CN113735707B - 一种(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法,属于有机化学合成领域。本发明的合成方法通过将非均相固体酸催化剂、阻聚剂与(甲基)丙烯酸投入反应釜中,升温至50~90℃后,向反应釜中通入环氧化物进行反应;反应结束后保温熟化,反应液过滤去除非均相固体酸催化剂,精馏即得目标产物。本发明的合成方法不仅可以提高目标产物(甲基)丙烯酸烷基酯的选择性,同时可以有效抑制双(甲基)丙烯酸加成产生的副产物高沸点双酯的生成,有效保证产品质量,且减少了后续提纯过程因聚合造成的物料损失、降低了安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及有机化学合成技术领域,具体涉及一种(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法。
背景技术
(甲基)丙烯酸烷基酯作为一种有机聚合单体,可与丙烯酸及酯、丙烯醛、丙烯腈、丙烯酰胺、氯乙烯、苯乙烯等多种单体进行共聚,被广泛应用于纤维加工、涂料、粘合剂、橡胶及纸张等领域中。
目前,在间歇式反应体系中使用(甲基)丙烯酸和环氧化物作为原料合成(甲基)丙烯酸烷基酯的工艺通常选用均相路易斯酸作为催化剂,其具体工艺为:先将(甲基)丙烯酸和催化剂共同投入反应釜中,再以一定的供给速度投入环氧化物进行反应;反应结束后,先进行减压蒸馏以分离目标产物和催化剂,再将去除催化剂的粗产品进行精馏提纯。该合成过程存在以下问题:一、环氧化物通入(甲基)丙烯酸中反应,反应前期(甲基)丙烯酸相对环氧化物处于过量状态,易形成两个(甲基)丙烯酸加成的高沸点双酯;二、均相催化剂需要通过减压蒸馏进行初步去除,蒸馏过程仍会导致一些副产物的转变降低目标产物的产率;三、两个(甲基)丙烯酸加成的高沸点双酯在后续的精馏过程中导致聚合堵塔的风险增大。
鉴于以上问题,十分有必要研发一种能够有效降低副产物产率、减少因聚合造成的物料损失和安全隐患的(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法,其通过采用固体酸催化剂,不仅可以有效降低双(甲基)丙烯酸加成而产生的副产物,且能减少生产过程聚合造成的物料损失和安全风险。
为解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:
一种(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法,其包括以下步骤:将非均相固体酸催化剂、阻聚剂与(甲基)丙烯酸投入反应釜中;升温至50~90℃后,向反应釜中通入环氧化物进行反应;环氧化物加料完毕后保温熟化,反应液过滤去除非均相固体酸催化剂,精馏即得目标产物;其中,所述非均相固体酸催化剂由载体和负载在载体上的铁离子和铬离子组成。
作为本发明优选的实施方式,所述载体为层状硅酸盐,所述层状硅酸盐选自蒙脱石、皂石或锂皂石中的一种或多种混合。
作为本发明优选的实施方式,所述非均相固体酸催化剂是按如下方法制得的:将载体浸渍在含铬离子和铁离子的水溶液中,在60℃~90℃下超声处理3~6h,过滤水洗至没有浮色,干燥研磨成粉末,将粉末置于空气中在500℃~750℃下高温焙烧2~4h,即得到所述非均相固体酸催化剂。
进一步优选的,所述水溶液中铬离子与铁离子的摩尔比为3~5:1,水溶液中的总离子摩尔数为载体的1~2.5CEC。
作为本发明优选的实施方式,所述合成方法具体包括如下步骤:
