷凝器冷凝后，回收待用。
本实施例中，对苯二甲酸二异辛酯的酯化率为84％。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于，步骤(1)、酯化：预热酯化釜，温度至40℃，加入对苯二甲酸和2-乙基己醇，升温至85℃，并缓慢搅拌2.5h，随后升温至180℃，同时加入离子液态催化剂，进行酯化反应，反应时间2.5h；
本实施例中，对苯二甲酸二异辛酯的酯化率为95.5％。
实施例三
本实施例与实施例一、二的不同之处在于，步骤(1)、酯化：预热酯化釜，温度至40℃，加入对苯二甲酸和2-乙基己醇，升温至85℃，并缓慢搅拌2.5h，随后升温至200℃，同时加入离子液态催化剂，进行酯化反应，反应时间2.5h；
本实施例中，对苯二甲酸二异辛酯的酯化率为95.4％。
实施例四
本实施例与实施例一、二的不同之处在于，步骤(1)、酯化：预热酯化釜，温度至40℃，加入对苯二甲酸和2-乙基己醇，升温至85℃，并缓慢搅拌2.5h，随后升温至230℃，同时加入离子液态催化剂，进行酯化反应，反应时间2.5h；
本实施例中，对苯二甲酸二异辛酯的酯化率为92.1％。
经分析实施例一、二、三、四的酯化率，可知，当酯化温度在180℃～200℃之间时，酯化率相对较高，当酯化温度达到230℃，酯化率反而下降。
实施例五
一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，以对苯二甲酸(PTA)和2-乙基己醇(异辛醇)为原料，以[HSO3-Pmim]HSO4离子液体作为催化剂，酯化合成对苯二甲酸二异辛酯，具体步骤如下：(1)、酯化：预热酯化釜，温度至40℃，加入对苯二甲酸和2-乙基己醇，升温至85℃，并缓慢搅拌2.5h，随后升温至180℃，同时加入离子液态催化剂，进行酯化反应，反应时间2.5h；(2)中和水洗：待酯化反应完成，控制温度在50℃，测酸值，并借助5％浓度的碳酸钠水溶液，中和水洗至中性；(3)脱醇：待中和水洗完成，利用余热，进行负压脱醇，脱去多余的2-乙基己醇，得酯化液；(4)分离：脱醇完成后，酯化液自然分层，上层为对苯二甲酸二异辛酯，下层为离子液态催化剂，用分液方法将水层分出，上层液的对苯二甲酸二异辛酯经过滤精制后，得成品，下层液的离子液态催化剂，回收重复使用。
其中，所述对苯二甲酸与2-乙基己醇的摩尔比为1：2.7，所述催化剂的质量为原料总质量的15％，步骤(1)中，酯化反应的同时，反应产物水，经由酯化釜上的分水器分出，环己烷作为带水剂，步骤(2)中，所述脱去的2-乙基己醇经冷凝器冷凝后，回收待用。
本实施例中，对苯二甲酸二异辛酯的酯化率为87.2％。
实施例六
本实施例与实施例五的不同之处在于，所述对苯二甲酸与2-乙基己醇的摩尔比为1：3.3，本实施例中，对苯二甲酸二异辛酯的酯化率为95.5％。
实施例七
本实施例与实施例五、六的不同之处在于，所述对苯二甲酸与2-乙基己醇的摩尔比为1：3.8，本实施例中，对苯二甲酸二异辛酯的酯化率为95.45％。
实施例八
本实施例与实施例五、六、七的不同之处在于，所述对苯二甲酸与2-乙基己醇的摩尔比为1：4.5，本实施例中，对苯二甲酸二异辛酯的酯化率为92％。
经分析实施例五、六、七、八的酯化率，可知，当对苯二甲酸与2-乙基己醇的摩尔比为1：3.8～4.5时，酯化率相对较高，当摩尔比达到1：4.5时，酯化率反而有所下降。
实施例九
一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，以对苯二甲酸(PTA)和2-乙基己醇(异辛醇)为原料，以[HSO3-Pmim]HSO4离子液体作为催化剂，酯化合成对苯二甲酸二异辛酯，具体步骤如下：(1)、酯化：预热酯化釜，温度至40℃，加入对苯二甲酸和2-乙基己醇，升温至85℃，并缓慢搅拌2.5h，随后升温至180℃，同时加入离子液态催化剂，进行酯化反应，反应时间2.5h；(2)中和水洗：待酯化反应完成，控制温度在50℃，测酸值，并借助5％浓度的碳酸钠水溶液，中和水洗至中性；(3)脱醇：待中和水洗完成，利用余热，进行负压脱醇，脱去多余的2-乙基己醇，得酯化液；(4)分离：脱醇完成后，酯化液自然分层，上层为对苯二甲酸二异辛酯，下层为离子液态催化剂，用分液方法将水层分出，上层液的对苯二甲酸二异辛酯经过滤精制后，得成品，下层液的离子液态催化剂，回收重复使用。
