一種高純尼龍酸二異丁酯的合成方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于化工領域，涉及一種二元酸酯的合成方法，具體涉及尼龍酸二異丁酯 的合成的方法。
【背景技術】
[0002] 尼龍酸二異丁酯是乳膠類聚合物的強溶劑，并且水解穩定性非常好，因而其適用 范圍廣（可用于包括高PH值的純丙、苯丙、醋丙、硅丙及聚醋酸乙烯等多種乳液當中）、聚結 性能高，是一種理想的高沸點成膜助劑，特別是制備〇VOC涂料首選的成膜助劑。具有以下 性質：
[0003] 1?降低乳膠漆最低成膜溫度
[0004] 尼龍酸二異丁酯具有突出的溶劑作用，即具有極強的聚結能力。在較少的用量情 況下，能十分有效地降低乳膠的最低成膜溫度（MFFT)，擴大適用高玻璃化溫度（Tg)類聚合 物的乳膠漆在不同環境溫度下的使用范圍。
[0005] 2?促進乳膠漆成膜
[0006] 尼龍酸二異丁酯與其他成膜助劑相比，易于被乳膠粒子吸附，可直接接觸與膠粒， 更易于對膠粒的溶脹；其揮發速率低，成膜前保留在乳膠漆涂層中，溶劑作用不會受水的揮 發影響，成膜的連續性更好；而其又具有適宜的揮發性，在乳膠漆成膜后短的時間內完全揮 發掉，不會影響乳膠漆配方所設計的硬度及光澤。
[0007] 3.優異的濕膜性能
[0008] 用尼龍酸二異丁酯為成膜助劑的乳膠漆具有優異的濕膜性能，其在垂直面上的抗 流掛特性和漆膜表面刷痕所需要的流平性之間達到一個恰當的平衡。
[0009] 4.改善乳膠漆漆膜性能
[0010] 由于尼龍酸二異丁酯的溶劑作用，乳膠粒子成膜時結合更加緊密、連續，形成平 滑、均勻的漆膜，從而使漆膜的耐擦洗性、展色性、光澤度以及耐候性等得到較大的提高。
[0011] 5?提高耐擦洗性能
[0012] 加入少量的尼龍酸二異丁酯，耐擦洗性能顯著提高。
[0013]6.光澤及展色性：
[0014] 未加入成膜助劑的乳膠漆，在低溫下干燥時不易成膜或成膜不良，涂膜表面粗糙、 無光澤，甚至有龜裂，造成較強的光散射。而尼龍酸二異丁酯的助成膜作用及改善乳膠漆中 顏料均勻性穩定性的作用可以解決這一問題，能夠在很大的濕度及溫度范圍內提高漆膜光 澤度及色彩均勻性。而且漆膜手感好。
[0015]7?提高耐候性
[0016] 加入尼龍酸二異丁酯后，改善了樹脂顆粒之間的聚結，從而降低了涂層對水蒸氣 的透過性；涂層干燥后收縮引起的基料樹脂之間的應力松弛改善了涂層對底材的附著性； 膠粒更加緊密的結合，涂膜機械強度提高，從而使涂膜能夠抗斷裂和完全剝離，較大提高耐 候性
[0017] 但是，目前尼龍酸二異丁酯的合成方法時間長、轉化率低，且難以達到99. 00%的 含量指標。
【發明內容】
[0018] 本發明的目的是提供一種反應時間短、轉化率高，副產物少，催化劑用量少的尼龍 酸二異丁酯的合成方法。
[0019] 本發明的目的是通過以下方式實現的：
[0020] -種高純尼龍酸二異丁酯的合成方法，該方法以固體超強酸為催化劑，尼龍酸和 異丁醇酯化合成尼龍酸二異丁酯；其中，固體超強酸為鈦基固體超強酸或者鋯基固體超強 酸。
[0021] 用于合成高純尼龍酸二異丁酯的固體超強酸催化劑的用量是尼龍酸重量的 0. 2%~0. 5%，優選0. 3%~0. 4%。尼龍酸和異丁醇用量質量比為30~40 :50~70,酯 化反應時間為3~8小時，優選6~8小時。酯化溫度控制為60°C~180°C，優選酯化溫度 在 9(TC ~15(TC。
[0022] 用于合成高純尼龍酸二異丁酯的固體超強酸催化劑二次生產時的補充量用量為 尼龍酸量的〇? 03%~0? 08%。