S1、将非均相固体酸催化剂、阻聚剂与(甲基)丙烯酸投入反应釜中;
S2、升温至50~90℃后,以1200~1600kg/h的流量向反应釜中通入环氧化物进行反应,反应过程中温度不超过90℃;
S3、环氧化物加料完毕后在50℃~90℃下保温熟化1~3h,反应液过滤去除非均相固体酸催化剂,在压力保持在50mTorr以下、温度控制在70℃~90℃的条件下精馏,即得目标产物。
作为本发明优选的实施方式,所述非均相固体酸催化剂的用量为总物料用量的0.1~0.3wt%。
作为本发明优选的实施方式,所述阻聚剂的使用量为总物料用量的500~2000ppm。
作为本发明优选的实施方式,所述阻聚剂选自对苯二酚、对苯醌、甲基氢醌、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚、2,5-二叔丁基对苯二酚、吩噻嗪中的一种或任意两种以上的混合。
作为本发明优选的实施方式,所述环氧化物与(甲基)丙烯酸的摩尔比为1~1.5:1。
作为本发明优选的实施方式,所述环氧化物为环氧乙烷或环氧丙烷。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
1)本发明使用具有柱撑结构的非均相固体酸催化剂,其催化活性位点位于层间柱撑物上,一方面催化表面积大、使得催化效果更好,另一方面层间的特定空间阻碍了双(甲基)丙烯酸的加成,使得严重影响产品质量的双(甲基)丙烯酸加成副产物大大减少,提高了目标产物(甲基)丙烯酸烷基酯的选择性。
2)本发明通过使用固体酸催化剂,该催化剂仅需简单的过滤即可去除,相对于传统的路易斯酸催化剂,一方面产品的热处理时间得以减少,另一方面双(甲基)丙烯酸加成副产物的减少,以上两方面使得产物提纯过程中发生聚合的可能性大大降低,有效避免了因聚合造成的物料损失。
3)本发明使用固体酸催化剂,相比传统均相催化剂对设备的腐蚀性更小,生产设备的养护成本更低;同时,提纯后的残液几乎不含有催化剂和双(甲基)丙烯酸加成物,其主要成分为多环氧加成物,为废液的处理再利用提供了便利。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
一种(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法,其具体包括以下步骤:具体包括如下步骤:
S1、将非均相固体酸催化剂、阻聚剂与(甲基)丙烯酸投入反应釜中;
S2、升温至50~90℃后,以1200~1600kg/h的流量向反应釜中通入环氧化物进行反应,反应过程中温度不超过90℃;
S3、环氧化物加料完毕后在50℃~90℃下保温熟化1~3h,反应液过滤去除非均相固体酸催化剂,在压力保持在50mTorr以下、温度控制在70℃~90℃的条件下精馏,即得目标产物。
其中,非均相固体酸催化剂由载体和负载在载体上的铁离子和铬离子组成;所述载体为具有柱撑结构的层状硅酸盐,优选地,层状硅酸盐选自蒙脱石、皂石或锂皂石中的一种或多种混合。
具体地,非均相固体酸催化剂是按如下方法制得的:将载体浸渍在含铬离子和铁离子的水溶液中,在60℃~90℃下超声处理3~6h,过滤水洗至没有浮色,干燥研磨成粉末,将粉末置于空气中在500℃~750℃下高温焙烧2~4h,即得到所述非均相固体酸催化剂。其中,水溶液中铬离子与铁离子的摩尔比为3~5:1,水溶液中的总离子摩尔数为载体的1~2.5CEC。其中,铬离子或铁离子只要来源于可溶于水的铬化物或铁化物即可。