其中，所述对苯二甲酸与2-乙基己醇的摩尔比为1：3.8，所述催化剂的质量为原料总质量的2％，步骤(1)中，酯化反应的同时，反应产物水，经由酯化釜上的分水器分出，环己烷作为带水剂，步骤(2)中，所述脱去的2-乙基己醇经冷凝器冷凝后，回收待用。
本实施例中，对苯二甲酸二异辛酯的酯化率为37％。
实施例十
本实施例与实施例九的不同之处在于，催化剂的质量提高为原料总质量的10％，对苯二甲酸二异辛酯的酯化率为88.7％。
实施例十一
本实施例与实施例九、十的不同之处在于，催化剂的质量提高为原料总质量的15％，对苯二甲酸二异辛酯的酯化率为95.45％。
实施例十二
本实施例与实施例九、十、十一的不同之处在于，催化剂的质量提高为原料总质量的20％，对苯二甲酸二异辛酯的酯化率为99％。
实施例十三
本实施例与实施例九、十、十一、十二的不同之处在于，催化剂的质量提高为原料总质量的25％，对苯二甲酸二异辛酯的酯化率为99％。
经分析实施例九、十、十一、十二、十三的酯化率，可知，当催化剂的质量达到原料总质量的20％时，即饱和，此时催化剂对酯化反应的催化作用最强。
结合所有实施例，可得知：
当酯化温度在180℃～200℃之间、对苯二甲酸与2-乙基己醇的摩尔比为1：3.8～4.5、催化剂的质量达到原料总质量的20％，对苯二甲酸二异辛酯的酯化率最高，达到99％。

Claims (6)

1.一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，以对苯二甲酸(PTA)和2-乙基己醇(异辛醇)为原料，以离子液态催化剂作为催化剂，酯化合成对苯二甲酸二异辛酯，其特征在于，具体步骤如下：
(1)、酯化：预热酯化釜，温度至40℃，加入对苯二甲酸和2-乙基己醇，升温至85℃，并缓慢搅拌2～3h，随后升温至140℃～230℃，同时加入离子液态催化剂，进行酯化反应，反应时间1.5～3h；
(2)中和水洗：待酯化反应完成，控制温度在50℃，测酸值，并借助5％浓度的碳酸钠水溶液，中和水洗至中性；
(3)脱醇：待中和水洗完成，利用余热，进行负压脱醇，脱去多余的2-乙基己醇，得酯化液；
(4)分离：脱醇完成后，酯化液自然分层，上层为对苯二甲酸二异辛酯，下层为离子液态催化剂，用分液方法将水层分出，上层液的对苯二甲酸二异辛酯经过滤精制后，得成品，下层液的离子液态催化剂，回收重复使用。
2.如权利要求1的一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，其特征在于，所述离子液态催化剂为[HSO3-Pmim]HSO4离子液体。
3.如权利要求1的一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，其特征在于，所述对苯二甲酸与2-乙基己醇的摩尔比为1：2.7～:4.5。
4.如权利要求1的一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，其特征在于，所述催化剂的质量为原料总质量的2％～25％。
5.如权利要求1的一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，其特征在于，步骤(1)中，酯化反应的同时，反应产物水，经由酯化釜上的分水器分出，环己烷作为带水剂。
6.如权利要求1的一种对苯二甲酸二异辛酯的快速合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述脱去的2-乙基己醇经冷凝器冷凝后，回收待用。
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