CN115093564A - 一种新型酸铜中间体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型酸铜中间体及其制备方法，属于化工合成技术领域。本发明的制备工艺可以提高产品质量，形成产品质量指标，本发明合成的酸铜中间体，为黄色透明液体，25℃的密度为1.3g/ml，pH值(10％水溶液)为6.5，制备的酸铜中间体，整平亮度效果明显，可用于PCB领域；缩短了制备工艺的反应时间，降低了反应温度；通过优化生产工艺特别是确定聚乙烯亚胺与氢氧化钠、二硫化碳等的最佳物料配比，减少二硫化碳损耗，确定最佳磺化方案，最终降低产品成本，提高产品经济效益。

Description

一种新型酸铜中间体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型酸铜中间体及其制备方法，属于化工合成技术领域。
背景技术
新型酸铜中间体，简称SPEX，常用做酸性镀铜光亮剂中间体。该中间体属于DTC改性聚乙烯亚胺。其基本方法是聚乙烯亚胺PEI与二硫化碳在强碱条件下反应，再经过磺化获得。
近年来，以聚乙烯亚胺PEI为骨架，合成磺化的高分子聚乙烯亚胺PEI已成为关注的热点，并且在废水处理重金属回收方面有了一定的应用。现有的技术中有如下不足：
(1)反应时间长；
(2)主要原料的分子量范围太宽，品质不稳定；
(3)由于原料配比和操作的原因，使得产品粘度大，设备要求高。
因此，针对现有技术存在的不足，提供了一种反应条件温和，易操作，反应时间短，安全系数大，对设备要求低，且产品收率高制备方法。
有鉴于上述的缺陷，本发明以期创设一种新型酸铜中间体及其制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种新型酸铜中间体及其制备方法。对原料选择、物料配比、反应温度和时间等进行深入研究，对现有工艺进行优化，增加磺化步骤，最终提高产品质量。
本发明的一种新型酸铜中间体的制备方法，具体制备步骤为：
(1)将聚乙烯亚胺水溶液和蒸馏水混合稀释后转移装入三口烧瓶中，得到聚乙烯亚胺稀释液，再向三口烧瓶中加入氢氧化钠溶液，得到混合液；
(2)在搅拌状态下，向混合液中滴加二硫化碳；
(3)待上述二硫化碳滴加完毕后，将三口烧瓶放入恒温反应器中，预反应；
(4)待上述预反应结束后，继续加热升温，向三口烧瓶中加入硫磺粉，搅拌直至硫磺粉完全溶解；
(5)待上述硫磺粉完全溶解后，冷却后，在搅拌状态下继续滴加β-内酯，滴加后保温搅拌反应，得到黄色粘稠液体，即得新型酸铜中间体。
进一步的，所述步骤(1)中聚乙烯亚胺水溶液和蒸馏水的质量比为31:44，聚乙烯亚胺水溶液的质量分数为50％，氢氧化钠溶液的加入量为聚乙烯亚胺稀释液质量的37.3％，氢氧化钠溶液的质量分数为28.6％。
进一步的，所述步骤(2)中二硫化碳的滴加量为聚乙烯亚胺水溶液质量的1.07倍，控制滴加速度使得二硫化碳在1～2h内滴加完毕。
进一步的，所述步骤(3)中预反应的温度为25～33℃，预反应的时间为2.5～3.5h。
进一步的，所述步骤(4)中继续加热升温的温度为60～75℃，硫磺粉的加入量为二硫化碳质量的38.5％。
进一步的，所述步骤(5)中冷却的温度为50℃，β-内酯的滴加量为硫磺粉质量的3.8倍，滴加后保温搅拌反应的时间为1～2h。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
(1)本发明的制备工艺可以提高产品质量，形成产品质量指标，本发明合成的酸铜中间体，为黄色透明液体，25℃的密度为1.3g/ml，pH值(10％水溶液)为6.5；
(2)本发明制备的酸铜中间体，整平亮度效果明显，可用于PCB领域。
(3)本发明缩短了制备工艺的反应时间，降低了反应温度；
(4)本发明选择、确定了最佳分子量的PEI原料；
(5)本发明通过优化生产工艺特别是确定聚乙烯亚胺与氢氧化钠、二硫化碳等的最佳物料配比，减少二硫化碳损耗，确定最佳磺化方案，最终降低产品成本，提高产品经济效益。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
材料准备：分子量为70000的聚乙烯亚胺；CS2；NaOH；蒸馏水。
(1)按质量比为31:44将质量分数为50％的聚乙烯亚胺水溶液和蒸馏水混合稀释后转移装入三口烧瓶中，得到聚乙烯亚胺稀释液，再向三口烧瓶中加入聚乙烯亚胺稀释液质量37.3％的质量分数为28.6％的氢氧化钠溶液，得到混合液；
(2)用磁力搅拌器以200～300r/min的转速对上述混合液进行搅拌，在搅拌状态下，向混合液中滴加聚乙烯亚胺水溶液质量1.07倍的二硫化碳，控制滴加速度使得二硫化碳在1～2h内滴加完毕；
(3)待上述二硫化碳滴加完毕后，将三口烧瓶放入恒温反应器中，在25～33℃下预反应2.5～3.5h；
(4)待上述预反应结束后，继续加热升温至60～75℃，向三口烧瓶中加入二硫化碳质量38.5％的硫磺粉，用磁力搅拌器以300r/min的转速进行搅拌直至硫磺粉完全溶解；