上述合成方法中,非均相固体酸催化剂的用量为总物料用量的0.1~0.3wt%。阻聚剂的使用量为总物料用量的500~2000ppm;阻聚剂为一般工业阻聚剂,具体选自对苯二酚、对苯醌、甲基氢醌、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚、2,5-二叔丁基对苯二酚、吩噻嗪中的一种或任意两种以上的混合。环氧化物与(甲基)丙烯酸的摩尔比为1~1.5:1;环氧化物优选为环氧乙烷或环氧丙烷。
实施例1
一、非均相固体酸催化剂的制备
将4.5kg乙酸铬和1kg氯化铁溶于适量去离子水中(铬离子与铁离子摩尔比3:1),将16.6kg蒙脱石和13.4kg皂石(平均CEC约为90mmol/100g)浸渍于上述溶液中,80℃下超声4h,过滤水洗至没有浮色,干燥研磨成粉末;将上述粉末置于空气中在550℃下煅烧3h,制得非均相固体酸催化剂,备用。
二、丙烯酸羟乙酯的制备
具体包括以下步骤:
S1、投料及置氮:向反应釜中真空抽入丙烯酸2500kg,投入吩噻嗪8.4kg、所制得的非均相固体酸催化剂21kg,通入氮气将内部空气置换,置换时氮气压力≥0.02MPa,真空度抽至-0.02MPa。
S2、反应:置氮完毕,关闭真空阀门。升温至50℃,通入环氧乙烷1700kg,并缓慢升温至65-70℃,控制压力≤0.25MPa,环氧乙烷加料速度为1200-1600kg/h(以实际压力为准)。
S3、熟化:环氧乙烷加料完毕,关闭环氧乙烷计量罐出料阀及反应釜进料阀并复核好数量。熟化0.5h,熟化温度65-70℃,至压力不变为止。降温至50℃,脱气,在压力达到-0.098Mpa时,保持20分钟。
S4、提纯:熟化完毕,反应液送入压滤机,压滤后送入精馏塔提纯。馏出率为90%,精馏期间保持通入少量空气;减压精馏操作温度控制在100℃以下。
S5、放料:提纯完毕,降温至50℃左右,加入200ppm MEHQ搅拌30min放料,即得目标产物。
对比例1
丙烯酸羟乙酯的制备,具体包括以下步骤:
S1、投料及置氮:向反应釜中真空抽入丙烯酸2500kg,投入吩噻嗪8.4kg、催化剂氯化铁21kg,通入氮气将内部空气置换,置换时氮气压力≥0.02MPa,真空度抽至-0.02MPa。
S2、反应:置氮完毕,关闭真空阀门。升温至50℃,通入环氧乙烷1700kg,并缓慢升温至65-70℃,控制压力≤0.25MPa,环氧乙烷加料速度为1200-1600kg/h(以实际压力为准)。
S3、熟化:环氧乙烷加料完毕,关闭环氧乙烷计量罐出料阀及反应釜进料阀并复核好数量。熟化0.5h,熟化温度65-70℃,至压力不变为止。降温至50℃,脱气,在压力达到-0.098Mpa时,保持20分钟。
S4、提纯:熟化完毕,减压蒸馏去除催化剂,蒸馏后送入精馏塔提纯。总馏出率为68%,精馏期间保持通入少量空气。提纯操作温度控制在100℃以下。
S5、放料:提纯完毕,降温至50℃左右,加入200ppm MEHQ搅拌30min放料,即得目标产物。
对比例2
丙烯酸羟乙酯的制备,具体包括以下步骤:
S1、投料及置氮:真空抽入丙烯酸2500kg,投入吩噻嗪8.4kg,催化剂乙酸铬21kg,通入氮气将内部空气置换,置换时氮气压力≥0.02MPa,真空度抽至-0.02MPa。
S2、反应:置氮完毕,关闭真空阀门。升温至50℃,通入环氧乙烷1700kg,并缓慢升温至65-70℃,控制压力≤0.25MPa,环氧乙烷加料速度为1200-1600kg/h(以实际压力为准)。
S3、熟化:环氧乙烷加料完毕,关闭环氧乙烷计量罐出料阀及反应釜进料阀并复核好数量。熟化0.5h,熟化温度65-70℃,至压力不变为止。降温至50℃,脱气,在压力达到-0.098Mpa时,保持20分钟。
