CN110759884B - 一种氟代碳酸乙烯酯与碳酸亚乙烯酯的联产方法 - Google Patents
一种氟代碳酸乙烯酯与碳酸亚乙烯酯的联产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种氟代碳酸乙烯酯与碳酸亚乙烯酯的联产方法，包括以下步骤：1)室温下将一定量的三乙胺三氢氟酸盐加入到容器中，加入适量的溶剂；2)向上述溶液中加入一定量的三乙胺，保证三乙胺与三乙胺三氢氟酸盐的当量比为3.0:1‑9.0:1，pH达到7‑9，搅拌使之均匀；3)再向上述溶液滴加一定量的氯代碳酸乙烯酯，保证氯代碳酸乙烯酯与三乙胺三氢氟酸的当量比为3.9:1～9.9:1，在一定反应温度下反应，使用气象色谱监控反应过程；4)反应结束后抽滤、洗涤，经过减压蒸馏后得到氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯；5)产生的滤饼可回收得到三乙胺。本发明提供的联产方法，工艺简单、能耗低、环保、固废少、原子利用率高、收率高、适合企业大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池电解液添加剂领域，具体涉及能作为锂离子电池电解液添加剂的氟代碳酸乙烯酯与碳酸亚乙烯酯的联产方法。
背景技术
氟代碳酸乙烯酯(FEC)是重要的锂离子电池电解液添加剂，能够提高电解液的低温性能。碳酸亚乙烯酯(VC)是一种锂离子电池新型有机成膜添加剂与过充电保护添加剂，具有良好的高低温性能与防气胀功能，可以提高电池的容量和循环寿命。
传统碳酸亚乙烯酯合成工艺为氯代碳酸乙烯酯进行脱氯反应制备VC；氟代碳酸乙烯酯合成方法是通过氯代碳酸乙烯酯(CEC)与固体氟化物(氟化金属)进行氟代反应得到氟代碳酸乙烯酯。但两个工艺都存在着反应时间长、反应温度较高，反应后处理麻烦，离子利用率较低、固废污染环境等缺点。为解决以上缺点，我们发明了一种氟代碳酸乙烯酯与碳酸亚乙烯酯的联产方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氟代碳酸乙烯酯与碳酸亚乙烯酯的联产方法，以解决上述背景技术中提出的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种氟代碳酸乙烯酯与碳酸亚乙烯酯的联产方法，包括以下步骤：
S1：室温下将三乙胺三氢氟酸盐加入到容器中，加入溶剂，所述三乙胺三氢氟酸盐与溶剂的当量比为1:2～1:3；
S2：向S1中的溶液加入三乙胺，保证三乙胺与三乙胺三氢氟酸盐的当量比为3.0:1-9.0:1，pH达到7-9，搅拌使之均匀；
S3：再向S2中的溶液滴加氯代碳酸乙烯酯进行反应，保证氯代碳酸乙烯酯与三乙胺三氢氟酸的当量比为3.9:1～9.9:1，所述反应温度为45～58℃，所述反应时间为3-5h；
S4：在S3中的反应结束后抽滤、洗涤，经过减压蒸馏后得到氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯；
S5：在S4中产生的滤饼回收得到三乙胺。
作为本发明优选的一种技术方案，所述步骤S3中通过气象色谱监控反应过程，当氯代碳酸乙烯酯含量低于0.5％为反应终点。
作为本发明优选的一种技术方案，所述步骤S2中pH为8。