(5)待上述硫磺粉完全溶解后，冷却至50℃后，降低搅拌速度至200r/min，并在搅拌状态下继续滴加硫磺粉质量3.8倍的β-内酯，滴加后保温搅拌反应1～2h，得到黄色粘稠液体，即得新型酸铜中间体。
所述合成方程式为：
Figure BDA0003782736900000031
实施例1
材料准备：分子量为70000的聚乙烯亚胺；CS2；NaOH；蒸馏水。
(1)称取155g质量分数为50％的聚乙烯亚胺水溶液，加入220mL蒸馏水稀释均匀，一并转移至三口烧瓶，得到聚乙烯亚胺稀释液。向聚乙烯亚胺水溶液中添加58g质量分数为28.6％的氢氧化钠溶液，然后维持反应温度在28℃；
(2)在搅拌状态下，向上述三口烧瓶中滴加167.0g CS2，控制滴加速度使其在1.5h内滴加完毕；
(3)然后保持温度为25℃，反应2.5小时；
(4)接着升温到60℃，加入64g硫磺粉，反应到全溶；
(5)随后冷却至50℃，在搅拌状态下，继续滴加265gβ-内酯，滴加后反应1.5h，得到黄色粘稠液体，即为新型酸铜中间体。
实施例2
材料准备：分子量为70000的聚乙烯亚胺；CS2；NaOH；蒸馏水。
(1)称取77.5g质量分数为50％的聚乙烯亚胺水溶液，加入110ml蒸馏水稀释均匀，一并转移至三口烧瓶，得到稀释聚乙烯亚胺水溶液，用100ml蒸馏水溶解40.82g Na0H，然后和稀释聚乙烯亚胺水溶液混合，维持反应温度为30℃；
(2)搅拌状态下，滴加83.6g CS2，控制滴加速度使其2h内滴完；
(3)然后保持温度为30℃，反应3.0h；
(4)接着升温到68℃，加入硫磺粉32g，反应到全溶；
(5)随后冷却到50℃，在搅拌状态下，滴加122gβ-内酯，滴加后反应1.5h，得到黄色粘稠液体，即为新型酸铜中间体。
实施例3
(1)称取310g质量分数为50％的聚乙烯亚胺水溶液，加入440ml蒸馏水稀释均匀，一并转移至三口烧瓶，得到稀释聚乙烯亚胺水溶液，用400ml蒸馏水溶解163.28g Na0H，然后和稀释聚乙烯亚胺水溶液混合，维持反应温度为32℃；
(2)搅拌状态下，滴加334.4g CS2，控制滴加速度使其2h内滴完；
(3)然后保持温度为33℃，反应3.5h；
(4)接着升温到75℃，加入硫磺粉128g，反应到全溶；
(5)随后冷却到50℃，在搅拌状态下，滴加488gβ-内酯，滴加后反应2h，得到黄色粘稠液体，即为新型酸铜中间体。
产品质量检测
分别对本发明的实施例1～3中的新型酸铜中间体的产品质量进行检测，检测结果如下：
检测项目 纯度(％) 产率(％)
实施例1 99.5 94.9
实施例2 99.6 95.3
实施例3 99.2 94.8
由上表中的检测数据可以看出，本发明新型酸铜中间体的制备方法制备出的酸铜中间体产率和纯度数据优异，证实了本申请的制备方法可行性高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种新型酸铜中间体的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
(1)将聚乙烯亚胺水溶液和蒸馏水混合稀释后转移装入三口烧瓶中，得到聚乙烯亚胺稀释液，再向三口烧瓶中加入氢氧化钠溶液，得到混合液；
(2)在搅拌状态下，向混合液中滴加二硫化碳；
(3)待上述二硫化碳滴加完毕后，将三口烧瓶放入恒温反应器中，预反应；
(4)待上述预反应结束后，继续加热升温，向三口烧瓶中加入硫磺粉，搅拌直至硫磺粉完全溶解；
(5)待上述硫磺粉完全溶解后，冷却后，在搅拌状态下继续滴加β-内酯，滴加后保温搅拌反应，得到黄色粘稠液体，即得新型酸铜中间体。
2.根据权利要求1所述的一种新型酸铜中间体的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中聚乙烯亚胺水溶液和蒸馏水的质量比为31:44，聚乙烯亚胺水溶液的质量分数为50％，氢氧化钠溶液的加入量为聚乙烯亚胺稀释液质量的37.3％，氢氧化钠溶液的质量分数为28.6％。
3.根据权利要求1所述的一种新型酸铜中间体的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中二硫化碳的滴加量为聚乙烯亚胺水溶液质量的1.07倍，控制滴加速度使得二硫化碳在1～2h内滴加完毕。
4.根据权利要求1所述的一种新型酸铜中间体的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中预反应的温度为25～33℃，预反应的时间为2.5～3.5h。
5.根据权利要求1所述的一种新型酸铜中间体的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中继续加热升温的温度为60～75℃，硫磺粉的加入量为二硫化碳质量的38.5％。
6.根据权利要求1所述的一种新型酸铜中间体的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中冷却的温度为50℃，β-内酯的滴加量为硫磺粉质量的3.8倍，滴加后保温搅拌反应的时间为1～2h。
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