S4、提纯:熟化完毕,减压蒸馏去除催化剂,蒸馏后送入精馏塔提纯。总馏出率为85%,精馏期间保持通入少量空气。提纯操作温度控制在100℃以下。
S5、放料:提纯完毕,降温至50℃左右,加入200ppm MEHQ搅拌30min放料,即得目标产物。
一、组分比较
对实施例1、对比例1及对比例2中的反应液及精馏液进行组分和含量测定,结果见表1。
表1实施例1、对比例1和对比例2反应液及精馏液组分含量对比
由表1可知,采用本发明的非均相固体酸催化剂的实施例1相对于以氯化铁作为催化剂的对比例1、以乙酸铬作为催化剂的对比例2,反应液中的目标产物丙烯酸羟乙酯含量高达90%,且反应液中不含环氧化物,精馏液中的丙烯酸羟乙酯含量高达99.23%,可见实施例1采用非均相固体酸催化剂进行催化,催化效果更好,副产物少。另外实施例1的反应液和精馏液中均没有检出双丙烯酸加成酯,使得最终产品馏出率达到90%,原料利用率更高。
实施例2
一、非均相固体酸催化剂的制备方法与实施例1相同。
二、甲基丙烯酸羟乙酯的制备
具体包括以下步骤:
S1、投料及置氮:向反应釜中真空抽入甲基丙烯酸3010kg,投入吩噻嗪8.4kg、上述非均相固体酸催化剂21kg,通入氮气将内部空气置换,置换时氮气压力≥0.02MPa,真空度抽至-0.02MPa。
S2、反应:置氮完毕,关闭真空阀门。升温至50℃,通入环氧乙烷1700kg,并缓慢升温至65-70℃,控制压力≤0.25MPa,环氧乙烷加料速度为1200-1600kg/h(以实际压力为准)。
S3、熟化:环氧乙烷加料完毕,关闭环氧乙烷计量罐出料阀及反应釜进料阀并复核好数量。熟化0.5h,熟化温度65-70℃,至压力不变为止。降温至50℃,脱气,在压力达到-0.098Mpa时,保持20分钟。
S4、提纯:熟化完毕,反应液送入压滤机,压滤后送入精馏塔提纯。馏出率为88%,精馏期间保持通入少量空气。减压精馏操作温度控制在100℃以下。
S5、放料:提纯完毕,降温至50℃左右,加入200ppm MEHQ搅拌30min放料,即得目标产物。
对实施例2中的反应液及精馏液进行组分和含量测定,结果见表2。
表2实施例2反应液及精馏液中的组分及含量
样品名称 | 实施例2反应液 | 实施例2精馏液 |
环氧乙烷/% | 0 | 0 |
甲基丙烯酸/% | 0.75 | 0.12 |
甲基丙烯酸羟乙酯/% | 88.53 | 98.23 |
二甘醇单甲基丙烯酸酯/% | 6.52 | 0.79 |
双甲基丙烯酸加成酯/% | 0 | 0 |
产品馏出率/% | / | 88 |
由表2可知,采用非均相固体酸催化剂制备甲基丙烯酸羟乙酯,反应液中目标产物的含量可达到88.53%,且没有检测到双甲基丙烯酸加成物。精馏后,目标产物含量达98.23%,在没有双甲基丙烯酸加成物的影响下,产品馏出率可达88%。
实施例3
一、非均相固体酸催化剂的制备方法与实施例1相同。
二、丙烯酸羟丙酯的制备
具体包括以下步骤:
S1、投料及置氮:向反应釜中真空抽入丙烯酸2500kg,投入吩噻嗪8.4kg、上述非均相固体酸催化剂21kg,通入氮气将内部空气置换,置换时氮气压力≥0.02MPa,真空度抽至-0.02MPa。
S2、反应:置氮完毕,关闭真空阀门。升温至50℃,通入环氧丙烷2215kg,并缓慢升温至65-70℃,控制压力≤0.25MPa,环氧丙烷加料速度为1200-1600kg/h(以实际压力为准)。
S3、熟化:环氧丙烷加料完毕,关闭环氧丙烷计量罐出料阀及反应釜进料阀并复核好数量。熟化0.5h,熟化温度65-70℃,至压力不变为止。降温至50℃,脱气,在压力达到-0.098Mpa时,保持20分钟。