[0023] 將酯化合成產物過濾除去催化劑，再進行精餾提純得到尼龍酸二異丁酯。酯化物 精餾提純在真空度0. 00095~0.0 OlMpa下進行，優選在真空度0. 00095Mpa下進行。
[0024] 上述高純尼龍酸二異丁酯的合成方法具體包括以下步驟：
[0025] 1)將尼龍酸和異丁醇混合，加入固體超強酸，充分攪拌溶解；
[0026] 2)將混合溶液泵入酯化荃，攪拌緩慢升溫至95°C，開始回流，回流3小時后，釜溫 平穩升高至140~145°C，酯化塔頂溫度在120~125°C;
[0027] 3)至酯化液酸值< 0. 2mgK0H/g，過濾除去催化劑，將過濾后的酯化液轉入蒸餾釜 中進行蒸餾，釜溫控制在160~165°C，塔頂溫度控制在130~135°C。
[0028] 優選步驟"1)"中加入固體超強酸后，升溫至50~60°C，充分攪拌溶解。
[0029] 優選步驟"2) "中釜溫平穩升高至140~145°C時，回流量在700~800L/H。
[0030] 優選步驟"3) "中進行蒸餾時，先用100~200L/H的流量回流，直至異丁醇脫盡， 開始接收尼龍酸二異丁酯，連續出料。
[0031] 本發明選用固體超強酸作催化劑，合成物經過過濾除去催化劑，催化劑可重復使 用8到10次，過濾后的產品經過蒸餾得到成品。催化劑重復使用其催化性能幾乎不變。
[0032] 本發明方法得到的尼龍酸二異丁酯產品質量如下：外觀：無色透明液體，色澤（鉬 鈷比色）1〇~20號，含量99. 00,酸值mgKOH/g彡0. 5,水份0. 1。
[0033] 與現有技術比較本發明的有益效果：
[0034] 發明人經過多年的研究篩選多種酸，最后選用特定的固體超強酸催化劑催化制備 得到的尼龍酸二異丁酯具有反應時間短、轉化率高和副產物少的特點，而且尼龍酸二異丁 酯產品質量達到國內先進水平，并且使用過的催化劑失活程度小，依然可以重復使用8到 10次。另外，本發明使用固體超強酸只要經過過濾就能將酸分離開來，如用現有技術的液體 酸要通過加堿中和后再分離，還容易產生污水。
【具體實施方式】
[0035] 為了更好地實施本發明，特舉實例說明之，但不是對本發明的限制。
[0036] 實施例1
[0037] 投料基本配方
[0038]尼龍酸 8000 kg
[0039]異丁醇 10000 kg
[0040] 鈦基固體超強酸 27 kg
[0041] 1、將8噸尼龍酸和10噸異丁醇，加入鈦基固體超強酸（型號R-03,淄博昊業工貿 有限公司）27公斤，升溫至60°C，充分攪拌溶解后備用。
[0042] 2、將溶解好的尼龍酸異丁醇混合溶液泵入酯化釜，開動攪拌，緩慢升溫至95°C，開 始回流，釜內蒸發的含水蒸汽經冷凝后，水在分水器下部的自動平衡器中排出，上部的異丁 醇回流進酯化釜，回流3小時。隨著酯化率的上升，釜中同時平穩升高釜溫，回流量在700 - 800L/H，保持釜溫在140~145°C，酯化塔頂溫度在120°C。
[0043] 3、當酯化液酸值彡0. 2mgK0H/g，達到酯化終點，關閉加熱閥門，將酯化物進行過濾 (過濾出來的固體超強酸可下次生產使用），酯化液進入蒸餾釜。
[0044] 4、酯化液在蒸餾釜中，進行蒸餾。蒸餾初期脫異丁醇時可用100 - 200L/H的回 流，抑制帶料。異丁醇脫盡后，切換接受器，接受接收尼龍酸二異丁酯。釜溫控制在165°C， 塔頂溫度135°C。連續出料。經過物料衡算轉化率為99. 8%。
[0045] 所得尼龍酸二異丁酯的質量檢測結果如下：
[0046]
[0047] 實施例2.