作为本发明优选的一种技术方案，所述溶剂为乙酸乙酯。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种氟代碳酸乙烯酯与碳酸亚乙烯酯的联产方法，反应温度为45-58℃，较传统VC工艺的60-70℃反应温度相比，更为安全，能耗低、VC聚合度低，摩尔收率更高。VC、FEC联产使得CEC利用率变高，传统VC工艺，CEC残留达到原料10％左右，联产工艺可使CEC残留降至2％左右。VC、FEC联产使得三乙胺利用率变高，传统VC工艺，三乙胺残留达到原料7％左右，联产工艺可使CEC残留降至0.5％左右，这样让后处理变得简单化，且有效降低了VC在后处理过程中的聚合程度。本发明提供了工艺简单、能耗低、环保、固废少、原子利用率高、收率高、适合大规模生产的氟代碳酸乙烯酯与碳酸亚乙烯酯的联产方法。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将161.21g(1.0mol)三乙胺三氢氟酸盐和500mL乙酸乙酯先后加到2L三口烧瓶中，将303.57g(3mol)三乙胺加入三口烧瓶中，搅拌使之均匀，测试其pH为8，将477.78g(3.9mol)氯代碳酸乙烯酯滴加进三口烧瓶中，在50℃下反应4.5h，测试其氯代碳酸乙烯酯含量为0.24％，反应终止。然后对反应液进行抽滤、用乙酸乙酯进行洗涤3次，减压蒸馏后得到粗产物401.68g，其中粗产物中氟代碳酸乙烯酯含量为75.24％，碳酸亚乙烯酯含量为16.39％，摩尔收率为92.69％，最后可通过对滤饼回收三乙胺。
实施例2
将169.27g(1.05mol)三乙胺三氢氟酸盐和500mL乙酸乙酯先后加到3L三口烧瓶中，将419.94g(4.15mol)三乙胺加入三口烧瓶中，搅拌使之均匀，测试其pH为8，将618.66g(5.05mol)氯代碳酸乙烯酯滴加进三口烧瓶中，在55℃下反应4h，测试其氯代碳酸乙烯酯含量为0.18％，反应终止。然后对反应液进行抽滤、用乙酸乙酯进行洗涤3次，减压蒸馏后得到粗产物498.41g，其中粗产物中氟代碳酸乙烯酯含量为61.65％，碳酸亚乙烯酯含量为29.35％，摩尔收率为91.04％，最后可通过滤饼回收三乙胺。
实施例3
将145.09g(0.9mol)三乙胺三氢氟酸盐和450mL乙酸乙酯先后加到2L三口烧瓶中，将455.36g(5.85mol)三乙胺加入三口烧瓶中，搅拌使之均匀，测试其pH为8，将318.52g(5.7mol)氯代碳酸乙烯酯滴加进三口烧瓶中，在45℃下反应5h，测试其氯代碳酸乙烯酯含量为0.23％，反应终止。然后对反应液进行抽滤、用乙酸乙酯进行洗涤3次，减压蒸馏后得到粗产物540.20g，其中粗产物中氟代碳酸乙烯酯含量为50.36％，碳酸亚乙烯酯含量为40.62％，摩尔收率为89.74％，最后可通过滤饼回收三乙胺。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种氟代碳酸乙烯酯与碳酸亚乙烯酯的联产方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：室温下将三乙胺三氢氟酸盐加入到容器中，加入溶剂，所述三乙胺三氢氟酸盐与溶剂的当量比为1:2～1:3；
S2：向S1中的溶液加入三乙胺，保证三乙胺与三乙胺三氢氟酸盐的当量比为3.0:1-9.0:1，pH达到7-9，搅拌使之均匀；
S3：再向S2中的溶液滴加氯代碳酸乙烯酯进行反应，保证氯代碳酸乙烯酯与三乙胺三氢氟酸的当量比为3.9:1～9.9:1，所述反应温度为45～58℃，所述反应时间为3-5h；
S4：在S3中的反应结束后抽滤、洗涤，经过减压蒸馏后得到氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯；
S5：在S4中产生的滤饼回收得到三乙胺。
2.根据权利要求1所述一种氟代碳酸乙烯酯与碳酸亚乙烯酯的联产方法，其特征在于：所述步骤S3中通过气象色谱监控反应过程，当氯代碳酸乙烯酯含量低于0.5％为反应终点。
3.根据权利要求1所述一种氟代碳酸乙烯酯与碳酸亚乙烯酯的联产方法，其特征在于：所述步骤S2中pH为8。
4.根据权利要求1所述一种氟代碳酸乙烯酯与碳酸亚乙烯酯的联产方法，其特征在于：所述溶剂为乙酸乙酯。
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