S4、提纯:熟化完毕,反应液送入压滤机,压滤后送入精馏塔提纯。馏出率为93%,精馏期间保持通入少量空气。减压精馏操作温度控制在100℃以下。
S5、放料:提纯完毕,降温至50℃左右,加入200ppm MEHQ搅拌30min放料,即得目标产物。
对比例3
丙烯酸羟丙酯的制备,具体包括以下步骤:
S1、投料及置氮:向反应釜中真空抽入丙烯酸2500kg,投入吩噻嗪8.4kg、催化剂氯化铁21kg,通入氮气将内部空气置换,置换时氮气压力≥0.02MPa,真空度抽至-0.02MPa。
S2、反应:置氮完毕,关闭真空阀门。升温至50℃,通入环氧丙烷2215kg,并缓慢升温至65-70℃,控制压力≤0.25MPa,环氧丙烷加料速度为1200-1600kg/h(以实际压力为准)。
S3、熟化:环氧丙烷加料完毕,关闭环氧丙烷计量罐出料阀及反应釜进料阀并复核好数量。熟化0.5h,熟化温度65-70℃,至压力不变为止。降温至50℃,脱气,在压力达到-0.098Mpa时,保持20分钟。
S4、提纯:熟化完毕,减压蒸馏去除催化剂,蒸馏后送入精馏塔提纯。总馏出率为72%,精馏期间保持通入少量空气。提纯操作温度控制在100℃以下。
S5、放料:提纯完毕,降温至50℃左右,加入200ppm MEHQ搅拌30min放料,即得目标产物。
对比例4
丙烯酸羟丙酯的制备,具体包括以下步骤:
S1、投料及置氮:向反应釜中真空抽入丙烯酸2500kg,投入吩噻嗪8.4kg,催化剂乙酸铬21kg,通入氮气将内部空气置换,置换时氮气压力≥0.02MPa,真空度抽至-0.02MPa。
S2、反应:置氮完毕,关闭真空阀门。升温至50℃,通入环氧丙烷2215kg,并缓慢升温至65-70℃,控制压力≤0.25MPa,环氧丙烷加料速度为1200-1600kg/h(以实际压力为准)。
S3、熟化:环氧丙烷加料完毕,关闭环氧丙烷计量罐出料阀及反应釜进料阀并复核好数量。熟化0.5h,熟化温度65-70℃,至压力不变为止。降温至50℃,脱气,在压力达到-0.098Mpa时,保持20分钟。
S4、提纯:熟化完毕,减压蒸馏去除催化剂,蒸馏后送入精馏塔提纯。总馏出率为88%,精馏期间保持通入少量空气。提纯操作温度控制在100℃以下。
S5、放料:提纯完毕,降温至50℃左右,加入200ppm MEHQ搅拌30min放料,即得目标产物。
二、组分比较
对实施例3、对比例3及对比例4中的反应液及精馏液进行组分和含量测定,结果见表3。
表3实施例3、对比例3和对比例4反应液及精馏液组分含量对比
由表3可知,采用本发明的非均相固体酸催化剂的实施例3相对于以氯化铁作为催化剂的对比例3、以乙酸铬作为催化剂的对比例4,反应液中的目标产物丙烯酸羟丙酯含量高达90.49%,精馏液中的丙烯酸羟丙酯含量高达98.79%,可见实施例3采用非均相固体酸催化剂进行催化,催化效果更好,副产物少。另外,采用非均相固体酸催化剂的实施例3的反应液和精馏液均没有检出双丙烯酸加成酯,使得最终产品馏出率达到93%,原料利用率更高。
实施例4
一、非均相固体酸催化剂的制备方法与实施例1相同。
二、甲基丙烯酸羟丙酯的制备
具体包括如下步骤:
S1、投料及置氮:向反应釜中真空抽入甲基丙烯酸2986kg,投入吩噻嗪8.4kg、上述非均相固体酸催化剂21kg,通入氮气将内部空气置换,置换时氮气压力≥0.02MPa,真空度抽至-0.02MPa。
S2、反应:置氮完毕,关闭真空阀门。升温至50℃,通入环氧丙烷2215kg,并缓慢升温至65-70℃,控制压力≤0.25MPa,环氧丙烷加料速度为1200-1600kg/h(以实际压力为准)。