[0048] 投料基本配方
[0049]
[0050] 1、將8噸尼龍酸+10噸異丁醇，加入鋯基固體超強酸（型號G-25,淄博昊業工貿有 限公司）30公斤，升溫至60°C，充分攪拌溶解后備用。
[0051] 2、將溶解好的尼龍酸異丁醇混合溶液泵入酯化釜，開動攪拌，緩慢升溫至95°C，開 始回流，釜內蒸發的含水蒸汽經冷凝后，水在分水器下部的自動平衡器中排出，上部的異丁 醇回流進酯化釜，回流3小時。隨著酯化率的上升，釜中同時平穩升高釜溫，回流量在700 - 800L/H，保持釜溫在140~145°C，酯化塔頂溫度在120°C。
[0052] 3、當酯化液酸值彡0. 2mgK0H/g，達到酯化終點，關閉加熱閥門，將酯化物進行過濾 (過濾出來的固體超強酸可下次生產使用），酯化液進入蒸餾釜。
[0053] 4、酯化液在蒸餾釜中，進行蒸餾。蒸餾初期脫異丁醇時可用100 - 200L/H的回 流，抑制帶料。異丁醇脫盡后，切換接受器，接受接收尼龍酸二異丁酯。釜溫控制在160°C， 塔頂溫度130°C。連續出料，經過物料衡算轉化率為99. 7%。
[0054] 所得尼龍酸二異丁酯的質量檢測結果如下：
[0055]
【主權項】
1. 一種高純尼龍酸二異丁酯的合成方法，其特征在于該方法以固體超強酸為催化劑， 尼龍酸和異丁醇酯化合成尼龍酸二異丁酯；其中，固體超強酸為鈦基固體超強酸或者鋯基 固體超強酸。2. 根據權利要求1所述的高純尼龍酸二異丁酯的合成方法，其特征在于用于合成高純 尼龍酸二異丁酯的固體超強酸催化劑的用量是尼龍酸重量的〇. 2~0. 5%。3. 根據權利要求1或所述的高純尼龍酸二異丁酯的合成方法，其特征在于尼龍酸和異 丁醇用量質量比為30~40 :50~70。4. 根據權利要求1或所述的高純尼龍酸二異丁酯的合成方法，其特征在于酯化溫度控 制為 60°C~180°C。5. 根據權利要求1或所述的高純尼龍酸二異丁酯的合成方法，其特征在于將酯化合成 產物過濾除去催化劑，再進行精餾提純。6. 根據權利要求5或所述的高純尼龍酸二異丁酯的合成方法，其特征在于酯化物精餾 提純在真空度0. 00095~0.0 OlMpa下進行。7. 根據權利要求1所述的高純尼龍酸二異丁酯的合成方法，其特征在于該方法具體包 括以下步驟： 1) 將尼龍酸和異丁醇混合，加入固體超強酸，充分攪拌溶解； 2) 將混合溶液泵入酯化釜，攪拌緩慢升溫至95°C，開始回流，回流3小時后，釜溫平穩 升高至140~145°C，酯化塔頂溫度在120~125°C ; 3) 至酯化液酸值< 0. 2mgKOH/g，過濾除去催化劑，將過濾后的酯化液轉入蒸餾釜中進 行蒸餾，釜溫控制在160~165°C，塔頂溫度控制在130~135°C。8. 根據權利要求7所述的高純尼龍酸二異丁酯的合成方法，其特征在于步驟" 1) "中加 入固體超強酸后，升溫至50~60°C，充分攪拌溶解。9. 根據權利要求7所述的高純尼龍酸二異丁酯的合成方法，其特征在于步驟"2) "中， 釜溫平穩升高至140~145°C時，回流量在700~800L/H。10. 根據權利要求7所述的高純尼龍酸二異丁酯的合成方法，其特征在于步驟"4) "中， 進行蒸餾時，先用100~200L/H的流量回流，直至異丁醇脫盡，開始接收尼龍酸二異丁酯， 連續出料。
【專利摘要】本發明公開了一種尼龍酸二異丁酯的合成方法，該方法以固體超強酸為催化劑，尼龍酸和異丁醇酯化合成尼龍酸二異丁酯；其中，固體超強酸為鈦基固體超強酸或者鋯基固體超強酸。生成物經過過濾和蒸餾得到含量≥99.00％，酸值≤0.3mgKOH/g,水份≤0.10％，色澤(鉑鈷比色)10～20號的成品，經過濾得到的催化劑還能進行多次有效重復使用。
【IPC分類】C07C67/08, C07C69/003
【公開號】CN104945248
【申請號】CN201410420009
【發明人】張世元, 於寧
【申請人】江蘇潤泰化學有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2014年8月22日