S3、熟化:环氧丙烷加料完毕,关闭环氧丙烷计量罐出料阀及反应釜进料阀并复核好数量。熟化0.5h,熟化温度65-70℃,至压力不变为止。降温至50℃,脱气,在压力达到-0.098Mpa时,保持20分钟。
S4、提纯:熟化完毕,反应液送入压滤机,压滤后送入精馏塔提纯。馏出率为90%,精馏期间保持通入少量空气。减压精馏操作温度控制在100℃以下。
S5、放料:提纯完毕,降温至50℃左右,加入200ppm MEHQ搅拌30min放料,即得目标产物。
对实施例4中的反应液及精馏液进行组分和含量测定,结果见表4。
表4实施例4反应液及精馏液中的组分及含量
样品名称 | 实施例4反应液 | 实施例4精馏液 |
环氧丙烷/% | 0 | 0 |
甲基丙烯酸/% | 0.75 | 0.12 |
甲基丙烯酸羟丙酯/% | 92.53 | 98.58 |
二醇单甲基丙烯酸酯/% | 4.64 | 0.96 |
双甲基丙烯酸加成酯/% | 0 | 0 |
产品馏出率/% | / | 90 |
由表4可知,采用非均相固体酸催化剂制备甲基丙烯酸羟丙酯,反应液中目标产物的含量可达到92.53%,且没有检测到双甲基丙烯酸加成物。精馏后,目标产物含量达98.58%,在没有双甲基丙烯酸加成酯的影响下,产品馏出率可达90%。
实施例5
一、非均相固体酸催化剂的制备
将4.58kg乙酸铬和0.81kg氯化铁溶于适量去离子水中(铬离子与铁离子摩尔比4:1),将25kg锂皂石(CEC约为100mmol/100g)浸渍于上述溶液中,80℃下超声4h,过滤水洗至没有浮色,干燥研磨成粉末;将上述粉末置于空气中在550℃下煅烧3h,制得非均相固体酸催化剂,备用。
二、丙烯酸羟乙酯的制备与实施例一相同。
对实施例5中的反应液及精馏液进行组分和含量测定,结果见表5。
表5实施例5反应液及精馏液中的组分及含量
样品名称 | 实施例5反应液 | 实施例5精馏液 |
环氧乙烷/% | 0 | 0 |
丙烯酸/% | 0.63 | 0.11 |
丙烯酸羟乙酯/% | 91.77 | 98.26 |
二醇单丙烯酸酯/% | 5.01 | 1.06 |
双丙烯酸加成酯/% | 0 | 0 |
产品馏出率/% | / | 90 |
由表5可知,采用非均相固体酸催化剂制备丙烯酸羟乙酯,反应液中目标产物的含量可达到91.77%,且没有检测到双甲基丙烯酸加成物。精馏后,目标产物含量达98.26%,在没有双丙烯酸加成酯的影响下,产品馏出率可达90%。
实施例6
一、非均相固体酸催化剂的制备方法与实施例1相同。
二、丙烯酸羟乙酯的制备与实施例一除阻聚剂更换为对苯二酚8.4kg外,其余相同。
实施例7
一、非均相固体酸催化剂的制备方法与实施例1相同。
二、丙烯酸羟乙酯的制备与实施例一除阻聚剂更换为甲基氢醌4kg、2-叔丁基对苯二酚4.4kg外,其余相同。
实施例8
一、非均相固体酸催化剂的制备方法与实施例1相同。
二、丙烯酸羟乙酯的制备与实施例一除阻聚剂更换为2,5-二叔丁基对苯二酚2kg、对羟基苯甲醚3.1kg、吩噻嗪3.3kg外,其余相同。
对实施例6、实施例7和实施例8中的反应液及精馏液进行组分和含量测定,结果见表6。
表6实施例6、实施例7和实施例8反应液及精馏液组分含量对比
由表6可知,采用非均相固体酸催化剂制备丙烯酸羟乙酯,实施例6、实施例7和实施例8使用不同阻聚剂,均没有检测到双甲基丙烯酸加成物。精馏后,目标产物含量都高于98%,产品馏出率都可达90%。
综上所述,本发明的合成方法通过采用具有柱撑结构的非均相固体酸催化剂进行催化,使得目标产物(甲基)丙烯酸烷基酯的选择性略高于现有技术的水平,同时可以有效抑制双(甲基)丙烯酸加成产物高沸点双酯的生产,避免影响产品质量,且减少后续提纯过程因聚合造成的物料损失,仅需过滤即可从反应体系移除催化剂,减少物料加热时间,生产成本低。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法,其特征在于:包括以下步骤:将非均相固体酸催化剂、阻聚剂与(甲基)丙烯酸投入反应釜中,升温至50~90℃后,向反应釜中通入环氧化物进行反应;反应结束后保温熟化,反应液过滤去除非均相固体酸催化剂,精馏即得目标产物;其中,所述非均相固体酸催化剂由载体和负载在载体上的铁离子和铬离子组成;所述载体为层状硅酸盐,所述层状硅酸盐选自蒙脱石、皂石或锂皂石中的一种或多种混合。
2.根据权利要求1所述的(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法,其特征在于:所述非均相固体酸催化剂是按如下方法制得的:将载体浸渍在含铬离子和铁离子的水溶液中,在60℃~90℃下超声处理3~6h,过滤水洗至没有浮色,干燥研磨成粉末,将粉末置于空气中在500℃~750℃下高温焙烧2~4h,即得到所述非均相固体酸催化剂。
3.根据权利要求2所述的(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法,其特征在于:所述水溶液中铬离子与铁离子的摩尔比为3~5:1,水溶液中的总离子摩尔数为载体的1~2.5CEC。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法,其特征在于:所述合成方法具体包括如下步骤:
S1、将非均相固体酸催化剂、阻聚剂与(甲基)丙烯酸投入反应釜中;
S2、升温至50~90℃后,以1200~1600kg/h的流量向反应釜中通入环氧化物进行反应,反应过程中温度不超过90℃;
S3、环氧化物加料完毕后在50℃~90℃下保温熟化1~3h,反应液过滤去除非均相固体酸催化剂,在压力保持在50mTorr以下、温度控制在70℃~90℃的条件下精馏,即得目标产物。
5.根据权利要求4所述的(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法,其特征在于:所述非均相固体酸催化剂的用量为总物料用量的0.1~0.3wt%。
6.根据权利要求4所述的(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法,其特征在于:所述阻聚剂的使用量为总物料用量的500~2000ppm。
7.根据权利要求6所述的(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法,其特征在于:所述阻聚剂选自对苯二酚、对苯醌、甲基氢醌、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚、2,5-二叔丁基对苯二酚、吩噻嗪中的一种或任意两种以上的混合。
8.根据权利要求4所述的(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法,其特征在于:所述环氧化物与(甲基)丙烯酸的摩尔比为1~1.5:1。
9.根据权利要求8所述的(甲基)丙烯酸烷基酯的合成方法,其特征在于:所述环氧化物为环氧乙烷或环氧丙烷。
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